• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2003년도 춘계학술강연 및 발표대회
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• pp.59-59
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• 2003

경사기능 재료는 위치에 따른 특성 변화를 갖고 있어 변화하는 주변 환경에서 사용되는 재료의 응용성을 높일 수 있는 장점이 있다. 적합한 경사기능 재료의 제조를 위해서는 탄성률, 강도, 인성 등의 위치에 따른 변화를 예측하는 것이 필요하다. 그러나 재료 내에서의 탄성률 변화 등으로 인해 경사기능 재료에서 인성을 정량적으로 표현하는데는 어려움이 있으므로 이를 정량적으로 측정하고, R-curve를 결정하는 것은 재료의 응용성에 중요한 인자가 된다. 본 연구에서는 폴리우레탄 스폰지를 이용하여 밀도의 분포가 연속적으로 다른 폴리 우레탄 스폰지를 제조하고 이에 알루미나 분말 슬러리를 이용하여 slip casting을 행하였다. 그 후 폴리 우레탄 스폰지를 탈지한 후 알루미나 성형체를 소결하여 연속적인 기공률 분포가 다른 다공성 알루미나를 제조하였으며, 이에 Al을 용침하여 $Al_2O_3-Al$ 경사기능 재료를 제조하였다. 이러한 $Al_2O_3-Al$ 경사기능 재료에 대해 파괴인성 및 R-curve 특성을 CT(conpact tension)시편으로 측정하였으며, 이를 균일한 복합체의 파괴인성과 비교하였다. 또한 잔류 응력 특성을 파악하기 위해 실험적이 응력 데이터를 Moire interferometry를 이용하여 결정하였다. 또한 이를 유한요서 해석법(FEM)에 의한 계산치와 비교하였다. 서로 다른 조성 분포를 갖는 $Al_2O_3-Al$ 경사기능 재료와 균일한 복합체의 파괴인성을 비교한 결과 동일한 Al조성에서도 서로 다른 파괴 인성치가 나타났다. $Al_2O_3-Al$ 경사기능 재료에서 파괴인성에 영향을 줄 수 있는 인자로는 술수한 $Al_2O_3$의 파괴인성에 Al금속의 소성변형에 의한 인성증진 효과, 그리고 경사기능 재료에서 상호 조성차이에 따른 잔류응력을 고려할 수 있을 것이다. 이중 $Al_2O_3-Al$ 경사기능 재료의 파괴인성에 미치는 잔류응력의 영향을 고려하기 위해 이의 잔류응력에 대해 실험에 의한 유추된 잔류응력과 FEM계산에 의해 유추된 잔류 응력을 비교, 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.11-19
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• 2001

기능경사재(FGM)는 구성 물질의 체적분율(volume fraction)이 복합재 전체에 걸쳐 연속적 그리고 기능적으로 분포되어 있어, 기존의 이종물질 접합식(bi-material-type) 복합재보다 현저히 우수한 열기계적 특성을 가진다. 하지만, 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 거동은 체적분율의 분포형태와 경사층이 차지하는 상대두께비에 따라 절대적으로 좌우된다. 본 연구는 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 특성의 이들 두 설계인자에 대한 파라메트릭 FEM해석을 다룬 것이다. 열-탄소성 이론과 유한요소 근사화에 따라 연구용 2차원 FEM 프로그램을 개발하고, 대표적인 3층 구조의 2차원 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 특성을 설계변수의 다양한 조합에 따라 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권1호
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• pp.65-73
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• 2006

무인항공기는 엔진에서 연료의 연소, 배기관에서 고온의 연소 배기 가스등으로 인하여 많은 부분에 고온이 발생한다. 이는 전체 구조물의 안정성에 심각한 영향을 미칠 수 있는 사항이다. 경사기능재료는 고온의 환경에서 열에 저항하기 위해 한쪽 재료는 세라믹으로, 다른 쪽 재료는 가볍고 구조적 강성을 지닌 금속재료로 점차적으로 변화된 재료를 사용한 일종의 복합재료이다. 경사기능재료는 뛰어난 내열성을 가지는 특성으로 고온 상태에서 많이 사용된다. 이에 따라 본 논문에서는 경사기능재료를 무인항공기의 엔진 배기 덕트에 적용하여 열적 거동을 고찰하였고, 경사기능 층이 20개, 40개, 60개, 80개, 100개인 경사기능재료를 덕트 구조물에 적용하여 각각의 열 및 열응력 해석을 수행하여 비교 분석하였다. 또한, 경사기능재료를 사용한 고온 내열 배기 덕트의 크리프 해석을 수행하여 그 특성에 대해 고찰하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제5권4호
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• pp.386-393
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• 1995

