軟弱地盤상에 作用하는 靜荷重과 動荷重 比較模型在荷實驗

이치열 전남대학교 대학원 2004 국내석사

준설토 매립지반에서의 시간경과에 따른 강도특성 연구

김영갑 전남대학교 산업대학원 2006 국내석사

우리나라와 같이 국토의 활용성이 제한적인 경우에서는 산업화와 경제발전에 따른 가용토지의 확보를 위해 공유수면의 매립으로 필요한 부지를 확보하려는 노력으로 매립공사가 활발해져 양질의 육상토를 구하기가 어려운 실정이며 육상토 채취에 따른 환경 및 경제적 문제가 야기되고 있다. 이에 따라 바다에서 쉽게 구할 수 있는 해성점토를 이용한 준설매립이 그 주종을 이루고 있다. 준설매립공법은 수면아래 지반을 굴착하여 물과 토립자가 섞인 상태로 배송관을 통해 준설매립지역으로 이송하여 지반을 매립하는 방법으로 초기준설매립지반은 유체와 같은 상태이며, 지반의 거동 역시 유체의 거동과 유사하다. 하지만 시간의 경과에 따라 자중압밀의 단계에 이르러 평형상태에 도달하며, 표면수의 배제와 표층의 건조수축으로 인한 표층의 강도 증진 및 건조층 두께의 증가로 인한 압밀이 촉진된다. 하지만 표면 고결층 아래의 지반은 고함수비 상태를 유지하며 충분한 강도와 지지력을 발현하기까지 장시간이 소요되기 때문에 연약지반처리공법이 요구되나 공법을 수행함에 있어서 시공을 위한 장비의 투입이 선행되어야 하나 준설매립지반과 같은 초연약지반에서는 후속공정을 위한 장비 진입이 불가능하다. 이에 본 연구는 준설지반 표면 건조효과가 시공성에 미치는 영향에 대하여 시간경과에 따른 강도특성의 중점내용을 연구 분석 하는데 그 목적을 두고 대형토조실험과 소형토조를 이용하여 함수비 변화에 따른 일축압축실험, 콘관입실험, 베인전단실험, 건조수축 특성실험 등을 수행하고, 현장에서 계측된 심도별 함수비 분포 자료로 수치해석과 비배수 전단강도와의 관계식을 이용하여 시간경과에 따른 강도변화를 추정하였다. 1. When a land use is limited, likes Korea, the efforts to secure the land in line with a growing industrialization and economic development in such a way of reclamation of public water surface increasingly makes it difficult in securing the land soil, not to mention the environment and economic concerns caused in the course of excavating the land soil. Consequently, dredging and reclamation making use of marine clay, has become a general tendency. 2. A dredging and reclamation method is to excavate the under-water layer, and the excavated soil particle mixed with the water is transported to the reclamation site through the pipeline. The reclamation layer at the early stage is in the state of fluid, with a ground behavior pattern, which is very similar with the fluid. And, it gradually reaches to the self-weight consolidation state, which eventually leads to the equilibrium state, and the surface layer becomes solidified as the surface water is getting drained with the surface layer getting contracted, coupled with an increased dried layer, which functions to facilitate the consolidation. However, given an extended time required for the subsoil under the consolidated layer to be able to sustain a high water-content state and a sufficient intensity and bearing strength, there's a need for reinforcing the poor subsoil. And mobilizing the equipment in advance for construction is needed. But in an extremely soft subsoil state, likes a reclamation site, mobilizing the equipment for the following activities cannot be expected. 3. The study hence was intended to identify the influence of the surface dry effect of the dredged layer on constructability, focusing on mechanical property depending on time elapsed. To that end, using a large and small-size model device, unconfined compression test, cone penetration test, vane shear test, and drying shrinkage test were conducted under the condition of changing water content. Based on water content distribution data measured at site, the value was estimated using a numerical analysis - undrained shear strength relations on an hourly basis.

