• 한국지능정보시스템학회:학술대회논문집
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• 한국지능정보시스템학회 2007년도 추계학술대회
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• pp.570-578
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• 2007

선체 외판 부재의 곡 성형 과정은 주로 가열(열간가공)에 의해 수행된다. 이 가열 작업은 작업자의 경험과 지식에 크게 의존하는 매우 어려운 작업이다. 본 논문에서는 선체 외판의 곡 성형을 위한 가열 계획을 자동으로 수립할 수 있는 휴리스틱을 소개한다. 현장 전문가의 지식에 기반한 이 휴리스틱은 크게 가열 선을 생성하는 부분과 외력을 주는 도구를 배치하는 부분으로 구성된다. 가열 선은 대상 부재의 현재 곡면과 설계된 목적곡면과의 비교를 통해 생성되고, 가우스 커널 함수를 통해 스무딩(smoothing)된다. 현장에서는 열간가공 시 의도하지 않은 변형을 막으면서 작업시간을 줄이고자 외력을 이용한다. 외력의 위치와 방향은 가열 선 군집화를 통해 추출된 대표 가열 선을 기준으로 결정된다. 가상의 인공 곡면과 현장의 실제 부재를 대상으로 실험한 결과, 이 휴리스틱이 숙련된 전문가가 수립한 가열 계획과 유사한 가열 계획을 수립할 수 있음을 확인하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제30권8호
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• pp.815-823
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• 2013

The hot curvature forming of large aluminum plates is a process used to produce spherical liquefied natural gas (LNG) tanks. In this study, we describe a method to determine the optimum shape of blanks to minimize the root gap in the forming process. The method proposed in this study was applied to a small-scale model for thick plates with a curvature of 1500 mm and thickness of 6 mm. First, the shape of the curved shells was determined as the target shape, and then a coordinate transform was used to determine the optimum blank shape, which was then iteratively modified using the results of finite element method (FEM) simulations, including heat transfer, until the shape error was minimized. Experiments in forming using Al5083 thick plate were carried out, showing that the method can determine the optimum blank shape within an allowable root gap of 0.1 mm.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.62-70
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• 2001

선체 외판은 복잡한 3차원 곡면 형상이며 이의 제작을 위한 곡가공은 조선에 있어서 필수적인 공정이다. 곡가공 공정은 주된 1차곡 성형을 위한 프레스 공정과 2차 이상의 나머지 곡 성형을 위한 열간가공 공정으로 이루어진다. 특히 전체 작업량의 50% 이상을 점하는 열간가공 공정은 숙련된 기능공의 작업 경험에 전적으로 의존하고 있다. 이의 자동화를 위한 많은 연구가 있었으나 최근까지의 연구는 주로 선상가열에 한정되어 있으며 삼각가열에 대한 연구는 극히 미미한 실정이다. 본 연구는 향후 삼각가열에 대한 효율적인 변형해석 기법을 개발하기 위한 기초 연구로서 삼각가열에 의한 판의 변형특성을 명확히 하는데 그 주안점을 두었다. 우선, 실제 조선소에서 현장조건 그대로 일련의 선가열 및 삼각가열 실험을 수행하여 각각의 변형특성을 비교 분석하였으며 상변태온도 이상의 고온영역을 확인함으로써 그 변형특성을 합리적으로 해명하였다. 또한, 가열시편에 대한 물리시험을 통해 현재 조선소에서 행해지는 열간가공 방법이 선각재료의 성질 변화에 미치는 영향을 검토하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권11호
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• pp.1190-1198
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• 2012

A hot forming of large thick Al plate using a grid-type hybrid die is a process to make a shell plate for the production of a spherical LNG tank. This process is characterized by using a grid-typed die with an additional air cooling system for reducing the cooling time of the heated plate after hot forming. The process consists of the plate's feeding, heating, forming and cooling in detail and each of them is continuously performed along the rail. This paper was designed to propose the analytical and experimental methods for determining the convection and interfacial heat transfer coefficients required in hot forming analysis of Al plate. These values in the analysis are to reproduce numerically the cooling performance of grid-typed die and cooling device. Interfacial heat transfer was obtained from the heat transfer experiments for different pressures and inverse analysis method. To verify the efficiency of the coefficient values obtained from above methods, FE analysis and experiment of the hot spherical-forming process were conducted for a small-scaled model. The convection coefficient was also calculated from flow analysis of air released by cooling device within grid-typed die using ANSYS-CFX.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.34-44
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• 2002

