• 항공산업연구
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• 통권65호
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• pp.70-88
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• 2003

필자가 참여했던 쌍발복합재사업, 쌍발복합재항공기사업, SB427 민수용헬기사업, T-50 초음속고등훈력기 사업을 통해 복합재료의 항공기 적용사례를 고찰하면서, 쌍발복합재항공기는 실험용항공기(Experimental Aircraft)이지만 국내 최초의 전복합재항공기(All-composites Aircraft)로서 항공기 구조물이 순전히 복합재료만을 이용하여 설계 및 제작이 가능하다는 것을 보여주었고, 복합재료를 적용 시 어떠한 이점이 있는지를 보여준 예가 되고 있다. SB427 민수용헬기사업은 헬리콥터에서 로터 블레이드와 동체 등 기체구조물 대분에 왜 복합재료를 사용해야 효과적인 지를 잘 보여주고 있다. SB427 개발 사업을 통해 얻을 수 있는 또 다른 점은 민수용 항공기의 경우 구축된 복합재료 인증체계에 따라 복합재구조물을 개발해야 되고 그래야만 마케팅에서 신뢰를 얻을 수 있다는 것이다. T-50 항공기는 국내에서 최초로 개발된 초음속기로 미익 부문에 복합재료가 응용되었다. 양산 항공기의 주구조물에 복합재료가 쓰인 예는 T-50이 첫 번째 인데 T-50에서 얻어진 복합재 적용기술은 앞으로 개발될 고급 군용기와 민수용기에 널리 활용될 것으로 기대된다. 본 논문에서는, 국내 개발 항공기에서의 복합재료 적용이라는 특정 주제를 중심으로 개발 이력과 기술적 조망을 통하여, 정부, 연구소, 업체 간의 유기적이고 체계적인 전략이 필요하다고 사료되며, 이러한 전략을 바탕으로 효율적인 항공 산업을 선점해야 할 것이다.

• 기계저널
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• 제28권4호
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• pp.313-321
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• 1988

어떤 구조물이 반복하중을 받으면 피로파괴를 일으킨다. 만일 이 구조물이 부식환경 속에 앗 으면 불활성 분위기나 공기 중에서 보다 빨리 파괴에 이르게 된다. 이러한 현상을 흔히 부식 피로라고 한다. 부식피로에 크게 영향을 미치는 변수들을 대략 기계적 변수, 금속학적 변수, 환경 변수로서, 기계적 변수에는 최대응력 확대계수, 응력확대계수범위, 응력비, 반복하중 주파수, 반복하중파형, 응력상태, 잔류응력, 균열의 크기 및 모양 등이 있으며 금속학적 변수로는 합금 조성, 합금원소와 불순물의 분포, 미세조직과 결정구조, 열처리, 소성가공, 집합조직 등이며 환 경변수에는 온도, 환경의 형태(기체, 액체), 부식성분의 분압 또는 농도, 전기화학적 전위, pH, 수용성 환경의 점성, 피복, 부식억제제 등이 있다. 이와 같이 부식환경 속에 있는 구조물의 파 손을 이해하기 위하여는 응력부식과 부식피로를 공부하여야 한다. 이 현상은 매우 복잡한 문 제이기 때문에 아직도 완전히 이해되지 않은 상태이고 따라서 중요한 연구대상이 되고 있다. 여기서는 응력부식과 부식피로의 파괴역학적인 측면을 소개하고자 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제8권2호
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• pp.25-31
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• 2004

본 연구에서는 유연 외팔 구조물의 내부에 유체를 흐르게 함으로써 구조물의 진동을 억제시키는 방법을 제안한다. 안정성 해석과 동적 응답은 유한 요소법에 기초를 두었다. 근 궤적 선도에 있어서 플러터 한계와 최적 안정화 유속을 결정하였다. 진동의 감쇠를 관찰하기 위하여 모드 중첩법이 사용되었다. 시스템의 내부 흐름에 의한 안정화 효과는 구조물의 내부 감쇠를 무시한 경우와 포함한 경우의 임펄스 응답을 통하여 분석하였다. 내부 흐름은 기체의 경우보다도 액체의 경우가 더 큰 안정화 효과가 있다는 결론을 얻어냈다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제9권2호
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• pp.19-24
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• 2015