진동쇄석말뚝 적용지반의 장래침하량 예측

김병희 전남대학교 산업대학원 2006 국내석사

최근 효과적인 부지활용과 국토의 균형적 발전을 위하여 서․남해안을 중심으로 신항만, 신공항, 신도시 및 대규모 공업단지 등의 건설이 활발히 이루어지고 있는데, 이는 우리나라 국토의 효율성이 매우 제한되어 있기 때문이다. 이에 따라 지반조건이 좋지 않은 연약지반 상에 구조물 축조는 불가피하며 이는 연약지반의 특성상 침하 및 heaving 등 향후 지반 공학적 문제를 수반하게 된다. 따라서 연약지반상 구조물 축조에 따른 대상지역의 장래침하량 예측은 연약지반 개량공사 시공관리상 매우 중요한 요소라 할 수 있겠다. 본 연구에서는 대상지역의 향후 발생침하량을 분석하기 위하여 현장에서 계측관리를 실시하였다. 계측관리는 진동쇄석말뚝 시공구간에 층별침하계, 침하판을 설치하여 실침하량을 계측하였고, 심도별로 간극수압계를 설치하여 심도에 따른 간극수압의 변화를 계측하였다. 또한 진동쇄석말뚝 구간에 토압계를 설치하고 주변 원지반에 토압계를 설치함으로써 강도분담율을 산정하였다. 실제 성토에 따른 침하경향을 파악하여 여러 가지 장래침하량 예측기법들을 통한 대상지역의 장래침하량을 산정하였으며 이러한 예측법들의 정확도를 파악하기 위하여 실제침하량값과 비교∙분석하여 대상지역에 가장 적합한 침하량예측법을 결정하였다. The construction projects aimed at achieving the balanced development and for effective use of nation's land such as new harbor, new airport, urban development and large-scale industrial complex have been accelerated along the west and south coast. Such projects were designed in consideration of limited efficiency of our land. It's therefore inevitable to build the structure on a poor subsoil layer, which tends to cause such geotechnical problems as ground settlement or heaving. The prediction of the settlement in line with the construction of the structure on a soft ground becomes very crucial in reinforcing the poor subsoil layer. The study, to analyze the potential settlement, carried out the field instrumentation. The measurement included magnetic extensometer and settlement plate for monitoring the actual settlement, and piezometer for monitoring the pore water pressure by depth. And an earth pressure cell was installed at the vibrated crushed-stone pile area and surrounding in-situ ground to calculate the strength-sharing ratio. The settlement tendency after the embankment is built was identified before calculating the potential settlement using a various settlement prediction mechanisms. And to identify the accuracy of such prediction methods, the most appropriate method for the site was determined by analyzing and comparing with actual settlement values.

Fe-Al계 금속분말 연자성 코아의 개발

김달중 한양대학교 대학원 2011 국내석사

분말합금 연자성 재료는 초투자율과 최대 투자율이 커야하고 자성체의 체적효율을 높이기 위하여 포화자속밀도가 높고 외부자장의 방향전환에 따라 쉽게 자화반전이 일어나기 위해 보자력이 작아야 한다. 또한 이 재료는 외부자장에 신속하게 반응하여 높은 자속밀도를 저손실로 얻어야 한다. 이를 위해서는 합금조성의 최적화와 입자의 미세화, 안정적인 절연확보, 고압성형 등이 필수적으로 적용되어야 한다. 본 연구에서는 연자성 재료 중 Fe-Al 조성을 갖는 합금 용융체를 제조하고 이를 분말화 하여 절연코팅 후 고압성형을 함으로서 기존 Fe-Al 판재나 Fe-Si판재에서 얻을 수 없었던 저손실을 실현하고 센더스트 재질에 비해 높은 자속밀도를 얻으며 퍼말로이 재료에 비해 저렴한 새로운 개념의 금속분말 연자성 코아롤 개발하고 그에 대한 자성 특성을 평가하였다. 본 연구의 실험은 다음과 같이 진행되었다. 첫 번째로 Fe-Al 재료의 연자기적 최적 조성을 확인하기 위해 진공용해로를 이용하여 Al을 wt% 별로 합금화를 진행하고 이를 고압 가스분사 하여 미세한 합금분말을 제조하였다. 이후 합금분말의 성분을 분석함으로써 원하는 조성이 얻어졌는지를 확인하였고 EDX분석을 통해 다시 한 번 정성분석을 실시하였다. 이렇게 얻어진 합금분말의 입도분포와 경도를 확인하여 분말 코아로 제조가 가능한지를 확인하였다. VSM측정을 통해 Ms와 Hc를 분석하고 다른 자성재료와 비교하여 높은 자속밀도를 낼 수 있고 저손실화가 가능하다는 판단을 할 수 있었다. 두 번째로 이렇게 얻어진 합금 분말을 탈크, 카올린 등의 세라믹으로 절연코팅하고 트로이달 형상으로 고압성형 함으로써 고밀도화를 실현하고이를 열처리하여 연자성 코아의 기본적인 특성인 투자율과 직류중첩특성, 코아손실을 분석하여 타 재질과 비교하였다. 본 연구에서는 Al 함량을 3~16 wt%까지 1~2 %씩 증가시키면서 분체특성 및 코아의 자성특성을 확인하였다. 확인결과 트로이달 코아로 성형시의 성형성과 밀접한 관계가 있는 분말의 경도는 Al함량이 증가하면서 지속적으로 증가하는 경향을 알 수 있었으나 최대 16 wt%에서도 기존재질인 센더스트나 Fe-6.5 wt% Si보다 낮은 경도값을 나타내어 코아로 성형시 밀도를 높이는데 유리할 수 있음을 확인하였다. 분말 자성코아의 경우 성형밀도가 높으면 코아손실이나 직류중첩특성이 우수해 지기 때문에 분말의 경도값은 자성특성을 극대화하는데 매우 중요한 요소이다. Vibrating sample magnetometer (VSM) 분석에서는 Al의 함량이 증가 할수록 점차 포화 자화 (Ms : saturation magnetization) 값이 감소하는 것을 확인할 수 있었으며 이는 비자성체인 Al의 증가에 기인하는 것으로 판단된다. 코아의 밀도 또한 Al함량이 증가 할수록 점차 감소하는 경향을 보였다. 초기 투자율은 Al함량이 16 wt%에서 가장 높았으며 13 wt%에서도 높은 값을 나타내었다. 직류중첩특성은 13 wt% 까지는 100 Oe에서 40 μ이상의 값을 가졌으나 14 wt% 이상에서는 급격하게 저하되는 경향을 확인하였다. 손실특성인 코아손실은 Al함량이 증가 할수록 낮아지는 경향을 보이며 특히 13, 16 wt%에서 낮은 값을 보였다. 전체적으로 13 wt% Al 조성에서 모든 자성특성이 연구목적인 퍼말로이 재질대비 저가격, 센더스트 대비 높은 직류중첩특성, Fe-6.5 wt% Si대비 저손실에 부합하는 특성을 보이고 있어 이의 상용화가 이루어 질 경우 향후 새로운 금속분말 연자성 코아 로서의 응용이 기대된다.

