In this study we manufacture a Ni-Cr-B-Si +WC/12Co composite coating layer on a Cu base material using a laser cladding (LC) process, and investigate the microstructural and mechanical properties of the LC coating and Ni electroplating layers (reference material). The initial powder used for the LC coating layer is a powder feedstock with an average particle size of 125 μm. To identify the microstructural and mechanical properties, OM, SEM, XRD, room and high temperature hardness, and wear tests are implemented. Microstructural observation of the initial powder and LC coating layer confirm the layer is composed mainly of γ-Ni phases and WC and Cr23C6 carbides. The measured hardness of the LC coating and Ni electroplating layers are 653 and 154 Hv, respectively. The hardness measurement from room up to high temperatures of 700°C result in a hardness decrease as the temperature increases, but the hardness of the LC coating layer is higher for all temperature conditions. Room temperature wear results show that the wear loss of the LC coating layer is 1/12 of the wear level of the Ni electroplating layer. The measured bond strength is also greater in the LC coating than the Ni electroplating.

As demands for freeform structure were gradually increased, researches about various shapes of claddings have been conducted. Particularly, claddings made from concrete easily made complex shapes. Because of this advantage, many researches about manufacturing methods and light weight of concrete mainly have been conducted. For example ALC (Autoclaved Lightweight Concrete) was the most popular claddings that had a great strength without aggregate and were cured at high temperature and pressure conditions. This paper showed multi-layer reinforcement system, exactly 5 layers polymer reinforcement method, that consisted of 3D printing material with low weight and high performance mechanical properties. Finite element analysis were performed to predict the maximum deformations loaded by wind and self-weight. Joints of analysis model were simplified as the pin joint. The variable of this analysis was the material arrangement of 3 layers located at center among exterior layer. Finally, the maximum deformations of analysis results were compared with the limitations of claddings.

본 연구에서는 산화된 피복관으로부터 염소화 공정을 통해 Zr을 선택적으로 회수하기 위한 연구의 일환으로, 단면이 개방 된 ZIRLO 피복관의 염소화 반응 속도식을 열중량분석기를 이용하여 분석하였다. 실험을 통해 산화된 ZIRLO 피복관은 400 도 염소화 조건에서 염소 기체와 반응하지 않는 것으로 확인되었다. 하지만 피복관 한쪽 혹은 양쪽 끝의 새로운 단면이 개방 될 경우 ZIRLO의 염소화 반응이 가능함을 확인하였고 반응을 완료하기까지 8 시간이 소요되었다. 이는 반응 완료까지 7 시 간이 소요된 산화되지 않은 피복관에 비하여 반응시간이 14% 증가한 것이다. Sharp-Hancock 식을 이용하여 단면이 개방된 ZIRLO 피복관과 염소 기체의 반응을 모사하기 위한 구조함수를 도출하였으며, 부피축소 모델이 본 연구 조건에서 가장 적 합한 구조 함수로 확인되었다. 또한, 본 연구를 통해 ZIRLO 피복관의 표면이 산화되어 있는 조건에서도 단면노출을 통해 염 소화 공정에 적용이 가능함을 확인하였다.

본 논문에서는 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)을 이용하여 ZIRLO (ZIRconium Low Oxidation) 피복관의 표면 산화 거동을 연구하였다. 산화 시간 (10-336 시간, 500°C) 및 산화 온도 (400-700°C, 10 시간)에 따른 산화 특성 변화를 관찰하였다. XPS peak 분석 결과, 500°C에서 산화된 피복관의 산화 시간이 24 시간이 될 때 ZrO2 peak가 11.86% 관 찰되었으며, 이후 산화 시간이 길어질수록 ZrO2의 비율이 17.93%까지 (336 시간) 증가하는 것이 확인되었다. 반면, 10 시간 산화된 피복관에서 5.68% 존재하던 ZrO 상은 산화 시간이 24 시간으로 늘어남에 따라 사라지는 것이 관찰되었다. 산화 온 도 증가에 의한 영향 분석 결과에서는 산화 온도가 400°C에서 500, 600, 700°C로 증가할 때 ZrO 상의 비율이 0% 부터 5.68, 8.31, 9.16%로 증가하는 것이 확인되었다. 이 때, ZrO2 상은 700°C에서 산화된 시료에서만 관찰되었다. ZrO 상의 형성 메커 니즘은 불명확하지만, 고온에서 공기 중의 수분과 Zr의 반응으로 인해 Zr(OH)4 상의 형성이 가속되는 것으로 예상된다. 본 논문에는 500°C에서 산화된 ZIRLO 피복관과 이들의 염소화 반응 특성에 대한 논의도 포함되었으며, 염소화 반응 진행 가능 성에 있어서 산화막의 두께가 중요한 역할을 하는 것으로 보여진다.

