• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2000년도 제14회 학술강연논문집
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• pp.36-36
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• 2000

액체로켓엔진에 사용되는 2000psi이상의 고압 연소실(Combustion Chamber)의 냉각은 내피(Inner Shell)에 기계 가공된 냉각통로(Cooling Channel)로 냉각제를 흘려보내는 재생냉각방식이 널리 사용되며 기계 가공된 냉각 통로는 외피(Outer Shell)에 의해서 지지 밀봉된다. 일반적으로 내피 재료는 순수한 구리보다 강도가 우수하고 열전도도는 유사한 구리합금을 사용하고, 외피는 강도가 우수한 스테인레스 강을 사용하여 브레이징 접합된 구조를 형성한다. 브레이징 공정은 조립품을 약 $450^{\cire}C$ 이상의 액상선을 갖는 삽입금속(Filler Metal)을 사용하여 적당한 온도($450^{\cire}C$ ~ 모재의 고상선)에서 가열하여 접합시키는 방법으로, 용융 금속의 젖음 현상(Wetting Phenomena), 접합 틈새(Joint Clearance)로의 용융 삽입금속의 유입(Capillary Phenomena)과 접합 계면의 반응을 통해서 접합이 이루어진다. 이는 일반적인 접합 공정과 비교하여 모재의 변형이 적고, 이종 금속 간의 접합이 용이하며, 복잡한 부품을 정밀하게 접합할 수 있는 장점이 있으나, 접합될 제품의 표면 상태 및 분위기(Atmosphere), 접합될 부품간의 조립 틈새, 가열 싸이클(Heating Cycle) 등에 대한 공정 확립 및 관리가 매우 중요하다. 재생냉각 구조를 갖는 연소실은 우선 접합면의 형상이 매우 복잡하여 균일한 접합 틈새를 유지하면서 접합시키기가 매우 어려우며, 고온, 고압의 환경에서 작동하므로 일부 접합면이 접합되지 않을 경우 내피의 변형 및 파괴가 발생하고, 브레이징 시 용융된 삽입금속이 냉각통로 내로 유입될 경우 연소 시 이부근에서 재료의 용융이 발생될 수 있다. 따라서, 이러한 현상을 방지하기 위해서는 진공 분위기 하에서 적절한 접합 틈새를 유지할 수 있는 공정 및 장비의 개발이 필요하다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.22-22
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• 2010

주물과 용접에서 응고 과정에서 수지상간 또는 세포상간 영역에서 최종적으로 응고하는 저융점 공정 조성의 상이 응고균열의 발생에 직접적으로 영향을 미친다. 작은 량의 공정조성의 액상 필름이 응고된 고상과 고상 사이에 존재하게 되면 이 영역에서 생성되는 불연속부는 응고균열로 남게 된다. 이러한 공정조성 액상의 유동성이 좋고 충분한 부피로 존재한다면 응력과 부피수축등으로 생성된 수지상간, 또는 세포상강 영역에서 생성된 불연속부로 용이하게 유동하여 불연속부를 충진하게 된다. 따라서 발생한 응고균열이 치유되는 효과를 얻을 수 있다. 반면에 공정조상의 상이 전혀 존재하지 않는 순금속 응고의 경우에는 최종 응고 단계에 액상 필름이 존재하지 않게 되어 고상과 고상의 인터로킹이 가능하게 되어 균열 발생 가능성이 희박하다. 따라서 응고균열 발생을 제어할 수 있는 효과적인 방법은 용탕이나 용접금속의 조성을 공정 조성에 가깝게 제어하는 것이다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.67-67
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• 2009

