• 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.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2001년도 추계학술발표대회 개요집
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• pp.140-142
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• 2001

항공기의 제트 엔진을 비롯하여 육상용 발전기, 선박용 엔진, 로켓 엔진 등에 널리 사용되는 터빈 블레이드를 포함한 고온용 가스터빈 부품은 최대 온도 120$0^{\circ}C$ 이상의 고온에 노출되어 가혹한 기계적 응력을 받는 동시에 고온에서의 표면 안정성이 요구되므로 초내열 니켈 합금(superalloy), 티타늄 합금, 내열강 등의 고온강도가 우수한 합금이 사용된다. 그런데 합금성분이 많이 첨가된 내열 합금을 용접하는 경우, 미세균열, 용접부의 기계적 성질의 저하, 용접열영향부의 내식성과 내산화성의 저하, 용접외부 결함에 의한 피로강도 저하 등의 문제가 발생하므로 이를 해결해야 한다. 본고에서는 생산성과 용접품질이 우수한 고밀도 에너지빔 용접의 적용 현황에 관하여 고찰코자 한다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제10권3호
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• pp.40-53
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• 1992

고온고압장치(High Temperature and Pressure Vessels)의 적용을 위한 기초연구로서 9Cr-1Mo강 용접부의 연화특성에 대하여 검토하였다. 9Cr-1Mo 강재에 Bead-on-Plate용접을 실시한 후, 용접부의 기계적 성질과 그 현미경조직관찰 및 미세경도를 측정한 결과, As-Welded 및 용접 후열처리(PWHT)등의 조건에 관계없이 용접열향부의 변태역과 템퍼링역의 경계에서 모재의 경 도보다 낮은 경도값(연화역)을 나타내었으며 이러한 원인은 결정립계(Grain boundary)에 석출 되는 탄화물의 형성에 의한 뜨임 현상임이 판명되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권4호
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• pp.50-60
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• 2023

BGA(ball grid array)는 높은 집적도와 우수한 방열 성능을 갖고 있어 널리 이용되는 방식의 패키지이다. BGA에서 솔더볼은 패키지와 PCB를 전기적으로 연결하는 중요한 역할을 하므로, 다양한 기계적 하중 하에서 솔더볼의 비탄성 변형을 이해하는 것은 반도체 패키지의 강건설계에 필수적이다. 본 연구에서는 공정 중 PCB의 휨, die와 substrate 간의 열팽창 계수 차이 등으로 인해 소성변형이 발생한 솔더볼의 초기 형상이 비탄성 변형과 파단에 미치는 영향을 유한요소 해석으로 분석하였다. 시뮬레이션 결과, shear와 bending 하중에서 tilted, hourglass 형상 모두 파단이 발생한 반면, compression 하중이 작용하는 경우는 모두 파단이 발생하지 않았다. Shear와 bending 하중에 compression이 각각 결합될 경우, 응력삼축비가 0보다 작은 값으로 유지되어 파단이 억제되었다. 또한 변형에 취약한 요소의 Lagrangian-Green 변형률 텐서를 이용해 비교한 결과, 동일한 하중 조건이라도 솔더볼의 형상에 따라 변형의 양상에 유의미한 차이가 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권3호
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• pp.333-340
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• 2010

본 논문은 Alloy 82/182를 용가재로 사용한 SA508 Gr.3 노즐과 F316L 스테인리스강 안전단 사이의 이종금속 용접부에서 상온의 인장물성치와 파괴물성치를 평가하였다. 이를 위해서 두 모재와 열영향부, 버터링부, 그리고 용접부 내의 각 위치에서 채취된 시편을 이용하여 인장시험과 J-R 시험을 수행하였다. 시험 결과 Alloy 82/182 용접 루터부가 상부에 비해 높 은 강도를 보였다. 용접 루터부에서는 항복강도와 인장강도가 위치에 따라 크게 변화하였다. 버터링 부분이 가장 낮은 강도를 보였으며, F316L 스테이리스강 인접부로 갈수록 강도가 증가하였다. 반면, 용접 상부에서는 위치에 따른 강도의 변화가 크지 않았다. Alloy 82/182 용접부는 모재와 열영향부에 비해 낮은 파괴인성을 보였다. Alloy 82/182 용접부 내에서는 용접부 중심이 용접 경계부와 버터링부에 비해 약간 낮은 파괴인성을 보였으며, 용접 루터부가 용접 상부에 비해 높은 파괴인성을 보였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.1304-1312
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• 1993

본 연구는 열 발생 장치 형상이 다양화 되고 이들 장비들이 설치위치에 따라 수직 이나 수평 또는 경사진 경우를 고려하여 수직으로 부터 경사각도를 증가 시키면 서 부력의 영향에 따른 혼합대류 유동의 온도분포, 속도분포와 국소 Nusselt수, 국소 마찰계수, 열유속및 열전달계수 등의 값을 수치해석적으로 구하여, 쉴리렌 간섭계를 사용하여 실험적으로 구한 열유속, 열전달계수 값과 비교하여 비가열부의 영향을 검토하고자 한다.

