• 한국항공우주학회지
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• 제45권6호
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• pp.498-507
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• 2017

최근 우주용 전장품에 다양한 실장형태의 고집적 소자가 적용됨에 따라, 기계적 환경에서의 고신뢰성 확보를 위해 인증모델 제작 전 잠재적 위험요소에 대한 조기진단으로 개발기간 및 비용 절감이 가능한 설계절차 구축이 요구된다. 고신뢰도 전장품 설계를 위해 기존에 적용되어온 Steinberg의 피로파괴이론은 최근 다양한 크기와 실장기법의 소자를 갖는 우주용 전장품에 적용하기에는 이론적 한계와 이들 각각에 대한 모델링 기법에 따라 상이한 결과가 도출되는 등의 한계가 존재한다. 이를 해결하기 위해 소자의 상세 유한요소모델을 구축할 시, 다수의 실장구조를 갖는 고집적화 기판을 모델링하기에는 많은 시간이 소요되는 단점이 존재한다. 본 논문에서는 고신뢰도 전장품 설계기법 구축을 위해 기존 사업에서 적용된 설계와 다른 접근방법의 일환으로 상용 신뢰성 수명예측 도구인 Sherlock을 이용하여 차세대중형위성용 탑재 전장품인 CCB(Camera Controller Box)에 대한 인증시험수준에서의 고장 메커니즘 별 신뢰성 평가를 수행하였다.

• 에너지공학
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• 제27권2호
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• pp.1-13
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• 2018

미세먼지 저감 및 에너지원 변환에 대한 정책 추진에 따라 천연가스를 연료로 하는 발전의 비중이 확대되고 있다. 복합화력발전 플랜트, 열병합발전 플랜트 등에서 천연가스 연료공급계통이 가스가 가열된 상태에서 고압으로 운용되고 있으므로, 누출사고를 예방하여 화재 및 폭발에 의해 사고를 방지하여야 한다. 본 연구에서는 API RP 581 RBI 코드를 기반으로 복합화력발전 플랜트의 천연가스 연료공급계통을 대상으로 위험도 평가를 수행하였다. API RBI 코드의 적용을 위해 평가 대상 계통의 라인 및 세그먼트를 구분하였다. 파손확률과 파손피해 산출을 위해 운전 데이터 및 입력 정보를 분석하였다. 설치 초기 시점 및 운전시간 경과에 따른 위험도 평가 결과 추이를 분석하였다. 코드 기반 평가 시 가스연료 공급계통은 두께 감육, 외부 손상, 기계적 피로 손상기구의 영향이 주로 반영되었다. 운전 시간이 경과함에 따라 단열재 하부 부식(CUI, Corrosion Under Insulation) 등에 의한 외부손상이 위험도를 상승시키는 원인으로 예상되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.535-541
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• 2020

FCAW는 모든 자세에서 용접이 가능하고 작업여건 변수가 많은 현장에서 우수한 품질을 얻을 수 있는 장점이 있어 탄소강과 합금강의 중판, 후판 용접에 많이 사용되고 있다. 최근 국내에서 진행한 연구논문의 대부분이 피로 강도 평가 방법 연구, 잔류응력 및 변형, 필릿 용접 공정 개발 등의 연구가 시행되었으나 필릿 용접을 대상으로 경도, 매크로, 자분탐상 결과를 토대로 하여 기계적 특성을 나타낸 연구가 부족함에 따라 본 연구에서는 FCAW를 이용하여 상부는 SS400(일반구조용 압연강재) 후판은 SM490A(용접구조용 압연강재)를 이용하여 필릿 용접 후 경도시험, 매크로 시험, 자분탐상시험을 통해 아래와 같은 결론을 도출하였다. 경도시험 결과, 모든 결과 값이 KS B 0893의 규격치 350Hv보다 낮게 나타나 양호한 것으로 판단되었고, 매크로 시험 결과 용접부의 형상별로 균일한 조직 상태를 나타냈으며, 용접부 전 단면에 걸쳐 내부 결함, 기포 또는 불순물 등이 발견되지 않아 lamination의 우려가 없었으며, 자분탐상검사 결과 별도의 문제점이 발견되지 않았다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권5호
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• pp.375-380
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• 2017

