자기이방성센서를 이용한 강판의 비파괴 응력 계측에 관한 연구

김대성(Kim, Daesung),문홍득(Moon, Hongduk  ),유지형(Yoo, Jihyeung) 한국지반환경공학회 2011 한국지반환경공학회논문집 Vol.12 No.11

최근 들어 자기이방성센서를 이용한 비파괴응력계측기법은 강교나 강관 등의 건설 분야에서 적용되어지고 있다. 또한 터널건설현장에서 이용되는 강지보재에 대해서도 적용한 사례가 있다. 본 연구에서는 일본에서 개발된 자기이방성센서와 스트레인 게이지를 이용하여 국산 강재인 SS400에 적합한 응력감도곡선을 도출하기 위해 강재하중재하실험을 수행하였다. 또한 자기이방성 센서를 이용한 비파괴 응력계측기법의 적용성을 평가하기 위하여 추가 강재하중재하실험과 수치해석을 실시하였다. 본 연구의 결과, 계측위치에 따라 자기이방성센서에서 측정된 출력전압과 스트레인 게이지로 측정된 응력의 평균을 이용하여 국산 강재인 SS400에 적합한 응력감도곡선을 도출하였다. 그리고 추가 강재하중재하실험과 수치해석을 비교한 결과, 자기이방성센서의 오차범위가 약 20MPa 정도임을 알 수 있었다. 자기이방성센서를 강재의 응력상태를 파악할 목적으로 사용할 경우, 강재의 항복응력의 레벨(245MPa)을 고려하면 공학적으로 충분한 정확도를 가지고 있다고 판단된다. 특히 자기이방성센서는 계측 센서가 부착되어 있지 않은 강구조물에서 잔류응력을 고려한 현재상태의 응력을 용이하게 파악할 수 있으며, 강구조물의 유지관리에 편리하게 적용이 가능함을 확인하였다. Recently, non-destructive stress measurement method using magnetic anisotropy sensor has been applied to the construction site such as steel bridges and steel pipes. In addition, steel rib used in the tunnel construction site was found to be possible to measure the stress by non-destructive method. In this study, steel loading experiments using magnetic anisotropy sensor developed in Japan and strain gauges were conducted to derive stress sensitivity curve for domestic steel SS400. Also, additional steel loading experiments and numerical analysis were performed for evaluation of applicability for non-destructive stress measurement method using magnetic anisotropy sensor. As a result of this study, stress sensitivity curves for domestic steel SS400 were derived using output voltage measured by magnetic anisotropy sensor and average of stress measured by strain gauges depending on the measurement location. And as a result of comparing additional steel loading experiments with the numerical analysis, error level of magnetic anisotropy sensor is around 20MPa. When considering the level of the yield stress(245MPa) of steel, in case of using magnetic anisotropy sensor in order to determine the stress status of steel, it has sufficient accuracy in engineering. Especially, magnetic anisotropy sensor can easily identify the current state of stress which considers residual stress at steel structure that stress measurement sensor is not installed, so we found that magnetic anisotropy sensor can be applied at maintenance of steel structure conveniently.

자기이방성센서를 이용한 강지보 철도구조물의 비파괴 응력계측

이승원(Seong-Won Lee),유지형(Ji-Hyeung Yoo),김대성(Dae-Sung Kim) 한국철도학회 2013 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2013 No.11

최근 자기이방성센서를 이용한 비파괴 응력계측은 강교나 강관 등의 구조물 분야에서 적용되고 있으며, 터널현장에서 이용되는 강지보재에 대해서도 적용한 사례가 있다. 본 연구에서는 자기이방성센서와 스트레인게이지를 이용하여 토목구조물에서 보편적으로 사용되는 일반구조용 압연강재인 SS400에 적합한 응력감도곡선을 도출하기 위해 강재 하중재하 실험을 수행하여 계측위치에 따른 자기이방성센서에서 측정된 출력전압과 스트레인게이지로 측정된 응력의 평균을 이용하여 일반구조용 압연강재인 SS400에 적합한 응력 감도곡선을 도출하였다. 또한 자기이방성센서의 현장적용성을 평가하기 위하여 철도현장의 강지보 가시설 철도구조물에서 하중을 가장 많이 받는 엄지말뚝과 경사스트럿에 현장실험을 실시하였다. 현장실험결과, 스트레인게이지로 측정된 응력값과 자기이방성센서로 측정된 응력값이 유사한 경향을 나타내고 있으며, 스트레인게이지 대비 자기이방성센서의 오차는 약 20MPa 정도로 나타났다. 이는 일반적인 강재의 항복강도인 250MPa과 비교하여 볼 때 공학적으로 충분한 해상도를 가짐을 알 수 있다. Recently, non-destructive stress measurement method using magnetic anisotropy sensor has been applied to the construction site such as steel bridges and steel pipes. In addition, steel rib used in the tunnel construction site was found to be possible to measure the stress by non-destructive method. In this study, steel loading experiments using magnetic anisotropy sensor and strain gauges were conducted to derive stress sensitivity curve for general structural rolled steel SS400 that is commonly used in civil engineering structures. As a result of laboratory experiments, stress sensitivity curves for general structural rolled steel SS400 were derived using output voltage measured by magnetic anisotropy sensor and average of stress measured by strain gauges depending on the measurement location. In addition, for the field application test of the magnetic anisotropy sensor, field experiments were conducted for the two most loaded places, H-pile and inclined struts, in the temporary structure of the railway sites. The field experiment results show a similar trend in the measured values by the magnetic anisotropy sensor and by the strain gauge, with an error of about 20MPa between the two methods, which is a sufficient resolution for engineering compared with 250MPa, the yield strength of general steels.

