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지반공학 및 설계 (터널)

어탠션!지반공학 및 설계 터 널Contents1공 법 소 개2침 매 터 널3설계 및 시공4동영상 및 Q A1. 공법소개1. 공법 소개NATM 공법 TBM 공법 Shield 공법 # 공법비교1.1 NATM 공법주변암반을 지보재로 활용 Shotcrete, Rockbolt 보조 지보재로 사용 암반 역학적 개념을 도입한 공법 최근 많이 사용1.1 NATM 공법 동영상1.2 TBM 공법전단면 터널굴착기로 암반을 굴착하는 ( 기계식 굴착공법 ) 주변암반자체를 지보재로 활용 역학적으로 안정된 원형구조를 형성 Shotcrete나 Rockbolt등 지보재를 대폭 줄일 수 있어 시공속도가 빠르고 안정성이 높은 공법 장대 터널에서 공사비, 공사기간 우수한 공법.1.3 Shield 공법연약지반, 침수지대에 터널을 시공 원형관의 Shield를 사용 주변지반의 붕괴방지 굴착과 동시에 강재 Arch지보 및 Con'C Segment를 조립하여 터널구축# 공법 비교구 분NATMTBMShield공 정- 천공 및 발파 - 버럭처리 - Shotcrete 타설 - Rockbolt 설치 - 강지보공 설치- 굴착, 버럭 처리 - Shotcrete 타설 Rockbolt 설치 강지보공 설치굴착, 버럭 처리 Segment 조립 후방보강 Grouting적용지반토사 및 암반구간- 보통암~경암의 암반층 (일부분 풍화암)토사지반 (일부분 암반구간)# 공법 비교구 분NATMTBMShield시 공 성- 굴착, 보강, 각종보조공법과 연계되므로 복잡 발파 및 진동 - 소단면일 경우 시공성 저하- 기계화 굴착 - 무발파 정확한 지질 조사 필요기계화굴착 별도의 Segment 야적 장 필요 정확한 지질 조사 필요환 경 성- 발파진동으로 주변 피해발생 및 자연환 경 훼손 - 발파가스로인해 작업 환경 열악- 무발파 (인근 구조물 피 해 최소화) -기계굴착으로 환경양호- 무발파 (인근 구조물 피 해 최소화) 슬러지 형태일 경우 약품처리 필요# 공법 비교구 분NATMTBMShield경 제 성-여굴 발생으로 비경제적단면구성 -지보재 다량소요 -작업효율 저하 -공기의 장기화로 경제성 저하-원형단면으로 지보재의 수량을 최소화가능 -공기 단축 -경제적 -장대터널시 유리Segment 시공 으로 공사비가 고가 장대터널 시공 시 효율저하로 경제성 저하시공 예-도로터널 -도수 터널 -지하철터널 -철도터널-도수터널 -전력구 터널 -지하철 -도로터널-전력구 터널 -도수터널2. 침매터널2.1 침매터널이란?수면 아래, 미리 트렌치를 굴착한 후, 육상에서 제작한 함체를 물에 띄워 운반, 침설, 되메워 만든 터널을 말한다.2.2 침매터널 공법의 종류원형 방식2.2 침매터널 공법의 종류2. 구형 콘크리트 방식3. 설계 및 시공3. 설계 및 시공3.1 개요 사업위치: 부산시 강서구 천성동 - 경남 거제시 장목면 유호리 총 연장 L= 8.2km 침매터널3.7km + 교량 및 육상구간4.5km3.1 위치도3.2 침매터널 설계 제원설계 속도 : 80km/hr(지방지역 주간선도로) 형식 : 4차선 콘크리트 침매터널 침매터널 : 18EA×180m=3,240m 26.460 ( 28.460m, 오르막차로구간)3.2 침매터널 설계 제원갱구부 : 2개소 (중죽도 및 가덕도) 특징 : 유럽, 캐나다 형식의 구형 콘크리트 방식 각 방향 2차로 터널 2개와 중앙통로 1개 콘크리트 자체 방수공법 적용3.3 터널 종단면도3.3 터널 횡단면도3.4 침매터널 시공 순서도기초 지반보강 본선(CDM) + 서측(SCP)기초시공 (Grouted Gravel bed 기초)함체 제작 및 의장침매함 운송 및 침설해저준설침매터널 보호공3.4-1 준설준설위치 : E3 ~ E15 준설량 : 235만㎥준설 표준 단면도① 기상 및 해상조사, 현장보링조사, 수심측량 실시하여 설계상의 수심, 지반현황 확인 ② 위치측량(DGPS) 작업구간을 확인한 후 전체적인 작업구역 및 구간별 작업 진행구역을 계획 ③ 준설은 최신형 자항식 호퍼준설선 을 사용하여 준설펌프와 선박에 장착된 흡입관을 통해 준설토를 흡입한 후 밀폐된 선 내 준설토가 월류 하지 않도록 적재3.4-1 준설④ 준설토 운반, 투기는 자체 운항시스템을 이용하여 지정투기장에 투기 # 유의점 - 모든 작업은 환경오염에 대한 영향을 최소화 할 수 있도록 관리3.4-1 준설3.4-2 준설 작업 전경3.4-2 준설 작업 전경3.5 침매터널 기초지반 보강침매터널은 깊은 수심, 바람, 조류 등 시공여건이 상당히 나빠 준설오차가 큼(예측) 침하가 발생할 가능성을 고려해야 함. 이때, 발생하는 침하량 예측이 곤란 ∴ 함체의 일부를 CDM, SCP공법으로 지반을 보강황색으로 표현된 부분은 SCP 공법이 적용된 영역이고, 청색으로 표현된 부분은 CDM공법이 적용된 영역이다.침매터널구간 지반개량 영역 단면도3.5 침매터널 기초지반 보강3.5-1 SCP 공법SCP공법 : 연약지반 중에 진동하중 또는 충격하중에 의해 sand를 압입하고 직경이 큰 다짐 sand pile을 조성하는 공법3.5-2 CDM 공법CDM공법 (기계교반 혼합처리공법) : 시멘트 등의 안정재 및 혼합재를 혼합해서 소요강도의 개량토를 조성하는 공법3.6 함체 제작1. 함체 제작 단계별 순서 2. Bulkhead 설치 3. immersion joint 및 segment joint # 침매 함체 란? : 육상에서 사전 제작된, 침매터널을 구성하는 콘크리트 단위 구조물3.6 함체 제작재료의 특성 콘크리트 압축강도 fck=35MPa 철근콘크리트 단위중량 =24.554kN/㎥ 철근 fy=500MPa(주철근, 배력철근), fy=400MPa(전단철근), Es=200,000MPa3.6-1 함체 제작 단계별 순서① 타설 위치에 하부철근 조립 시작 ② 도로부 거푸집을 Setting한다. ③ 내부 벽체 철근을 조립한 후 Gallery 거푸집을 이동 설치 ④ 외부 벽체 및 Top slab 철근 조립⑤ 외부 거푸집을 이동하여 설치 ⑥ End stop 거푸집을 설치 ⑦ 콘크리트를 바닥, 벽체, Top slab 순서로 일괄 타설3.6-1 함체 제작 단계별 순서3.6-2 Bulkhead 설치함체의 운반 및 침설시 해수의 유입방지 부력 확보 이를 위해, 함체 양측면에 가격벽 설치3.6-3 immersion 및 segment joint함체는 침설, 세그먼트조인트로 구성 침설 조인트는 GINA Gasket설치하여 해수의 유입을 차단하고 함체사이의 신축량을 흡수3.7 침매터널 기초Grouted Gravel bed 기초 침매터널 기초는 그라우트 자갈기초(Grouted Gravel Bed)로 설계되었다. 암반 위에 함체가 놓이는 E1∼E3일부와 E18구간은 기초 두께는 1.0m, 그외 E3일부∼E15는 준설오차 등을 고려하여 두께 1.5m로 하였다.3.7 침매터널 기초Gravel bed 시공 자갈기초 재료인 쇄석을 포설하기 전 준설 면에 실트나 다른 침전물이 없는지 수중로봇(ROV) 이나 잠수부가 검사해야 하며, 준설된 트렌치 저면에 침전물이나 실트가 쌓여 있으면 쇄석 포설 전 청소를 해야 한다. 자갈 기초의 폭은 침매함체 폭보다 양측으로 최소 1.0m 이상 되도록 해야 하며 재료분리가 발생하지 않도록 포설 및 취급에 주의해야 한다. 시공 후 침매함체 설치 전에 침전물이 쌓일 수 있으므로 침매함체 설치 전 자갈기초에 쌓인 침전물은 공기(Airlift) 또는 승인된 방법을 이용하여 조심스럽게 제거해야 한다. 이때 전단계에 설치한 함체의 End-frame에 손상을 입히지 않도록 특별한 주의가 필요하다.3.7 침매터널 기초4. 동영상 및 Q A4. 동 영 상{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2011.09.03| 47페이지| 3,000원| 조회(306)

