• 대한금속재료학회지
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• 제47권9호
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• pp.573-579
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• 2009

Titanium/aluminum/stainless steel(Ti/Al/STS) clad materials have received much attention due to their high specific strength and corrosion-resisting properties. However, it is difficult to fabricate these materials, because titanium oxide is easily formed on the titanium surface during heat treatment. The aim of the present study is to derive optimized cladding conditions and thereupon obtain the stable quality of Ti/Al/STS clad materials. Ti sheets were prepared with and without pre-heat treatment and Ti/Al/STS clad materials were then fabricated by cold rolling and a post-heat treatment process. Microstructure of the Ti/Al and STS/Al interfaces was observed using a Scanning Electron Microscope(SEM) and an Energy Dispersed X-ray Analyser(EDX) in order to investigate the effects of Ti pre-heat treatment on the bond properties of Ti/Al/STS clad materials. Diffusion bonding was observed at both the Ti/Al and STS/Al interfaces. The bonding force of the clad material with non-heat treated Ti was higher than that with pre-heat treated Ti before the cladding process. The bonding force decreased rapidly beyond $400^{\circ}C$, because the formed Ti oxide inhibited the joining process between Ti and Al. Bonding forces of STS/Al were lower than those of Ti/Al, because brittle $Fe_3Al$, $Al_3Fe$ intermetallic compounds were formed at the interface of STS/Al during the cladding process. In addition, delamination of the clad material with pre-heat treated Ti was observed at the Ti/Al interface after a cupping test.

• 대한금속재료학회지
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• 제47권12호
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• pp.811-818
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• 2009

In order to meet increasingly complex and rigorous technical specifications, extensive effort has been devoted to fabricate clad materials with multi-layered metal plates. In this study, novel stainless steel/aluminum/copper (STS/Al/Cu) three-ply clad materials were fabricated by a hot rolling process for cookware applications. The effect of the testing temperature on the mechanical properties of the clad materials and on each component metal was investigated during the tensile tests. The interface properties of the clad materials were also examined by optical microscopy (OM) and an electron probe micro-analyzer (EPMA). The best mechanical and interfacial properties for a warm working process were found in a sample annealed at a temperature of $300^{\circ}C$. For the sample annealed at $400^{\circ}C$, the results of the tensile test indicated that interface delamination occurred only in the region of the Al/Cu interfaces. This was due to the formation of the thick and brittle intermetallic compound of $Al_2Cu$ in the Al/Cu interface. In contrast, no interface delamination was observed in the STS/Al interface, most likely due to its strong bond strength.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권3호
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• pp.337-351
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• 2023

In this paper, the shear behavior of soft filling in rectangular-hollow concrete specimens was simulated using the 2D particle flow code (PFC2D). The laboratory-measured properties were used to calibrate some PFC2D micro-properties for modeling the behavior of geo-materials. The dimensions of prepared and modeled samples were 100 mm×100 mm. Some disc type narrow bands were removed from the central part of the model and different lengths of bridge areas (i.e., the distance between internal tips of two joints) with lengths of 30 mm, 50 mm, and 70 mm were produced. Then, the middle of the rectangular hollow was filled with cement material. Three filling sizes with dimensions of 5 mm×5 mm, 10 mm×5 mm, and 15 mm×5 mm were provided for different modeled samples. The parallel bond model was used to calibrate and re-produce these modeled specimens. Therefore, totally, 9 different types of samples were designed for the shear tests in PFC2D. The shear load was gradually applied to the model under a constant loading condition of 3 MPa (σc/3). The loading was continued till shear failure occur in the modeled concrete specimens. It has been shown that both tensile and shear cracks may occur in the fillings. The shear cracks mainly initiated from the crack (joint) tips and coalesced with another one. The shear displacements and shear strengths were both increased as the filling dimensions increased (for the case of a bridge area with a particular fixed length).

