• 한국주조공학회지
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• 제41권5호
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• pp.434-444
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• 2021

본 연구에서는 미소기공과 Si석출상의 파단으로 구성되는 유효기공 면적분율에 대한 인장특성의 결함민감도 관점에서 Al-Si합금의 인장특성을 공정 Si입자의 분포양상 변화에 대하여 평가하고자 하였다. Al-xSi(x=2,5,8,11)합금의 주방상태 미세조직인 망상구조의 공정 Si입자는 T4처리를 통하여 과립형태로 변형시켰으며, CT분석과 주사전자현미경 관찰을 통하여 미소기공의 분포와 크기를 평가하였다. CT분석과 주사전자현미경의 비교분석을 통하여 인장변형과정에서의 균열성장이 최대 기공율을 포함하는 국부영역에서 발생함을 확인할 수 있었다. 그럼에도 불구하고 이들 분석방법에는 미소기공 인접영역에서의 소성변형집중과 미소기공의 분포양상에 의해 파생되는 실제적인 차이를 포함하기 때문에 정확히 일치된 결과를 얻을 수 없었다. 유효기공 면적분율의 변화에 대한 인장강도와 연신율의 변화는 과립형태보다 망상구조 정출상의 분율변화에 더욱 민감한 의존도를 가진다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.649-656
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• 2019

조선소, 교량 구조물, 건설기계, 플랜트 산업 등 다양한 분야에서 폭 넓게 활용되고 있는 이산화탄소 아크용접(FCAW: Flux Cored Arc Welding)은 피복 아크 용접(SMAW: Shielded Metal Arc Welding)의 단점을 보완하기 위한 대안으로 1950년대 초 개발되었다. FCAW는 모든 자세에서 용접이 가능하고 작업여건 변수가 많은 현장에서 우수한 품질을 얻을 수 있는 장점이 있어 탄소강과 합금강의 중판, 후판 용접에 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 FCAW를 이용하여 SS400(일반구조용 압연강재)와 SM490A(용접구조용 압연강재)를 이종용접한 후 용접부의 기계적 특성(인장시험, 굽힘시험, 경도시험, 충격시험, 매크로시험)을 분석하고 다음과 같은 결론을 도출하였다. 인장시험 결과, 모든 용접자세에서 KS 규격 인장강도 범위($400{\sim}510N/mm^2$)를 만족하였다. 굽힘시험 결과, 대부분의 시편에서 굽힘시 표면의 터짐 현상이나 기타 결점이 나타나지 않았고, 소성변형 후에도 충분한 인성을 발휘하는 것을 확인할 수 있었다. 경도시험 결과, 모든 결과 값이 KS B 0893의 규격치 350Hv보다 낮게 나타나 양호한 것으로 판단된다. 충격시험 결과, 모든 결과가 KS 기준 수치인 27J 보다 큰 것으로 나타났다. 매크로시험 결과 용접부의 형상별로 균일한 조직 상태를 나타냈으며, 용접부 전단면에 걸쳐 내부 결함, 기포 또는 불순물 등이 발견되지 않아 라미네이션의 우려가 없는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제29권3호
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• pp.197-213
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• 2019

본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석기법을 이용하여 Mont Terri 지하연구시설에서 수행된 단층 내 물 주입시험을 수치적으로 모델링하고, 단층의 재활성과 수리역학적 거동 특성을 살펴보았다. TOUGH2 해석에서는 단층을 Darcy의 법칙과 삼승법칙(Cubic law)을 따르는 연속체 요소로 모델링하였으며, FLAC3D 해석에서는 미끄러짐과 개폐가 허용되는 불연속 인터페이스 요소를 통해 모사하였다. 현장에서 획득한 단층의 균열개방압력(fracture opening pressure), 주입율, 모니터링 압력, 변위 곡선 등을 바탕으로, 단층의 탄성적 변형과 파괴에 의한 수직팽창 특성을 반영할 수 있는 수리간극모델과 수리역학 커플링 관계를 해석모델에 반영하였다. 한편, 현지응력 조건, 단층의 강도 및 변형 특성에 따른 파라미터 해석을 실시하여 각 입력변수가 해석 결과에 미치는 영향을 분석하였으며, 이를 통해 현장시험 결과를 가장 잘 재현할 수 있는 파라미터 조합을 선정하였다. 해석 결과, 균열개방압력에서 단층의 주입율과 모니터링 압력이 크게 증가하는 현상을 합리적으로 재현할 수 있었다. 하지만, 동일한 입력 변수 조건에서 단층의 전단변위와 파괴영역의 범위는 현장시험 결과에 비해 과대평가되는 결과를 보였다. 이는 해석모델에서는 고압의 주입조건에서 단층의 지속적인 전단파괴가 유도되는 반면, 현장에서는 수리간극의 변화가 전단 미끄러짐보다는 인장력에 의한 단층면의 개방(tensile opening)에 크게 의존하는 것으로 추정되기 때문이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.23-29
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• 2019

