• 월간 기계설비
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• s.266
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• pp.49-57
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• 2012

지난 8월 13일 서울 종로구 소격동 국립현대미술관 서울관 공사현장에서 화재 발생으로 4명이 숨지고 18명이 중경상을 입는 등 많은 인명피해를 냈다. 이처럼 인명피해가 컸던 것은 우레탄 공사를 하던 밀폐공간에서 불이 나면서 발생한 유독가스 때문에 사람들이 제대로 대피하지 못했기 때문이다. 사고발생 원인으로 '용접공사' 여부를 놓고 공방을 벌였으나 경찰은 '전기합선'이라는 잠정 결론을 내렸다. 지난 2008년 1월에 발생한 경기도 이천 냉동창고 화재는 40명의 목숨을 앗아갔다. 화재 원인은 냉동배관을 설치하면서 전기 용접을 하기 위해 불을 붙였다가 이것이 공기 중에 차 있던 유증기(기름증기)와 만나면서 폭발이 일어난 것이었다. 올 여름처럼 기온이 높고 건조한 날이 지속되면서 인화성 액체(유기용제)를 취급하는 건설현장에서는 다량의 유증기가 발생할 수 있을 뿐만 아니라 건조한 조건에서 정전기에 의한 화재 폭발 누출사고의 발생 위험이 높아지고 있다. 기계설비공사에서 화재, 폭발 위험성이 가장 큰 공사는 용접공사이기에 용접공사를 할 때 화재, 감전의 위험성을 배제한 후 공사에 들어간다. 용접으로 인한 사망사고의 유형으로는 용접 중 추락사고와 더불어 용접 불꽃이 가연성 물질에 옮겨 붙어 화재 발생으로 인한 질식사, 용접작업 중 절연체가 파손된 용접기 홀더 충전부의 접촉으로 인한 감전사 등이 있다. 본지는 용접으로 인한 화재 감전 등의 사고발생을 미연에 방지하기 위해 안전작업 수칙 및 안전수칙 체크리스트, 재해사례를 시리즈로 연재한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.26 no.10
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• pp.2008-2017
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• 2002

Joint structure of a transducer horn-holder assembly fur a wire bonder was examined through FEM contact analysis. A three dimensional modeling and analysis was carried out to survey the internal physics of this structure and to prove the accuracy of a computation compared to a measurement. After validation, a simple two dimensional model was built fur various parametric study considering the efficiency and speed of the computation. Several factors such as boundary conditions, a modeling boundary, mesh density and so on, were considered to obtain consistency with three dimensional analysis. An arc angle and a position of each holder boss were chosen as design parameters. A design of experiment was applied to find out an optimized design of the holder geometry. As a result, a guideline for holder boss design was suggested and main factors and their influence on stress concentration in the transducer horn were surveyed.

• Tunnel and Underground Space
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• v.20 no.2
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• pp.125-130
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• 2010

Model blast experiments of mortar blocks were performed to investigate the effect of the guide hole on crack growth. The mortar block specimens have a blast charge hole and 8 guide holes. Two of circular guide hole, notched guide hole, diamond shaped guide hole and diamond shaped guide holder are installed around 110 mm, 165 mm and 220 mm apart from the charge hole for each specimen. From the blast experiments, it was revealed that all the guide hole used in this study were effective for controlling the crack growth at the fracture control.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.12 no.6
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• pp.1051-1055
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• 2008

If ZnS receive electric energy, it can generate light. Thin film ELD has merits of excellent sight effect, solid state and easy fabrication but has problems of low emission density, high power loss and high operating voltage. Thin film deposited by electron beam evaporator has good uniformity of 6%. We fabricate excellent thin film ELD for solution of this problems. The thin film ELD made in this study has brightness of 650fL at yellow light and 350fL at green light.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2012.05a
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• pp.213-218
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• 2012

Survey on the hypergolic igniter and rupture disc for liquid rocket engines was performed. The patent of the igniter for US MC-1 and Russia RD-170 Engine and the disc for NASA's space vehicle were analyzed. The types, characteristics, performances, design parameters and ASME standards of the disc are examined. The performances have manufacturing tolerance, reverse pressure, flow disturbance, fragmentation, material, working fluid and operating ratio. Also, survey on structural analyses of the rupture disc were performed.

