• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.1585-1593
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• 2015

3차원 구조 알루미늄 판재(엠보싱 판재)는 표면적이 증가되어 방열효과가 뛰어나고 가공경화에 의해 굽힘강성 증가효과가 있으므로 자동차 열차단 부품에 널리 사용된다. 그러나 엠보싱 판재는 평판의 판재와 비교하면 기계적 특성이 상이하고 또한 3차원 형상으로 인해 프레스 가공에 있어서 많은 제약이 따른다. 본 연구에서는 프레스 가공공정을 대신하여 최근 신제품의 디자인 검증과 시생산에 널리 채용되고 있는 점진성형공정을 대상으로 엠보싱된 판재의 성형특성을 평가하였다. 본 연구에서 채용한 공구형상을 이용한 사각 원뿔의 점진성형 결과, 엠보싱된 판재의 경우가 평판의 경우보다 더 큰 기울기를 갖는 사각 원뿔을 파단없이 성형할 수 있음을 보였다. 이는 점진성형공정에서 CNC 공구의 이동경로(tool path)하에서 공구가 엠보싱 판재의 산과 골을 눌러 복원시키면서 재료의 소성변형을 증가시키기 때문이다. 또한 공구의 이동경로가 내향 경로보다 외향 경로인 경우가 보다 큰 기울기의 제품을 성형할 수 있지만 스프링 백의 발생으로 제품의 표면품질은 열세에 있음을 보였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제26권5호
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• pp.306-314
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• 2006

가동 중인 설비 및 대형 구조물은 장시간 사용, 고온 환경 및 반복되는 하중 등의 영향으로 설비재료의 교체 및 유지 보수가 요구된다. 이때 설비의 기계적 특성을 평가하는 것은 필수 불가결한 요소 이지만 대부분의 물성평가방법이 파괴적이기 때문에 가동 중인 설비에 직접 적용하는 것은 상당한 어려움이 따른다. 그러나 계장화 압입시험법은 다양한 기계적인 특성을 비파괴적으로 측정하는 최신기술로서 재료에 하중 인가 및 제거 과정 중 하중과 변위를 연속적으로 측정하여 획득된 압입하중-변위곡선의 분석을 통해 유동물성, 잔류응력, 파괴인성 등의 기계적 특성을 평가 할 수 있다. 본 연구에서는 계장화 압입시험을 이용하여 철강재료 및 용접부 유동물성과 잔류응력을 정량적으로 평가하였다. 계장화 압입시험 시 발생하는 압입자 하부의 응력 상태를 고려하여 유동응력과 변형률을 정의하고, 이를 최적화된 응력-변형률 구성방정식을 통해 유동곡선 및 항복강도, 인장강도 등의 유동물성을 평가 하였다. 계장화 압입시험을 이용하여 잔류응력을 측정하기 위해 소성변형과 직접 관련된 편차 응력 성분만으로 압입변형과 잔류응력 간의 상호작용을 분석하여 잔류응력 모델을 정의하였다. 측정된 유동물성은 일축인장시험의 결과를 통해 그 정확성을 검증하였고, 잔류응력은 홀-드릴링, 절단법 및 ED-XRD 시험과 비교하여 그 모델을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.126-136
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• 2018

강판 콘크리트 합성보는 2개의 이질 재료를 결합하기 위해 강판, 콘크리트 및 전단 연결재로 구성된다. 일반적으로 강판은 기존의 합성보에 용접하여 조립된다. 본 연구에서는 전단 강도를 줄이고 작업성을 향상시키기 위해 SPC Beam이라 불리는 새로운 강판 콘크리트 합성 보(Beam)를 개발했다. SPC 보는 전단 연결재 없이 절곡된 강판과 콘크리트로 구성된다. 절곡된 강판은 용접 대신 고강도 볼트로 조립된다. 현장 건설의 작업성을 향상시키기 위해 슬래브와 접합부에 모자 모양의 Cap이 부착되어 있다. 변위 제어 모드에서 2점 가력의 단조 하중 시험을 수행했다. 정모멘트와 부모멘트에 대한 시편의 굽힘강도는 소성 응력 분포법에 의해 계산되었다. 수행한 시험 결과에 따르면 새로운 SPC 보의 휨 강도는 완전 합성보의 강도의 80% 이다. Cap의 간격을 조절하여 합성율의 증가가 가능했다. 본 연구에서는 정 부모멘트 역에서의 대표 형상을 대상으로 하였기 때문에, 단면 형상과 Cap을 변수로 추가적인 실험과 해석을 통해 SPC Beam의 성능 검증이 수행될 것이다.