SHS법에 의한 경사기능재료를 제조하는 방법을 조사하여 그 방법에 따라 $TiB_2/Cu$ 경사기능재료를 제조하고자 한다. 이때 원료분말을 구리에 침적하면서 조성의 구배를 주고, 가압 성형한 후 합성을 하기 위한 반응조에 넣었다. 이 시료를 점화시켜 정수압 하에서 합성과 동시에 가압하였다. 이렇게 제조된 $TiB_2/Cu$ 경사기능재료의 결정상, 미세주고 등을 관찰하여 조성의 경사를 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.612-612
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• 2012

최근 GIS를 이용하여 수리 수문학적인 지형인자를 생성할 수 있는 Arc Hydro 등의 다양한 GIS 기반 툴들이 개발되어 왔다. 예를 들어 Arc Hydro는 격자형 고도자료인 수치표고모델(Digital Elevation Model)을 통해 수자원에서 필요로 하는 유로연장, 유역경사 등의 지형인자를 산정할 수 있는 기능을 제공해 주고 있다. 하지만 기존의 GIS 기반 툴에서는 Manning의 평균유속 공식 등 하천수리학에서 매우 중요한 인자인 하천경사를 하천망을 따라 산정하고 표출하는 기능이 부족하였다. 또한 하천경사 산정에 사용되는 여러 GIS 툴을 통해서 제공되는 셀 경사 등 지형인자들의 기계적인 적용으로 정확한 하천경사의 산정에 문제가 있어왔다. 본 논문은 이러한 지형인자들의 적용성을 평가하고 다양한 이론적 하천경사 산정법을 GIS 상에 적용하여 상호 비교하여 최적화된 하천경사 산정방법을 제시하고자 한다. 연구 대상유역으로는 제주도를 선정하였으며, 대상 하천은 Arc Hydro를 이용하여 산정된 하천망의 형태를 수자원관리정보시스템(WAMIS), 위성사진 등과 비교한 후 시범 하천(한천)을 선택하여 여러 하천경사 산정법을 적용해 보았다. 적용된 산정법은 총 4가지로 첫 번째 방법은 수치표고모델의 주변 표고를 고려하여 산정된 기울기를 Arc Hydro를 이용하여 산정된 하천을 따라 산술평균하는 방법이며, 나머지 3가지 방법은 하천망을 따라 흐름방향의 거리와 수치표고모델의 표고를 수집한 후에 단순경사방법, 등면적경사방법, 등가경사방법에 적용하는 방법이다. 산정된 하천경사를 상대비교를 하여 대상유역에 대한 비교검토를 실시하였다. 모든 과정은 프로그램 개발을 통해 자동화 시켜 향후 다른 유역의 적용과 변화 가능한 지형정보를 신속하고 효율적인 예측을 가능할 수 있도록 하였다. 또한 주어진 하천망의 두 지점 사이의 종방향 경사를 산정하여 표출하는 기능을 추가하여 하천 경사의 표출방식을 향상시켰다. GIS를 이용하여 산정되어진 하천경사의 적용성이 충분하다면 Manning의 평균유속 공식에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 하천분석이 용이해 질 것으로 예상된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.832-841
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• 2020

연구목적: 본 연구에서는 고차전단변형이론을 적용한 등기하해석 방법을 이용하여 기능경사복합재 판의 휨에 의한 역학적 거동을 해석하고자 하였다. 연구방법: 기능경사복합재 판의 역학적 거동을 보다 더 정확하게 해석하기 위해서 전단보정계수를 도입할 필요가 없는 기하학적 비선형을 고려한 고차전단변형이론을 이용하여 휨을 받는 기능경사복합재 판의 평형방정식과 지배방정식을 도출하였으며, 등기하 해석방법에 의한 수정된 Newton-Raphson 반복법을 이용하여 방정식들을 풀었다. 연구결과: 판의 용적비, 길이-두께 비 및 경계조건은 기능경사복합재 판의 휨 거동에 상당한 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 결론: 제안된 등기하해석 방법은 휨을 받는 기능경사복합재 판의 역학적 거동을 해석하는데 있어 정확하고 효과적인 수치해석 방법임을 확인하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제11권1호
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• pp.8-15
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• 2004

