• 대한기계학회논문집A
• /
• 제29권2호
• /
• pp.284-292
• /
• 2005

Material flaws in the from of pre-existing defects can severely affect the crack initiation. Stress distribution and crack initiation life of engineering materials such as monolithic aluminum alloy and Al/Glass fiber laminate may be different according to the defect location. The aim of this study is to evaluate effects of relative location of defects around the circular hole in monolithic aluminum and Al/Glass fiber laminates under cyclic bending moment. Stress distribution and crack initiation behavior near a circular hole are considered. Results of Finite Element (FE) model indicated the features of different stress field due to the relative defects positions. Especially, the defects positions at ${\theta}=0^{\circ}\;and\;{\theta}=30^{\circ}$ was strongly effective in stress concentration factor ($K_t$) and crack initiation behavior.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
• /
• pp.47-47
• /
• 2010

지구온난화의 심화로 사회적으로 환경의 중요성에 대한 인식이 확산되면서 $CO_2$ 배기가스 및 연비와 직결되어 있는 자동차 중량 절감의 중요성이 강조됨에 따라 차체 경량화 기술은 환경 친화적인 자동차 개발의 핵심기술로 연구되고 있다. 그러나 충돌보호 장치 및 편의장치의 증가로 차체 중량은 지속적으로 증가하고 있어 차체 중량을 혁신적으로 절감할 수 있는 초경량 차체기술이 요구된다. 차체 경량화 방법으로 기존 강재를 알루미늄재로 대체하는 방안이 연구되고 있으며, 일부 해외 고급 차종에서 알루미늄재를 이용한 스페이스 프레임 및 부품 개발을 검토 적용 중이다. 그러나 알루미늄 단일재 사용은 안전성등에서 요구 성능을 만족시키기 어렵기 때문에 강재와 알루미늄재의 적절한 사용이 필요하다. 이를 위하여 강재와 알루미늄간 이종접합부가 발생하며 이를 위한 적정 공정 개발이 필요하다. 전자기 펄스 용접(MPW)은 고상접합의 한 종류로서 고전류를 순간적으로 방전하여 발생된 고에너지를 통하여 접합이 이루어진다. 이러한 고에너지는 외부재의 전 자기적 성질에 의하여 에너지량이 결정되므로 외부재의 전도도(conductivity)는 매우 중요하며 이러한 이유로 Aluminum 1xxx계 중심의 전자기 펄스 용접 공정이 연구되었다. 그러나 자동차 스페이스 프레임 및 드라이브 샤프트등과 같은 부품에 알루미늄재를 적용하기 위해서는 일정 강도를 확보할 수 있는 6xxx계의 관련 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 고품질의 접합부 확보를 위한 1xxx계와 6xxx의 최적의 공정변수(충전전압, 외부재와 내부재 사이의 간격, 외부재 두께)를 도출하였다. 이를 위하여 전자기 펄스 용접 장치는 한국생산기술연구원과 웰메이트(주)에서 공동으로 개발한 $120{\mu}F$의 캐패시터 6개로 구성된 'W-MPW36'을 사용하였으며 접합 후 누수시험을 통하여 접합부의 품질을 검토하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
• /
• pp.76-76
• /
• 2004

하이브리드 복합재료 중에서 적충형태의 Al/GFRP는 단일재 알루미늄에 비해 피로특성, 비강도, 비강성 등이 매우 우수하여 Fig. 1과 같이 항공기 주익 구조에 주로 적용된다. 그러나 이러한 Al/GFRP 적층재 역시 장시간에 걸쳐 비행하중을 받게 되면 다양한 형태의 파손이 발생할 수 있다. 이 중 알루미늄층과 섬유층 사이에서 발생하는 층간분리는 Al/GFRP 적층재의 대표적인 피로파손 형태이며, 현재 이러한 파손은 다 방면으로 연구되고 있다.(중략)

• 한국항공우주학회지
• /
• 제38권2호
• /
• pp.111-118
• /
• 2010

복합재료 구조물에서 조인트 부위는 매우 취약한 부분이다. 본 논문에서는 후판 알루미늄-알루미늄 조인트 및 복합재-알루미늄 조인트를 접착제로 접합하여 제작한 다음, 인장실험을 수행하여 파손형태를 고찰하였다. 또한, 항복 변형률에 기초한 수정 파손영역 이론을 제안하였으며, 파괴모드별 파손하중과 상호 비교하였다. 후판 알루미늄-알루미늄 조인트와 복합재-알루미늄 조인트의 파손강도를 동일한 파손기준값을 적용하여 예측하였으며, 제작된 14종류의 시편에서는 최대 19.3% 오차범위 내에서 파손강도를 예측할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제35권3호
• /
• pp.204-211
• /
• 2007

