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영화속의 특수효과 사이버 강좌 1차레포트 (디지털 캠코더와 아날로그 캠코더)

목 차1. 디지털 캠코더란?2. 디지털 캠코더와 아날로그 캠코더의 차이3. 디지털 캠코더가 아날로그 캠코더보다 좋은이유4.디지털 캠코더의 기록방식 및 외형에 따른 분류5. 디지털 캠코더의 응용◆ 디지털시대 뒤편엔 아날로그가 숨쉰다...담당교수 : 장성갑 교수님과목명:영화속에숨겨진 특수효과학 과 :학 번 :이 름 :제 출 일 : 2006. 09. 301. 디지털 캠코더란?- 기존의 아날로그 방식의 비디오카메라로 기록된 정보들은 비록 처음에는 선명한 영상과 음성을 저장하지만 반복되는 재생과 촬영을 거치면 어쩔 수 없이 화질의 열화가 발생하게 된다. 심각한 경우 가로줄이 발생하여 도저히 확인이 불가능할 정도로까지 변형될 정도이다. 따라서 보관에 있어서도 여러 복사 본을 만들어 놓지만 이들도 마찬가지로 아날로그 방식으로 기록되었기 때문에 화질 열화는 피할 수 없는 것이다. 디지털 비디오카메라(DV)는 종래의 화질 열화에서 벗어나기 위하여 소니와 파나소닉등에서 개발한 새로운 포맷으로 영상과 음성을 디지털 방식으로 기록, 저장하기 때문에 수회의 재생과 촬영을 반복하더라도 손실이 전혀 없이 깨끗한 영상과 음성을 유지한다. 디지털 캠코더나 아날로그 캠코더 모두 빛을 전기 신호로 바꾸어서 자기 테잎에 기록하는 것은 같은 원리이지만 아날로그와는 달리 받아들인 신호를 디지털화하기 때문에 수없이 반복되는 작업에 있어서 전혀 손실 없이 처음의 상태를 유지하게 되는 것이다.2. 디지털 캠코더와 아날로그 캠코더의 차이- 아날로그 방식의 캠코더나 디지털 방식의 캠코더나 모두 빛을 전기 신호로 바꾸어 기록하는 원리는 크게 다를 바가 없다. 하지만 크게 두 가지 면에서 차이점을 보인다.첫 번째는 수평 해상도가 아날로그 방식보다 크기 때문에 더욱 선명한 영상을 기록할 수 있으며, 동시에 CD에 버금가는 우수한 음질을 갖는다. 두 번째는 보관의 반영구성으로 신호를 디지털로 처리하기 때문에 수 없이 반복되는 작업속에서도 화질의 열화가 전혀 없다. 단, 자기 테잎이 습기에 약하기 때문에 이 점만 주의한다면 거의 영구적으로 보관할 수 있다는 장점이 있다.3. 디지털 캠코더가 아날로그 캠코더보다 좋은 이유- 캠코더에서 빛을 테잎에 저장하는 원리는 다음과 같다.빛의 휘도신호 (색의 밝음과 어두움) 와 색신호 (색상과 채도)가 캠코더의 렌즈를 거쳐서 CCD로 들어와 전기적 신호로 바뀌게 된다. 이 때 전기적 신호는 아날로그 캠코더와 디지털 캠코더가 다르게 저장이 된다. 아날로그 캠코더는 테잎이 자장의 강약신호로 저장하지만, 디지탈 캠코더는 테잎에 0과 1로 저장을 하게된다. 단순하게 테잎에 자장 강약 신호 저장에서 디지탈 2진수 저장으로 바뀐 것으로 볼 수 있으나, 그로인해 다음과 같은 많은 장점을 지니게 된다.(1) 화질의 우수성- 디지털 캠코더는 기존의 아날로그 캠코더에 비하여 동영상 저장의 포멧을 달리하여 수평 해상도 500 라인으로 화질이 우수하다. 더 좋아진 포멧으로 인하여 디지털 캠코더는 선명도가 더 좋아지고, 색감이 풍부해 질 수 있다.(2) 컴퓨터와의 호환성- 디지털 캠코더는 0과 1로 테잎에 저장하기 때문에 컴퓨터와 연결이 굉장히 쉽다. DV ( IEEE1394 ) 단자를 거쳐서 컴퓨터로 전송되는데, DV 단자는 단순하게 0과 1을 전송하기 때문에 별다른 장비 없이 컴퓨터로 전송이 가능하며, 또한 컴퓨터로 캠코더를 컨트롤 할 수 있다. 다만 DV 단자가 없는 경우는 DV 보드를 따로 구입하여야 하며, 컴퓨터의 마더보드가 고급형인 경우는 DV 단자가 내장된 경우가 있다.(3) 가격의 저렴화- 아날로그 캠코더의 영상을 화질 저하 없이 컴퓨터로 캡쳐 하는데는 상당한 고비용을 필요로 한다. 테잎에 기록된 자장의 강약 신호를 컴퓨터로 받아들이는데 쉽지 않기 때문에 아날로그 영상을 디지털로 변환하는 과정을 digitizing ( 캡쳐라고 많이 불립니다. ) 이라고 하는데, 이 과정에서 장비가격이 굉장히 비싸진다. 또한 디지털이 아니라서 입출력 할때마다 화질이 떨어질 수 밖에 없는 단점을 지닌다. 그러나 캠코더의 DV ( IEEE1394 ) 는 랜과 같은 규격화된 디지털 전송 규격이기 때문에 랜카드를 구입하는 것과 마찬가지이며, 현재는 대중화되어 있어서 쉽고 저렴하게 구입할 수 있다. 그래서 DV 캠코더가 영상 편집에 있어서 일반인이 사용하기에 아날로그 캠코더에 비해서 획기적으로 저렴하면서도 화질저하 없는 화질을 선보이게 된 것이다.(4) 반복 복사 시에도 화질 저하가 없음- 아날로그 캠코더는 출력과 입력을 반복하는 경우에 있어서 화질의 저하가 발생한다. 그 이유는 전기적 강약의 신호는 출력과 입력 사이에서 손실이 발생되기 때문이며, 이렇게 출력과 입력이 반복되면 화질은 계속 떨어질 수 밖에 없다. 예를 들어 VTR을 서로 연결하여 계속 복사하면 화질이 저하되는 것을 눈으로 확인할 수 있는것과 같은 원리이다.그러나 디지털 캠코더는 DV ( IEEE1394 ) 케이블을 통하여 컴퓨터나 같은 디지털 장비끼리 전송하는 경우는 화질 저하가 없으니 이 것이 바로 디지털이 가지는 가장 큰 장점이다. 0과 1은 여러번 복사해도 0과 1인 것이다.4. 디지털 캠코더의 기록방식 및 외형에 따른 분류- 디지털 캠코더는 기록방식이나 외형에 따라 여러 가지 형태로 나뉘게 된다. 형태 및 종류에 따라 다른 특징을 나타내며, 각각의 종류에 따른 장단점을 가진다.(1) 기록 방식에 따른 분류- 가장 일반적인 기록 매체로는 DV(6mm), DVD, HDD가 있으며, 이 외에도MicroMV(4mm), 디지털 8mm, 플래시 메모리 등 여러종류가 있다.표 . 기록방식에 따른 분류종류DV 6mm(mini DV)DVD 방식HDD방식(하드디스크)특징-카세트테이프보다 작은 사이즈의 6mm테이프를 넣어 사용한 방식-DVD-R(W), DVD+R(W)를 넣고 촬영하는 방식-하드디스크에 직접 촬영한 영상을 저장하는 방식장점-우수한 화질을 보장-크기가 작음-테이프 복사에 따른화질 저하가 없음-PC에서의 편집이 용이하 고 재기록 가능-녹화 정지와 동시에 바로 촬영한 영상을 캠코더에 서 재생하여 볼 수 있음-캠코더 내에서 자체적으 로 편집이 가능-사용횟수의 차이가 있지 만 DVD의 경우 1천번 가 량 재녹화가 가능하므로, 수명이 길다.-메모리의 크기가 작아 기 기 크기가 작음-용량이 커서 오래 촬영이 가능-컴퓨터로의 전송이 빠름-PC로 옮기기 편하고 편집 이 용이단점-다소 편집이 까다롭고 시간이 오래 걸림(PC로 저장시 녹화하는 방식으로 PC와 연결한 후 캠코더를 재생시켜 PC에 저장시켜야 함)-DVD가 들어가는 만큼 크 기가 크다.-녹화시간이 짧음-필요에 따른 추가 메모리 의 구입 부담이 있음-충격에 대단히 민감하기 때문에 작은 충격에도 깨 져버리기 쉬위 주의가필요(2) 외형에 따른 분류Fig. 디지털 캠코더의 외형에 따른 분류5. 디지털 캠코더의 응용- 일반적으로 사용하고 있는 가정용 비디오 카메라는 업무용이나 방송용과는 화질이나 음질, 기타 여러 면에서 뒤떨어지는 것은 사실이다. 하지만 지난 95년부터 출시되기 시작한 디지털 종류의 3CCD급 캠코더는 일부 방송국에서도 급할 경우 대용으로 사용하고 있으며 실제로 미니 다큐멘터리나 비디오 저널리스트(VJ)들에게 호응을 얻고 있을 정도로 화질이나 음질 등이 눈에 띄게 좋아졌다. 최근 시중에 출시되고 있는 콤팩트 사이즈의 가정용 디지털 캠코더들은 거의 모두가 1/4인치 1CCD로 구성돼 있으며 화소 수도 107만에 이르렀고 가정용으로서 고급 기종인 1/3인치 3CCD로 구성된 모델도 있다.