6.5 wt% 방향성 규소강판의 철손특성 및 미세조직에 관한 연구

정희종 한양대학교 대학원 2012 국내박사

Silicon steel has been widely used in electrical appliances and devices, such as transformers and motor cores, because of its excellent soft magnetic properties and low cost. In recent years, however, further reductions in the magnetic loss in silicon steel have been sought in order to improve efficiency in electrical appliances. It is well known that the magnetic properties of silicon steel are strongly dependent on the strip thickness, silicon concentration, grain size, and crystallographic texture. Among these factors, the increase in silicon content is one of the most effective ways to reduce eddy current loss, resulting in efficiency improvements in high frequency transformers and motors. Furthermore, the magnetostriction value of silicon steel is reduced to almost zero when the silicon content reaches 6.5 wt%, which can result in a sharp reduction in hysteresis loss. Nevertheless, the application of 6.5 wt% silicon steel to transformers and motor cores has been limited because it is too brittle to use conventional rolling techniques. The brittleness of high silicon steel stems from the formation of two different ordered phases, B2 (FeSi) and D03 (Fe3Si), which are known to alter the magnetic properties of the steel. However, the specific relationship between the ordered phases and the magnetic properties in high silicon steel is still unclear. One of key challenges in the use of high silicon steel is, therefore, to understand how ordered phases contribute to the magnetic loss properties. As previously mentioned, the brittleness of high silicon steel makes it difficult to use conventional rolling techniques in fabrication. To overcome this problem, several methods such as chemical vapor deposition process were suggested. The suggested method requires complex and long procedures, thus a more simplified fabrication method is strongly demanded. In this study, SiO2 textiles were used to control the amount of silicon in thin-gauged grain oriented silicon steel. Silicon content was controlled through the diffusion of Si generated from SiO2 decomposition. Fabricated 6.5 wt% GO silicon steel had a superior iron loss property compared with other composition due to increase the resistivity and decrease the antiphase boundary density. High resistivity decreased the eddy current loss and the antiphase boundary exercised bad influence to hysteresis and anomalous losses due to act as pinning centers in the magnetic domain wall. As a result, the minimum iron loss was found at a state of the lowest antiphase boundary density that was obtained by furnace cooling and low temperature annealing at 600 ℃. These results indicate that the reduction of antiphase density is one of key points for improving the iron loss property. Furthermore, the effect of the D03 antiphase boundary transformation on iron loss property in the 6.5 wt% GO silicon steel was investigated through homogenizing annealing at 600 ℃. With increasing the annealing time, the antiphase domains increased and the boundary character of D03 antiphase changed from 1/4<111> to 1/2<100> more than 3 hr. These new boundaries were anisotropically grown, which increased a lancet domain density. And this increase of the lancet domain density led to increase the iron loss. There results suggest that the formation of the D03 1/2<100> antiphase boundary should be controlled to reduce the iron loss property in 6.5 wt% silicon steel.

A study on anisotropic SmCo5/Fe-Co composites with exchange interaction between hard/soft magnetic phases

