금속 적층기술을 적용한 스트레인 게이지 일체형 구조물 제작 연구

초록

본 연구에서는 철도차량의 상태기반 유지보수를 위한 센서 일체형 구조물 기술의 적용 가능성을 검증하기 위해, DED(Directed Energy Deposition) 공정기술을 이용한 센서 일체형 구조물의 제작 특성을 분석하였다. 먼저SUS316L 모재에 기계가공을 통해 센서 장착을 위한 내부 공간을 우선 확보하고 스트레인 게이지를 부착한 후 DED 공정을 통해 시편의 상부 형상 제작을 진행하여 최종 시편 제작을 완료하였다. 내부 게이지를 이용하여 공정 중 실시간변형률을 계측하였으며, 각 적층 단계를 구분하여 시편의 변형 거동을 비교하였다. 그 결과, 접합 경계 부근의 국부 열팽창으로 인한 초기 압축 변형과, 적층 반복에 따른 변형률의 안정화 및 변곡 특성이 확인되었다. 또한 내부 온도 분포특성과의 비교를 통해 중앙부와 경계부의 열특성 차이가 변형률의 불규칙한 변곡 특성에 직접적인 영향을 미침을 확인하였다. 추가로 수행한 열에 따른 시편 변형 계측 시험에서는 내부 센서와 외부 부착 센서가 유사한 응답 특성을 보여, 내장 센서의 열변형에 대한 응답 재현성을 검증하였다.

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