• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.146-146
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• 2016

최근 국민 소득향상과 더불어, 여가시간 증가에 따라 해양레저에 대한 관심이 크게 높아지고 있으며, 그에 따라 레저용 선박 수요도 증가하고 있다. 기존 국내 소형 선박의 경우 FRP(fiber-reinforced plastic)재료로 선박을 건조해 왔다. 그러나 해양환경 규제 강화로 FRP 선박의 건조가 감소하고 있으며, 친환경 선박에 대한 필요성이 대두되고 있다. 따라서 FRP재료를 대체하는 선박용 재료로 친환경적이고 가벼운 소재인 알루미늄 합금 재료가 선박건조 분야에서 각광을 받고 있다. 특히 5000계열 Al-Mg 합금은 가공성과 용접성이 우수하여 주로 구조용으로 많이 사용되고 있으나 경량화에 따른 빠른 선속이 유체충격을 증가시켜 선체에 캐비테이션 손상을 일으킬 수 있다. Al-Mg 합금의 경우에 부식성이 대단히 큰 해양환경에서 부식과 캐비테이션 침식이 복합적으로 일어나면 손상이 빠르게 증가되는 경향을 나타내어 선박의 수명을 현저히 단축시켜 경제적인 손실을 초래한다. 따라서 본 연구에서는 해수 내에서 Al-Mg 합금의 캐비테이션 저항성을 향상시키기 위해 알루미늄 합금 표면에 내식성 뿐만 아니라 경도 및 내마모성 등의 기계적 특성이 우수한 산화피막을 형성시키는 양극산화 기술을 적용하고, 다양한 봉공처리(sealing)방법에 따른 캐비테이션 특성을 평가하였다. 캐비테이션 실험은 압전(piezoelectric) 효과를 이용한 진동발생 장치를 사용하여 $30{\mu}m$ 진폭으로 일정하게 유지하였으며, 시편과 혼 팁 사이의 간격은 1mm로 하였다. 캐비테이션 실험 후에는 시편을 초음파 세척하여 진공 건조기에서 24시간 이상 건조한 후 정밀저울로 무게를 측정하였으며, 표면 손상 형상을 분석하기 위해 주사전자현미경(SEM)과 3D현미경을 이용하여 관찰하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권4호
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• pp.460-467
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• 2011

중속 디젤 엔진에 적용된 연료 펌프의 스필 포트 및 플런저 벽면에서 발생하는 캐비테이션 손상 원인을 규명하기 위해, 연료 펌프의 스필 포트 내부에서 일어나는 캐비테이션 유동 현상에 대한 가시화를 수행 하였다. 이를 위해 기존 연료 펌프를 개조하여 사파이어 가시창을 제작, 설치하고, 고속 카메라와 Nd-YAG 레이져 및 산업용 내시경을 이용한 다양한 가시화 방법을 모색하였다. 취득한 영상의 분석 결과 연료의 분사 과정 동안 네 가지 형태의 특징적인 캐비테이션 현상이 목격되며, 특히 연료 압송 과정의 종료 직전과 직후 에서 발생하는 분수 형태와 제트 형태의 캐비테이션이 손상의 지배적인 원인으로 판명되었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.59-64
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• 2002

버터플라이 밸브의 압력손실과 캐비테이션에 대한 유동특성 연구를 수행하였다. 밸브의 열림각에 대한 압력손실계수는 Carnot 방정식을 응용하여 수식화하였다. 캐비테이션(캐비테이션의 발단, 슈퍼 캐비테이션, 캐비테이션 손상, 초킹 캐비테이션과 같은)은 밸브의 압력손실계수로부터 예측되었다. 압력손실과 캐비테이션 예측은 밸브의 열림각에 대한 두께 비의 변화에 따라 수행하였다. 예측 데이터는 버터플라이 밸브를 개발하는데 필요한 엔지니어링 데이터로 활용하고자 한다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1992년도 제16회 학술강연회초록집
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• pp.44-49
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• 1992

