• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권9호
• /
• pp.1137-1143
• /
• 2010

가스용접 구조물의 장 수명 피로설계기준(fatigue design criterion)을 결정하기 위해서는 정확한 응력해석과 체계적인 피로강도평가가 필요하다. 그러나 실 구조물로부터 피로설계기준을 결정하는 것은 대단히 어려우므로 구조물의 기계적 구조적 특성을 만족하는 간편 시편을 만들어서 $\Delta{\sigma}-N_f$ 관계를 도출하여 피로강도를 평가하고 있다. 그리고 가스용접에 의해 제작된 실 구조물의 피로설계를 위해서는 피로균열발생과 파단 기점이 되는 용접부의 용접잔류응력(welding residual stress)이 고려되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 플러그 및 링 가스용접 이음재에 대한 용접잔류응력을 고려하기 위해 용접 열 사이클(heat cycle)에 의한 비선형 열해석(non-linear thermal analysis)과 열 응력(thermal stress) 해석을 수행하고, 실험 치와 비교 분석하여 용접잔류응력을 고려한 응력 진폭-피로수명($(\sigma_a)_R-N_f$) 관계를 도출하여 자동적으로 피로설계기준을 제시할 수 있도록 하고자 하였다.

• 한국광학회지
• /
• 제31권5호
• /
• pp.205-212
• /
• 2020

풍력 터빈 시스템의 성능에서 블레이드는 매우 중요한 역할을 하지만 복잡하고 불규칙적인 하중에 의한 손상에 취약하며 유지 보수 비용도 많이 든다. 따라서 블레이드 제조를 완료한 후에 결함을 찾아내고 일정 기간 사용한 후에 블레이드 손상을 찾아내는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 풍력 터빈 블레이드의 주재료인 유리섬유와 탄소섬유 패널에서 내부 결함을 검출할 수 있는 새로운 방법을 제안하고자 한다. 블레이드 제조 또는 작동 중에 발생할 수 있는 복합재료의 섬유 파단을 모사하기 위해 적층된 재료의 중간층에 직경 5 mm의 홀을 가공한 후에, 비접촉 측정 기술인 이미지 상관법(digital image correlation, DIC)을 사용하여 내부 결함을 검출하였다. 인장시험기를 사용하여 가공된 시편에 인장 하중을 가하면서 이미지 상관법 시스템으로 변화되는 시편의 이미지를 저장하고 분석하였다. 유리섬유 복합재료 시편에서는 인장 하중 방향으로 5%의 변형률부터 내부 결함이 검출되었으며 탄소섬유의 경우에는 1%의 변형률부터 내부 결함이 검출되었다. 재료 특성에 따라 내부 결함 주변에 일정 수준의 변형률 차이가 발생함에 따라 결함이 검출됨을 이미지 상관법 시스템으로 증명하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
• /
• pp.62-62
• /
• 2009