일반적으로 관매설공사는 관 등의 매설물을 시공하고 나머지 부분을 모래나 토사를 이용하여 되메우는 방식으로 진행된다. 그러나 매설물 주변의 다짐이 어렵거나 다짐효율이 떨어지는 등 다짐 시 많은 문제가 발생하고 있으며, 되메우기 공사 시 매설관의 변형과 파손을 유발하여 궁극적으로 도로함몰의 원인으로 발전하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안 중 대표적으로 유동화토를 활용한 공법이 있으며, 최근 환경보호와 자원 재활용의 차원에서 모래와 공학적 성질이 유사한 석탄회를 활용한 유동화토에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 석탄회 중 비회는 많은 연구가 진행되어 여러 방면으로 재활용이 이루어지는 반면, 저회는 대부분 재활용되지 못하고 회처리장에 매립됨에 따라 저회에 대한 재활용 요구가 증가되고 있다. 이에 본 연구는 친환경 고결제를 활용하여 환경적으로 유리하며 유동화토 기준에도 적합한 저회의 활용방안을 모색하기 위하여 친환경 고결제와 대표적인 현장발생 토사인 화강풍화토 및 저회, 비회 혼합토를 대상으로 유동특성, 강도변화 특성 등을 구명하고, 토양오염도 평가를 수행하여 저회를 활용한 유동성 복토재의 활용방안을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.1-12
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• 2019

소규모 철골조건축물의 접합상세에 대한 현장조사에 따르면 지진하중에 의한 횡적 안전성 및 안정성 확보가 불충분할 것으로 예상되는 임의 접합상세가 현장에서 적용되는 것으로 조사되었다. 이에 따라 본 연구에서는 소규모 강구조건축물의 노출형 주각부 약축 연결부의 반복이력 실험을 통해 문제점을 분석하고, 이를 바탕으로 내진성능을 향상시킬 수 있는 접합상세의 개발을 위해 일련의 실험연구를 수행하였다. 본 실험결과에 의하면, 국내에서 흔히 사용되는 노출형 주각부 약축방향 접합부의 이력거동은 앵커볼트가 콘크리트로부터 점진적으로 인발됨에 따라 베이스플레이트와 앵커볼트사이에 이격거리가 누적되어 하중역전구간에서 "Rocking" 현상이 발생되어 내진성능이 매우 낮은 것으로 조사되었다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위하하여 앵커볼트의 콘크리트에 대한 부착 유/무와 개수 및 배열형태 등을 변수로 한 성능개선 실험체에 대한 일련의 반복 이력 실험을 수행하였으며, 최종적으로 소규모철골조 건축물의 노출형 주각부에 고강도 전산볼트형 앵커볼트를 8개로 3열로 배치하는 상세의 적용을 통하여 하중지지능력과 에너지분산능력 측면에서 내진성능이 크게 개선된 것을 확인할 수 있었다.

• 대한금속재료학회지
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• 제47권3호
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• pp.147-154
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• 2009

The effect of carbon addition on the microstructures and mechanical properties of $Ni_3Al$ and TiAl intermetallic alloys have been characterized. It is shown that carbon is not only an efficient solid solution strengthener in $Ni_3Al$ and TiAl, it is also an efficient precipitation strengthener by fine dispersion of carbide. Transmission electron microscope investigation has been performed on the particle-dislocation interactions in $Ni_3Al$ and TiAl intermetallics containing various types of fine precipitates. In an $L1_2$-ordered $Ni_3Al$ alloy with 4 mol.% of chromium and 0.2~3.0 mol.% of carbon, fine octahedral precipitates of $M_{23}C_6$ type carbide, which has the cube-cube orientation relationship with the matrix, appear during aging. Typical Orowan loops are formed in $Ni_3Al$ containing fine dispersions of $M_{23}C_6$ particles. In the L10-ordered TiAl containing 0.1~2.0 mol.% carbon, TEM observations revealed that needle-like precipitates, which lie only in one direction parallel to the [001] axis of the $L1_0$ matrix, appear in the matrix and preferentially at dislocations. Selected area electron diffraction (SAED) patterns analyses have shown that the needle-shaped precipitate is $Ti_3AlC$ of perovskite type. The orientation relationship between the $Ti_3AlC$ and the $L1_0$ matrix is found to be $(001)_{Ti3AlC}//(001)_{L10\;matrix}$ and $[010]_{Ti3AlC}//[010]_{L10\;matrix}$. By aging at higher temperatures or for longer period at 1073 K, plate-like precipitates of $Ti_2AlC$ with a hexagonal structure are formed on the {111} planes of the $L1_0$ matrix. The orientation relationship between the $(0001)_{Ti2AlC}//(111)_{L10\;matrix}$ is and $[1120]_{Ti2AlC}//[101]_{L10\;matrix}$. High temperature strength of TiAl increases appreciably by the precipitation of fine carbide. Dislocations bypass the carbide needles at further higher temperatures.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.45-55
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• 2021