공학/기술| 2007.08.17| 5페이지| 1,500원| 조회(335)

디지털, 아날로그, 캠코더, 영화속의 특수효과

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영화속의 특수효과 사이버강좌 2차레포트 (방송국에서 사용되는 HD캠코더와 HDV캠코더)

영화속에 숨겨진 특수효과2차 REPORT※ 주 제 :영화영상이나 방송국에서 주로 사용되는 모든 종류의 HD 캠코더와 HDV 캠코더를 조사하되 제품사진과 특징을 간단하게 정리하여라.교 수 님: 장 성 갑 교수님학 교: 인천대학교학 번:이 름:제 출 일: 06. 11. 05. 일1. 서론 : 디지털 기술의 중심 HD Technology !- 이번 과제의 주제인 HD와 HDV를 논의하기에 앞서 디지털 방송에 대한 논의를 먼저해야할 필요성이 있다. 왜냐하면 우리가 현재 향유하고 있는 모든 SD나 HD, HDV등의 개념이 모두 디지털 방송에서부터 시작되었기 때문이다. 디지털 개념이 도입된 이후로 아날로그 방송 시스템에 비하여 압축된 데이터를 사용하기에 더 많은 채널을 전송할 수 있게 되었고, 다양한 부가 기능을 활용할 수 있는 등 한정된 전파자원으로 효율적인 활용을 표현할 수 있는 방송 시스템으로 자리잡았다. 이제 TV리모콘 하나로 다양한 정보를 쉽게 얻을 수 있는 역할을 디지털 방송이 주도하고 있는 셈인데, 이제 그 방송이 어떤 해상도로 표현되는 냐에 따라 이번 주제를 언급해야 할듯하다.앞서 살펴보았듯이 디지털 방송은 시스템이고, 그 영상의 해상도에 따라 정의를 다르게 내릴 수 있다. 즉, 일반적인 표준해상도를 SD라고 한다면 HD는 고해상도(High Definition)의 영상을 제공하는 개념을 의미한다. 현재 우리가 언급하는 디지털 방송은 대부분 이 HD 시스템을 의미한다고 말할 수 있다. 그러므로 지난번 과제와의 연계성을 위해, 현재의 디지털 문화를 이끌어 가고 있는 HD의 개념을 제대로 알고, HD기술이 적용된 캠코더의 특징을 살펴봄으로써 디지털시대를 이해할 수 있는 좋은 기회가 되고자 한다. 더불어 이러한 고도화된 영상기술과 장치를 공부함으로써, 영화속의 특수효과의 발전방향과 그 제작과정을 좀 더 쉽게 이해할 수 있는 그런 계기가 되었으면 한다.2. 본론(1) HD & HDV 캠코더의 개념 이해1) HD(High Definition)- High Definition의 약자로 기존 영상에 비해 2~5배 정도의 선명한 화질을 나타내 주는 캠코더를 말한다. 출연자의 땀구멍과 분장 상태가 고스란히 드러날 정도로 선명한 화질 을 제공하며, 돌비 디지털 서라운드로 일반 음악 CD보다도 좋은 음질을 사용자에게 제 공한다는 것이 가장 큰 장점이다.2) HDV(High Definition Video)- HDV 는 Definition Video로서 SD나 HD처럼 새로이 Digital Video 표준으로 지정하는 포맷이다. 기존의 홈비디오에서 주로 쓰이는 DV 미디어에 (테입) HD 에 버금가는 영상 을 기록하기 위해 개발된 포맷으로 이해할 수 있다.(2) 캠코더의 종류 및 특징제품군제조사캠코더 이미지특징HDW-F900RSONY-영화 및 TV프로그램 제작에 24P디 지털 녹화라는 새로운 개념을 적용-모션캡쳐나 프로그레시브 스캐닝 CCD센서, 편의성을 고려한 인체공 학 등 다기능 제공.HDW-750SONY-HDCAM」포맷의 채용에 의해 ,HD 고화질을 현행SD취재기 같은 수준의 컴팩트 보디로 실현.-2/3인치 220만 화소 FIT형 CCD채 용에 의해 , 감도F10(2,000룩스) , 영상 SN비 54dB의 고화질 , 고성능 을 실현.40분의 기록·재생.AJ-HDC27F파나소닉- HD카메라의 약점이었던 프레임 조 절 선택의 폭이 넓음.- 복잡한 셋업과정을 거치지 않고 파 나소닉의 감마기능으로 각 제작물의 성격에 맞는 화면을 구현.- 리니어 편집 없이 바로 넌리어로 편 집될 수 있는 원규격 편집을 지원.AJ-HDX400파나소닉-12bit DSP처리의 고화질로, 한층 넓 어진 HD field.-M 카세트 테입에 최대 33분의 1080i HD 녹화가능.-Digital Super Gain이 탑재된 초고 감도 HD캠코더.GR-HD1JVC-디지털 하이비젼 촬영을 위해 개발된 HD줌렌즈 유닛 장착.-손치우침 보정 시스템 기능과 로테이 팅 그립으로 조작이 우수함.-소형, 경량 모델만이 가능한 8000미 터를 넘는 고도나 풍설에도 촬영가능1) HD 캠코더제품군제조사캠코더이미지특징HDR-FX1SONY-세계 최초 HDV 1080i와 DV 포맷의 2가지 방식에 대응-신개발 'HD 코덱 엔진' 으로 고정밀 HD 기록과 DV 기록을 가능하게 함.-풍부한 독립버튼과 프로의 자유로운 촬영 스타일을 위해 태어난 뛰어난 조작성HVR-Z1SONY-1440*1080의 고해상도 이미지를 캡 쳐할 수 있는 신기술 적용-기존 및 신형 DV비디오 카세트 테이 프와의 뛰어난 호환성-멀티포맷 레코팅과 재생기능으로 HDV 1080i미 DVCAM, DV지원AG-DVX100B파나소닉-라이카의 광학 기술과 노하우가 결실 한 라이카 디코머렌즈를 사용, 저색수 차와 고해상도를 실현함.-화상 축적을 이용해 촬영 frame rate 의 반 이하의 셔터 속도를 얻을 수 있는 슬로우 셔터 기능GY-HD250UJVC-702/60p 방식의 캡쳐 및 녹화 능력 을 지님. 뉴스, 스포츠 중계등과 같이 고화질과 부드러운 움직임을 필요로 하는 작품에 알맞은 기기.-26핀 멀티 코어 연결 장치를 가진 KA-HD250을 사용함으로서 스튜디오 용 기기로 탈바꿈 가능.GY-HD110UJVC-뷰파인더 흑백모드 지원함으로써 같 은 선명 도의 컬러 뷰파인더 이미지 에 비해 장시간 촬영시 보다 나은 가 시도를 확보-뷰파인더와 LCD동시 디스플레이 기 능과 세가지 LCD디스플레이 모드-세가지 모드의 컴포지트 출력XH G1/A1캐논-방송국이나 프로덕션에 최적화 된 강 력한 기능 갖추고 있음.-업무용을 타겟으로 한 만큼 기동성에 초점을 맞춘 디자인을 적용했으며, 높 은 색수차 보정능력을 지닌 ‘HD 비디 오 L 렌즈’를 사용.-비디오 촬영시 발생하는 손떨림 문제 를 해결하기위해 광학식 손떨림 보정 기능을 제공.- 빠른 자동 초점을 위해 외부 센서를 이용한 ‘슈퍼 퀵 AF’ 기능을 내장.XL H1캐논-자연 그대로의 이미지 품질을 위하 여, 비압축 디지털 HD-SDI출력은 물 론 멀티 카메라 촬영을 위한 SMPTE 기능을 탑재-XL H1의 기능을 계승하면서 렌즈의 일체화나 바디 사이즈의 변경에 의해 기동성을 향상하고 가격을 낮춤.2) HDV 캠코더3. 결론-개인적으로는 최근에 영화를 보든 드라마를 보든 텔레비전을 통해 영상을 보는 것이 그 어느때 보다도 훨씬 즐거워 졌다는 생각이 든다. 좋아하는 드라마에서 좋아하는 배우가 열연을 펼칠때면, 좋아진 화질과 영상기법 덕분에 그 배우의 얼굴을 더 적나라(?)하게 볼 수 있어 기쁠 따름이다. 또 인터넷 쇼핑몰에서 옷을 종종 구입하는 편인데, 그때마다 실제와는 너무도 다르게 촬영된 물품덕분에 적지 않게 당황한 적이 한두번이 아닌데, 요즘에는 좋은 캠코더로 영상을 올려서인지 거의 실제에 가까운 물품을 받아볼 수 있게 되었다. 그만큼 영상기술 뿐만 아니라 그 기기 또한 놀라운 디지털 세계를 주도하고 있다는 증거이다.

인문/어학| 2007.08.17| 5페이지| 1,500원| 조회(387)