본 논문은 한국원자력연구원에서 개발 중인 소듐냉각 고속로 핵연료의 연료봉 하단 마개에 있는 관통구멍과 마운팅 레일의 원기둥 형상과의 접촉부에 발생하는 접촉 손상을 예측하기 위한 가속시험 방법을 연구한 것이다. 가속시험 조건으로서 연료봉의 유체유발진동수 및 진폭을 유한요소 해석을 통하여 구하였다. 약 35000 시간의 연료봉 수명기간을 고려한 가속시험 시간을 결정하기 위해 일반 기계부품류의 신뢰성 평가 방법을 적용하였으며, 이때 가장 보수적인 형상 모수와 원자로 내에서의 연료봉 파손허용 개수 기준 및 연료봉 피복관 재료인 HT-9강의 피로수명 데이터를 이용하였다. 시편의 개수를 5개로 하였을 때, 최종적으로 계산된 가속 시험시간은 각 시편 당 16.5시간이었다. 가속시험 후 전체 시편에 어떠한 접촉손상도 관찰되지 않을 때 연료봉의 수명기간 중 $B_{0.004}$ 수명이 신뢰수준 99%로 보장되는 것으로 평가하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제3권1호
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• pp.40-49
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• 1986

Crack, craze and void are common defects which may be found in the bulk of polymeric materials such as either themoplastics or thermosets. The healing phenomena, autohesion, of these defects are known to be a intrinsic material property of various polymeric materials. However, only a few experimental and theoretical investigations on crack, void and craze healing phenomena for various polymeric materials have been reported up to date [1, 2, 3]. This may be partly due to the complications of healing processes and lacking of appropriate theoretical developments. Recently, some investigators have been urged to study the healing phenomena of various polymenic materials since the significance of the use of polymer based alloys or composites has been raised in terms of specific strength and energy saving. In the earlier published reports [1, 2, 3, 4], the crack and void healing velocity, healing toughness and some other healing mechanical and physical properties were measured experimentally and compared with predicted values by utilizing a simple model such as the reptation model under some resonable assumptions. It seems, however, that the general acceptance of the proposed modeling analyses is yet open question. The crack healing processes seem to be complicate and highly dependent on the state of virgin material in terms of mechanical and physical properties. Furthermore, it is also strongly dependent on the histories of crack, craze and void development including fracture suface morphology, the shape of void and the degree of disentanglement of fibril in the craze. The rate of crack healing may be a function of environmental factors such as healing temperature, time and pressure which gives different contact configurations between two separated surfaces. It seems to be reasonable to assume that the crack healing processes may be divided in several distinguished steps like stress relaxation with molecular chain arrangement, surface contact (wetting), inter- diffusion process and com;oete healing (to obtain the original strength). In this context, it is likely that we no longer have to accept the limitation of cumulative damage theories and fatigue life if it is probable to remove the defects such as crack, craze and void and to restore the original strength of polymers or polymer based compowites by suitable choice of healing histories and methods. In this paper, we wish to present a very simple and intuitive theoretical model for the prediction of healed fracture toughness of cracked or defective polymeric components. The central idea of this investigation, thus, may be the modeling of behavior of chain molecules under healing conditions including the effects of chain scission on the healing processes. The validity of this proposed model will be studied by making comparisons between theoretically predicted values and experimentally determined results in near future and will be reported elsewhere.

• 구강회복응용과학지
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• 제25권2호
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• pp.157-169
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• 2009

본 논문의 목적은 코팅처리의 기계적 성질과 임플란트 지대주나사의 코팅처리가 고정체와의 결합안정성에 미치는 영향을 연구하고자 함이다. 이를 위해 Megagen 임플란트 시스템과 직경 15 mm, 높이 1 mm의 티타늄원판을 사용하였다. 지대주 나사와 원판에 TiN, TiCN, 및 TiC를 코팅하여 실험군으로, 코팅처리하지 않은 것을 대조군으로 하였다. 실험군은 지대주나사를 32 Ncm로 체결한 후 풀림회전력과 조임회전각을 측정하고, 10만 번씩 저작 모방 시험을 실시하여 풀림회전력의 변화를 관찰하였다. 조임회전각은 TiCN, TiC코팅나사에서 코팅하지 않은 나사보다 크게 나타났다(p<0.05). 그러나 풀림회전력은 TiCN, TiC코팅나사에서 코팅하지 않은 나사보다 낮게 나타났다(p<0.05). 저작 모방 시험후 코팅한 나사에서 코팅하지 않은 나사보다 풀림 회전력이 더 높게 나타났으며 풀림회전력은 건조상태와 습윤상태 사이에 유의한 차이가 없었다. 이상의 결과로 TiC 코팅군은 저작 모방 시험 전에는 풀림회전력이 낮았지만 저작 모방 시험 후에는 낮은 마찰계수로 인한 높은 풀림회전력과 조임회전각을 가져 임플란트 지대주나사의 결합안정성에 영향을 미치는 효율적인 방법임을 시사한다.

