• 제목/요약/키워드: Surface corrosion

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벨기에 왕립예술역사박물관 소장 고려시대 금동침통의 과학적 보존처리를 통한 제작기법 연구 (Study of the Production Techniques Used in the Goryeo-period Gilt-Bronze Case for Acupuncture in the Collection of the Royal Museums of Art and History, Belgium)

  • 이재성;박영환
    • 박물관보존과학
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    • 제27권
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    • pp.147-164
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    • 2022
  • 전 세계 22개국에 흩어져 있는 우리 문화재는 20만 여점에 이른다. 저마다 다른 사연을 가지고 외국에 나가게 된 우리 문화재 중 일부는 해외 기관에 소장되어 세계인들에게 우리 문화를 알리고 있지만 훼손되어 전시되지 못하는 경우도 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 2013년부터 '국외 소재 한국문화재 보존·복원 및 활용 지원 사업'을 추진하고 있다. 2021년은 한국과 벨기에 수교 120주년을 기념하여 벨기에 왕립예술역사박물관 소장 고려시대 금동침통을 국내에 들여와 보존처리했다. 보존처리의 기본 방향은 원형을 보존하고 부식이 지속되는 것을 최대한 늦추는 것이기 때문에 표면 부식물제거, 안정화처리, 강화처리를 거치는 기본적인 보존처리 순서로 진행하였다. 하지만 국외 소재 한국문화재 보존처리 지원 사업 중 금속문화재로서는 처음으로 보존처리된 사례이기 때문에 국외 기관과의 차별화가 필요했다. 이를 위해 X선 투과조사, 컴퓨터단층촬영, 3차원 현미경 조사 등 과학적인 조사·분석법으로 고려시대의 다양한 금속 공예기술을 파악하였다. 표면에 정교하게 새겨진 연꽃, 넝쿨 등의 다양한 문양은 끝이 둥근 정을 이용해 점선으로 시문했다. 또한 문양이 새겨진 구리판을 원통형으로 말기 위해서 양끝을 약 2~3mm 정도 겹쳐지게 은땜으로 접합하였으며, 겹친 부위의 단차가 거의 없을 정도로 평평하게 단접하였다. 제작공정의 마지막 과정에서는 금분을 이용한 아말감 도금법으로 표면을 화려하게 도금하였다. 국외 소재 한국문화재인 벨기에 왕립예술역사박물관 소장 금동침통에 대한 보존처리로 원형을 보존하고, 더 이상의 추가적인 부식을 예방하였다. 특히 국외 소재 한국문화재에 대한 과학적 조사를 통해 역사적 가치와 학술적 가치를 되살릴 수 있었다.

철제유물 표면코팅제로 사용된 파라핀 제거방법에 관한 연구 - 경희대학교박물관 소장 철제유물을 중심으로 - (A Study on the Method for Removing the Paraffin used on Iron Artifacts as Surface Coating Agent - As Focused on the Iron Artifacts Owned by the Kyunghee University Central Museum -)

  • 강석인;위광철;이호연;임성진
    • 박물관보존과학
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    • 제13권
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    • pp.23-31
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    • 2012
  • 본 연구의 대상 유물은 경희대학교박물관 소장 철제유물로 표면에 파라핀(Paraffin)이나 밀납(Bees Wax)으로 추정되는 물질로 코팅이 되어있어 표면이 불투명하며 전체적으로 부식이 심하게 발생되어 표면이 판상으로 두텁게 박락된 상태이다. 따라서 유물 표면에 코팅 처리된 물질을 안전하게 제거하기 위하여, 코팅물질을 제거하기 위한 가역성 실험을 실시하였으며, 실험결과를 토대로 유물에 적용하여 보존처리를 실시하였다. 연구방법은 첫째, 표면에 코팅 처리된 물질의 성분을 알아보기 위하여 FT-IR분석을 실시하였다. 둘째, 각종 유기용제를 사용하여 유물에 코팅된 물질을 가역시킬 수 있는 약품이 무엇인지를 실험을 통해 확인 하였다. 셋째, 가역성실험 결과를 토대로 코팅물질 제거에 가장 적합한 약품을 선정하여 실제 유물에 적용하였다. 연구결과 첫째, FT-IR 분석결과 유물에 사용된 코팅제와 파라핀(Paraffin)은 성분이 같은 것으로 확인되었다. 둘째, 유기용제 중 xylene, toluene, trichloroethylene, methyl alcohol이 파라핀을 용융시킬 수 있는 것으로 확인되었으며 이 중 toluene이 코팅제를 제거하기에 가장 적합 한 것으로 판단되었다. 셋째, 선정된 약품을 사용하여 실제유물에 적용하는데 있어서 미세한 편들을 지지하고 있는 파라핀을 모두 제거하는 것은 유물을 붕괴시킬 수 있으므로 표면을 불투명하게 덮고 있는 부분만을 면봉이나 거즈 등을 이용하는 방법으로 파라핀을 제거 한 후 보존처리를 완료 하였다.