이규태 한양대학교 대학원 2023 국내박사

Permanent magnets, which generate a magnetic field continuously, have been widely employed as essential materials in various applications such as sensors, power plants, automobiles, including eco-friendly vehicles, etc. Their performance is evaluated by a maximum energy product ((BH)max) that depends on coercivity and magnetization. As the (BH)max increases, magnets become lighter or smaller. Thus, the development of high-performance magnets is becoming important due to technological advancement and global interests in environmental issues. Nd-Fe-B compound magnets currently have the highest (BH)max, so they have been widely used. However, attention should be paid to the unstable supply and prices of rare-earth metals. One of the main research trends for the replacement of Nd-Fe-B magnets is the discovery of new hard magnetic phases composed of rare-earth-free or reduced composition. Despite the discovery and study of potential candidates such as Sm2Fe17N3, Fe16N2, SmFe12, MnAl, MnBi, and others, there has been no discernible progress in applying them to related industries. Moreover, the study of each compound has been limited to increasing the coercivity through the control of microstructural parameters such as grain size, orientation, relative density, and so on. The development limitations of single-phase magnets attract researchers’ attention to the exchange-coupled hard/soft composites in which the (BH)max can be enhanced through the increase of remanence by interphase coupling between magnetic phases. Various simulation studies have reported that the dimension of soft magnetic phases should be carefully controlled below critical value that depends on the intrinsic properties of the hard magnetic phase. Based on these simulation results, there have been lots of attempts to realize hard/soft composites with various structures such as multi-layers, core/shell, magnetic assemblies, and inclusions in a matrix. There are a few reports that achieved enhanced remanence in magnetic composites without a significant decrease in coercivity by the exchange coupling effect. However, it has been experimentally proven that the well-oriented microstructure of the hard/soft composites is difficult to be obtained except the thin film deposition techniques. In this thesis, a unique method was suggested to fabricate exchange-coupled SmCo5/Fe-Co nanocomposites. To prepare appropriate SmCo5 particles as a core hard magnetic phase, their formation mechanism was investigated with the development of a process in which the size-controllable SmCo5 particles were successfully fabricated by a particle growth inhibitor and precursors with a homogenous element distribution. Based on this formation mechanism, a facile process was developed to obtain the anisotropic SmCo5 particles, comparable to the above products, using even commercial oxide powders. An ultrasound-assisted electroless Fe-Co plating was carried out to fabricate SmCo5/Fe-Co magnetic composites. It was confirmed that a conformal Fe-Co layer was formed on the surface of the well-dispersed SmCo5 particles, resulting in the (BH)max improvement with a high squareness by the exchange-coupling effect. Furthermore, densification of the SmCo5/Fe-Co composites was conducted using field-assisted compaction and high-pressure deformation techniques to examine the fabrication possibility of exchange-coupled bulk composites. 영구자석은 스스로 자기장을 끊임없이 발산하는 고유의 특성을 가지기 때문에, 센서, 발전, 전기 자동차를 포함하는 이동장치 등과 관련된 다양한 분야에 응용되고 있다. 영구자석의 성능의 지표는 최대 자기에너지적으로 나타내며, 보자력과 잔류자화에 의존한다. 이 최대 자기에너지적이 증가는 영구자석 장치의 소형화 및 고효율화를 가능케하기 때문에, 기술의 발전과 환경 문제에 대한 국제적 관심에 따라 새로운 고성능 영구자석 개발이 날로 중요해지고 있다. 이외에도, 현재 가장 강력한 성능을 가진 Nd-Fe-B 희토류 자석에 사용되는 희토류 자원의 공급과 가격의 불안정성이 그 중요성을 더하는 추세이다. 희토류 자석을 대체하기 위한 주요 연구 방향 중의 하나는 새로운 경자성 재료를 찾아내는 것이다. Sm2Fe17N3, Fe16N2, SmFe12, MnAl, MnBi 등과 같이 희토류 원소가 저감되거나 포함되지 않는 후보군들이 확인되어 왔으나, 많은 연구에도 불구하고 산업에 적용될 만큼의 성과는 아직까지 미미한 실정이다. 특히, 결정립의 크기, 방향, 자석의 밀도 등과 같은 미세조직적 변수들을 제어함에 있어, 각각의 후보군에 대한 제조 공정을 새롭게 확립하는 것에 한계가 존재해왔다. 이러한 문제 때문에, 연구자들은 기존의 경/연자성 재료 간의 교환자기결합에 의한 잔류자화 증가가 최대자기에너지적을 강화시킬 수 있는 경/연자성 복합체에 대해 지대한 관심을 갖기 시작하였다. 다양한 전산 모사 연구는 이 복합체 내에 연자성 물질의 두께가 경자성 재료의 고유 특성에 따른 임계 두께 이하로 제어되어야 보자력의 큰 손실없이 잔류자화를 증가시킬 수 있다고 보고하였다. 전산 모사 연구를 기반으로, 실제 교환자기결합 효과를 발휘하는 자성 복합체 구현을 위해, 다양한 구조들이 적용되었다. 그 결과, 교환자기결합 효과에 의한 자기적 특성 향상을 확인한 몇몇 연구들이 보고되었다. 그러나, 박막공정을 이용하는 것을 제외하고, 이방성 미세조직을 갖는 경/연자성 복합체를 만들어내는 것은 매우 어려운 것으로 실험적 연구 결과를 통해 확인되고 있다. 본 연구에서는, 이러한 문제를 극복하기 위해, 교환자기결합형 자성 복합체를 제조하기 위한 고유의 방법론을 제시하였다. 먼저, 경자성 코어 물질로 적합한 형태의 SmCo5 입자를 얻기 위해, 입자의 형성 원리에 대한 조사와 공정 개발이 수행되었다. 그 결과로써, 입자 성장 억제제와 균일한 원소분포를 갖는 전구체에 의해 크기 제어가 가능한 SmCo5 입자가 성공적으로 제조되었다. 나아가, 이 입자 형성 원리를 기반으로, 상용 산화물 분말만으로 이방성의 SmCo5 입자를 제조할 수 있는 공정을 개발하였다. 이후, 상기 SmCo5 분말을 초음파 인가 무전해 도금 공정에 적용함으로써, SmCo5/Fe-Co 자성 복합체가 구현되었다. 초음파에 의해 분산된 입자에 대해 균일한 연자성의 Fe-Co 층이 도금된 것이 확인되었으며, 교환자기결합효과에 의한 최대자기에너지적의 증가가 관찰되었다. 나아가 이 자성복합체의 벌크 형태의 제작 가능성을 조사하기 위해 자장 하 성형 및 고압 변형 기법을 통해 자성복합체의 치밀화에 관한 연구가 함께 수행되었다.

