The effect of the / phase fraction on the mechanical properties in silicon nitrides was investigated in part 1. In part II, we describe the role of microstructure on the mechanical properties and contact damage of silicon nitrides with coarse/equiaxed and coarse/elongated microstructures. Grain sizes and shapes were controlled by starting powder. Hertzian indentation using spherical indenter was also used to investigate contact damage behavior. Cone cracks from the spherical indentation were suppressed when the silicon nitride contains coarse and elongated grains. Coarse and elongated grains played an important role of cone crack suppression. The size of quasi-plastic zone does not depend on grain size or shape but depends on the fraction of / phase. A quasi-plastic zone was consisting of microcracks by shear stress during indentation.

The effect of / phase on the mechanical properties and contact damage of silicon nitrides ) was investigated. Silicon nitride materials were prepared from two starting powders, at selective increasing hot-pressing temperatures to coarsen the microstructures: (i) from relatively coarse -phase powder, essentially equiaxed - grains, with limited, slow transformation to - grain; (ii) from relatively fine -phase powder, a more rapid transformation to -, with attendant grain elongation. The resulting micro-structure thereby provided a spectrum of / phase ratios, grain sizes, and grain shapes. Fracture strength, hardness, and toughness were measured, and contact damage and strength degradation after indentation were investigated by Hertzian indentation using spherical indenter. A brittle to ductile transition in depended on / phase ratio as well as grain size. Silicon nitride with elongated grains showed a superior, contact damage resistance.

본 연구에서는 고주파 유도경화처리한 중탄소강의 회전접촉 피로거동을 0.44wt.%C강과 0.55wt.%C강을 사용하여 조사하였다. 회전접촉 피로시험은 Polymet RCF-1 시험기에서 탄성유체 윤활 조건으로 회전속도 8,000rpm, 최대 Hertz응력 492kg/mm2을 가하면서 실시하였다. 미세한 lath마르텐사이트가 고주파 유도경화한 0.44wt.%C강과 0.55wt.%C강의 표면경화층에 형성되었고 소량의 페라이트가 일부 형성되었으며 0.44wt.%C강과 0.55wt.%C에 비해 비교적 큰 페라이트가 나타났다. 회전접촉 피로시험 후 표면경도가 거의 유지되는 표면경화층에서 회전접촉 피로시험전에 비해 경도가 상승하였다. 이 경도증가량의 최대치(δ Hvmax)와 피로수명과의 관계를 조사한 결과 0.55wt.%C강이 0.44wt.%C강에 비해 회전접촉 피로중에 일어나는 소변형에 대한 높은 저항성에 주로 기인하여 δ Hvmax값은 낮게 나타나고 피로수명은 높게 나타났다.

2종류의 질화규소에 대하여 Ring형시험편을 이용하여 접촉피로시험을 하였다. 질화규소는 금속재료에서와 같은 형태의 피로현상을 나타냈고, 파면해석 및 관찰결과 접촉피로에 있어서 균열의 발생은 고탄소크롬강의 경우와 같이 표면하의 반복전단응력에 의한 것으로 밝혀졌다. 그리고 시험펴 파단면에서 표면하의 Heltz전단응력의 변동이 최대로 되는 깊이의 위치에 다수의 균열이 관찰되었다.

본 연구에서는 접초피로에 있어서 균열의 발생, 진전 등의 관찰을 위해, 균열의 발생, 진전 등이 2차원적으로 되어 시험편측면에서 관찰이 가능한 평판 ring형 시험편을 이용하여 반복수 증대에 따른 균열의 발생, 진전과정을 조사하였다. 그 결과 pitting, flaking형 파손의 초기손상은 접촉면하의 내부에 생기는 접촉면에 평행방향의 균열에 의해 일어나며, 이 균열은 그 방향 밀 파면형태에 의해 접촉응력이 접촉면에 평행방향의 전단응력성분에 의한 모드 ll 피로진전과의 차는 중첩부하된 압축응력의 유무라고 생각되며, 이 가저에 근거로 하여 재료고유의 모드 ll 피로균열진전특성을 구할 수 있는 장치를 개발하였다. 이 장치를 이용하여 알루미륨합금 및 공구강에 대한 da/dN-δk ll 관계의 시험결과를 얻었다.