• 박물관보존과학
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• 제20권
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• pp.13-30
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• 2018

고대 금속 상감기법은 선상감이 주류를 이루며, 철을 바탕금속으로 하여 'V'자형 또는 'U'자형 등의 홈을 판 후, 금, 은 등의 상감 재료를 감입하여 제작된다. 고대의 금속 선상감에 대한 기존 연구는 보존처리 과정 중에서 조사된 유물의 현미경 사진 등을 기반으로 하여 제작기법을 유추해 왔지만, 선상감기법의 미시적 조사에는 한계가 있다. 따라서 선상감기법의 조사는 기존의 방식과 더불어, 실체현미경을 활용하여 투과광하에서 X-선 필름을 확대 사진촬영하는 방식이 훨씬 유효한 방법이었다. 그리고 선상감의 제작 공정 중 가장 핵심적인 기술은 '정을 이용하여 홈을 파는 공정'과 '상감선을 만드는 공정'으로 연구자 간의 쟁점도 이러한 2가지 공정에서 차이를 보인다. 따라서 실체현미경을 활용한 X-선 필름 판독 등을 통해 핵심 공정에 대한 백제 선상감 자료를 전수조사한 결과, 백제 선상감 자료는 크게 소성가공의 축조기법을 기반으로 하는 천안·공주지역의 계통과 절삭가공의 모조기법을 기반으로 하는 오산·서산·완주지역의 계통으로 양분되는 것으로 조사되었다. 그리고 이러한 상감 기술의 계통적 구분은 제작 집단 또는 이입 루트의 이원화에 의해 기인된 결과로 해석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6977-6984
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• 2015

품질 향상을 위해 연속적인 소성 변형을 이용한 롤 포밍 공정에 피어싱, 벤딩, 트리밍 등 별도의 가공공정을 통합한 볼 슬라이드 레일의 멀티 롤 포밍 공정의 필요성이 대두되고 있다. 하지만 프레스기의 진동 및 소음은 이 공정에서 생산되는 슬라이드 레일의 품질 저하를 유발한다. 본 연구에서는 롤 포밍 유한요소 프로그램으로 최적 변형률을 고려하여 롤을 설계하였다. 그리고 멀티 공정의 정적 안정성을 예측하기 위해 구조해석 프로그램으로 프레스기에 대한 응력 및 변형량을 계산하였다. 또한 공진영역에서의 장치들의 운전을 회피하기 위해 Modal 해석을 통해 1, 2차 모드에서의 고유진동수를 계산하였다. 그 결과 공정의 동적 안정성 개선을 확인하기 위해 마이크로폰과 가속도계를 이용하여 기존 및 연구 공정들의 소음, 진동의 크기를 비교하였다. 그리고 기존 및 연구 공정으로 생산되어진 레일의 폭 치수와 표면거칠기를 측정하였다. 따라서 해석 및 실험적 연구를 통해 멀티 롤 포밍 공정이 안정하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.230-236
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• 2019

최근 콘크리트 품질과 관련된 이슈로 시멘트의 원가절감 및 잔골재의 품질저하로 인해 콘크리트 표면의 들뜸, 레이턴스의 과다로 인한 표면 스케일링 및 소성수축의 증가로 인한 균열발생 등의 표면품질 하자 발생사례가 지속적으로 증가되고 있으며, 사회적인 이슈로 인해 미세먼지 및 배기가스로 인한 환경문제를 해결하고자 도로구조물의 광촉매 적용이 시도되고 있다. 이에 본 연구에서는 현장에서 편리하게 적용될 수 있는 양생 방법 중 작업 속도 및 효율성에서 우수한 양생제를 개발하고자 하였으며, 이와 더불어 표면층의 광촉매 코팅을 위한 나노사이즈의 이산화티탄(TiO2)의 혼입 및 분산방안을 평가하여 광촉매 작용이 가능한 다기능성 피막양생제를 개발가능성을 검토하고자 하였다. 실험결과 실리콘계 및 실란계는 굳지않은 콘크리트 표면에서 신속하게 피막을 형성하는 성능을 보이기 때문으로 양생제로서의 원료로 검토를 진행하여 기존의 양생제보다 피막성능이 우수한 고성능 피막 양생제를 개발하였다. 나노물질의 적용을 위한 분산방안을 검토하기 위해 분산된 시료를 4주간 옥외폭로하여 분리유무를 통한 안정성을 평가한 결과 초음파 분산기의 성능이 가장 우수한 것으로 확인되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.697-704
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• 2017