Export basic trainer was designed to add armed configuration required by customer. Design configuration of main wing was changed to satisfy changed internal load caused by armed configuration. It was verified that design changed main wing airframe of export basic trainer satisfy the requirement through the structural detail analysis, structural ground test and flight test. This paper presents the durability test procensure and test result for the main wing of export basic trainer.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.326-329
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• 2010

항공기는 전체 수명동안 무수한 반복하중에 노출되기 때문에, 동체에 피로로 인한 다중균열이 불가피하게 발생하게 된다. 이 다중균열은 기체의 강성을 저하시킬 뿐 만 아니라, 종국적으로는 해당 기체구조의 파단을 야기할 수 있다. 초기 결함과 운용 중에 작용되는 응력 스펙트럼은 구조물의 피로수명에 영향을 끼치며 고려해야 한다. 본 논문에서는 초기결함 특성을 파악하기 위한 등가초기결함크기 분포를 산출하고 리벳 시편의 다중균열모델에 대해서 초기결함과 응력배열을 고려한 해석을 수행하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.143-151
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• 2020

최근 자기치유 콘크리트의 연구가 활발히 진행되고 있으며, 구조물의 유지관리에 활용하기 위한 다양한 방법이 시도되고 있다. 하지만 자기치유 콘크리트의 기술적인 발전과는 달리, 성능을 평가하기 위한 방법은 불충분한 실정이다. 비록 표면관찰과 투수실험을 통해서 균열의 치유를 관찰하는 방법이 널리 실행되고 있지만, 현미경 관찰을 통한 표면관찰 방법은 국부적인 지점의 관찰은 전체적인 성능을 평가하기에는 불충분할 수 있으며, 투수실험의 경우에는 물질용출 및 점성으로 인한 손실을 고려해야 한다. 상기의 두 실험방법의 단점을 보완한 기체확산실험이 개발되었지만, 실제 치유가 발생한 시편을 대상으로의 검증은 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 치유가 발생한 모르타르 시편에 대해 기체확산실험을 진행하였고, 기체확산실험에 의한 자기치유 평가의 적정성을 검증하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.116-116
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• 2018

부식은 재료와 사용 환경과의 상호작용에 의한 결과로서 일반적으로 두께의 감소와 균열의 발생 및 파손 등의 문제로 나타난다. 특히 사용환경 중에서 해수 분위기는 금속의 부식에 가장 유리한 조건이다. 따라서 해양환경 중 항만이나 조선 및 해양 산업 등에 많이 이용되는 강 구조물은 이에 대응하기 위하여 도장방식이나 음극방식을 사용하고 있다. 여기서 음극방식은 피방식체를 일정전위로 음극 분극하는 원리로써 외부전원을 인가하거나 비전위의 금속을 전기적으로 연결하여 방식하는 방법이다[1]. 한편, 해수 중에서 이와 같은 원리로 음극방식 할 경우에는 피방식체인 강재표면에 부분적으로 칼슘 또는 마그네슘 화합물 등의 생성물이 부착하는 현상을 볼 수 있게 된다. 이와 같이 수산화마그네슘($Mg(OH)_2$)및 탄산칼슘($CaCO_3$)을 주성분으로 하여 석출되는 석회질 피막(calcareous deposits)은 피방식체에 유입되는 음극방식 전류밀도를 감소시켜 주거나 물리적 장벽의 역할을 함으로써 외부의 산소와 물 등 부식환경으로부터 소지금속을 보호한다[2]. 그러나 석회질 피막은 소지금속과의 결합력, 막의 균일한 분포, 내식성 및 제작시간의 단축 등 해결해야 할 과제가 있다. 또한 여러 가지 환경 조건 등의 영향을 받아 그 피막의 형성 정도도 가늠하기 어렵기 때문에 음극방식 설계 시 그 정도에 따른 영향을 고려-반영하기가 곤란하다. 따라서 본 연구에서는 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 전착프로세스를 통해 해수 중 기체를 용해시켜 석회질 피막을 제작하고 막의 결정구조 제어 및 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 강 기판(Steel Substrate)은 일반구조용강(KS D 3503, SS400)을 사용하였으며, 외부전원은 정류기(Rectifier, xantrex, XDL 35-5T)를 사용하여 3 및 $5A/m^2$의 조건으로 인가하였다. 양극의 경우에는 해수에 녹아있는 이온 이외에 다른 성분들이 환원되는 것을 방지하기 위해 불용성 양극인 탄소봉(Carbon Rod)을 사용하였다. 이때 석출속도, 밀착성 및 내식특성 향상을 위해 해수에 주입한 기체의 양은 0.5 NL/min였으며, 기판 근처에 고정하여 음극 부근에서의 반응을 유도하였다. 각 조건별로 제작된 막의 표면 모폴로지, 조성원소 및 결정구조 분석을 실시하였으며, 석회질 피막의 밀착성과 내식특성을 평가하기 위해 규격에 따른 테이핑 테스트(Taping Test, ISO 2409)와 3 % NaCl 용액에서 전기화학적 양극 분극 시험을 진행하여 제작된 막의 내구성과 내식성을 분석-평가하였다. 시간에 따른 전착막의 외관관찰 결과 전류밀도의 증가와 함께 상대적으로 많은 피막이 형성되었고, 용해시킨 기체에 의해 더 치밀하고 두터운 피막이 형성됨을 확인할 수 있었다. 성분 및 결정구조 분석 결과 $Mg(OH)_2$ 성분의 Brucite 및 $CaCO_3$ 성분의 Calcite 및 Aragonite 구조를 확인하였으며, 용해시킨 기체의 영향으로 $CaCO_3$ 성분의 Aragonite 구조가 상대적으로 많이 검출되었다. 밀착성 및 내식성 평가를 실시한 결과 해수 중 용해시킨 기체에 의해 제작한 시편의 경우 견고하고 화학적 친화력이 높은 Aragonite 결정이 표면을 치밀하게 덮어 전해질로부터 산소와 물의 침입을 차단하는 역할을 하여 기체를 용해시키지 않은 3 및 $5A/m^2$ 보다 비교적 우수한 밀착성 및 내식 특성을 보이는 것으로 사료된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.226-233
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• 2023