지반위에 얹혀진 구형평판을 에너지 방볍으로 해석하는 방법에 대한 일반적인 전개이다. 본 논렌에서는 기 본적 으로 지표연과 평판사이의 접촉응력을 가정한 다음 Boussinesque 의 식을 적분하여 지표면 혹은 평판의 처짐을 구하는 방볍을 시도하였다. 임의의 차수를 갖는 다항식과 Chebychev 다항식으로 접촉웅랙을 가정할 때 Boussinesque 의 식을 적 분하는 방법을 서술하고 그 결과뜰 에너지번에 이용 하는 파정을 설명 히였다. 해석 결과 임의차수를 갖는 다항식 을 접촉웅력 함수로 적당하지 않고. Chebychev 다항식이 합당한 것으로 나타났 으나 평판 Boundary 의 Stress Singularity를 고려한 함수를 선택 하면 훨씬 효과 적일 것으로 판단되었다.

고탄소 Dr-Ti 합금강의 회전접촉 피로마모실험에서 실험조건에 따라 다르게 변화하는 subsurface zone의 가공경와의 정도를 잔류응력의 분포로서 조사하였다. 시험전 표면잔류응력은 마모특성에 영향을 주지 못하였고, 접촉응력과 회전속도가 증가할수록 표면 잔류응력은 감소하여 갔으나 subsurface zone내의 최대압축잔류응력은 증가하였고, 그의 포화깊이는 깊었다. 이들 실험결과와 이론적 전단응력의 분포와의 관계에 관하여 검토하였다.

해상등부표는 선박 통항의 안전을 위해 필요한 시설로 파손 및 유실되는 경우 예상치 못한 예산 지출뿐 아니라 등부표 운용이 불 가능해짐에 따라 선박 통항 안전에도 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 해역의 교통흐름을 반영할 수 있는 해상교통평가지표를 적용하여 등부표 접촉사고의 위험성을 평가하고자 한다. 이를 위하여 평가대상 해역을 등부표 설치기수가 많고 등부표 접촉사고가 많이 발생하는 부산항 제5항로로 설정하고, 대상해역의 등부표 접촉사고 현황을 조사했다. 그리고 해상교통평가지표로 사용될 수 있는 해상위험평가도구인 IALA Waterway Risk Assessment Programme(IWRAP MkⅡ)와 Potential Assessment of Risk Model(PARK Model)를 활용하여 등부표 접촉사고 발생의 위험성을 평가했다. 그 결과, 마산항 입출항 선박과 부산항신항 입출항 선박으로 교통흐름이 복잡한 경계해역 인근에 위치한 등부표와 항로를 따르지 않는 선박들이 항로를 가로지르는 운항패턴을 보이는 가덕수도 입구 인근에 위치한 등부표, 부산항신항 내항항로의 방파제 인근에 위치한 등부표가 접촉사고 위험성이 큰 것으로 평가되었다. 본 연구는 등부표 사고 위험성을 평가할 수 있는 통합 모델을 만드는 기초 자료로 활용될 수 있으며, 추후에 다양한 해역의 접촉사고 위험성을 평가하고, 미래교통량을 추정·적용하여 등부표 신설 시 안전한 등부표 설치 위치를 선정할 수 있을 것이다.

