• Journal of Welding and Joining
• /
• 제11권1호
• /
• pp.21-32
• /
• 1993

A cracking failure of a austenitic stainless steel elbow in a naphtha cracking line in a petrochenmical plant occurred, resulting in leakage of organic compound flowing inside the elbow. Due to the failure, emergency shutdown of the plant was enforced to repair the troubled part of the line. The repair cost as well as production loss during the unscheduled plant shutdown has cost the company a great amount of financial loss. In this studies, a failure analysis of the cracked elbow was performed using NDT, chemical analysis, microstructural analysis including optical microscopy as well as scanning electron microscopy with EPMA, mechanical testings such as tensile testing, hardness testing and Charphy impact test fractography. The results indicated that several problems such as a welding defect and presence of a detrimental phase which was found to be relate to improper postforming heat treatment process was identified and the failure was concluded to be due to a low temperature embrittlement of the defect-containing elbows.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
• /
• 한국원자력학회 1995년도 추계학술발표회논문집(2)
• /
• pp.611-616
• /
• 1995

핵연료 피복관의 일차 결함을 통해서 유입되는 냉각수에 의한 피복관 내면의 산화와 이에 따른 수소침투가 핵연료 피복관의 기계적 건전성에 미치는 영향을 규명하기 위한 연구를 수행하였다. 시험 시편은 Westinghouse, NRG, Sandvik에서 제조되는 Zircaloy-4 tube와 Westinghouse사에 개발한 신 합금인 ZIRLO™를 동일한 조건에서 수증기 산화와 수소 주입 실험을 수행하여 제조회사별 성능 평가를 하였으며 기계적 건전성 저하의 평가 방법으로 튜브 파열 실험(tube burst test)을 상온에서 수행하였다. 그 결과는 수소 침투량에 따라 피복관의 기계적 건전성이 지수적으로 감소하는 경향을 보였으며 500ppm이상에서는 취성파괴현상을 보이며 심각한 연성저하를 나타냈다. 제조회 사별 성능 평가에서는 A사 제품이 내식성과 수소흠수특성에서 다른 B, C, D사 제품에 비해 떨어지는 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.303-306
• /
• 2011

티타늄 용접부의 기공 형성은 용접 중 대기중으로부터 유입되거나 모재 표면의 산화막으로부터 확산과정을 통해 유입되는 산소 혹은 수소로 인해 형성된다고 알려져 있다. 용접부 기공은 용접부의 피로 수명과 인성을 저하시키며 취성 파괴의 원인이 된다. 이에 용접 후 비파괴 검사를 통해 용접부 기공을 확인하고 있으며 확인된 기공등의 결함은 재용접을 통해 제거하고 있다. 이번 연구에서는 기계적 가공 방법에 의해 기공을 제거한 후 재용접 하는 기존의 방식에서 벗어나 TIG Dressing 공법을 이용하여 용접부에 형성된 기공을 제거하고자 하였으며 이에 따른 용접부 노치 인성을 확인하였다. 시험 결과 TIG Dressing에 의한 기공 제거 효과와 노치 인성을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.199-199
• /
• 2012