스텝-테라스 표면 형상을 갖는 CoFeB 박막의 자기적 특성

박연정,도중회 한국물리학회 2021 New Physics: Sae Mulli Vol.71 No.5

Co60Fe20B20 (CoFeB) films was prepared on a 3° mis-cut (0001) Al2O3 substrate by using DC Sputtering, and their magnetic properties were studied. An atomic force microscopy image showed that the CoFeB film had a step-terrace surface, and the magneto-optical Kerr effect measurement suggested that magnetic hysteresis had a clear difference for in-plane direction. CoFeB films had a magnetic easy axis along the longitudinal direction of the step-terrace, and the saturation magnetic field values were about 4.3 Oe for the easy-axis direction and about 48 Oe for the hard-axis direction, which is perpendicular to the step-terrace. CoFeB films had an uniaixal magnetic anisotropy with a period of 180° within the plane. The shape magnetic anisotropy energy in the step-terrace CoFeB film was roughly 2.5 times larger than a depsition magnetic anisotropy energy in a flat surface film. The surface morphology of the step-terrace was maintained up to a thickness of 50 nm, which was about 20 times the step-height, but the effect of the shape magnetic anisotropy decreased with increasing thickness. The direction dependent magnetic hysteresis behavior could be qualitativly explained by using a modified Stoner-Wohlfarth model. Co60Fe20B20 (CoFeB) 자성체 박막을 DC 스퍼터링 방법을 이용하여 3° 미스컷된 (0001) Al2O3 기판 위에 제작하여 표면 형상에 따른 형태 자기 이방성에 대해 연구하였다. CoFeB 박막의 원자 힘현미경 측정을 통해 스텝-테라스 형태의 표면 형상을 확인하였고, 자기-광 커 효과 측정을 통하여 평면내 자기장의 방향에 따라 자기이력곡선의 뚜렷한 차이를 확인하였다. CoFeB 박막의 자기 이력곡선은테라스 길이 방향으로 자화용이축이 형성되며 그 때 포화자기장의 값은 약 4.3 Oe이고, 테라스 길이방향에 대해 수직하게 자화곤란축이 형성되며 포화 자기장은 약 48 Oe이다. CoFeB 박막의 자화용이축과자화곤란축이 180° 주기로 반복되는 것을 보아 단축 자기 이방성을 갖는 것을 확인하였다. 스텝-테라스표면 형상의 CoFeB 박막에서 형태 자기 이방성 에너지는 평탄한 기판에 제작된 박막의 증착 과정에서생긴 자기 이방성 에너지 보다 약 2.5배 큼을 알 수 있었다. 테라스 높이의 약 20 배까지 CoFeB 박막의두께를 증가시켜도 스텝-테라스 형상을 유지 하였으나 형태 자기 이방성에 의한 효과는 감소하였다. 또한 측정방향에 따른 자기이력곡선은 수정된 Stoner-Wohlfarth 모델로 정성적으로 설명할 수 있음을 알았다.