(A) study on the microstructural effect of austenite phase on the mechanical properties of steels 

김로사 한양대학교 대학원 2021 국내박사

With increasing renovation in both materials and design, greater demands are being placed on high strength steels. There is also an imperative to introduce higher-strength sheet steels while maintaining formability to allow manufacturers to retain existing manufacturing processes and equipment, as well as to maintain design flexibility. In recent decades, there has been an increased emphasis on the development of new advanced high strength steels (AHSS) which have an excellent combination of high strength and ductility. Since FCC austenite (γ) is a ductile phase compared to other phases (e.g., ferrite, bainite and martensite), it plays a critical role in determining the ductility and work hardening property of AHSS containing austenite phase. Accordingly, it is possible to improve the overall formability of steel by controlling the austenite microstructure. For this purpose, it is necessary to analyze the austenite microstructure and its effect on the mechanical properties of steels in various steel grades. In this paper, design methodologies based on considerations of deformation microstructure of austenite are presented and evaluated to develop steel with high utility. Fe-22Mn-0.4C High Mn austenitic steel, Fe-20Mn-11Cr-4Si-xNi alloy and 2101 Lean Duplex stainless steel were prepared and deformed at different strain and strain path. Austenite microstructure was analyzed to make the above steels that could withstand various processing deformations applied during the steel production process and optimum microstructures were proposed to improve steel performance. First, the high temperature workability of high manganese austenitic steel has been examined to prevent grain boundary embrittlement cracking problems in the hot rolling process. As-cast Fe-22Mn-0.4C steel exhibited poor hot ductility behaviors at 900°C tensile test. Phosphorus segregation and BN precipitation at grain boundaries were observed to be mainly responsible for this deterioration. In order to enhance the hot ductility, titanium was added to this steel, and high temperature workability was compared in view of reduction of area in tensile test at 900°C. BN precipitation at grain boundaries was effectively suppressed by the formation of interior Ti(C,N) precipitates. Furthermore, phosphorus atoms, a grain boundary embrittlement element, were observed to segregate at Ti(C,N) interfaces in Auger electron spectroscopy and atom probe tomography. These results prove that titanium addition in Fe-22Mn-0.4C steel can effectively improve the high temperature workability by decreasing the segregation of phosphorus at grain boundary. Second, the present work also concerned Ni effects on the reversible deformation induced martensitic transformation of Fe-20Mn-11Cr-4Si-xNi (x=2, 4, 6 wt%) alloys and the corresponding deformation mechanism under the uniaxial deformation. As the Ni content increased, the amount of thermal and initial tensile deformation induced ε-martensite decreased because the Ni addition increased the thermal stability and stacking fault (SF) energy. In contrast, the reversibility of deformation induced γ↔ε transformation sharply increased. TEM and EBSD analysis showed that Shockley partial dislocations remained the same slip plane for the reversible martensitic transformation (γ↔ε). Thus, SF intersection and thermal induced ε-martensite acted as a barrier against dislocation movement in reverse martensite phase transformation (ε→γ). This suggests that the Ni content should be optimized to