FGM은 원하는 물성의 점진적인 변화를 통해 재료에 다양한 특성을 확보할 수 있는 방법이다. 여러FGM의 제조 방법 중 분말야금법과 열용사법이 많이 사용되며, FGM적용은 열ㆍ기계적 물성이 요구되는 응용분야에서 가장 전망이 있고 현재 가장 많은 연구가 진행되어 왔다. 경사기능의 도입은 2층 구조의 재료에 비하여 열팽창 계수의 차이에 의한 층간 잔류응력 집중을 완화 시켜 접합 강도와 열 충격 특성 및 열피로 특성 등의 향상을 가져왔다. 그러나 120$0^{\circ}C$ 이상의 고온에서 사용되어지는 경우, 표면에서 가까이 위치한 금속부의 산화에 의해서 2층 구조보다 저하된 열피로 특성을 보였다. 이러한 점들은 FGM이 가지고 있는 근본적인 문제이므로 응용처의 환경에 대한 고려가 필요하다. 내열 재료뿐만 아니라, 구조용 재료에서도 기계적 물성의 향상을 위해 FGM이 시도되고 있는 등, 현재까지 응용분야의 확대 가능성은 무한하다. 경사 기능 재료를 실제 적용하는데 있어서 문제점으로 지적되고 있는 점들은 1)경사 기능 재료의 신뢰성, 2)경사 기능 재료의 설계, 3)경사 기능 재료의 제조 공정 등의 세 가지 문제점으로 요약할 수 있다. FGM에서의 물성의 변화는 미세구조의 변화 등으로 단순히 rule of mixture로 해석되지 않는다. 이를 위하여 최근 전산 모사를 통해 조성 경사도 및 재료 선정 등에 대한 연구가 이루어지고 있는 추세이며, 새로운 제조 방법 개발 및 개량이 꾸준히 진행되고 있어 향후 FGM의 적용에 대한 전망은 밝다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권2호
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• pp.240-244
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• 1999

화학기상증착법(CVD)을 사용하여 graphite 기판 위에 단층의 SiC와 SiC/C 경사기능층을 증착시켰다. 먼저 상업적인 전산 구조 해석 프로그램을 사용하여 열충격하에 있는 재료층 내부의 온도 분포 및 열응력 분포를 계산하였고, 계산에 의해 설계, 제작된 경사기능층 시편들의 열특성을 조사하였다. 열충격 시험결과, 경사기능층 시편들이 계면에서 매우 효율적인 열응력 이완특성을 나타내는 것을 알 수 있었고, $\Delta$T=1600K의 열충격에도 변형이 없음을 알 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.2267-2268
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• 2008

에너지 문제가 국제적인 이슈로 떠오르고 있는 가운데 열에너지와 전기에너지 사이의 에너지 변환 현상, 즉 열전효과를 이용한 열전발전은 최근 여러 국가에서 연구가 활발히 진행 중이다. 경사기능성 재료(FGM)란 기존의 물질들에 경사적인 특성 변화를 주어 새로운 물질로 탄생시킨 개념으로, 이 논문에서는 그동안 발표된 열전변환재료들의 열전변환특성을 이용하여 경사기능성재료를 구성하여 보았다. 또한 구성한 경사기능성재료와 단일재료를 이용하여 기본적인 열전발전회로에 적용시켜, 변환효율을 계산하여 보았다. 시뮬레이션 결과를 이용하여 경사기능성 열전변환재료와 단일 물질의 변환 효율을 비교하였으며, 경사기능성 열전변환재료가 단일 열전변환재료보다 뛰어난 성능을 갖고 있음을 유도하였다.

• 한국재료학회지
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• 제1권2호
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• pp.105-112
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• 1991

압전 actuator를 위한 새로운 형태의 재료를 개발하여, 그 특성들을 조사하였다. 이 압전 actuator는 세 층으로 구성되어 있다: 압전 세라믹 층, 조성이 점차로 변하는 중간층, 그리고 또 다른 압전 세라믹 층, 이러한 형태이 재료는 경사 기능 재료(Functionally Gradient Material, FGM)라 불리운다. 경사 기능 재료를 제작하기 위한 재료설계의 개념을 도입하여, FGM화에 있어서 열팽창에 의한 시편의 박리를 막기 위해 $(Pb,\;La)(Zr,\;Ti)O_3$계에서 서로 다른 세라믹스의 조성을 선택하였다. $1300^{\circ}C$, 2시간의 소성에 의해 경사 기능화된 PLZT는 약 $20\mu\textrm{m}$정도의 중간층을 형성하는 미세구조를 가지고 있었다. 경사 기능 재료에서의 유전 및 압전 등의 여러 특성은 두 접합 조성층 특성의 사이의 값을 나타내었다. 인가 전압에 따른 strain특성은 전반적으로 단일 시편의 특성보다 증가하였으며, 특히 접합 조성층에서 고압전-저유전성 조성과 저압전-고유전성 조성을 경사 기능화하였을 경우에 변위의 증가 정도가 더욱 향상되었다.