The present work investigated the dispersion behavior of Y2O3 particles into AISI 316L SS manufactured using laser cladding technology. The starting particles were produced by high energy ball milling in 10 min for pre- alloying, which has a trapping effect and homogeneous dispersion of Y2O3 particles, followed by laser cladding using CO2 laser source. The phase and crystal structures of the cladded alloys were examined by XRD, and the cross section was characterized using SEM. The detailed microstructure was also studied through FE-TEM. The results clearly indi- cated that as the amount of Y2O3 increased, micro-sized defects consisted of coarse Y2O3 were increased. It was also revealed that homogeneously distributed spherical precipitates were amorphous silicon oxides containing yttrium. This study represents much to a new technology for the manufacture and maintenance of ODS alloys.

본 논문에서는 염소화 반응을 통해 Zircaloy-4 (Zry-4) 피복관으로부터 Zr의 회수 연구를 수행하였다. 피복관의 Zr을 전부 ZrCl4로 전환시키기 위해, Zry-4 피복관을 380도에서 70 cc/min Cl2 + 70 cc/min Ar 기체를 이용하여 8시간 동안 반응시켰다. 피복관의 초기 무게는 51.7 g이었으나, 8 시간 반응 후에는 0.49 g만이 잔류물로 남아있는 것을 확인하였는데 이는 초기 무게의 0.95wt%에 해당하는 값이다. 반응 생성물의 무게는 121.7 g 이었으며, Zr의 순도는 99.80wt%였다. 주요 불순물로는 Fe (0.18wt%)와 Sn (0.02wt%)를 확인할 수 있었다. 실험 결과를 통해 확인한 Zr의 회수율은 96.95wt%였으며, 실험상손실은 2.34wt%로 확인되었다. 반응 잔류물의 관찰을 통해 염소화 반응이 길이 방향으로 주로 일어나며, 표면의 산화층이 반응 잔류물로 남는다는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 확인된 Zr의 높은 순도와 회수율은 염소화 공정이 폐 피복관 처리 방법으로 매우 유망한 기술임을 의미한다고 볼 수 있다.

전해정련을 이용한 폐 피복관 처리의 타당성을 살펴보기 위하여, 500℃의 LiCl-KCl 용융염 내에서 표면이 산화된 10 g 규모의Zircaloy-4 피복관 및 순수한 Zircaloy-4 피복관의 전기화학적 거동을 살펴보았다. 산화된 Zircaloy-4 피복관이 담긴 basket을 작업전극으로하여 전압-전류 관계를 측정한 결과, 산화되지 않은 Zircaloy-4 피복관과 비교해 Zr의 산화 peak는 Ag/AgCl 기준전극 대비, 약 -0.7 V ~ -0.8 V로 유사한 반면, 산화 전류의 크기는 확연하게 감소하는 것으로 나타난다. 이러한 결과는 -0.78V의 일정전위를 가한 전기화학적 용해 실험에서 살펴본 전류-시간 곡선에서도 유사하게 나타나며, 피복관 조각들의 평균 두께 및 무게 변화로부터 확인할 수 있다. Zircaloy-4 피복관이 산화되었을 경우, 표면의 산화막이 피복관의 전도성에 영향을 주어 basket 내 위치에 따라 전기화학적 용해의 균일성 및 속도를 떨어뜨리는 것으로 나타나지만, 표면의 미세한 결함과 Zr 산화물의 상 특성으로 인해 전기화학적 용해가 진행되는 것으로 판단된다.

