• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.57-57
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• 2009

산업의 고도화에 따른 구조물의 사용 환경이 열악해지고 최근 에너지저감과 환경문제 개선을 위한 경화의 요구에 따라 뛰어난 내식성 및 우수한 고비강도 특성을 갖고 있는 타이타늄 및 타이타늄합금의 활용에 대한 연구가 많은 주목을 받고 있다. 이에 따라 타이타늄 신합금의 개발뿐만 아니라 기존에 개발되어 비교적 보편적으로 적용되고 있는 타이타늄 부품의 제조 및 성형기술에 대한 수요도 급증하고 있다. 특히, 기기 및 부품 제조를 위한 용접/접합기술도 매우 중요한 요소기술로 자리메김하고 있다. 타이타늄은 산소, 수소 등의 침입형 원소와의 친화력이 강한 활성이 큰 금속으로 용접시 고온에 노출되면 급격히 산화 및 취화 등의 문제를 발생한다. 따라서 타이타늄의 용접시에는 $426^{\circ}C$이상의 온도에서는 대기로부터 용접부가 차단되도록 하는 쉴딩기술이 매우 중요하다. 타이타늄의 용접은 일반적으로 아크용접, 전자빔 용접, 레이저 용접 및 확산접합 등이 적용되고 있으나 용접입열 조정이 용이하고 아크 안정성이 높고 용접부의 기계적 특성이 우수한 GTA 용접이 작업성을 고려하여 가장 많이 적용되고 있다. 본 연구에서는 미국용접학회(AWS)의 타이타늄 용접가이드를 분석 및 소개하였고, 1t 이하의 박판 CP Ti를 대상으로 GTAW 용접부 미세조직 및 기계적 특성을 분석하였다. 이때, 용접 비드폭 제어 및 펄스 용접기술을 통하여 박판 타이타늄의 최적 GTAW 공정변수 제어기술을 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1195-1203
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• 2012

용접은 대형구조물을 제작할 때 영구적 접합을 위해서 많이 사용하는 공정이다. 용접부는 용융부, 부분용융부, 열영향부로 나누어지며 각각의 영역들은 다른 재료물성을 가지게 된다. 또한 용접부는 용접비드 형상에 따라 기계적 신뢰성이 많이 차이 난다. 따라서 정밀한 구조해석을 수행하기 위해서는 이러한 국부적인 용접부의 특성을 잘 고려해야 한다. 본 연구에서는 이러한 용접부의 효과적인 모델링 방법에 대하여 제안하고자 한다. 특히 하중을 받는 구조물에 잘 일어나는 세 가지 변형모드(인장모드, 굽힘모드, T-굽힘모드)에 대하여 용접부를 정밀하게 모델링하는 방법을 제안하였다. 대형구조물의 구조해석을 통하여 제안된 모델링 방법이 변형, 응력분포 등을 좀 더 정밀하게 묘사해 줌을 해석적으로 확인하였다.

• 열처리공학회지
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• 제13권4호
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• pp.246-252
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• 2000

Stellite 12 alloy-powder was overlaid on 410 stainless steel valve seat using plasma transferred arc(PTA) process. Variation of characteristic of microstructure and hardness of deposit with current(90~150 A) and preheat temperature(R.T.~$400^{\circ}C$) was investigated. Important conclusion obtained are as follows; All welding conditions used produced a sound deposit layer with no defect in single pass welding. The maximum deposit had 4.0~4.8 mm in thickness and its bead width was increased with increase of current and preheat temperature. The deposit showed hypoeutectic microstruture, which was consisting of primary cobalt dendrite and networked $M_7C_3$ type eutectic carbides. The amount of eutectic carbides was decreased and its dendritic secondary arm spacing was increased with increase of current. Hardness of the deposit was decreased with increase of current. Preheat temperature up to $400^{\circ}C$, however, showed little influence on the hardness and microstructure. The hardness was also influenced by diluted Fe content near the interface in addition to microstructure and dendritic secondary arm spacing. Hot hardness at $500^{\circ}C$ showed higher than 300 HV.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.68-76
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• 1997

