• 기계와재료
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• 제7권2호통권24호
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• pp.111-118
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• 1995

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.42-42
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• 2009

마찰교반접합 (Friction Stir Welding)은 1991년 영국 TWI에서 개발된 접합 법으로서 회전하는 툴이 재료내부에 삽입되면 툴과 재료사이에서 발생하는 마찰열에 의하여 온도가 상승하게 되어 재료는 연화되고, 이러한 재료 내부에서 회전하는 툴이 이동하게 되면 재료 내부는 기계적 교반에 의해 소성변형이 일어남과 동시에 접합이 이루어진다. 마찰교반접합은 동적 재결정에 의한 접합부의 미세한 결정립 형성으로 인하여 기계적 특성이 향상되며 보호 가스가 필요 없어 친환경적임과 동시에 용융 용접 법에 비해 접합 시 에너지 소모가 적으며 또한 접합 후 접합부에서의 변형이 상대적으로 적다는 장점이 있다. 이러한 장점을 가진 마찰교반접합은 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 그리고 동 합금과 같은 저 융점 비철재료에 많은 연구와 적용 사례들이 있어왔다. 하지만 최근에는 일반 탄소강, 연강, 오스테나이트계 스테인리스강, 니켈 합금, 티타늄 합금과 같은 고융점 재료에도 연구 및 적용이 진행되고 있는 추세이다. 페라이트계 스테인리스강은 가격이 비싼 Ni을 함유하지 않아 오스테나이트계 스테인리스강에 비하여 강재의 가격은 낮으면서도 고온특성 및 내식성이 우수하여 건축용, 자동차 배기계용으로 널리 사용되고 있다. 하지만 이런 장점을 가진 페라이트계 스테인리스강을 기존의 용융 용접 법으로 접합 시 용접부 및 열영향부에서의 결정립의 조대화로 인한 인성 및 연성이 저하되며, 특히 예민화된 열영향부 입계 내에 Cr 탄화물이 석출되어 입계주변에 Cr 결핍 층을 형성되어 입계부식이 발생되는 문제점이 발생된다. 본 연구에서는 마찰교반접합을 이용하여 두께 3mm의 409 스테인리스강에 대해 맞대기 접합을 실시하였다. 접합 변수를 툴의 재료 (WC-12wt%Co, $Si_3N_4$)로 하여 접합을 실시하였고 접합 후 외관상태 점검, 광학 현미경과 주사 전자 현미경을 통하여 미세조직을 관찰하였으며 황산-황산동 부식 시험을 실시하여 접합부의 부식 특성을 평가하였다.

• 한국재료학회지
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• 제5권4호
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• pp.426-432
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• 1995

윤활제인 zinc stearate의 첨가량 (0~4wt%)을 변화시켜 U$O_{2}$분말의 겉보기밀도, 성형시의 분말입자간 마찰과 입자/다이벽 마찰간의 상관관계를 조사하였다. 소량의 윤활제 첨가시에는 U$O_{2}$분말입자간 박막의 윤활제 도포층이 형성되어 겉보기밀도가 증가한 반면 다량의 윤활제를 첨가한 경우에는 U$O_{2}$ 분말입자에 두꺼운 윤활제 도포층이 형성되고 미혼합된 윤활제가 존재하여 겉보기밀도는 감소하는 경향을 보였다. 윤활제를 첨가혼합한 상태에서 다이벽 윤활도포 유무에 따라 구한 U$O_{2}$ 성형체의 성형압력/성형밀도 자료로부터 분말입자간 마찰, 입자/다이벽 마찰 그리고 성형시 lubrication/inhibition등의 상대적 중요성을 조사하였다. 입자/다이벽 마찰에 의한 압력손실은 입자간 마찰에 의한 압력손실보다 크게 나타났다. 입자/다이벽 마찰에 의한 압력손실은 다이벽 윤활제 도포에 의해 최소화될 수 있지만 상대적으로 바람직하지 않은 성형시의 inhibition이 야기되는 것으로 나타났다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1989년도 제9회 학술강연회초록집
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• pp.29-34
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• 1989

