• Journal of Welding and Joining
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• v.10 no.4
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• pp.33-38
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• 1992

우리나라의 용접재료는 산업구조 및 그 발전 속도와 용접재료 제조업체의 기술 및 연구개발 수 준과 더불어 발전하여 왔다. 용접이 본격적으로 이용되기 시작하여 약 40년이 경과되고 용접재료 제조업체가 현대적인 제조설비를 도입하여 체계적으로 용접재료를 생산하고 개발하기 시작하여 30년이 경과되었다. 용접재료가 양 및 질에 있어서 비약적인 발전으로 이룩할 수 있는 계기가 마련된 것은 제1차 경제개발5개년 계획의 수립과 추진으로 다양한 종류의 수요창출과 높은 수 준의 품질이 요구되면서 부터다. 1970년대에 조선공업등 강구조물을 주류로 하는 양적 수요 증 가의 기반이 조성되고 화학 프랜트, 원자력 발전등의 건설이 주축이 되어 관련 주변 기술이 발 전하므로서 용접재료의 품질보증 SYSTEM확보등 기술 발전의 획기적인 전기를 맞이하게 되 었다. 용접재료용 고품질의 원재료 및 일부 부재료가 국산화되고 용접재료 제조업체의 연구소 설립과 기술 및 연구개발 인력 확보, 그리고 대학 및 관공 연구소에서의 용접재료 관련 연구의 활성화에 힘입어 용접재료 기술은 국내 자체 기술로서 정착하게 되었다. 1941년 용접봉의 FLUX를 수제로 피복한 피복아크 용접봉(일미나이트계와 고산화철계의 혼합계통) 년산 17톤을 생산하기 시작하여 현재 년 12만톤을 생산하는 장족의 발전을 하게 되었다. 특히 1985년부터 1991년까지 용접재료의 고도성장은 종례가 없었던 기간이지만 1992년부터는 수요가 진정되고 경제의 불황이 예고되면서 저성장 추세는 상당기간 지속될 전망이다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.39-39
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• 2009

고강도강의 용접성은 저온균열 저항성으로 대변되는데, TMCP강과 HSLA강 등이 개발되면서 고강도강의 저온균열저항성이 크게 향상되어 무예열 용접성이 확보되었다. 그러나 용접재료 측면에서는 그에 상응하는 재료의 개발이 지연되어 용착금속부에서의 저온균열이 심각한 문제로 대두되고 있는 실정이다. 이러한 문제는 800 MPa급인 HY-100강재를 HSLA-100강으로 대체하는 과정에서 현실적인 문제로 제기 되었다. 즉 HSLA강은 용접 예열이 필요치 않았으나 기존의 용접재료, 즉 HY-100 강재에 사용하던 용접재료를 사용하게 되면 용착금속부에서 저온균열이 발생하여 용접예열을 생략할 수 없다는 판단에 이르게 되었던 것이다. 이에 본 연구의 목적은 HSLA-100강을 무예열 용접할 수 있는 GMA 용접와이어 개발하는 것이며, 구체적인 개발 목표는 무예열 용접조건에서 800 MPa 이상의 인장강도를 가지며 $-50^{\circ}C$에서의 충격인성이 50 J 이상인 GMA 용접와이어 개발하는 것이다. 이러한 용접재료를 합금설계함에 있어 무예열 용접성을 확보하기 위하여 용접재료의 탄소함량을 0.01% 수준으로 하고, 용착금속의 인장강도와 저온 충격치에 미치는 Mn과 Mo 함량의 영향을 검토하고 각각의 조성을 실험계획법으로 확정하였다. 그리고 확산성수소량에 따른 저온균열 발생 여부를 확인하여 무예열용접성을 확보하기 위해서는 확산성수소량이 3ml/100g 이하가 되어야 한다는 사실을 실험적으로 확인하였다. 그리고 이를 달성하기 위해서는 원자재인 와이어로드의 표면 품질이 중요하다는 사실도 확인할 수 있었다. 다음으로는 실험계획법에 의거하여 선정된 합금조성의 신뢰성을 검증하기 위하여 800kg 중량의 시제품을 생산하였으며, 생산된 시제품에 대해서는 실험계획법에서 사용한 Ar+5%CO2외에도 Ar+20%CO2를 적용하여 보호가스의 영향을 검토하였다. 검토 과정에서 Ar+20%CO2용으로 사용하기 위해서는 용접재료의 Si 및 Mn 함량이 상향조정되어야 함을 확인할 수 있었다. 그리고 탄소함량을 0.05% 수준으로 증가시키면 Mo 함량을 크게 저하시킬 수 있음도 확인할 수 있었다. 이러한 과정을 거쳐 개발된 GMA 용접재료는 무예열 용접조건에서 저온균열이 발생하지 않았으며, 인장강도는 830 MPa이었으며 $-50^{\circ}C$에서의 충격치는 90 J 이상이었다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.11 no.4
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• pp.1-9
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• 1993