연구에서는 5가지의 접착길이를 갖는 탄소 복합재-알루미늄 단일겹침 체결부에 대한 실험을 통해 단일겹침 접착 체결부의 파손양상 및 강도를 연구하였다. 시편은 필름 형태의 접착제인 FM73m을 사용하여 이차접착으로 제작하였다. 실험 결과, 이종재료 접착 체결부의 강도는 금속-금속 체결부의 강도보다는 낮고, 복합재-복합재 체결부의 강도보다는 높게 나타났다. 접착길이 대 폭의 비가 1보다 작은 경우, 접착길이의 증가가 강도 저하에 미치는 영향이 컸지만, 접착길이 대 폭의 비가 커질수록 접착길이의 효과는 줄어드는 것으로 나타났다. 모든 시편은 최종적으로 층간분리의 형태로 파손되었다. 따라서 고강도 접착제를 사용한 체결부의 강도향상을 위해서는 적층판의 층간분리 파손을 지연시킬 수 있는 설계가 중요할 것으로 판단된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.96-96
• /
• 2018

금속재료 중 알루미늄(Al)은 일반적으로 많이 사용되는 철강재에 비해 그 비중이 약 $1/3(2.7g/cm^3)$인 경량이고 열전도율이 약 3배($196kcal/^{\circ}C$, $20^{\circ}C$)로 높은 특성 등을 갖고 있다. 또한 대량생산에 의한 경제성을 가지기 때문에 건축 구조재, 전기 및 가전 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 위와 같은 특성으로 인해 열교환기의 종류에서 응축기(Condenser) 및 증발기(Evaporator)는 알루미늄(Al)을 널리 사용하고 있다. 하지만 단일 응축기 부품에도 이종 알루미늄 소재가 사용됨에 따라 갈바닉 부식이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 상용되고 있는 열교환기 중 응축기에서의 이종 알루미늄 재료로 인해 나타나는 갈바닉 부식 특성을 관찰-분석-연구 하였다. 본 연구에 사용된 알루미늄 재료는 현재 응축기 재료 중에서 각각 Tube와 Fin으로 널리 상용되고 있는 Al 1100과 Al 3003을 사용하였다. 표면 모폴로지는 SEM을 통해 관찰하였고 EDS를 통해 조성원소를 분석하였다. 또한 내식성 평가를 위해 5% NaCl 환경에서의 SST(Salt spray test, 염수분무시험) 시험과 3% NaCl 용액 내 자연침지 시험 및 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험을 진행하였으며 더불어 갈바닉 부식 시험에 따른 혼합 전위 측정 및 외관 관찰을 하였다. 각 재료는 실험에 대해 동일한 표면적을 노출시켜 시험하였다. 5% NaCl 환경에서의 염수분무 시험 결과 Fin(Al 3003)의 경우에는 Tube(Al 1100) 보다 빠른 부식거동을 보이며 국부적인 공식부식(Pitting corrosion)이 촉진되었다. Tube(Al 1100)의 경우에는 치밀한 Al2O3 형성과 부식에 따른 Al(OH)3를 생성함에 따라 Fin(Al 3003)에 비해 느린 부식거동을 보였다. 3% NaCl 용액 내 자연 침지 및 전위 측정 결과 초기 전위는 Fin(Al 3003, 약 -0.85V/SCE)이 Tube(Al 1100, 약 -1.05V/SCE)에 비해 더 높은 값을 가지며 약 72시간 이후 Tube(Al 1100) 시편이 더 안정적인 전위 값을 나타냈다. 이는 안정적인 Al(OH)3 피막 형성에 기인한 것으로 사료된다. 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험 결과 Fin(Al 3003) 시편에서 더 귀한 부식 전위 값을 나타냈지만 부식 전류는 더 낮은 값을 나타냈다. 상기 시험 결과를 바탕으로 Fin-Tube 간 장기간 접촉 시에는 갈바닉 부식이 발생할 수 있을 것으로 사료된다. 갈바닉 부식 시험 결과 초기 혼합 전위는 약 -1.05 V/SCE를 나타냈으며 약 288시간 경과 후 약 -0.85 V/SCE 값을 나타냈다. 이는 자연 전위 측정 및 동전위 양극 분극 시험에서의 부식 전위 값에서 알 수 있듯이 더 비한 전위인 Tube(Al 1100) 시편이 Fin(Al 3003) 시편에 대해 희생양극적(Sacrificial anode)인 역할을 한 것을 확인할 수 있었다. 또한 갈바닉 부식 전위 측정 간 외관 관찰에서도 Tube(Al 1100) 시편은 빠르게 흑변 하는 것을 확인할 수 있었으며 Fin(Al 3003) 시편은 침지 300시간 이후에도 초기와 유사한 표면 상태 및 광택을 유지하였다. 이상의 SST 시험, 자연 침지 시험, 전기화학적 양극 분극 시험 및 갈바닉 부식 시험 결과를 바탕으로 단일 부품 내 이종 알루미늄 소재 간 접촉 및 그에 따른 갈바닉 부식 발생을 확인할 수 있었다. 따라서 동종 성분이라고 할지라도 단일 부품 제작 시에는 그 사용 환경에 따라 이종 금속 재료의 사용에 대한 재고가 필요할 것으로 사료된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
• /
• pp.381-388
• /
• 2003