본 논문에서는 선박 및 해양 구조물을 구성하는 용접 판구조물의 변형 및 잔류응력 등 용접 초기 결함을 효율적으로 평가할 수 있는 열탄소성 해석방법을 정립하였다. 또한 평판의 선상가열공법(line heating process)을 열탄소성 시뮬레이션함으로써 작업의 고능률화 및 자동화를 위한 기초연구를 수행하였다. 판구조물에 대한 열전도 해석을 수행하기 위하여 해석적인 방법과 수치적인 방법을 병행하였다. 판구조물의 열탄소성 해석방법에 있어서는 초기변형도법에 근거한 유한요소법을 사용하였으며, 증분 구간중 소성 구역에서는 응력 증분 및 항복응력 중분의 2 차항까지 고려해서 시간 증분을 최적 제어함으로써 해석 불능에 빠지는 문제를 극복하였다. 특히 응력 중분에 탄성계수의 온도에 따른 증분을 2 차항까지 포함시켰다. 평판의 두께와 입열량을 변화시키면서 일련의 용접 열탄소성 실험을 수행하였는 바, 온도 및 용접 변형을 계측하여 수치 계산 결과와 비교하여 상호 부합성이 양호함을 확인하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제24권3호
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• pp.27-33
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• 2006

Structural stress approach is well known as a mesh-size insensitive fatigue assessment method by using finite element analyses. It is, however, difficult to estimate the structural stress (SS) at weld end points due to stress singularities when shell elements are used. In this study, fatigue evaluations with longitudinal load carrying box fillet weldment under out-of-plane bending load have been performed by using virtual node method (VNM) in order to avoid the problem, which is called the weld end effect. Various combinations of virtual node parameters, such as reference point and virtual node locations, are investigated for the estimation of proper structural stress values applying VNM in a systematic manner. The appropriate guidance of virtual node parameter has been offered for the fillet weldment considered in the study. The structural stress values obtained by VNM have also been validated by comparing the result with finite element model including weld bead. Moreover, the fatigue strength of the fillet weldment based on the equivalent structural stress is shown to be consistent with the master S-N curve.

• 한국해양공학회지
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• 제30권4호
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• pp.277-286
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• 2016

The first part of this study found the tendencies of the mechanical properties of two arctic structural steels (EH32 and FH32). In the second part, the crashworthiness of stiffened panels scaled down from the side frame structure of a Korean research icebreaker was determined. A procedure for designing the shapes and sizes of the stiffened panels, mass and shape of a drop striker, and a large temperature chamber, and then manufacturing these, is introduced in detail. From impact bending tests for the stiffened panels, the residual permanent deformations and deformation histories over time were captured using manual measurement and video image analyses. Numerical simulations of the impact bending tests were carried out for three different finite element models, which were mainly composed of shell elements, solid elements, and solid elements, with welding beads. It was proven from a comparison of the test results and numerical simulation results that the solid element model with the welding bead consideration approached the test results in terms of the residual deformations as long as the strain rate effect was taken into account.

• 한국생산제조학회지
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• 제9권4호
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• pp.48-55
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• 2000

For the Tailor Welded Blank sheet used for automobile body panel, the characteristics of fatigue strength and crack propagation behavior were studied. The thickness of specimens was joined to be same (0.9mm+0.9mm) and different (0.9mm+2.0mm) .As a base test, mechanical properties around weld zone were examined . The results indicated that there were no significant decreases in mechanical properties , but hardness around weld bead was 2.3 times greater than base material . The fatigue strength was the highest when the loading direction was parallel to the welding direction, which was about 85% of tensile strength of base material. It was decreased by 8.5% when the thickness of specimens and base metal was different, and it was increased by 25% when pres-strain was applied. The crack propagation rate was noticeably decreased around weld line and rapidly increased as it passed through weld line. Reviewing the shape of the crack propagation , crack width around weld line was around the weld zone due to retardation of crack growth , but is became narrow passing weld line due to decreased toughness.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.40-40
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• 2010

