• 대한기계학회논문집A
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• 제34권9호
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• pp.1305-1310
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• 2010

복잡한 시스템 계의 설계정보를 효과적으로 추출하기 위해서 형상최적설계가 수행되는 경우, 일반적으로 유한요소해석 기법과 D-최적배열을 이용한 실험계획법이 연동된 반응표면모델을 구성하고 여기에 최적설계기법이 적용된다. 그러나, 설계변수에 형상공차와 같은 변동성이 존재하면 최적해의 강건성 확보를 위하여 설계변수의 형상공차를 확률론적인 변동성으로 고려한 추가적인 강건설계가 필요하다. 본 연구에서는 계산시간이 많이 소요되는 유한요소해석에 의한 강건설계문제에 설계변수의 표준정규분포를 고려한 반응표면모델을 구축하여 최적설계를 수행하므로서 손쉽게 강건최적값을 구하는 방법을 제안하였다. 승용차용 브레이크 디스크에 제안된 방법을 적용하여 열변형과 중량을 최소화하는 설계변수의 강건최적해를 구하고, 몬테카를로 시뮬레이션 추정결과와 비교하여 이의 적합성을 검증하였다.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 1999년도 춘계학술대회 및 발표대회 강연 및 발표논문 초록집
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• pp.5-5
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• 1999

The Principal deficiency of the existing notion about the sintering-mixtures consists in the fact that almost no attention is focused on the Phenomenon of alloy formation during sintering, its connection with dimensional changes of powder bodies, and no correct ideas on the driving force for the sintering process in the stage of establishing chemical equilibrium in a system are available as well. Another disadvantage of the classical sintering theory is an erroneous conception on the dissolution mechanism of solid in liquid. The two-particle model widely used in the literature to describe the sintering phenomenon in solid state disregards the nature of the neighbouring surrounding particles, the presence of pores between them, and the rise of so called arch effect. In this presentation, new basic scientific principles of the driving forces for the sintering process of a two-component powder body, of a diffusion mechanism of the interaction between solid and liquid phases, of stresses and deformation arising in the diffusion zone have been developed. The major driving force for sintering the mixture from components capable of forming solid solutions and intermetallic compounds is attributed to the alloy formation rather than the reduction of the free surface area until the chemical equilibrium is achieved in a system. The lecture considers a multiparticle model of the mixed powder-body and the nature of its volume changes during solid-state and liquid-phase sintering. It explains the discovered S-and V-type concentration dependencies of the change in the compact volume during solid-state sintering. It is supposed in the literature that the dissolution of solid in liquid is realised due to the removal of atoms from the surface of the solid phase into the melt and then their diffusicn transfer from the solid-liquid interface into the bulk of liquid. It has been shown in our experimental studies that the mechanism of the interaction between two components, one of them being liquid, consist in diffusion of the solvent atoms from the liquid into the solid phase until the concentration of solid solutions or an intermetallic compound in the surface layer enables them to pass into the liquid by means of melting. The lecture discusses peculimities of liquid phase formation in systems with intermediate compounds and the role of the liquid phase in bringing about the exothermic effect. At the frist stage of liquid phase sintering the diffusion of atoms from the melt into the solid causes the powder body to grow. At the second stage the diminution of particles in size as a result of their dissolution in the liquid draws their centres closer to each other and makes the compact to shrink Analytical equations were derived to describe quantitatively the porosity and volume changes of compacts as a result of alloy formation during liquid phase sinteIing. Selection criteria for an additive, its concentration and the temperature regime of sintering to control the density the structure of sintered alloys are given.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.310-313
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• 2009