• 한국주조공학회지
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• 제11권6호
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• pp.475-481
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• 1991

In this study the fabrication technology and mechanical properties of AC8A/$Al_2O_3$ Composites by squeeze casting process were investigated to develope for application as the piston materials that require good friction, wear resistance, and thermal stability. AC8A/$Al_2O_3$ composistes without a porosity and the break of preform were fabricated at the melt temperature of $740^{\circ}C$, the preform temperature of $500^{\circ}C$, and mold temperature of $400^{\circ}C$ under the applied pressure of $1200kg/cm^2$ as the results of the observation of microstructures. As the results of this study, the tensile strength of AC8A/$Al_2O_3$ composites was not increased linearly with $Al_2O_3$ volume fraction and so it seemed not to agree with the rule of mixture, which had been used often in metal matrix composite. Also the tensile strength after thermal fatigue test was little different from that before the test. Consequently it was thought that AC8A/$Al_2O_3$ composites fabricated under our experimental conditions had a good thermal stability and subsequently a good interface bonding. Wear rate(i.e., volume loss per unit sliding distance) of AC8A/$Al_2O_3$ composites was decreased with $Al_2O_3$ volume fraction and the sliding speed at both room temperature and $250^{\circ}C$ and so there was a good correlation between wear rate and hardness. Also the wear rate of AC/8A20% $Al_2O_3$ composities was obtained the value of $1.65cm^3/cm$ at sliding speed of 1.14m/sec as compared with about $3.0\;{\times}10^{-8}cm^3/cm$ hyereutectie Al-Si alloy(Al-16%Si-2%Cu-1%Fe-1%Ni), which applied presently for piston materials. The wear behavior of $Al_2O_3$ composites was observed to a type of abrasive wear by the SEM view of wear surface.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제65권6호
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• pp.779-789
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• 2022

Objective : To analyze the effects of the number and shape of fenestrations on the mechanical strength of pedicle screws and the effects of bone cement augmentation (BCA) on the pull-out strength (POS) of screws used in conventional BCA. Methods : For the control group, a conventional screw was defined as C1, a screw with cannulated end-holes was defined as C2, a C2 screw with six pinholes was defined as C3, and the control group type was set. Among the experimental screws, T1 was designed using symmetrically placed thru-hole type fenestrations with an elliptical shape, while T2 was designed with half-moon (HM)-shaped asymmetrical fenestrations. T3 and T4 were designed with single HM-shaped fenestrations covering three pitches and five pitches, respectively. T5 and T6 were designed with 0.6-mm and 1-mm wider fenestrations than T3. BCA was performed by injecting 3 mL of commercial bone cement in the screw, and mechanical strength and POS tests were performed according to ASTM F1717 and ASTM F543 standards. Synthetic bone (model #1522-505) made of polyurethane foam was used as a model of osteoporotic bone, and radiographic examinations were performed using computed tomography and fluoroscopy. Results : In the fatigue test, at 75% ultimate load, fractures occurred 7781 and 9189 times; at 50%, they occurred 36122 and 82067 times; and at 25%, no fractures occurred. The mean ultimate load for each screw type was 219.1±52.39 N for T1, 234.74±15.9 N for T2, 220.70±59.23 N for T3, 216.45±32.4 N for T4, 181.55±54.78 N for T5, and 216.47±29.25 N for T6. In comparison with C1, T1, T2, T3, T4, and T6 showed significantly different ultimate load values (p<0.05). However, when the values for C2 and the fenestrated screws were evaluated with an unpaired t test, the ultimate load value of C2 significantly differed only from that of T2 (p=0.025). The ultimate load value of C3 differed significantly from those of T1 and T2 (C3 vs. T1 : p=0.048; C3 vs. T2 : p<0.001). Linear correlation analysis revealed a significant correlation between the fenestration area and the volume of bone cement (Pearson's correlation coefficient r=0.288, p=0.036). The bone cement volume and ultimate load significantly correlated with each other in linear correlation analysis (r=0.403, p=0.003). Conclusion : Fenestration yielded a superior ultimate load in comparison with standard BCA using a conventional screw. In T2 screws with asymmetrical two-way fenestrations showed the maximal increase in ultimate load. The fenestrated screws can be expected to show a stable position for the formation of the cement mass.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권6호
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• pp.251-261
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• 2022

