해상에서 선박을 운항하는 항해사의 피로도 (Fatigue) 는 안전항해와 매우 밀접한 관계를 가지고 있으며 당직근무 중에 피로가 누적되어 업무수행능력이 저하되면 선박의 충돌 및 좌초 둥과 같은 매우 위험하고 중대한 해양사고를 유발할 가능성이 높아지게 된다. 따라서 본 연구에서는 항해사의 근무환경, 피로유발요인 및 피로증세 등에 대하여 조사하였고, 항해경험자를 대상으로 정신적 육체적인 작업부하도에 대한 피로도 평가관련 설문조사를 실시하고 그 결과를 분석하였다. 그리고 이와 같은 피로도 조사 및 설문조사 분석결과를 바탕으로 항해사의 피로도 평가항목을 선정하고 이를 토대로 항해사의 업무수행능력을 평가하기 위한 피로도 평가모델을 제시하였다.
본고에서 피로균열성장에 대한 일반사항과 배관용접부 결함의 피로수명평가 방안에 대해서 알아보았다. 고압의 가연성 가스나 액체를 수송하는 배관이 피로에 의해 파괴되는 경우에는 엄청난 재산과 인적 손실을 발생시킬 수 있다. 따라서 배관운용회사들은 배관의 안정적인 운용을 위하여 다양한 환경에 노출되어있는 배관의 피로특성을 정확히 평가해야 한다.
치과용 임플란트를 대상으로 하여 건전환경 및 생체 내의 인자들을 유사하게 반영한 생체유사환경 하에서 피로시험을 수행하였다. 생체유사환경으로는 링거액 환경과 인공타액환경을 각각 사용하였다. 우선 건전환경과 생체유사환경 하에서의 피로수명 및 피로한도를 평가하였다. 또한 피로수명을 향상시킬 수 있는 한 가지 방법을 제안하였다. 인공타액 하에서의 피로수명이 링거환경보다 대체적으로 감소하였다. 시편에 대한 부식작용은 인공타액이 링거액보다 훨씬 크다. 이러한 부식의 차이가 두 경우의 피로수명의 차이로 나타난 것으로 판단된다. 질화처리된 지대주 나사의 질화경화층을 제거하고, 질소확산층을 최표면으로 하는 지대주 나사를 사용한 임플란트의 피로수명은 텅스텐카바이드를 코딩한 기존 제품에 비해 최대 8배의 피로수명 향상효과가 확인되었다.
현재 우리나라는 보유 또는 지배선박이 약 1,000척, 3천만G/T로 노르웨이에 이어 세계 6위의 해운강국으로 성장하였다. 그리고 수많은 사관과 부원들이 다양한 선박에 승선하고 있으며 해운산업이 성장할수록 더 많은 선원들이 선박에 근무할 것으로 예상된다. 그러나 IMO와 ILO 등에서는 선원들의 선박근무환경 및 휴식 등에 관해서 최소한만을 규정하고 있고, 이로 인하여 선원들이 높은 노동 강도에 시달리게 되고 피로와 스트레스가 누적되어 해양사고의 한 원인이 되고 있는 실정이다. 이 연구에서는 각 선박의 고유 특성과 운항환경 등으로 고려한 선박의 근무강도를 평가할 수 있는 요소와 지수를 개발하기 위하여 선박에 장기간 승선한 경험이 있는 응답자로 하여금 각 평가요소에 대하여 주관적으로 인지하는 선박의 근무강도를 평가하도록 하였다. 이 평가요소와 지수를 기반으로 선원들을 각 선원의 특성과 여건에 맞는 선박에 배정함으로서 선원들의 피로와 스트레스를 경감시켜 해양사고의 예방에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.
산업의 발전과 함께 소비3자의 욕구는 제품의 질적, 감성적 향상을 요구하고 있으며, 또한 최근 각종 공학의 눈부신 발전에 힘입어서 자동차의 성능, 안락성 등이 크게 향상되면서 운전자의 운전 중 피로감 제거에 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 주관적인 피로감 평가 방식 중 졸림감(KSS), 피로감 용어 및 신체 불편도를 이용하여 평가를 수행하였다. 졸림감 및 피로감 용어는 차종 및 자세에 따라 약간의 차이가 있었지만, 대체적으로 시간이 지남에 따라 불편함의 정도가 심해졌다. 신체 불편도에 대한 평가결과 엉덩이, 요추, 어때, 좌우 발목 부위가 불편한 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 차종별 또는 운전자세에 따라 통계적으로 유의한 차이를 보이기도 했다. 이러한 연구 결과를 통해서 동환경 시스템의 기초 데이터를 확보할 뿐만 아니라, 자동차를 설계하는데 있어, 보다 안락하고 편안한 운전환경을 만들 수 있는 기초자료로써 활용이 가능할 것이다.