오스테나이트계 고질소 스테인레스강 4 가지 후보강종인 HNS C1, C2, C3, C4에 대해 질소함량, 가압조건 따른 단조재와 온도 및 동일한 가압조건에서 Ni 합금원소 첨가유무에 따른 용체화 처리재(HNS C1, C3)의 물성평가와 실제 냉연 공정의 pass schedule 검증을 위한 모사실험을 통해 다음과 같이 요약 하였다. 1) 가압증가에 따른 질소함량의 증가로 강도 및 경도가 동시 상승하며, 결정립의 미세화 및 기계적 쌍정 발생이 많았다. 동일한 가압조건에서 Ni 첨가된 HNS C3가 Ni 미첨가한 HNS C1 보다 강도-연성 조합평가에서 열/냉간 가공성 등의 특성이 우수하였다. 2) 고질소강 스테인레스강의 적정한 용체화 처리온도 범위는 상용화된 AIS1304와 유사한 $1050^{\circ}C{\sim}1100^{\circ}C$이며, 용체화처리 후냉각방법의 변경(수냉과 공냉)에 따른 경도의 편차는 없었다. 냉연 pass schedule 검증을 위한 모사실험에서 초기 압연의 최적조건은 roll 속도 5mpm, pass당 압연율 $15{\sim}17%$였다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.212-218
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• 2015

본 연구에서는 AFP 장비를 이용하여 대형 복합재 스파 구조를 제작하고, 스파 구조에서 가장 취약한 부분인 코너부(Corner radius)에 대한 굽힘강도 시험과 해석을 수행하였다. 국내에서 AFP를 이용한 제품 제작기술이 보편화되지 않은 초기단계임을 고려하여, 복합재 스파 제작을 위한 맨드릴 설계 및 해석에서 구조 검증시험에 이르기까지의 전 과정을 요약, 정리하였다. 맨드릴 설계에서는 자중과 장비 하중에 의한 처짐, 응력, 열변형, 고유진동수 등을 고려하였다. 대상 시제품은 대형 C-스파이고 AFP로 제작한 후 오토클레이브에서 성형하였다. 제품의 성능 확인을 위해 스파 코너부에서 시편을 채취하여 4점 굽힘시험과 비선형 강도해석을 수행하여 제작된 구조물이 이론적 구조강도에 근접하는 강도를 보이는지 점검하였다. 연구결과, 제안된 공정을 사용하여 제작한 대형 C-스파의 코너부는 최초층 파손이론을 사용한 이론적 강도대비 20% 이내의 차이를 보이는 것을 확인하였고, 향후 양산용 대형 복합재 구조물 제작에 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.959-972
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• 2017

발파진동 안정성 평가는 일반적으로 발파 진동추정식을 통해 최대진동속도(PPV)를 산정하고 추정된 속도 값과 법규 혹은 기준에 제시된 허용 기준 값을 비교하여 안정성 여부를 판단한다. 현장 고유의 발파 진동추정식은 시험 발파의 횟수, 대상지반의 지질학적 구조와 발파 조건에 따라 달라지기 때문에 이 식을 통해 정확한 응답 값을 예측하는 것은 한계가 있다. 또한 최대진동속도는 지반에 예상되는 응답 값으로 구조물에 대한 직접적인 평가는 불가능하다. 이와 같은 한계점으로 인해 발파 진동에 대한 구조물의 정밀한 안정성을 평가할 경우 엔지니어들은 상용화된 수치해석 프로그램을 이용한다. 하지만 폭발로 인해 발생하는 발파공 주변 암반의 복합적인 상태변화(파쇄, 분쇄, 균열, 소성변형)를 기존 수치해석 프로그램으로 정확히 모델링 하기가 쉽지 않다. 만약 이러한 일련의 과정을 모사할 경우 절점 수의 제한으로 인해 모델링이 가능한 범위가 한정적이고 긴 연산시간이 소요된다. 따라서, 본 연구에서는 폭발로 발생하는 암반의 복합적 상태변화 과정을 모사하지 않고 파쇄영역 이후 탄성에너지 전파만을 모사하는 해석 방법에 대한 연구를 수행하였으며, 이때 파쇄영역의 형상 및 크기에 따른 속도의 응답특성을 분석하였다. 그 결과 폭원 주변에서는 설정되는 파쇄영역에 따라 계산된 속도의 크기 및 감쇠에 차이를 보였다. 전파되는 진동은 폭원으로부터 멀어질수록 구형으로 확산되는 것으로 나타났다.