HD, 캠코더, HDV, 영화속의 특수효과

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[공학]수소에너지 활용을 위한 신소재

수소에너지 활용을 위한 신소재◎수소에너지수소(H)는 우주에 존재하는 가장 단순한 원소의 하나로 양성자 하나와 전자로 이루어져 있다. 우주는 90% 이상이 수소로 이루어져 있으며 우리가 사는 지구에는 탄소(C), 질소(N) 다음의 3번째로 풍부한 원소로 대부분이 물(H2O)에서 발견된다. 수소는 연소할 때 미량의 질소 산화물만이 발생하는 깨끗한 에너지원이므로 최근 온실가스(CO2)나 화석연료 사용에 따른 공해문제가 대두되면서 미래의 에너지원으로서 연구개발이 매우 활발하다.예를 들어 태양전지를 이용해 전기를 발생시키고 이를 이용하여 물을 전기분해하면 수소를 얻을 수 있는데, 고압용기에 기체 혹은 액체상태(동일 무게 기체 부피의 1/700)로 저장하였다가 필요시 가스 연소기, 수소자동차나 연료전지를 가동하여 열, 힘이나 전기에너지를 발생시켜 이용하면 된다는 것이다.이와 같은 시스템의 경제성이 확보되고 인프라가 구축된다면 거의 공해가 없는 청정 대체에너지 공급이용체계를 형성할 수 있다. 가히 미래 인류가 달성해야 할 꿈의 에너지 체계라 하지 않을 수 없지만 값싸게 수소를 생산할 수 있는 각종 대체에너지원의 개발, 대량의 수소를 안전하게 저장하는 기술 그리고 수소를 효율적으로 이용하는 수소 자동차, 연료전지의 개발 등의 연구 및 문제점이 보완되어야 한다.◎수소연료전지1. 수소연료전지란?수소 에너지 시스템에서 수소를 이용하여 전기를 생산하는 연료전지는 1965년 미국의 인공위성인 제미니 5호에 고체전해질형 연료전지(PEMFC; Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)가 전력공급용으로 채택된 것이 실용화의 시초이며, 현재는 더 넓은 범위로의 응용을 위해 연구가 계속되고 있다.연료전지는 연료(수소, 천연가스, 메탄올 등)와 산화제(산소)를 전기화학적으로 반응시켜 그 반응에너지를 전기로 직접 변환하는 전지로 일종의 발전장치라고 할 수 있다. 기존의 발전기술에 비해 90%라는 높은 에너지 효율을 얻을 수 있는 것이 최대 특징이며, 연료로서 수소나,는 한개의 단위전지를 보통 Cell이라 부르고, 이러한 단위전지의 전압은 보통 0.7V로 이러한 단위전지를 여러개 직렬로 연결하면 연결된 수만큼 곱한 만큼의 전압을 얻을 수 있다.3. 연료전지의 종류 및 특성연료전지는 사용하는 전해질에 따라 고온형 연료전지로 MCFC(Molten Carbonate Fuel Cell, 용융탄산염 연료전지), SOFC(Solid Oxide Fuel Cell, 고체산화물 연료전지), 저온형 연료전지로 PAFC(Phosphoric Acid Fuel Cell, 인산형 연료전지), PEMFC (Proton exchange Membrane, 고분자 전해질 연료전지), DMFC (Direct methanol Fuel Cell, 직접메탄올 연료전지), AFC(Alkaline Fuel Cell, 알칼리 연료전지)로 구분되어지며, 이외에 최근 MEMS기술 등을 활용한 극소형 마이크로 연료전지등이 포함된다. 각 연료전지는 근본적으로같은 원리에 의해서 작동하지만, 서로 다른점은 연료의 종류, 운전온도, 촉매와 전해질등을꼽을 수 있다.(1)인산 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cells)이 연료 전지는 오늘날 상용화 된 것으로 200개 이상의 연료 전지 시스템이 전세계에 병원, 사설 요양원, 호텔, 사무실, 학교, 공공사업 발전소, 공항 터미널 그리고 심지어 도시 쓰레기 수거장 - 걸쳐 설치 되어있다. 인산 전지는 40% 이상의 효율로 전기를 생산하는데, 이 연료 전지가 생산하는 증기의 85%가 cogeneration에 쓰인다. 미국의 공공 발전소에서 35%로 생산하는 것과 비교될 수 있다. 온도는 화씨 400도 범위 내에서 조절해 준다.(2)고분자 전해질 연료전지(Proton-Exchange Membrane Fuel Cells)이 전지는 상대적으로 낮은 온도에서( 화씨 200도 정도) 조작되고, 동력 밀도가 높으며, 변하는 동력 요구를 빨리 만족시킬 수 있는가에 따라 그 생산량은 달라질 수 있다. 또 자동차와 같이 운전이 빨리 개시되어필요가 없다. 일반적으로 약 화씨 120에서 190도 씨 정도에서 운전할 때 이 전지의 효율은 약 40%정도이다. 온도가 높아질수록 효율도 높아진다.(5)용융 탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cells)용융 탄산염 연료 전지는 연료 대 전기 효율이 높고, 약 화씨 1200도에서 운전할 수 있다. 최근에는 수소, 일산화탄소, 천연 가스, 프로판, 매립에서 발생하는 가스, 해양 디젤, 모의 석탄 가스 발생 제품등에 사용되고 있다. 10 kw 에서 2 MW정도의 용융 탄산염 연료 전지가 다양한 연료로 시험 되어 왔으며, 일본이나 이탈리아 같은 곳에서 변동 없이 성공적으로 사용되어왔다.(6)알카라인 연료전지(Alkaline Fuel Cells)NASA 에서 오랜 동안 작업 해왔던 이 전지는 70%까지 동력 재생 효율을 얻을 수 있다. 