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        • KCI등재

          국내 주조산업 현황조사

          조민수 ( Minsu Cho ), 이지숙 ( Jisuk Lee ), 이상환 ( Sanghwan Lee ), 이상목 ( Sangmok Lee ) 한국주조공학회 2021 한국주조공학회지 Vol.41 No.2

          세계 주조산업의 현황 분석을 바탕으로 최근 20년간의 한국 주조산업의 국제경쟁력을 살펴보았다. 한국 주물 총 생산량은 252만톤, 1업체당 생산량인 주물 생산성은 2,831톤으로 모두 세계 8위이고, 3년 전에 비해 총 생산량은 한 순위 내려간 상황이고, 주물생산성은 순위를 유지하고 있다. 한국은 10대 주물강국 중 유일하게 생산량이 감소한 국가로 분석된다. 세계 상황과 비슷하게 한국의 주물제품은 회주철 38%, 구상흑연주철 31%, 알루미늄 15%, 주강 9%로 구성된다. 본 조사에서는 한국의 주조산업 통계를 얻기 위해 2020년 4월부터 약 9개월간의 용역사업을 실시하였다. 한국 표준 산업분류에 의해 각종 통계조사와 표본 심층조사를 통하여 국내 주조산업의 다양한 내용을 평가하였다. 각 기업체의 수와 지역별 분포, 종사자 수와 외국인 비율, 각 직능별 분포도 확인하였고, 기업 규모에 따른 R&D 투자현황도 살펴보았다. 그와 함께 주조산업의 버는 힘을 측정하기 위해 매출액, 수출액, 영업 및 순수익률 등을 분석하였다. 또한 각 기업에서 중점적으로 활용하는 공정에 따라 주조산업을 세분하여 분류하고, 각 공정별 매출, 수출, 수익률 현황도 파악하여, 활용 공정별 현황도 기초 조사하였다. 이러한 자료를 바탕으로 국내주조산업이 지속성장하기 위한 다음과 같은 분야에 대해 다양한 제언을 제시하였다; 세계 순위, 한계 기업 구조조정, 국내 기술인력 양성, 기업규모별, 공정별 차별화된 지원정책. Based on the analysis of the current state of the world's foundry industry, we looked at the international competitiveness of Korea's foundry industry for the past 20 years. Korea's total foundry production is 2.52 million tons, and the production per company (so-called productivity) is 2,831 tons, which is the eighth largest in the world and down one position for the case of total foundry production, while productivity remains its position compared to three years ago. Korea is the only one of the top 10 foundry to see a decline in production. Similar to the global situation, Korean products consist of 38% of grey csat iron, 31% of ductile cast iron, 15% of aluminum, and 9% of cast steel. In order to obtain statistics on Korea's foundry industry, the survey conducted a service project for approximately nine months from April 2020. Various statistical surveys and sample in-depth surveys by the Korean standard industry class were evaluated for various contents of the domestic casting industry. We also looked at the number of companies, the distribution by region, the number of workers and the percentage of foreigners, and the distribution of each job, as well as the R&D investment status according to the size of the enterprise. Together, sales, exports, sales and various profit ratios were analyzed to measure the earning power of foundry industry. In addition, the classification by grouping the foundry industry according to the process utilized by focusing on each company, and to determine the sales, exports, and yield status for each process was also investigated on the basis. Based on these data, the domestic foundry industry has presented a variety of offers for the following issues for sustainable growth; global ranking, marginal corporate restructuring, training of domestic technical people, differentiated support policies by company size and process.

