• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 1998년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.19-20
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• 1998

오버레이용접에 의한 표면개질기술(Weld Surfacing or Hardfacing Technology)은 내식성, 내 마모성, 또는 내열성을 갖는 합금의 용접재료를 모재 표면에 균일하게 용착(오버레이:Ovedayer)시킴으로써 목적하는 재료의 표면성질을 향상시키는 표면처리의 한 방법이으로써 1922년 Stoody가 Steel Tube에 Cr합금 분말을 충진한 용접봉을 제조하여 석유시추용 회전드릴의 선단 표면을 오버 레이 용접시켜 내마모성을 획기적으로 개선시킴으로써 이루어 졌다. 초기 오버레이 용접기술은 발전설비I 제철설비I 시벤트설비, 그리고 제지설비 등 주로 설비 부품들의 표면부 내마모성을 개선시키는 방향으로 주로 연구 개발이 이루어졌으나, 기술개발의 진전으로 탈황설비 둥의 표면부 내식성 향상, 연속주조롤 표면부의 내산화성, 내열피로성, 내마모 성 향상 둥을 위해 점차 산업전반에 널리 이용되고 있으며, 설비의 고도화 및 장수명화가 요구되 면서 본 기술의 중요성 또한 점차 부각되고 있다. 그림 1은 연강의 모재 위에 셀프쉴드플럭스코어드와이어(Self-Shield Flux Cored Wire:SS-FCW, 이하 55-FCW라 기술함)를 사용하여 오버레이 용접올 하는 장면을 도식적으로 나 타낸 것이다. 모재와 전극재인 용접봉(S5-FCW) 사이에서 아크가 발생되고, 아크열에 의해서 용접 봉 및 모재 일부가 용융되면서 모재 표면에 새로운 오버레이 표면층이 형성된다. 통상 오버레이 층의 1층 두께는 2-6mm 내외이며, 단층 혹은 다충 오버레이를 자유롭게 실시한다. 오버레이층의 물성은 아크열에 의한 모재로의 용입정도에 따라 1층부에서는 모재의 영향을 크게 받지만 오버레 이충 수가 증가된 3층부에서 부터는 전적으로 용접봉의 성분에 좌우된다. 사진 1은 연강(55-41)의 모재위에 크롬탄화물이 다량 함유된 고크롬 탄화물형 내마모재가 오버 레이된 내마모 복합강판 (wear plate)의 단면 미세조직 사진으로써 모재부와 오버레이충을 함께 보여주고 있다. 모재와 오버레이 충간의 경계면은 모재 일부가 용융된 후 웅고하면서 형성됨으로 인해서 도금이나 용사층과는 달리 매우 견고하게 결합되어 있다. 따라서 계면부의 탈락이라는 문 제점은 거의 없어 심한 응력을 받는 기계구조물 및 부품에도 본 기술은 널리 적용되고 있다. 그리고 사진 1에서 알 수 있는 바와 같이 모재와는 전혀 상이한 재료를 자유로이 선택하여 표면 유효층 일부만 오버레이시키며I 주조 및 단조가 불가능한 재료까지도 표면부에 오버레이 시킴으로 서 부품 및 설비의 제조에 있어 재료비의 절감과 제품의 수명이 획기적으로 개선될 수 있다. 그리고 최근에는 도금 빛 용사 둥과 같은 표면처리를 할 경우임의 소재 표면에 도금 및 용 사에 용이한 재료를 오버레이용접시킨 후 표면처리를 함으로써 보다 고품질의 표면층을 얻기위한 시도가 이루어지고 있다. 따라서 국내, 외의 오버레이 용접기술의 적용현황 및 대표적인 적용사례, 오버레이 용접기술 및 용접재료의 개발현황 둥을 중심으로 살펴봄으로서 아직 국내에서는 널리 알려지지 않은 본 기 술의 활용을 넓이고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.718-723
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• 2016

중형 차량용 에어컨에 사용되는 스크롤 압축기는 토크변동이 적고 에너지 효율이 높으며, 소음이 적어 적용이 확대되어 가고 있다. 또한 경량화에 따라 압축기를 구성하는 주요부품이 스틸에서 알루미늄으로 변경하는 등 소재에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 또한 스크롤 압축기는 고정 스크롤과 선회 스크롤의 인벌루트 랩의 가공 정밀도가 $10{\mu}m$ 이하로 정밀도가 높은 전용장비와 전용 툴은 물론 숙련된 가공기술이 요구되므로 가공 품질을 확인하기 위하여 표면조도와 윤곽도를 측정하였으며, 알루미늄을 모재로하여 양극 산화 처리하여 사용되고 있는 선회스크롤의 경도를 향상시키기 위한 방법의 일환으로 봉공처리를 수행에 따른 특성들을 살펴보았다. 알루미늄 소재는 Al-Mg-Cu계 합금으로 미량의 Ni, Fe, Zn 이 부가된 것으로 나타났으며, 표면조도는 $3{\mu}m$이하로 가공 정밀도 기준 $10{\mu}m$를 만족하였다. 또한 양극산화 후 나노다이아몬드, CNT로 봉공처리 한 경우 경도는 450 이상으로 수봉공처리의 경우 보다 50% 이상 경도가 향상됨을 알 수 있었으며, 봉공재로 사용하기 위한 소재로서 탄소나노튜브나 나노다이아몬드는 큰 차이를 보이지 않았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.1-11
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• 2016

