삼원 촉매의 열적 내구 성능 평가

이성룡(Lee, Sung Riong),조석수(Cho, Seok-Swoo) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.1

국내 승용차용 삼원촉매의 경우 열적 내구성을 만족시키지 못하고 조기 파손되는 사례가 증가하고 있다. 이 것은 차량의 배기가스 정화장치의 신뢰성에 치명적 손상을 유발시키므로 삼원촉매의 내구성 평가 모델을 파악할 필 요가 있다. 따라서 본 연구에서는 세라믹 모노리스 담체에서 발생되는 열응력을 구한 뒤 강도저하계수모델과 파손확 률을 기초로 삼원촉매의 열적 내구성을 평가하였다. This study examines thermal safety on three-way catalyst that dominates 70% among whole exhaust gas purification device in 2003. Three-way catalyst maintains high temperature in interior domain but maintains low temperature on outside surface. Therefore this device shows tensile stress on outside surface. Temperature distribution of three-way catalyst was acquired by thermal flow analysis for predicted thermal flow parameter. Thermal stress analysis for three-way catalysis was performed based on this temperature distribution. Thermal safety of three-way catalyst was estimated by strength reduction factor and failure probability.

기계공학교육과정에서의 전산유체동역학의 기초예제개발 (Ⅰ) (수평 원관의 층류 유동)

이성룡(Sung-Riong Lee),조석수(Seok-Swoo Cho) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.7

과학 및 공학 분야 등에서 유한체적법등과 같은 전산해석방법은 비약적으로 발전하여 주로 대학 연구실 및 기업등에서 활용하고 있었으나 최근에는 대학의 교육과정에서도 전산해석방법이 도입되고 있다. 이것을 계기로 공학대학의 기계공학과등에서 전산유체동역학이 학부 3학년 또는 4학년에 개설되고 있다. 일반적으로 전산유체동역학에서 다루는 수치해석 예제는 상용 전산유체동역학 소프트웨어 회사에서 개발한 예제이다. 따라서 학부 학생들은 저학년에서 학습한 유체역학의 이론적 해와 전산유체동역학 강의에서 학습하는 수치해석 해를 서로 비교할 수 없는 상황이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 유체동역학의 고전적인 해석 대상인인 정상 상태의 수평 원관 층류 유동의 이론적 배경을 설명한 뒤 ANSYS FLUENT를 이용하여 정상 상태의 수평 원관 층류 유동에 대한 수치해석 해를 구하여 이론적 해와 수치해석 해를 서로 비교하여 학생들의 전산유체동역학에 대한 개념을 확실히 다짐으로서 학생들의 현장적응능력을 높였으며 해당 강좌에 대한 강의 평가 결과 학생들이 전산유체동역학에 대한 이해력과 tutorial에 대한 만족도가 매우 높았다. With the ever increasing advances in computers and their computing power, computational fluid dynamics(CFD) has become an essential engineering tool in the design and analysis of engineering applications. Accordingly, many universities have developed and implemented a course on CFD for undergraduate students. On the other hand, many professors have used industrial examples supplied by computational analysis software companies as CFD examples. This makes many students think of CFD as difficult and confusing. This paper presents a simple CFD example used in the department of mechanical design engineering of Kangwon National University and shows its effectiveness. Most students answered that a simple CFD example is more comprehensive than an industrial example. Therefore, it is necessary to develop simple computational analysis problems in the engineering education field.

열유동구조연성해석을 이용한 삼원촉매담체의 구조 해석

이성룡(Lee, Sung Riong),조석수(Cho, Seok-Swoo) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.5