고분자 복합재료들은 오늘날 광범위하게 마찰 부위들에 응용되고 있다. 다양한 첨가제와 보강재들이 고분자 물질들에 넣어져 강도와 마모 특성들을 향상 시키고 있다. 예를 들어, 다양한 복합재료들로서 현재 입수 가능한 것에 베어링 재료들이 있으며 이에 포함되는 것이 자체 윤활 보강 플라스틱 들이며 이들에는 고체 윤활제, 즉, 테플톤, $MoS_2$, 혹은 흑연가루들이 첨가된다. 실험적 그리고 이론적인 연구들이 여러 조건들에서의 섬유 보강 복합 재료들의 마모 거동에 대하여 보고되었다(예를 들어, 미끄럼 마모, 연마 마모, 입자 충격 마모, 비빔 마모). Tsukizoe와 Ohmae의 보고에 의하면 탄성계수 탄소섬유 복합재료는 가장 적은 마모가 횡단 방향(Transverse)에서 있고, 고 강도 탄소 섬유 복합재료는 길이 방향(Longitudinal)에서 있다. 가장 많은 마모는, 고 탄성계수 복합재료는 길이 방향에서, 고 강도 섬유 복합재료는 횡단 방향에서 잇다. 그들이 또한 발표한 것은 양쪽의 고 탄성계수와 고 강도 섬유 복합재료들의 수직방향(Norma)에서 눌러 불음(Seizure)가 일어났다고 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권10호
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• pp.1471-1478
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• 2010

미세성형 공정은 마이크로 크기의 부품 생산에 있어 다양한 재료의 활용, 높은 생산성, 적은 재료의 손실, 고품질 생산을 실현할 수 있는 방법으로 최근 산업계와 학계의 많은 주목을 받고 있다. 하지만 매크로 성형에서 마찰거동을 묘사하기 위한 기존의 모델들은 미세성형에서 많은 오차를 유발하는 것으로 알려져 있다. 따라서 미세성형 공정의 성공적인 개발과 실용화를 위해서는 마찰거동의 크기효과에 대한 심도 있는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 다양한 크기의 알루미늄 및 황동 재료를 대상으로 링 압축시험을 실시하여 소재의 크기에 대한 마찰거동의 크기효과를 고찰하였다. 유한요소해석을 이용하여 링 압축 시 접촉면의 마찰력이 링 시편의 변형특성에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 또한 미끄럼선장 모델링과 상계해석을 응용한 마찰모델을 활용하여 미세성형에서의 마찰거동 특성을 이론적으로 설명하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권2호
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• pp.148-155
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• 2003

저방사화 페라이트강인 JLF는 핵융합로의 블랑켓과 같은 열교환기의 재료로써 유용한 재료이다. 이 재료의 광범위한 적용을 위해서는 JLF강과 다른 재료와의 접합기술의 개발이 중요하다. 최근 두 이종재료간의 접합에는 마찰용접이 많이 이용되고 있으며 본 연구에서도 JLF강과 STS304 간의 마찰용접에 의한 용접특성을 평가하였으며 특히 비파괴기법중의 하나인 음향방출 기법을 이용하여 두 이종재료간의 용접특성 및 최적의 용접조건을 평가하였다. 음향방출 파라미터중의 하나인 카운트와 사상수 등이 최적용접조건 및 용접품질을 평가하는데 유효한 파라미터들이었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.54-63
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• 2022

이 연구는 구조물 내진보강 장치의 하나인 마찰댐퍼에 관한 것으로, 내부 마찰재를 복합재료의 일종인 초고분자량 폴리에틸렌으로 대체하여 댐퍼를 개발하였다. 또한 마찰력이 발생하는 내부 구조를 여러 층으로 적층하는 다중 마찰방식을 적용하였다. 개발된 다중 마찰댐퍼의 성능 검증을 위해서 재료에 대한 기초 물성과 마모 특성, 디스크 스프링에 대한 특성 분석 시험을 수행하였다. 마모시험 시험결과, UHMWPE의 질량 감소율은 0.003%로 복합재료 기반의 마찰재 중에서 가장 우수한 성능을 보였다. 디스크 스프링은 유한요소해석과 시험결과로부터 설계기초자료를 확보하였다. 또한 개발된 다중 마찰댐퍼의 품질 안정성을 확인하기 위해 토크값에 따른 마찰력 변화와 감쇠장치에 대한 지진하중 시험을 수행하였다. 품질성능 시험결과, 토크 값 조절에 따라 선형적인 마찰력 변화를 보였으며, 지진하중 시험 결과, 마찰댐퍼의 허용오차는 설계기준에서 요구하는 15% 미만으로 나타나 내진보강 장치로서의 요구조건을 만족하는 것으로 나타났다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.23-23
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• 2010