알루미늄 합금 재질은 무게의 경량화와 기계적강도가 우수하며 다른 비철금속에 비하여 값이 저렴한 장점이 있다. 현재 산업현장에서 활용하는 가장 흔한 접합법으로 TIG, RSW 등과 같은 용융 용접법을 현재는 많이 사용 하고 있지만 열전도도가 높아 열 확산이 빠르고, 이에 따라 모재의 팽창이 일어나 열변형을 유발하며, 산화피막은 그 내부에 함유된 결정수가 아크용접 중 분해되어 수소를 방출함으로 기공이 발생하여 부도체로 저항용접시 전도성을 방해하는 등의 문제를 발생시킨다. 또한 철에 비해 4배정도 큰 전기전도율에 따라 저항용접시 대전류를 사용해야 하는 등의 문제점이 발생하고 있다. 이와 같은 알루미늄 합금의 용융용접 과정에서 발생하는 단점을 극복하는 기술로 고상접합 방법인 마찰교반용접법(Friction Stir Welding)이 활용되고 있다. FSW는 1991년 영국의 TWI에서 개발된 최신 용접법으로 모재를 용융점 아래에서 고상용접시키는 방법으로 용융에 따른 열변형과 흄가스(hume gas)와 스패터(spatter)를 억제시켜 주는 친환경적인 용접법이다. 이러한 마찰교반용접의 기술은 그동안 특허에 따른 로열티가 산업현장에서 사용하는데 문제가 되었으나 특허보호 기간인 20년이 1년정도의 기간밖에 남지 않은 상황에서 그 사용은 날로 증가하리라 본다. 이러한 마찰교반용접부의 결함을 평가하는 방법에는 UT, RT 등이 활용되고 있으나 얇은 박판에서의 결함검출은 용이하지 않다. 이리한 문제점을 해결하기위하여 초음파 가진을 이용한 적외선 열화상 검출 기법을 이용하여 마찰교반용접부의 결함 검출 가능성을 연구하였다. 20kHz의 주파수를 400Watt로 가진시켜 겹치기(lap joint) 마찰교반용접이된 A6061-T6의 용접부에 초음파를 입사하였을 때 발생하는 열을 적외선 열화상 카메라를 이용하여 측정함으로써 마찰교반겹치기 용접부의 결함 검출에 활용하였다. 용접부에 초음파를 입사하였을 때 부분적으로 온도차이가 발생하였고, 그에 따른 열화상을 검출 할 수 있었다. 이러한 열화상과 실제 시험편의 용접부의 강도를 평가하기 위하여 인장시험을 하였다. 그 결과 초음파 적외선 열화상 검출에서 발열부위가 나타난 부분이 인장시험에서 낮은 인장강도를 보였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.41-41
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• 2009

To evaluate the applicability of dissimilar joining between Mg and Al alloys in automobile manufacturing process, solid state joining processes such as magnetic pulse welding(MPW), friction stir welding(FSW) and friction spot joining(FSJ) were attempted successfully. MPW process has been concentrated mainly on round section tube to tube and tube to bar welds. AZ31 Mg alloy has been successfully welded to pure Al A1070 as well as to Al alloy A3003. While, for friction stir welding of dissimilar sheet joints, AZ31B/A6061 with the thickness of 2mm were used and a square butt joint with a good quality was obtained at the conditions of 0.8mm/sec of travel speed and tool rotation speed of 850rpm. The maximum tensile strength of 179 MPa, which was about 80 % of the Mg base metal tensile strength, has been obtained. Finally, friction spot joining was attempted to make a dissimilar lap joint between AZ31(0.8mm) and A6061(1mm), while the joint exhibited the same level of tensile shear strength as that of similar Mg joint.

• 소성∙가공
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• 제31권6호
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• pp.337-343
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• 2022

Electrically assisted pressure joining (EAPJ) utilizes electric current-induced kinetic enhancement to achieve solid state diffusion bonding within a short time. In this study, aluminum alloy specimens, which are known as a hard-to-weld metal, were successfully solid-state joined through EAPJ. The bonding process was performed in two ways: continuous direct current (CDC), which applies relatively low current density, and pulsed direct current (PDC), which applies high current density. It was observed that the bonding strength was higher in PDC than in CDC. The microstructure of the joint was characterized using 3D X-ray microscopy (XRM) and electron backscatter diffraction (EBSD).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.282.1-282.1
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• 2014

산소 플라즈마 전처리가 ZnO/Si 박막 및 계면에 미치는 영향과 그것이 n-ZnO/p-Si 이종접합 다이오드의 전기적 특성에 관여하는 상관관계 등을 조사하였다. ZnO 박막을 Si 기판 위에 Sputter법으로 증착하였으며, 양질의 n-ZnO/p-Si 다이오드를 제작하기 위하여 산소 플라즈마를 이용하여 Si 기판의 표면을 전처리하는 기법을 선택하였다. 산소 플라즈마에 의해 전처리된 시편의 경우, (002) ZnO 보다 (101) ZnO가 더 우세하게 성장되었으며, (101) ZnO의 완화된 c-축 배향성 때문에 수평방향으로의 박막 성장이 이루어졌고, 그로 인해 ZnO 박막의 결정립 크기가 상대적으로 증가하는 것이 관측되었다. 이처럼 (101) 방향으로 성장된 ZnO 박막의 경우, 산소결공 등의 자생결함 밀도가 상대적으로 높아져 결국 캐리어 농도의 증가를 야기시켰다. 이러한 산소 플라즈마 전처리 효과는 n-ZnO/p-Si 이종접합 다이오드의 전도 특성과 밀접한 관련이 있으며, 특히 다이오드의 전도 특성을 현저히 개선시키는 것으로 관측되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.232-233
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• 2013