오동상감(烏銅象嵌)기법을 활용한 장도(粧刀)의 제작기술 및 복원연구 (Jangdo(Small Ornamental Knives) manufacturing process and restoration research using Odong Inlay application)

  • 윤용현;조남철;정영상;장추남
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제49권2호
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    • pp.172-189
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    • 2016
  • 본 연구에서는 "오주서종박물고변(五洲書種博物考辯)", "천공개물(天工開物)" 등 고문헌에 기록된 오동 재료와 합금비, 주조 시설, 주조법 등을 확인하고 이를 기초자료로 활용하여 오동상감기법으로 장도를 제작하였다. 오동상감기법 장도 제작은 크게 오동 합금, 은땜 합금, 오동판과 은판 제작, 칼자루와 칼집 제작, 장도의 장석인 두겁 및 부속품 제작, 오동 상감, 조립의 순으로 진행하였다. 오동의 합금은 "오주서종박물고변"에 보이는 상품(上品)으로 전통방식의 진오동(眞烏銅) 합금비인 구리와 금을 20:1의 중량비로 하였다. 은땜의 합금은 상감된 문양에 사용한 경우 은과 황동(Cu 7 : Zn 3)을 중량비 5:1로, 단순 접합 사용한 경우에는 은과 황동을 중량비 5:2로 합금하여 은땜판을 제작하였다. 칼집과 칼자루 제작은 진오동 합금비로 만든 오동 괴를 풀림과 단조작업을 실시하여 오동판의 두께를 0.6mm로, 오동의 뒷면인 은판도 두께 0.6mm로 제작한 뒤, 오동판과 은판 접합, 풀림과 단조, 오동판에 문양 새기기, 은 상감하기, 오동판으로 칼집과 칼자루 모양잡기, 은땜으로 접합하기, 연마 및 광택내기 등의 과정을 거쳐 완성하였다. 붉은색의 오동판 표면을 검은색으로 부식시키는 '오동 살리기(발색하기)'는 오동 합금의 품위에 따라 발색 효과가 차이가 난다. 한지를 30일 정도 썩힌 인뇨(人尿)에 적셔 칼집과 칼자루 등에 감아 따뜻한 곳($25^{\circ}C$ 이상)에 두고 2~3시간이 경과하면 오동판의 겉면만 검은색으로 발색되고 은이 상감된 문양은 그대로 있어 오동상감기법을 재현할 수 있었다. 오동상감 복원에 사용했던 오동판, 은판, 은땜판의 합금성분과 오동의 표면 발색성분을 알기 위해 과학분석을 실시하였다. 오동 합금 분석(시료 2개)결과 고문헌 기록(Cu 95wt%, Au 5wt%)과 평균성분비가 유사한 Cu 95.57wt%, Au 4.16wt%과 차이가 있는 Cu 98.04wt%, Au 1.95wt%로 검출되었는데, 전자는 오동판 가공에 성공률이 높은 반면, 후자는 가공과정에서 터지는 등의 실패가 있었다. 오동판과 은판이 부착된 시료의 성분분석 결과 은판 부분은 Ag 100wt%로 검출되었고, 오동판과 은판이 접합된 부분은 Cu, Ag, Au가 모두 검출되어 접합이 잘 되었음을 확인할 수 있었다. 은과 황동을 합금한 은땜판은 분석결과 Ag 성분이 다양하게 검출되고 있어 성분비와 관계없이 매우 불균질하게 섞여있음을 관찰하였다. 오동판에 검은색으로 발색된 부분의 성분분석 결과 소지 금속에서 검출되지 않았던 S의 함량이 검출되어 S의 함량이 오동 색상에 영향을 미친 것으로 판단되었다. 향후 발색에 대한 정확한 메커니즘을 밝히기 위해서는 추가적인 화합물, 색도 및 재현 연구 등 추가연구가 필요하다. 이번 연구를 통해 시도 및 확인된 고문헌 속의 오동합금 실험 및 재현, 오동상감기법에 의한 장도제작, 오동판 검은색 발색 메커니즘의 과학 분석결과 등은 오동상감기법의 복원을 위한 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