본 연구에서는 국내 레미콘 산업의 산업부산 CO₂ 활용기술 확보를 통한 CCUS 기술의 부상을 목적으로 기체 CO₂를 시멘트 모르타르, 콘크리트 등 시멘트계 재료에 직접 주입하여 사용하기 위해 총 2단계로 나누어 연구를 수행하였다. 1단계에서는 기체 CO₂ 사용에 따라 시멘트 모르타르의 물성에 미치는 영향인자를 도출하고, 영향인자에 대해 기준 배합과 동등한 물성발현을 위한 재료적 검토를 포함하였다. 1단계 검토결과, 물/시멘트비 조정 등이 일반적인 재료적 접근에 의한 물성확보는 한계가 있는 것을 확인하였으며, 이에 2단계에서는 CO₂ 사용방법, 시멘트 모르타르의 비빔방법 등 CO₂를 주입한 모르타르의 최적화에 대한 전반을 포함하였다. 기체 CO₂의 모르타르 주입 시 나타나는 물성변화에 대한 해결방안과 압축강도 성능증진을 위한 기체 CO₂의 최적 주입율 및 주입시간을 도출하였다. 그 결과, 일반 모르타르와 비교하여 최종 비빔 후 120초 이상의 추가비빔시간이 요구되는 것을 확인하였으며 유동성 및 압축강도 발현성능을 고려한 기체 CO₂의 적정 주입율은 시멘트량 중량 대비 0.1~0.2 %로 도출되었다. 기체 CO₂ 주입시간 증가에 따른 추가적인 강도증진효과는 나타나지 않았으며, CCUS 기술로써 활용되기 위해서는 CO₂ 고정화량 평가 등 미세분석을 통한 추가적인 검토가 필요하다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.375-382
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• 2021

