• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제4권2호
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• pp.93-99
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• 2016

엔진 성능 혹은 효율의 극대화는 엔진 구성품들을 점점 더 극한의 환경에서 장시간 운용되게 요구하고 있다. 이를 위해 엔진 제작사 혹은 연구소는 초내열합금, 냉각 설계 최적화, 열차폐 코팅 개선 등의 노력과 동시에 재료 모델링, 유한요소해석, 최적설계 등의 수치 해석 기법을 적용하여 좀 더 정교한 설계 및 해석을 수행하고 있다. 본 연구에서는 연소기 뒤에 위치하는 1 단 고압터빈 노즐의 끝벽 냉각 설계와 열차폐 코팅에 따른 일방향 응고 재료인 1 단 고압터빈 블레이드의 저주기 피로 수명에 대한 영향을 고찰하고자 한다. 이를 위해 경계 조건인 고온 및 고압의 연소 가스에 의한 노즐 및 블레이드의 금속 온도는 복합 열 전달 해석을 통해 얻고, 이 결과를 받아 블레이드의 구조 해석 및 저주기 피로수명을 평가하여 노즐 냉각설계와 열차폐 코팅의 영향을 분석하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.191-192
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• 2008

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권4호
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• pp.475-480
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• 2010

가스터빈 블레이드는 터빈 가동 시 발생하는 고온화염으로부터 블레이드를 보호하고, 구조물의 표면 온도를 안전한 수준으로 낮추기 위하여 블레이드 표면에 열차폐 코팅(TBC; Thermal barrier coating)을 하여 사용하고 있다. 본 논문에서는 가스터빈 1단 블레이드에 적용되는 코팅 방식을 이용하여 코인형 시험편을 제작하였고 열화 온도 및 유지 시간의 변화에 따른 코팅 계면 산화물의 성장 거동을 분석하였다. 코팅 단면에 대하여 코팅 계면 산화물의 두께와 마이크로 비커스 경도를 측정하여 열화 특성을 평가 하였다. 또한 성분분석을 통하여 미세조직의 변화를 관찰함으로써 열차폐 코팅의 열적 열화특성을 평가하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1344-1347
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• 2004

Recently, Study on measuring property of a micro thin film(nm ～ hundreds of ) under Thermal Mechanical loading. In this work, We perform tensile test at high temperature(1200 ) to investigate mechanical properties of alumina TGO formed under Thermal Barrier Coating. We used Digital Image Correlation method for measuring displacement, and We presented a method of tensile test for thin film at high temperature.

• 플랜트 저널
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• 제9권4호
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• pp.31-36
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• 2013

국내 A 복합발전소에서 운전 중인 150 MW급 가스터빈 저압 1단 회전익의 교체주기 연장가능성을 다각적으로 모색하였다. 제작사가 추천한 24,000 등가운전시간 이상을 사용한 저압 1단 회전익의 외관검사, 열차폐코팅 제거 후 모재의 표면검사 및 균열검사를 각각 실시하였다. 또한 제작사별 150 MW급 가스터빈의 교체주기를 비교 분석하였다. 제작사가 추천한 24,000 등가운전시간 이상이 경과하여 27,000 등가운전시간을 운전한 저압의 외관을 검사한 결과 냉각홀 부위에 다수의 균열이 관찰되었다. 그러나 열차폐코팅을 제거한 상태에서 실시한 모재의 표면검사에서는 균열이 거의 관찰되지 않았으며, 모재까지 진행된 일부 미세 균열에 대해서는 절단면 검사를 통하여 균열깊이가 기능에 영향을 미치지 않는 수준임을 확인하였다. 따라서 본 연구대상 가스터빈 저압 1단 회전익의 교체정비주기는 현행 24,000 등가운전시간에서 3,000 등가운전시간의 연장이 가능할 것으로 보인다. 또한 연구대상 저압 1단 회전익에 대하여 제작사가 추천한 교체주기는 타제작사 1단 회전익 교체주기의 2/3 수준으로 짧게 설정되어 있어 교체주기 연장이 가능할 것으로 판단된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권5호
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• pp.353-362
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• 2016

가스터빈 블레이드는 고온 고압의 환경 아래 장시간 가동하기 위하여 초합금 모재에 세라믹 코팅으로 이루어진 열차폐코팅(thermal barrier coating, TBC)은 필수요소이다. 하지만 TBC 또한 가스터빈 가동 중 일정 열화온도 및 가동시간에서 top coat의 박리현상이 일어난다. TBC의 박리는 블레이드의 손상과 직결되므로 가스 터빈의 안정적인 가동을 위해서 TBC의 박리 평가가 선행되어야 한다. 기존 비파괴평가 기법 연구는 산화알루미늄층(thermally grown oxide, TGO)의 생성 유무 또는 완전 박리의 정성적 평가가 이루어져 왔다. 본 연구에서는 TBC 박리를 정량적으로 평가하기 위해 초음파검사의 C-scan기법을 이용한 TBC의 부분박리손상 map을 구현하였다. 시편들은 $1,100^{\circ}C$로 등온열화하여 각각 열화시간을 변화시킨 시편들을 사용하였다. 단일 탐촉자를 이용한 펄스-에코법으로 C-scan을 수행하였고 TBC 내 부분박리를 검출하기 위해 초음파를 수침법으로 시편에 수직 탐상하였다. 그리고 Rogers-Van Buren과 Kim의 이론 반사식을 이용하여 부분박리영역 지름이 1 mm부터 6 mm까지 부분박리지수를 도출했다. 이를 적용하여 각 부분박리지수에 따른 부분박리 손상 map을 영상화하였다. TBC는 열화시간이 증가할수록 부분박리지수에 관계없이 부분박리영역이 모두 증가함을 확인할 수 있었다. 또한 단일 시편 내에서 부분박리지수가 증가할수록 부분박리영역이 감소하는 것을 확인하였다. 부분박리손상 map의 부분박리영역에 따른 분포를 이용하여 TBC의 완전박리 기준과 잔여 수명을 또한 도출할 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.415-419
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• 2004