본 발표에서 2012년 나노융합산업원천기술개발사업 꼭지로 연구개발을 수행하고 있는 "외부 충전없이 반영구적으로 사용이 가능한 10 mWh/cm2급 동위원소기반 전고상(全固相) 하이브리드 전지 원천기술 개발" 사업의 핵심내용을 간략히 소개하고자 한다. 본 과제의 핵심내용은 국내 유일의 원자로인 하나로의 중성자 빔라인을 이용하여 ${\beta}$-선을 방출하는 동위원소파우더를 생산하고, 방출되는 ${\beta}$-선을 효율적으로 흡수할 수 있는 PN-접합 전지구조에 노출시켜 2차적인 e-h 쌍을 생성시키고, 분리시키고 전극으로 포집하여 전력을 생산하는 한국형 동위원소전지 개발에 있다. 더하여 실시간으로 생성되는 미세한 출력전력을 증폭시켜 저장할 수 있는 고효율 전고상 이차전지와 전력제어회로를 포함하는 한국형 하이브리드전지관련 원천기술 개발관련 세부 사업내용을 소개함으로 관련분야 연구에 대한 국내관심을 환기시켜 관련기술개발을 촉진하고자 한다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제10권2호
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• pp.19-31
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• 1992

A numerical study was performed to investigate the flow field and the heat transfer characteristics occurring in high power density welding which is important in many fields of engineering applications. A two dimensional quasi-steady state of keyhole welding model is simulated by using the finite volume methods. It is shown that the shape of isothermal line is elliptic and the temperature gradient is very steep compared with other welding method and the welding speed has on welding width and observed beam power.

• Journal of Welding and Joining
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• 제15권6호
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• pp.32-40
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• 1997

Solid state diffusion bonding is the joining process performed by creep and diffusion, which is accelerated by heating below melting temperature and proper pressing, in vacuum or shielding gas atmosphere. By this process we can obtain sufficient joint which can't be expected from the fusion welding. For Ti-6Al-4V alloy, the optimum solid state diffusion bonding condition and mechanical properties of the joint were found, and micro void morphology at bond interface was observed by SEM. The results of tensile test showed sufficient joint, whose mechanical properties are similar to that of base metal. 850$^{\circ}$C, 3MPa is considered as the optimum bonding condition. Void morphology at interface is long and flat at the initial stage. As the percentage of bonded area increases, however, small and round voids are found. Variation of void shape can be explained as follows. As for the void shrinkage mechanism, at the initial stage, power law creep is the dominant, but diffusion mechanism is dominant when the percentage of bonded area is increased.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.49-49
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• 2009

마찰교반접합법은 특정한 회전수로 회전하는 용접 툴을 이용하여 접합하고자 하는 피접합재의 맞댄면에 삽입시킨 후 툴을 이동시키거나 혹은 시편을 견고하게 고정시킨 장치(backing plate)가 움직여 고상 상태에서 접합이 이루어진다. 알루미늄, 마그네슘 등 비교적 융점이 낮은 저융점 재료의 재료에 처음 적용이 되어 많은 연구가 활발히 진행되었고 타 용접방법에 비해 우수한 접합특성을 나타내었다. 최근 이러한 마찰교반접합은 이러한 저융점 재료를 넘어서 스틸, 타이타늄, 니켈 등과 같은 고융점 재료 등에 대한 적용이 늘어나고 있다. 마찰교반접합을 이용하여 이러한 고융점 재료의 접합 경우 내마모성 및 내열성 등의 내구성이 갖추어진 툴과 이러한 툴을 냉각시킬 수 있는 냉각 장치 등이 필요로 하나 경제적 측면이나 접합부의 우수한 특성 등을 고려 할 때 그 적용 및 발전 가능성이 매우 높다고 볼 수 있다. 최근 무공해 연료로 각광받고 있는 액화천연가스 (LNG)의 수요가 급증함에 따라 LNG 저장탱크 소재로 널리 사용되고 있는 9% Ni강의 수요 또한 증가하고 있는 상황이다. 하지만 9% Ni 강은 극저온용 소재로 용접부의 저온인성 ($-196^{\circ}C$)이 가장 중요하기 때문에 저온인성을 확보하고자 Inconel 계나 Hastelloy계 등의 니켈 기 합금을 용접재료로 사용하고 있으나 이러한 용접재료는 가격이 매우 고가이며 또한 용접 후 용접부의 강도가 낮다는 문제가 제기되고 있다. 또한 LNG 탱크 제작시 사용되는 용접법은 GTAW, SAW 및 SMAW 이지만 국내에서는 주로 SMAW에 의존하고 있는 실정인 관계로 보다 더 경제적인 용접 프로세스의 적용 가능성이 검토되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 마찰교반용접을 이용하여 두께 4mm의 9% Ni 강에 대해 맞대기 마찰교반접합을 실시하였다. 툴 회전 속도 및 접합 속도를 고정한 상태에서 접합을 실시 하였으며 접합 시 툴은 $Si_3N_4$로 제작된 툴을 사용하였다. 접합 후 외관상태 점검, 미세조직 관찰, 경도, 인장 강도 및 저은 충격 측정 등의 실험을 실시하였고, 이러한 결과를 이용하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.