마찰교반접합(Friction Stir Welding)은 1991년 영국 TWI에서 개발된 접합 법으로서 일정한 속도로 회전하는 툴이 재료내부에 삽입 되면서 툴과 재료사이에서 마찰열이 발생하여 연화된 재료와 접합 툴 사이에서의 기계적 교반에 의해 소성변형이 일어남과 동시에 접합이 이루어진다. 마찰교반접합은 동적 재결정에 의한 접합부의 미세한 결정립 형성으로 인하여 기계적 특성이 향상되며 보호 가스가 필요 없어 친환경적임과 동시에 용융 용접 법에 비해 접합 시 에너지 소모가 적다는 장점이 있다. 마찰교반접합은 기존의 저융점 재료에 관한 접합을 넘어서 최근에는 철계 합금, 타이타늄 합금, 니켈계 합금 등 고융점 재료에서의 적용에 관한 연구가 이루어지고 있다. 하지만 마찰교반접합을 이용하여 위와 같은 강한 재료를 접합하기 위해서는 내구성이 갖추어진 툴이 반드시 수반된다. 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강은 염화물의 농도가 높은 부식 환경에 적용되는 소재로서, 공식(pitting corrosion) 및 틈부식 (crevice corrosion)에 대한 내식성을 높이기 위하여 Mo의 함량을 6%로 낮추고 20~25% Cr과 Ni을 첨가하여 사용된다. 이러한 고합금의 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강은 여타 내식성 합금에 비하여 내식성이 매우 우수한 것으로 알려져 있다. 최근 SO2 배출에 대하여 규제가 강화되면서 화력 발전소용 탈황 설비 중 일부 장비에서 6% Mo가 첨가된 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강의 사용이 늘어나고 있다. 본 연구에서는 $Si_3N_4$ 툴을 사용하여 Mo이 6% 첨가된 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강인 1925hMo강을 마찰교반접합하였다. 툴 회전속도 (200rpm, 300rpm, 460rpm, 700rpm)를 변수로 하여 접합을 실시하였다. 접합 후 외관상태를 점검하였으며 광학현미경 (optical microscope)과 주사전자현미경 (scanning electron microscope)을 사용하여 미세조직 관찰을 하였으며 경도 및 인장강도 측정 등의 실험을 통하여 접합부의 기계적 특성을 평가하였다. 그 후 이러한 결과를 통하여 미세조직과 기계적 특성과의 관련성을 조사하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.95-95
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• 2003

특정한 마찰 또는 윤활조건 하에서 변형율 속도가 마찰인자에 미치는 영향을 관찰하기 위하여, 약 1$\times$$10^{-3}$/sec, 1$\times$$10^{-2}$/sec, 1$\times$$10^{-1}$/sec에 해당되는 3종류의 변형율 속도에서 평활금형, 흑연계윤활제 및 2황화 몰리브덴계 윤활제에 대한 마찰인자를 상온에서 각각 측정하였다. 측정방법으로서는 외경, 내경 및 높이 비가 6 : 3 : 2인 Al 6061 연주재 ring시편을 공칭변형율 65%까지 약 10% 씩 단속적으로 압축한 후 재윤활 하여주는 단속적 상온 압축시험 방법을 적용하였다. 측정결과, 변형율 속도가 증가함에 따라 윤활제를 사용하지 않은 평활금형에서의 마찰인자는 0.25에서 0.31로 증가, 흑연계 윤활제 적용시에는 0.23에서 0.15로 감소하는 경향을 각각 나타내었고, 2황화 몰리브덴계 윤활제 적용시에는 각각의 변형속도에서 측정된 인자는 0.09-0.10 범위 내로써 마찰인자에 미치는 변형율속도 영향이 아주 미미함을 보여주었다. 본 연구 결과에서는 이 측정결과로부터 각각의 변형속도에서 Al 6061 연주재의 원통형 압축시편으로부터 구한 압축측정응력으로부터 상온유동응력을 구하여 상호 비교하고자 하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제10권4호
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• pp.1-12
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• 1994

PTFE(Polytetrafluoroethylene)은 매우 낮은 마찰계수를 나타내고, -260부터 +260$\circ$C의 온도에서 계속적으로 사용할 수 있는 유용한 기계적 성질들을 유지한다. 결정 용융점은 327$\circ$C로서, 대부분의 다른 준결정(semicrystalline) 복합 재료들 보다 훨씬 높다. 더욱이, PTFE는 응력 상태에서 냉간 유동성을 보이며, 준결정 고분자들 중에서 가장 높은 마모율을 보인다. 하지만, 이러한 단점들은 PTFE내에 충전재(filler)를 첨가함으로써 매우 향상될 수 있다. PTFE의 독특한 특성의 하나는 충전재가 함유될 때의 내마모성의 증가가 다른 준결정 고분자보다 대단히 큰 것이다. 위에서 언급된 특성으로 인하여, PTFE는 마찰에 응용되는 고분자계 복합 재료들 중에서 매우 중요한 메트릭스 고분자이다. PTFE의 독특한 트라이볼로지적 성질들은 고유의 분자적 그리고 형태적 구조에 기인한다.