최근 그래핀의 대면적 합성 및 롤투롤 전사 공정의 개발로 그래핀의 상용화가 가시화 되고 있다. 하지만, 그래핀의 독특한 특성인 선형적이고 밴드갭이 없는 에너지 띠 분포 때문에 반도체 소자로서의 직접적인 적용에는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 돌파구로써, 그래핀 복합체의 연구와 개발이 활발히 진행되고 있으며 본 연구에서는 그래핀 복합 적층 구조를 다룬다. 이는 디스플레이, 초고속 반도체 소자, 고성능 광전자소자 및 초고감도 센서 등 다양한 분야에 대한 그래핀의 실용화 가능성이 높아진 것을 의미한다. 특히, 높은 가시광 투과도와 낮은 면저항으로 기존 투명 전극에 대표적으로 사용되고 있는 ITO (Indium Tin Oxide)를 그래핀으로 대체하는 것에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 그래핀이 높은 전자이동도를 가지는 것에 비하여 비저항과 투과도 측면에 있어서는 ITO의 성능을 뛰어넘지 못하는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 ITO가 가지는 취약점인 기판과의 약한 접착력, 높은 취성, 기판과의 열팽창률 차이 등의 공정상 문제점을 극복하고자 하였다. 그래핀 복합 적층 필름은 플라스틱 기판 (PET) 위에 열 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 이용하여 합성한 그래핀을 전사하고, ITO 용액을 도포한 다음 다시 그래핀을 씌워 제작하여 샌드위치 구조(sandwich structure)를 형성하였다. 완성된 필름은 광학적, 전기적 특성 분석을 수행하였다. 광학적 분석으로는 라만 분광을 이용한 그래핀 품질평가와 파장대에 따른 광 투과도, 그리고 반사도 측정을 하였으며, 전기적 특성은 면저항을 측정함으로써 분석한다. 결함이 적고, 대면적에 걸쳐 한 층을 이루어야 하는 고품질 그래핀의 요구사항에 따라 라만 분광의 G, 2D, D 띠를 분석하였다. G와 2D 띠의 비율을 통해 그래핀의 층 수를, D 띠의 강도를 통해 결함의 유무를 판단하였다. 또한, 가시광 영역에서 90% 이상의 광 투과도를 보여야 하는 투명 소자의 요구사항 달성 정도를 UV-VIS를 이용하여 확인하였다. 마지막으로, 제작한 필름의 면저항 또한 4-프로브 멀티미터를 이용하여 측정하고, 일반적인 터치스크린의 면저항인 $500{\Omega}/sq$를 만족하는지 평가하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제30권4호
• /
• pp.74-82
• /
• 1993

본고에서는 type B 독립구형 방식 LNG 탱크의 피로균열 발생 및 진전에 대한 구조안전성 평가 기법을 연구하였다. 이는 다음과 같은 3단계의 검토과정으로 구성된다. 1) 탱크에 작용하는 파랑응력의 장기분포 평가 및 피로균열 발생수명해석 과정은 이미 제1보에서 상세히 다룬 바 있으며 2) 초기 결함이 탱크판을 관통할 수 없음을 표면균열 진전해석을 통하여 증명한다. 3) LBF(Leak Before Failure) 이론을 바탕으로 관통균열의 진전해석을 수행하여 급속 취성파괴에 대한 안전성을 검증한다.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제20권6호
• /
• pp.817-827
• /
• 2008

본 연구에서는 기존 SM490강재와 국내에서 최근 개발된 내진용강재(SHN490, SN490)로 이루어진 특수모멘트골조의 기둥이음부를 부분용입용접으로 설계하여 내진성능평가를 위한 실물대 실험을 실시하였다. 부분용입용접에 의한 기둥이음부는 용접비용 및 공기의 절감에서 매력적 인 방안이다. 그러나 과거에 외국에서 수행된 몇몇 실험결과에 의하면 부분용입용접에 의한 후판기둥의 이음부는 인장응력에 대해 취성파단하는 거동을 보였다. 이런 이유로 인해 최근의 내진설계기준에서는 특수모멘트골조의 부분용입용접 기둥이음부의 강도는 예상 기둥소성모멘트 이상의 강도를 요구한다. 이를 반영하여 시험체의 부분용입용접 이음부의 설계강도는 AISC-LRFD의 기준식을 적용하여 기둥의 예상 소성모멘트 이상이 되도록 설계 및 제작하고 3등분점 하중으로 단조가력하였다. 압연형강 시험체 2개 및 조립형강 시험체 2개(총 4개 시험체)의 이음부 모두에서 기둥의 실제 소성모멘트 이상의 강도를 발휘하였다. 즉 AISC-LRFD의 부분용입용접 설계강도식의 신뢰성을 확인할 수 있었다. 다만 SM490 압연형강 시험체는 기둥의 소성모멘트를 발휘한 후 이음부에서 급격한 취성파단이 발생하였다. 이는 용접결함과 플랜지의 강도미달에 따른 복합적 원인에 의한 것으로 추정된다. 특히 SM490 강재의 경우는 항복강도와 인장강도가 규정치에 미달하는 등 성능편차가 큰 것으로 나타났다. 제한적 실험결과이긴 하지만 소재물성 및 이음부 거동의 측면 모두에서 내진용 신강재가 기존강재에 비해 전체적으로 우수함을 보여준 결과라 할 수 있다.