전해질로는 알칼리 수산화칼륨을 사용한다. 최근 까지도 상용화되기엔 너무 비싼 가격이었지만, 몇몇 회사들이 가격을 낮추고 운전상의 유연성을 증진시킬 방법을 고안하고 있다.4. 연료전지의 특징(1)고효율 : Carnot cycle의 제한을 받지 않음(효율>40%)(2)무공해 : NOx와 SOx를 배출하지 않음(3)무소음 : Moving parts가 없음(4)모듈화 : 건설과 증설이 용이하고 다양한 용량이 가능.(5)다연료 : 수소, 석탄가스, 천연가스, 매립지가스등의 사용이 가능(6)열병합 : 폐열의 활용이 가능5. 수소연료전지의 기대효과(1) 고분자전해질 연료전지 및 이를 이용한 무공해 연료전지 자동차 개발을 통해 원천기술을 확보하고 관련기술을 산업체에 이전함으로서 산업경쟁력 강화에 기여.(2) 선진국에서 무공해 자동차의 사용이 곧 의무화될 것이 예상됨에 따라 기술자립을 통해 자동차 수출증대에 이바지.(3) 고효율, 무공해 연료전지 자동차의 개발로 환경오염 방지 및 수송용 에너지 절약에 기여.(4) 고분자전해질 연료전지는 자동차용 동력원외에 발전용(분산용 발전, 가정용 전원) 이나 이동용 (정보통신 장비용), 군수용금이 되는데, 이때 수소의 저장량은 수소압력과 온도에 의해 결정된다. 이것을 나타낸 그림을 압력-조성 등온곡선(PCT)이라 부른다. 즉, 수소 저장 합금에 수소 가스가 흡수 또는 방출되는 과정에서 system 내의 수소 가스압력에 대응되는 합금 내의 평형 수소 농도가 존재하는데 이를 도표화한 곡선으로, 아래 그림에 나타내었다.아래 그림을 살펴보면 수소 압력은 log scale로 표시한 atm 단위이고, 수소 농도는 금속 원자 수에 대한 수소 원자 수의 비로 나타내었다.A부분은 금속 내에 수소가 고용체(고체의 결정 속에 다른 원소의 원자가 혼입해서 균일하게 분포하여, 용액의 경우와 같은 상태로 된 것을 말한다.)를 형성하면서 흡수되는 단계이다. 수소 압력이 더욱 증가하여 고용된 수소가 포화 상태에 이르게 되면 금속수소화물로의 상변화가 일어나며 영역에서는 두 상이 공존하게 된다.B부분에서는 수소 압력이 일정하게 유지된채 금속수소화물의 생성이 지속된다. 이때의 수소 압력을 plateau pressure 또는 금속수소화물 생성 반응에 대한 평형 수소 압력( PH2 eq) 이라 부른다.C부분은 상변화가 완료된 후 수소가 다시 B상 내에 고용되는 단계이다. 일반적으로 수소 저장 용량은 B상에서의 수소 농도로 나타내며, 이 수소 저장 용량이 금속수소화물 전극의 이론 에너지 밀도를 결정한다.3. 수소저장합금의 종류※수소 저장합금으로의 요건-수소저장용 재료로서 이용할 경우는, 이 금속간 화합물의 성분, 조성을 H2가스와의 반응에 의해서 생성하는 금속 수소화물이 다음의 조건을 만족하도록 선정한다.1) 합금구입이 쉽고 값이 저렴할 것.2) 활성화가 쉽고 수소저장량이 많을 것.3) 생성열이, 수소저장시에는 작고 열저장시에 는 클 것.4) 평형수소압차가 작을 것.5) 넓은 조성범위에서 일정한 평형압을 가지며 수소저장영시 실온 부근에서 해리압이 2-3 기압일 것.6) 수소의 흡수 방출속도가 클 것.7) 수소저장합금의 유효열전도도가 클 것.8) 수소의 흡수 방출 반복시에도 합금의 미분 있다. 기능성을 중심으로 분류하여 응용분야를 살펴보면 다음과 같다.(1) 수소의 저장 및 운송① 수소봄베의 대용-수소는 저장하려면 -253℃라는 저온에서 액화수소로 하든가 150-200kg/cm3와 같은 고압봄베를 필요로 하나 수소저장 합금을 이용하면 부피도 작아지고 저장 수소 가스압력도 상온에서 10기압 이하이므로 용기를 간편하게 보수,점검할 수 있고 안정성도 높다.② 자동차용 연료원-석유의 절약과 무공해라는 측면에서 수소자동차가 개발되었다. 수소를 연료로 하는 경우 배기가스는 물과 소량의 산화질소이므로 가솔린자동차에서 생기는 환경문제를 개선할 수 있다.(2) 열-화학에너지 변환수소저장합금은 수소를 흡수할 때는 발열반응, 방출할 때는 흡열반응을 하게 된다. 이러한 원리를 이용하여 열의 손실을 적게하며 오랫동안 열을 보관할 수 있는 장치로 활용한다.① 축열시스템-일반적인 시스템의 개념도는 그림과 같다. 평형특성이 다른 2종류의 합금에서 평형 수소 압력차를 추진력으로 하여 열을 이용하는 방법으로 효율적이며 제어요소도 작고 조작도 비교적 쉽다. 응용 예로는 공장폐열, 태양에너지 이용 및 열수송 등이 있다.② 히트펌프-저온의 열에너지를 고온부로 이동시키는 히트펌프는 평형수소압이 다른 2종류의 수소저장 합금을 조합하여 그 압력차로 수소를 흡수, 방출할 때 발열 및 흡열을 이용한다.M1합금의 수소화물을 비교적 저온에서 가열할 때 분해생성한 H2를 파이프로 M2합금으로 보내 수소화물을 만든다. 이때 발생하는 고온의 열을 외부에서 뽑아낼 수 있다. 이것이 승온형이고 그 역형태가 냉동형이다. 이 방식은 콤프레서를 이용한 기존의 히트펌프와 달리 압축기, 증발기가 필요없으며 장치구조도 간단하고 소음이 없으며 합금종류를 달리하여 작동온도도 선택할 수 있다. 가장 시장성이 좋은 응용분야로 희토류계가 많이 쓰이고 있으며 미국 Argonne국립연구소를 시작으로 많은 실용 예가 있다.최근에는 40-50℃의 저온배수를 난방시스템에 이용하여 13,000kcal/hr의 출력을 보이고 있다.(다.