balance the forward and reverse phase transformation under plastic deformation. Third, the deformation behaviors of the austenite in lean duplex stainless steels were investigated through uniaxial tension tests with different amounts of deformation. Microstructural analysis showed that in the initial deformation stage the deformation in austenite grains had a predominant effect on the strain hardening behavior of the lean duplex stainless steel (LDX-2101). The initial deformation in the austenite grains was found to be mainly accommodated by the formation of stacking faults. As the deformation increased further, mechanical twins were generated by the initial stacking faults and sequentially interacted with dislocations to accommodate the strain. The analysis of dislocation behavior revealed that the deformation twinning process followed the three-layer twin formation mechanism. Above results indicated that steels with austenite phase were successfully developed in this thesis. Through controlling its chemical content and temperature conditions in heat treatment, the sufficient strength and formability were achieved to become a good candidate for an AHSS. In conclusion, we have investigated microstructural factors that influence the mechanical properties of steels containing austenite phase to advance further system. 자동차산업에서 환경문제가 사회적 이슈로 대두되면서 차체 경량화라는 시대적 요구와 함께, 또한 구조물의 안전성을 위해 자동차와 건축 구조용 강재의 강도 향상에 대한 요구가 높아지고 있다. 한 편 제조업체가 기존 제조 공정과 장비를 유지하고 설계 유연성을 유지할 수 있도록 성형성을 유지하면서 고강도 강판을 도입해야 한다. 초고장력 강판(AHSS)은 이러한 요구에 응하는 고강도와 성형성을 가진 강재로서 지난 몇 십년 간 다양한 강종이 개발되었으며 그 중요성이 점차 강조되었다. 면심입방체 결정구조를 가지는 오스테나이트상은 초고장력 강을 구성하는 다른 상들(페라이트, 베이나이트, 마르텐사이트)과 비교하여 상대적으로 높은 연성을 가지므로 재료 전체의 연성과 가공경화 특성을 결정하는 데에 결정적인 역할을 한다. 따라서 오스테나이트 미세조직을 조절함으로써 강재 전체의 가공성능을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 오스테나이트 미세조직과 그들의 기계적 특성에 대한 영향이 다양한 강재에서 분석될 필요가 있다. 본 논문에서는 오스테나이트의 변형 미세 구조를 고려한 설계 방법을 제안하고, 제작된 강재의 기계적 특성을 평가하여 활용성이 높은 강재를 개발하고자 한다. 세 개의 강종 (Fe-22Mn-0.4C 고 망간 오스테나이트 강, Fe-20Mn-11Cr-4Si-Ni 합금 및 2101 Lean Duplex 스테인리스 강)이 선택되었고 서로 다른 변형 조건 하에서 변형되었다. 오스테나이트 미세 구조를 분석하여 철강 생산 및 사용 조건에서 가해지는 다양한 변형을 견디기 위한 합금 조성과 열처리 조건을 제안했다. 첫째, 고 망간 오스테나이트 강의 고온 가공성을 조사하여 열간 압연 공정에서 입계 취화 균열 문제를 방지하기 위한 조성을 제안하였다. As-cast Fe-22Mn-0.4C 합금은 900 °C 인장 시험에서 열악한 고온 가공성을 나타냈다. 입계 인 편석과 입계 석출상 형성이 이러한 열화의 주된 원인으로 분석되었다. 고온 가공성을 높이기 위해이 강에 티타늄을 첨가하고 900 °C 인장 시험에서 면적 감소를 고려하여 고온 가공성을 비교하였다. 입자 경계에서의 BN 석출은 내부 Ti(C, N) 석출상 형성에 의해 효과적으로 억제되었다. 또한, 결정립 취화 원소인 P 원소는 Ti(C, N) 계면에 편석되는 것으로 오제 전자 분광법과 원자 탐침 단층 촬영 분석을 통해 밝혔다. 이러한 결과는 Fe-22Mn-0.4C 강철에 티타늄을 첨가하여 입계 인 편석을 감소시켜 고온 가공성을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 보여주었다. 둘째, Fe-20Mn-11Cr-4Si-xNi (x = 2, 4, 6 wt %) 합금의 가역적 변형 유기 마르텐사이트 상변태에 대한 니켈 효과를 규명하였다. 니켈 함량이 증가함에 따라 오스테나이트의 열 안정성과 적층 결함 (SF) 에너지가 증가되었기 때문에 냉각 과정과 초기 인장 변형중 발생한 ε-마르텐사이트 양이 감소했다. 반대로 변형에 의한 γ↔ε 상변태 가역성은 급격히 증가했다. TEM 및 EBSD 분석은 쇼클리 부분 전위가 가역적 마르텐사이트 변형 (γ↔ε)에 대해 동일한 슬립 평면을 유지함을 보여주었다. 따라서 SF 교차점과 냉각 중 유도된 ε-마르텐사이트는 역방향 마르텐사이트 상변태 (ε→γ)에서 전위 이동에 대한 방해 장벽으로 작용했다. 연구 결과는 소성 변형 하에서 순방향 및 역상 변형의 균형을 맞추기 위해 니켈 함량이 최적화되어야 함을 시사한다. 셋째, 저합금 듀플렉스 스테인리스 강에 다양한 변형량으로 단축 인장 시험을 가하여 오스테나이트의 변형 거동을 통해 분석했다. 미세 구조 분석 결과는 변형 초기 단계에서 오스테나이트 결정립내 변형이 LDX-2101 합금의 가공 경화 거동에 지배적 인 영향을 미친다는 것을 보여주었다. 오스테나이트 입자의 초기 변형은 주로 적층 결함의 형성에 의해 수용되는 것으로 밝혀졌다. 변형이 더 진행됨에 따라 초기 적층 결함에 의해 기계적 변형 쌍정이 생성되며 이들이 변형을 수용하기 위해 전위와 상호 작용함을 관찰하였다. 전위 거동 분석 결과, 변형 쌍정 형성 과정은 3층 변형 쌍정 형성 메커니즘을 따름을 확인하였다. 결론적으로, 본 실험에서는 강의 기계적 물성에 대한 오스테나이트 상과 관련된 미세조직적 영향을 규명하였고, 이를 고려한 화학 조성과 열처리 온도 조건 제어를 통해 강재를 성공적으로 제조하였다. 또한 기계적 특성 분석을 통해 이들이 고품질 고강도 강으로서 활용될 수 있음을 입증하였다. 결론적으로 오스테나이트 상을 함유 한 강의 기계적 물성에 영향을 미치는 미세 구조 요소를 지정하여 강재 특성 발전에 기여하였다.

