• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제24권12호
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• pp.962-968
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• 2011

In this study, we investigated the effects of Mn dopant (0.1~3.0 at% $Mn_3O_4$ sintered at 1000$^{\circ}C$ for 1 h in air) on the bulk trap (i.e. defect) and grain boundary properties of ZnO, ZM(0.1~3.0) using admittance spectroscopy (AS), and impedance-modulus spectroscopy (IS & MS). As a result, three kinds of defect were found below the conduction band edge of ZnO as 0.09~0.14 eV (attractive coulombic center), 0.22~25 eV ($Zn^{{\cdot}{\cdot}}_i$), and 0.32~0.33 eV ($V^{\cdot}_o$). The oxygen vacancy increased with Mn doping. In ZM, an electrically single grain boundary as double Schottky barrier was formed with 0.82~1.0 eV of activation energies by IS & MS. We also find out that the barriers of grain boundary of Mn-doped ZnO (${\alpha}$-factor=0.13) were more stabilized and homogenized with temperature compared to pure ZnO.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제3권3호
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• pp.3-13
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• 2001

본 연구에서는 재래식 철도터널의 라이닝재로 사용된 조적식 구조물의 해석기법에 대하여 논의하였다. 이를 위하여 기존의 조적식 구조물 모형화 과정과는 다르게 다층 조적조에 대한 해석기법을 제안하였으며 조적의 각종 비등방 물성을 도표화하여 현장에서 손쉽게 적용가능하도록 하였다. 조적조내 균열발생 경우를 고려하여 다층 조적조의 분산형 균열모형을 제안하였으며 균열전파 모형도 함께 고려하였다. 수치해석을 통하여 제안한 모형의 적정성을 검증하였으며 향후 연구방향에 대하여 간단히 언급하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권4호
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• pp.1365-1381
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• 2023

In this paper, a procedure for evaluating the structural integrity of the PCSG (Printed Circuit Steam Generator) unit block is presented with a simplified FE (finite element) analysis technique by applying the homogenization method. The homogenization method converts an inhomogeneous elastic body into a homogeneous elastic body with same mechanical behaviour. This method is effective when the inhomogeneous elastic body has repetitive microstructures, and thus the method was applied to the sheet assembly among the PCSG unit block components. From the method, the homogenized equivalent elastic constants of the sheet assembly were derived. The validity of the determined material properties was verified by comparing the mechanical behaviour with the reference model. Thermo-mechanical analysis was then performed to evaluate the structural integrity of the PCSG unit block, and it was found that the contact region between the steam header and the sheet assembly is a critical point where large bending stress occurs due to the temperature difference.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권3호
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• pp.265-281
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• 2024

The sound radiation responses of multi-layer composite plates subjected to harmonic mechanical excitation in hygrothermal environment is numerically investigated. A homogenized micromechanical finite element (FE) based on the higher-order mid-plane kinematics replicating quadratic function as well as the through the thickness stretching effect together with the indirect boundary element (IBE) scheme has been first time employed. The isoparametric Lagrangian element (ten degrees of freedom per node) is used for discretization to attain the hygro-thermo-elastic natural frequencies and the modes of the plate via Hamilton's principle. The effective material properties under combined hygrothermal loading are considered via a micromechanical model. An IBE method is then implemented to attain structure-surrounding coupling and the Helmholtz wave equation is solved to compute the sound radiation responses. The effectiveness of the model is tested by converging it with the similar analytical/numerical results as well as the experimentally acquired data. The present scheme is further hold out for solving diverse numerical illustrations. The results revealed the relevance of the current higher-order FE-IBE micromechanical model in realistic estimation of hygro-thermo-acoustic responses. The geometrical parameters, volume fraction of fiber, layup, and support conditions alongside the hygrothermal load is found to have significant influence on the vibroacoustic characteristics.