공학/기술| 2006.11.14| 9페이지| 1,500원| 조회(961)

신소재, 수소자동차, 수소저장합금, 수소에너지, 수소연료전지

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[공학]전자현미경의 구조와 원리 및 응용범위 평가A좋아요

1. 전자현미경의 역사- 광학현미경은 가시광선을 사용하여 영상을 형성하기 때문에 1000배정도의 배율과 0.2 micrometers 정도의 분해능의 한계이다. 1930년대 초기에 이미 광학현미경은 이러한 한계에 직면하였다. 한편 10,000배 이상의 배율이 필요한 유기물 세포의 내부구조(핵, 미토콘드리아등) 를 연구하고자 하는 과학적 필요가 전자현미경을 탄생시키게끔 되었다. 1931년에 독일 과학자 Max Knoll 과 Ernst Ruska가 광학현미경과 같은 형태의 현미경에서 가시광선대신에 전자비임을 사용한 첫번째 투과전자현미경(TEM)을 사용한 것이 효시이다. 주사전자현미경(SEM)은 전자비임을 시료의 표면 한점에 촛점을 맞추어 보고자 하는 시료영역에 걸쳐 "scan" 을 하여야 하기때문에 전자회로기술의 발전이 늦어 1942년에 시도되었으며 1965년에야 첫번째 상업용 기기가 시판되었다.전자의 파동성을 이용한 전자현미경은 비율이 수백배에 불과했으나 그 후 몇 년 이내에 배율 10만 배 이상의 개량된 모델이 생산됨으로써 바이러스성 질환과 다른 광범한 문제의 연구를 촉진시켰다. 원생동물의 섬모를 10만 배 이상 확대시켜 아주 세밀하게 관찰할 수 있게 되자, 생물학자들은 그러한 세밀한 사진을 통해 섬모의 구조와 기능을 파악할 수 있게 되었다. 이는 배율이 수천 배에 불과한 광학현미경으로는 상상조차 할 수 없는 일이다. 현재 전자현미경은 100만배까지 확대가 가능하다. 또한 절대 영도(-273℃)와 거의 비슷한 온도에서 사용이 가능한 초전도현상을 이용하는 개량된 기구들의 등장으로 머지 않아 개별적인 분자들을 직접 관찰하는 것도 가능할 것으로 생각되고 있다.한편 현미경용 표본을 마련하는 기술도 크게 진전되었다. 미국 시카고 대학의 페르난데스-모란에 의해 개발된 초박막절편법을 이용하면 날카로운 다이아몬드 날로 녹말의 큰 분자를 떼어낼 수 있다. 이러한 기구들을 배율이 높은 전자현미경과 함께 사용하게 된다면 분자를 조작하는 일이 일상화될 수도 있을 것이다.2. 전자현미 등 이 있다. 이때 사용되는 렌즈는 자계렌즈로 코일을 이용하여 일정한 양의 자장을 띠게 하고, 빛에 해당되는 전자선이 이 자장내를 통과할 때 진행방향이 휘어지는 성질을 이용, 렌즈역할을 하게 하고있다. 따라서 렌즈코일에 흐르는 전류를 변화시킴으로서 쉽게 렌즈의 배율을 바꿀 수 있게된다. 한편, 확대배율에 직접적으로 간계되는 렌즈의 분해능은 빛의 파장에 반비례하므로 전자선에 비해 긴 파장인 빛을 사용하는 광학현미경은 최고배율에서 약 2000배 정도로 제한되나 전자현미경은 최고 수백만배의 상을 얻을 수 있게 된다.(3) 전자현미경으로 얻을 수 있는 정보-전자현미경은 아주 에너지가 큰 전자빔을 이용하여 아주 작은 크기의 물체를 분석하는 기기로서 다음과 같은 정보들을 얻을 수 있다.▷ Topography - 물체의 표면의 형상(texture): 미세구조와 hardness, reflectivity등의 물성과 연관성▷ Morphology - 물체를 구성하는 입자들의 형상과 크기:ductility, strength, reactivity 등의 물성과의 직접적인 관계▷ Composition - 물체를 구성하는 원소와 화합물의 종류 및 상대적인 양:melting point, reactivity, hardness등 재료물성과 조성과의 관계를 규명▷ Crystallographic Information- 재료내 원자들의 배열상태:conductivity,electrical properties, strength 등의 재료고유 물성과 원자배열과의 관계 연구(4) 전자현미경과 분해능Fig 3. 분해능- 슬릿(작은 구멍)을 통해서 빛을 회절시키면 그림에서 보는 것과 같이 빛이 옆으로 퍼지게 된다. 그리고 그 옆에 있는 또 다른 슬릿에서도 이런 현상이 나타난다.그래서 가까이 있는 두 슬릿에서 나온 빛이 서로 겹쳐서 마치 두 구멍이 붙어 있는 것처럼 보이게 한다. 이 때 두 구멍을 분리해서 구별할 수 있는 한계 간격을 분해능이라고 한다.이 분해능은 대략 사용하는 파장의 배 정도되는 거리이다.예한다. 시편에 입사되는 전자들과 시편내에 포함된 원자 및 전자들이 상호작용(interaction)한다. 이러한 상호작용 및 그 결과가 탐지되고 이미지로서 스크린, CRT, 혹은 필름에 기록된다. 위의 단계들은 전자현미경의 종류에 관계없이 모두 발생하는데, 세부적인 사항으로서 주사전자현미경과 투과전자현미경에서 차이가 있다.(2) 전자빔과 시편의 상호작용- 전자들이 15내지 25kV의 전압에 의하여 가속되어 시편과 충돌하면, 상호작용에 의하여 여러가지 형태의 radiation을 방출한다. 전자의 속도나 시편의 밀도에 따라서 전자비임은 시편내 수 micrometer까지 침투해 들어간다. 시편의 표면에 입사되는 전자비임의 직경이 예를 들어 2 micrometer라고 할지라도 전자들은 시편에 입사된 후 시편내의 원자들과 상호작용하여 전자의 에너지를 잃을 때 까지 임의의 방향으로 산란되어 퍼지게 된다. 