• 한국재료학회지
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• 제32권12호
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• pp.515-521
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• 2022

Various types of optical materials and devices used in special environments must satisfy durability and optical properties. In order to improve the durability of zinc sulfide multispectral (MS ZnS) substrates with transmission wavelengths from visible to infrared, Ge-Sb-Se-based chalcogenide glass was used as a sealing material to bond the MS ZnS substrates. Wetting tests of the Ge-Sb-Se-based chalcogenide glass were conducted to analyze flowability as a function of temperature, by considering the glass transition temperature (T_g) and softening temperature (T_s). In the wetting test, the viscous flow of the chalcogenide glass sample was analyzed according to the temperature. After placing the chalcogenide glass disk between MS ZnS substrates (20 × 30 mm), the sealing test was performed at a temperature of 485 ℃ for 60 min. Notably, it was found that the Ge-Sb-Se-based chalcogenide glass sealed the MS ZnS substrates well. After the MS ZnS substrates were sealed with chalcogenide glass, they showed a transmission of 55 % over 3~12 ㎛. The tensile strength of the sealed MS ZnS substrates with Ge-Sb-Se-based chalcogenide glass was analyzed by applying a maximum load of about 240 N, confirming its suitability as a sealing material in the far infrared range.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5A호
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• pp.719-727
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• 2008

GFRP 보강근의 인장강도 및 부착성능 등은 철근과 다르기 때문에 GFRP 보강근을 콘크리트 구조물에 적용하기 위해서는 GFRP 보강근으로 보강된 콘크리트 부재의 거동에 관한 연구가 선행되어야 한다. GFRP는 높은 비강도, 경량성, 비부식성 등의 장점을 가지고 있으나 탄성계수가 철근보다 작아 상대적으로 큰 처짐이 발생하는 단점이 있다. 교량 바닥판은 아칭효과 등에 의해 휨성능이 증가하므로 FRP 보강근을 우선 적용할 수 있는 대상 중 하나이다. 본 논문은 국내에서 개발된 철근 대체재용 GFRP 보강근의 콘크리트 구조물로의 적용 가능성을 관찰하기 위한 실험연구에 관한 것이다. 대상 실험체는 폭과 길이가 3,000 mm, 4,000 mm이고 두께가 240 mm인 실제 크기의 콘크리트 바닥판이다. 실험변수는 보강근 종류(철근, GFRP 보강근)와 보강비로 총 3개의 바닥판을 제작하였다. 정적실험을 수행하였으며 DB-24 하중등급의 축하중을 모사한 재하면적을 가진 직사각형 강재로 바닥판이 파괴될 때까지 집중하중을 가하였다. 철근 보강 바닥판과 GFRP 보강 바닥판의 거동차이를 최대성능, 처짐 및 균열 거동 등에 대해 비교 검토하였다.

• Computers and Concrete
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• 제30권5호
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• pp.311-321
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• 2022

The interfacial bond strength of partially encased composite (PEC) structure tends to 0, therefore, the cast-in-place concrete theoretically cannot embody better composite effect than the fabricated structure. A total of 12 specimens were designed and experimented to investigate the energy dissipation and damage of fabricated PEC beam through unidirectional cyclic loading test. Because the concrete on both sides of the web was relatively independent, some specimens showed obvious asymmetric concrete damage, which led to specimens bearing torsion effect at the later stage of loading. Based on the concept of the ideal elastoplastic model of uniaxial tensile steel and the principle of equivalent energy dissipation, the energy dissipation ductility coefficient is proposed, which can simultaneously reflect the deformability and bearing capacity. In view of the whole deformation of the beam, the calculation formula of energy dissipation is put forward, and the energy dissipation and its proportion of shear-bending region and pure bending region are calculated respectively. The energy dissipation efficiency of the pure bending region is significantly higher than that of the shear-bending region. The setting of the screw arbors is conducive to improving the energy dissipation capacity of the specimens. Under the condition of setting the screw arbors and meeting the reasonable shear span ratio, reducing the concrete pouring thickness can lighten the deadweight of the component and improve the comprehensive benefit, and will not have an adverse impact on the energy dissipation capacity of the beam. A damage model is proposed to quantify the damage changes of PEC beams under cyclic load, which can accurately reflect the load damage and deformation damage.