과거 10년 동안 용접 생산성 향상을 위한 연구 개발 노력은 다방면에서 진행되어 이제는 그 효과 가 복합적으로 나타나고 있다. 용접 자동화 분야에 있어서는 용접 Robot System이 고도화 되어 성능이 다양해 졌고, 용접기 분야에서는 용접전류파형 제어가 가능하게 되어 제품에 따라 성능면 에서 커다란 차이를 보이게 되었으며, 용접재료 분야에서는 다양한 용접재료가 개발되어 여러 분 야에서 생산성 향상에 기여하게 되었다. 이를 사용자 측면에서 보면 기술적인 면이 있는 반면, 그 에 비례하여 선택의 어려움 또한 증가하였다. 따라서 이 시대에서 요구하는 용접기술은 주어진 작업환경 및 조건에 따라 최적의 자동화 System, 용접기기 및 용접재료 등을 선택하여 가장 경 제적으로 용접제품을 생산할 수 있도록 하는 Engineering기술이라고 하겠다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 1996.10a
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• pp.42-44
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• 1996

이종재료인 2$\frac{1}{4}$Cr-1Mo강과 12Cr-1Mo-V계 강의 용접부의 용접성에 대하여 모재계열의 용접재료와 Inconel계의 용접재료를 사용하여 야금학적인 관점으로부터 미세조직적 특성 및 기계적성질을 중심으로 검토하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 본 연구의 실험범위에 의하면, 내부결함, 균열 등의 용접결함을 발생하지 않는 양호한 용접부를 얻을 수 가 있었다. (2) 광학현미경을 이용한 미세조직의 관찰에 의하면, Inconel계의 용접재료를 제외한 모재계열의 용접재료를 사용하였을 경우, 용융경계부 근방에서 연속 또는 불연속적인 백색의 밴드상이 형성되었다. (3)백색밴드상의 형성부는 인장변형에 의하여 국부적인 수축변형을 일으키나, 파단은 2$\frac{1}{4}$Cr-1Mo강의 모재에서 발생하였으며, 거시적인 인장성질에는 영향을 미치지 않았다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.6 no.4
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• pp.7-15
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• 1988

최근의 용접관련 산업계의 동향은 용접구조물이 점차 경량화 되어가는 추세다. 용접방법도 자동, 반자동화률이 커지면서, 재료수요의 Pattern도 변하고 재료의 수명 Cycle도 짧아지고 있다. 초기의 Maker는 자본의 영세성과 변화하는 경영환경에 신속하게 대처하지 못하여 부침이 심했다. 앞으로 급변하는 경영의 내외적인 환경에 적응하고 살아남기 위해서는 원가절감과 신제품개발 그리고 적정규모의 설비투자를 추진하여 경영의 본질을 개선해 나가야 할 것이다. 국내시장규모나 경제여건으로 보아 이미 구축한 해외시장도 지속적으로 확대해 나가야하며 국제시장에서 새로운 중진국과 NICS 등의 추격 및 도전에도 신속하게 대처해야 할 것이다. 첨단기술에 보조를 맞춘 용접재료 개발도 큰 부담이며 과제인 것이다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.16 no.1
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• pp.9-16
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• 1998