이 결과, 전자비임이 시편에 입사된 종단면(longitudinal cross section)을 보면 전자비임이 시편과 상호작용한 부분이 눈물형태(teardrop-shaped area)의 형상을 가지게 된다.일차 입사전자(primary electron beam)이 시편의 원자들과 상호작용을 하면 탄성산란(elastic scattering)과 비탄성산란(inelastic scattering)의 2가지 산란를 겪는다.▷ 탄성산란(Elastic Scattering)- 탄성산란을 겪은 전자는 전자의 속도나 에너지를 잃지 않은 채 방향만을 바꾼 전자를 말한다. 이와 같은 탄성산란은 전자비임이 시편내 원자핵과 충돌하거나 혹은 매우 가깝게 통과할 때 발생하는데 이를 backscattered electron이라고 부른다. 이러한 높은 에너지를 가진 backscattered electron은 시편을 빠져 나가기 전에 전자비임이 처음 입사된 부위보다 떨어진 곳에서 다시 시편내의 원자들과 상호작용을 하여 2차전자(secondary electrons)를 방출하기도 한다. 만일 backscatte 시료면위를 면상으로 주사 할 때 시료에서 발생되는 여러 가지 신호 중 그 발생확률이 가장 많은 이차전자 또는 반사전자를 신호원으로 CRT(ChthodeRay Tube)상에 시료와 동시에 주사시켜 한 면의 화면을 만든다.따라서 주사전자현미경에서는 주로 시료표면의 정보를 얻을 수 있고 시료 크기 및 준비에 크게 제약을 받지 않는다. 현재 이 두종류의 전자현미경은 각기 다른 목적으로 발전되고 사용되어져 왔으나 투과형 전자현미경이 주사형 전자현미경에 비해 그 구조상 복잡성과 운전이 쉽지 않은점, 가격이 비싼 점 등 때문에 주사전자현미경이 그 보급률에서는 앞서가고 있다. 응용에 있어서 투과 전자현미경은 금속, 세라믹, 반도체, 고분자합성체 등의 재료분야, 의학등의 생체시료 조직관찰에 주로 사용되고 주사전자 현미경은 거의 모든 분야에서 광학현미경의 영역을 커버하며 이에 분석장비를 추가하여 분석장비로써의 영역도 확보해 나가고 있다.그림 Principle of TEM & SEM(1) 주사전자현미경(SEM : scanning electron microscope)- 주사전자현미경(SEM)은 보다 최근에 개발되었으며 투과전자현미경과는 다소 다르다. 주사전자현미경은 전자가 표본을 통과하는 것이 아니라 초점이 잘 맞추어진 전자선 electron beam을 표본의 표면에 주사한다 주사된 전자선이 표본의 한 점에 집중되면 일차전자만 굴절되고 표면에서 발생된 이차전자는 검파기 detector에 의해 수집된다. 그 결과 생긴 신호들이 여러 점으로부터 모여들어 음극선관 cathod ray tube에 상을 형성하게 한다. 주사전자현미경의 특징은 초점이 높은 심도를 이용해서 비교적 큰 표본을 입체적으로 관찰할 수 있다는 것이다.전자beam을 시료 위에 주사시켜서 시료로부터 튀어나온 2차 전자를 모아서 검출한 후 여러 가지 복잡한 기계장치를 거친 후 CRT에 영상화시키는 전자 현미경이다.검출기는 scintillater라고도 하는데 scintillater로 검출된 2차 전자는 광전 중배관으로 운반해상력)은 약 0.001nm이나 생물학적 표본에서 사용되는 분해능은 약 0.2nm(side entry), 0.14nm(top entry)이다.Fig . 투과전자 현미경의 구조최근에 고전압(500∼1,000KV)을 사용하는 투과전자현미경이 개발되어 비교적 두꺼운 조직표본도 투과할 수 있게 됨으로써 관찰이 가능해 졌으나 아직은 크게 활용되지 않고 있다.전자현미경은 확대율과 해상력이 뛰어나 광학현미경으로 관찰할 수 없는 세포 및 조직의 미세한 구조를 관찰할 수 있으며, 단백질과 같은 거대분자보다 더 작은 구조도 볼 수 있다. 한편 이러한 특수구조를 설명하는 새로운 용어가 출현되기도 했다.TEM의 경우는 관안에 시료를 넣어야 하므로 그 관의 싸이즈 에 맞도록 시료를 얇게 잘라야 한다. 그러므로 살아있는 세포는 관찰할 수 없다.(3) SEM & TEM 의 장비사진 및 관측결과 비교Fig 8. SEM※ SEM TEM의 실제모습Fig 7. TEM※ SEM & TEM 의 관측사진a. TEM의 관측사진Fig 9. 인삼의 배유세포Fig 10. 미토콘드리아b. SEM의 관측사진Fig 11. 무궁화의 화분립Fig 12. 벼 물바구미5. 전자현미경 응용범위- TEM은 시료를 전자빔이 투과되어 상을 맺으므로 시료의 단면을 관찰하는 장비이며, SEM은 시료위에 전자빔을 주사하여 상을 얻으므로 일반적으로 시료의 외부구조를 입체적으로 관찰하는데 적합한 장비이다. 그 외 전자현미경의 응용범위는 매우 많으나 대략 다음과 같이 설명할 수 있다.순수 형태학적 연구에 있어서 국내 전자현미경학 분야의 연구는 재료공학 분야에서 가장 많이 활용되고 있으며, 생명과학 분야에 있어서는 의학연구, 진단, 동물, 식물 및 미생물, 의공학 재료를 대상으로 하는 다양한 분야에 널리 활용되고 있다. 현재의 분자생물학적, 유전학적 연구 경향으로 인하여 전자현미경을 활용하는 순수 구조연구는 감소하는 경향이 있다. 그러나, 최근에 들어서 in situ hybridization, RT-PCR, autoradiography, 높다.