본 연구에서는 벽면으로부터 균일한 열 유속 조건에서 나노유체의 층류유동에 의한 대류 열전달 향상과 관련하여 유동관 내 벽면에서의 나노입자 거동의 영향에 대한 수치해석 및 실험 연구에 대해서 논한다. $SiO_2$ 나노유체의 동적 열전도도는 스테인리스 원형 관(길이 1 m 및 직경 1.75 mm)의 외면에 부착된 T형 열전대를 활용하여 측정하였다. 실험에 사용된 나노유체는 직경이 24 nm인 구형의 $SiO_2$ 나노 입자를 초순수에 분산시켜 제조하였다. 나노 유체의 향상된 열전도도(즉, 최대 7.9 %의 증가)는 기본유체(즉, 초순수)와 나노유체 간 유동에서 벽면 온도 변화를 측정하여 비교함으로써 확인하였다. 하지만, 수치해석 결과에서는 실험으로부터 발견된 경향이 발견되지 못했는데, 이는 수치해석 모델이 기본적으로 연속체역학 및 안정된 콜로이드 용액에 나노 입자를 포함하는 유동특성에 기반을 두기 때문으로 분석된다. 이에 따라, 열교환 표면에서 나노입자와 벽면 간 상호작용(예: 나노입자의 고립된 침전)에 의한 표면특성 변화와 같은 비연속체역학 기반의 효과를 확인하기 위하여, 나노유체의 흐름 직후 정제수를 활용한 추가실험을 수행하였다.

• 한국가스학회지
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• 제25권5호
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• pp.30-36
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• 2021

정유 및 석유화학산업의 개질로 튜브에 사용되는 mod HP강에 대한 잔여수명의 예측법을 튜브의 표면 금속조직에 석출된 탄화물의 면적분율에 대한 정량적인 평가를 통해 연구하였다. 표면복제법을 활용한 미세조직 분석을 통하여 탄화물의 면적분율과 잔여수명 사이의 관계를 실험적으로 구하였다. 신재(Virgin)와 950 ℃의 개질로에서 1.8, 6.0, 7.2, 8.5, 9.7 및 16.2년 실제 사용한 튜브들을 광학현미경(OM)을 사용하여 관찰하였으며, 석출물의 면적분율을 Image J 프로그램을 이용한 정량적 이미지 분석에 의해 측정하였다. 석출물의 면적분율이 증가함에 따라 잔여수명이 감소하여 서로 반비례하는 결과를 보여주었다. 이 관계를 사용온도와 수명을 결합한 파라미터인 LMP로 나타내면, 신재에서 LMP 값이 가장 높게 나타났고, 사용시간이 증가할수록 LMP가 감소하여 잔여수명이 줄어 듦을 나타내었다. LMP와 탄화물의 면적분율과의 상관관계를 나타내는 관계식을 도출하였다. 도출한 관계식은 현장에서 잔여수명 평가를 위해 표면복제법 적용으로 면적분율을 측정하여 잔여수명을 평가하는데 사용될 수 있다.

• 한국융합학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.281-289
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• 2022

플라즈마오존은 높은 살균성능으로 인해 다양한 살균분야에서 활용되고 있다. DBD(유전체 장벽방전)에 사용되는 유전체는 주로 석영, 세라믹, 폴리머 등이 주로 사용된다. 유전체로 이루어진 레이어는 공급되는 전하의 양을 제한시키고 플라즈마가 유전체 면 위에서 고르게 발생할 수 있도록 하는 역할을 한다. 이러한 DBD를 이용한 플라즈마, 오존살균은 살균대상이나 주변 환경이 복잡한 구조로 된 경우가 많아 공간살균에 대한 개념을 수립하고 이에 대한 연구와 학문적 체계가 필요하다. 본 연구에서는 플라즈마라디칼과 오존 생성을 위해 대기압에서 DBD방식을 이용한다. 플라즈마오존의 발생을 위한 반응기의 구조는 세라믹 튜브 유전체와 스테인리스 도체를 일정한 간격으로 배치하여 유전체 장벽방전을 발생시키는 형태이다. 공간살균장치로서의 플라즈마오존 발생은 성능 면에서 우수한 살균장치로 인식되고 있으므로 장치의 설계와 검증을 통해 공간살균장치의 최적설계를 확립하고자 하며 제안된 방법을 기반으로 다양한 살균 어플리케이션을 개발하는데 기초를 제공한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권6호
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• pp.417-427
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• 2010