• 한국재료학회지
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• 제30권9호
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• pp.465-473
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• 2020

For surface hardening of a continuous casting mold component, a fundamental metallurgical investigation on dissimilar laser clads (Cu-NiCrBSi) is performed. In particular, variation behavior of microstructures and mechanical properties (hardness and wear resistance) of dissimilar clads during long-term service is clarified by performing high-temperature post-clad heat treatment (temperature range: 500 ~ 1,000 ℃ and isothermal holding time: 20 ~ 500 min). The microstructures of clad metals (as-clads) consist of fine dendrite morphologies and severe microsegregations of the alloying elements (Cr and Si); substrate material (Cu) is clearly confirmed. During the post-clad heat treatment, the microsegregations are totally homogenized, and secondary phases (Cr-based borides and carbides) precipitated during the short-term heat treatment are also almost dissolved, especially at the heat treatment conditions of 950 ℃ for 500 min. Owing to these microstructural homogenization behaviors, an opposite tendency of the surface mechanical properties can be confirmed. In other words, the wear resistance (wear rate) improves from 4.1 × 10^-2 ㎣/Nm (as-clad condition) to 1.4 × 10^-2 ㎣/Nm (heat-treated at 950 ℃ for 500 min), whereas the hardness decreases from 453 HV (as-clad condition) to 142 HV (heat-treated at 950 ℃ for 500 min).

• Composites Research
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• 제32권4호
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• pp.185-190
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• 2019

본 연구에서는 단순지지 경계조건을 갖는 적층 복합재료 사다리꼴 주름판에 대한 탄성 좌굴특성을 이론적 방법을 이용하여 분석하였다. 좌굴 해석에서는 한 방향 하중, 두 방향 하중 및 전단하중 등 3가지 유형의 내평면 하중조건이 고려되었다. 3차원 주름 구조물을 해석적으로 기계적 거동을 표현하는 것이 매우 어렵기 때문에 본 해석에서는 주름판의 전반적인 좌굴 거동을 분석하기 위해 등가균질모델을 적용하였다. 이를 위해 단위 주름을 직교이방성재료로 등가시켰으며, 이전 연구에서 유도한 주름판에 대한 등가 굽힘강성계수식을 본 해석에 적용하였다. 제안된 이론해석 결과의 타당성을 검증하기 위해 셸요소를 바탕으로 한 3차원 유한요소해석을 수행하였으며, 두 방법을 이용해 얻은 임계 좌굴하중 및 좌굴형상을 비교하였다. 주름판의 기하형상에 따른 영향을 분석하기 위해 다양한 수치 예가 제시되었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제15권4호
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• pp.343-353
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• 2017

KAERI의 PRIDE 시설에서 공학규모의 전해환원용 원료물질인 $UO_2$ 다공성펠렛 제조를 위해 공정과 장치를 최적화시킨 내용을 다루었다. $UO_2$ 분말과 별도로 attrition 밀링된 대용산화물 분말을 출발분말로, 정밀 칭량을 통해 사용후핵연료 조성을 모사하였다(Simfuel). Simfuel 분말은 각각 tumbling mixer로 혼합하여 균질화 하고, rotary press로 성형하여 furnace를 이용해 소결하였다. $4%\;H_2-Ar$ 분위기에서 $1450^{\circ}C$ 24시간 고온 열처리하여 제조된 소결펠렛은 $6.89g{\cdot}cm^{-3}$의 벌크밀도를 가지며 이는 후속 전해환원 공정의 요구에 부합한다. 소결된 다공성펠렛의 미세구조 관찰을 통해 다공성 기지상과 함께 산화/금속 석출물이 관찰되어 사용후핵연료의 상이 모사됨을 확인하였다. 본 결과는 향후 공학규모 이상의 파이로 연구를 위한 $UO_2$ 다공성펠렛 제조에 중요한 기초자료로 활용 될 것이다.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권4호
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• pp.135-139
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• 2015