Thermal barrier systems are susceptible to instability of the thermally grown oxide(TGO) at the interface between the bond coat(BC) and the thermal barrier coating(TBC). The instabilities have been linked to thermal cycling and initial geometrical imperfections, as well as to misfit strains due to oxide growth and expansion misfit. In this work, deformation of TGO near a surface groove due to thermal cycling has been observed at high temperatures, $1100^{circ}C$, $1150^{circ}C$, $1200^{circ}C$. The effect of peak temperature and the thickness of substrate are presented.

• 접착 및 계면
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• 제14권1호
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• pp.28-35
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• 2013

본 연구에서는 표면처리된 Ga-doped ZnO (GZO)를 사용해서 태양열 차단 코팅제를 제조하였으며, 표면처리 화합물의 종류와 처리조건에 따른 입자의 분산성, 가시광선투과율, 자외선차단율, 적외선차단율, 단열특성 등에 대해서 고찰하였다. IPA나 아크릴 바인더를 사용했을 때에는 무기산화물 입자의 분산특성이 낮았으나, 무기산화물 입자를 우레탄(우레아)기와 아크릴기 그리고 실리카를 포함하는 하이브리드 화합물로 표면처리한 경우에는 입자의 분산성이 향상되어 침전되는 입자가 거의 발생되지 않았고 가시광선 투과율과 헤이즈(haze)가 크게 향상되었다. 그리고 실제 단열특성을 평가하기 위해서 단열평가 장치와 sunlamp를 사용하였으며, 평가결과 열차단 필름을 사용한 경우 PET 필름 자체만 사용했을 때와 비교해서 내부온도가 $4.8^{\circ}C$ 이상 낮은 것으로 확인되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.1021-1025
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• 2017

열교환기 지상시험 설비의 내구성 확보를 위해 필수적인 냉각수 매니폴드에 대해 열/유동해석을 진행했으며, 분사기와 유로의 배열 등의 형상을 결정해 개발 중인 엔진의 헤드에 적용하였다. 제작된 엔진 헤드에 대한 검증시험이 진행됐으며, 엔진의 분사기면에 도포된 열차단코팅(TBC) 등에서 열적 손상이 확인되지 않았다. 연소시험 결과와 수치해석을 비교하면 냉각수 출구온도가 $15^{\circ}C$ 정도의 차이를 보이지만 냉각수 매니폴드 상부에 위치하는 액체산소 매니폴드, 열 차폐코팅, 화염면의 위치 등을 감안하면 합당한 수준으로 판단된다.

• 한국광학회지
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• 제22권2호
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• pp.67-71
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• 2011

본 논문에서는 ultraviolet (UV) 광의 세기를 원격으로 측정하기 위한 아조벤젠 (azobenzene) 코팅된 fiber Bragg grating (FBG)를 구현하였다. 아조벤젠 폴리머는 UV 광에 의해서 탄성이 변화하여 FBG의 코어 격자의 주기 변화를 유도하여 중심파장을 이동시킨다. 중심파장의 이동은 UV 광과 UV 이외의 파장대역의 빛에 의해서 복합적으로 발생하는데 중심파장의 이동량은 약 0.18 nm 이다. 측정의 정확성을 향상시키기 위해서 광원의 복사열에 의한 중심파장의 이동을 열차단 필터(thermal filter)를 사용하여 제거한 결과 중심파장의 이동량은 약 0.06 nm로 다소 감소하였지만 분석 결과 열에 의한 이동량이 충분히 제거된 것을 확인하였다. 또한 서로 다른 방법인 열경화법과 UV 경화법으로 각각 제작된 아조벤젠 폴리머를 이용하여 아조벤젠 코팅 FBG를 제작하였고, 각 제조법에 따른 UV센서로서의 적합성을 확인하였다. 몇 개의 밴드패스 필터(band pass filter)를 사용하여 파장에 대한 민감도를 측정한 결과, 단위 UV 세기당 중심파장의 이동량은 370nm 파장 밴드에서 가장 큰 값인 0.029로, 단파장 영역에서 반응성이 우수하다는 사실을 확인 하였다. 아조벤젠 폴리머의 흡수 스펙트럼과 아조벤젠 코팅 FBG의 파장 의존도가 서로 잘 일치하는 것을 확인하였다.