대자율이방성(AMS) 분석을 통한 석재 결의 파악

조형성(Hyeongseong Cho),김종선(Jong-Sun Kim),김건기(Kun-Ki Kim),강무환(Moo-Hwan Kang),손영관(Young Kwan Sohn),이윤수(Youn Soo Lee),좌용주(Yong-Joo Jwa),손문(Moon Son) 한국암석학회 2015 암석학회지 Vol.24 No.3

화강암 석산에서는 ‘결’이라고 지칭되는 분리되기 용이한 면을 따라 채석이 이루어진다. 이러한 결의 방향성과 발달 특징은 채석의 효율성과 관련되므로 석산에서 채굴방향을 결정함에 있어 고려해야할 가장 중요한 요인이다. 이번 연구에서는 한반도 남부 거창지역에 분포하는 화강암 석산(JS기업, SD개발, AR석재, GD산업, BW무역, MD기업사)들을 대상으로 대자율이방성 방법을 적용하여 석재의 자기미세구조를 해석하였으며, 이로부터 석재 결과의 연관성 및 파악방법에 대해 논의하였다. 평균대자율 분석, 고온대자율 실험 그리고 자기이력곡선 분석 결과, 화강암 석재의 대자율이방성을 지배하는 주자성광물은 티탄함량이 적은 다자구 및 위단자구의 자철석으로 해석된다. 대자율이방성 측정 결과, 6개 석산 모두에서 체계적인 방향성의 자기엽리구조가 발달하며, 자기엽리구조는 대부분 거의 수직에 가까운 고각의 경사를 가진다. 자기엽리구조는 대부분 석산에서 석재의 2번 결과 매우 유사한 방향성을 보인다. 예외적으로 다른 석산에 비해 PJ 값이 높아 미세구조의 발달이 현저한 BW무역에서의 자기엽리구조는 1번 결과 거의 평행하다. 이상의 결과들은 화강암 석재의결은 광물결정들의 모양 및 배열상태, 즉 암석미세구조와 밀접하게 관련됨을 지시하고 있어, 대자율이방성을 이용한 자기미세구조 분석은 석재 결의 방향성을 측정하는 정량적이고 효과적인 하나의 방법이 될 수 있음을 알려준다. In granite quarry, stones are generally quarried along easily separating planes called as ‘rock cleavage’. Because orientation and characteristics of the rock cleavage are directly involved with easy quarrying, it is the most important factor on selecting a direction of digging. Using AMS (anisotropy of magnetic susceptibility), we attempt to interpret rock fabrics in Geochang Granite Stone (JS, SD, AR, GD, BW, MD quarry) and discuss about determination of rock cleavages and correlation between the rock fabrics and cleavages. Based on mean susceptibility, thermo-susceptibility curves, and hysteresis parameters, Ti-poor MD and/or PSD magnetites are the main contributor to AMS of the granite stones. The systematic magnetic foliations with sub-vertical dip angle are developed in the whole granite quarries. In most of the granite quarries, the magnetic foliations are significantly consistent with grain plane. In the BW quarry, which has higher PJ values than the others, the magnetic foliations coincide exceptionally with rift plane. These results suggest that rock cleavages in granite stone are related to rock fabrics meaning shape and spatial arrangement of crystals. Magnetic fabrics analysis using AMS method, therefore, can be a quantitative and effective tool for determination of rock cleavages in granite quarry.

양산단층 동편 화강암질암의 대자율 이방성(AMS)

조형성,손문,김인수,Cho, Hyeong-Seong,Son, Moon,Kim, In-Soo 대한자원환경지질학회 2007 자원환경지질 Vol.40 No.2