본 논문은 국내 승용차에 장착된 삼원촉매담체의 열적 구조 안전성을 평가한 것이다. 삼원촉매담체에 대한 열 유동 경계조건을 D-optimal 실험계획법로 결정한 뒤 이 값을 ANSYS CFX V11에 적용하여 촉매 온도 분포를 구하였다. 이러한 온도 분포를 ANSYS V11로 전달한 뒤 구조적 구속조건을 부여하여 담체의 열응력을 계산하였다. 이러한 열응력을 이용하여 삼원촉매담체의 재료강도분포와 실동하중조건하에서의 응력분포를 이용하여 해당 부품의 안전계수를 구하여 삼원촉매담체 의 구조 안전성을 평가하였다. 본 연구에서 고려하는 삼원촉매담체는 구조적 안전계수가 0.275로, 발생 열응력이 설계 강도 를 초과하고 있다. 따라서 삼원촉매담체는 설계 내구 수명 120,000km를 만족시키지 못하므로 본 부품에 대한 재설계가 요구 된다. This study evaluates the thermal structural safety of the three-way catalyst(TWC) substrate for domestic passenger cars. Thermal-fluid boundary conditions on the TWC substrate were determined by D-optimal DOE. The thermal stresses on the TWC substrate were calculated by the temperature distribution obtained from the CFD results. The safety factors of the TWC substrate were determined by statistical strength and stress distributions and estimated to be 0.275. The thermal stresses for TWC substrate exceeded the strength of the material. Therefore, it is necessary to redesign the TWC substrate because it has much shorter service life than design life.

낙하시험에 의한 폴리에틸렌 보트의 구조 안전성 평가

이성룡(Sung-Riong Lee),강경주(Gyung-Ju Kang),조석수(Seok-Swoo Cho) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.5

강선이나 강화플라스틱선 등의 선박 재료는 선박안전법에 규정된 규격재료를 사용하는 경우로서 판두께 측정시험이나 종굽힘강도시험을 통하여 제작 선체의 구조 안전성을 쉽게 확인할 수 있다. 한편, 염가의 폴리에틸렌 등과 같은 비규격재료를 선체 전장이 짧은 플레저 보트의 선체로 사용하는 경우 역학적 특성을 파악하기 쉬워 선체 설계를 수행하기에 매우 유리하고, 대량 생산 시스템을 갖추는 경우 제작 비용이 낮아 해당 제품의 가격 경쟁력을 가질 수 있다. 그러나 폴리에틸렌 선체의 경우 비규격재료를 사용함에 따라 기존의 소형선체에 대한 종굽힘강도시험을 이용하여 선체의 구조 안전성을 평가할 수 없다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 플레저 보트의 낙하시험 표준절차인 플레저 보트 검사 기준과 ISO 12215-5를 기초로 폴리에틸렌 선체에 대한 낙하시험을 수행한 후 이것을 기초로 정적구조해석을 수행하여 비규격재료로 개발된 선체의 구조 안전성을 확인함으로서 플레저 보트 검사 기준과 ISO 12215-5의 낙하시험방법이 선체 구조설계에 이용될 수 있음을 보였다. The structural safety of small craft, such as steel ships and FRP ships, can be estimated using the measurement test of the hull plate thickness or the longitudinal bending strength test. A polyethylene boat is made using inexpensive HDPE and can be mass produced. The structural safety of a polyethylene boat cannot be guaranteed because a polyethylene boat hull is notspecified in the KR technical rules. The inspection procedure of sailing yachts and pleasure boats and drop test method of ISO standard 12215-5 propose the structural strength required for small crafts as the drop test height. Therefore, in this study, the drop test of a polyethylene boat hull was carried out based on the inspection procedure of a sailing yacht and pleasure boat and the drop test method of ISO standard 12215-5. The drop load was acquired by the drop acceleration ofa boat hull. Structural analysis and safety of a polyethylene boat were performed by the drop load and allowable stress criteria. The calculation results of the hull plate thickness by structural design specification of ISO standard 12215-5 showed that polyethylene boat hull was more than two times thicker than a steel ship hull and the boat hull determined by the inspection procedure of sailing yacht and pleasure boat and drop test method of ISO standard 12215-5 was more than 1.2 times thicker than the boat hull determined by structural design specification of ISO standard 12215-5. Therefore, inspection procedure of sailing yachts and pleasure boats and drop test method of ISO standard 12215-5 was much more conservative than the structural design specification of ISO standard 12215-5 and could be used as the structural design method of a polyethylene boat.

