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연구개요
본 연구는 미세조직에 기반한 스케일 연계 물성 해석 및 측정 기법을 활용하여 초고강도 고성형성 경량금속 설계 기술을 개발하는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 나노/마이크로 압입시험 등을 통한 소재의 기초 데이터 측정 및 구성상의 고유물성 도출기술을 개발하고, 또한 CNN을 통한 상 분리기술을 개발한다. 그리고 미세구조/조직기반 RVE를 확보하여 실제 3차원 구조 디지털 이미지를 구성한다. 이를 기반으로 하여 마이크로 스케일에서의 변형 및 파괴 거동 해석 기술을 개발하고, 나아가 멀티스케일 물성 해석 및 연계 기법을 개

연구개요
본 연구는 미세조직에 기반한 스케일 연계 물성 해석 및 측정 기법을 활용하여 초고강도 고성형성 경량금속 설계 기술을 개발하는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 나노/마이크로 압입시험 등을 통한 소재의 기초 데이터 측정 및 구성상의 고유물성 도출기술을 개발하고, 또한 CNN을 통한 상 분리기술을 개발한다. 그리고 미세구조/조직기반 RVE를 확보하여 실제 3차원 구조 디지털 이미지를 구성한다. 이를 기반으로 하여 마이크로 스케일에서의 변형 및 파괴 거동 해석 기술을 개발하고, 나아가 멀티스케일 물성 해석 및 연계 기법을 개발하여 이를 활용한 3차원 미세조직의 최적 설계기술을 개발, 최종적으로 재료의 미세구조/미세조직을 기반으로 스케일 연계 물성데이터를 적극 활용한 초고강도 고성형성 경량 금속의 설계 기술 개발 시스템을 구축한다.

연구 목표대비 연구결과
- 나노/마이크로 압입시험 등을 통한 각 구성상의 기초 데이터 측정 및 구성상의 고유물성 도출 기술 개발
- 다양한 미세구조 데이터를 통한 학습(training) 및 이를 이용한 상 분리의 신뢰도 검증
- 미세구조/조직 기반 Representative Volume Element (RVE) 확보 및 요소화
- 확보한 RVE 및 기초 물성 데이터를 이용한 마이크로 스케일에서의 변형 해석 기술 개발
- 미세구조적 특성이 반영된 fracture criterion 도출 및 이를 통한 유한 요소 해석/파괴 거동 분석
- In-situ test 수행을 통한 DIC 분석의 기초 데이터 확보
- DIC 기법을 이용한 상 별 변형률 분석 및 CNN을 활용한 해석 결과와의 비교 검증
- 파괴 및 변형특성에 관한 scale 별 전산모사 기법의 결합을 통한 재료 설계 기반 구축
- 초고강도 경량 금속 소재에 미세구조-특성 직접연계 변형 해석 기술 적용 및 검증
- 최적 미세구조 및 특성을 갖는 경량금속 소재를 제시할 수 있는 재료 설계 기법의 개발

연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
- 본 연구에서 개발한 초고강도/고성형성 경량금속 설계기술은 기술적/산업적으로 높은 기여를 할 수 있을 것으로 예상됨. 미세조직 및 물성 예측이 가능한 기술은 관련 산업에서 열처리, 성형공정 등과 같은 공정의 해석, 초고강도/고성형성 금속 재료의 설계기술 개발 및 상업적 생산에 적극적으로 활용될 수 있을 것임. 각종 구조용 소재의 성능 향상 및 장수명화에 기여할 것으로 예상됨.
- 또한, 본 연구에서 개발된 멀티스케일 물성 해석 기술 및 관련 시뮬레이션 프로그램은 경량금속의 제조공정뿐만 아니라 자동차, 비행기와 같은 수송산업 및 각종 기계 산업 분야, NEMS/MEMS 시스템, 차세대반도체, 로봇기술 등의 첨단소재/부품 분야 전반에서 핵심 부품이나 시스템의 개발에 활용되어 관련 산업의 지속 가능한 성장하는데에도 크게 이바지할 것으로 예상됨.
- 본 연구의 진행을 통해 개발된 미세조직 기반의 스케일 연계형 초고강도/고성형성 경량금속 설계 기술은 NSC급과 같은 높은 수준의 양질의 논문을 출판하는 것뿐만 아니라 미래 첨단 소재산업을 기반으로 하는 혁신 제품개발에 직간접적 영향을 끼칠 것이며, 혁신 제품 시장 선점에 있어 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됨.
- 본 연구에 참여한 학생 인력들은 여러 관련 분야의 전문가로 양성될 수 있을 뿐 아니라 향후 미래선도 산업 분야를 주도할 유능한 인재로 배출될 것임.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 1차년도 (2018) ... 5
• (2) 2차년도 (2019) ... 6
• (3) 3차년도 (2020) ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2-1. 최종 목표 ... 6
• 2-2. 1차년도 연구 내용 ... 6
• 2-3. 2차년도 연구 내용 ... 10
• 2-4. 3차년도 연구 내용 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 16
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 16
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• (1) 기술적 측면 ... 17
• (2) 경제·산업적 측면 ... 17
• (3) 학술적 측면 ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 35
• 끝페이지 ... 45