최대자기에너지적(BHmax) 5.6 MGOe 급 이상 Nd 희토류계 Bonded 사출자석 개발 : Development of bonded injection Nd rare earth magnet with BHmax 5.6 MGOe

전규성 한양대학교 대학원 2019 국내석사

산업기술발전의 고도화에 따라 고성능 경박단소한 전자부품의 개발 상용화가 증가하고 있으며, 이러한 산업적 요구에 부응하여 고자기밀도를 가진 소재 개발과 응용이 성행하고 있다. 특히 자성재료는 고효율 모터 등 각종 전자부품 및 자기 센세 등에 광범위하게 사용되는 중요한 소재다. 최근 전기 자동차 산업의 경우, 이산화탄소 배출량에 대한 염격한 규제에 따라 가솔린, 디젤 연료 차량에서 하이브리드, 전기자동차, 수소 자동차 등 친환경 자동차에 대한 기술발전이 증가하고 있다. 특히 화석연료를 사용하는 자동차의 경우 배기가스 환경규제에 영향을 받기 때문에, 기술발전에 따라 국제 수준에 부합하는 친환경 자동차를 생산과 공급해야 하고, 이 요구에 부응하면서 에너지의 효율성을 높이는 것이 중요하다. 이에 적합한 기술이 친환경 전기자동차의 생산이며, 이는 모터 산업과 직결되어 있고, 모터의 효율을 높이기 위한 고자장 자석소재의 개발 및 보급이 필요한 실정이다. 자동차에 적용되는 모터는 효율성을 높이기 위하여 기존의 DC 모터에서 BLDC(Brussless DC)모터로 사용이 증가하고 있다. BLDC 모터는 브러시가 없기 때문에 DC 모터에 비해 소음이 적고, 효율이 높은 장점이 있다. 이 BLCD 모터에 적용되는 핵심적인 부품이 바로 영구자석으로, 모터의 효율을 높이기 위한 수단으로 희토류계 영구자석을 적용하고 있다. 희토류계 영구자석은 기존 페라이트 자석에 비해 월등히 높은 자기특성을 지니고 있으며, 소재 기술의 발달에 따라 본 자석의 효율은 점점 증가하고 있는 실정이다. 그러나 희토류계 영구자석은 열에 의해 자기특성이 감소되는 열감자 현상이 나타나기 때문에, 이를 해결하기 위한 방안으로 Dy 등 제 3의 첨가원소를 첨가하여 고온 특성을 향상시키는 연구가 진행되고 있다. 최근에는 이방성 자석을 사용하여 다극 착자를 통한 자기 센서 응용이 증가하고 있으며, 이러한 부품은 날로 그 수요가 확대 될 것으로 예상된다. 또한 고정밀 자기특성을 제어하는 다극 착자 기술 등의 발달로 인한 응용범위가 확대되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 최근 고효율 모터용 재료로 폭 넓게 사용되고 있는 희토류계 자석을 이용하여 BLDC 모터용 소재로 적용가능성을 확인하고자 하였다. 희토류계 자석은 소결이나 본드 자석으로 생산하고 있는데, 비교적 생산 양산에 쉽게 접근을 할 수 있는 본드 자석 제조방법에 대하여 연구하였다. 자성분말의 첨가량, 고분자수지 등 첨가 원소의 영향에 대하여 최적화 한 다음, 시작품을 생산하여 통계적 방법에 의한 수명산출을 도출하여 상용화 가능성을 검증하였다. As the development of industrial technology advances, the development and commercialization of high performance thin and light electronic components is increasing. In response to these industrial demands, materials with high magnetic density are being developed and applied. In particular, magnetic materials are important materials widely used in various electronic components such as high-efficiency motors and magnetic sensors. Recently, in the case of the electric vehicle industry, technological developments for environment-friendly automobiles such as hybrid, electric car, and hydrogen automobile are increasing in gasoline and diesel fuel vehicles in accordance with the severe regulations on carbon dioxide emissions. In the case of automobiles that use specialized fossil fuels, it is important to produce and supply environmentally friendly automobiles that meet international standards for technological development, and to improve energy efficiency in response to these demands. The technology is suitable for producing environmentally friendly electric car, which is urgently needed is the development and dissemination of materials for magnetic field is directly related to the motor industry to increase the efficiency of the motor. Motors used in automobiles are used as BLDC (Brussless DC) motors in conventional DC motors with brushes to increase efficiency. BLDC motors have less noise and higher efficiency than DC motors because they have no brushes. The key component applied to this BLCD motor is a permanent magnet, which uses a rare earth permanent magnet as a means to increase the efficiency of the motor. Rare earth permanent magnets have much higher magnetic properties than conventional ferrite magnets, and the efficiency of the magnets is increasing with the development of material technology. In order to solve this problem, studies have been made to improve the high temperature characteristics by adding a third additive element such as Dy. Recently, applications of magnetic sensors using anisotropic magnets have been increasing through multipolar magnetization. Such parts are expected to expand day by day. Recently, the application range has been rapidly increased due to the development of multipolar magnetization technology for controlling high precision magnetic properties. In this study, we have tried to confirm the feasibility of using rare earth magnet, which is widely used as a material for high efficiency motors, as a material for BLDC motors. Rare earth magnets are produced from sintered or bonded magnets and have been studied for producing a bonded magnet that can be easily accessed for production. The addition of magnetic powder, bind, etc., was optimized for the effect of additive elements, and the prototype was produced, and the lifetime calculation by statistical method was derived to verify the commercialization possibility.