경상분지 남동부에 위치한 양산단층 동편의 화강암질암, 화산암류, 퇴적암류를 대상으로 총 77개 지점으로부터 독립적으로 정향된 542개의 코어시료를 채취하여 대자율 이방성(AMS) 연구를 실시하였다. 총 대자율 측정, 고온대자율 실험 및 등온잔류자기 획득실험을 통하여 연구대상 암석들의 주 자성광물이 자철석 위주의 티탄자철석계열의 것임이 밝혀졌다. 연구의 주 대상암체인 화강암질암에는 자기적 엽리구조와 자기적 선구조 모두가 존재하고 있으며, 자기적 엽리구조의 주향은 북동-남서가 지배적이다. 이 자기적 엽리구조는 화강암질암의 변형에 대한 강한 저항의 물성, 주변 모암의 자기적 엽리구조와의 불일치, 고화 이후 취성변형으로 만들어진 소단층이나 절리 등의 지질구조와의 모순점, 현미경에서 관찰되는 조직 등의 증거로부터 마그마가 관입정치하여 완전히 고화되기 전에 응력을 받아 생성된 일차 미세구조(primary fabric)로 판단된다. 이 북동-남서 주향의 자기적 엽리구조는 북서-남동의 압축력으로 만들어질 수 있는데 이러한 응력은 양산단층의 좌수향 주향운동의 산물로 해석된다. 연구지역 화강암질암의 연령이 약 $60\sim70Ma$로 알려져 있음을 감안하면 양산단층은 이 시기(백악기 말에서 신생대 초)에 걸쳐서 좌수향 주향이동 운동을 하였음을 알 수 있다. A study of anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) was undertaken on Cretaceous granitic, volcanic and sedimentary rocks in the eastern region of the Yangsan fault, southeast Korea. A total of 542 independently oriented core samples collected form 77 sites were studied. The main magnetic mineral in granitic rocks is magnetite according to the magnitude of bulk susceptibility, high-temperature susceptibility variation and isothermal remanent magnetization. Both of magnetic lineation and foliation with NE-SW trends are revealed in the granitic rocks, while volcanic rocks show scattered directions and sedimentary rocks show only load foliation parallel to the bedding planes. The following evidences read to the conclusion that both magnetic fabrics in the granitic rocks have been obtained by a tectonic stress before full solidification of the magma: (i) A fully hardened granitic rocks would get hardly any fabric, (ii) Difference of the magnetic fabric trends with those of the geological structures in the granitic rocks themselves formed by brittle deformation after solidification (e.g. patterns of small-faults and joints), (iii) Kinking of biotite and undulose extinction in quartz observed under the polarizing microscope, (iv) Discordance of magnetic fabrics in the granitic rocks with those in the surrounding rocks. The NE-SW trend of the magnetic foliations suggests a NW-SE compressive stress of nearly contemporaneous with the emplacement of the granitic rocks. The compression should have caused a sinistral strike-slip movement of the Yangsan Fault considering the trend of the latter. As the age of the granitic rocks in the study area is reported to be around $60\sim70$ Ma, it is concluded that the Yangsan fault did the sinistral strike-slip movement during this time (L. Cretaceous Maastrichtian - Cenozoic Paleocene).

방향성을 고려한 공간적 조건부 자기회귀 모형

경민정,Kyung, Minjung 한국통계학회 2016 응용통계연구 Vol.29 No.5

공간통계 방법 중 지역에 대한 어떤 집합체 자료나 평균자료들을 분석하는데 일반적으로 공간적 자기회귀(conditionally autoregressive) 모형을 사용한다. 공간적 자기회귀 모형에 정의되는 공간적 이웃 소지역들은 중점의 거리나 근접성으로 정의된다. Kyung과 Ghosh (2010)는 방향에 따라서 이웃간 자기상관성의 크기가 다른 공간적 확장 모형을 제시하였다. 제안된 방향적 조건부 자기회귀(directional conditionally autoregressive) 모형은 고유 이방성을 모형화하여 기존의 CAR과정을 일반화한다. 제시한 방향적 조건부 자기회귀모형의 최대우도 추정량의 특성에 대해 설명하였고, 스코틀랜드 그레이터 글래스고우의 로그변환된 부동산 가격에 적용하여 조건부 자기회귀모형과 비교하였다. To analyze lattice or areal data, a conditionally autoregressive (CAR) model has been widely used in the eld of spatial analysis. The spatial neighborhoods within CAR model are generally formed using only inter-distance or boundaries between regions. Kyung and Ghosh (2010) proposed a new class of models to accommodate spatial variations that may depend on directions. The proposed model, a directional conditionally autoregressive (DCAR) model, generalized the usual CAR model by accounting for spatial anisotropy. Properties of maximum likelihood estimators of a Gaussian DCAR are discussed. The method is illustrated using a data set of median property prices across Greater Glasgow, Scotland, in 2008.

수직자기이방성을 갖는 [Pd/Co] Spin Valve 구조에서 자기저항효과

최진협(Jin-Hyup Choi),이기암(Ky-Am Lee) 한국자기학회 2006 韓國磁氣學會誌 Vol.16 No.3

We have investigated the magnetoresistance (MR) effect of the spin valve structures composed of perpendicularly magnetized Pd/Co multilayers, with changing the space layer (Pd or Cu) thickness, the stacking number of the Pd/Co multilayers, and the Co insertion-layer thickness. The Cu space layer showed larger MR ratio than the Pd space layer. The Co insertion-layer between Cu layer and pinned layer enhanced the MR ratio about three times. The maximum MR ratio of 7.4 % was established in the sample with the Co insertion-layer thickness of 0.62 and 1.01 ㎚.