• Transactions of Materials Processing
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• v.32 no.5
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• pp.276-286
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• 2023

The field of sheet metal forming using press technology has become essential in modern mass production systems. Draw bead is often used to enhance formability. However, optimal draw bead design often requires excessive time and cost due to iterative experimentation and sometimes results in some defects. Given these challenges, there is a need to enhance formability by introducing segmented blank holders without draw beads. In this paper, the feasibility of a localized holding strategy using segmented blank holders is evaluated without the use of draw beads. The possibility for improving the formability was evaluated by utilizing a combination of the forming limit diagram and the wrinkle pattern-based defect indicators. Artificial neural networks were used for predicting defect indicators corresponding to arbitrary input holding forces and the NSGA-II optimization algorithm is used to find optimum blank holder forces yielding better defect indicators than the original process with drawbeads. Using optimum holding forces obtained from the proposed procedure, the stamping process with the segmented blank holders can yield better formability than the conventional process with drawbeads.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.302-302
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• 2012

본 연구에서는 아크 소스를 이용하여 TiAlN을 코팅하였으며 공정 변수 중 질소 유량에 다른 TiAlN 박막의 물성 변화를 관찰하였다. TiAlN은 고경도 난삭재의 고능률 절삭 분야에 사용되어 공구의 수명을 향상하기 위한 표면처리 소재로 각광을 받고 있다. TiAlN 박막은 아크 소스에 장착된 TiAlN 타겟(Ti-50 at %Al)을 사용하여 스테인리스 강판 위에 코팅 하였으며 이 때 기판과 타겟 간의 거리는 약 30 cm이었다. 기판을 진공용기에 장착하고 ${\sim}10^{-6}$ torr까지 진공배기를 실시한 후 아르곤 가스를 진공용기 내로 공급하여 공정 압력인 $7{\times}10^{-4}$ torr로 제어한다. 공정 압력에서 아크 소스에 약 70 A의 전류를 인가하여 아크를 발생시키고 기판 홀더에 약 -400 V의 직류전압을 인가하여 약 5분간 청정을 실시하였다. 기판의 청정이 끝나면 기판에 인가된 전압을 차단하고 질소 가스를 진공용기에 공급하여 TiAlN을 코팅하였다. 질소 유량이 30 sccm일 경우 TiAlN 박막의 경도가 약 2510 Hv로 가장 높았으며, 질소의 유량이 40 sccm 이상으로 증가할 경우 TiAlN 박막의 경도는 1500 Hv로 주목할 만한 변화는 없었다. 질소 유량이 증가하면 TiAlN 박막의 색상은 회색에서 어두운 보라색으로 변화하였고 주사전자현미경 분석을 통해서 거대 입자(macro particle)가 감소하는 경향을 확인할 수 있었으며 이는 질소 유량이 증가할수록 TiAlN 박막의 표면조도 또한 증가하는 분석결과와 일치하였다. X-선 회절 분석을 통해 질소 유량이 30 sccm 이상에서 박막의 질화가 일어나고 2500 Hv 이상의 경도를 가지는 최적 조건임을 확인하였으며, 이는 절삭 공구 등과 같이 고경도 유지를 위한 코팅 분야에 적용이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서 얻어진 결과를 바탕으로 질소 유량 외에 다른 공정 조건을 변화시켜 TiAlN 코팅을 실시한다면 다양한 색상 구현, 고경도, 내마모성 등 TiAlN 박막의 기능성을 향상할 수 있을 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.165.1-165.1
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• 2016