자동차 및 자동차부품에의 표면처리 강판의 급속한 적용확대에 대하여 점용접에 관한 연구는 많이 행하여져 있지만 아크용접에 관한 연구는 상대적으로 작다. 향후 표면처리 강판의 지속적인 적용확대 추세를 감안하면 아크용접시 일어나는 문제에 대한 해결이 시급하다고 하겠다. 본 해설에서 살펴본 바와 같이 표면처리 강판의 아크용접시 가장 큰 문제로 되는 기공발생은 사용강판, 용접조건, 전원, 용접재료 등 많은 요인에 의하여 영향을 받아, 어느 한 요인만의 독립적인 연구개발보다는 이들 모든 요인에 대한 종합적인 연구개발이 필요하리라 생각된다. 특히 용접재료의 측면에서는 제품의 고부가가치화를 목표로 전용 와이어의 개발이 시급하다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.15 no.3
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• pp.29-35
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• 1997

실제로 용접구조물의 재료에는 항상 내부 잔류응력이 존재하며 그 크기는 재료내의 내부 잔류응력간의 평형의 원리(Self-equilibrating system)에 의해 결정 된다. 일반적인 구조 강도설계에서 행해지는 탄성해석에서는 재료 내부에 존재하는 잔류응력을 고려하지 않기 때문에 설계시에 계산된 응력이 심하중하의 구조물에서 발생하는 응력과 같다고 볼 수는 없다. 철강재료를 사용한 구조물의 경우 구조물 제작 공정 전반에 걸친 성형가공 및 조립과정에 수반되어 재료 내에는 잔류응력이 발생되며 특히 용접조립에 의해 용접부 근방에서는 재료의 항복강도 수준의 상당히 큰 용접응력 이 발생하게 된다. 일반적으로 용접잔류응력의 완화법으로 가장 확실한 방법은 후열 처리법(Post weld heat treatment, PWHT)이지만 이 방법의 적용은 구조물의 크기에 제한을 받게 된다. 따라서 PWHT를 적용하기 어려운 구조물에 대해서는 다른 방법에 의해 용접잔류 응력을 완화시켜야 하며 이 경우에 일반적인 방법으로 기계적 응력완화 법(Mechanical stress relief method, MSR)이 있다. 본고에서는 MSR의 기본원리에 대하여 간단하게 정리하고 실 구조물에 대한 MSR 적용시 고려해야 할 제반사항을 위하여 단순 용접부에 대한 MSR 적용 실험결과와 실제 압력용기를 대상으로 MSR을 자체 제작된 기술절차서에 따라서 시행하고 MSR의 적용성에 대해서 검토하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.41.2-41.2
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• 2009

최근 자동차 시장에서는 레이저 열처리에 대한 관심이 집중되고 있다. 이는 현재까지 사용되어 왔던 점용접에 비해 이음부 형상에 제한이 적고 자유도가 높으며 짧은 시간내에 용접을 마쳐 열변형의 문제가 적기 때문이다. 이러한 이점 때문에 자동차 시장의 기술개발 동향이 차체 부품의 경량화와 원가절감을 위한 신기술 개발로 레이저 가공 기술을 접목시키고 있으며 이러한 신공정 개발은 지속적으로 확대되어 가고 있는 추세이다. 본 실험에서는 차체 접합을 위하여 신기술로 대두 되고 있는 레이저 용접법으로 박판을 접합하였다. 실험 조건은 동일한 재료 두 판을 합쳐 전력량을 변화시켰으며, 전력량의 한 조건을 잡아 용접 속도에 변화를 주었다. 용접 샘플의 물성을 평가하기 위하여 제품 내부의 구조를 비파괴 시험법을 통하여 분석하여 내부적 결함 및 내부 구조를 관찰하고, 열영향부 및 용접부 내부의 조직을 관찰하여 신기술에 대해 재료적 물성을 평가하고자 한다. 평가방법은 산업용 단층 촬영기(CT X-RAY)를 이용하여 재료를 파괴하지 않고 용접상태에 따른 내부구조를 분석하였으며, 용접부, 열영향부 그리고 모재 부분에 대해 경도를 측정하여 용접조건에 따른 경도양상을 관찰하였다. 또한 부위별로 조직을 관찰하여 재료 내부의 상을 관찰하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.69-69
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• 2010