공학/기술| 2006.11.14| 10페이지| 2,500원| 조회(2,484)

광학현미경, sem, 전자현미경, 분해능, TEM

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[공학]탄소강의 열처리 평가A+최고예요

Ⅰ. 실험 제목 : 금속의 열처리-탄소강의 열처리Ⅱ. 실험 목적 : 탄소를 포함하지 않은 순수 철이나 탈탄처리를 하지 않은 주철은 실제 사용범위가 많지 않은데, 여기에 0.1%~1.5% 탄소를 첨가시키면 탄소강이 되고 공업적으로 가장 많이 이용이 된다. 이러한 탄소강을 적당한 온도로 열처리를 해주면 경도나 강도 등, 원하는 기계적 성질을 얻을 수 있는데, 이번 실험에서는 탄소강을 오오스테나이트 영역까지 열처리를 한 후 로냉, 공랭, 수냉 등 냉각방법을 달리하여 냉각속도 및 탄소함유량에 따른 미세조직 및 경도, 강도등을 서로 비교해 보고자 한다.Ⅲ. 실험관련 이론 및 용어(1)탄소강의 분류-철은 함유된 탄소의 함유량에 따라 다음과 같이 분리되며, 보통 0.1%~1.5%의 탄소를 포함한 강을 탄소강이라 부른다.구분탄소함유량(%)용도순철0.02이하전자기재료, 촉매, 합금용저탄소강0.12~0.23강판, 강봉, 강관, 볼트, 리벳중탄소강반연강0.20-0.30기어, 레버, 강판, 볼트, 너트반경강0.30-0.40강판, 차축경강0.40-0.60차축, 기어, 캠, 레일고탄소강0.6-1.5각종목공구, 석공구, 수공구, 절삭공구주철2-6.67주물제품이나 강의재료-탄소 함유량에 따른 탄소강의 분류탄소강의 종류탄소(C) 함유량S10C0.08-0.13S17C0.15-0.20S20C0.18-0.23S25C0.22-0.28S30C0.27-0.33S35C0.32-0.38S38C0.35-0.41S45C0.42-0.48※기계구조용 탄소강(S20C, S45C등)은 자동차, 항공기, 각종 기계류 또는 구조물에 사용되는 강재로서, 열처리를 통하여 안정한 강인성을 나타내는 탄소강을 기계구조용 탄소강 또는 강인강이라고 한다. C 양은 0.07～0.61%의 범위이며, 저탄소의 강종에서는 P, S, Cu, Ni 및 Cr의 함량을 낮게 한다. 탄소량의 증가에 따라 강도는 증가하지만 연성, 인성은 저하한다. 일반적으로 기계구조용 탄소강은 열처리나 냉간가공으로 강도를 얻는데, 오오스테나이트 영역으로 퀜칭 후 만 아니라, 제강할 때 탈산제로 주어지므로 강 중에 존재한다. 망간은 강 중의 황, 산소와 화합하여 MnS, MnO로 되어 황, 산소의 나쁜 영향을 완화하고, 강 중에 녹아 있는 망간은 어느 정도까지 강의 경도, 인장 강도를 증가하여 좋은 영향을 준다.②규소{Si) -- 규소도 선철 및 탈산제에 포함되어 있던 것이 남아 있어 강중에 존재한다. 강의 인장 강도와 경도를 크게 하고, 연신, 충격값을 감소시킨다.③인 (P) -- 인은 강의 입자를 조대하게 하고, 경도와 인장 강도를 다소 증가시키나 연신이 줄고, 상온에서의 충격값이 작아져서 가공할 때 균열이 생기기 쉽다. 즉, 이것은 상온 메짐(cold shortness)이다.④황(S) -- 황은 MnS로서 존재하며, 슬래그의 일종이다. 망간의 양이 적으면 재질이 메진 FeS로 되어 결정립계에 분포하고, 인장 강도, 연신, 충격값을 줄인다. 특히, 고온에서 그 해가 크다. 즉, 이것은 고온 메짐 또는 적열 메짐이다. 이상의 원소 외에도 강의 기계적 성질에 영향을 주는 원소는 구리, 산소, 질소, 수소 등이 있다. 이상의 기체 이외에도 비금속 개재물로서 여러 가지의 산화물, 황화물 및 규소염 등이 강 중에 존재할 때에는 강의 기계적 성질을 저하시키는 영향을 준다.1. 열처리의 목적-금속은 많은 이유에서 열처리를 하게 되며, 보다 일반적인 목적은 다음과 같다.(1) 내부 응력의 제거(2) 칠 및 주상정과 닽은 주조 조직의 제거(3) 결정 입도의 미세화: 재료가 강하도록 하기위함.(4) 가공에 의한 경화의 연화: 가공 경화.(5) 기계적 성질의 개선(6) 경도와 내마모성의 부여2. 열처리방법의 종류-열처리방법을 크게 구분하면 주조나 단조후의 편석 및 잔류응력 등을 제거하여 균질화시키거나 또는 경화를 목적으로 행하는 풀림(annealing), 결정립을 미세화하여 기계적성질이나 피삭성을 향상시키기 위한 노멀라이징(normalizing), 경화를 위하여 행하는 퀜칭(quenching), 그리고 강인화를 위한 템퍼링(temper 상태로부터 가장 강한 상태로 급격하게 변화시킴으로써 열처리효과를 가장 실감나게 해주는 방법이다.1) 담금질의 목적: 강의 퀜칭(quenching)은 오스테나이트화 온도로부터 급랭하여 마르텐사이트 조직으로 변태시켜서 강을 경화하는 열처리방법을 말하는데, 그 목적은 강의 종류에 의해 2가지로 대별된다.그 하나는 공구강의 경우인데, 이것은 다른 금속재료를 절삭가공하기 위해 되도록 단단하거나 내마모성이 커야 하므로 고탄소 마르텐사이트의 특징인 큰 경도를 그대로 이용한다. 따라서 많은 공구강에서는 템퍼링온도를 150∼200℃의 비교적 낮은 온도로 하거나, 고합금강에서처럼 500∼600℃로 템퍼링을 하더라도 퀜징상태와 거의 같든지 혹은 그 이상의 경도가 얻어지도록 하여야 한다.다른 하나의 경우는 구조용강으로서, 여기에는 강도도 요구되지만 오히려 강한 인성이 요구되는 용도로 제공하기 위해 일단 퀜칭해서 마르텐사이트 조직으로 하고, 500∼700℃의 상당히 높은 온도로 템퍼링을 해서 퀜칭상태에 비해 훨씬 낮은 경도 강도의 상태로 만드는 것이다. 