• 폴리머
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• 제36권2호
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• pp.131-136
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• 2012

사출성형품은 성형 중 온도변화와 전단응력에 의해 잔류응력이 형성된다. 이 잔류응력으로 인해 짧게는 하루 이내에 길게는 수 년 이상 시간이 흐른 뒤 변형과 뒤틀림 등이 발생될 수 있다. 따라서 잔류응력 최소화를 위한 사출성형조건 및 사출성형품의 열처리가 요구된다. 본 논문에서는 투명한 사출성형품을 어닐링 조건 즉, 상대습도와 온도, 그리고 어닐링 시간을 변화시켜가며 각 어닐링 조건이 잔류응력 해소에 미치는 영향을 조사하였다. 상대습도가 작을 경우 잔류응력의 해소가 매우 적었으나 상대습도 50% 이상에서는 그 영향이 크게 작용하였다. 또한 유리전이온도 부근에서 어닐링 시 매우 빠른 잔류응력 해소를 보였으며 이는 광탄성 장치를 통하여 관찰할 수 있었다. 상대 습도보다는 어닐링 온도가 잔류응력 해소에 더 큰 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있다. 시편에서 잔류응력이 해소되면서 시편에서 수지의 흐름방향으로는 수축이, 흐름의 직각방향으로는 팽창이 발생하여 변형이 일어나는 것이 관찰되었다. 어닐링 시 제품의 변형을 최소화 하기 위해서는 지그나 고정구로 시편을 구속한 환경에서 어닐링이 필요할 것으로 판단되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제19권2호
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• pp.7-15
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• 2012

최근 모바일 기기에 적용되는 반도체 패키지는 초소형, 초박형 및 다기능을 요구하고 있기 때문에 다양한 실리콘 칩들이 다층으로 수직 적층된 패키지의 개발이 필요하다. 패키지 및 실리콘 칩의 두께가 계속 얇아지면서 휨 현상, 크랙 및 여러 다른 형태의 파괴가 발생될 가능성이 많다. 이러한 문제는 패키지 재료들의 열팽창계수의 차 및 패키지의 구조적인 설계로 인하여 발생된다. 본 연구에서는 4층으로 적층된 FBGA 패키지의 휨 현상 및 응력을 수치해석을 통하여 상온과 리플로우 온도 조건에서 각각 분석하였다. 상온에서 가장 적은 휨을 보여준 경우가 리플로우 공정 조건에서는 오히려 가장 큰 휨을 보여 주고 있다. 본 연구의 물성 조건에서 패키지의 휨에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 EMC의 열팽창계수, EMC의 탄성계수, 다이의 두께, PCB의 열팽창계수 순이었다. 휨을 최소화하기 위하여 패키지 재료들의 물성들을 RMS 기법으로 최적화한 결과 패키지의 휨을 약 $28{\mu}m$ 감소시킬 수 있었다. 다이의 두께가 얇아지게 되면 다이의 최대 응력은 증가한다. 특히 최상부에 위치한 다이의 끝 부분에서 응력이 급격히 증가하기 시작한다. 이러한 응력의 급격한 변화 및 응력 집중은 실리콘 다이의 파괴를 유발시킬 가능성이 많다. 따라서 다이의 두께가 얇아질수록 적절한 재료의 선택 및 구조 설계가 중요함을 알 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.4267-4275
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• 2015

조립식 주택은 기존 RC공법과 달리 사전에 전체공사의 약 60-80%를 유닛모듈 형태로 공장 제작하고, 차량을 이용하여 현장까지 운반 후 각 모듈을 결속하여 시공한다. 조립식 주택은 공장제작을 통한 급속시공이 가능한 장점이 있지만, 모듈을 현장까지 운반하는 과정에서 모듈 탈락의 우려가 있으며, 이로 인한 모듈의 변형 및 외장재의 파손이 발생할 수 있다. 본 연구는 기존의 모듈운반 고정장치의 문제점을 분석하고 개선된 고정장치를 제안하였다. 고정장치 개선안을 도출하기 위해 고정장치에 가해지는 운반하중을 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 분석하고, 비선형 유한요소 해석을 통한 구조적 성능을 검증하였다. 유닛모듈의 하중분포는 통계분석을 통해 3개 유사하중 그룹으로 구분되며, 극단값 분포(Extreme Value Distribution)와 가장 유사한 하중분포를 가진 것으로 분석되었다. 통계분석 및 몬테카를로 시뮬레이션을 통해, 운반하중의 최대값(28.9kN) 및 95% 신뢰도 범위 내 하중값(-1.22~9.5kN)을 계산하였다. 비선형 구조해석 결과는 본 연구에서 제시한 고정장치 개선안이 한계하중 35.3kN까지 파괴가 일어나지 않았으며, 95% 신뢰도 범위 내 하중에서도 충분히 견뎌내는 강성을 지니고 있음을 보여주고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.362-362
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• 2010

