• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.553-558
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• 2019

본 연구에서는 슬립캐스팅 성형법을 이용하여 실린더형 $MoSi_2$계 세라믹 서스셉터를 개발하여 고온 유도가열에 적용시켰다. $MoSi_2$계 소재는 SHS법(Self-propagating High-temperature Synthesis)으로 합성하였고 XRD 분석을 통해 합성된 상과 결정구조를 확인하였다. 합성된 소재로 실린더 성형체를 제작하기 위해 슬립캐스팅을 진행하였고 슬립의 고형분 함량 및 유지시간을 조절하여 실린더 성형체의 두께를 제어하였다. 최종적으로 성형체 소결을 통해 유도가열 발열체를 제작하였고 열처리과정 중 표면에 형성된 $SiO_2$층은 SEM/EDS 분석을 통해 확인하였다. 서스셉터로서의 가열성능을 평가하기 위해 유도가열기로 일정한 출력을 인가하였을 때 $(Mo,W)Si_2$ 실린더 서스셉터의 표면온도를 측정하여 출력 2 kW를 인가하였을 때 발열특성을 분석하였으며, 서스셉터 표면의 최고 온도는 $1457^{\circ}C$, 평균 승온속도는 $19^{\circ}C/s$로 우수한 가열 특성을 나타냈다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.467-469
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• 2009

In this study, fatigue samples were prepared from cylinder head parts that are actually used in domestic (A) and foreign (B) automobiles; high-temperature, high-cycle, and low-cycle fatigue characteristics were then evaluated and compared. A study on the correlation between the microstructural factor and high temperature fatigue characteristic was attempted. The chemical compositions of the heat resistant aluminum alloys above represented A356 (A) and A319 (B), respectively. The result of the tensile strength test on material B at $250^{\circ}C$ was higher by 30.8MPa compared to material A. On the other hand, elongation was 8.5% higher for material A. At $130{\circ}C$, material B exhibited high fatigue life given high cycle fatigue under high stress, whereas material A showed high fatigue life when stress was lowered. With regard to the low-cycle fatigue result ($250^{\circ}C$) showing higher fatigue life as ductility is increased, material A demonstrated higher fatigue life. Through the observation of the differences in microstructure and the fatigue fracture surface, an attempt to explain the high-temperature fatigue deformation behavior of the materials was made.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.166.2-166.2
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• 2016

최근 생산 장비의 발달로 인해 절삭공구, 전기전자 부품, 항공 및 자동차 부품 생산에 필요한 생산 장비의 수명연장, 고속 절단 및 고성능화가 중요시 되면서 우수한 내구성, 내마모성 및 고온 안정성을 갖는 기계부품 및 공구를 요구하게 되었다. 내마모성을 가지는 표면을 얻기 위해서는 TiN, TiC, AlN, Al2O3, CrN, ZrO2와 같은 경도 높은 물질을 증착하여 특성을 개선시키는 방법이 있다. 특히 AlN은 비교적 우수한 경도와 고온 안정성을 가지고 있어, 생산 장비의 고속 절단 및 반복되는 정밀 작업으로 인한 열충격과 마모를 완화시키는 역할을 하는 코팅재로 사용하기 적합하다. 본 실험에서는 RF-magnetron sputtering 방법을 이용하여 AlN 박막을 파워 150W, 질소가스 분압비에 따라 25%, 50%, 75%, 100%의 조건으로 금속기판 위에 증착하였다. 금속 기판 위에 제작된 AlN막은 XRD (X-ray Diffraction)을 사용하여 배향성을 확인하였고, HM-220 (Micro-vickers hardness tester)을 사용하여 AlN박막의 경도를 측정하였으며, SEM (Scanning Electron Microscope), AFM (Atomic Force Microscope)을 이용하여 표면의 구조와 거칠기를 측정하였다. 이 실험을 통하여 우수한 물성과, 치밀한 조직의 AlN박막이 고속 절삭 공구, 유공압 실린더, 베어링과 같은 금속부품의 코팅소재로 적용가능 할 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권8호
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• pp.545-552
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• 2017

본 연구에서는 1 kW급 가정용 열병합 시스템의 원동기로 설계된 스털링 엔진의 고온 열교환기에 대하여 Fin 길이, 간격, 각도 등을 조정한 새로운 형상 및 기존 형상에 대하여 수치해석을 수행하여 형상 개선에 따른 성능 향상을 확인하였다. 형상을 개선하는 과정에서 고려하지 않았던 공기예열기를 포함하여 수치해석을 수행한 결과 실린더 헤드 부분에서 음의 열유속이 발생하는 현상이 관찰되었다. 배가스 온도 및 연소실 벽면 온도를 분석하여 이 현상을 규명하였다. 다음으로 이상적인 사이클을 가정하여 형상 개선에 의한 열전달량 증가가 열역학적 사이클 및 시스템 성능에 미치는 영향을 예측하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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• pp.534-537
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• 2009

