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다기능 친환경 저융점 접합소재 설계 기술
Design Technology of Multi-functional and ECO-friendly Low-melting-temperature Insert Metals 원문보기

大韓溶接·接合學會誌 = Journal of the Korean Welding and Joining Society, v.28 no.3, 2010년, pp.27 - 30  

이영선 (한국기계연구원 부설 재료연구소) ,  이광석 (한국기계연구원 부설 재료연구소) ,  박진우 (연세대학교 신소재공학부) ,  홍순익 (충남대학교 나노소재공학과) ,  배동현 ((주) 한국클래드텍)

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 저감 및 에너지 절감 구현 이종금속소재 제조공정을 확립하고 양산성을 위해 대면적의 접합이 가능하도록 하는 신접합기술을 개발함으로써 저융점 중간결합재의 적용분야 확대 및 시장수요확대를 도모하고자 하는 것이 목적이다. 기존이종금속소재의 단점인 접촉계면 특성저하와 생산속도 저하를 해결하기 위해 중간결합재를 개발하여 이용하며 표면개질, 중간층 재설계 및 합금설계를 이용하고 선안정화기술을 이용하여 특성향상과 생산성 향상을 통한 제조원가 절감을 꾀하고자 한다. 그림 3은 본 중간결합재를 이용함으로써 달성하고자 하는 주요 정량적 개발 목표인 이종금속의 접합력 향상과 접합 온도 조건 저감을 위한 기술 개발 개념도를 나타내고 있다.
  • 이종소재 또는 동종소재를 고상접합을 통해 신기능 창출 및 임계성능 향상을 추구할 때 소재간 접촉계면에서 발생될 수 있는 유해상의 발생을 억제하기 위한 중간 소재로서 저융점 중간결합재(Insert Metals)를 설계하는 기술을 개발하고, 개발된 저융점 중간결합재를 이용하여 이종소재간 고상접합 시 발생되는 다양한 유해상을 제어함으로써 요구특성을 발현할 수 있게 하고자 하는 것이 세부 목표기술이라 할 수 있다.
  • 저융점 접합소재설계기술에 대한 연구는 접합공정시 친환경적 분위기를 사용함으로써 CO2 저감 및 에너지 절감 구현 이종금속소재 제조공정을 확립하고 양산성을 위해 대면적의 접합이 가능하도록 하는 신접합기술을 개발함으로써 저융점 중간결합재의 적용분야 확대 및 시장수요확대를 도모하고자 하는 것이 목적이다. 기존이종금속소재의 단점인 접촉계면 특성저하와 생산속도 저하를 해결하기 위해 중간결합재를 개발하여 이용하며 표면개질, 중간층 재설계 및 합금설계를 이용하고 선안정화기술을 이용하여 특성향상과 생산성 향상을 통한 제조원가 절감을 꾀하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
직접 접합한 이종금속소재의 단점은 무엇인가? 국내에서는 전반적으로 이종금속소재에 관한 연구와 기술개발이 미흡한 실정으로 주방용 소재를 위주로 직접 접합된 소재들이 일부 이용되고 있는 실정이다. 중간결합재를 사용하지 않고 접합한 이종금속소재의 종류는 제한적이며, 직접 접합한 경우에도 미세 크랙 등의 존재로 인해 결합력이 약하거나, 금속간 화합물로 대표되는 유해상의 형성 그리고 열팽창계수의 차이에 의해 열응력 또는 외부응력에 의하여 단기간에 파손되는 경우가 발생되는 등의 문제점을 지니고 있다. 반면 이종금속 소재 제조시 중간결합재를 적용하는 경우 유해상 감소, 접합강도 증가, 열응력 구배 감소 등에 의하여 사용조건 하에서 수명 및 신뢰성 향상을 기대할 수 있다.
중간결합재를 사용하여 접합한 이종금속 소재의 장점은 무엇인가? 중간결합재를 사용하지 않고 접합한 이종금속소재의 종류는 제한적이며, 직접 접합한 경우에도 미세 크랙 등의 존재로 인해 결합력이 약하거나, 금속간 화합물로 대표되는 유해상의 형성 그리고 열팽창계수의 차이에 의해 열응력 또는 외부응력에 의하여 단기간에 파손되는 경우가 발생되는 등의 문제점을 지니고 있다. 반면 이종금속 소재 제조시 중간결합재를 적용하는 경우 유해상 감소, 접합강도 증가, 열응력 구배 감소 등에 의하여 사용조건 하에서 수명 및 신뢰성 향상을 기대할 수 있다. 그림 1은 친환경 중간결합재의 기능, 특성 및 역할을 나타내고 있다.
이종금속소재 신기술개발 및 개량 연구를 통하여 다양한 용도의 다층복합 금속은 어디에 이용되고 있는가? 선진국에서는 이종금속소재 신기술개발 및 개량 연구를 통하여 다양한 용도의 다층복합 금속을 개발하여 각종산업에 핵심부품으로 사용하고 있다. 고부가가치의 기능성 소재로 열교환기, 화학설비, 선박, 제지, 건설, 교량, 압력용기, 담수화설비, 발전설비, 수송기기, 전기·전자부품 등 각종 첨단산업 설비의 핵심부품에 이용되고 있다. 국내에서는 전반적으로 이종금속소재에 관한 연구와 기술개발이 미흡한 실정으로 주방용 소재를 위주로 직접 접합된 소재들이 일부 이용되고 있는 실정이다.
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참고문헌 (8)

  1. T. Makiyama, M. Murata, 2005, "A technical note on the development of prototype CNC variable vertical section extrusion machine," JMPT, Vol. 159, 139-144 

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  2. M. Hoshino, 2000, "可?斷面および變曲押出し加工技術," JSTP, 41-472, 453-455 

  3. S. Murakami, 2000, "新たな技術が用いられた押出し加工製品," JSTP, 41-472, 460-465 

  4. H.J. Choi, S.J. Lim, H.T. Shin and S. Choi, "CNC Extruder for Varied Section Products" JSTP, Spring congress, 246-249, 2007 

  5. Final Technical Report, "Physical and Numerical Analysis of Extrusion Process for Production of Bimetallic Tubes," U.S. Dept of Energy, 2006 

  6. D.C. Co et al., 2007, "Evaluation of copper coating ratio in steel/copper clad wire drawing," JMPT, Vol. 186, 22-26 

    상세보기 crossref

  7. Ahiyuan Shi, Furong Cao, Yanbo Chen and Jinglin Wen, 1999, "The analysis and study of the CASTEX force of AS wire," JMPT, Vol. 86, 115-118 

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  8. J. W. Park, Ph.D. Thesis, 2002, MIT 

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