액체를 취급하는 기계.장치는 유속 및 회전속도 등이 빠르게 되면 유체충격과 정압의 저하에 따른 국부적 비등으로 인해 캐비테이션(cavitation) 현상이 발생한다. 이러한 캐비테이션현상에 따른 소음과 진동율 초래하고, 또한 기포의 붕괴에 따른 형격압으로 캐비테이션-침식(cavitation-erosion)이 발생하여 기계.장치의 구성재료에 손실이 일어남으로써 이들 기계의 효율을 저하시킴과 아울러 수명을 단종시킬 수 있다. 더욱이 부식성의 액체에 사용되는 기계.장치의 금속재료에는 캐비테이션(erosion-corrosion)이 중첩하여 발생하는 경우는 침식과 부식이 상호간에 가속하는 상승효과 때문에 기계.장치의 수명에 치명적인 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 초음파 진동장치에 의한 각종 유중에서 베어링 합금 1종, 7종 및 켈-멧 4종에 대한 캐비테이션-침식실험을 실시하여, 침식손상거동및 특성등을 구명하고저 하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1083-1090
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• 2012

동합금은 내식성이 우수하기 때문에 선박 프로펠러, 펌프 임펠러등 많은 주물재료로 사용되고 있다. 또한 해양구조물 및 대체에너지 산업의 급성장으로 수요가 증가하는 추세이다. 그러나 해수환경에 장시간 노출되어 고속 회전함에 따라 발생되는 침식 및 캐비테이션 손상 때문에 잦은 수리가 요구된다. 이러한 동합금의 내구성을 향상시키기 위해서 표면개질방법의 하나로 워터캐비테이션피닝 기술이 주목받고 있다. 이 기술은 열영향이 없고 환경친화적이며 주물재료에 특히 유용한 기술이다. 따라서 본 연구에서는 주물재료인 동합금을 증류수 중에서 워터캐비테이션피닝을 다양한 시간 변수로 실시하였고, 이후 이 재료를 해수중에서 전기화학적 방법을 통해 개질된 표면의 내식성을 평가하였다. 그 결과 재료의 내구성도 향상되며, 내식성도 우수하게 나타난 조건은 2분동안 워터캐비테이션피닝을 실시한 경우였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권5호
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• pp.484-492
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• 2013

세계 각국은 산업 고도화에 따라 해수환경에 내식성, 내마모성을 갖는 재료에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 특히 표면이 미려하고 내식성이 강한 스테인리스강은 선박, 해양 플랜트 및 조류발전 등 다양한 산업분야에 널리 사용되고 있다. 그러나 해양환경에서 $Cl^-$ 이온에 의한 부식 손상과 고속회전에 따라 캐비테이션 손상이 발생하기 쉽다. 따라서 이 연구에서는 해수 내 빠른 유속 환경에 사용되는 304 스테인리스강에 대해 캐비테이션 침식-부식실험을 실시하여 외부 조건이 스테인리스강의 내식성에 미치는 영향을 종합 분석하였다. 캐비테이션이 발생된 조건에서 워터캐비테이션 피닝효과에 의한 시험편 내에 압축잔류응력 형성으로 높은 경도를 나타냈으나, 물리적 충격으로 인한 산화피막 파괴로 동전위 분극 실험에서는 높은 전류밀도를 나타냈다. 따라서 해수 내 캐비테이션에 대한 저항성을 향상시키기 위해서는 전기화학적 특성뿐만 아니라 기계적 특성도 복합적으로 고려한 재료의 선택이 필요하다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.151-151
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• 2012

• 해양환경안전학회지
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• 제18권5호
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• pp.481-487
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• 2012

최근 FRP 선박의 폐선 처리문제, 환경 규제의 강화, 자원 재활용 등의 관점에서 소형 알루미늄 합금 선박의 건조가 증가하는 추세이다. 그러나 알루미늄은 가볍기 때문에 해양에서 고속으로 운행 가능한 알루미늄 선박은 캐비테이션이 발생되어 기포붕괴에 따른 큰 충격압력에 의해 캐비테이션 침식이 일어남으로서 재료의 수명에 있어 문제점을 드러내고 있다. 따라서 본 연구에는 캐비테이션에 의한 손상을 방지하여 내구 수명을 연장시키기 위한 방법으로 워터 캐비테이션 피닝 기술을 선박용 알루미늄 합금에 적용하였다. 이를 위하여 워터 캐비테이션 피닝을 실시하여 내캐비테이션 특성이 가장 우수한 적용 시간을 규명하였다. 선박용 알루미늄 합금 5456-H116, 5083-H321 그리고 5052-O는 워터캐비테이션 피닝을 실시함으로써 내캐비테이션 특성이 워터 캐비테이션 피닝을 하지 않은 시편보다 무게감소량이 각각 42.11 %, 50.0 % 그리고 25.7 % 개선되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.111-111
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• 2017