산업현장에서는 파이프 또는 탱크류의 1GR용접에서 안정적인 이면비드를 가지는 루트패스 용접을 위해 2~3mm의 루트갭을 띄우고 용접봉 또는 필러와이어를 사용하는 TIG용접을 주로 한다. TIG용접은 고품질의 이면비드가 얻어지며, 용접인자의 제어가 쉽다는 장점이 있어 루트패스 용접에 많이 사용되고 있지만, 루트갭을 띄우면 이면비드는 잘 얻어지지만 용착금속량이 많아지게 되어 제작원가가 상승되고, 또한 소모성 와이어를 사용하는 GMAW에 비해 생산성이 낮다. 따라서, 안정적인 이면비드를 가지면서 생산성이 높은 1GR GMAW 루트패스 용접공정의 개발이 요구되지만, 이 경우도 루트갭이 2~3mm로 정해져 있으면 Fit-up공정에서 공수가 많이 필요하므로 근본적으로 루트갭이 없는 그루브에 대한 루트패스 용접이 더 바람직하다. 본 연구에서는 루트면 2.7mm를 가지는 U-그루브의 갭 없는 루트패스 용접에서 안정적인 이면비드가 형성되는 조건을 검토하기 위해 2.7t의 평판에 대하여 경사상진 각을 주고 기초 실험 후, U-그루브 맞대기 용접 실험을 진행하였다. 이 때, 경사상진 각은 용융금속이 중력으로 인해 아크 후방으로 밀리게 되고, 그로 인해 아크가 모재에 직접 닿게 되어 용입이 더 깊게되므로, 이면비드의 형성에 더 유리하다. 두께 2.7t의 연강 시편 2개를 갭 없는 I-그루브 맞대기 이음에서 Ǿ1.2 연강 솔리드 와이어를 사용하여 GMAW용접을 실시하였고, 용접전류, 용접속도, 경사상진 각, 위빙 폭, 위빙 주파수를 변경하여 각 조건에 대한 이면비드를 관찰하였다. 그 결과 경사상진 각 $25^{\circ}$, 전류 200A, 위빙폭 3mm, 위빙주파수 3Hz의 조건에서 안정적인 이면비드를 얻을 수 있었다. 또한, 현장에서 Fit-up중 발생할 수 있는 루트갭의 문제에 대하여 루트갭 1.2mm의 I-그루브 맞대기 용접에서 경사상진 각, 위빙 폭, 위빙 주파수는 갭 없이 실시한 실험에서 얻어진 가장 안정적인 결과를 사용하였고, 용접 전류, 용접 속도를 변경하여 이면비드를 관찰하였다, 그 결과 갭이 없을 때보다 약 80A 낮은 전류 조건인 120A에서 안정적인 이면비드를 얻을 수 있었다. 앞선 실험들을 기초로 하여 U-그루브 맞대기 용접을 실시 하였고, I-그루브 맞대기 용접에서 사용한 조건들과 유사한 용접 전류, 용접 속도에서 안정적인 이면비드를 얻을 수 있었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.49-49
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• 2010