철도교의 장기변위 정보는 시공 및 유지관리에 있어 매우 유용하지만, 실구조물의 장기간에 걸쳐 발생하는 변위를 정확하게 계측하기 위해서는 많은 실질적인 문제를 해결해야 한다. 본 연구에서는 철도교량의 효과적인 장기변위 계측을 위해, 컴퓨터 비전 기반의 비접촉식 기법을 제안한다. 컴퓨터 비전 기반 기법은 비용적인 측면에서 우수하며 사용이 간편하여 최근 교량변위 계측을 위해 기술개발이 활발하게 되고 있으나, 카메라의 미소변위에 의해 큰 오차가 발생하므로, 장기변위의 계측에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 두 개의 카메라를 이용하여 카메라 변위에 따른 오차를 보정하는 방식으로 장기변위 계측을 가능하게 하였다. 개발된 기법을 시공 중인 철도교량에 적용하여 성능을 검증하였다.

본 논문에서는 압분광법을 기반으로 강재에 작용하는 응력을 비파괴/비접촉식으로 측정할 수 있는 새로운 방법은 제안하고, 이에 대한 가능성을 실험적으로 검증하였다. 분광법은 일반적으로 대상물의 화학적 성분을 분석하는데 주로 사용되며, 토목분야에서는 강재의 부식을 판단하는데 일부 사용되고 있다. 압분광법은 대상물이 하중을 받을 때 측정된 스펙트럼이 하중이 없는 상태에서 측정된 스펙트럼으로부터 이동(Shift)되는 현상인, 압분광현상을 기반으로 응력을 측정하는 방법이다. 여기서, 응력-스펙트럼 이동 관계를 선형으로 가정하였을 때, 압분광 계수를 도출할 수 있으며, 이를 통하여 현재상태의 응력을 측정할 수 있다. 해당 기술은 레이저를 기반으로한 비접촉식 응력측정 기술로써, 최근에 철도 구조물에 대한 응력 측정을 시작으로 다양한 토목구조물의 응력측정에 대한 적용이 시도되고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 압분광법 기술을 이용하여 강구조물의 응력을 측정할 수 있도록, 용사코팅을 이용하여 알루미나를 구조용 강재표면에 도포하고, 일축압축 하중시험을 수행하여 각 하중단계에서의 스펙트럼 이동(Shift)값을 확인하였다. 이를 통하여, 각 하중값과 스펙트럼 이동값이 선형관계임을 확인하였다. 따라서, 이와 같은 선형적인 관계로 부터, 1차 선형식의 상수값인 압분광 계수를 도출하고, 이를 통하여 강재에 작용하는 응력을 측정할 수 있을 것으로 기대된다.

This research aims to detect delamination-like damage from asphalt-concrete interface using contactless ultrasonic technique. FEM simulation and experiments demonstrate that surface waves and S mode are strongly present when there is delamination-like damage. It is believed that the measurement of S mode by non-contact ultrasonic system will allow one to determine the existence of delamination-like damage from bridge decks.