• 한국재료학회지
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• 제11권5호
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• pp.427-430
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• 2001

절연 특성이 기존의 SiO$_2$ 보다 우수한 500 두께의 SiN$_4$층을 두 단결정 실리콘사이의 절연막질로 채택하고 직접접합시켜 직경 10cm의 Si(100) /500 -Si$_3$N$_4$/Si (100) 기판쌍을 제조하였다. p-type (100) 실리콘기판을 친수성, 소수성을 갖도록 습식방법으로 세척한 두 그룹의 시편들을 준비하였다. 기판전면에 LPCVD로 500 $\AA$ 두께의 Si$_3$N$_4$∥Si(100) 기판을 성장시키고 실리론 기판과 고청정상태에서 가접시킨 후, 선형열원의 이동속도를 0.1mm/s로 고정시키고 선형 입열량을 400~1125w 범위에서 변화시키면서 직접접합을 실시하였다. 접합된 기판은 적외선 카메라로 계면 접합면적을 확인하고 razor blade creek opening 측정법으로 세정 방법에 따른 각 기판쌍 그들의 접합강도를 확인하였다. 접합강도가 측정된 기판쌍은 high resolution transmission electron microscopy (HRTEM )을 사용하여 수직단면 미세구조를 조사하였다. 입열량의 증가에 따라 두 그를 모두 접합율은 큰 유의차 없이 765% 정도로, 소수성 처리가 된 기판쌍의 접합강도는 1577mJ/$m^2$가지 선형적으로 증가하였으나, 친수성 처리가 된 기판쌍은 주어진 실험 범위에서 입열량의 증가에 따라 큰 변화 없이 2000mj/$m^2$이상의 접합 강도를 보였다 친수성 처리가 된 기판쌍의 수직단면 미세구조를 고분해능 투과전자현미경으로 각인한 결과 모든 시편의 실리콘과 Si$_3$N$_4$사이에 25 $\AA$ 정도의 SiO$_2$ 자연산화막이 존재하여 중간충 역할을 함으로서 기판접합강도를 향상시키는 것으로 판단되었다.

• 한국광물학회지
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• 제21권3호
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• pp.321-329
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• 2008

비정질 규산염 나노입자는 지각에 풍부한 규소와 산소로 이루어진 비다공성 나노입자로서 광물학을 포함한 지구환경과학과 산업적 측면에서 모두 중요한 물질이다. 본 연구에서는 $^{1}H$과 $^{29}Si$ MAS NMR분광분석을 통해 7 nm와 14 nm 규산염 나노입자의 규소와 수소 원자 환경을 측정하고, 입자 크기에 따른 규산염 나노입자 원자 환경 변화를 규명하였다. NMR 스펙트럼의 화학적 이동 값의 이론적 배경을 이해하기 위해 양자화학계간을 통해 $Si_{3}O_{6}H_6,\;Si_{4}O_{5}H_{10},\;Si_{5}O_{4}H_{12}$ 분자계간모델의 화학 차폐를 계산하였다. $^{29}Si$ MAS NMR의 결과, 이중 실라놀(geminal silanol)과 단일 실라놀(single silanol), 실록산(siloxane) 구조의 Si 원자 환경에 해당하는 $Q^2,\;Q^3,\;O^4$가 구분되어 나타나며 입자 크기에 따라 $Q^2,\;Q^3,\;O^4$가 7 nm규산염 나노입자에는 $7{\pm}1%,\;27{\pm}2%,\;66{\pm}2%$, 14 nm 규산염 나노입자에는 $6{\pm}1%,\;21{\pm}2%,\;73{\pm}2%$의 분포를 갖는다. $Q^2,\;Q^3$ 구조는 나노 입자의 표면적에 대부분 존재하는 것으로 예상되었으나, 두 규산염 나노입자의 표면적 차이에 비해 $Q^2,\;Q^3$ 양의 차이가 적으며, 이는 입자 표면 뿐 아니라 입자 내부에도 $Q^2,\;Q^3$ 구조가 존재함을 의미한다. $^{1}H$ MAS NMR 스펙트럼은 물리흡착 된 물(physisorbed water), 수소결합 된 수산기(hydrogen bended silanol), 비 수소결합 된 수산기(non-hydrogen bonded silanol)를 구분하여 나타낸다. 14 nm 비정질 규산염 나노입자에 비해 7nm 나노입자에 약 3.4 배의 수소 원자가 존재하며, 더 강한 수소결합 세기를 갖는다. 전체 수산기 중에서 비 수소결합 된 수산기가 차지하는 비율이 7 nm 규산염 나노입자 보다 14 nm 규산염 나노입자에서 더 높으며, 이는 수소 원자간의 상대적 거리(proximity)가 14 nm 임자에서 더 긴 것을 지시한다. 본 연구결과를 통하여 현재까지 알려지지 않은 규산염 나노입자의 입자의기에 의한 다양한 원자 구조의 변화를 규명하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제38권4호
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• pp.316-322
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• 2010