The material deficiencies in the form of pre-existing defects can initiated cracks and fractures. The stress distribution and fatigue crack initiation life of engineering materials may be associated with the size, the shape and the relative location of defects contained in the component. The objective of this study is to investigate the effect of arbitrarily located hole defect around the rivet hole of a wing section in monolithic aluminum and Al/GFRP laminates under cyclic bending moment during a service load. The stress distribution and the fatigue crack initiation behavior near a rivet hole of on the relationships between stress concentration factor ($K_t$) and relative position of defects were considered. The test results indicated the features of different stress field. Therefore, the stress concentration factor ($K_t$) and the fatigue crack initiation behavior was illustrated different behavior according to each position of hole defect around the rivet hole in monolithic aluminum and Al/GFRP laminates.

• Composites Research
• /
• 제20권5호
• /
• pp.34-42
• /
• 2007

본 논문에서는 탄소 복합재와 알루미늄으로 구성된 이종재료 단일겹침 접착 체결부에서, 파손하중에 영향을 미치는 주요인자들의 효과를 실험적으로 연구하였다. 실험을 위해 접착압력 4가지(2, 3, 4, 6기압), 겹침길이 6가지(15, 20, 25, 30, 35, 40 mm), 모재 두께 2가지(1.58, 3.01 mm)에 대한 시편 총 66개를 제작하였다. 실험 결과 접착제 FM73에 대해 제작사에서 제시한 접착압력은 약 3기압이었지만 본 연구에서 사용한 이종재료 접착의 경우, 최소 4기압 이상의 접착압력이 필요함을 확인하였다. 겹침길이를 증가시킬 경우 파손하중이 증가하지만 접착부의 폭과 길이의 비가 1을 넘어갈 경우 접착강도 즉 단위 접착면적당의 파손하중의 증가는 크지 않았다. 모재의 두께도 접착부 파손하중 및 강도에 큰 영향을 미쳤으며 모재의 두께가 약 2배로 증가할 때 접착강도는 $12{\sim}32%$까지 증가하였다. 접착부의 파손은 대부분 복합재 모재의 층간분리 형태로 발생하였으며, 접착압력이 높아질수록, 접착길이가 길어질수록 층간분리가 발생하는 위치가 적층판 내부로 깊게 확대되는 경향이 있다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권9호
• /
• pp.841-850
• /
• 2008

본 연구에서는 탄소 복합재와 알루미늄 2024-T3 단일겹침 체결부에 대해, 체결방법을 접착, 리벳, 리벳/접착 하이브리드의 세 가지로 변화시키면서 체결방법에 따른 파손하중과 파손모드를 실험을 통해 연구하였다. 세 가지 체결방법에 대해 각각 겹침길이 3가지와 적층순서 2가지, 총 82개의 시편을 제작하였다. 접착제는 FM73m, 리벳은 NAS9308-4-03을 사용하였다. 접착 체결과 하이브리드 체결에서는 겹침길이가 커짐에 따라 파손하중이 증가하였고, 리벳 체결에서는 겹침길이에 따른 파손하중 변화가 나타나지 않았다. 단순 접착 및 리벳 체결부에서는 적층순서에 따른 일관된 경향을 발견하기 어려운 반면, 하이브리드 체결부에서는 인접층의 적층각 차이가 작은 적층판을 사용한 체결부의 파손하중이 높게 나타났다. 접착 체결과 하이브리드 체결의 주된 파손모드는 층간분리이고 리벳 체결은 국부적 베어링 파손을 동반한 리벳 파손으로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제13권1호
• /
• pp.101-109
• /
• 2008

국내 화학회사에서 발생되는 연마분진 폐기물에 대한 흡착제로서의 재이용성을 평가하기 위하여 연마분진을 $550^{\circ}C$에서 하소시켜 얻어진 무정형 알루미늄 산화물(AMA-L)을 이용하여 양이온 중금속인 구리, 카드뮴, 납 등에 대한 흡착특성을 파악하였으며 MINEQL + 프로그램을 적용하여 AMA-L과 양이온 중금속 이온간의 표면흡착결합 반응을 모사하여 흡착실험결과와 비교하였다. 구리와 카드뮴, 납의 단일성분에 대한 AMA-L의 흡착실험결과, 납 > 구리 > 카드뮴의 순서로 친화력의 차이가 발생하는 것을 확인하였다. 구리와 카드뮴의 농도변화에 따른 AMA-L 흡착실험 결과 구리와 카드뮴의 농도를 증가시킴에 따라 두 성분의 흡착효율은 모두 감소되는 것으로 나타났으며 구리와 카드뮴이 동시에 존재하는 이성분계 흡착의 경우에는 단일성분으로 존재하는 경우와 유사한 흡착율을 나타내었으며 경쟁이온의 영향을 거의 받지 않는 것으로 확인이 되었다. 또한, AMA-L에 대한 흡착특성에 대한 MINEQL+를 이용한 모사결과 단일성분과 이성분계 흡착에 대한 흡착특성은 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다.