설계, 지반공학, 터널, 침매터널

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솔겔법에 의한 pzt 박막 제조

Sol-Gel 법에 의한 Pb ( Zr,Ti )O 3 합성과 박막 제조Introduction 서 론 PZT 란 ? XRD 란 ? 실험방법 결과 및 토의서 론 PZT 란 ? XRD 란 ? 실험방법 결과 및 토의 조원 역할 실험 목적조원 역할 PZT 논문 자료 수집 PZT 논문정리 , 1 차 논문 제출 PZT 특성 , XRD 원리 조사 최종 PPT 제작 및 발표1.PZT 의 기본 구조와 특성에 대한 이해 2 .XRD 를 이용한 PZT 재료의 분석 3. 솔젤법에 의한 PZT 박막 제조 실험 목적유전특성 peroveskite 구조 자발 분극 발생------ + +++++ +Pr 그림 FRAM 의 구조 그림 FRAM FRAM -Pr압전성 힘 +q -q 압전 효과 - 압전성 결정에 전기장을 가하면 압전 역효과 ( piezo electric ) -Curie 점이 300 o C 이상으로 기존 압전체에 비해 높으며 , Curie 점까지는 결정형태가 변하지 않아 이용이 용이 .광학적 특성 PZT 박막의 광학적 특성은 다방면에 활용 . 높은 투과율 및 빛의 투과과정에서 적은 에너지 손실 , 경계면에서 반사율을 줄이기 위한 활발히 연구 .서 론 PZT X RD 실험방법 결과 및 토의 1.X-Ray 2. 브래그 법칙 3.X-Ray 원리X 선 (X-Rays) X 선 (X-Rays) 이란 ? -X 선 (X-Rays) 의 전자기파이며 파장은 대략 0.01Å ~100Å(10^8[Angstrom] = 1 cm) 이고 빛과 비슷하나 짧은 파장 때문에 다른 성질도 갖고 있다 .2. Bragg 의 공식 (Bragg's formula) 제 1 면과 제 3 면 그 외에 다른 평행면의 간섭은 면 간격에 의한 행로차 만이 문제됨 . 제 1 면과 제 2 면의 행로차는 2dsinθ 가 되며 , 파장의 정수배의 경우 강하게 된다 . 2dsinθ = nλ d : 격자면 간격 θ : Bragg angle λ : X 선 (X-Rays) 의 파장 n : 반사차수 Bragg's 회절조건X 선의 발생 (X-Rays) 3. X 선 (X-Rays) 의 발생 (Generation) 고전압 ( 진공 ) 전자 (Electron) 가속 음극 (Target) 충돌 에너지로 변환되는 비율 ε = 1.1 x 10 Z V ε : X 선발생효율 Z :Target 원소의 원자번호 V : 전자 (Electron) 가속전압 (V) -9서 론 PZT 란 ? XRD 란 ? 실험방법 결과 및 토의 Sol-Gel 법 Spin - coating 측 정PZT 박막 제조 ` Sol-Gel 법에 의한 PZT 박막 Dissolve Pb acetate tridrate In 2-methoxyethanol Zirconium n- propoxide Titanium- isopropoxide Zr Ti complex Pb (10mol%) 과잉 첨가 1M PZT Solution ethanol125 ℃ 2mol 증류수 첨가 0.2mol HNO3 와 0.1mol acetylacetone 0.3M(molar) PZT Solution x=0.65, 0.52, 0.35 전 과정 용액은 자석교반기로 교반시키고 , 수분과 금속알콕사이드가 반응하여 응고되는것을 막기 위해 질소가스를 불어넣었다PZT coating process 4000 rpm 에서 PZT 용액을 Pt/S i O 2 /S i 기판 위에 떨어 뜨려 30 초간 도포 400 도에서 건조 (6 회 반복 ) PZT 박막 형성측정 방법 소성 온도를 500~800 도 , 시간을 1~60 분으로 변화시키면서 X- 선 회절분석 Au 전극을 진공증착하여 상부전극을 부착 후 , 유전특성을 측정서 론 PZT 란 ? XRD 란 ? 실험방법 결과 및 고찰PEROVSKITE PYROCHLORE 500~700 도 소성한 PZT(52/48) 분말의 X- 선 회절모양 단일상의 고용체가 형성PEROVSKITE PYROCHLORE 소성 시간에 따른 PZT(52/48) 박막의 X- 선 회절모양 소성 온도 700 고정PEROVSKITE PYROCHLORE Pt 소성 시간에 따른 PZT(65/35) 박막의 X- 선 회절모양유전상수 유전율 700 PZT(52/48) 의 경우 유전상수 2133, 유전손실 2.2[%] 가 나타남 조성 및 소성 온도에 따른 PZT 박막의 유전 특성고 찰 4000[rpm] 에서 30 초간 6 회 코팅한 PZT 박막의 두께는 4800Å 정도임 . 각 조성에서 700 도에서 1 시간 소성함으로써 페로브스카이트 구조를 형성 . 700 도에서 1 시간 소성한 PZT(52/48) 박막이 유전특성이 가장 양호한것으로 나타남 .감사 합니다 .{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2010.06.21| 24페이지| 2,500원| 조회(352)