본 연구의 목적은 폐식용유를 오존산화 처리에 의한 구조적 변성을 시도하고 이를 pMDI와 반응시켜 목재접착제로 개발하고자 하는 것이다. 폐식용유를 사용하여 1, 2, 3시간 오존산화 처리 한 후 화학적 변화를 알아보기 위하여 FT-IR을 측정하였다. 또한 접착강도를 조사하기 위하여 상태, 내수, 내온수, 반복끓임 실험을 하였다. FT-IR 측정 결과, 폐식용유의 오존산화가 진행될수록 불포화 이중결합에 기인한 3,010 $cm^{-1}$ 부근의 흡수가 사라지고 1,700 $cm^{-1}$ 부근의 카르복실기의 흡수가 크게 나타났다. 특히 3시간대에 3,010 $cm^{-1}$ 부근에 이중결합이 거의 사라짐을 알 수 있었다. 3시간 처리한 폐식용유의 상태 접착력 시험 결과, 폐식용유: pMDI 비율이 1 : 0.5일 때 8.08 kgf/$cm^2$, 1 : 0.75일 때 9.53 kgf/$cm^2$, 1 : 1일 때 44.16 kgf/$cm^2$ 1 : 2일 때 58.08 kgf/$cm^2$, 1 : 3일 때 61.41 kgf/$cm^2$, 1 : 4일 때는 46.95 kgf/$cm^2$를 나타내어 MDI와의 적정당량이 1 : 2, 1 : 3 부근에서 결정됨을 알 수 있었다. 중량비 1 : 2, 1 : 3만을 선택하여 각각 내수, 내온수, 반복끓임 상태로 접착강도 시험을 실시하였다. 내수 접착강도에서는 1 : 3의 경우가 더 높은 값을 보였으나 실험조건이 강화된 내온수, 반복 끓임에서는 혼합비율 1 : 2와 1 : 3이 비슷한 값을 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.399-406
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• 2012

철근콘크리트 보-기둥 접합부는 구조물 전체의 거동에 가장 크게 영향을 주는 부재 중 하나이다. 보와 기둥의 상대적인 강도 차이가 줄어들면서 지진에 의한 피해가 접합부에도 발생하고 있다. 지진하중과 같은 횡방향 반복하중이 작용하게 되면 접합부는 휨보다는 수직 혹은 수평방향 전단이나 부착에 대한 저항력이 중요하다. 따라서 접합부에 대한 내진설계는 설계자가 의도한 연성에 만족할 때까지 전단이나 부착에 대한 내력이 크게 감소하지 않는 수준의 설계가 요구된다. 하지만 인접보 소성힌지의 변형률 침투와 침투한 변형률의 영향으로 인해서 접합부의 변형이 발생하게 되고 접합부의 내력은 설계자의 요구 수준을 만족하지 못할 수도 있다. 이 논문에서는 부재 각 요소가 내부 접합부에 미치는 변형과 감소하는 전단내력을 파악하고 연성을 계산하는 모델을 제시하였다. 힘의 평형과 변형률 적합조건, 다른 연구자들의 이론을 참고하여 구축하였으며 모델을 실제 실험에 적용하였을 경우 타당한 범위 내에서 평가하였다. 다른 실험 데이터에 대한 추가적인 분석으로 불완전한 부분을 파악하고 개선하여 결과에 대한 오차를 줄이는 연구가 필요하다.