용접은 산업계의 기계 조립 및 접합을 위한 공정의 주요한 작업으로 조선, 중공업, 건설 등 산업현장에서 사람에 의한 수동적인 작업으로 대부분 수행된다. 이러한 용접 작업을 수행하는 용접 기술자는 산업 현장 훈련원과 직업 교육 학교에서 양성되지만 용접 훈련 과정은 실습 초보자에게 위험하고, 장시간 교육하기에 어려울 뿐 아니라 재료 낭비, 의사 소통의 한계, 즉석 결과 평가의 한계, 공간부족 등 다양한 문제가 있다. 그러므로, 안전하고 반복적인 실습 환경 제공하고 장시간 및 다수 교육참여 지원 등이 가능한 시스템을 구축하여 숙련된 우수 인력 조기 확보와 훈련 비용을 절감할 필요가 있다. 본 논문에서는 실제와 동일한 상호작용을 제공할 뿐만 아니라 고품질로 훈련 환경을 가시화하여 용접 상황을 동일하게 모사하는 가상 현실 기반 용접 훈련 시뮬레이터를 제시한다. 이 시스템은 용접의 형상과 환경의 고품질 가시화, 경험 DB를 통한 용접의 비드 형상 데이터 획득, 용접 토치를 이용하는 사용자 상호작용, 용접 훈련 결과 평가 및 최적 작업 가이드, 용접 콘텐츠 저작, 다양한 용접 훈련을 가시화하는 하드웨어 플랫폼으로 구성된다. 고품질 가상 용접 가시화는 경험 DB 기반 비드 형상 데이터와 신경회로망을 이용한 비드 형상 예측을 통해 실시간 비드 표현이 이루어지며 쉐이더 기반 고품질 모재 및 비드 표현, 아크 불꽃 효과 표현을 포함한다. 사용자 상호작용은 현장 작업 도구와 일치된 토치 인터페이스와 위치추적을 이용하여 토치의 작업각, 진행각, 속도, 거리 등을 반영할 수 있으며 진동과 소리 등 용접 훈련의 사실적 상호작용도 재현하였다. 용접 훈련 평가 및 최적 작업 가이드는 훈련자의 용접속도, 거리, 각도 등의 사용자 작업 결과를 그래픽으로 표현하고, 애니메이션을 통한 훈련 자세를 추후 분석할 수 있도록 하였고, 가상토치, 기준선, 수치계기 등을 이용한 최적 작업 훈련 가이드 제시하였다. 훈련 콘텐츠 저작은 메뉴UI 기반으로 용접의 전류, 전압 등의 조건과 상황을 선택하도록 제시하였고, 하드웨어 플랫폼은 워크벤치형 입체 디스플레이 방식으로 용접 환경을 가시화하였고, 위, 정면, 아래보기 등 다양한 용접 자세 변경을 지원 할 수 있도록 구축하였다. 이러한 가상현실 기반 훈련 시뮬레이터는 아크열 발생에 따른 장시간 훈련의 어려움을 극복할 수 있고, 다양한 실습 환경을 바꾸어 가며 반복적인 훈련이 가능하고, 실 재료를 사용하지 않아 재료의 낭비를 줄일 수 있는 환경 친화적인 안전하고 효율적인 훈련 실습 환경을 제공할 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권4호통권71호
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• pp.479-492
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• 2004

본 연구에서는 강상판의 U리브를 현장에서 상향의 용접자세로 용접이음을 실시할 경우, 용접이음부에는 시공오차에 의한 단차가 발생하고, 응력집중이 발생하기 쉽다. 따라서 본 연구에서는 이면재가 부착된 용접이음부에 대해 응력해석 및 실험을 실시하였다. 이면재가 부착된 U리브 용접이음부의 단차, 루트부 형상, 루트갭 및 이면재의 폭과 두께를 변화시켜 응력해석을 실시한 결과, 단차가 커질수록 응력집중계수는 현저히 증가하였으며, 루트갭도 커질수록 응력집중계수가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 단차 및 루트갭이 동일한 경우에는 루트부 형상이 직각인 경우보다 반원인 경우에 응력집중계수가 작게 나타났으며, 이면재의 폭 및 두께는 응력집중계수에 그다지 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이면재가 부착된 시험편의 피로실험에서는 단차가 커질수록 피로수명이 현저히 저하되었으며 피로균열은 이면재가 부착된 모재측 루트부에서 발생하여 용접비드 표면측으로 전파하였다. 응력해석에서 루트부의 형상이 반원인 경우, 응력집중계수가 작게 나타나므로, 용접조건을 변화시켜 루트부 곡률반경 및 플랭크각을 제어하는 루트부 형상제어법를 개발하였다.