박막, PZT, 압전체, 상변태, sol gel

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가마의 종류

무기세라믹스 레포트목차◇소성작업에 의한 분류◇불꽃의 진행방향에 의한 분류◇불꽃과 피가열체의 접촉방법에 의한 분류◇사용연료에 의한 분류◇용도에 의한 분류◇형상에 의한 분류◇소성작업에 의한 분류① 불연속식 가마 : 한번 소성할 때마다 가마재임, 소성, 그리고 가마내기를 가마가 식은 다음에 따로 행하기 때문에 소성작업이 중단되는 가마이다.장점 : 한번 소성할 때마다 소성곡선을 변경할 수 있으므로 하나의 가마로 유약 온도가 다른 여러 가지의 다른 작품을 소성항 수 있다.단점 : 매번 소성시마다 가마가 상당히 저온까지 냉각되므로 연속가마에 비해 열 경제성이 좋지 않다.② 반연속식 가마 : 약간 경사진 언덕의 경사를 이용하여 지어지며 연속적으로 소성을 하지는 않지만 밑에서 소성을 하는 동안 가마의 윗칸이나 윗부분은 자동적으로 예열되어 점차 온도가 상승되는 효과를 가져온다.장점 : 오름불꽃식 각진 가마를 한칸으로 하지 않고 여러칸을 이어서 붙여 직고 첫째칸의 폐열을 이용하여 다음칸을 소성하기 때문에 폐열을 이용하는 장점이 있다.단점 : 현대 도예인들이 사용하기에 불편하다. 활용하기에 어려움이 많고 실패율도 많다.③ 연속식 가마 : 소성작업이 연속적으로 이루어 지는 가마를 연속식가마하고 한다.장점 : 폐열과 소성물이 가지는 열을 가능한한 최대로 이용해서 열효율을 높이고 있으며, 일정한 소성 조건하에서 대량 생산 할 수 있다.◇불꽃의 진행방향에 의한 분류① 옆불꽃(횡염식) 가마 : 중국의 경덕진요와 자주요에서 사용되었으며,독일의 캐셀가마가 이에 속한다. 연소싱과 소성실이 평행으로 되어 있으며, 연소실의 불꽃이 기물을 통과하여 끝부분의 연돌로 나가게 되어 있는 구조이다. 건축용 벽돌이나 토기 등을 주로 생산했다.단점 : 연소실 부근과 연돌 부군의 온도차이가 있어 열조절이 어렵다.② 오름불꽃(승염식) 가마 : 도자기 번조시 불꽃이 위로 올라가서 바로 천청 밖으로 빠져나가는 가마를 말한다.단점 : 불꽃이 밑에서 발생하여 기물을 지나서 바로 가마의 지붕에 위치한 굴뚝으로 빠져나가기 때문에 열손실이 많이며 대부분의 승염식 가마의 윗부분이 온도가 높아서 위 아래의 온도차이를 없애기가 매우 어렵다.③ 꺽임불꽃(도염식) 가마.불꽃이 위로 올라갔다가 다시 밑으로 내려와 QK져나가는 형태의 가마이다. 아궁이에서 발생한 화염은 측벽과 불벽의 취출구로부터 소성실로 상승하여 천정에 닿은 다음 하강하되, 이때 피열물을 가열하여 가마 바닥에 배치된 다수의 흡입공과 지연도, 주연도를 거처 연통으로 끌리게 된다. 이들 흡입공과 지연도, 주연도의 배치에 따라 소성의 균질화가 좌우된다. 통풍은 노 내압의 정부경계면이 바닥보다 다소 윗부분에 오게끔 조절한다. 화염의 주행 노정이 길기 때문에 피열물에 접촉하는 기회가 많고 균일 소성이 되어 열 경제가 도모된다.◇불꽃과 피가열체의 접촉방법에 의한 분류① 직화식 가마 : 불꽃이 기물에 직접 닿아 가열시키는 가마이다. 직화식은 일정하게 기물을 가열하지 못하나 열의 손실이 적다.② 반머플식 가마 :③ 머플 가마 : 특수한 도자기를 굽는 가마로, 기물을 직접 불에 대지 않고 가열시키기 위한 간겁가열식을 갖춘 가마이다. 겉가마와 안가마로 되어 보통 통모양인 원통을 이룬다. 겉가마에는 공기를 흡입하는 작은 구멍을 파고 그 안에 안가마를 넣어서 그 사이에 숯이나 장작 등의 연료를 채운다. 소성 온도는 700~800℃ 정도이다.◇사용연료에 의한 분류① 장작 가마 : 나무를 사용해 도자기를 소성하는 가마이다. 소성중에 기물에 내려앉는 재가 재미있는 효과를 내는 점 때문에 나무를 사용하여 소성한다.장점 : 색상이 맑다. 맑다는 의미는 질리지 않을 정도로 색상이 오묘하고 세련되어 있다.단점 : 가마 안의 온도를 계속 상승시켜 주기 위해서 소성이 시작하고부터 완료될 때까지 늘 옆에 붙어서 가마에 나무를 넣어주어야 한다. 연료를 구하기가 어엽고, 연료의 질이 균일하자 않다.② 석탄 가마우리나라에서는 사용된 예가 많지 않은 석탄가마는 중국의 송대에 시작되었고 특히 북방지역에서는 석탄가마가 중심적으로 사용되었다는 기록이 있다. 석탄가마는 양 측면에서 석탄으로 불을 지피면 불꽃이 둥근 가마의 천정을 돌아 바닥에 있는 연도를 통해 굴뚝으로 빠져나가는 원리로서 굴뚝의 높이와 지름이 번조의 성패를 가름하는 요인이 된다.