최근 자동차 배기가스 규제가 더욱 강화됨에 따라 완전 연소를 통한 배기가스 저감에 관하여 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 고온 연소시 문제가 되는 질소 산화물의 저감을 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 질소 산화물을 저감하는데 효과적인 EGR 기술의 도입이 보편화되고 있지만, 각 실린더별 EGR 분배 특성에 따라 엔진의 성능이 달라지는 역효과가 발생한다. 시제품을 동한 EGR 분배특성 파악은 비용과 시간 측면에서 상당한 난제가 산재해있다. 본 연구에서는 이러한 실험시간과 비용 절감을 위하여 1D 성능해석 프로그램인 GT-Power를 적용 EGR의 분배특성을 예측하였다.

• 소성∙가공
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• 제1권2호
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• pp.52-62
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• 1992

본 연구에서는 모델재료를 이용한 모사실험을 통하여 고온의 강을 단조하였을 때의 유동과 변형 그리고 하중을 검토하고, 이어 성형에 관한 연구를 하였다. 모델재료인 플라스티신은 고용의 강을 모사하는데 많이 쓰이는데, 실험을 통하여 플라스티신과 강과의 변형저항식을 비교 검토하였다. 이 실험결과 상사성이 어느정도 일치함을 알았고, 이 상사성 결과를 이용하여 실제와 모델사이의 하중과 응력비를 검출하였다. 이로써 플라스티신을 이용한 단조 압축 실험을 통하여 실제의 하중을 예측하였다. 또한 예비 성형체를 설계하기 위하여 앞서 실험한 결과들을 이용하여 초기의 실린더의 체적과 치수를 결정하고 이에 단계에 따른 성형과정을 통하여 예비 성형체를 만들었는데, 이는 제한된 용량으로 성형하여야 하는 문제를 해결하기 위함이었다. 실험 결과 8단계에 따른 성형과정에 의해 우리가 원하는 대형 단조품을 성형할 수 있음을 알았다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2006년도 춘계학술발표논문집
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• pp.180-183
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• 2006

엔진 밸브와 밸브시트의 마모는 엔진 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중에 하나이다. 엔진 밸브와 밸브시트는 엔진 구동 과정에서 발생하는 고온의 배기가스, 밸브 스프링의 빠른 움직임, 엔진 폭발 과정의 고압, 균일하지 못한 냉각시스템으로 발생하는 실린더 헤드의 뒤틀림이 만들어 내는 극한 환경을 이겨내야 한다. 본 연구에서는 밸브 및 밸브시트의 마모율과 마모 메카니즘을 명확하게 규명하기 위해서 실제 자동차 엔진 내부의 조건인 온도, 밸브와 밸브시트간의 충돌, 스라이딩 등에 관한 것들을 고려하여 밸브 및 밸브시트가 충돌 시험할 수 있는 전용마모 시험기를 사용하였다. 본 연구에 사용된 시편은 현재 실차에 사용되고 있는 밸브와 밸브시트를 사용하였다. 그 종류는 STR35 밸브, STL #6 및 STL #32이다. 밸브시트는 HVS1-2 재질을 사용하였다.

• 한국광물학회지
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• 제5권2호
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• pp.72-78
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• 1992

지구외핵은 순수한 철원소 이외에, 철보다 원자량이 낮은 원소가 상당량 포함되어 있다. 수소도 외핵내에 존재할 가능성이 있는 성분 중의 하나로 인식되고 있다. 따라서, 철수화물에 대한 압력에 따른 수소의 용해도에 대한 연구와 병행하여, 기타 금속수화물에 대한 연구의 확대 또한 중요하다. 수소는 또한 석유의 대체물질로써 그 가능성이 매우 높으며, 금속수화물상태로 수소를 보다 효율적으로 저장할 수 있는 설정구조에 대한 연구 역시 요구된다. 이러한 두가지 이류로, $TiH_2$를 철수화물의 결정구조적 유사물로 선택하여, 고온-고압하에서 특성화 현상을 연구하였다. 결정질 $TiH_2$ 분말시료에 대하여 두가지 다른 온도-압력 조건하에서 고온-고압실험이 시해되었다. 이러한 실험 중 하나는 소형 고온 발생장치가 부착된 피스톤-실린더 다이아몬드 앤질기기를 이용하여 압력은 최고 15 GPa 까지, 온도는 500${\circ}$에 고정시킨 상태에서 처리한 시료를 상온-상압상태로 변환시켜 X-선 회절실험을 하였다. 이러한 실험에서, 11.3 GPa 압력 이상에서 고온-고압처리한 시료로 부터 사방정계 결정구조를 보이는 비가역성의 새로운 광물상을 발견하였는데 이는 Ti수화물이 고압하에서 안정한 결정 격자구조를 보이는 새로운 것이다. 이 상변이에 따른 몰부피의 변화는 약 10%이다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.1161-1171
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• 1993