Zn의 수요는 매년 증가하지만 매장량의 한계로 대체용 물질계가 개발이 필요한 시점이다. Zn보다 상대적으로 풍부하고 동일 두께의 Zn 코팅층과 비교하여 우수한 내식성을 보이는 Al과 Mg의 코팅층을 제작하여 Al-Mg 코팅 강판의 특성 분석 및 평가를 실시하였다. Al-Mg 코팅층은 99.99%의 Al, 99.9%의 Mg target을 사용하여 스퍼터링을 이용하여 냉연강판 위에 코팅하였다. 증발물질과 기판과의 거리는 7cm 이며, 기판은 세척을 실시한 후 클리닝 챔버에 장착하고 ~10-5 Torr 까지 진공배기를 실시하였다. 클리닝 챔버가 기본 압력까지 배기되면 아르곤 가스를 주입하고 기판 홀더에 -800 V의 직류 전압을 인가하여 약 30분간 글로우 방전 청정을 실시하였다. 기판의 청정이 끝나면 아르곤 가스를 차단하고 코팅 챔버로 시편을 이송 후 코팅층 성분의 구성형태에 따라 Al과 Mg을 코팅하였다. Al-Mg 코팅층은 $3{\mu}m$의 두께를 기준으로 Mg wt.%의 비율을 5% ~ 90%까지 변화시키며 코팅하였다. 그리고 후속 공정으로 질소 분위기 $400^{\circ}C$에서 10분간 열처리를 하였다. Al-Mg 코팅층을 주사전자현미경으로 관찰한 결과, 표면에서는 Al-Mg 코팅층에 존재하는 Mg 함량이 높아질수록 grain의 크기가 증가하였고 단면에서는 열처리 전의 치밀한 구조에서 열처리 후에는 주상구조 혹은 grain 구조가 선명해지는 것을 볼 수 있었으며 글로우방전분광기로 Al과 Mg의 성분 비율변화를 확인할 수 있었다. 또한 Al-Mg가 코팅된 강판을 염수분무시험을 통해서 내부식 특성을 확인하였다. Al-Mg 코팅 강판의 염수분무시험 결과, Mg 함량이 낮은 Al-Mg 코팅층은 열처리 후 뚜렷한 내식성 향상을 보였으며 Mg 조성 변화에 따라 일정한 경향성을 보였다. 하지만 Mg 함량이 높은 Al-Mg 코팅층은 열처리 후 급격한 내식성 저하와 함께 시편간의 편자가 커지는 것을 확인 할 수 있었다. 최적의 내식성을 보이는 Mg의 조성을 확인하기 위해서는 향후 보다 변별력이 높은 평가가 결과가 필요하다고 판단되어진다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.165.2-165.2
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• 2016

