• 화약ㆍ발파
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• 제39권2호
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• pp.1-14
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• 2021

최근에는 GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)와 같은 고성능 연산장치의 보급과 함께 국방, 우주항공분야에서 암질재료에 대한 충격실험을 대신할 수 있는 3차원 동적해석기법의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 그러나 높은 충격하중을 수반하는 암 발파 또는 소형미사일 등의 지중 관통과 같은 과정을 실험적으로 관찰하거나 계측하는 것은 암질재료의 비 균질성 및 불투명성 때문에 어려움이 있었다. 본 연구에서는 고속충돌에 의한 암석의 파괴 거동을 모사하기 위하여 3차원 동적 파괴 과정 해석 기법 (3D-DFPA)를 개발하였으며, 연산속도를 향상시키기 위하여 순차해석(explicity analysis) 및 접촉요소검색(Searching algolitm of contact elements)에 GPGPU연산이 가능한 알고리듬을 적용하였다. 제안된 동적파괴과정해석 기법에 대한 검증을 위해 Straight Notched Disk Bending (SNDB) 석회암시료에 대한 동적파괴인성시험을 모사하였고, 충격응력파의 전파과정, 암석-충격봉 경계면에서 반사 및 전달과정, 암석 시료의 파괴과정을 비교분석하여, 개발된 해석기법에 대한 검증을 수행하였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제49권8호
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• pp.628-634
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• 2011

SA508 Gr.4N Ni-Cr-Mo low alloy steel, in which Ni and Cr contents are higher than in commercial SA508 Gr.3 Mn-Mo-Ni low alloy steels, may be a candidate reactor pressure vessel (RPV) material with higher strength and toughness from its tempered martensitic microstructure. The inner surface of the RPV is weld-cladded with stainless steels to prevent corrosion. The goal of this study is to evaluate the microstructural properties of the clad interface between Ni-Cr-Mo low alloy steel and stainless weldment, and the effects of post weld heat treatment (PWHT) on the properties. The properties of the clad interface were compared with those of commercial Mn-Mo-Ni low alloy steel. Multi-layer welding of model alloys with ER308L and ER309L stainless steel by the SAW method was performed, and then PWHT was conducted at $610^{\circ}C$ for 30 h. The microstructural changes of the clad interface were analyzed using OM, SEM and TEM, and micro-Vickers hardness tests were performed. Before PWHT, the heat affected zone (HAZ) showed higher hardness than base and weld metals due to formation of martensite after welding in both steels. In addition, the hardness of the HAZ in Ni-Cr-Mo low alloy steel was higher than that in Mn-Mo-Ni low alloy steel due to a comparatively high martensite fraction. The hardness of the HAZ decreased after PWHT in both steels, but the dark region was formed near the fusion line in which the hardness was locally high. In the case of Mn-Mo-Ni low alloy steel, formation of fine Cr-carbides in the weld region near the fusion line by diffusion of C from the base metal resulted in locally high hardness in the dark region. However, the precipitates of the region in the Ni-Cr-Mo low alloy steel were similar to that in the base metal, and the hardness in the region was not greatly different from that in the base metal.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.40-47
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• 2021

이 연구는 후크형 강섬유의 체적비 및 형상비에 따른 콘크리트 설계기준강도 30MPa를 갖는 콘크리트의 역학적 특성, 휨 및 압축거동에 미치는 영향에 대하여 분석한다. 실험에서 형상비가 상이한 3종류의 섬유가 사용되었다. 섬유의 형상비는 64, 67, 80이며 섬유의 보강량은 체적비 0.25%, 0.50% 및 0.75%가 선정되었다. 강섬유 보강 콘크리트의 휨거동은 하중-균열폭 곡선, 휨강도 및 휨인성이 평가되었다, 압축거동은 압축응력-변형률 관계 곡선, 압축강도 및 인성 등이 평가되었다. 실험결과로부터 강섬유 보강 콘크리트의 휨강도, 휨인성 및 파괴에너지는 강섬유 혼입량이 증가됨에 따라 향상되는 것으로 나타났다. 그러나 형상 64와 67인 강섬유로 보강된 콘크리트의 역학적 특성은 큰 차이를 보이지 않았다. 이 연구에서 검토된 강섬유 보강 콘크리트의각 배합에 대한 유럽기준(MC2010)에 의한 산정된 휨 잔여강도는 기준에서 인장 철근 또는 보강 매쉬를 대체할 수 있는 한계기준을 모두 충족하는 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.571-580
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• 2020