본 연구에서는 수치해석모형을 통하여 수위변동시 필댐의 거동 특성을 분석하고 저수지의 안전관리 방안을 고찰하였다. 수치해석 프로그램(GTS NX 및 LIQCA)을 이용하여 필댐의 상·하류측 Shell 및 Core에서 수위승강에 따른 소성전단변형률, 수평변위, 응력경로, 간극수압 등을 분석하였다. 제체의 거동을 분석한 결과, 제체 내의 수위가 빠른 속도로 상승하면 간극수압 및 변위 또한 급격하게 증가하는데, 수위의 상승은 제체 내의 간극수압 증가와 제체의 포화도 증가를 유발하며, 제체의 유효응력을 감소시키는 것으로 나타났다. 이러한 수위승강 시 필댐의 거동 특성은 제체의 강도 및 강성이 저하되는 원인이 되고, 침투로 인해 발생하는 제체의 변형에 의해 소성전단변형률이 축적되어 변위 증가를 유발하는 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 저수지의 정밀안전진단 상태평가 기준 개선안을 제안하였으며, 향후 저수지 안전진단지침 개정안 마련 시 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제31권2호
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• pp.199-209
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• 2021

본 논문은 SOC시설물 건설에 따른 지반 안정성을 평가한 논문으로, 기존 지반 및 숨골 조사결과에 따른 지반 물성치를 이용하여 SOC시설물 하부지반의 안정성을 평가한 것이다. 연구내용은 다음과 같다. 1) 기존 지반조사 자료를 기반으로 지반현황을 분석하여 숨골 및 지반 물성치를 산정하였다. 2) 수치해석을 통한 지반의 안정성 및 변형 범위를 파악하였다. 3) 지반안정성 해석단면(대형장비 주행로) 결정한 후 단면에 대한 모델링을 하여, 지반 안정성을 평가하였다. 본 연구는 SOC시설물 전체 부지를 크게 3개의 단면으로 나누어 해석하였으며, SOC시설물 하부지반의 각 단면별 지반, 하중조건 및 포장조건을 파악하여 컴퓨터 수치해석 모델링을 통해 응력, 침하량, 변형률을 산정하였다. 현 지반 조건에 따른 각 단면별 해석결과, 침하량은 0.11~0.18 m, 전응력은 92.75~445 kPa로 해석되었다. 이 결과들은 하부지반의 숨골을 고려하여 지반의 강도 정수를 감소시켰을 뿐 아니라, 하부지반의 보강이 없는 조건으로 해석한 결과이므로, 적절한 하부지반의 조건을 고려하여 약액주입 등의 간단한 지반 보강만으로 충분한 SOC시설물 지반 안정성을 확보할 수 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권2호
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• pp.113-119
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• 2022

플렉서블, 웨어러블 디바이스 등을 포함한 차세대 전자 기기의 기계적 신뢰성 향상을 위하여 다양한 유연 접합부에서 높은 수준의 기계적 신뢰성이 요구되고 있다. 기존 고분자 기판 접합을 위한 에폭시 등의 유기 접착소재는 접합부 두께 증가가 필연적이며, 반복 변형, 고온 경화에 의한 열기계적 파손 문제를 수반한다. 따라서 유연 접합을 위해서 접합부 두께를 최소화하고 열 손상을 방지하기 위한 저온 접합 공정 개발이 요구된다. 본 연구에서는 플렉서블 기판의 유연, 강건, 저 열 손상 접합이 가능한 플렉서블 레이저 투과 용접(flexible laser transmission welding, f-LTW)를 개발하였다. 유연 기판 위 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 박막 코팅하여 접합부 두께를 줄였으며, CNT 분산 빔 레이저 가열을 통한 고분자 기판 표면의 국부적 용융 접합 공정이 개발되었다. 짧은 접합 공정 시간과 기판의 열 손상을 최소화하는 레이저 공정 조건을 구축하였으며 고분자 기판과 CNT 접합 형성 메커니즘을 분석하였다. 또한 접합부의 강건성 및 유연성 평가를 위해 인장강도 시험, 박리 시험과 반복 굽힘 시험을 진행하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권3호
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• pp.37-42
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• 2022

최근 반도체 패키지 구조는 점점 더 얇아지고 복잡해지고 있다. 두께가 얇아짐에 이종 계면에서 물성차이에 의한 박리는 심화될 수 있으며 따라서 계면의 신뢰성이 패키징 설계에 중요한 요소라 할 수 있다. 특히, 반도체 패키징에 많이 사용되는 폴리머는 온도와 수분에 영향을 크게 받기 때문에 환경에 따른 물성 변화 고려가 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 다양한 온도조건에서 수분의 흡습과 탈습을 모두 고려한 패키지 구조의 계면 박리 예측을 유한 요소 해석을 통해 수행하였다. 확산계수와 포화 수분 함량과 같은 재료의 물성은 흡습 실험을 통해 확보하였으며, 흡습 이후 TMA 와 TGA 를 통하여 각 재료의 수분 팽창 계수를 확보하였다. 각 계면의 접합 강도 평가를 위해 수분의 영향을 고려하여 다양한 온도 조건에서 마이크로 전단 실험을 수행하였다. 이러한 물성을 바탕으로 온도와 수분에 의해 발생하는 변형을 모두 고려한 패키지 박리 예측 해석을 수행하였으며, 결과적으로 리플로우 공정 동안의 실시간 수분 탈습 거동을 고려한 계면 박리 예측을 성공적으로 수행하였다.