마이크로파 하소 공정을 사용한 구리-아연-주석-황 화합물 나노 입자 제조

강민 한양대학교 대학원 2012 국내석사

현재 주로 사용되고 있는 화석 연료인 석탄, 석유, 그리고 천연가스 등의 사용량이 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 추세라면 석유 약 40년, 그리고 천연가스 약 65년 후에는 고갈 될 것이라 예측된다. 또한 화석연료의 대체 발전인 원자력 발전도 초기 투자비용이 크고 발전 후 방사능 물질의 폐기에 대한 문제가 제기되고 있다. 이에 따라 화석 연료를 대체하기 위한 대체에너지 개발에 대한 연구가 많이 진행되고 있으며, 특히 태양에너지를 이용하기 위한 연구가 많이 이뤄지고 있다. 태양에너지를 사용하기 위한 연구 중에 태양전지를 이용한 발전에 대한 연구가 대부분을 차지하고 있으며, 그 연구의 비중은 점점 커져가고 있다. 태양광 발전 산업에서 가장 많은 비중을 차지하고 있는 분야는 태양전지이며, 그 중에서도 단결정 실리콘 태양전지가 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 하지만 실리콘 태양전지의 주원료로 사용되는 실리콘의 가격 상승으로 인하여 단결정 실리콘 태양전지의 원가가 상승하고 있다. 그래서 태양전지의 발전 단가를 낮추기 위한 연구가 진행되고 있으며, 특히 박막형 태양전지의 연구가 활발히 진행 중에 있다. 특히 박막형 태양전지 중 구리-아연-주석-황(CZTS) 화합물은 낮은 발전단가를 갖는 태양전지로 각광받고 있다. 희토류인 갈륨과 중독성 물질인 셀레늄 등을 주석과 황 같은 지구상에 풍부하고 독성을 갖지 않는 물질로 대체할 수 있다. 더욱이 CZTS 화합물은 104 cm-1의 우수한 광흡수계수를 갖으며, 1.5 eV의 밴드갭을 가지고 있다. 현재 CZTS 태양전지의 제조 방법은 고진공을 요하는 스퍼터를 이용한 방식이 주로 연구 및 개발되고 있으나, 고진공을 사용하는 방법은 초기 투자비용이 크고, 대량생산에 용이하지 못한 단점을 갖고 있다. 또한 흡수체 제조 시 유독가스인 황화수소 가스를 사용하기 때문에 환경오염에 영향을 줄 수 있다. 따라서 본 연구에서는 CZTS 흡수체 제조 단가를 낮추고, 유독가스인 황화수소 가스를 사용하지 않는 공정을 개발하여 CZTS 흡수체를 제조하였다. 화학적 공법인 솔-젤 공법을 이용하여 CZTS 전구체를 형성하고 마이크로파 하소 방법을 이용하여 CZTS 분말을 제조한 후, 태양전지 제작을 위한 흡수체의 형성에 관한 연구 및 셀 제작을 실시하였다.

石灰岩 風化土의 地盤 工學的 特性 硏究 : 전남 장성, 화순지역을 중심으로

조탁휘 전남대학교 대학원 2003 국내석사

최근 토목공사에서 암반 사면이 노출되면서 여러 가지 단위 대절토 사면이 빈번히 나타나고 있다. 이러한 사면은 일반적으로 토사사면과 암반 사면이 공존하게 된다. 그 중 토사사면은 대부분 모암의 풍화로 생성된 풍화잔적토로 이루어져 있다. 그래서 이러한 풍화 잔적토에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 사면에 대한 안전율을 산정하기 위해 다양한 토질의 공학적 특성이 필요하게 되었다. 근래에 이러한 이유로 국내에 넓게 분포되어 있는 화강암계 풍화 잔적토의 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 그 이외의 모암에서 생성된 풍화 잔적토에 대한 토질 공학적인 연구는 그 분포범위가 화강토와 비교하여 협소한 관계로 활발히 진행되지 못하고 있는 실정이다. 특히 석회암 지대는 시멘트의 주원료가 되는 석회석을 채취하기 위한 광산이 주를 이루고 있어 폐광 후의 석회풍화토 사면의 안정에 대한 대책이 미흡한 편이며 석회암 지대가 맥상으로 분포하기 때문에 사면의 절취나 도로 공사시 출현하는 석회풍화토의 지반 공학적인 특성이 규명되지 않아 상당한 문제점으로 대두되고 있는 실정이다. 이에 본 연구는 전남 장성군 남면과 화순군 백아산 일대에 존재하는 석회암지대의 교란된 풍화토에 대하여 물리적, 역학적 실험을 통해 석회풍화토의 지반 공학적인 특성을 규명하고 기존의 풍화토(화강토)와 비교, 분석하여 각종 토목구조물의 건설 현장에서 발생될 수 있는 제반 문제들을 사전에 예방함과 동시에 구조물의 설계 및 시공에 필요한 기본적 자료를 제시하는데 그 목적이 있다. A large cut slope is appeared because of the exposure of rock slope at recent engineering works. This slope has soil slope and rock slope generally. Of the two slopes, soil slope is mostly composed of weathered residual soil made by means of the weathering of parent rock. So, studies on weathered residual soil are being executed actively and engineering properties of soil are needed for determining the safety factor of the slope. These days, this cause is making studies lively on weathered granite residual soil. But soil mechanical studies on weathered resudial soil from another parent rocks aren't being executed because of a narrow distribution limit in comparison with granite soil. Specially limestone zone has a mine mainly for mining limestone, main material of cement. A countermeasure on slope safety of lime-weathered soil after an abandoned mine is defective. So, purpose of this study are to examine geotechnical properties of lime-weathered soil through physical and dynamic experiment about disturbed weathered soil at limestone zone existed in around Nam-myun, Jang-Sung and a whole place Bek-A mountain, Hwa-Soon and prevent various problems in advance occurred at a building site and show basic data for design and construction of the building.