자기치유 콘크리트는 직접적인 보수보강 없이도 스스로 구조물의 균열을 치유하여 효율적으로 콘크리트 구조물의 수명연장이 가능하다는 측면에서 각광받고 있다. 현재 자기치유 콘크리트는 전 세계적으로 활발히 연구가 진행되고 있는 분야이지만 대부분의 연구는 치유 성능의 향상에 초점을 맞추고 있기 때문에 객관적으로 치유성능을 평가하는 방법은 부족한 실정이다. 자기치유 콘크리트의 성능평가에 활용하기 위해 기체확산실험 방법이 개발된 바가 있지만, 시편의 포화도 및 실험시의 온습도 등과 같은 환경조건의 통제가 필요하다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 기체 확산 실험시에 필요한 환경조건을 대폭 완화하여 적용성을 향상시키고자 하였다. 아울러 실험시간을 단축시키고자 사전 안정화 과정을 도입하였고, 약 20분이내의 실험시간에서 3%이내의 오차 수준으로 균열폭의 추정이 가능하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.164-164
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• 2016

항만 및 해양 구조물은 육상과는 비교할 수 없을 정도로 가혹한 해수 환경에서 사용되며 계속적으로 부식 손상을 받는다. 따라서 강구조물이 장기적으로 안전하게 사용되기 위해서는 적절한 방식은 물론 철저한 유지관리가 필수적이다. 한편, 현재 해양환경 중 항만, 조선, 해양산업 등에 많이 이용되는 강구조물은 이에 대응하기 위하여 일반적으로 도장방식이나 음극방식이 사용되고 있다. 음극방식은 피방식체를 일정전위로 음극 분극하는 원리로써 외부전원을 인가하거나 비전위의 금속을 희생양극으로 연결하여 방식하는 방법이다. 이와같이 해수 중 음극방식을 실시할 경우 해수 중 용존하는 많은 이온들 중에서 특히 $Ca^{2+}$ 이나 $Mg^{2+}$ 이온이 탄산칼슘, 수산화마그네슘을 주성분으로하는 화합물로 형성된다. 이렇게 생성된 전착막은 산소 확산을 방지하는 물리적 장벽을 형성하고 부식율을 감소시키는 것으로 보고되고 있다. 그러나 전착막은 소지 금속과의 결합력이 불균일 함은 물론 막을 형성하는데 있어서 장시간이 소요된다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 해수 중 음극방식 응용 원리에 의해 전착막을 형성하고, 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 해수 중 기체를 용해시켜 제작한 막의 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 기판(substrate)은 일반구조용 강(SS400)을 사용하였으며, 면적은 $70mm{\times}30mm$, 두께는 1 mm로 제작하여 실험을 진행하였다. 외부전원은 정류기(Rectifier, xantrex, XDL 35-5T)를 사용하여 3 및 $5A/m^2$ 의 조건으로 인가하였고, 양극은 Carbon Rod를 사용하였다. 이때 해수에 주입한 이산화탄소의 양은 0.5 NL/min 였다. 각 조건별로 제작된 전착막에 대해 외관관찰, 석출량, 모폴로지, 조성원소 및 결정구조 분석을 실시하였고, 밀착성 및 내식특성을 평가하기 위해 테이핑 테스트(Taping Test, JIS K 5600-5-6)와 3.5 % NaCl 용액에서 전기화학적 양극 분극 시험을 진행하였다. 시간에 따른 전착막의 외관관찰 결과 전류밀도의 증가와 함께 상대적으로 많은 피막이 형성되었고, 용해시킨 기체에 의해 더 치밀하고 두터운 피막이 형성됨을 확인할 수 있었다. 성분 및 결정구조 분석 결과 $Mg(OH)_2$ 성분의 Brucite 및 $CaCO_3$ 성분의 Calcite 구조 및 Aragonite 구조를 확인하였으며, 용해시킨 기체의 영향으로 $CaCO_3$ 성분의 Aragonite 구조가 상대적으로 많이 검출되었다. 이는 해수 중 용해된 이산화탄소의 영향으로 인해 풍부한 ${CO_3}^{2-}$ 이온이 형성되고 용액 pH를 낮게 유지시켜 Ca 화합물 형성이 용이한 환경이 조성되는 것으로 판단된다. 밀착성 및 내식성 평가를 실시한 결과 해수중 용해시킨 기체에 의해 제작한 시편의 경우 견고하고 화학적 친화력이 높은 Aragonite 결정이 표면을 치밀하게 덮어 전해질로부터 산소와 물의 침입을 차단하는 역할을 하여 기체를 용해시키지 않은 $3A/m^2$ 및 $5A/m^2$ 보다 비교적 우수한 밀착성 및 내식 특성을 보이는 것으로 사료된다.