• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.84-92
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• 2010

현재 가동 중인 몇몇 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부는 일차수응력부식균열(PWSCC : Primary Stress Corrosion Cracking) 발생의 세가지 조건(민감 재질, 부식 환경, 인장응력)을 동시에 충족하고 있다. 즉, 이종금속 용접부는 PWSCC에 민감한 재질인 Alloy 600 계열 합금으로 제작 또는 용접되어 있으며 고온 수화학 부식 환경 하에 놓여있다. 아울러 오스테나이트 스테인리스 강의 예민화 예방을 위한 용접 후열처리 미실시로 높은 인장 용접 잔류응력이 작용하고 있다. 이러한 이종금속 용접부의 특성상 PWSCC가 발생할 잠재성이 있을 뿐만 아니라 국내외적으로 Alloy 600 계열 합금으로 제작 및 용접된 가압 경수로 원전 안전 1등급 설비의 이종금속 용접부에 실제 PWSCC가 발생된 사례들이 다수 보고되고 있다. 운전 환경 및 재질 변화 없이 PWSCC 발생을 예방하기 위해서는 인장 잔류응력을 이완시켜 낮은 인장 또는 압축 응력화하여야 한다. 이러한 인장 잔류응력 이완방법들로는 PWOL(Pre-emptive Weld Overlay), 레이저 피닝(Laser Peening), MSIP(Mechanical Stress Improvement Process), 워터 제트 피닝(Water Jet Peening), IHSI(Induction Heating Stress Improvement) 방법들이 있는데 공정 시간이 짧고 열 에너지 원이 필요 없으며 전체적인 소성 변형을 야기시키지 않는 레이저 피닝을 본 연구의 대상 방법으로 한다. 본 연구에서는 동적 유한요소 해석을 통해 용접 잔류응력을 이완시키는 레이저 피닝의 효과를 검증하고 용접 잔류응력에 미치는 레이저 피닝 변수의 영향을 고찰하고자 한다. 내부 보수용접이 수행된 경수로 원전 가압기 노즐 이종금속 용접부에 레이저 피닝을 적용한 경우에 대해 상용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 동적 유한요소해석을 수행한 결과, 고온 수화학 일차수와 접하는 Alloy 600 계열 합금 내면에서의 인장 잔류응력이 상당히 이완됨을 확인하였다. 또한, 최대충격 압력이 증가할수록, 충격압력 지속시간이 증가할수록, 레이저 스팟 직경이 증가할수록 내표면 인장 잔류응력 이완 정도는 감소하나 이완되는 영역의 깊이는 증가함을 알 수 있다. 또한, 레이저 피닝 방향이 잔류응력 이완에 미치는 영향은 미미함을 알 수 있다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.13 no.4
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• pp.157-163
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• 2004

Dependence of residual compressive stress of diamond-like carbon (DLC) films on relative humidity was investigated. Polymeric, graphitic and diamond-like carbon films were prepared by r.f.-PACVD using methane or benzene with the negative self bias voltage of the substrate ranging from -100 to -800 V. In-situ measurements of the residual stress were carried out in an environment chamber where the relative humidity was varied from 10％ to 90％. In dense DLC film of high residual compressive stress and hardness, we could not observe any change in the residual compressive stress with relative humidity. However, in the cases of graphitic and polymeric DLC films, abrupt change in the residual stress occurred by changing the relative humidity. The quantity of the stress change was inversely proportional to the film thickness, which means that the stress change with humidity is not due to the penetration of the water molecule into the film structure, but due to surface interaction between water molecules and film surface.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.22 no.2
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• pp.193-197
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• 2002

The frequency dependency of the Rayleigh surface wave was investigated indirectly by measuring the angular dependency of the backward radiation of the incident ultrasonic wave in the abrasion specimens, which was explained in view of the residual stress distribution. The peak intensity of the backward radiation profile decreased and the right half width of the profile increased with an increase of the variational rate of residual stress for the scuffing specimen. The peak intensity was also affected by the surface wave scattering during the propagation around the micro-damages. The peak angle might depend on not only the amount of residual stress but also the micro-structure. The result observed in this study demonstrates the high potential of the backward radiated ultrasound as a tool for the nondestructive evaluation of the subsurface gradients of materials.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.4
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• pp.355-360
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• 2012

Cold drawn(CD) bars feature superb surface roughness, dimensional precision, and straightness. They are used in the manufacture of automotive parts and home electrical appliances. Two cross-roll straighteners have been used to manufacture CD bars for these industries. This study investigated the variation of the gap size between the two cross-rolls. It was found that changes in the gap size have a large influence on the residual stress and plastic deformation. Finite element method(FEM) simulations were performed to study the influence of the gap size on the residual stress in CD bars, and experiments were performed to verify the FEM results. The residual stresses were measured with X-ray diffraction in both the axial and the hoop directions.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.9
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• pp.1311-1316
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• 2010

In this study, straight slot welding was carried out using a 316L stainless steel test block, and numerical simulation of the slot weld process was performed using finite element analysis. Data on the residual stress were obtained at equally spaced points on the top surface of the test block along directions parallel and perpendicular to the welding direction. After electrolytic polishing of the top surface of the block, the residual stress was measured by the X-ray diffraction method. The calculated weld residual stresses were compared with the measured data, and they were in good agreement with the data. The weld residual stress distribution inside the plate was determined from the results of finite element analysis, and the characteristics of the distribution were discussed in detail in this paper.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.9
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• pp.1317-1323
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• 2010