펄프·제지 산업에서의 프랙탈 기하 원리 및 그 응용 (The Principles of Fractal Geometry and Its Applications for Pulp & Paper Industry)

  • 고영찬;박종문;신수정
    • 펄프종이기술
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    • 제47권4호
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    • pp.177-186
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    • 2015
  • Until Mandelbrot introduced the concept of fractal geometry and fractal dimension in early 1970s, it has been generally considered that the geometry of nature should be too complex and irregular to describe analytically or mathematically. Here fractal dimension indicates a non-integer number such as 0.5, 1.5, or 2.5 instead of only integers used in the traditional Euclidean geometry, i.e., 0 for point, 1 for line, 2 for area, and 3 for volume. Since his pioneering work on fractal geometry, the geometry of nature has been found fractal. Mandelbrot introduced the concept of fractal geometry. For example, fractal geometry has been found in mountains, coastlines, clouds, lightning, earthquakes, turbulence, trees and plants. Even human organs are found to be fractal. This suggests that the fractal geometry should be the law for Nature rather than the exception. Fractal geometry has a hierarchical structure consisting of the elements having the same shape, but the different sizes from the largest to the smallest. Thus, fractal geometry can be characterized by the similarity and hierarchical structure. A process requires driving energy to proceed. Otherwise, the process would stop. A hierarchical structure is considered ideal to generate such driving force. This explains why natural process or phenomena such as lightning, thunderstorm, earth quakes, and turbulence has fractal geometry. It would not be surprising to find that even the human organs such as the brain, the lung, and the circulatory system have fractal geometry. Until now, a normal frequency distribution (or Gaussian frequency distribution) has been commonly used to describe frequencies of an object. However, a log-normal frequency distribution has been most frequently found in natural phenomena and chemical processes such as corrosion and coagulation. It can be mathematically shown that if an object has a log-normal frequency distribution, it has fractal geometry. In other words, these two go hand in hand. Lastly, applying fractal principles is discussed, focusing on pulp and paper industry. The principles should be applicable to characterizing surface roughness, particle size distributions, and formation. They should be also applicable to wet-end chemistry for ideal mixing, felt and fabric design for papermaking process, dewatering, drying, creping, and post-converting such as laminating, embossing, and printing.

Ni-Al-$ZrH_2$ 연료극을 사용한 용융탄산염 연료전지의 온도의 영향 (Effect of operating temperature using Ni-Al-$ZrH_2$ anode in molten carbonate fuel cell)

  • 서동호;장성철;윤성필;남석우;오인환;임태훈;홍성안;한종희
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.134-134
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    • 2010
  • Fuel cell is a device that directly converts chemical energy in the form of a fuel into electrical energy by way of an electrochemical reaction. In the anode for a high temperature fuel cell, nickel or nickel alloy has been used in consideration of the cost, oxidation catalystic ability of hydrogen which is used as fuel, electron conductivity, and high temperature stability in reducing atmosphere. Most MCFC stacks currently operate at an average temperature of $650^{\circ}C$. There is some gains with decreased temperature in MCFC to diminish the electrolyte loss from evaporation and the material corrosion, which could improve the MCFC life. However, operating temperature has a strong related on a number of electrode reaction rates and ohmic losses. Baker et al. reported the effect of temperature (575 to $650^{\circ}C$). The rates of cell voltage loss were 1.4mV/$^{\circ}C$ for a reduction in temperature from 650 to $600^{\circ}C$, and 2.16mV/$^{\circ}C$ for a decrease from 600 to $575^{\circ}C$. The two major contributors responsible for the change in cell voltage with reducing operation temperature are the ohmic polarization and electrode polarization. It appears that in the temperature range of 550 to $650^{\circ}C$, about 1/3 of the total change in cell voltage with decreasing temperature is due to an increase in ohmic polarization, and the electrode polarization at the anode and cathode. In addition, the oxidation reaction of hydrogen on an ordinary nickel alloy anode in MCFC is generally considered to take place in the three phase zone, but anyway the area contributing to this reaction is limited. Therefore, in order to maintain a high performance of the fuel cell, it is necessary to keep this reaction responsible area as wide as possible, that is, it is needed to keep the porosity and specific surface area of the anode at a high level. In this study effective anodes are prepared for low temperature MCFC capable of enhancing the cell performance by using zirconium hydride at least in part of anode material.