기존 터널 하부에 근접 교차하여 새로운 터널을 건설하는 경우에, 신설터널의 종방향 아칭이 기존 상부 터널의 간섭으로 인하여 영향을 받으나 이에 대한 연구는 많지 않다. 특히 기존터널의 상부에 존재하는 지상 구조물에 의한 영향을 연구한 경우는 찾아보기 힘들다. 따라서 본 연구에서는 기존터널 하부에 근접 교차하여 새로운 터널을 굴착하는 경우에, 기존터널과 하부 터널 막장의 상대적 위치에 따른 아칭현상과 지상구조물에 의한 영향을 실내모형실험을 실시하여 규명하고자 하였다. 이를 위하여 기존 원형터널 하부에서 신설터널 막장 위치를 변화시키면서 지중응력과 변위를 측정하였다. 또한, 지상 구조물의 위치에 따른 영향을 측정하였다. 연구 결과 상부 터널의 간섭에 의하여 하부 터널 종방향 응력전이가 영향을 받는 것을 알 수 있었으며, 하부 터널 굴착에 따른 종방향 아칭에 의해 상 하부 터널 사이에서 지반의 토압이 변하는 것을 확인하였다. 또한, 지상구조물의 위치가 막장과 일치하였을 때 종방향 아칭으로 인한 간섭이 가장 크게 측정되었다.

• 한국가스학회지
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• 제27권4호
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• pp.19-26
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• 2023

지진은 지하 구조물에 영향을 미치는 가장 중요한 재해 중 하나이다. 도시가스 지하 매설 배관은 지진 발생 시 구조물의 안전성 문제가 발생할 수 있다. 우리나라는 디지털 관측을 시작한 이래로 지진 발생 횟수가 꾸준히 증가하고 있다. 도시가스배관의 내진 설계 기준은 2008년에 KGS GC204 가스배관 내진설계 기준이 제정되었지만 이는 배관 설치 시 기준으로 지진 발생 시 배관의 영향을 추정하기는 어렵다. 본 연구에서는 국내에서 매설배관으로 주로 사용하고 있는 PE(폴리에틸렌관)배관과 PLP(폴리에틸렌 피복강관) 배관을 대상으로 지진 발생 시 환경 및 배관의 변수에 따른 구조해석을 수행하였다. 본 연구는 CAE(Computer Aided Engineering)를 통해 배관을 모델링하고 지반에 변위를 발생시켜 가장 취약한 매설배관의 변수를 찾고자하였다. 이 연구를 통해 토양은 탄성계수가 클 수록, 매설심도는 깊을 수록, 관경은 작을 수록, 압력은 높을 수록, PE 보다 PLP 배관이 더 지진에 영향을 많이 받는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과를 토대로 매설 도시가스배관의 취약지점을 유추하여 지진발생 시 매설배관의 특별점검에 활용하고자한다.[1]

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제26권4호
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• pp.21-26
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• 2003

새로 개발된 다기능 위.십이지장관 코일 카테타의 유용성을 체외실험을 통하여 평가하고자 한다. 위.십이지장 코일 카테타는 전체길이가 150 cm되게 하여 두께 0.3 mm의 스테인레스 세선을 내경 1.3 mm 코일스프링으로 만들고 폴리에틸렌계의 열수축 튜브를 피복하였다. 카테타의 원위부 끝에서 2 0cm 지점까지 금 표식자 7개를 부착하여 방사선 투시상 길이 측정이 가능하게 하였으며, 원위부 7cm, 13 cm, 19 cm 지점에 조영제 분사가 가능하도록 측부 분사구를 제작하였다. 기존의 5 Fr. 혈관용 카테타와 새롭게 제작된 코일 카테타를 대상으로 방사선 불투과도와 조영제 분사능력을 평가하였다. 방사선 불투과도는 필름농도를 비교하였고, 조영제 분사능력은 아크릴을 이용하여 4개의 함을 제작하고 그 내부에 카테타를 위치시킨 후 자동주입기를 이용하여 생리식염수를 주입하여 카테타 내부에 안내철사를 삽입했을 경우와 하지 않았을 경우에서의 조영제 분사율을 측정하였다. 방사선 불투과도는 5 Fr. 혈관용 카테타에서 0.51, 새롭게 제작된 코일 카테타는 0.31이 측정되었고, 조영제 분사량은 5 Fr. 혈관용 카테타는 안내철사를 삽입한 경우와 삽입하지 않은 경우 동일하게 원위부에서만 99.5%분사하였다. 코일 카테타는 안내철사를 삽입한 경우 원위부로부터 각각 1.17%, 18.8%, 41.8%, 38.2%가 분사되었고 안내철사를 삽입하지 않았을 경우 원위부로부터 각각 19.5%, 32.6%, 27.7%, 20.3%가 분사되었다. 새로 개발된 위.십이지장 카테타는 기존의 카테타와 비교하여 방사선 투시상 확인이 용이하여 길이측정이 쉽고, 조영제 분사능력이 우수하여 위.십이지장의 중재시술시 유용하게 사용될 것으로 판단된다.