Today, vast attention has been paid to periodic arrays of nanostructures due to their potential for applications such as memory with huge storage density. Such application requires large-scale fabrication of well ordered nano-sized structures. One of the most widely used methods for the ordered nanostructures is lithography. This top-down process, however, has the limit to reduce size. Here the promising alternative is the self-organization of ordered nano-sized structures such as large scale 2d carbon-induced reconstructions on W(110). In the present study, we report on the first well-resolved atomic resolution STM studies of the well-known R($15{\times}3$) and R($15{\times}12$) carbon induced reconstruction of the W(110). From the atomic image of R($15{\times}3$) for different values of tunneling gap resistance, we can tell there are no missing atoms in unit cells of R($15{\times}3$) and some atomic displacements are substantial from the clean W(110), even though not all the imaged position of atoms correspond to tungsten, but may include those of carbon. We are considering two cases; First case is related to lattice deformation, or top layer of W(110) is deformed in the process of relief of strain caused by random inserting of carbon atoms possibly in the interstitial position. In the second case, R($15{\times}3$) unit cell results from a coincidence lattice between clean W(110) substrate and tungsten carbide overlayer which has rectangular atomic arrangement and giving R($15{\times}3$) coincidence lattice. beta-W2C showing rectangular unit cell should be a candidate. Further, we report on new reconstructions. Unlike the well-known R($15{\times}12$) consisting of two parts, two inner structures between two "Backbone" structures. The new reconstruction, which we found for the first time, contains more parts between the "Backbone"s. Sometimes we can observe the reconstruction consists of only inner parts without "Backbone" parts. Thus, the observed reconstruction can be built by constructing of two types of "Lego"-like block. Moreover, the rectangle shape of "Backbone" transform to parallelogram-like shape over time, the so-called wavy-R($15{\times}12$). Adsorption of hydrogen can be the reason for this transformation.

• 실천공학교육논문지
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• 제13권2호
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• pp.327-332
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• 2021

교육용으로 사용되는 피삭재(소재)는 SM20C, Al6061, 아크릴 등의 소재를 사용한다. SM20C 소재는 탄소강으로서 자격증 시험 및 기능경기대회에서 많이 사용되지만 산업현장에서도 많이 사용된다. Al6061 소재는 탄소강에 비하여 경도가 낮아지고 전성(연성)이 강한 소재이기에 공구의 구성인선이 많이 발생하는 소재 라고 한다. 아크릴 소재를 이용하여 학생들에게 실습지도 하면 어느 부분에서 과다 절삭으로 인하여 진동이 발생하고 공구의 파손이 발생하는 소재이다. 이러한 과정에서 5축장비인 2NC헤드에게 가해지는 충격이 정밀도 제어에는 어느정도 영향을 줄 수 있는지 알아본다. 5축장비의 가장 취약한 부분은 AC축을 제어하는 헤드가 가장 약한 부분이라 할 수 있다. 이 부분의 정밀도 및 누적 공차가 발생할 경우 모든 제품의 정밀도가 떨어지는 현상이 발생한다. 따라서 2NC헤드의 핵심적인 부분, 스핀들 하우징은 Al7075 T6(미국 알코아사) 소재를 사용하고 전체 바디는 FCD450 (구상흑연주철) 사용하여 진행하였다. 이 두가지 소재에서 작용되는 진동 및 절삭 과정에서 힘을 극한조건에서 유한요소 해석으로 적용되는 값을 밝혀 내고자 해석을 진행하였다. 이러한 해석 데이터를 활용하여 학생들이 5축절삭 보다 5축 가공기의 구조를 보고 이해하는데 도움이 되기를 기대한다.