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자동차용휘발유의 산화열화특성 규명 연구 (Study on the Characterization of Oxidative Degradation of Automotive Gasoline)

  • 민경일;임의순;정충섭;김재곤;나병기
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제51권2호
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    • pp.250-256
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    • 2013
  • 휘발유는 온도 및 햇빛 노출 등의 저장환경에 따라 산화에 의해 유기산 및 중축합 고분자 물질(검질)이 생성되어 금속재료의 부식과 고무수지 등의 열화 및 연료공급 시스템의 축적물로 남아 차량 문제를 유발시킬 수 있다. 최근에 LPG와 휘발유 겸용 차량에서 장기간 사용하지 않은 휘발유가 차량문제를 유발하거나, 옥탄가가 비이상적으로 낮은 연료들이 출현하고 있지만 명확한 원인규명이 되지 않은 상황이다. 이에, 휘발유의 산화에 대한 명확한 규명을 통해 저장환경, 품질변화 추정 등 관리방안을 제시하고자 하였다. 휘발유의 산화특성 규명을 위해 현재 유통되고 있는 자동차용 휘발유와 향후 보급가능 바이오에탄올 혼합연료(바이오에탄올 10%)에 대해 저장용기(차량 연료탱크, 폴리에틸렌(PE) 재질 및 철재 용기) 별, 저장환경(햇빛 노출(옥상), 햇빛 비노출(창고)), 대기 중 공기노출 등에 대한 산화열화 영향을 산화가 일어나기 쉬운 여름철(6월~10월)에 18주간 저장평가하여 실제 품질기준 항목에 미치는 영향을 분석하였다. 폴리에틸렌(PE) 재질 용기의 경우 마개 틈 또는 표면으로의 고옥탄가 저비점 성분의 증발로 옥탄가의 품질기준이 벗어나는 경우가 있었다. 특히 햇빛 노출의 상태에서는 휘발유 산화와 저비점 성분의 증발로 옥탄가 및 증기압이 급격히 감소하였고, 검(gum)질도 과량 생성되었다. 바이오에탄올 혼합연료도 유사한 결과를 나타내었다.

국소 공간 웨이브넘버 필터링 기법을 이용한 평판 구조물 두께 측정 (Measuring Plate Thickness Using Spatial Local Wavenumber Filtering)

  • 강토;이정한;한순우;박진호;박규해;전준영
    • 비파괴검사학회지
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    • 제36권5호
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    • pp.370-376
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    • 2016
  • 구조물 표면은 부식으로 인하여, 크랙이나 감육이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 구조물의 파단으로 귀결되어 많은 인명 피해와 재산 손실을 초래할 수 있다. 이에 따라, 박판 구조물이나 배관 구조물과 같이 검사 면적에 비해 두께가 얇은 구조물에 대한 레이저 영상화 기법은 최근 10여년간 꾸준히 연구가 진행되었다. 가장 많이 사용되는 방법으로는 펄스 레이저를 이용한 영상화 시스템이다. 이 방법을 이용하여 평판 구조물, 배관 등 다양한 구조물을 스캐닝하여 비교적 짧은 시간에 원하는 영역을 검사하고 영상화하는 기법이 개발되었다. 하지만, 이 기법은 음파가 결함에 의해 반사되는 반사파를 이용하여 영상화하는 기법으로 검사 위치마다 수 ms의 시간지연이 필요하며, 검사 위치마다 레이저 빔을 집속해주는 렌즈가 필요하여 고가의 복잡한 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 연속 가진기법을 이용하여 구조물에 정상파(standing wave)를 가진하고, 이 정상파를 위치별로 스캐닝하여 결함을 영상화하는 기술을 제안하였다. 평판 구조물에 두께가 변화하는 결함을 인공적으로 삽입하여, 제안된 기술의 두께 변화 탐지 가능성을 제시하였다.