냉간체결방법을 이용한 대형 주철 구조물의 피로손상수리방법에 대한 연구

이성룡(Sung-Riong Lee),이동준(Dong Jun Lee),조석수(Seok Swoo Cho) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.10

대형 주철 구조물은 선박이나 화학 플랜트등에서 케이싱이나 대형 파이프등으로 사용되고 있다. 그러나 대형 케이싱이나 파이프에서 발생되는 파괴는 대부분 해당 재료의 항복강도아래에서 발생된다. 대형 주철 구조물의 피로 파손은 설계 제한조건과 낮은 재료 강도 신뢰성등으로 인하여 발생되고 있다. 파손된 소형 주철 구조물은 시중에서 판매되는 주철 용접봉으로 보수가 가능하다. 그러나 파손된 대형 주철 구조물이 보수 용접으로 보수되려면 구조물 전체가 균일하게 가열되어 냉각되어져야 하나 현장에서는 그와 같은 가열장치를 설치하는 것이 불가능한 장소가 많다. 따라서 현재에도 선박과 플랜트 현장등에서는 파괴된 주철 구조물을 수리의 간편성으로 인하여 냉간 용접만하여 재사용하고 있고 이로 인한 피로 파괴가 재발생 되어져 파괴로 인한 손실 비용이 과대하게 발생하고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 파손된 대형 주철 구조물을 균열보수나사를 이용하여 파손된 부분을 기계적으로 결합하는 방법을 제안하여 피로 파괴된 대형 주철 구조물 보수 방법을 제안하였다. 균열보수나사로 보수한 GC 300의 노치 시험편을 인장시험한 결과 8.2 MPa정도의 인장 강도를 가지고 있어 GC 300으로 제작한 대형 열교환기나 가열기의 설계응력이 3.5MPa이하인 것을 고려하면 안전율이 2.3이상이 되어져 균열보수나사를 이용하여 대형 주철 구조물 균열을 보수하는 방법이 공학적으로 매우 유용하다. Large cast iron structures are used in casings and pipes in shipsand chemical plants. Broken parts in the casings and pipescan result in failures even when stresses are below the yield strength of the part"s materials. Fatigue failure of a large cast iron structure is inevitable due to the design constraints and low reliability of the material strength. A small structure can be repaired by welding, but a large structure cannot because it cannot be preheated slowly and uniformly. This study shows that a large structure can be repaired by a cold joint method using a crack repair screw. Large cast iron structures were manufactured by GC 300, and their design stress is below 3.5 MPa. The tensile strength on notched specimens repaired by crack repair screws was 8.2 MPa. Therefore, the safety factors of structures repaired by crack repair screws have a value above 2.3 and are considered to be high values.

도전성2상복합재료의percolation구조에미치는제2상종횡비의영향

신순기 ( Soon Gi Shin ),이성룡 ( Sung Riong Lee ) 대한금속재료학회 ( 구 대한금속학회 ) 2010 대한금속·재료학회지 Vol.48 No.6

Two-dimensional computer simulations were conducted on a percolation structure in which the second phases of various aspect ratios were arranged in a lattice (matrix). The second phases were randomly arranged in an array with two different computational programs, one prohibiting an overlap among the second phases and the other allowing the overlap. From the simulation prohibiting the overlap, we predicted that a complete path was formed at smaller amounts of thesecond phase with higher aspect ratios. In the simulation allowing the overlap, a complete path throughout the array was formed by arranging the second phase of an aspect ratio of 1, 5, 20, 100 with less than 59%, 43%, 19%, 4% in the array, respectively. These results agreed with the completion path formation in filament-winded CP-GFRP composites consisting of an insulator matrix (vinyl ester) and electrically conductive graphite additives.

황산나트륨 용액에서 인산부생석고의 결정성장 특성

이계승,이정미,송영준,신강호,김윤채,윤시내,장윤호,이성룡,Lee, Gye-Seung,Lee, Jung-Mi,Song, Young-Jun,Shin, Kang-Ho,Kim, Youn-Che,Yoon, Si-Nae,Jang, Yoon-Ho,Lee, Sung-Riong 한국결정성장학회 2011 한국결정성장학회지 Vol.21 No.1

