3mm/min 의 인장속도 파단 시험편은 파단면에서 0mm, 5mm, 10mm, 15mm 떨어진 곳에서 표면 거칠기를 측정 하였다. 표 4-1은 CCD 평면과 상면 사이의 거리를 10cm 이고, 2장에서 제시한 재생 방법을 통하여 재생한 2차원 , 3차원의 이미지를 재생하였다.
Table 4.1 The reconstruction image in a 3mm/min tensile speed
Zone(mm) Reconstruction (2 dimensional )
Reconstruction (3 dimensional )
0
5
10
15
5mm/min 의 인장속도 파단 시험편은 파단면에서 0mm, 5mm, 10mm, 15mm 떨어진 곳에서 표면 거칠기를 측정 하였다. 표 4-2는 CCD 평면과 상면 사이의 거리를 10cm 이고, 2장에서 제시한 재생 방법을 통하여 재생한 2차원 , 3차원의 이미지를 재생하였다.
Table 4.2 The reconstruction image in a 5mm/min tensile speed Zone(m
m)
Reconstruction (2 dimensional )
Reconstruction (3 dimensional )
0
5
10
15
7mm/min 의 인장속도 파단 시험편은 파단면에서 0mm, 5mm, 10mm, 15mm 떨어진 곳에서 표면 거칠기를 측정 하였다. 표 4-3는 CCD 평면과 상면 사이의 거리를 10cm 이고, 2장에서 제시한 재생 방법을 통하여 재생한 2차원 , 3차원의 이미지를 재생하였다.
Table 4.3 The reconstruction image in a 7mm/min tensile speed Zone(
mm)
Reconstruction (2 dimensional )
Reconstruction (3 dimensional )
0
5
10
15
9mm/min 의 인장속도 파단 시험편은 파단면에서 0mm, 5mm, 10mm, 15mm 떨어진 곳에서 표면 거칠기를 측정 하였다. 표 4-4는 CCD 평면과 상면 사이의 거리를 10cm 이고, 2장에서 제시한 재생 방법을 통하여 재생한 2차원 , 3차원의 이미지를 재생하였다.
Table 4.4 The reconstruction image in a 9mm/min tensile speed Zone(
mm)
Reconstruction (2 dimensional )
Reconstruction (3 dimensional )
0
5
10
15
표4.1에서 표4.4까지의 재생된 이미지의 통하여 표면의 높이 정보를 측정 하였 다. 위의 정보를 이용하여 인장속도에 따른 위치별 평균 표면 거칠기, 최대 표면 거칠기를 측정하였다. 측정 결과는 그림 4-15, 4-16과 같다. 그림 4-15의 그래프 는 파단면으로부터 거리가 멀어질 질수록 표면 거칠기의 평균은 증가하다가 감 소하는 형태를 보였다. 이는 시험편의 파단시에 국부 수축현상이 발생하는데, 표 면의 거칠기가 국부 수축의 현상의 영향을 받아서 표면의 표면 거칠기가 변화된 것으로 사료된다. 이와 같은 현상은 파단면과의 거리에 따른 최대 표면 거칠기의 그림 4-18의 그래프를 통해서 더욱 명확히 확인 할 수 있었다. 본 논문에서는 이 와 같은 사실을 수치적으로 보여주었다.
3 4 5 6 7 8 9
0 10 20 30 40 50 60
Average height(nm)
Tensile speed(mm/min)
3 mm 5 mm 10mm 15mm
Fig. 4-15 Comparison of average height by Fracture surface to distance
0 5 10 15 60
70 80 90 100 110 120
Maximum height(nm)
Distance(mm)
3mm/min 5mm/min 10mm/min 15mm/min
Fig. 4-16 Comparison of Maximum height by distance
그림 4-15와 그림 4-16의 그래프를 통해서 알 수 듯이 평균 거칠기와, 최대 거 칠기는 비슷한 형태의 추세로 표현되었다. 이는 국부 수축현상이 표면 거칠기에 영향이 있다는 것으로 이해 할 수 있다. 또한 가공전의 시험편보다 인장에 따른 파단시험편의 평균 거칠기가 약 1.5 배 낮아졌다. 이는 시험편을 인장 할 경우에 분자간의 거리가 멀어져 표면의 거칠기의 최대 높이와 최소 높이의 차가 작아져 서 나타난 결과로 분석된다. 이를 수치적으로 분석 할 수 있다는 것을 본 논문에 서는 제시 하였다.
0 4 8 12 16 20
24 28 32 36 40 44 48
Average height(nm)
Distance(mm)
3 mm/min 5 mm/min 7 mm/min 9 mm/min
Fig. 4-17 Distribution of average height in the detected zones
그림 4-17 는 각각의 인장속도에서 파단면에서 0-15 mm 부분까지의 평균 거 칠기의 값이며, 4-8mm 지역에서 급격하게 거칠기가 감소된다. 따라서 이는 인장 에 따른 국부 수축에 영향으로 표면의 거칠기가 급격한 변화가 일어난 것으로 생각된다. 이와 같은 분석 결과는 각각의 위치에 따른 표면 거칠기의 정보를 이 용하여 국부 수축이 일어난 위치를 역으로 추론 할 수 있을 것이다.