빗각 증착이란 입사 증기가 기판에 수직하게 입사하는 일반적인 공정과는 다르게 증기가 기판의 수직선과 $0^{\circ}$이상의 각을 갖는 증착 방법을 의미한다. 본 연구는 공정 압력이 비교적 높은 스퍼터링 공정에서 빗각 증착을 실시하여 코팅층의 구조제어가 가능한지를 확인하였다. 본 연구에서는 조직의 치밀도 향상을 통한 특성 향상을 위해 TiN 박막을 제조함에 있어서 빗각 증착 기술을 응용하여 단층 및 다층 피막을 제조하고 그 특성을 비교하였다. 스퍼터 소스에 장착된 타겟의 크기는 6"이며, 99.5% Ti 타겟을 사용하였고, Ar 가스 분위기에서 기판으로 사용된 Si(100) 위에 코팅하였다. 기판과 타겟 간의 거리는 10 cm이며, 기판은 알코올과 아세톤으로 초음파 세척을 실시한 후 진공챔버에 장착하고 < $2.0{\times}10-5Torr$ 까지 진공배기를 실시하였다. 진공챔버가 기본 압력까지 배기되면 Ar 가스를 주입한 후 RF 파워에 약 300V의 전압을 인가하여 글로우 방전을 발생시키고 약 30분간 청정을 실시하였다. 기판의 청정이 끝난 후 다시 < $2.0{\times}10-5Torr$까지 진공배기를 한 후 Ar 가스를 주입하여 TiN 코팅을 실시하였다. 빗각 증착을 위한 기판의 회전각은 $70^{\circ}$, $80^{\circ}$와 $-70^{\circ}$, $-80^{\circ}$이며, TiN 박막의 총 두께는 약 $3.5{\sim}4{\mu}m$로 유지하였다. 스퍼터링을 이용한 TiN 박막의 빗각 증착 코팅을 실시하였으며, 공정조건에 따라 주상정이 자라는 모습과 기울어진 각도가 다른 구조를 갖는 박막이 제조되는 것을 확인할 수 있었다. 빗각증착을 실시하는 중에 기판 홀더에 약 -100 V의 전압을 인가하면 인가하지 않은 막에 비해 치밀한 박막이 성장한다는 사실을 확인하였다. 박막의 성능향상을 위하여 스퍼터 시스템에서 빗각 증착을 이용한 TiN 박막 형성을 실시하였다. SEM 단면 이미지에서 확인해본 결과 주상정이 자라는 형상이 공정 압력이 5 mTorr에서 2 mTorr로 낮아짐에 따라 상대적으로 치밀하면서 일정한 형태로 성장하는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 스퍼터링을 이용한 빗각 증착의 Structure Engineering 이 가능함을 확인하였으며 박막의 성능을 향상시키는 기술로서 응용 가능할 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.96-96
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• 2017

농산물 수확 이후 저장 유통 과정에서 일어나는 생리적 현상 변화에 따른 내부품질의 측정 분석연구가 활발히 진행되고 있다. 이 연구에서는 비파괴 측정 방법들 중 하나인 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 기술을 활용하여 후숙 과일인 키위의 저장 일수에 따른 형태 및 내부 구조의 변화를 조사하였다. 공시재료는 국내에서 판매되고 있는 키위들 중 3품종(뉴질랜드산 Sun Gold, 뉴질랜드산 Green, 칠레산 Jin Green)별로 균일한 크기의 과일 5개씩을 이용하였으며, 시료를 실험실내($16.6^{\circ}C$, 38% RH)에서 18~19 일간 보관하면서 3~5일 간격으로 5회 시험하였다. 전북대 농업과학기술연구소가 보유하고 있는 MRI(M10, Aspect Imaging, Israel)를 활용하여 영상 이미지를 얻었으며, 저장 기간에 따른 무게 감소는 전자저울(한성, HK-series)을 이용하였다. 자기공명영상 이미지는 Gradient-Eco 펄스열을 사용하였고, 횡단면(Axial)의 영상면(Image-direction)을 중심으로 영상영역(Field of View, FOV)은 $80mm{\times}80mm$로 1회 촬영 할 때 마다 30개의 영상들을 얻었다. 저장 기간이 길어질수록 내부 공동현상이 커지는 것으로 나타났고, 뉴질랜드산 Sun Gold 품종은 다른 두 품종보다 내부 공동이 빠르게 나타났다. 실험이 끝나는 날에는 껍질이 연화되어 타원형의 형체를 계속 유지하지 못하고 붕괴되는 이미지를 MRI를 통해서 관찰 할 수 있었다. 시간이 지남에 따라 영상들의 위치가 일정하지 않고 일부 회전을 한 것처럼 나타났다. 이는 키위 전용 홀더를 만들어 고정하지 않고 측정하다보니 생긴 오차로 생각 되었다. 키위를 건조한 공간에 오래 보관하였기 때문에 시간이 지남에 따라 수분증발과 연화된 껍질 사이로 과육이 흘러 일부를 제외한 대부분의 키위 무게가 일정하게 감소하는 것을 알 수 있었다.