③ 벙커C 가마 : 고유황 벙커C를 원료로 사용하는 가마이다.④ 석유 또는 경유 가마기름을 연료로 사용하여 도자기를 소성하는 가마이다.장점 : 가스보다 더 싸고 불꽃이 더 뜨겁다.단점 : 소성초기에 연기를 많이 내며, 가스보다 불순물이 많아 소성된 기물의 표면이 덜깨끗하다.⑤ 가스 가마 :프로판가스, LPG가스, 부탄가스, 천연가스, 들을 연료로 사용하여 도자기를 소성하는 가마이다. 최현대식 가스가마에는 컴퓨터가 부착되어 가마내의 온도의 조절은 물론, 가스의 양이나 산소의 양을 적절하게 조절할 수 있는 가마도 있다.⑥ 전기 가마전열선을 이용하여 도자기를 소성하는 가마이다.장점 : 이동 및 설치의 편리성과 작업의 편리성 그리고 작은 사이즈의 소성도 가능케 하기 때문에 매우 편리하다.단점 : 환원 소성이 안된다. 환원 소성이 절대로 안되는 것은 아니지만 가마의 수명이 단축되고 가마가 고장날 수 있다.◇용도에 의한 분류① 초벌구이 가마 : 도자기의 제조공정 중 초벌구이를 하지 않은 성형체는 기계적인 강도가 약해 다루기 어렵고, 또 여기에 유약을 바르면 소성한 다음 부분적으로 금이 가기 쉽다. 따라서 건조된 기물을 초벌구이하여 유약을 시유하고 재벌구이를 하게 된다. 대개 초벌구이 온도는 식기용 자기에서는 700~900℃이나, 경질 도기에서는 1150~1250℃로 온도를 높인다. 이것을 하기 위한 가마이다.② 겉구이 가마 :③ 참구이 가마 : 도자기 소성에서 도자기를 성형하여 완전히 건조시켜 800~900℃ 정도에서 초벌구이한 다음 유약을 시유하여 재벌구이하는 과정을 말한다. 재벌구이는 본구이, 참구이 또는 유약구이라고 하며 자기 종류는 1300℃ 정도에서 번조하며 도기종류는 초벌구이를 1200℃ 이상 강하게 하며 재벌구이는 1200℃ 미만으로 조금 약하게 한다. 이것을 하기위한 가마이다.④ 유약구이 가마 : 유약을 녹여서 기물표면에 접착되도록 하기 위하여 가마에서 구워내는 과정을 말한다. 유약구이는 도예가에게 있어서 마지막 과정으로 매우 중요한 의미를 가지게 된다. 유약구이에서 착색되는 상태와 유약의 발색상태 등이 도자기의 성패를 가늠하게 되므로 매우 신중하게 행하여야 한다. 이것을 하기위한 가마이다.⑤ 채식 가마 : 채식의 종류로는유하채식 : 유하채식은 도자기에 안료를 사용한 때부터 많이 응용한 채식방법으로 전형적인 도자기의 채식방법이다. 대표적인 것은 회화채식이라고 할 수 있다.유합채식 : 유합채식은 시유된 기물 표면에 사용하는 채식기법이다.이장채식 : 이장을 완전히 건조가 되지 않은 상태의 기물 표면에 작은 관을 통해 흘려 가면서 볼록한 모양을 부여하는 방법과, 사출기로 이장의 선을 조절해 가면서 뿌려주는 방법의 채식기법이다.인화채식 : 문양을 계속 기변 둘레에 부여하는 방법의 채식기법이다.전사채식 : 전사지의 문양을 오려서 물에 담그면 대지의 풀이 물에 용해되면서 대지와 그림이 분리된다. 안료는 유성접착제를 혼합하여 인쇄했기 때문에 물에 풀어지지않으며, 오버 래커 코팅이 문양을 흩어지지 않게 고정 시켜 준다. 이것으로 채식하는 기법이다.화장토채식 : 철분을 많이 함유한 태토로 형성된 기물의 유약면 아래 화장 흙물로 적당한 두깨를 칠하여 태토의 색깔도 감추고 화장을 하는 기법이다.등이 있다. 이것을 하기 위한 가마이다.⑥ 프리트 가마 : 프리트란 원료를 미리 용융하여 유리상태로 만든 후 다시 미분쇄한 재료를 말한다. 프리트를 사용하는 중요한 원인은 수용성 물질을 사용하기 쉽도록 하는 것과 인체에 해로운 유해성분이 되는 원료를 무해하게 하거나, 유약의 융점을 낮추거나 균질화하기 위하거나, 소성시 잘 녹지 않는 원료들을 프리트화 시키는 것이다. 이것을 하기위한 가마이다.◇형상에 의한 분류① 원 가마 :② 각 가마 : 장방형의 불연속·도염식 단가마를 말한다. 불꽃은 불구멍에서 위로 올라가 천장에서 다시 밑으로 구부러져서 가마바닥에 있는 구멍을 거쳐 연도를 통해서 굴뚝으로 나간다.③ 고리 가마연속식 가마로서 각소성실은 인접하여 고리모양으로 되어있고, 각 소성실 가운데 주연도를 통하여 굴뚝으로 연결되고 있다.장점 : 냉각중의 몇 개실의 예열로 소성실의 연소공기가 예열되고 소성실의 폐가스가 이와 인접한 몇 개실에 있는 미소성품을 예열하게 되어 있어서 열효율성이 좋다.