• 한국가스학회지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.69-76
• /
• 2008

2005년부터 최근까지 국내의 CNG버스 사고가 3건 보고되었다. 1차와 2차 사고의 원인은 용기 결함 및 관리 결함으로 밝혀졌고 3차 사고는 가스 누출에 의한 화재로 판명되었다. 3건의 사고의 근본원인을 분석하여 CNG 버스의 안전성을 확보하는 방안을 제안하였다. 또한 용기폭발의 파괴력을 이론적으로 계산하고, 피해결과 예측 프로그램(PHAST)의 결과와 비교 고찰하였다. 이론적으로는 120 l, 20MPa의 메탄용기가 폭발할 경우 최대 1.2 kg의 TNT 폭발에 해당하였으며 과압의 크기를 비교해 보면 피해결과예측 프로그램이 이론적인 계산보다 더 큰 값을 산정하는 것으로 나타났다. 그러나 실제 용기폭발의 피해는 이론적인 계산보다도 작았다. 성능기반설계 개념에 의해 설계된 CNG용기는 출고 후 성능시험이 기준대로 이루어졌는지 확인할 수 없는 단점이 있다. 용기의 인성 확보가 제대로 이루어지지 않으면 겨울철 새벽 운행시에 취성파괴에 취약할 수 있으며, 자긴 처리 압력이 적절하지 않으면 사용중 반복 충전에 의한 피로손상에 의해 균열이 발생할 가능성이 있다. 기존 사고의 CNG 저장용기의 파열에서 주는 중요한 교훈은 용기 폭발 직후에 화재로 전이되지 않았다는 점이다. 이는 천연가스의 확산이 매우 빨라 점화가 용이치 않기 때문으로 판단된다.

• 기계저널
• /
• 제16권4호
• /
• pp.41-48
• /
• 1976

재료의 피로문제에 대해서는 꽤 오래 전부터 많은 연구가 이루어져왔고, 피로의 현상파악에서부 터 피로이론의 구명, 나아가서는 실제문제로서의 피로설계, 피로수명예측 등에 기여한 업적은 아 주 크다 하겠다. 그러나 종래의 피로문제연구의 방향이, S-N 곡선에서 얻어지는 피로한계강도 (더 정확한 표현으론 피로파괴한계강동)에 바탕을 두고, 정력확적인 설계관례인 안전계수의 도입 을 빌려, 피로강도를 실용화할려는 선에서 이루어져 왔다고 보겠다. 재료의 피로한계강도란, 그 정의로 미루어, 다분히 정적으로는 극한강도 또는 피로강도의 개념에 견주어 질 수 있는 공칭응 력으로써 탄성학적으로 해석될 수도 없고, 다만 탄역성이론의 개념을 바탕으로 근사해석례만이 허용되고 있을 뿐이다. 재료에는 소위 평활재이건 절결재이건 간에 또 검출여부에 관계없이, 내외 부에 대소각종의 결함이나 역학적 불연속부가 잠재해있음은 이미 공지의 사실이며, 이들 결합, 불 연속부등이 외하중하에서 응분의 응력집중원이 되어 재료를 전반적인 파괴로 몰고 갈 수 있다 함 도, 또한 이러한 역학적거동이 피로파괴에 까지 확장해석될 수 있을 것이란 것도 이미 잘 알려져 있는 터이라 하겠다. 재료내외부의 제결합을 응력집중이 극대인 crack로 대체해서 외하중하에서 의 응력장거동을 해석한 선형탄성파괴역학(LEFM)은, 바로 이러한 실제재료의 강도설계에 보다 큰 정확성을 부여한 방법론적 학문이라 하겠고, 나아가서는 재료의 파괴기구를 파헤치는데 진일 보적인 역학적인 수법이라 하겠다. 취성파괴, 연성파괴에 바탕을 둔 파괴역학(LEFM)을 피로파괴 에 적용시키는 데는 상당한 문제점들을 수반할 것임은 충분히 인지되나, 제한된 경계조건하에서 의 적용 예는 종래의 어떤 방법에 의한 것 보다도 피로강도설계, 안전사용 피로수명예측 등에 획기적인 진전을 보여주고 있다. 파괴역학은 crack 재의 강도학이고, 더 구체적으로 음력학대계수 (stress intensity factor) K 또는 이와 연연되는 parameter 인 strain energy release rate(G), crack-tip plactic zone size r$_{p}$,.rho., crack-tip opening displacement .phi., strain intensity 등을 쓰는 재료강도학이기 때문에, 이 수법을 피로파괴에 적용시킴은, 종래의 공칭응력으로 피로 문제를 다루던 방법과는 판이하다 하겠다. 본고에선 파괴역학의 관점에서 피로구열의 안정성장을 논하고, 과거 10여년간의 피로 crack문제에 대한 연구방법, 실험방법 등을 소개하는 방향으로 고 를 진행시켜 나가겠다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제17권3호
• /
• pp.47-55
• /
• 2018