바일 준금속/자석 이종접합 구조에서의 자성 근접 효과

윤소빈,손기훈,이지은,이홍섭,장차운,류혜진 한국자기학회 2024 韓國磁氣學會誌 Vol.34 No.3

최근 스핀트로닉스 연구의 주요 소재중 하나인 강한 스핀-궤도 결합을 가진 위상 절연체와 바일 준금속과 같은 이종접합 구조에 관현 연구는 스핀 전류를 제어하는 새로운 방법을 제시한다. 본 논문에서 설명된 연구는 NbIrTe4/Ni81Fe19(Permalloy) 이종접합구조에서 자기 근접 효과를 Magneto-optical Kerr Effect(MOKE)를 이용해 조사한 연구로, 그 결과, NbIrTe4의 결정학적 방향이 퍼멀로이(Permalloy)에 단축 자기 이방성을 유도하는 것을 확인하였으며, 이는 NbIrTe4의 강한 스핀-궤도 결합의 영향에 의한 것으로예상할 수 있다. 본 연구는 이종접합에서의 자기 상호작용에 대한 이해를 높이고, 스핀트로닉스 기술의 속도, 크기, 에너지 효율성을 개선을 가능하게 하여, 저전력 전자소자와 자성 메모리 분야에서의 혁신을 이룩할 수 있을 것으로 기대한다. Recent advancements in spintronics have focused on materials with strong spin-orbit coupling, such as topological insulators and Weyl semimetals, which offer new methods for controlling spin currents. This study investigates the magnetic proximity effect in a NbIrTe4/Ni81Fe19 (Permalloy) heterostructure. Results show that crystallographic orientation of NbIrTe4 induces uniaxial magnetic anisotropy in Permalloy, influenced by strong spin-orbit coupling in NbIrTe4. This research enhances the understanding of magnetic interactions in Weyl semimetal/magnet heterostructure and promises advancements in low-power electronic devices and magnetic memory, improving the speed, size, and energy efficiency of spintronic technologies.

상호문화성의 현상학

최재식(Choi Zaeshick) 한국현상학회 2006 철학과 현상학 연구 Vol.30 No.-

본 연구는 자기 문화중심주의를 극복하고 현상학적 상호문화성을 전개시킨다. 문화중심주의의 문제점은 자기문화정초주의와 상하위문화론의 한계를 갖고 있을 뿐만 아니라, 이방문화와의 만남에서 나타나는 문화의 창조성을 제대로 설명 못하는 데에 있다. 강릉문화, 한국문화, 동 ㆍ 서양문화에서 나타난 상호문화성의 구체적 예증을 통해서 문화 상호성의 계기와 문화다양성을 밝히고 이에 따른 철학적 대안을 찾는다. 이를 통해 수직적 문화보편성을 극복하고 방계적 문화보편성에 도달하며, 대안으로서 본고는 상호문화성의 망구조를 제시한다. 이 연구를 위해서 본고는 소크라테스-플라톤 철학과 근대철학이 문화상대주의를 극복하고 보편주의에 도달하는 과정을 간략하게 고찰하고 동시에 이들의 한계를 조명한다. 이어서 본 연구의 철학적 토대를 제공한 후설 현상학이 타자(이방성)의 권리를 부여함으로써 상호문화성의 실마리를 제공했지만, 그가 타자의 패러독스를 극단화시키지 못함으로써 유럽중심주의 한계에 머무른다는 점을 밝힌다. 이 한계를 슈츠와 메를로-뽕띠 그리고 발덴펠스의 현상학을 통해서 극복하고 진정한 상호문화성을 찾는다. 후설 이후 현상학자들을 통해서 소위 ‘내적 이방성’과 ‘외적 이방성’을 밝히고 문화 간의 관계는 “얽힘”과 “교차’라는 교차배열법적 사유를 원용하면서 아방성 속에 이방성의 발견 계기를 밝힌다. 이를 통해서 문화중심주의를 극복하고 문화의 상호성에 도달한다.

지하구조물에 있어서 강아치 지보공의 비파괴 응력계측에 관한 기초적 연구

곽기봉(Ki-Bong Kwak),이재호(Jae-Ho Lee),아쿠타가와 신니치(Akutagawa Shinichi),김영수(Young-Su Kim),권외덕(Wea-Dock Kwon) 한국토목섬유학회 2009 한국토목섬유학회 학술발표회 Vol.2009 No.11

본 연구에서는 새로운 비파괴 응력계측수법으로 주목을 받고 있는 자기이방성센서 측정 장치를 이용하여 터널굴착에 따른 강아치 지보공의 응력거동을 분석해 보았다. 자기이방성센서 응력측정방법은 철 등의 강자성체의 자기특성이 변형에 의존하는 것을 이용하여 강재표면의 절대응력을 구하는 방법이다. 본 연구에서는 자기이방성 응력측정법에 의한 계측과 변위계측 결과를 이용하여 단층부근을 지나가는 지반과 지보구조물의 변형과 응력 거동의 특성을 규명해보았다.