본 연구에서는 열에너지 저장시스템의 중요한 요소인 저장 매체에 관한 연구를 수행하였다. 열에너지 저장 매체로써 콘크리트는 열적 및 역학적 특성이 우수하며 저렴한 비용으로 인해 다양한 이점을 갖는다. 또한, 강섬유가 혼입된 초고강도 콘크리트는 고인성 및 고강도 특성으로 인해 고온 노출에 우수한 내구성을 나타내며, 강섬유의 높은 열전도율은 축열 및 방열에 유리한 영향을 미친다. 초고강도 콘크리트의 온도분포 특성을 파악하기 위하여 콘크리트 블록을 제작하고 일정한 열사이클을 적용하여 가열실험을 수행하였다. 열유체 흐름에 의한 열전달을 위하여 열전달 파이프를 콘크리트 블록 중심부에 매립하였다. 또한, 열전달 파이프 형상에 따른 온도분포 특성을 비교하기 위하여 핀의 유무에 따라 원형 파이프 및 종방향 핀 부착 파이프를 설정하였다. 열사이클에 따른 온도분포 특성을 분석하고, 이를 토대로 시간에 따른 열에너지 및 누적 열에너지를 산정하여 비교 분석하였다. 열사이클이 반복될수록 강섬유 혼입 초고강도 콘크리트는 고온에 대하여 안정화를 나타내었다. 또한, 온도분포 및 열에너지 산정 결과를 통해 축열 성능을 보유한 것으로 판단되며, 열에너지 저장 매체 역할을 수행할 수 있는 재료로 기대된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권1호
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• pp.24-31
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• 2021

최적의 조건에서ADC12 알루미늄 합금을 다이캐스팅 기법으로 제조하여 구조적, 기계적, 열적 성질을 연구하였다. 또한 진공에서 후속 열처리한 ADC12 알루미늄 합금의 기계적 물성 변화를 규명하였다. 방사광 X-선 회절 및 energy dispersive X-선 화학조성 분석법을 통하여 ADC12 합금은 알루미늄 기저에 알루미늄과 구리의 화합물인 Al2Cu 및 AlCu3 상이 결정질 형태로 분포하고 있음을 규명하였다. 대표적인 기계적 물성값인 인장강도와 연신율은 각각 307.9 ± 9.1 MPa와 2.98 ± 0.62 %이다. 기존 보고보다 우수한 열전도도(129.3 ± 0.27 W/m·K)와 비이커스 경도값(Hv = 130)을 나타낸다. 후속 열처리 결과, 200℃까지는 기계적 물성치가 일정하게 유지되었으나, 이후 500℃까지 열처리 온도를 증가시킬 경우에는 인장강도와 비이커스 경도가 점진적으로 감소하였다. 이는 열처리 도중 미세조직이 안정화되면서 인성과 연성이 향상되었기 때문이다.

• 구강회복응용과학지
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• 제37권1호
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• pp.1-15
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• 2021

치과용 재료의 적층가공제작은 기존 제작방식에 비해 복잡한 형태까지 제작할 수 있으며 절삭가공에 비해서도 기구나 재료의 소모가 적어 지속가능성이 장점으로 대두되고 있다. 적층가공 제작은 7가지 방식으로 분류할 수 있는데, 폴리머는 적층가공에 가장 적합한 재료로 용기중합방식으로 제작하며 기존 자가중합방식에 비해 높은 물성과 적합도를 가져 상용화에 더 적합하지만 상대적으로 낮은 강도로 인해 임시수복물로 주로 이용된다. 금속은 PBF (powder bed fusion) 방식을 주로 이용하며 주조방식에 비해 파괴인성과 밀도가 높지만 잔류응력이 높아 이를 제거하기 위한 후처리방식에 대한 연구가 필요하다. 세라믹은 분말과 레진폴리머를 혼합한 재료를 용기중합하는 방식이 일반적이다. 제작 후 폴리머제거나 소결과 같은 후처리 과정이 복잡하다. 상용화되려면 세라믹 적층가공에 의한 결과물의 낮은 강도와 체적정확성이 개선되어야 한다. 적층가공은 어떤 재료이건 공정조건에 따라 물성과 표면환경이 달라지므로 가장 적합한 공정조건을 찾기 위한 연구가 더 많이 필요하다고 사료된다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권4호
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• pp.19-25
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• 2022

본 연구에서는 텅스텐산암모늄(APT, Ammonium Paratungstate, (NH₄)₁₀[W₁₂O₄₆H₁₀])이 사용되지 않는 친환경 초경합금 슬러지 재활용 공정을 통해 초경합금 주원료인 텅스텐 탄화물 분말을 합성하고자 하였다. 초경합금 슬러지에 대한 산 처리를 통해 텅스텐산(H₂WO₄) 추출 및 결정화를 수행하고 결정화된 텅스텐산을 텅스텐 탄화물의 원료로 사용하였다. H₂WO₄에 대한 탄화환원을 통해 텅스텐탄화물 (WC) 분말이 합성되었고 합성된 WC 분말은 200~700nm 수준의 결정립으로 구성되어 있음이 확인되었다. 이는 현재 절삭공구로 가장 널리 사용되는 1~3㎛ 입도의 상용 WC 분말에 비해 미세한 것으로 텅스텐 금속 분말에 대한 고온(1,700℃ 이상) 고상 탄화법을 통해 제조되는 상용 WC 분말과 달리 H₂WO₄ 나노 결정립에 대한 탄화환원을 통해 WC 분말이 합성되었기 때문으로 사료된다. H₂WO₄로 부터 합성된 WC 분말의 경우 탄화환원에 의해 탄소의 제거가 수월하여 상용 WC 분말에 비해 잔류 탄소가 적은 것으로 확인되었으며 작은 결정립 크기로 인해 초경합금 원료로 사용되었을 때 WC-Co 복합체 내 WC 입자의 성장이 활발하게 일어나 H₂WO₄로부터 합성된 WC 분말이 적용된 WC-Co 복합체의 경우 WC 입자가 조대하고 파괴인성이 우수한 것으로 확인되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.215-226
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• 2022