도심지 지반함몰 현상은 최근 5년간 그 빈도수가 급속히 증가하고 있다. 지하공동의 발달은 지표 침하를 발생시키고 그로 인한 포장재의 취성파괴를 유발시킨다. 본 연구는 도심지 지반함몰의 주원인인 노후화된 하수관로 손상에 의한 지반침하를 예방하기 위한 평가기법 개발 기초연구 이다. 이를 위해 본 연구에서는 노후하수관로 하수관로 CCTV 조사를 통해 지반침하 발생 위험구간에 대해서 GPR 조사를 수행하였다. 하수관로 CCTV 조사와 GPR조사 결과를 통해 노후하수관로의 파손, 이음부 이탈, 토사퇴적 부위에서 지반 이상신호를 확인 할 수 있었다. GPR 조사를 통해 노후하수관로 주변 지반의 공동발생 가능성과 지반이완상태를 평가하였다. 본 연구결과를 통해 CCTV와 GPR 데이터의 결과를 이용한 상관관계 평가방법을 이용하면 하수관로 손상으로 인한 지반침하를 예방할 수 있을 것으로 판단된다.

• Composites Research
• /
• 제15권3호
• /
• pp.39-44
• /
• 2002

Micromechanical 시험법을 이용하여 전기증착된 탄소섬유와 polyetherimide (PEI)로 강인화된 에폭시 기지재료 사이의 계면물성과 미세파괴형상을 연구하였다. 계면전단강도 향상을 위해 전기증착법을 이용하여 탄소섬유를 표면 처리하였다. PEI 함량이 증가함에 따라 소성변형과 파괴인성 증가로 인해 계면전단강도는 점차적으로 증가하는 경향을 보였으며, 미처리의 경우에 순수 PEI의 계면전단강도가 가장 큰 값을 보였다. 반면 전기증착의 경우에 계면전단강도는 PEI를 첨가함에 따라서 증가하였지만 그 증가폭은 미처리의 경우 보다 작았다. 미처리의 경우에서 순수 에폭시는 취성파괴 형상을 보인 반면 순수 PEI는 연성파괴 형상을 보였고 전기증착의 경우 순수 에폭시는 미처리와는 달리 연성파괴 형상을 보임을 관찰할 수 있었다. PEI 첨가에 의한 파괴인성 강화와 전기증착에 의한 화학결함 및 계면층의 존재는 복합재료의 계면물성 향상에 효과적으로 기여하는 것으로 고려된다.