액화질소를 이용한 대형 구조물의 냉간 억지끼워맞춤 방법에 관한 연구 = A Study on the Cold Interference Fitting Method for Large Structures Using Liquid Nitrogen.

국문 초록 (Abstract)

금속 제품은 사용 목적에 따라 다양한 형태로 설계·제작되며, 특히 대형 금속 구조물의 접합에서는 환경 조건과 부품의 형상 및 크기를 고려하여 최적의 조립 방법을 선택하는 것이 중요하다. 이를 위해 여러 이론적 접근과 실무적 사례가 제시되어 왔으며, 그중 열 변형 특성을 이용한 기계적 조립 방법으로 억지끼워맞춤 방식이 널리 사용되고 있다.
대형 금속 구조물의 억지끼워맞춤 방식은 주로 열간박음 공정을 적용한다. 그러나 구조물의 형상이나 작업 환경에 따라 열간박음 과정에서 부품 손상이 발생할 수 있으며, 구조적 제약으로 인해 열을 직접 가할 수 없는 경우도 존재한다. 이러한 상황에서 냉간 억지끼워맞춤 방식에 대한 고려는 매우 제한적이었고, 공정 절차 및 적용 방법에 대한 연구 역시 충분히 이루어지지 않은 실정이다.
이에 본 연구에서는 대형 선박의 핀 안정기를 대상으로 액화질소를 이용한 냉간 억지끼워맞춤 방법을 적용하여 실제 모델을 제작하고, 실하중 시험을 수행함으로써 냉간 억지끼워맞춤 방식의 공정 절차와 결합력을 검증하고자 한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Metal products are designed and manufactured in various shapes to suit the purpose. In particular, there are several theories and practical examples for selecting an optimal part assembly method in consideration of environmental conditions, shape and size of parts in the bonding of large metal structures. Among the various assembly methods, an interference fitting method is used as one of the mechanical assembly methods using thermal deformation characteristics.

The forced fitting method of large metal structures mainly uses a hot fitting method. However, due to the shape and environmental conditions of the structure, there was a concern about damage to parts during the hot fitting process or the method of forced cold interference fitting of parts that could not directly apply heat structurally was very rare, and studies on the process progress and impact were also insufficient.
Therefore, in this study, as an example of a large ship's pin stabilizer, a cold fitting method using liquid nitrogen is used to make a real model of cold fitting, and then a load test is used to confirm the method, procedure, and binding force through real load testing.

목차 (Table of Contents)

• 국문요약 = vii
• I. 서론 = 1
• 제1절 끼워맞춤 방식 = 3
• 제2절 이론적 배경 = 5
• 1) 재료의 열팽창 특성 = 5
• 2) 억지끼워맞춤의 응력 = 6
• II. 대형 구조물의 냉간 억지끼워맞춤 공정 = 8
• 제1절 제작 공정 = 8
• 제2절 냉간 억지끼워맞춤 과정 = 12
• 1) Pin shaft와 Boss 설계 및 제작 = 12
• 2) 온도 유지 챔버 및 Jig 제작 = 14
• 3) Pin shaft와 Boss의 억지끼워맞춤 과정 = 17
• 제3절 제작 결과 = 18
• III. 억지끼움 접합 강도 검토 = 21
• 제1절 선급 규정 기반 유사 하중조건 규정 = 21
• IV. 시험 평가 = 25
• 제1절 회전변형 시험용 Jig의 구조 안정성 검증 = 25
• 1) 시험체 및 시험용 Jig 초안에 대한 구조해석 및 시험방법 선정 = 25
• 제2절 구조해석 결과 = 28
• 제3절 1차 예비 시험방법 선정 = 32
• 1) 1차 예비 시험방법 및 결과에 따른 취약 부위 보완 방안 = 33
• 2) Boundary Condition = 36
• 3) Result of Analysis = 39
• 제4절 구조해석 결과 검토 = 45
• 제5절 회전변형 시험 수행 = 45
• 1) Fin Stabilizer의 회전변형 특성 파악 = 45
• 2) Fin Stabilizer 회전변형 계측 = 50
• 제6절 회전변형을 유발하는 하중 계측 및 분석 (2차 시험) = 52
• 1) Force-Displacement Curve = 52
• 2) Moment-Displacement Curve = 54
• 3) Moment-Time Curve (Total) = 55
• 4) Fin Stabilizer 2차 회전변형 시험 결과 = 57
• 제7절 회전변형을 유발하는 하중 계측 및 분석 (3차 시험) = 58
• 1) Force-Displacement Curve = 58
• 2) Moment-Displacement Curve = 59
• 3) Moment-Time Curve (Total) = 60
• 4) Fin Stabilizer 3차 회전변형 시험 결과 = 62
• V. 시험 결과 = 63
• 제1절 Summary of Test Results = 63
• VI. 결론 = 66
• 참고문헌 = 69
• ABSTRACT = 70