선체 외판 중 약 70% 정도가 3차원 곡면 형상으로 구성되어 있다. 이러한 3차원 형상을 자동으로 성형하기 위해서 수년간 많은 연구를 수행하여 오고 있는 실정이다. 본 연구의 목적은 가열현상을 합리적으로 대변할 수 있는 역학적 모델을 도입하여 가열 Simulator를 개발하는데 있다. 이를 위해 가열 결과에 영향을 줄 수 있는 가열 위치 ,강판의 두께, 가열 속도 등 다양한 인자로써 실험을 수행하였다. 본 연구에서 개발한 가열 Simulator의 정당성을 입증하고자 몇 가지 모델에 대해 적용하여, 실험결과와 Simulator의 추정치를 비교한 결과 만족할 만한 결과를 나타내었으며, Simulator에 적용된 이론적 배경의 합당성을 확인할 수 있었다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.58-58
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• 2009

선박의 선체부분인 선수, 선미 등을 이루고 있는 곡형 외판의 제작은 강판을 원하는 형상으로 성형하기 위하여 벤딩롤러 및 유압프레스를 이용한 냉간가공과 산소-프로판가스 화염을 적용한 선상가열, 삼각가열을 이용한 열간가공으로 크게 구분할 수 있다. 선상가열을 이용한 곡면가공의 원리는 가열토치를 이용하여 강판을 가열하면 가열부는 팽창하게 되고 냉각시에는 수축하게 된다. 이 때 두께방향으로의 소성변형으로 인한 수축량의 차이로 인해 굽혀지게 된다. 최근에는 선박이 고기능 및 대형화로 인해 3차원 곡형 외판 형상이 복잡해지고, 강도를 향상시키기 위하여 합금원소(C, Nb, V, Ti)를 첨가하거나 열처리(노말라이징)를 이용한 고장력강재인 중후판의 적용이 증가하고 있다. 이러한 고강도강재를 선상가열공정으로 제작한 곡형 외판재는 가열, 냉각의 열사이클로 인해 취화되어 인성이 저하 될 수 있다. 본 연구에서는 Normalizing 열처리재인 490MPa급 강재를 이용하여, 현장에서 작업자의 미숙련으로 인해 발생 할 수 있는 최대의 가혹한 조건과 재질에 큰 영향을 미치지 않는 범위를 선정하여 선상가열시의 가열, 냉각조건에 따른 강재의 재질특성을 조사하고자 한다. 이를 위해 가열시 가열부위의 정확한 온도 측정에 역점을 두었으며, 각각 다른 선상가열 조건에 따른 시편을 제작하기 위하여 선상가열 실험장치를 제작하였다. 선상가열 실험 결과 최고가열온도 $1300^{\circ}C,\;950^{\circ}C$에서 수냉 조건인 경우 급격한 인성저하 현상이 발생하며 비록 공냉이라 하더라도 결정립 조대화로 인성 저하가 발생하였다. $800^{\circ}C$가열 후 수냉개시온도를 $700^{\circ}C$이하로 수냉한 경우에는 인성 저하 현상이 개선되고 있음을 알 수 있다.

• 소성∙가공
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• 제20권4호
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• pp.316-323
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• 2011

The hot curvature-forming of large aluminum thick plate using a grid-typed hybrid die is a process for the production of a spherical LNG tank. Many variables such as the initial die surface quality, grid size, grid thickness, size of blank plate and cooling line design, control the success of the process. In addition, the plate used in this process is generally larger than $10{\times}10m$ in size. Thus, it is very difficult to predict the surface characteristics of the plate during forming and to measure the different parameters due to the high cost of the experiments. In order to optimize the process design for the grid-type die, the development of an analytical method to predict the surface characteristics of the final product in hot curvature-forming is needed. This paper described the development of the method and procedures for FE simulations of the hot curvature-forming process, including hot forming, air flow, cooling, and thermal deformation analyses. An experiment for a small scale model of the process was conducted to check the validity of the numerical method. The results showed that the curvature of the plate in the analysis agrees well with that of the experiment within 0.037 and 0.016% tolerance margins for its side and corner, respectively.