최근 컨테이너 선박의 초대형화로 극후물 고장력 강재인 항복응력 460MPa급 고장력강인 EH47이 개발되었다. 두께 80mm의 극후물 용접에서 용접생산성 향상을 위하여 EGW/FCAW로 양면 용접이 검토되고, 입열량은 최대 300kJ/cm의 대입열 용접이 요구된다. 이를 위해서는 강재 및 용접재료 모두 300kJ/cm 용접부 성능이 선급 규격을 만족하여야 함은 물론 마지막 조립단계에서 적용되기 때문에 용접재료의 용접작업성도 매우 크게 요구되고 있다. 먼저 대입열 용접금속에서 요구되는 저온 충격인성($vE_{-20^{\circ}C}{\geq}57J$)을 만족하기 위하여는 용접금속의 미세조직 제어가 필요하며, 특히 조대한 입계페라이트 생성을 억제하고 미세한 입내 페라이트를 균일 분포하는 것이 중요하지만, 이를 위해 용접금속의 소입성이 지나치게 높이면 경화조직인 베이나이트 분율이 증가하여 오히려 용접금속 저온 충격인성을 저하시키므로, 적절한 용접금속의 성분 제어가 중요하다. 한편 용접부는 선급에서 요구하는 최소 강도인 570MPa를 만족하기 위하여 용접금속의 소성구속 현상을 활용하여 용접부 인장강도를 확보 할 수 있음을 확인했다. 이를 위해서는 용접금속의 적정한 경화도 확보가 필요하였다. 전술한 바와 같이 대입열 용접금속 저온 충격인성 확보와 용접부 강도 측면을 고려하여 용접금속 최적의 탄소당량 범위를 제시코자 하였다. 한편 용접재료의 용접작업성은 EGW용접의 용적이행 현상은 자유비행이행으로 이루어지고 있으며 특성상 용접중 용적과 용융지 사이에 많은 순간단락 현상을 동반하고 있으며, 슬래그 유동이 불안정하면 아크 꺼짐 현상도 관찰되고 있다. 따라서, 현장용접시 원할한 용접작업성을 확보할 수 있는 평가 기준으로써 아크 전류 및 전압의 변동 정도를 설정하고, 용접재료의 용접작업성 확보 기준을 제시코자 하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.30-30
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• 2010

고강도강의 용접성은 저온균열 저항성으로 대변되는데, TMCP강과 HSLA강 등이 개발되면서 고강도강의 저온균열저항성이 크게 향상되어 무예열 용접성이 확보되었다. 그러나 용접재료 측면에서는 그에 상응하는 재료의 개발이 지연되어 강재 개발로 인한 우수한 성능을 충분히 발휘하지 못하고 있으며 용접부의 건전성 문제가 심각하게 인식되고 있다. 이로 인해 고강도강에 적용시킬 수 있는 무예열 용접재료의 필요성이 대두되어 개발이 진행되고 있으며 상용화를 앞두고 있다. 이러한 용접재료의 개발단계에서 합금설계는 가장 중요한 항목으로 합금 조성에 따라 용착금속의 강도 및 인성에 상당한 변화를 가져오기 때문이다. 합금원소 중 Al은 강재의 탈산을 돕기 때문에 가능한 많은 양의 첨가를 요구하지만 적정량 이상을 초과하게 되면 오히려 용착금속의 저온인성 특성에 부정적인 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 고강도 GMA 용착금속의 Al함량을 단계적으로 변화시켜 용착금속 내 최적의 Al의 함량을 찾고자 하였다. 또한 높은 비용 및 많은 시간을 필요로 하는 와이어로드를 제작하지 않고도 Al함량을 조절 할 수 있는 방법을 고안하고자 하였다. 실험의 모재는 HSLA-100강을 사용하였으며 용접재료는 ER120S-G급의 GMA용접 재료를 사용하였다. 모재 성분과의 희석을 방지하기 위해 V-Groove 가공 후 6패스 Buttering 용접을 실시하였고, 다시 Buttering용접부에 V-Groove 가공을 하여 최종 용접을 실시하였다. 이 때 Al함량을 조절하기 위해 최종 용접 개선부 밑면에 홈을 판 후 Al fiber(직경 0.3mm)를 깔고 용접(입열량 20kJ/cm)하여 Al함유량을 총 3가지(0.003~0.04% Al)로 제어하였다. 용접 후 각각의 시편에 대해 미세조직, 충격시험, O/N분석, 성분분석 등의 시험을 수행하여 저온인성과의 상관관계를 알아보았다.