자연과학| 2009.10.29| 10페이지| 3,000원| 조회(1,559)

세라믹, 무기재료, 가마, 무기세라믹

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법랑이란

법랑(琺瑯)법랑(琺瑯, Porcelain enamel)법랑은 금속의 표면에 고온에서 유리질을 용해하여 융착 한 것으로 금속과 유리의 특성을 동시에 갖고 있어 강도와 아름다움, 미려한 색상 등의 장점을 갖고 있다. 금속의 표면위에 법랑 유약을 코팅하면 색채성이 유려한 아름다운 표면을 얻을 수 있고 내산성, 내식성이 우수한 제품을 만들어 낼 수 있다. 법랑은 이미 고대 이집트와 그리스 문화에서 그 특성을 살려 다양한 제품을 생산하였고 로마제국의 팽창과 더불어 전 유럽 지역으로 퍼져 나갔다. 현재 법랑은 건축 내·외장재뿐만 아니라 터널과 지하철 역사, 가스레인지 및 전자레인지, 세탁기 등을 비롯한 가전제품과 싱크대, 욕조, 주방용품등에도 널리 사용되고 있으며 그 사용 범위를 점점 넓혀가고 있는 추세이다. 국내에서는 법랑 주방용품으로 일반인에게 많이 알려져 있고 다른 방면의 사용은 널리 알려져 있지 않으나 우리의 주변생활을 돌아보면 각 가정마다 법랑 제품이 없는 가정은 거의 없을 정도로 우리의 일상생활에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 일례를 들 때 가스레인지 및 오븐레인지의 상판 및 받침을 비롯하여 내·외부 또한 모두 법랑으로 코팅 처리된 제품이다.◇ 주요법랑의 종류와 용도종 류용 도연 강 법 랑부엌용품, 위생기기, 세탁기, 냉장고, 난로, 욕조, 화학용기, 내열장치, 건축용관주 철 법 랑부엌용품, 욕조, 화학용기, 내산밸브강 철 법 랑내열장치알루미늄법랑건축용관, 장신구동 법 랑시계판, 계기판, 장신구, 칠보금 은 법 랑칠보, 훈장, 메달◆ 제조방법소지금속 ? 성형 ? 청정 ? 시유 ? 건조 ? 소성 ? 제품밑 유약유약원료 ? 용융 ? 급랭 ? 분쇄 위 유약색 유약※대표적인 법랑이 연강법랑이므로 연강법랑을 위주로 설명◇ 소지금속법랑의 소지금속은 연강판, 주철, 동판 등인데 이중에서 가장 많이 쓰이는 것은 연 강판이다.보 통 연 강 판 1흑 강판, 보통 가장 많이 쓰임.보 통 연 강 판 2법랑용, 이상적이라고 하는 화학조성.암 코 철 판미국에서 법랑용으로 많이 쓰인다. 탄소함유량이 극히 적은 것이 특징연강판의 종류◇ 성형 및 청정소지금속은 압착, 용접, 주조 등 소정의 방법으로 성형된다. 소지금속의 표면이 깨끗하지 않으면 잘 융착 하지 않고, 내부 스트레인도 없어야하므로 성형물의 표면에 부착된 오물이나 녹을 없애기 위해서 방법이 필요하다.청정의 방법에는 열적방법, 화학적방법, 기계적방법이 있다.기름구이 ? 산세 ? 수세 ? 중화 ? 수세 ? 니켈처리 ? 중화 ? 건조◇법랑유약① 밑유약?용유에 의하여 소지금속에 밀착하는 것이 가장 중요한 요건?밀착하기 위해서는 강한 결합력이 있어야함과 동시에 팽창계수가 소지금속과 근사 하거나 약간 작은 것이 적당?철소지 와 법랑유약 사이에 강한 결합력이 생기게 하려면 철과 유약조직의 변화의 불연속성을 완화하는 것이 필요?보통 코발트, 니켈, 망간, 몰리브덴 등의 산화물을 유약에 첨가?융착 온도는 일반적으로 870~920℃?발색산화물을 함유하고 있으므로 보통 회색계의 색을 띄움② 위유약?밑유약을 먼저 시유하고 소성해서 밀착시킨 다음에 다시 시유하고 소성하는 유약?밀착성은 필요 없으나 밑유약이 미려하지 못한 착색을 하고 있으므로 이를 감추기 위해 강하게 유백?보통 산화안티몬, 산화주석, 지르콘, 산화티타니움, 플루오르화합물을 첨가?굴절률이 큰 미세입자를 유약 속에 균일하게 분포시켜서 유백의 목적을 달성?융착 온도는 보통 800~890℃?일반적으로 백색을 띄움③ 색유약?착색이나 채식을 하기 위하여 사용하는 유약?위유약과 함께 사용하든가 위유약을 시유 소성한 다음에 시유?위유약보다 보통 낮은 온도에서 융착 시킴◇밑유약과 위유약의 조합우선 프리트의 원료조합을 하고 이것을 도가니 가마나 회전 가마를 이용하여 용융한 다음에 급랭하고 건조하여 프리트를 만든다.급랭하는 방법은 일반적으로 용융물을 물속에 투하한다.프리트에 배합한 다음에 볼밀에서 습식 분쇄하여 법랑 유약의 슬립을 만든다.밀 첨가물에는 부유제, 유백제, 착색제 등이 있다.제조된 법랑 유약 슬립을 소지금속에 시유하기 위해서는 슬립의 유동성, 부착성을 조절해야한다. 이 목적을 위해 전해질물질을 쓰는데 시유하기 직전에 슬립에 섞어 넣는다.◇ 시 유강판법랑 - 침지법과 분무법을 쓴다.?