이수석고 상태로 존재하는 인산부생석고를 ${\beta}$형 반수석고가 되도록 탈수한 다음 급격히 수화시켜 석고성분 만을 미립의 침상결정이 되도록 하여 불순물과 분리하는 공정과 여기서 회수된 침상의 이수석고 슬러리에 무수황산나트륨 ($Na_2SO_4$)을 첨가하여 용해시키고 적당한 조건에서 탈수와 결정성장 조작을 행하여 고순도 이수석고 결정을 회수하는 공정을 제안하였다. 본 고에서는 상온에서의 미립 이수석고의 결정성장속도, 전체 공정 단계별 수용액 내 $Ca^{2+}$의 농도 변화, 결정질 석고의 입도와 회수율에 미치는 수중탈수 시간, 결정성장 온도, 강온속도의 영향에 대하여 조사하였다. The re-crystallization process for recovering granular crystalline gypsum from phospho-gypsum have proposed. The process consists of two stages; at the first stage, needle-like fine gypsum is recovered with under-product of 325 mesh wet screening after the speedy hydration of dehydrated phospho-gypsum, and at the second stage, granular crystalline gypsum is recovered with upper-product of 325 mesh wet screening after dehydration and re-crystallization of the needle-like fine gypsum in $Na_2SO_4$ solution. This paper is mainly focused on the influence of dehydration time, cooling speed of temperature and re-crystallization temperature on the recovery of granular crystalline gypsum. And the re-crystallization velocity of needle-like fine gypsum at room temperature and the variation of $Ca^{2+}$ concentration of gypsum slurry during over all re-crystallization process were also discussed.

Nb 첨가량에 따른 436 페라이트계 스테인리스강 용접부의 미세조직 변화 및 공식 저항성에 관한 연구

김종민 ( Jong Min Kim ),신용택 ( Yong Taek Shin ),이상화 ( Sang Hwa Lee ),이준희 ( Jun Hee Lee ),이성룡 ( Sung Riong Lee ),김순호 ( Soon Ho Kim ),이해우 ( Hae Woo Lee ) 대한금속재료학회(구 대한금속학회) 2014 대한금속·재료학회지 Vol.52 No.12

This paper identified the effects of Nb on microstructure. Also, it has studied on uniform and pitting corrosion resistance in a ferritic stainless steel weld metal of the automobile exhaust system. We fabricated 3 flux cored wires designed with 0-1.0 wt% Nb and performed Flux Cored Arc Welding. We observed the microstructure with the SEM/EDS and EBSD. To evaluate the uniform and pitting corrosion resistance, we performed a potentiodynamic polarization test in 0.2 M H2SO4 and 0.1, 0.3, 0.5 M NaCl. As a result of the tests, we found that as the amount of addition of Nb rose, the amount of Cr-carbide fell. The microstructure became more refined. The specimen with 1.0%Nb added had the highest uniform and pitting corrosion resistance. After the pitting corrosion test, a pit was formed at the grain boundary that has no addition of Nb. In addition, in the specimen with added Nb, pits were formed at the inclusions.

목분 소성 복합체의 전기적 특성에 대한 연구

이성룡,김진목,이경영 三陟大學校 2005 論文集 Vol.38 No.-

The experiment was carried out in order to detect the electrical properties of wood plastic-composites obtained by molding and compressing wood-powder above 400 ℃. Hence, we took the advantages of the advanced technology or emphasizing over economical efficiency. The current rapidly flows through this material when the temperature rises above 600 ℃, which we cannot detect in general wood composites. The specific resistance valve decrease as the conductivity and permittivity of the material increase respectively. It also ensures satisfactory valve of electrical conductivity than the valves obtained from other wood composites.

황산스트론튬으로부터 탄산스트론튬으로서의 전환에 관한 연구

이성룡,조충형,황용길 東亞大學校 大學院 1995 大學院論文集 Vol.20 No.-

This study to convert strontium sulfate into strontium carbonate after reduction to strontium sulfide soluble in water was performed with sodium carbonate solution at various temperature. The results obtained from the above are as follows. The reduction temperature of strontium sulfate to strontium sulfide was 800℃. But strontium sulfide was reoxidized to strontium sulfate at the over 1000℃. Lid of reaction vessel closed up influenced increasing carbon activity during the reduction of strontium sulfate to strontium. Leachability of strontium sulfide reduction from strontium sulface in water was increased at high temperature, but decreased at 6mole carbon ratio because of excess carbon not reacted. Recovery of strontium carbonate from strontium sulfate was high at he high concentration of sodium carbonate solution, but low at 3 and 6 mole carbon ratio relatively Recovery of strontium carbonate from strontium sulfide was increased at high temperature, but decreased at 3 and 6 mole carbon ratio relatively. Agitation effect so accelerated to increase recovery of strontium carbonate. Impurities exist in cellestite as calcium sulfate, calcium carbonate, barium sulfate and barium carbonate compounds were not converted into other compounds during reduction of strontium sulfide from strontium sulfate. These compounds insoluble in water are able to be removed during water leaching of strontium sulfide.