우수한 역학적 성능을 가진 생물체의 구조를 모방하여 고성능의 복합재료를 개발하려는 노력이 최근 활발히 이뤄지고 있다. 진주층 구조는 구성재료 대비 월등히 높은 파괴인성을 지닌다는 점에서 촉망받는 자연 모사 구조 중 하나이다. 하지만, 진주층 모사 구조의 형상이 변형될 때 구조의 충격성능이 어떻게 달라지는지에 관한 연구는 아직 충분히 진행되지 않았다. 본 연구에서는 무작위로 변형된 진주층 모사 복합재의 수치모델을 개발하고 충격성능을 분석하였다. 먼저, 균일한 진주층 모사 패턴에서 플레이트 판의 평면 크기를 무작위로 변형하는 알고리즘을 개발하고 이를 활용하여 불균일한 진주층 패턴 모사 구조를 모델링하였다. 그 후, 낙하충격 시뮬레이션을 수행하고 해당 모델의 충격거동을 에너지 흡수율과 본 미세스 응력 분포, 충격력-시간 그래프를 활용하여 평가하였다. 수치해석결과를 바탕으로, 충돌 범위 주변 플레이트 판의 기하학적 형상이 불균일할수록 진주층 모사 구조의 내충격성이 저하됨을 입증하였다. 이러한 진주층 모사 형상에 대한 심층적인 이해는 진주층 모사 구조의 최적설계를 수립하는 데 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.130-137
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• 2023

이 연구는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNTs) 혼입 PVA 섬유보강 시멘트 복합체에서 배합 순서에 따른 영향을 분석하기 위해 배합 순서를 변수로 고려한 실험을 통해 유동성, 압축 및 휨인장 성능을 분석하였다. 실험 결과, CNT 혼입으로 인하여 유동성이 크게 감소하였으며, CNT가 혼입된 경우 배합 순서에 따라 유동성이 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 압축 강도는 물과 CNT 수용액을 미리 섞어 혼입한 후 PVA 섬유를 혼입하는 순서가 가장 강도 증진 효과가 뛰어난 것으로 나타났으며, 휨인장강도는 건비빔 후 물과 CNT 수용액, PVA 섬유를 미리 섞은 후 배합한 방식이 가장 높은 것으로 나타났다. 다만, 휨인장 거동에서 연성도는 배합 순서와의 연관성이 명확하게 나타나지 않았다. 또한, 미세구조에의 영향을 분석하기 위해 주사전자현미경(SEM) 이미지 분석을 수행하였다. SEM 이미지 분석 결과, 모든 시편에서 CNT가 골고루 분산되어 분포하고 있는 것으로 나타나 CNT가 강도 증진 효과에 기여하고 있는 것을 확인할 수 있었으나, 배합방식으로 인한 차이는 명확하게 나타나지 않았다. 이 연구의 주요 결과는 향후 CNT 혼입 PVA 섬유보강 시멘트 복합체의 작업성 및 재료성능 평가 관련 연구에 유용할 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.71-77
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• 2023

지속적인 산업 발전에 따라 천연자원 고갈, 폐기물 발생 뿐만 아니라 다양한 기상이변 현상 발생이 빈번해지고 있다. 기후위기 극복과 자원절약을 위해 산업부산물을 재활용하기 위한 노력이 계속되고 있다. 슬래그는 철강산업에서 발생하는 대표적인 부산물로 밀도가 크고 강성이 높은 특징에 따라 아스팔트 콘크리트용 재료로 활용시 강도 증진, 변형 감소를 가져와 소성변형 저항성과 수분 저항성을 향상시키는 특징이 있다. 반면 팽창 특성을 갖고 있어 성토재, 매립재 등 비교적 저부가가치용 재료로 활용되고 있다. 슬래그 재료의 적용처 확대를 위해 슬래그 아스팔트 콘크리트 포장의 균열 저항성 평가 실험을 수행하였다. 간접인장강도 시험결과 슬래그 골재를 사용한 아스팔트 혼합물은 동일 입도의 일반 혼합물 대비 1.13배 이상 높은 값을 보이고 터프니스 또한 1.17대 높아 균열저항성이 향상되는 것으로 나타났다. 또한, 4점 빔 피로 실험과 슬래그 아스팔트 혼합물의 파괴횟수가 20,409회로 일반 혼합물 대비 2배 이상 증가하였으며 Overlay Test 결과 인장하중 잔류율이 4배 이상 높은 값을보여 반복적인 피로에 대한 균열 저항성도 향상되는 것을 알 수 있었다. 이에 따라 슬래그 골재의 사용은 아스팔트 콘크리트 포장의 성능 향상에 다양한 이점이 될 수 있을 것으로 평가된다.