        • KCI등재

          수직 연속주조 공정으로 제조된 Al-8Zn-2Mg-2Cu 빌렛의 표면 결함 형성에 미치는 주조 온도와 주조 속도의 영향

          이윤호,김용유,이상화,김민석,어광준,이동근 한국주조공학회 2021 한국주조공학회지 Vol.41 No.3

          7000-series aluminum alloys are noted for their superior strength compared with other Al alloys, and their billets are generally fabricated by direct-chill (DC) casting. Surface defects in a DC-cast aluminum billet are mainly related to exudation and the meniscus freezing phenomenon, which are influenced by alloy compositions, casting speed, and casting temperature. 7000-series aluminum alloys have a wide freezing range during solidification, which makes it easy for casting defects to occur. In this study, we investigated surface defect evolution in casting billets of Al-8Zn-2Mg-2Cu alloy fabricated by a DC casting process. The billets showed “wavy” or “dotted” surfaces. The wavy surface was formed by meniscus freezing at a lower casting speed (200 mm/min) and temperature (655 o C). In the wavy surface, refined dendritic cells were observed in a concave region due to the constitutional supercooling caused by meniscus freezing. Meanwhile, at a higher casting temperature (675 o C), the dotted surface was formed by pore formation. In the dotted surfaces in the billet formed at a high casting speed (230 mm/min), an exudation layer was formed by the high metallostatic head pressure. The dotted region and the smooth region had a refined dendritic morphology and a columnar morphology at the exudation layer, respectively. This is attributed to the formation of gas pores in the dotted region 7000계 알루미늄 합금은 다른 Al 합금에 비해 강도가 우수하여 주목을 받고있으며, 7000계 알루미늄 빌렛은 일반적으로Direct-Chill (DC) 주조 공정을 통해 제조된다. DC 주조 공정으로 제조된 알루미늄 빌렛의 표면 결함은 주로 Exudation과Meniscus freezing 현상과 관련이 있으며, 이는 합금 성분, 주조 속도 및 주조 온도의 영향을 받는다. 특히, 7000계 알루미늄 합금은 응고 과정에서 응고 온도 범위가 넓어 주조 결함이 발생하기 쉽다. 본 연구에서는 DC 주조 공정에 의해 제조된 Al-8Zn2Mg-2Cu 합금 빌렛에 대한 표면 결함 변화에 대하여 조사하였다. 빌렛의 표면은 "Wavy" 또는 "Dot" 표면으로 관찰되었다. Wavy 표면은 낮은 주조 속도(200mm/min)와 온도(655℃)에서 Meniscus freezing 현상에 의해 형성되었으며, Concave 영역에서Meniscus freezing 현상으로 인한 조성작 과냉으로 인해 미세한 수지상 조직이 관찰되었다. 반면에, 주조 온도가 높은 조건(675℃ )에서는 Dot 표면이 기공 형성에 의해 형성되었으며, 높은 주조 속도(230mm/min)에서 제조된 Dot 표면을 갖는 빌렛에서는 높은금속 수두압에 의해 Exudation 층이 형성되었다. Exudation 층의 Dot 영역과 Smooth 영역은 각각 미세한 수지상 형태와 주상정형태의 조직이 관찰되었으며 이는 Dot 영역에서 가스 기공의 형성에 의한 결과이다.

        • KCI등재

          진공 원심 주조를 이용한 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금 터보차저 터빈휠 제작

          박성준 ( Sung Joon Pak ), 주형규 ( Heongkyu Ju ) 한국주조공학회 2021 한국주조공학회지 Vol.41 No.2

          고온 환경에 대한 우수한 특성을 바탕으로 산업 장비의 고온 재료에 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금이 사용된다. 본 연구에서는 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금 터보 차저 터빈 휠을 진공 원심 주조 방법으로 제작했다. 알루미나 몰드를 이용한 원심 주조시 터보 차저 터빈 휠 블레이드의 미스런 불량을 방지하기 위한 조건을 조사하였다. 진공 원심 주조로 제조된 합금의 미세 구조는 광학 현미경(OM), 마이크로 비커스 경도 분석기 (HV), X- 선 회절 (XRD) 및 SEM-EDS로 연구하였다. 주조된 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금의 경도 및 SEM-EDS 결과는 산화층 (α- 케이스)의 두께가 일반적으로 50μm 미만임을 보여주었다. 예열 온도 1,100℃, RPM260, 게이트 크기가 큰 알루미나 몰드의 경우 미스런 불량이 거의 없었다. 따라서 높은 예열 온도, 중간 RPM, 큰 게이트 크기 및 알파 케이스 형성 억제를 위한 알루미나 몰드를 통해 미스런이 적은 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금 터보 차저 터빈 휠을 얻을 수 있음을 확인했다. Based on its good compatibility with high-temperature environments, the Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy is used for high-temperature materials of industrial equipment. In this study, a Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy turbocharger turbine wheel was fabricated by a vacuum centrifugal casting method. The conditions that prevent misrun defects of the turbocharger turbine wheel blade from centrifugal casting using alumina molds were investigated. The microstructure of the alloy prepared by vacuum centrifugal casting was studied by means of optical microscopy (OM), with a micro-Vickers hardness analyzer (HV), by X-ray diffraction (XRD) and by SEMEDS. The HV and SEM-EDS examinations of the as-cast Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy showed that the thickness of the oxide layer (α- case) was typically less than 50 μm. At a high preheating temperature of 1,100℃, a moderate RPM of 260, and with an alumina mold with a large gate size, there were almost no misrun defects. Therefore, it was confirmed that a Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy turbocharger turbine wheel with fewer misrun defects could be achieved through a high preheating temperature, a moderate RPM, a large gate size and an alumina mold to suppress the formation of alpha-case components.