휘발성 유기화합물(VOCs)은 유기용매를 주로 사용하는 산업공정에서 배출되는 일반적인 대기오염물질 중 하나로 그 물질 자체가 독성 및 발암성을 지니기도 하고 오존 생성의 전구체로 작용하기도 하여 인체 건강과 환경에 부정적인 영향을 주고 있다. 또한 최근 초미세먼지 2차생성에 기여하고 있음이 알려짐에 따라 VOCs 저감에 대한 국제적인 관심은 더욱 높아지고 있는 실정이다. 중소규모 사업장에서는 VOCs 처리를 위해 주로 활성탄 흡착탑을 이용하고 있으며 활성탄의 짧은 파과점으로 일정기간 사용 후 교체가 필요하지만, 교체 비용 부담에 따른 적절한 유지관리가 미흡하여 VOCs가 직접 대기로 방출되는 문제가 발생되고 있다. 따라서 본 연구에서는 활성탄 파과 후 현장에서 재생이 가능한 흡탈착 공정에 대하여 연구를 수행하였다. 기존 재생 공정인 열탈착(TSA) 공정은 에너지 비용이 많이 소요되며 수분 또는 고온 가스를 사용해야하므로 재생 시간이 길고 부대시설이 필요한 단점이 있어 현장에서 흡착 후 직접 재생하기에는 다소 무리가 따른다. 저온 감압탈착(VSA) 공정은 상대적으로 저온(80∼90℃)에서 진공펌프를 이용하여 탈착하는 방식으로 감압시에 VOCs가 휘발하는 온도가 낮아지므로 상대적으로 낮은 온도에서 탈착이 가능하다. 이에 따라 현장에서 자체재생 가능한 탈착 방법으로 저온 VSA 기술을 적용하였으며, 30 CMM급 흡탈착 시스템을 제작하여 실제 도장 공장의 배출가스에 대한 현장 적용성 연구를 수행하였다. 또한 저온 VSA 공정을 통해 배출되는 탈착가스는 재생시 캐리어가스 유량이 상대적으로 적어 고농도로 배출되므로 회수하여 유기용매로 재활용할 경우 원료 절감에 따른 경제적 효과가 매우 크다. 따라서 VOCs를 회수하기 위한 방법으로 기액 접촉 효율이 높은 용매 직접접촉식 응축 방식을 적용하였으며, 30 LPM 직접접촉식 회수장치를 제작하고 실 탈착가스를 이용한 회수실험을 수행함으로써 본 기술에 대한 현장 적용 가능성에 대하여 평가해보고자 하였다.

폐기물관리법 개정･시행(’16.7.)으로 폐기물의 재활용방식이 포지티브(허용행위 열거방식)에서 네거티브(제한행위 열거방식)로 전환됨에 따라 재활용대상 폐기물의 재활용 가능여부를 판단하기 위해 재활용환경성평가 제도를 도입하였다. 위 제도의 도입에 따라 폐기물의 재활용으로 인한 인체･환경영향을 사전에 파악하기 위해 지정폐기물에 함유된 유해물질의 용출･함량관리 이외에 유해특성 항목의 확대 및 상향류 투수방식의 유출시험 도입 등 평가항목 및 평가방법을 확대하였으며, 비매체접촉형 및 매체접촉형 재활용유형으로 분리하여 폐기물의 재활용으로 인한 토양, 지하수, 수질 등 환경매체의 영향까지 고려하도록 하였다. 본 연구에서는 재활용 제품에 대한 장기영향평가를 위하여 도입된 상향류 투수방식의 유출시험을 수행하여, 폐기물의 재활용으로 인한 지표수 및 지하수 등에 대한 영향여부를 평가하고자 하였다. 페로니켈슬래그를 시료로 하여 상향류 투수방식의 유출시험 분석결과 알루미늄을 제외한 모든 항목이 먹는 물 수질기준 미만 또는 정량한계 미만으로 나타났으며, 페로니켈 슬래그의 매체접촉형 재활용 시 중금속의 용출로 인한 환경의 영향은 미비할 것으로 판단된다. 또한, 고액비(L/S ratio)에 따른 용출경향 파악을 위하여 폐기물 용출시험(L/S=10) 결과와 상향류 투수방식의 유출시험(L/S=2) 결과를 비교･검토하였으며, 검출경향은 상향류 투수방식의 유출시험에서 더 높게 검출되는 경향이 나타나, 폐기물의 재활용에 대한 장기 용출영향 평가 방법으로 적합하다고 판단하였다.