침지법 : 금속소지기물을 유약슬립속에 담구었다가 꺼내서 시유하는 방법이다.?분무법 : 유약슬립을 금속소지기물에 분무하는 방법이다.주철법랑 - 건식법과 습식법을 쓴다.?건식법: 프리트의 건조분말을 예열된 주철기물에 뿌려서 주철자체의 열로 유약을 융착 시킨 다음에 다시 가마에 넣어서 소성하는 방법이다.?습식법: 강판법랑과 같은 시유방법이다.시유를 끝낸 기물은 100~200℃의 온도에서 약 15분간 건조한다. 건조온도가 너무 높으면 시유한 유약층에 균열이 가기 쉬움. 소성가마의 연도의 열을 이용하거나 전기소성 가마의 상부예열을 이용한다. 건조전용의 터널가마를 쓰는 수도 있다.채식을 위해서는 전사법을 잘 쓴다.◇ 소 성소규모 생산의 경우는 머플 가마나 전기 가마와 같은 상자형 소성 가마를 쓴다.기물의 출입은 철제의 포크를 쓰며, 가마 안에서는 기물을 소성대의 판위에 놓는다.일반적인 소성온도와 소성시간 밑유약 870~920℃ 1~4분위유약 800~870℃ 1~3분장식구이 750~800℃ 1~2분대규모 생산의 경우는 전기회전식 터널가마를 쓴다.터널가마에서는 기물이나 기물선반을 달아매어서 연속적으로 가마내를 회전시키는 방법을 쓰는 것이 일반적이다.일반적인 소성온도는 상자형가마보다 낮은 밑유약 860~875℃위유약 825~835℃밑유약과 위유약을 별도로 하여 2회 소성하는 것이 보통이지만 1회 소성으로 마치는 경우도 있다.◆ 법랑의 성질과 시험방법◇ 부착성법랑에 있어서 가장 중요한 성질이다. 법랑은 특별한 충격을 받지 않아도 유약의 일부가 떨어져 나가는 수가 있는데 원인이 되는 힘이 가해지는 양상은 매우 복잡하다. 즉 유약의 박리의 난이는 유약의 팽창계수나 화학성분에 의하여 좌우되는 유약의 깊은 관계가 있다. 따라서 부착성이나 저항성은 한 가지 방법으로 측정 할 수 없고 여러 가지 방법을 겸용해서, 그 성질을 추정한다.박리에 대한 저항성을 추정하는 일반적인 실험은 다음과 같다.?충격시험 - 법랑면의 수직선상 위에서 일정무게의 강구를 떨어트려서 유약에 박리 또는 균열이 생기게 하는 데 필요한 높이 또는 일을 구한 다.?굽힘시험 - 세 개의 롤러사이에 법랑시료를 끼우고 중간롤러를 눌러서 시료를 구부려서 유약에 손상이 갈 때의 굽힘 각도를 구하든가 90°로 구부 서 손상상태를 비교한다.?비틀림시험 - 두께가 일정한 산형 시료 위 한끝을 고정시키고 다른 끝에 힘을 주 어 일정한 속 도로 비틀어서 정상의 유약이 박리되기 시작하는 각 도를 구하여 비교한다.◇ 내열성보통 법랑은 400~500℃까지 쓸 수 있으며 견딘다. 법랑은 높은 온도가 아니더라도 급격한 가열이나 냉각을 반복하면 유약에 균열이 가는 수 있다. 100℃에서 시작하여 20℃씩 높은 온도에서 급랭을 반복하면 150℃의 온도차에만 견디어도 내열충격성이 좋다고 할 수 있다. 이 내열충격성은 유약의 두께가 엷을수록, 열팽창계수가 작을수록 좋다.◇ 열 충격시험상온의 수조와 상온보다 규정온도만큼 높은 수조를 준비하고 시료를 높은 온도의 항온조 안에 일정시간 둔 다음에 꺼내서 바로 상온의 수조에 투입하고 일정 시간 후에 다시 꺼내서 균열이나 박리의 유무를 조사한다.◇ 내화학성광택을 잃든가, 퇴색하지 않으려면 유약의 화학적 저항성이 강해야 한다. 법랑 유약은 화학적, 저항성, 내마모성, 내열성 등이 우수하여 오염을 싫어하는 장소에 쓰는데 적당하다.내산도 시험①입자시험 - 일정 입자의 프리트를 일정시간 산을 작용시켜 여과하여 감량을 구 한다.②반점시험 - 10% 구연산을 실온에서 15분간 시료의 일부분에 접촉시켜서 그 침 식 상태를 비교한다.③끓임시험 - 4~10% 구연산에 시료를 넣고 30~120분간 끓인 다음 시료의 단위 면적당 무게 감소나 광택의 감소율을 구한다.④약품시험 - 끓이는 데 쓰는 기구는 4% 식초산을 넣고 10분간 끓인 다음에 광택 검사를 하고 끓이는 데 쓰지 않는 기구는 24 시간 방치한 다음 검사 한다.◆ 기타 특수법랑◇ 동법랑백색이 아름답고 문자판이나 계기판 등에 이용된다. 보통 법랑과는 달리 물속에 넣어서 급랭하지 않고, 니켈판에 흘려서 좀 천천히 냉각하므로 광택과 유탁을 증진시키는 것이 보통이다. 금은법랑도 유사한 기법에 의하여 제조되는데 주로 화병과 같은 장식품에 이용되면 이를 칠보라고 칭한다.◇ 알루미늄법랑강판법랑에 비하여 부착성이 우수하여 유약이 벗겨짐이 없이 구부림, 절단, 구멍뚫기, 용접 등이 가능하다. 내마모성, 유백성, 내산성은 강판법랑에 비해 떨어지지만 내열충격성, 내열성, 내화성이 비교적 좋아 건축용 판넬까지로도 많이 이용된다.