예를 들면 기계구조용 탄소강에서 퀜칭상태의 인장강도는 170kg/mm2 이상이고, 브리넬경도도 500 이상이지만 실제로 사용될 때에는 충분한 템퍼링을 해서 인장강도 100kg/mm2 이하, 브리넬경도 300 이하로 한다. 그렇게 볼 때 무리하게 퀜칭할 필요없이 노멀라이징 정도면 되지 않겠는가 하는 의문이 생기나, 사실은 이와 같이 퀜칭과 템퍼링을 한 강은 노멀라이징 처리한 강에 비해 강도와 인성의 면에서 현저하게 우수하다.2) 오스테나이트화-강을 퀜칭해서 마르텐사이트 조직으로 변태시키기 위해서는 우선 그 강을 오스테나이트 상태로 가열하여야 한다. 이 처리를 오스테나이트화라고 하며, 일반적으로 열처리시 냉각도중에 일어나는 모든 변태는 오스테나이트로부터 시작된다. 따라서 오스테나이트를 모상(母相, parent phase)이라고도 불리어진다(4)템퍼링(Tempering)1) 목적-강재는 퀜칭상태 그대로 사용하는 일은 거의 없고, 보통 반서 대형부품에서는 강제적인 냉각이 필요하게 되지만 일반적인 경우는 공랭정도면 충분히 템퍼링취성을 피할 수 있다. 물론 템퍼링취성의 방지 측면에서 볼 때에는 수냉이 가장 바람직하지만 수냉하면 변형과 녹 문제가 수반되므로 가능하면 피하는 것이 좋다.3) 탄소공구강: 고탄소강은 경화능이 나쁘므로 수냉으로 경화시킨다. 오스테나이트화 온도는 760∼820℃의 범위로, 온도는 정확히 조절하여 미용해 탄화물이 과잉으로 용해되지 않도록 한다. 온도가 너무 높으면 잔류오스테나이트량이 증가되어 퀜칭경도는 저하되고, 또한 퀜칭균열이나 변형이 발생되기 쉽다.한편 고탄소강은 극히 탈탄되기 쉬우므로 가열시에 충분히 주의해야 하고, 필요에 따라서는 분위기 가열도 행한다. 탄소공구강은 STC 1∼STC 7까지 7종이 KS규격에 규정되어 있는데, 템퍼링은 모두 170℃ 전후에서 하도록 규정되어 있다. 일반적으로 템퍼링 오일에 의한 oil bath가 사용되고 있다. 이 강종은 템퍼링연화저항성이 없으므로 온도관리에 세심한 주의를 요한다. 템퍼링경도는 탄소량에 따라 HRC 54∼65 정도로 된다.1. 탄소 함량에 따른 조직의 변화과정(1). 아공석강 (탄소량 < 0.8%)-오스테나이트의 결정 경계에서 페라이트가 형성되기 시작하고 723도에서 나머지 오스테나이트가 펄라이트로 변한다. 따라서 경계부는 초석 페라이트, 나머지 부분은 공석 페라이트와 공석 시멘타이트로 이루어지 펄라이트가 된다(2). 공석강 (탄소량 = 0.8%) : 오스테나이트가 Grain-boundary 부분부터 공석 반응을 일으켜 723도에서 조직 전체가 공석 페라이트와 공석 시멘타이트로 변화한다. 이 두 조직은 층상(Lamella)으로 형성되는데 이렇게 형성된 조직을 펄라이트(Pearlite)라고 한다.(3). 과공석강 (탄소량 > 0.8%) : 오스테나이트 결정 경계에서 시멘타이트가 형성되고 723도 이하에서나머지 조직이 펄라이트로 변한다. 따라서 경계면은 초석 시멘타이트, 나머지 조직은 공석 페라이트와공석 시멘타이트로 구성된 액을 부어서 굳히는 경우 적어도 하루는 지나야 굳으며, 에폭시와 경화제의 비율을 적절히 배합하면 굳는 시간을 조절할 수 있다.< Polishing >-보통 금속 실험을 할 때 가장 먼저 하는 일이 polishing을 하는 일이다. 고체의 표면을 다른 고체의 모서리나 표면으로 문질러 매끈하게 하는 것을 말한다. 이때 2개의 면을 비벼댈 때, 어느 쪽이 먼저 평평해지는가 하는 문제는 비벼대는 물질의 굳기가 아니고 녹는점이 낮은 쪽이 먼저 평활해진다.polishing 할 때는 우선sand paper(사포)로 먼저 한다. sand paper는 숫자가 클수록 거칠기가 고운 것이라서 작은 숫자에서 큰 숫자로 올려가면서 한다. 이 때 직각으로 돌려가면서 연마해야 전체적으로 고르게 되며, sand paper로 어느 정도 연마한 뒤 polishing machine에 쓰는 전용 천으로 연마해야 표면이 좀 더 부드럽고 반짝거리게 된다.이 때에는 2개의 면 사이에 산화철 산화크롬 산화알루미늄 탄화규소 산화망간 등의 분말을 물에 소량 희석시켜서 연마재로 사용한다.1. 경도시험- 일반적인 경도에 대한 개념은 무르다. 딱딱하다라는 경험에 바탕을 둔 것으로서 가장 일반적인 정의는 '압입에 대한 저항'으로 표현되나 정확한 것은 아니다 그 이유는 경도는 재료의 물리적 성질에 직접 연관이 되는 물리상수가 아니라 인위적으로 정한 공업상수이기 때문이다.경도시험은 재료의 경도 값을 알고자 하거나 경도 값으로부터 강도를 추정하고 싶은 경우 또는 경도 값으로부터 시편의 가공상태나 열처리상태를 비교하고 싶은 경우에 행하기도 한다. 단순하게 재료의 경도값을 알고자 하는 경우에는 별 문제가 없으며 적절한 시험방법을 선택하면 된다. 그러나 경도 값으로부터 강도를 추정하는 경우에는 그 근본목적이 강도의 추정이 침탄처리 등의 표면처리된 시편이나 가공경화가 많이 일어나는 재료에 있어서 가공에 의한 표면경화가 나타난 시편은 경도 값으로부터 강도를 추정할 수 없는 것이다. 경도 값으로부터 시편의 가공상태나 열처리 상태.

공학/기술| 2006.11.14| 19페이지| 2,500원| 조회(2,276)

담금질, 탄소강, 탄소강 열처리, 냉각방법, 미세조직 변화

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