• 월간 기계설비
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• 통권35호
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• pp.84-96
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• 1993

본 연구는 '초고층 아파트 최적 설비시스템 개발'의 제2차년도 연구로서 아직까지 국내에서 확립되어 있지 않은 초고층 아파트 급수설비 시스템 및 수격방지 시스템의 모델정립과 연돌효과에 의한 열손실 추정 및 적정 설계 지침 설정에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 이론 해석 및 현장실험을 수행하였고, 결과분석을 통하여 최적화 설계방안도 아울러 도출하였다. 급수설비 분야에서는 각종 급수 시스템의 해석 및 비교를 통한 효율적인 시스템의 설계 및 선정방법을 제시 하였고, 실제 초고층 아파트에 대한 수격현상 해석 및 실험을 통하여 수격작용의 영향을 감소시킬 수 있는 설계방안을 검토하였다. 또 입주중인 초고층 아파트 현장에서의 실측을 통하여 건물의 높이에 따라 불균일한 틈새가 있는 일반적인 경우에 대한 모델을 정립하였고, 수치해석을 통한 수직통로 내의 실제 열유동 현상을 정량화하고 설계지침을 제시하였다. 결과로서 각종 급수시스템의 해석을 위한 프로그램을 개발하였고, 수격의 발생을 억제하기 위한 최적 밸브 폐쇄형태를 제시하였으며, 초고층 건물의 내외부에 형성되는 압력차와 유인풍량 및 열손실량 사이의 관계식을 얻었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권10호
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• pp.901-906
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• 2016

본 논문은 두께 10 mm의 조선용 강판 AH36에 대해 레이저-아크 하이브리드 용접을 사용하여 원패스 관통용접을 실시함으로써 실제 조선 산업에서의 생산성 향상을 목적으로 연구되었다. 10 mm두께의 후판을 사용하였기 때문에 관통용접을 얻기 위해서는 더욱 높은 레이저 및 아크의 출력이 요구되었다. 그러나 보다 더 증가된 레이저 및 아크 출력의 사용은 비드 양단에 언더컷과 같은 결함을 야기하였다. 이러한 언더컷은 노치로 작용하여 용접 구조물의 강도를 약화시키므로 반드시 방지되어야하며, 본 실험에서는 아크의 변수인 용접 전압 및 펄스컬렉션을 조절함으로써 제어할 수 있었다. 용접된 시험편의 기계적 특성을 파악하기 위해 레이저 영역 및 아크 영역에 대해 경도 측정을 실시하였다. 그 결과, 열영향부는 조직의 변태로 인해 최대 경도가 용접부보다 높은 것을 확인할 수 있었다. 미세조직 관찰 결과, 열영향부는 마르텐사이트 및 베이나이트와 같은 경한 조직으로 구성되어 있는 것을 알 수 있었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제8권4호
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• pp.27-34
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• 1990

Integranular corrosion behaviors of KAL (Knife Line Attack) and mechanical properties such as tensile and creep rupture were investigated for the tube material used for nearly 20 years under the condition of 463.deg. C and 28 $kg/cm^2$. Based and weld metal were austenitic stainless steel AISI 321 containing Ti, AISI 347 containing Nb, respectively. KLA is a kind of the intergranular corrosion which often occurs just near the HAZ (heat affected zone) of AISI 321 and AISI 347 stainless steel due to the grain boundary sensitization. In KLA zone, intergranular corrosion crack has propagated outwards from the inner surface and carbides of white and narrow band type assuming as (Cr, Fe) carbide were confirmed. All the delta-ferrite formed in the weld metal during weld solidification has been transformed into sigma-phase since delta-ferrte was exposed for 20 years at 463.deg. C. Elongation was very low at the range from room temperature to 600.deg. C and it was confirmed that creep-rupture properties were not consideralbly affected.

• 에너지공학
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• 제28권3호
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• pp.1-9
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• 2019

화력발전소에서 사용되는 급수 가열기 튜브에서는 사용중에 두께 감육이 발생하여 수명이 소진된다. 감육에 의한 파열 우려가 있으면 수명이 종료되는데, 파열조건을 결정하는 튜브 벽의 응력은 내압에 의한 원주방향 응력의 영향이 가장 큰 것으로 알려져 있지만, 튜브 내외부 온도차이에 의한 열응력에 대한 고려 또한 필요하다. 튜브 두께 방향의 온도차이는 열응력을 발생시켜 튜브의 잔여수명을 단축시키는 영향을 준다. 본 논문에서는 급수가열기 내에서 튜브 내표면과 외표면에 온도 차이가 가장 큰 과열저감구역(de-superheating zone)을 대상으로 열응력을 연구하였다. 원주방향으로 균일하게 감육된 튜브에서 두께방향의 온도차 때문에 발생하는 원주방향 응력, 반경방향 응력 및 온도분포를 평가하기 위한 해석적 수식을 제시하였다. 제시된 해석식의 정확도와 효과를 검증하기 위해 식으로부터의 계산된 결과를 유한요소해석으로 평가한 정확한 결과와 비교하였다. 또한, 유한요소해석으로 편심 감육된 튜브에 대한 응력도 평가하였다. 열응력 해석 및 온도 분포 해석에서 대류열전달 계수의 영향을 분석하기 위해 튜브 내표면 및 외표면에 여러 값의 열대류 계수를 적용하여 해석 결과를 비교하였다. 해석 결과 튜브 내표면보다 외표면의 열대류 계수가 응력 발생에 더 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 열하중만 고려된 경우, 균일 감육과 편심 감육 상태 모두에서 원주방향 응력이 반경방향 응력보다 크게 평가되었다.