• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.29 no.2 s.233
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• pp.284-292
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• 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.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.47-47
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• 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.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.76-76
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• 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)

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.38 no.2
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• pp.111-118
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• 2010

The joints are often the weakest areas in composite structures. In this paper, the thick aluminum-aluminum joint specimens and thick composite-aluminum single lap adhesive joint specimens were manufactured and the tensile tests were performed. The fracture mode of each specimen was investigated and the modified damage zone theory based on the yield strain was proposed and compared with experimental failure load of each mode. The failure loads of the thick aluminum-aluminum joint and composite-aluminum joint were predicted by the same failure criterion and they could be predicted to within 19.3% using the damage zone ratio method for all 14 cases investigated.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.35 no.3
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• pp.204-211
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• 2007

Experiments were conducted to investigate the failure and strengths of carbon composite-to-aluminum single-lap bonded joints with 5 different bonding lengths. Joint specimens were fabricated to have secondary bonding of laminate and aluminum with a film type adhesive, FM73m. Tested joints have the bonding strengths between the values of aluminum-to-aluminum joints and composite-to-composite joints. In the joints with bonding length-to-width ratio smaller than 1, the strength decreases as the bonding length increases. In the joints with the ratio larger than 1, however, the strength converges to a constant value. Final failure mode of all the specimens was delamination. To use the maximum strength of the adhesive, it is important to design the joint to have strong resistance to delamination.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.96-96
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• 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.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2003.04a
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• pp.381-388
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• 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
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• v.20 no.5
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• pp.34-42
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• 2007

Strength and failure of adhesively bonded carbon composite-to-aluminum single-lap joints were studied by experiment. The main objective of this study is to investigate the effect of various parameters such as curing pressure for bonding, overlap lengths, and adherend thickness on the failure loads and modes of the bonded Joints with dissimilar materials. Experimental results show that the bonding pressure for composite-to-aluminum dissimilar materials should be 4 atm at the lowest. Failure load of the joints increases as the overlap length increases, but the strength (failure load divided by bonded area) decreases rapidly after the overlap width-to-length ratio is greater than 1. When the adherend thickness increase to double, bonding strength increase $12{\sim}55%$. Major failure mode of the joints is the delamination in the composite laminate and the location of delamination goes deeper into the laminates as the bonding pressure and overlap length increase.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.36 no.9
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• pp.841-850
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• 2008

Strength and failure of composite-to-aluminum rivetted, bonded, and rivet/bonding hybrid single-lap joints were investigated by experiment. A total of 82 joint specimens were tested with 3 different overlap lengths and 2 types of stacking sequence. FM73m adhesive film and NAS9308-4-03 rivet were used for hybrid joints. While failure loads of the bonded and hybrid joints increased as the overlap length increased, failure loads of the rivetted joints were not affected by the overlap length. Effect of the stacking sequence was not remarkable in the simple bonded or rivetted joints. Failure loads of the hybrid joints, however, showed the maximum of 30% difference depending on the stacking sequence. Major failure mode of the bonded and hybrid joints was the delamination of the composite adherend and failure mode of riveted joints was the rivet failure with local bearing.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.13 no.1
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• pp.101-109
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• 2008

The adsorption characteristics of cationic metals such as copper, cadmium, and lead onto the amorphous aluminum oxide, AMA-L, which was mineralized from raw sanding powder at $550^{\circ}C$ were investigated. Additionally, surface complexation reaction of cationic heavy metals onto AMA-L was simulated with MINEQL + software employing a diffuse layer model. From the batch adsorption tests in a single element system, the adsorption affinity of each metal ion onto AMA-L was following order: lead > copper > cadmium. In a binary system composed with copper and cadmium, quite a similar adsorption affinity was observed in each metal ion compared to the single element system. When the surface complexation constants obtained in the single system were used in the prediction of experimental adsorption results, model predictions were well fitted with experimental results of both single and binary systems.