In this study, the weld residual stress distribution at a dissimilar-metal welded plate of low alloy carbon steel and stainless steel, which are widely used in nuclear power plants, was characterized. A plate mock-up with butt welding was fabricated using SA 508 low alloy steel and Type 304 stainless steel plates and the residual stresses were measured by the X-ray diffraction method after electrolytic polishing of the plate specimen. Finite element analysis was carried out in order to simulate the butt welding of dissimilar metal plate, and the calculated weld residual stress distribution was compared with that obtained from the measured data. The characteristics of the three-dimensional residual stress distribution in a butt weld of dissimilar metal plates were investigated by comparing the measured and calculated residual stress data.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.12 no.2 s.45
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• pp.197-207
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• 2000

A transient heat transfer analysis and thermo-elastic analysis have been performed for the residual stress distribution on the fillet weldment used by finite element method. Specimen is fabricated single-pass fillet welding. This computation was performed for conditions including surface heat flux and temperature dependent thermo-physical properties using by heat input as parameter. Also, cut-off temperature of residual stress estimation by thermo-elastic analysis is determined. The fillet weldment were measured to determined their residual stress distributions for using hole-drilling method. As result, it was found that large tensile residual stress is about material yield strength, and the numerical simulation results for finite element method similar to residual stresses by hole-drilling method and other exiting research. Also, cut-off temperature is effectively determined by temperature which calculated maximum thermal stress equal to material yield strength.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2011.05a
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• pp.79-79
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• 2011

water cavitation peening(WCP)은 water jet 과정으로 인한 cavitation이 발생할 때, 금속표면 cavitation 현상에 의해 재료표면의 잔류응력과 경도 등의 물성을 변화시키게 되며, 그로 인해 생긴 잔류 응력으로 재료의 내구성 및 수명을 향상시키는 기술이다. 최근에는 water jet을 이용한 장치들이 건설 분야, 일반기계분야, 컷팅 공정, 분쇄 등 다양한 분야에서도 사용되고있다. 그러나 water jet을 이용한 peening은 소개 된지 20여년이 경과했음에도 불구하고 연구 및 개발 내용은 shot peening에 비해 아직 초기 단계이다. water cavitation peening은 기존의 피닝 방법의 단점을 보완 할 뿐만 아니라 환경적인 측면에서도 그 가치가 크다. 아직은 다른 peening 기법 보다 잔류압축응력 부가 측면에서 그 효과가 떨어지지만, water cavitation peening은 열에 영향을 받는 영역이 생성되지 않으며, 기계의 표면 가공을 하는 동안 어떤 미세한 먼지도 생성하지 않아 친환경적이다. 또한 복잡한 외형을 가지는 부품 및 내면에 적용성이 뛰어나고, 표면 정밀도 저하가 낮다는 장점이 있다. 본 연구에서는 조류발전용 블레이드의 재료로 사용하려는 동합금에 대하여 증류수 내에서 water cavitation peening 시간, 거리, 파형 등의 변수를 적용하여 최적 조건을 찾고, 다양한 전기화학적 실험을 실시하였으며, water cavitation peening 부의 부식특성을 평가 하였다. ASTM-G32 규정에 의거하여 압전효과를 용한 진동발생 장치(RB 111-CE)를 이용하여 동합금 표면에 water cavitation peening을 실시하고, 실험 후 표면의 손상거동을 관찰하기 위하여 3D현미경 및 전자주사현미경(SEM)을 사용하였다. 물성치 변화를 확인하기 위하여 SHIMADZU사의 HVM-2 Model의 비커스 경도기를 이용하여 표면 경도값을 측정하였다. 전기화학실험은 각 3회 이상 실시하였으며, Tafel 분석결과로 부식전류밀도와 부식전위의 평균, 부식전위를 알 수 있었고, 음분극 실험결과, 용존산소 환원반응에 의한 농도분극에서 수소가스발생에 의한 활성화 분극으로 진행되는 변곡점을 확일 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.202-203
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• 2014

금형 내부의 마모를 줄이기 위한 경질 박막의 안정성 향상과 표면에 인가된 압축 잔류 응력이 고주기 피로 특성에 미치는 영향을 연구하기 위해 정밀 플라스틱 사출 금형강에 주로 사용되는 Fe-3.0%Ni-0.7%Cr-1.4%Mn-X강에 스크린 질화처리와 DLC 코팅을 시간과 단일, 복합처리의 변수를 두어 코팅하였다. PAPVD법으로 DLC($3{\mu}m$), 스크린 질화(3h, $50{\mu}m$)/DLC($3{\mu}m$) 코팅 후 고주기 피로 시험을 행하여 고주기 피로 특성을 평가하였다. 스크래치 시험, 마모 시험, 잔류응력 측정을 통해 질화 처리 여부에 따른 코팅의 안정성을 평가하였다. DLC, 스크린질화/DLC 코팅한 경우 압축 잔류 응력의 영향으로 모두 피로 수명이 향상되었고 스크린질화/DLC 코팅한 경우 그 향상폭은 더 컸다. 질화 처리 후 DLC 코팅한 경우 질화층은 버퍼레이어로 작용하여 코팅의 박리를 억제함을 확인하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.2
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• pp.415-424
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• 2014

The carrying capacity of existing concrete structures is evaluated by the measured data from displacement and strain gauges for given loads and the results of numerical analysis that are compared with the measured ones. Consequently, this process could be accomplished in doing the direct measurement of residual stress on existing concrete. This study is concerned with the development of IITC (Instrumented Indentation Technique for Concrete) system which is based on the experimental stress analysis technique using non-destructive test method to evaluate the residual stress of concrete structures depending on the types of applied loadings in analysing indentation load - indentation depth curve derived experimentally on concrete surface. As a result, in this paper, almost all of systematized H/W and S/W were newly developed to estimate the residual stresses of concrete structures. Thus, the creation of new experimental equations for deriving residual stresses and automatical calculations of residual stresses using the empirical formula can lead to evaluate the structural resistances conveniently in the structures from construction phase to maintenance stage.