Fig. 4-18 The temperature variation and 2D reconstruction surface image according to tensile speed in 0mm zone
Fig. 4-19 The temperature variation and 2D reconstruction surface image according to distance in 7mm/min tensile speed
그림 4-18은 각각의 인장속도에 대하여 파단면으로부터 0mm 떨어진 지점으로 부터의 온도 변화, 표면의 형상을 보여준다. 또한 X 축의 시간의 값을 통하여 인 장속도에 따른 파단 시간을 예측 할 수 있다. 그림 4-19는 7mm/min의 인장속도 에 대하여 파단면으로부터 0, 5, 10 ,15 mm 떨어진 곳의 온도변화의 표면의 형 상을 보여준다. 이와 같은 결과는 시험편이 파단시에 파단면과 가까운 곳에 온도 변화가 크며, 각 위치에 따른 표면의 형상과 온도를 보여준다. 이와 같은 사실은 외부 조건에 따른 시험편의 온도와 표면의 형상의 관계를 파악하는 매우 유용한 방법이며, 향후 이와 관련하여 더 많은 연구가 필요하다.
제 5 장 결론
본 논문에서는 기계 구조물에 많이 사용되는 재료로 표준 시험편을 제작하여 외부 인장조건에 따라 대상물에 발생되는 현상을 파악하고자 한다. 따라서 외부 하중에 조건에 의한 대상물의 변화를 마이크로 디지털 홀로그래피와 적외선 열 화상카메라, CCD 카메라를 이용하여 시험편에 발생하는 변화를 측정하였다. 이 러한 외부 현상의 미소한 측정하기 위해서 반사형 디지털 홀로그래피 시스템을 구성 하였다. 본 논문의 결론은 다음과 같다.
1) 외부 하중조건에 의해 시험편은 내부 에너지를 발산하며, 이는 온도나 체적, 표면의 변화로 나타난다. 이러한 변화를 측정하는데 본 논문에서는 적외선 카메 라, CCD 카메라, 마이크로 디지털 홀로그래피를 통하여 상호연관 관계를 파악하 였다.
3) 마이크로 디지털 홀로그래피를 구성하여 인장속도에 따라 대상물의 표면의 변화를 나노(10-9) 단위까지 측정 하였다. 이와 같은 사실은 대상물의 미세 변화 의 측정에 있어서 분해능향상이라는 기술적 의미가 있으며, 대상물을 기계 재료 로 확장시켜 응용 분야를 넓혔다.
4) 마이크로 디지털 홀로그래피를 이용한 각각의 인장속도에 따라서 표면의 변 화는 일정한 형태로 측정되어야 하나 대상물이 국부 수축이 일어나는 부분의 표 면 거칠기가 급격하게 감소되었다. 이는 시험편의 국부 수축이 일어나는 부분이 라고 추정되며, 각각의 지점에서의 정보를 통해 국부 수축이 일어나기 시작하는 부분을 예측 할 수 있을 것이다.
5) 시험편이 외부 인장 조건에 따라 온도, 체적 및 표면의 형상이 변화 한다. 이 를 온도, 체적, 외부조건, 표면의 상관관계가 상호 밀접한 관계가 있었음을 확인 하였으며, 이와 관련하여 향후 많은 연구가 필요 할 것으로 생각된다.
참고 문헌
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11. J. Schwider, R. Burow, K-E Elssner, J. Grnznna, R. Spolaczyk, and K.
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12. Y. Y. Cheng and J. C. Wyant, "Phase shifter calibration in phase shifting interferometry," Appl. Opt. 24, 3049-3052 (1985)
감사의 글
대학원에 입학하여 어느덧 2년이라는 시간을 보내고 이 논문을 끝으로 실험실 을 떠나야 한다는 생각이 그 동안에 추억이 많이 생각이 납니다. 후회와 아쉬움 도 많지만 저에게는 모두 소중한 기억으로 남을 것 같습니다. 대학원에서 보냈던 시간이 저의 인생에서 가장 가르침을 주었고, 이 생활이 저의 앞길에 큰 도움이 될 거라고 생각합니다.
우선 많은 것을 가르쳐 주신 양광영, 나기대, 양인영, 정낙규, 김택현 교수님그 리고 지도교수님 이신 김경석 교수님께 감사의 말씀을 올리며, 마지막까지 저의 저에게 부족함을 채워 주시려고 질타를 아끼지 않으셨던 장호섭 박사님, 사소한 것 하나하나 챙겨주셨던 정현철 박사님께 정말 감사드리며 행복한 일만 가득하 길 바랍니다. 그리고 아무것도 알지 못한 저에게 많은 가르침을 주신 포항공대 홍정기 교수님과, 정승준 박사님께 감사의 마음을 전합니다.
동기이지만 나에게 많은 도움을 준 수옥이형, 종현이, 민근이가 있어서 지치고 힘든 실험실 생활도 잘 마무리 한 거 같습니다. 이 모든 것이 다 고맙고, 좋은데 취직하고 아리따운 아가씨 만나서 꼭 결혼하길 바랍니다.
선배들이 많아서 기도 피지 못한 3학기가 되는 동수, 성원 너희들의 조그마한 보탬이 있어서 내가 졸업논문을 마칠 수 있었다. 고맙고 앞으로 남은 실험실 생 활 힘들고 고단한 일이 많을 테지만 열심히 해서 좋은 성과 있길 바란다.
마지막으로 항상 저를 믿고 사랑해주신 아버지, 어머님이 계셔서 지금의 제가 있습니다. 부보님 항상 저의 곁을 지켜 주셔서, 가슴속 깊이 감사의 마음을 전합 니다. 그리고 격려해준 동생한테 고마움을 전합니다.