본 연구에서는 냉간단조공정에서 성형하중과 금형내 응력집중 감소를 위해 자동차 엔진 밸브 스프링 리테이너 제품의 형상최적화를 위한 금형형상 최적설계를 수행하였다. 기존 생산에 사용되는 각 성형공정별 냉간단조 금형에 대한 유한요소해석 시뮬레이션을 통해 절단공정을 포함해 총 6공정으로 구성되어 있는 냉간단조공정 별 단조 프리폼의 성형 시에 발생하는 성형하중과 성형유동 특성을 분석하였으며, 이를 통해 금형 내 응력집중이 발생하는 주요 설계인자를 확인하였다. 상형금형과 하형금형부의 챔퍼(chamfer) 및 에지필렛(edge fillet) 형상을 대상으로 4인자 3수준 설계인자 및 변수 수준을 설정하고, 성형해석 시뮬레이션과 다구찌법을 활용하여 설계인자별 영향도를 분석하여 최적의 최적설계인자를 결정하였다. 본 연구를 통해 얻어진 최적설계변수를 적용하여 엔진밸브 스프링 리테이너의 최적설계 시뮬레이션 결과, 각 프리폼 성형공정별로 최대 36 %, 전체 공정 평균 20 %의 성형하중 감소 효과를 얻을 수 있었다. 엔진의 고효율, 고출력, 고성능화 목표가 지속적으로 높아짐에 따라 고강도 소재의 활용이 많아지게 되어 이에 대응할 수 있는 성형공정 및 금형설계의 최적화가 필요하며, 향후 연구 결과를 활용하여 현업에 적용하여 제품단조성형성 개선 및 금형수명관리를 위한 기술자료로 활용하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.519-529
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• 2009

복합소재는 화학적, 역학적인 면에서 여러 장점을 가지고 있다. 피로 저항성과 화학적 저항성이 높을 뿐 아니라, 비강도, 비강성 등이 높아서 높은 감쇠 특성을 보인다. 항만 구조물에 사용되는 파일은 압축 뿐만 아니라 휨을 받기도 하므로 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 대구경을 포함하는 콘크리트 충전 유리섬유 복합소재 파일의 압축 거동 혹은 휨-압축 거동을 분석한다. 지름 및 길이가 서로 다른 25개의 실험 파일을 제작하는데, 시편의 복합소재 튜브 내경은 165 mm에서 600 mm에 이르고, 길이는 1,350 mm에서 8,000 mm에 이른다. 수적층 및 필라멘트 와인딩 성형 공법을 모두 사용하여 튜브를 제작하여 적층의 구조가 미치는 차이를 알아보았다. 충전 콘크리트의 강도로는 27 MPa과 40 MPa를 사용하였다. 축방향 및 원주방향의 섬유의 부피비에 변화를 주어 각각의 영향을 분석하였고, 일부 시편에는 나선형 홈을 튜브 안쪽에 성형하여 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 줄이는데 기여할 수 있는지 분석하였다. 실험결과를 보면, 직포만을 사용하여 수적층 성형 공법으로 파일을 제작하는 것보다 필라멘트 와인딩 성형 공법을 이용하여 제작하는 것이 휨강성을 높이는데 훨씬 유리하다. 나선형 홈을 성형해서 넣더라고 휨강성은 낮은 하중단계에서 부터 지속적으로 감소하는 경향을 보이는 것으로 보아, 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 완전히 억제하지는 못하는 것으로 판단된다.