폐기물관리법 개정(시행 ’16.7.21)으로 폐기물의 재활용방식이 포지티브(허용행위 열거방식)에서 네거티브(제한행위 열거방식)로 전환됨에 따라 재활용대상 폐기물의 재활용 가능여부를 판단하기 위해 재활용환경성평가 제도를 도입하였다. 이에따라, 2018년 1월 1일부터 재활용환경성평가 제도 중 매체접촉형으로 사용되는 폐기물은 새로운 재활용 유형인 경우이거나 기존 재활용유형 12만 톤 이상 또는 3만 제곱미터 이상의 규모의 경우 유해특성항목의 생태독성항목을 적용하도록 되어있다. 생태독성시험의 시행은 화학시험의 평가와는 달리 환경영향에 대한 부분을 종합적으로 평가할 수 있을 것이다. 현재 재활용환경성평가에서의 물벼룩을 이용한 급성독성(생태독성) 기준은 ｢폐기물 유해특성의 성질 및 해당 기준｣에 TU 2.0을 초과하지 않도록 설정되어 있다. 그러나, 현재 재활용환경성평가의 생태독성의 경우 상향류 투수방식의 유출시험(컬럼시험)을 통하여, 고상시료를 액상시료로 변환시키는 시험방법을 사용하고 있다. 폐기물의 종류에 따라 생태독성시험 적용을 위해 pH 조정이 필요한 경우가 발생하여, 전처리 과정을 통하여 중화시킨 후 독성 분석을 실시하였다. 이에 본 연구는 매체접촉형 재활용에 이용되었던 석탄재, 폐석재, 폐토사 등을 대상으로 컬럼시험을 통해 얻은 유출액을 생태독성시험에 적용하여 재활용환경성평가의 생태독성항목에 대한 시험방법을 마련하고, 독성기준의 만족여부를 조사하였다.

In this paper we present a novel robotic palpation method for the lump shape estimation using contact pressure distribution. Many previous researches about the robotic palpation have used a stiffness map, which is not suitable to obtain geometrical information of a lump. As a result, they require a large data set and long palpation time to estimate the lump shape. Instead of using the stiffness map, the proposed palpation method uses the difference between the normal force direction and the surface normal to detect the lump boundary and estimate its normal. The palpation trajectory is generated by the normal of the lump boundary to track the lump boundary in real-time. The proposed approach requires small data set and short palpation time for the lump shape estimation since the shape can be directly estimated from the optimally generated palpation trajectory. An experiment result shows that our method can find the lump shape accurately in real-time with small data and short time.

Coal ash from power plants is divided into fly ash and bottom ash, which are produced after burning bituminous anthracite coal at 1,600°C. Coal ash is composed of fly ash (82%) and bottom ash (18%); while most fly ash is recycled as ready-mix concrete admixture and cement additive, bottom ash is left unused in landfill sites located within power plant grounds. This has been studied less comprehensively than fly ash; therefore, our aim was to assess the recyclability of the bottom ash generated by two (A & B) thermal power plants and thus identify the characteristics of hazardous substances in coal ash that are generated in power plants and evaluate the environmental contamination likelihood in the recycling of the produced coal ash. Currently, emitters such as thermal power plants have various requirements for the recycling of coal ash (bottom ash and they are also required by law to consider how the country’s environmental impact may be affected by recycling large amounts of coal ash. The concentrations of hazardous substances contained in coal ash (bottom ash) are generally lower than the criteria for soil contaminants and the standard for hazardous substances contained in designated waste. We found no significant leaching of heavy metal and its concentration; however, the levels of heavy metals in coal ash were generally low. The results of column leaching testing for potential environmental impact assessment indicated that increased leaching time might lead to the reduced ionic concentration of coal ash.

Foot mechanisms play the role of interface between the main body of robotic systems and the ground. Biomimetic design of the foot mechanism is proposed in the paper. Specifically, multi-chained and multiple contact characteristics of general foot mechanisms are analyzed and their advantages are highlighted in terms of impulse. Using Newton-Euler based closed-form external and internal impulse models, characteristics of multiple contact cases are investigated through landing simulation of an articulated leg model with three kinds of foot. It is shown that in comparison to single chain and less articulated linkage system, multi-chain and articulated linkage system has superior characteristic in terms of impulse absorption as well as stability after collision. The effectiveness of the simulation result is verified through comparison to the simulation result of a commercialized software.