KOSEN 한인과학기술자네트워크

1. 일반사항
○ 과업명: 마그네슘 신합금 압출재의 피로특성 평가 연구
○ 과업기간: 계약일로부터 ~ 2020년 10월 31일
 
2. 과업배경 및 목적
가. 과업배경
○ 한반도 광물자원개발 융합연구단(DMR 융합연구단)이 출범하여 통일시대를 대비한 북한자원을 활용하기 위한 연구계획을 수립하고 있음. 북한 마그네사이트를 활용한 마그네슘 금속 원소재의 실용화를 위해 다양한 분야에서의 실용화 연구가 진행되고 있으며, 마그네슘 신합금의 실용화를 위해 수요자의 니즈와 사용환경에 따른 요구특성을 반영한 소재 개발이 필요함.
○ 최근 경량 금속 소재인 마그네슘 압출재의 자동차, 철도, 항공기 등의 첨단 수송기기 산업에서의 적용 요구가 높아짐에 따라, 소재의 안정성 및 내구성과 직결되는 내발화성과 내식성, 내피로저항성에 대한 특성 확보가 필수적임. 본 연구단에서는 내발화성과 내식성이 우수한 고내식 난연 마그네슘 신합금의 개발과 전기/수소항공기 적용을 위한 연구를 진행 중이며, 이러한 개발된 신합금이 부품화되어 사용되기 위해서는 피로특성을 평가하고 이에 대한 면밀한 분석이 반드시 요구됨.
○ 마그네슘 가공재의 경우 강한 집합조직을 가지고 있으며 변형 중 쌍정이 용이하게 발생하는 등의 알루미늄, 철강과는 확연히 다른 변형 거동을 보이므로, 반복하중 하에서의 변형거동 및 피로특성을 명확히 분석하기 위해서는 마그네슘과 피로 분야를 동시에 섭렵하고 있는 전문가의 평가와 해석이 필요함.
나. 과업목적
○ 난연성과 내식성이 우수한 고신뢰성 마그네슘 신합금의 개발과 첨단 수송기기(전기/수소차, 철도차량, 항공기 등) 적용을 위한 마그네슘 신합금 압출재 부품의 피로특성 연구
○ 마그네슘 가공재의 피로 거동에 관한 전문인력을 활용하여 개발 마그네슘 신합금에 대한 피로특성 데이터베이스 및 분석결과 확보
○ 내피로 특성이 우수한 마그네슘 신합금 개발을 위한 조직제어 방안 도출
 
3. 과업의 수행범위
○ 난연 마그네슘 압출재에 대한 피로 특성 평가 및 비교
- 상용 AZ61, AZ91 압출재, 신합금(SEN6, SEN9) 압출재에 대한 평가(합금 종류와 수량은 추후 협의를 통해 확정)
- 2 Hz이하로 fully reversed strain control fatigue test 수행
- 10개 이상의 data로 구성된 strain-life curve 4개 확보
- 기존 상용재와 개발 난연재의 저주기 피로 특성 비교
○ 저주기 피로 거동 및 특성 분석
- strain 별 stress-strain hysteresis loop at half-life 비교 분석
- Tensile and compressive peak stress evolution 분석
- Energy-based fatigue damage model 해석 수행
- Fatigue-fractured surface analysis 수행
○ 실험 data 원본 및 결과보고서 제출
- 실험장비, 실험조건, 분석방법 등의 상세내용 제공
- 피로실험, 조직분석 결과 raw data 제공
- 과제 종료 전 피로특성 분석 결과보고서 제출 (20페이지 이상)
- 결과 보고서에 마그네슘 피로특성 향상을 위한 조직제어 방안 제안 포함
4. 과업의 추진전략 및 수행방법
가. 목표
○ 고특성 마그네슘 신합금 압출재 부품의 피로특성 평가 및 피로특성 향상을 위한 조직제어 방안에 관한 연구
 
나. 과업의 추진전략
○ 이차상의 분율 및 분포가 상이한 난연 마그네슘 압출재의 피로특성을 평가
○ 평가 및 분석에 필요한 압출재는 한국지질자원연구원 DMR융합연구단에서 제공
○ 분석된 연구 용역 결과를 바탕으로 피로특성이 우수한 난연 마그네슘 신합금 설계에 활용
 
다. 과업의 수행방법
○ 계약상대자는 본 과업수행 중 감독자와의 충분한 협의 후 업무를 수행


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