자연과학| 2009.10.29| 8페이지| 4,000원| 조회(565)

세라믹, 유약, 무기재료, 법랑

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법랑이란

무기세라믹스재료과학( 법 랑 )□ 법랑의 정의: 금속의 표면에 유리를 엷게 소부하여 금속을 유리로 피복한 요업체로 금속의 견로성과 유리의 특성, 즉 표면이 미려하고 내식성이 큰 성질을 겸비토록 만들어진제품□ 법랑의 분류: 법랑은 주로 그 법랑을 제조하는 데 쓴 소지금속에 따라서 분류된다.○ 주요법랑의 종류와 용도종 류용 도연 강 법 랑부엌용품, 위생기기, 세탁기, 냉장고, 난로, 욕조, 화학용기, 건축용관,내열장치, 표시관, 내산파이프와 밸브주 철 법 랑부엌용품, 욕조, 화학용기, 내산밸브강 철 법 랑내열장치알루미늄법랑건축용관, 장신구동 법 랑시계판, 계기판, 장신구, 칠보금 은 법 랑칠보, 훈장, 메달※ 가장 많이 쓰이는 것은 연강법랑이며 2차대전전까지는 그중에서도 식기, 간판, 표시판 등에 대부분이 사용되었다. 그러나 플라스틱의 진출과 스테인레스 등 금속의 개발로 이 부분의 제품은 식기를 제외하고는 거의 자취를 감추었으며, 그대신 주조탱크, 화학용기기, 전기기기, 내열장치 등으로 방향을 바꾸게 되었다. 이 부분의 수요는 계속 늘것으로 예측되고있다.□ 제조방법: 법랑의 제조공정은 법랑의 종류에 따라서 차이가 있지만 대표적인 법랑이 연강법랑이므로 연강법랑을 위주로 하여 설명하기로 한다.○ 연강법랑의 제조공정소지금속?성 형?청 정?시 유?건 조?소 성?제 품?분 쇄밑유약위유약색유약유약원료조합?용 융?급 랭?○ 소지금속- 법랑의 소지금속은 연강판, 주철, 동판 등인데 이중에서 가장 많이 쓰이는 것이 연강판이므로 연강판의 화학조성예를 보자.연강판의 종류CMnPSSiCu보통연강판 10.06~0.120.30~0.500.04~0.08< 0.040.02~0.08< 0.20보통연강판 20.10< 0.50< 0.05< 0.035< 0.08< 0.20암코철판0.020.060.0070.030.001-? 보통연강판 1 : 흑강판. 보통 많이 쓰는 연강판? 보통연강판 2 : 법랑용으로 이상적이라고 하는 화학조성.? 암코철판 : 미국에서 법랑용으로 많이 쓰는 것. 탄소함유량이 극히 적은 것이 특징.속이 깊어서 압착성형이 곤란한 기물을 만드는데 적당.○ 성형 및 청정- 성형 : 소지금속을 압착, 용접, 주조 등 소정의 방법으로 성형- 청정 : 법랑은 소지금속의 표면이 깨끗하지 않으면 잘 융착하지 않고, 내부 스트레인도 없어야하므로 성형물의 표면에 부착된 오물이나 녹을 없애기 위하여 필요- 청정의 방법 : 열적방법, 화학적방법, 기계적방법ex) 연강법랑 : 열적방법과 화학적방법을 겸용함기름구이 ? 산세 ? 수세 ? 니켈처리 ? 중화 ? 건조○ 법랑유약- 밑유약? 용융에 의하여 소지금속에 밀착하는 것이 가장 중요 ? 강한 결합력 + 팽창계수 소지금속? 철소지와 법랑유약 사이에 강한 결합력이 생기게 하려면?? 철과 유약조직의 변화의 불연속성을 완화하는 것이 필요 ? 산화물을 유약에 첨가? 철과 유약고의 사이에 산화정도 차이의 이행에 연속성을 줌? 밑유약의 융착온도 : 870~920℃? 밑유약은 발색산화물을 함유하고 있으므로 일반적으로 미려하지 못한 회색계의 색을 띔- 위유약? 밑유약을 먼저 시유하고 소성해서 밀착시킨 다음에 다시 시유하고 서성하는 유약? 금속소지와 밀착성은 필요없음. 밑유약의 미려하지 못한 착색을 감추기 위해 강하게 유백함? 일반적으로 백색? 팽창계수는 소지금속과 같도록 함? 융착온도 : 800~890℃? 유백제 : 산화안티몬, 산화주석, 산화지르코니움, 지르콘, 산화티타니움, 플루오르화합물 첨가? 굴절율이 큰 미세입자를 유약속에 균일하게 분포시켜서 유백의 목적을 달성- 색유약? 착색이나 채식을 하기 위하여 사용하는 유약? 위유약과 함께 사용하든가 위유약을 시유 소성한 다음에 시유? 위유약보다 낮은 온도에서 융착시킴- 연강법랑? 조합방법: 프리트의 원료조합 ? 도가니가마나 회전가마를 이용하여 용융 ? 급랭 ? 건조? 밀첨가물을 배합 ? 볼밀에서 습식분쇄하여 법랑유약의 슬립을 만듬? 전해질물질을 쓴 직후 법랑유약슬립을 소지금속에 시유(슬립의 유동성, 부착성 조절)○ 시유- 시유방법? 강판법랑 : 침지법과 분무법을 씀.? 침지법 : 금속소지기물을 유약슬립속에 담구었다가 꺼내서 시유하는 방법? 분무법 : 유약슬립을 금속소지기물에 분무하는 방법? 주철법랑 : 건식법과 습식법을 씀.? 건식법 : 프리트의 건조분말을 예열된 주철기물에 뿌려서 주철자체의 열로 유약을 융착시킨다음에 다시 가마에 넣어서 소성하는 방법? 습식법 : 강판법랑과 같은 시유방법- 시유 후? 건조 : 시유를 끝낸 기물은 100~200℃의 온도에서 약 15분간 건조. 건조온도가 너무 높으면 시유한 유약층에 균열이 가기 쉬움. 소성가마의 연도의 열을 이용하거나 전기소성가마의 상부예열을 이용. 건조전용의 터널가마를 쓰기도 함.? 채식을 위해서는 전사법을 씀.○ 소성: 소규모 생산 ? 상자형 소성가마, 대규모 생산 ? 전기회전식 터널가마- 상자형 소성가마? 기물의 출입은 철제의 포크를 씀? 가마안에서는 기물을 소성대의 판위에 놓음? 