고성능 섬유보강 시멘트 복합체(High-Performance Fiber-Reinforced Cement Composites, HPFRCC)는 내구성 및 연성이 우수할 뿐만 아니라, 강도발현이 뛰어나 구조부재 적용 시 단면을 상당히 감소시켜 자중을 줄일 수 있는 재료로 관심을 받고 있다. 이에 본 연구에서는 HPFRCC에 사용 가능한 다양한 강섬유 종류 및 강섬유의 특성에 따라 휨 실험을 수행하였으며, 휨 성능 분석을 통해 효율적인 섬유보강 방법을 모색하여 경제성을 향상시키고자 하였다. 따라서 보다 효율적인 섬유보강 방법을 찾기 위해 기존길이 13 mm 보다 긴 강섬유를 소성 변형시킨 갈고리형 강섬유, 비틀림 강섬유를 사용하여 섬유의 모양(shape), 형상비(aspect ratio) 혼입율에 대한 휨 특성을 평가하고 분석하고자 하였다. 실험결과 HPFRCC에 일자형태를 가지는 길이 19.5 mm의 강섬유를 1.5%만큼 혼입할 경우 기존에 많이 사용되고 있는 길이 13 mm의 일자형 강섬유를 2.0% 혼입하였을 때 보다 뛰어난 휨 성능을 나타내었다. 따라서 섬유량을 줄여줄 수 있기 때문에 보다 경제성이 우수한 강섬유 보강 HPFRCC를 제조할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.32-38
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• 2020

본 연구에서는 1차원 충돌해석 방법을 이용하여 기존 철도차량 화물차량의 충돌 가속도 분석을 통해 기존 차량의 문제점을 확인하고, 충돌 안전성 향상 대안을 제시하고자 한다. 화물 철도차량의 국내 충돌사고 사례 및 유럽 및 북미 규격 분석을 통해 입환충격 상황과 충돌사고 상황 시나리오를 선정하였다. 차량의 질량과 연결기의 하중-변위 특성을 고려하여 화차용 1차원 충돌해석 모델을 개발하였으며, 상용 유한요소 해석솔버인 LS-DYNA를 이용한 1차원 충돌 해석을 수행하였다. 해석 결과 충돌속도 10km/h 이내의 입환충격 상황에서 화차의 가속도 레벨은 EN 12663 규격에서 제시하는 2g 이하로 안정된 수준으로 예측되었지만, 충돌속도 15~30 km/h 사이의 충돌사고 상황에서는 연결기의 완충용량 부족으로 차체의 변형 및 가속도 레벨의 증가가 예측되어 차체 구조 및 적재 화물의 안전에 취약한 구조임을 확인하였다. 충돌안전성 향상 방안으로 화차에 재료의 소성변형을 이용한 비가역적 충돌에너지 흡수장치를 적용하여 동일 시나리오로 충돌해석을 수행하였고, 기존 차량 대비 최대 12% 수준으로 가속도 레벨이 감소된 것을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제26권2호
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• pp.116-121
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• 2020

본 연구에서는 유가금속 회수를 한 전기차 폐배터리 부산물의 재활용에 관하여 연구하였다. 폐배터리 부산물에는 희토류들이 남아있으나, 부산물의 형태로는 소재로서의 가치가 없기에 정제과정을 거쳐 희토류 산화물로 회수하였다. 희토류침전분말 형태의 부산물을 30% 수산화나트륨을 이용하여 가공이 편한 수산화물로 변환한 뒤, 옥살산의 용해도 차이를 이용하여 남아 있는 불순물을 정제한 뒤, D2EHPA (Di-(2-ethylhexyl) phosphoric acid)를 사용하여 이트륨을 분리하였다. 과망가니즈산 칼륨을 이용하여 세륨을 분리 후, PC88A (2-ethylhexylphosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester)를 사용하여 란타넘과 네오디뮴을 분리하였다. 그 후 800 ℃의 온도에서 소성하여 란타넘, 네오디뮴 산화물로 재생하는 방법을 확인하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권1호
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• pp.67-74
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• 2016

프러시안 블루 유사체(Prussian Blue Analogue : PBA)는 3차원 구조와 기공을 갖는 금속-유기골격체이며, 유기 리간드의 종류에 따라 다양한 구조를 갖는다. PBA는 바이오센서, 광학, 촉매, 수소 저장 장치 등의 분야에서 주목 받고 있으며 화학적 안정성을 가진 환경 친화적인 물질이다. 또한 다양한 크기의 미세기공을 조정할 수 있어 흡착분야에서 많이 활용되고 있다. 본 연구는 수열합성법을 이용하여 금속유기골격체인 $Mn_3[Fe(CN)_6]_2$를 합성하였다. 전구체로 $K_4[Fe(CN)_6]$와 $MnCl_2$를 사용하였고, 합성된 물질은 소성하여 망간철산화물을 생성하였다. 실험 변수로 전구용액의 pH, 전구체의 몰농도, 반응시간을 조절하여 입자의 크기와 형태에 대한 영향을 확인하였다. 합성된 다공체는 XRD, SEM, FT-IR, UV-Vis, TG/DTA에 의해 분석하였고, 여러 염료에 대한 흡착 특성을 평가하였다.