• 한국자동차공학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.54-59
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• 2004

The goal of this research is to confirm reliable durability and evaluate the engine performance of the current aluminum alloy piston and the newly developed steel forging piston. For such purpose, the test environment was built with 2.91 target engine mounted on the engine dynamometer and additional exhaust gas analysis system. Using the test environment, engine performance test was conducted, and durability test was also conducted using a dedicated piston durability test equipment for 400,000 km. As a result of the experiment, similar durability was appeared for both aluminum piston and steel piston, and the engine output power and torque are slightly reduced because of $158\%$ heavier weight of the steel piston compare to the aluminum alloy piston.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.25-31
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• 2004

In order to prepare for the large power diesel vehicle, the current trend of advanced nations is to shift from the aluminum alloy piston to the steel piston. In this research, a steel forging piston which replaces the aluminum alloy piston is developed to improve the power performance of the diesel engine. The three dimensional flow and combustion analysis of the target engine is conducted. Using the result of the analysis, the piston is optimized, and a prototype of the articulated steel forging piston is built. The reliability of the piston has been evaluated through durability test using a Hydropuls Test Machine for 300,000 km.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권5호
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• pp.651-657
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• 2010

180 bar 이상의 최대 폭발압과 높은 열부하를 가진 박용 디젤엔진의 분리형 피스톤은 크라운과 스커트를 각각 고강도 합금강과 연성주철을 사용한다. 피스톤의 피로설계를 위해서는 작용 하중, 표면조도 뿐만 아니라 온도영향에 의한 강도 저하를 고려해야 하며, 실린더 내부의 폭발력이 크라운을 거쳐 스커트에 전달되는 하중의 분율도 고려되어야 한다. 본 연구에서는 노치부의 피로강도 증분을 응력구배방법을 사용하여 고려하였으며, 열전달해석과 그에 따른 온도영향을 고려하였다. 하중 분율과 접촉압력은 공차해석을 통해 최적화하였으며, 프로타입 엔진에 대한 실차 시험을 통해 냉각 및 내구설계를 검증하였다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.226-231
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• 2015

CNT(carbon nanotubes) 강화 알루미늄 나노복합재는 우수한 기계적 특성으로 자동차용 차세대 경량재료로 주목을 받고 있으나 소재 제조 과정에 있어 CNT의 균일 분산 확보가 어렵고 대량제조 공정 확립이 어려워 자동차 부품으로의 적용이 어렵다. 그러나 점차 CNT 생산이 대량화 되고 있고 복합재로서의 특성이 개선되고 있다. 따라서 본 연구는 CNT강화 알루미늄 나노복합재의 현 수준을 확인하고 자동차 부품 관점에서의 적용가능성을 검토하고자 하였다. 평가에 사용된 소재는 20L급 High energy milling기에서 알루미늄 분말과 CNT를 혼합한 후, 소결 및 압출하여 봉상(${\phi}80$)으로 제조되었다. 소재 관점에서 기계적 특성 및 열적 특성을 분석하였으며, 부품 적용성 관점에서는 현재 자동차 부품에 사용되는 소재와 그 소재가 사용되는 각 부품의 주요 요구 특성을 상대 비교하였다. 고강성과 성형성이 요구되는 부품에 사용되는 상용소재(A390) 및 SiC/Al 복합재와 성형성 비교평가를 진행하였으며, 탄성계수를 측정하였다. 피로 내구 및 경량화가 요구되는 메인베어링캡 양산소재와의 내구성 비교 평가를 실시하였다. 또한 고온 안정성이 요구되는 피스톤용 내열 소재와 열팽창계수 및 열화에 따른 강도저하를 비교 평가하였다. 구배가 큰 금형을 설계하여 단조 가공 후, 성형성(외관 crack 및 성형압 측정)을 비교하였으며, 내구성 평가를 위해 실제 부품인 H사(社) 소형 엔진블록의 메인베어링 캡을 적용하여 일축 단품 피로 시험을 진행하였다. 이를 통해 우수한 소재 특성을 확인하였고, 자동차 구조용 부품으로 적용이 가능함을 확인하였다.