단결정 ingot 성장기술 중 하나인 traveling heater method(THM) 기술을 이용하여 n형 열전소재인 $Bi_2Te_3-Bi_2Se_3$ 고용체화합물을 성장하였다. 고용체 화합물내 $CdCl_2$와 $SbI_3$을 첨가하여 dopant의 영향을 확인하였고 각각의 dopant의 최적의 첨가량[$CdCl_2$ 0.1 wt%(Z: $2.73{\times}10^{-3}/K$), $SbI_3$ 0.05 wt%(Z: $2.29{\times}10^{-3}/K$)]을 확인하였다. THM 기술을 통해 성장된 ingot의 각 부위별 열전특성을 확인해 본 결과 주요 인자들의 표준편차가 낮은 매우 균질화된 특성을 보였다. 또한 $Bi_2Te_3-Bi_2Se_3$ 고용체화합물의 비등방성 지수와 dopant와의 관계를 확인하기 위하여 $90(Bi_2Te_3)10(Bi_2Se_3)$ 조성의 고용체화합물에 donor dopant로서 $CdCl_2$(0.05~0.1 wt%)을 첨가하여 dopant의 증가에 따른 비등방성 지수의 변화를 확인해본 결과 dopant가 증가함에 따라 비등방성 지수가 변하는 것을 확인하였고 이러한 비등방성 지수의 변화가 실제 열전성능에 크게 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제9권1호
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• pp.79-86
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• 2004

암석 내 균열을 따른 수리전도도는 균열의 기하학적 요소, 즉 방향, 간극, 거칠기 그리고 상호 연결도에 주로 좌우된다. 따라서, 균열 내 투수계수를 정확하게 계산하기 위해서는 이와 같은 기하 요소들을 최대한 계산모델에 반영할 필요가 있다. 이 연구에서는 균열 기하양상을 최대한 정확히 반영한 균열모델에서 기존 수치해석과는 다른 새로운 방법인 균질화 해석법(homogenization analysis method)을 이용하여 균열을 따른 투수계수를 구하기 위해 수치해석을 수행하였다. 먼저, 공초점 레이저 스캔 현미경(Confocal Laser Scanning Microscope)을 이용하여 암석시료의 균열 조도와 균열에 가한 수직압축력의 변화에 따른 간극 변화량을 직접 측정하고, 이와 같이 획득한 자료는 균열모델 재현을 위한 입력자료로 사용되었다. 재현된 균열모델을 토대로 한 균질화 해석법은 미시규모(microscale) 매질특성과 거시규모(macroscale) 매질특성을 동시에 고려하여 투수계수를 계산할 수 있는 것이다. 즉, 균질화 해석법은 주기적 미세구조(microstructure)를 갖는 미소 불균질 물질의 거동특성을 구명하기 위해 개발된 새로운 형태의 섭동(perturbation) 이론이다. 이는 균질한 미시규모에서 미시 투수특성을 계산한 후, 거시규모에서의 균질화 투수계수를 계산하게 된다. 그러므로, 이 방법은 균열 기하양상의 국부적 영향을 고려한 투수특성을 정확히 해석할 수 있다. 균질화법을 이용한 투수계수 산정결과를 기존 연구에서 제안한 경험식과 비교하여 그 타당성을 검증하기 위해 전술한 2차원 균열모델을 이용한 투수계수 계산을 수행하였다. 균열모델은 거칠기(roughness)를 반영하고 동일한 간극을 할당한 평행판 모델을 가정하였다. 계산결과에 의하면, 균질화 해석법에 의해 계산한 C-투수계수는 실내투수시험에 의해 구한 투수계수와 같은 범위의 값을 가지거나 $10^1$ 정도의 차이를 보여, 그 계산결과는 타당하다고 볼 수 있다. 그러나, 균질화 해석법은 국부적으로 불균질한 균열 기하양상과 물질특성이 미시규모와 거시규모에서 모두 고려되므로, 이들 특성을 정확히 알고 있을 경우 기존에 제안된 경험식들에 의한 계산결과 보다 균질화 해석법의 결과가 훨씬 정확함을 주목하여야 한다.