쇼트피닝 기술은 크게 피로강도 향상을 위한 쇼트피닝(shot peening), 재료의 청정 및 도장 품질 향상을 위한 쇼트블라스트(shot blast) 그리고 쇼트피닝 시 판재의 변형되는 성질을 이용한 핀포밍(peen forming) 등으로 구분할 수 있다. 그 중 본 연구에서는 해양산업 분야에서 널리 사용되는 회주철의 효과적인 내구성 향상을 위해 쇼트피닝 기술을 적용하였다. 그러나 쇼트피닝 기술 적용에 있어서 가장 중요한 것은 제품의 균일성, 정확성, 신뢰성을 확보하기 위해 쇼트피닝 강도를 제어하는 여러 가지 변수들에 대하여 최적 상태를 유지하는 것이다. 따라서 회주철에 대한 최적 쇼트피닝 분사조건 규명작업은 반드시 쇼트피닝 가공 전에 수반되어야만 한다. 그 일환으로 실험은 쇼트피닝 분사시간과 분사압력을 변수로 하여 회주철 표면에 적용하였으며, 기계적 특성 평가를 통해 최적의 쇼트피닝 조건을 규명하고자 하였다. 쇼트피닝 분사조건에 따른 회주철의 내구성을 평가하기 위해 캐비테이션 실험을 실시하였으며, 경도 측정, 횡단면 관찰 및 표면의 3D 현미경 관찰 등을 통해 기계적 특성을 분석하였다. 캐비테이션 실험은 ASTM G32 규정에 의거하여 천연해수 내 $30^{\circ}C$에서 $50{\mu}m$의 진폭으로 실시하였다. 실험 후에는 주사전자현미경으로 손상표면을 관찰하였으며, 손상 정도를 비교하기 위해 무게 감소량을 계측하여 상호 비교/분석하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.108-108
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• 2018

무전해 니켈도금 층은 마모, 마찰, 스크래치, tribology 등에 대한 내구성뿐만 아니라 내식성도 우수하여 산업현장에서 널리 적용되고 있다. 일반적으로 무전해 니켈도금 층의 내구성은 경도 값과 직접적인 상관관계를 가지며, 그 값은 약 $400-500H_V$ 정도이다. 이러한 무전해 도금 층에 대하여 약 $400^{\circ}C$에서 1시간 정도 열처리를 실시하면 경도 값은 약 $800-1000H_V$ 정도로 현저히 증가되고 내구성 역시 크게 향상시킬 수 있다. 그러나 해양환경에서 발생되는 캐비테이션 침식 부식에 대한 무전해 니켈도금 층의 열처리에 관한 연구는 거의 전무한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 회주철의 캐비테이션 침식 부식을 방지하기 위해 무전해 니켈도금 후 다양한 온도와 시간으로 열처리를 실시하여 도금 층의 캐비테이션 침식 부식 특성을 평가하고자 하였다. 무전해 니켈코팅을 위한 모재는 회주철(FC250)을 $19.5mm{\times}19.5mm{\times}5mm$의 크기로 가공하였다. 도금조로 500mL 비커를 사용하였으며, 모든 시험편은 2시간 동안 무전해 니켈도금을 실시하였다. 그리고 캐비테이션 실험은 ASTM G32 규정에 의거하여 천연해수 내 $30^{\circ}C$에서 $50{\mu}m$의 진폭으로 실시하였다. 그 결과 열처리 적용 시 EN 도금의 표면경도가 현저히 증가하여 캐비테이션 침식 부식 저항성이 상당히 개선되었다.