무전해 Ni(P)과 무연솔더와의 반응 중 금속간화합물의 spalling 현상에 관한 연구 (Spalling of Intermetallic Compound during the Reaction between Electroless Ni(P) and Lead-free Solders)

  • 손윤철;유진한;강성권;;이택영
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제11권3호
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    • pp.37-45
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    • 2004
  • 무전해 Ni(P)는 솔더링 특성과 부식저항성이 우수하고 표면 거칠기가 적으며 원하는 금속 상에 선택적으로 도금이 가능하여 전자패키지에서 반도체칩과 기판의 표면 금속층으로 촉 넓게 사용되고 있다. 그러나 솔더와의 반응 중 금속간 화합물의 spalling과 솔더 조인트에서의 취성파괴 문제가 성공적인 적용의 걸림돌이 되어 왔다. 본 연구에서는 각각 조성이 다른 세가지 Ni(P)막 (4.6,9, and $13 wt.\%$ P)을 사용하곡 솔더와의 반응시 무전해 Ni(P)막의 미세구조 및 상 변화와 금속간화합물의 spatting 거동을 면밀히 조사하였다. $Ni_3Sn_4$ 화합물 아래로 침투한 Sn과 P-rich layer ($Ni_3P$)와의 반응에 의해 $Ni_3SnP$ 층이 형성되며 $Ni_3SnP$ 층이 성장함에 따라 $Ni_3Sn_4$가 spalling됨이 관찰되었다. Spalling 후에는 Ni(P)막이 용융된 솔더와 직접 접촉하게 되어 Ni(P)막의 결정화가 가속화되고 $Ni_3P$상이 $Ni_2P$상으로 변태되었다. 또한 이러한 결정화 과정 중 Ni(P)막의 부피가 감소됨에 따라서 인장응력이 발생하여 막 내부에 크랙이 발생하였다.

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휴대용 고농도 과산화수소 측정 전극의 개발 (Development of Portable-Type Electrode for the Determination of Highly Concentrated Hydrogen Peroxide)

  • 이진서;최강;김상진;차근식;남학현;노경래;김진두
    • 분석과학
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    • 제12권2호
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    • pp.125-129
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    • 1999
  • 고농도의 과산화수소(10-75%)를 생산현장에서 손쉽게 측정할 수 있는 전극 센서 시스템을 연구하였다. Teflon 전극체는 휴대에 간편하도록 길이 10 cm, 지금 1.5 cm의 봉 형태로 제작하였고, 작업 극으로는 직경 3 mm의 glassy carbon을, 보조전극으로는 내경 5 mm, 외경 9 mm의 흑연을 전극물질로 사용하였다. 과산화수소 산화전위는 0.8 V의 전위를 걸어주었다. 공장에서 생산된 고농도의 과산화수소를 일정 이온강도의 전해질 용액으로 희석해 10% 이하의 농도가 되도록 하면 과산화수소에 첨가된 안정제의 방해작용과 과산화수소의 산화작용으로 인한 전극표면의 변성을 최소화할 수 있었고, 손쉽게 정량적인 측정을 할 수 있었다. 또한 과산화수소 투과막(teflon membrane${\leq}100{\mu}m$)을 입힌 전극을 이용하면 고농도의 과산화수소를 희석하지 않고 재현성 있게 정량할 수 있었다. 반면 투과막을 이용하는 방법을 내부전해질을 자주 교환해야 하는 단점이 있었다.

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고밀도 폴리에틸렌 융착부에 대한 단기간 파손 평가법 개발 - 한계하중 적용 - (Development of a Short-term Failure Assessment of High Density Polyethylene Pipe Welds - Application of the Limit Load Analysis -)

  • 류호완;한재준;김윤재;김종성;김정현;장창희
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권4호
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    • pp.405-413
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    • 2015
  • 최근 미국에서는 가동기간이 오래된 원전 매설배관에서 부식 및 침식에 의해 삼중수소 누설로 지하수가 오염되는 사례가 급증하고 있다. 따라서, 현재 원전 안전등급 매설배관으로 사용되고 있는 금속재료의 배관을 대신해서 부식 및 침식 등의 열화 손상에 대한 저항성이 우수한 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 배관을 ASME Code Class 3 안전계통 배관으로 사용하기 위한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 발전소 가동 중 매설배관에 가해질 수 있는 하중과 온도 범위를 바탕으로 HDPE 배관 융착부에 대한 인장 시험과 저속균열성장 (SCG) 시험을 수행하였다. 시험 결과로 얻은 SCG 시험편의 파단면을 분석하여 HDPE 재료의 파손 기구를 파악하였다. 이를 바탕으로 3D 유한요소 해석을 이용하여 균열이 있는 HDPE 재료가 버틸 수 있는 한계하중에 대한 검증을 수행하였다.