석탄화력발전소의 CO2배출량 감소와 고효율, 대용량화로 인해 초초임계압(USC:Ultra Super Critical) 화력발전소의 건설이 증가하고 있다. USC 발전소는 효율향상을 위한 증기온도와 압력의 상승 때문에 보일러 고온고압부에 기존의 소재에 비해 고온강도와 내산화성의 재료물성이 향상된 신소재 적용이 불가피하다. 특히 사용된 신소재 중에서 보일러 본체를 구성하는 수냉벽관(Water wall), 과열기와, 재열기용 튜브 및 후육부인 헤더와 배관재로 기존의 2.25Cr-1Mo강을 개량한 2.25Cr-1.6W계 내열강이 적용되고 있다. 2.25Cr-1.6W강은 SMI와 MHI가 공동개발한 소재로 1995년 튜브제품이, 1999년에 단조, 파이프재, 플레이트제품이 ASME code case로 등재되었고, 2009년 ASME code case 2199-4로 개정되어 사용 중이다. 이 소재는 2.25Cr-1Mo강에 고온강도 개선을 위해 석출강화효과가 있는 V과 Nb을 첨가하였고, 탄화물의 열적안정성과 고용강화효과 증대를 위해 W을 첨가하였다. 그리고 제작성과 용접성 및 재료의 인성 향상을 위해 B첨가와 C함량을 낮추었다. 합금성분의 첨가와 조정에 의해 고온강도는 개선되었지만, 보일러 설치 및 보수를 위한 용접과정에서 용접금속과 CGHAZ(Coarse Grain HAZ)에서 용접균열이 발생하였다. 대부분의 용접균열은 용접결함이나 고온 혹은 저온균열이 아닌 2.25Cr-1.6W계강의 강도 개선을 위해 첨가한 V과 Nb이 용접후열처리 도중 입내에 MX형태의 미세석출로 입내를 강화시킴으로서 발생한 재열균열 민감성 증대에 기인된 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서 용접 및 후열처리 과정에서 용접금속과 HAZ에서 발생하는 용접금속의 응력분포를 전산해석을 통해 확인하고 실제 후육파이프 용접부에서 잔류응력을 측정해 비교하였다. 용접부 응력분포는 SYSWELD 프로그램을 사용해 해석을 수행하였고, 발전소 실배관재의 용접부 응력측정은 수평부 측정이 용이하도록 지그를 부착한 Potable 잔류응력측정기를 사용해 Hole Drilling Method(HDM)를 적용하여 잔류응력을 측정하였다. 해석 결과 CGHAZ부위의 잔류응력이 용접금속과 기타 부위에 비해 높은 응력분포를 나타냈으며, 이는 CGHAZ와 용접용융선 부근에서 균열이 발생하는 실제값과 일치하는 결과를 보였다. 실제 배관재 용접부에서 측정한 잔류응력값은 항복응력의 약 50% 이하 응력값을 나타냈다. 배관 구조에 기인한 시스템응력의 영향을 제거하기 위해 배관재 용접부를 중심으로 양끝단을 절단 후 용접부에서 측정한 응력은 항복응력 대비 25%수준의 낮은값을 보였다. 그러나 배관재가 장기간 고온환경에 노출되었고 용접금속 내부의 균열이 발생한 상태에서 측정하였기 때문에 용접잔류응력은 상당부분 해소되어 상대적으로 낮은 응력값이 얻어진 것으로 판단된다.

• 한국조경학회지
• /
• 제48권5호
• /
• pp.59-66
• /
• 2020

최근 이상기후 등 기후변화에 적응하고 관상가치가 높은 상록활엽수의 활용을 높이기 위한 재배 및 관리 기술이 요구되고 있다. 종가시나무 (Quercus glauca Thunb.) 1-2묘를 공시수종으로 하여 10개월간 경남 진주시 금산면에 위치한 산림바이오소재연구소 월아 시험림에서 1m×22.5m 크기의 묘상을 만들어 부직포 멀칭 소재 60g/㎡, 80g/㎡ 두 종류와 멀칭 방식 겹치기, 구멍뚫기 두 방식 그리고 멀칭을 하지 않은 대조구 총 5개 처리구로 각각 92본씩 시험지를 조성하였다. 부직포 멀칭 소재 60g/㎡ 겹치기 방식은 대조구와 비교 시 묘고는 약 1.9배 근원경은 약 1.1배 더 높은 값을 보였으며, 처리 간의 통계적 유의성은 없었다. 건전한 묘목은 H/D ratio 7.0 이하, T/R ratio 3.0 이하, 부위별 물질 생산량 값이 높은 조건으로 분석 결과, 이를 만족하는 것으로 조사되었다. 멀칭 처리에 따른 묘목의 품질을 평가할 수 있는 LWR, SWR, RWR 값을 대조구와 비교해 보면, 잎과 줄기를 포함하는 지상부의 생장은 증진되었지만, 뿌리를 포함하는 지하부의 생장은 대조구 값이 높은 경향을 보였다. 이를 바탕으로 묘목의 종합적인 품질을 평가할 수 있는 SQI 값은 대조구와 멀칭 처리간의 유의적인 차이가 있는 것으로 나타나, 멀칭 처리에 따른 생육증진 효과가 있음을 확인하였다. 엽록소 함량 분석에서는 대조구와 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났는데, 대조구의 잡초 발생이 환경스트레스로 작용하여 엽록소 함량의 저하를 야기한 것으로 판단된다. 부직포 멀칭 소재 80g/㎡ 겹치기 방식은 잡초 발생량이 대조구 대비 약 4배 더 적게 발생하며, 식재지 조성인력과 제초작업에 소요되는 총 작업인력은 3.3인/100㎡/1일이 소요되는 것으로 조사되었다. 멀칭처리는 묘목의 생장과 품질 그리고 제초에 유의적인 차이가 있는 것으로 나타나 생육증진 효과가 있으며, 대규모 식재지를 포함한 일반수목 생산지에서의 제초작업에 투입되는 인력수급의 경제적인 부담을 줄일 수 있는 대안으로 판단된다.