소듐냉각 고속로 (SFR) 핵연료 피복관 후보재료로 고려되고 있는 중형 규모의 HT9 단조품 소재에 대한 금속조직학적 영향을 고찰하였다. 시험 재료는 유도가열법을 이용하여 1.1톤 규모의 잉곳으로 성형한 후, 1170℃에서 고온 단조 및 공랭을 통하여 160mm 직경 및 7000mm 길이를 갖는 단조품으로 가공하여 반 경방향으로 미세조직의 변화를 관찰하였다. 시험 결과 시험 재료는 페라이트-마르텐사이트 조직을 보였 으며 합금 조성에 의하여 2~3%의 델타 페라이트 (delta ferrite)를 가짐과 동시에 반경방향의 냉각속도 차 이에 의하여 최대 15%의 변태 페라이트 (transformed ferrite)를 함유함이 관찰되었다. 냉각곡선의 모델 링과 시간-온도-변태 (TTT) 선도를 이용한 민감도 분석을 통하여 단조품의 직경을 120mm로 줄였을 경우 중심부의 변태 페라이트 형성을 억제할 수 있음을 제시하였다.

중정형 건축물의 중정측 외장재 설계를 위한 외압계수분포 특징을 알아보기 위해 풍압실험을 실시하였다. 본 연구를 위하여 형상비와 중정의 폭을 변화시킨 4개의 모형을 제작하였으며, 풍동실험은 금오공과대학교 토출식 경계층풍동에서 실시하였다. 본 연구의 결과로부터 중정측의 외압계수는 건물외측의 외압계수보다 감소하는 것으로 나타났다.

CFD를 이용한 풍압계수 시뮬레이션은 유익한 도구로 수행되었다. 실제 프로젝트를 통해 건물 외벽의 풍압력 분포와 풍력계수에 관한 수치적 예측과 적용을 제시하였다. 건물 주변의 풍영향과 내풍설계에 있어서 풍압력 평가는 건물 외벽에 중요하다. 이 논문에서는 건물 외벽의 풍압력 분포와 건물 주변의 기류의 흐름 패턴에 대해서 수치해석을 하였으며 건물 설계과정에서의 수치해석의 적용성을 확인하였다. Quick spatial discretization scheme의 네이어스 톡스 해석과 RNG k-난류 모델을 이용한 3차원 수치해석을 적용하였다.

Since the 1990s, the second generation of Zirconium alloys containing main alloy compositions of Nb, Sn and Fe have been used as a replacement of Zircaloy-4 (Zr-Sn-Fe-Cr), a first-generation Zirconium alloy, to meet severe and rigorous reactor operating conditions characterized by high-burn-up, high-power and high-pH operations. In this study, the mechanical properties and creep behaviors of Zr-Sn-Fe-Cr and Zr-Nb-Sn-Fe alloys were investigated in a temperature range of 450~500˚C and in a stress range of 80~150 MPa. The mechanical testing results indicate that the yield and tensile strengths of the Zr-Nb-Sn-Fe alloy are slightly higher compared to those of Zr-Sn-Fe-Cr. This can be explained by the second phase strengthening of the β-Nb precipitates. The creep test results indicate that the stress exponent for the steady-state creep rate decreases with the increase in the applied stress. However, the stress exponent of the Zr-Sn-Fe-Cr alloy is lower than that of the Zr-Nb-Sn-Fe alloy in a relatively high stress range, whereas the creep activation energy of the former is slightly higher than that of the latter. This can be explained by the dynamic deformation aging effect caused by the interaction of dislocations with Sn substitutional atoms. A higher Sn content leads to a lower stress exponent value and higher creep activation energy.

본 연구는 일반 철골구조물에서 사용되는 구조용 프리캐스트 콘크리트 외부벽판과 연결부재로 인하여 건물 전체의 내진성능을 조사하였고, 벽판의 높이 변화에 따른 건물 전체의 횡방향 강성 변화량을 파악하였다. 외부벽판과 연결부재를 구조 부재로 간주할 경우 수동형 제진장치와 같이 지진에너지를 소산할 뿐 아니라 추가로 전체 건물의 횡방향 강성을 제공하는 것을 확인하였다. 이력거동 성능을 가진 연결부재를 비선형 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 조사한 결과, 건물의 내진성능 향상에 연결부재가 가장 중요한 역할을 하는 것으로 확인되었다.

The nuclear fuel cladding temperatures of the HANARO fuel test loop have been calculated by MARS code for the large break loss-of-coolant accidents. Conservative method was used for the analysis of the loss-of-coolant accidents. Consequently, the maximum peak cladding temperature was predicted as 1235K, which was lower than the design limit temperature (1477K) of nuclear fuels for the HANARO fuel test loop. This means that the cooling capability of the emergency cooling water system for the HANARO fuel test loop is sufficient for the large break loss-of-coolant accidents.