        • KCI등재

          Development of an Integrated Simulation System and its Application to Casting Design

          Lee,Young,Chul,Hong,Chun,Pyo,Choi,Jeong,Kil 한국주조공학회 1997 한국주조공학회지 Vol.17 No.6

          주조방안설계를 위한 pre-processor, main-solver 그리고 post-processor로 구성된 통합 응고해석 시스템을 개발하였다. Pre-processor는 퍼스널 컴퓨터에서 사용되는 상용 CAD 프로그램인 AutoCAD를 사용하였다. Main-solver는 주조과정중의 충진거동을 해석한 유동해석 프로그램과 3차원 열전달 응고해석을 통합하여 냉각수 시스템으로 제어되는 금형 반복주조법에서의 응고양상을 해석할 수 있다. Post-processor는 cavity내의 용탕충진거동, 주형내의 온도분포, 응고시간등을 3차원 그래픽으로 처리할 수 있게 설계하였다. 개발된 시스템의 현장적용 가능성을 검증하기 위하여 대형주강 밀하우징, 자동차휠 주조용품, 밸브블럭등의 시제품의 열유동해석에 적용하였다. 본 연구에서 개발된 CastDesigner는 중소기업형 주조현장에서 PC용 CAD/CAE system 구축을 통한 최적주조방안 설계용 열유동해석 프로그램으로 사료된다.

        • KCI등재

          용융시 수반되는 4가지 다른 잠열 모델의 비교 연구

          김성식,김종현,임인철 한국주조공학회 1992 한국주조공학회지 Vol.12 No.1

          상변환시 수반되는 경계면에서의 잡열의 방출(또는 흡수)의 정확한 해석은 용접, 주조, 결정 생성, 일기 예보 등의 응용에 필수적인 것이다. 특히 주조의 경우 캐스팅 온도와 고체 용적분율의 관계를 앎으로서 잠열 방출의 해석이 가능하다. 본 연구는 상변환시 수반되는 잠열의 방출 형태를 4개의 다른 모델을 사용하여 비정상 온도분포, 용융형태, 자연대류가 미치는 영향을 수치적으로 구하였다. 2개의 서로 다른 물성치를 가진 합금을 선택하였는데 하나는 넓은 mushy 영역을 가진 알루미늄 합금이고 다른 하나는 좁은 mushy 영역을 가진 철금속계 합금이다. 알루미늄 합금의 경우 온도 분포와 시간에 따른 온도의 변화가 모델에 따라 상당한 차이가 있는 반면 철금속계 합금의 경우 상이한 모델일지라도 거의 차이가 없음을 알 수 있었다. 결론으로 용융시 정확한 온도 분포와 상변화 형태를 예측하기 위해서는, 알루미늄 합금(넓은 mushy영역)의 경우 적절한 잠열 방출 모델의 채택이 필요 불가급한 것으로 사료된다.

        • KCI등재

          국내 뿌리산업 현황분석 (2009 ~ 2018)

          이지숙 ( Jisuk Lee ), 이한웅 ( Hanwoong Lee ), 김성덕 ( Sungduk Kim ), 이상목 ( Sangmok Lee ) 한국주조공학회 2021 한국주조공학회지 Vol.41 No.1

          주조산업을 포함한 6대 뿌리산업의 지난 10년간 현황을 통계 조사를 통해 파악하고 6대 산업별로 분석하였다. 한국 표준 산업분류에 의해 정의된 뿌리산업의 각종 통계를 획득하였고, 3만개 이상의 대상 사업군에 대한 모집단을 기준으로 5천개 사의 표본조사를 거쳐 뿌리산업의 현황을 파악하였다. 이러한 과정을 통하여 뿌리기업 수, 지역별 분포, 종사자 수, 연령대별 특징, 매출액, 수익률 등 다양한 지표를 제시하였다. 한국, 독일, 일본 등 3개국의 뿌리산업 경쟁력을 비교하기 위해 뿌리산업 경쟁력 지수를 고안하고, 10여년간 각국의 경쟁력을 평가하였다. 이러한 경쟁력 지수는 향후 뿌리산업 발전을 위한 다양한 활동에 효과적이고 의미 있는 지수로 활용될 수 있다. 본 연구 과정을 통해 획득한 데이터를 가지고 뿌리산업 업종별 현황, 지역별 분포 현황, 종사자 현황, 매출액 및 수익률 현황을 정리하였고, 각 부문에 대한 전략 도출과 정책적 지원, 업계의 자발적 대응 등을 위한 제언을 제시하였다. The status of Ppuri industry, including foundry industry was analyzed through statistical surveys over the past 10 years from 2009 to 2018, and summarized for each six Ppuri industries' points of view. Various statistics of Ppuri industry defined by the KSIC (Korean Standard Industry Classification) was obtained, and the status of Ppuri industry was identified through a sample survey of 5,000 companies from more than 30,000 target business companies of Ppuri industry. Throughout the analyzing process, we presented a variety of indicators, such as the number of the Ppuri companies and its ratio, regional distribution through Korean provinces, number of workers, characteristics by age group, sales, profit rates, etc. By devising a comparative method to measure the relative strength of Ppuri industry in Korea, Germany, and Japan, we have presented the competitiveness index change over the 10 years of time. The competitiveness index can be effectively and meaningfully used during various activities of the development of Ppuri industry in the forth coming future. With the current obtained data, we figured out the status of each 6 Ppuri industries, regional distribution, status of workers, sales and profit rates. We also suggested various proposals for strategy and policy making for each sector with urging voluntary response from Ppuri industry.