본 연구에서는 모델실험을 통해 실제재료에 관한 정량적인 정보를 얻기 위하 여 모델재료인 플리스티신에 라놀린(lanolin), 레진(resin)등을 첨가하여 새로운 유 동특성을 갖는 혼합 플라스티신을 개발하고자 하였다. 개발된 모델재료와 기존의 플라스티신을 MTS(Material Testing System)을 이용하여 링 압축실험과 실린더 압축 실험으로 온도와 변형률속도 변화에 따라 재료에 혼합된 첨가제가 모델재료의 마찰 특성과 기계적 성질에 미치는 영향을 조사하고 비교 검토하고자 한다. 또한 실제 재료의 다양한 가공공정을 시뮬레이션하기 위한 모델재료의 상사실험에서 다이와 소재 의 분리가 비교적 용이한 윤활제로 실링 페이퍼(sealing paper), 바셀린(vaseline)을 바른 실링페이퍼, 파우다(talc powder)의 마찰특성에 대해서도 연구되었다.그리고 조사된 모델재료들이 연강인 0.15%C강의 고온 (900.deg. C∼1100.deg. C)에서의 온도변화에 따 른 상사재료로 사용될 수 있는지의 타당성을 검토하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.38-38
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• 1999

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 핵융합 실험 장치의 진공용기 및 진공용기 내부의 플라즈마 대향 부품들은 초고진공 (5$\times$10-9 Torr)의 달성을 위해 진공용기 내부의 이물질(H2, H2O, CO, CO2, CH4 등) 제거를 목적으로 SS316LN인 진공용기는 25$0^{\circ}C$, 탄소 물질인 플라즈마 대향부품은 35$0^{\circ}C$ 정도까지 가열(이하 베이킹)할 필요성이 있다. 이 가열방법으로 고온 질소가스를 진공용기 이중벽 사이로 흘려주는 방식과 코일에 저주파 교류전류를 흘려 진공용기를 유도가열하는 방식이 고려되고 있는데, 유도가열방식은 최대 유도 전력이 70kW 정도로 실제 베이킹에 필요한 열량을 공급하는데 있어 적잖이 부족하며 또 국부적인 가열 특성으로 인하여 KSTSR의 베이킹 방식은 전자의 가열방식을 우선적으로 채택하고 있다. 본 논문에서는 0-차원 해석을 통하여 진공용기와 플라즈마 대향 부품들에 대한 베이킹 계획을 결정하고 이를 만족시키기 위해 투입해야 할 열량을 직선적으로 증가하는 온도 곡선에서 각 부분의 온도 상승률을 다르게 설정한 세 경우와 F-자 형태로 변화하는 온도 곡선의 경우에 대해 각각 적용하여 시간에 따른 필요열량을 비교.검토하였으며, 이를 근거로 안정적인 베이킹 계획을 선정하였고 이 베이킹 계획의 실현을 위해 투입해야 할 고온 질소가스의 유량과 온도 도달시간까지 매 시간에서의 가스온도를 산출하였다. 토러스 형상의 토카막 진공용기와 플라즈마 대향 부품 및 다층단열재에 대한 해석 모델은 길이가 유한한 0-차원 실린더 모델로 가정하였고, 이에 대한 기하학적 성질 및 열역학적 성질은 유효계수를 고려하여 산출하였다. 진공용기 이중 벽 내부로 흐르는 질소가스의 유량과 온도의 계산은 진공용기 내벽과 외벽을 각각 독립적인 열전달 요소로 가정하여 구성한 모델을 이용하였다. 전체 해석에서 각 열전달 요소의 비열 값은 온도에 따라 변화하는 비열의 특성을 반영하였으며. 진공용기와 플라즈마 대향 부품의 방사율(emissivity)은 앞서 가정했던 각 온도 상승 곡선에 대해서 각각 0.1, 0.2, 1.3의 경우를 가정하여 계산하였다. 직선적으로 증가하는 온도 상승 곡선중 2$0^{\circ}C$/hr의 온도상승율을 갖는 경우가 다른 베이킹 시나리오 모델에 비해 효과적이라 생각되며 초대 필요 공급열량은 200kW 정도로 산출되었다. 실질적인 수치를 얻기 위해 보다 고차원 모델로의 해석이 필요하리라 생각된다. 끝으로 장기적인 관점에서 KSTAR 장치의 베이킹 계획도 살펴본다.