소성온도와 소성시간: 밑유약 ? 870~920℃ : 1~4분: 위유약 ? 800~870℃ : 1~3분: 장식구이 ? 750~800℃ : 1~2분- 전기회전식 터널가마? 기물이나 기물선반을 달아매어서 연속적으로 가마내를 회전시키는 방법? 소성대의 온도 : 밑유약은 860~875℃, 위유약은 825~835℃ 정도로 함? 밑유약과 위유약을 별도로 하여 보통 2회소성. 1회소성으로 마치기도 함□ 법랑의 성질과 시험방법○ 부착성: 법랑에 있어서 가장 중요한 성질. 유약의 부착성 또는 박리에 대한 저항성은 한가지 방법으로 측정 할수 없고, 여러 가지 방법을 겸용해서, 그 성질을 추정함. 일반적으로 충격시험, 굽힘시험, 비틀림시험을 해서 박리에 대한 저항성을 추정.- 충격시험 : 법랑면의 수직선상 위에서 일정무게의 강구를 떨어트려서 유약에 박리 또는 균열이 생기게 하는 데 필요한 높이 또는 일을 구한다.- 굽힘시험 : 세 개의 롤러사이에 법랑시료를 끼우고 중간롤러를 눌러서 시료를 구부려서 유약에 손상이 갈때의 굽힘각도를 구하든가 90°로 구부려서 손상상태를 비교한다.- 비틀림시험 : 두께가 일정한 산형시료위 한끝을 고정시키고 다른 끝에 힘을 주어 일정한 속도로 비틀어서 정상의 유약이 박리되기 시작하는 각도를 구하여 비교한다.○ 내열성: 법랑은 높은 온도가 아니더라도 급격한 가열이나 냉각을 반복하면 유약에 균열이 가는 수가있다. 이 내열충격성은 유약의 두께가 엷을수록, 열팽창계수가 작을수록 좋으며, 보통법랑에서는 티타니움법랑을 쓴것이 우수하다.- 열충격시험? 열충격시험방법: 상온의 수조와 상온보다 규정온도만큼 높은 수조를 준비하고 시료를 높은 온도의 항온조안에 일정시간 둔 다음에 꺼내서 바로 상온의 수조에 투입하고 일정시간 후에 다시 꺼내서 균열이나 박리의 유무를 조사한다.? 열충격저항을 수량적으로 표시하는 방법: 80℃의 온도차에서 급랭시험을 하고, 표면에 이상이 없으면 온도차를 20℃씩 올려서 급랭시험을 하여 시료면이 손상되는 최소의 온도차를 구하는 방법을 쓴다.○ 내화학성- 내산도 시험① 입자시험 : 일정입자의 프리트를 일정시간 산을 작용시켜서 여과하여 감량을 구한다.② 반점시험 : 10%구연산을 21~32℃의 실온에서 15분간 시료의 일부분에 접촉시켜서 그침식상태를 비교한다.③ 긇임시험 : 4~10%의 구연산에 시료를 넣고 30~120분간 긇인 다음에 시료의 단위면적당무게감소나 광택의 감소율을 구한다.④ 약품시험 : 끓이는 데 쓰는 기구는 4%식초산을 넣고 10분간 긇인 다음에 광택을 검사하고, 끓이는 데 쓰지 않는 기구는 24시간 방치한 다음에 광택을 검사한다.□ 기타 특수법랑○ 동법랑? 동을 소지로한 법랑? 백색이 아름답고 문자판이나 계기판등에 이용? 밑유약에 특별한 부착제 쓰지않음. 동의 용해에 의한 유약의 착색을 방지하기 위하여 적당한 밑유약을 쓰기도 하고 때로는 않쓰기도 한다.? 위유약은 SiO₂-PbO-R₂O계 유리를 산화주석(SnO₂)으로 유백한 것과 소량의 알칼리를 함유하는 SiO₂-PbO계 유리를 아비산(As₂O₃)으로 유백한 것이 많이 쓰인다.? 위유약은 물속에 넣어 급랭하지 않고, 니켈판에 흘려서 좀 천천히 냉각하므로서 광택과 유탁을 증진시키는 것이 보통임.? 슬립을 조제할 때 점토를 쓰지않고, 백급의 풀, 아라비아고무 같은 것을 쓰며 분쇄도60~80메시 정도로 하고 소성은 800℃ 이하에서 하는것이 일반적임.? 금은법랑도 이와 유사한 기법에 의해 제조. 장식품에 이용되며 칠보라 칭함.○ 알루미니움법랑? 강판법랑에 비하여 유약의 부착성이 우수하여 유약이 벗겨짐이 없이 구부림, 절단, 구멍뚫기, 용접 등이 가능함? 내마모성, 유백성, 내산성은 강판법랑에 비하여 떨어짐? 내열충격성, 내열성, 내화성이 좋아 건축용판넬로 많이 이용됨? 알루미니움법랑의 제조법? 소지금속의 처리: 약한 알칼리성용액이나 세척제 0.25%, 황산 6%, 물 93.75%의 용액으로 실온에서 15~20분간 처리하여 탈지하고 수세건조함 ? 크롬산칼리 17~21%, 가성소다 3.5~4.1%의 수용액으로 50℃에서 4~7분간 처리함 ? 소지표면에 산화피막을 만듬 ? 수세건조함? 370~550℃간의 적당한 온도에 소성 ? 산화피막을 견고하게 함? 유약: 용융온도가 낮고 내산성도 있고 팽창계수가 450×10 ?? 이상의 유약을 쓰는 것이 좋음. 프리트 100에 첨가제 6~10, 물 40~50, 백색유약에서는 산화티탄 9~15, 색유약에서는 채료0~10을 섞어서 볼밀로 습식분쇄하여 슬립으로 함. 분쇄는 곱게하며 50ml의 슬립에서 325메시 잔사가 0.2%이하 정도로 함. 첨가제로는 물유리와 붕사의 동량혼합물이 좋음.? 시유와 소성: 시유는 스프레이건으로 분무시유하는 것이 보통이며 시유량은 1.5~2g/dm²가 보통임. 시유한 것은 완전히 건조한 다음에 산화성분위기의 가마에 넣고 520~550℃에서 적어도 5분이상 걸려서 소성함. 소성후의 유약의 두께는 1회 소성에서 0.06~0.08mm, 2회 소성에서

자연과학| 2009.10.29| 7페이지| 3,000원| 조회(720)

세라믹스, 재료과학, 법랑

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