        • KCI등재
        • KCI등재

          중력 금형 주조한 Al-5wt%Mg 합금의 주조 조직과 기계적 성질에 미치는 응고 조건의 영향에 관한 연구

          김종철,박준영,최창옥,김홍범 한국주조공학회 1997 한국주조공학회지 Vol.17 No.3

          This study has been carried out to investigate into the influence of solidification conditions mold on the structure and mechanical properties of Al-5wt%Mg alloy by metallic mold casting. The percentage of equiaxed grain of Al-5wt%Mg alloy castings increased both when pouring temperature decreased and when the low part or bottom of metallic mold was cooled. The hardness was checked and showed that hardness of outside in the castings was higher than that inside, and that it is the highest at the pouring temperature of 680℃. The castings had the highest U.T.S. and elongation when the bottom of metallic mold was cooled. At the same pouring temperature, the structure of castings was changed as the position of cooling parts of metallic mold was varied. When the castings were solidified through cooling of the bottom of the metallic mold, the morphology of Fe intermetallic compound has tendency to change to a Chinese script and the U.T.S. and elongation of Al-5wt.%Mg alloy castings was increased.

        • KCI등재

          25% 크롬 주조품의 제조기술

          장윤석,황영수,정신검 한국주조공학회 1984 한국주조공학회지 Vol.4 No.2

          25% 크롬주철의 제조에 필요한 중요사항을 실험한 결과 다음 결론을 얻었다. 1) Sound 한 제품을 얻기 위하여는 Riser의 Modulus 가 제품 Modulus에 대해 1.1 배 이상이어야 한다. 2) 선수축율은 측정 결과 18/1,000 이었으며, 3) 주입온도는 1400℃ ∼ 1460℃가 적당하며 후육제품은 가급적 낮은 쪽으로 박육제품은 높은쪽으로 주입온도를 선택하는 것이 바람직하다. 4) 형상이 단순한 제품은 상온에서 해체할 수 있으나 형상이 복잡한 제품은 500℃ ∼ 400℃사이에서 해체한 후 로에 장입 로냉하므로 Crack발생을 피할 수 있다. 5) 본 실험에서 주형 재료의 효과는 Chromite Sand에 Zircon Base의 도형재의 적용이 가장 효과적 이었으나 Silica Sand 적용으로도 미려한 표면을 얻을 수 있었다.

        • KCI등재

          논문 : 주조용 Al-4wt%Mg-0.9wt%Si-0.3wt%Mn-0.15wt%Fe 합금의 공정Mg2Si 개량과 주조특성에 미치는 Sc, Sr 첨가원소의 영향

          김헌주 ( Heon Joo Kim ) 한국주조공학회 2015 한국주조공학회지 Vol.35 No.6

          The effects of Sc and Sr elements on the modification of the eutectic Mg2Si phase and the castability were investigated in the Al-4wt%Mg-0.9wt%Si-0.3wt%Mn-0.15wt%Fe alloy. Measurements of the cooling curve and microstructure observations were performed to analyze the additional effects of Sc and Sr minor elements during the solidification process. A prominent effect found on the modification of the eutectic Mg2Si phase with additions of the Sr and Sc elements. Here, a fine eutectic Mg2Si phase and a decrease in the growth temperature of the eutectic Mg2Si phase were evident with an addition of Sc element up to 0.2 wt%. The growth temperature of the eutectic Mg2Si phase decreased and the effect on the modification of the eutectic Mg2Si phase increased with the addition of Sr element up to 0.02 wt%. The addition of 0.02wt%Sr had the strongest effect on the modification of the eutectic Mg2Si phase, and the resulting microstructure of the eutectic Mg2Si phase was found to have a fibrous morphology with a decreased aspect ratio and an increased modification ratio. Fluidity and shrinkage tests were conducted to evaluate the castability of the alloy. The addition of 0.02wt%Sr effectively increased the fluidity of the alloy, while an addition of Sc did not show any effect compared to when nothing was added. The maximum filling length was recorded for 0.01wt%TiB-0.02wt%Sr owing to the effect of the fine α-Al grains. The macro-shrinkage ratio decreased, while the micro-shrinkage ratio increased with the addition of various eutectic modifiers. The highest ratio of micro- shrinkage was recorded for the 0.02wt%Sr condition. However, the total shrinkage ratio was nearly identical regardless of the amounts added in this study.

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