공용 중 강교량의 피로 평가에 활용할 수 있는 현장계측 데이터에는 대표적으로 변형률 계측과 Brigde Weight-In-motion (BWIM)이 있다. AASHTO The Manual For Bridge Evaluation에 따라, 대상 교량에서 계측된 데이터로부터 피로 상세에 가해지는 유효응력범위 및 반복응력 횟수를 추정할 수 있다. 추정된 유효응력범위와 반복응력 횟수를 통해 피로 손상 누적에 의한 신뢰도분석을 수행할 수 있다. 하지만 현장계측 데이터로부터 유효응력범위 및 응력범위 반복횟수를 추정하는 절차가 평가규정에 구체적으로 제시되어 있지 않고, 계측 데이터의 종류 또는 처리방법에 따른 피로 평가결과의 차이를 정량적으로 비교한 연구는 아직 미비한 실정이다. 본 연구에서는 공용 중 교량에서 동시에 계측한 변형률계 및 BWIM 데이터를 활용하여 피로 신뢰도평가를 수행하여, 활용되는 현장계측 데이터의 종류에 따른 평가결과의 차이에 대해 정량적으로 검토하였다. 이때, BWIM 데이터를 활용한 피로 신뢰도평가 시 구조해석모델의 정밀성이 평가결과에 미치는 영향을 검토하기 위해 평가 대상 교량의 뼈대요소 해석모델과 Shell-Solid 해석모델을 구축하였다. 또한, BWIM 데이터로부터 유효응력범위와 반복응력 횟수를 추정하기 위한 두 종류의 데이터 처리 방법을 정의하였으며, 이로 인한 피로 신뢰도 차이 역시 검토하였다.
APR1000(Advanced Power Reactor 1000)은 기존의 OPR1000(Optimized Power Reactor 1000)에 60년 설계수명, 국부주파수제어운전, 0.3g 안전정지지진하중 적용 등의 향상된 설계특성(Advanced Design Feature)을 적용하여 개선한 수출형 1000MW 원전이다. 이 논문에서는 Reg. Guide 1.207에서 요구하는 원자로냉각재 환경을 고려한 피로 평가를 원자로용기에 대하여 평가하였다. 원자로용기에서 비교적 누적사용계수가 높은 출구노즐을 대상으로 평가를 수행하였으며 출구노즐은 구조적 건전성을 만족하는 것으로 평가되었다.
전자 부품의 신뢰성 평가를 위해서 다양한 방법의 시험법이 사용된다. 전자 부품은 반복적인 작동과 휴식에 의한 열피로를 받게 된다. 이에 대한 신뢰성 평가를 위해 오래전부터 다양한 시험 규격이 만들어지고, 그에 따라 열챔버를 이용한 챔버 사이클링 시험이 수행되고 있다. 하지만, 최근에는 이러한 시험 규격들에 대한 문제가 지적되고 있으며, 또한 챔버 사이클링을 이용한 가속 실험의 경우 실제 작동환경을 완벽히 묘사하지 못하며, 가속할 수 있는 정도가 제한되고 있다. 본 연구에서는 파워 사이클링 시험을 묘사하는 시험 방법을 제안하고, 그를 이용하여 BGA 패키지의 솔더 조인트에 대한 열피로 시험을 수행하였다. 본 연구에서 제안된 파워 사이클링 시험기는 실제 작동 환경과 유사한 온도 구배를 패키지에 만들어 준다. 그리고 패키지에 열전도를 이용하여 열을 공급함으로써, 대류를 통해 열을 공급하는 챔버 사이클링 시험에 비해 빠르게 가열 및 냉각이 가능하다. 파워사이클링 테스트 방법을 이용하여 다양한 온도 조건에 대해 열피로 수행하여 솔더 조인트의 열피로 특성을 평가하였다.
구조물이나 기계요소내의 결함이 성장하여 파손(Failure)에 이르는 현상은 공학분야에서 중요하게 평가되어 오고 있다. 반복적으로 변하는 응력에 의하여 결함이 초기 성장을 거쳐 재료의 파손에 이르게 되는 과정인 피로파괴는 파괴역학의 한 중요한 분야이다. 이에, 본 연구에서는 열처리의 특성상 부식환경에 매우 민감한 Al-Zn-Mg-Cu Alloy 7075에 대하여 Peak Aged T65l Tempering을 실시한 Al-Alloy 7075-T65l에 대하여 각기 환경(대기, 물, 해수)의 변화가 부식피로균열성장에 미치는 영향과 부식환경에서의 긴 균열(Long Crack)과 짧은 균열(Short Clark)의 부식피로균열 성장특성을 비교, 고찰하여 초기균열의 잠재시간과 안정성장 시간을 예측하여 구조물의 수명예측 및 안전성 평가에 기여 할 수 있는데 목적이 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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