Characteristics Evaluation of Welding Zones of Cast Steel for Piston Crown Usage Welded by 1.25Cr-.5Mo Filler Metal

세계적인 유가의 상승으로 연료비가 앙등함에 따라 C 중유를 사용하는 대형 선박 디젤기관 연료는 더욱 저질화 되어 연료자체의 비중은 물론 불순물의 함량 또한 증가 되었다. 그리고 이러한 조건에서 운전하는 디젤기관의 경우 저질 중유의 사용으로 인한 실린더라이너와 피스톤 크라운의 링 홈의 마멸 증대 및 중유 중에 함유되어 있는 바나듐(V)과 유황(S)에 의한 고온부식과 저온부식 등으로 인해 실린더헤드의 소손과 균열 발생 등이 야기되고 있다. 더욱이 연소실을 구성하는 주요한 요소인 피스톤 상부는 표면 온도가 제일 높은 분위기속에서 작동되며 또한 연소폭발에 의한 강한 반복 충격을 받고 있는 동시에 연소 가스를 끊임없이 배출한다. 뿐만 아니라 피스톤 크라운 역시 피스톤의 끊임없는 반복운동으로 피스톤 크라운의 부식으로 인한 마멸은 피할 수 없는 상황이다. 피스톤 크라운은 고온 하에서의 반복 충격과 압력으로 인한 물리적인 마멸과 전기화학적 부식으로 인한 부식생성물의 연소에 의한 마멸량이 증대 되고 있다. 따라서 전술한 실린더 헤드, 피스톤 크라운 및 배기 밸브의 손상부분은 보수용접을 통하여 재사용함으로써 수명연장에 따른 경제적인 효과를 얻고 있다. 이처럼 손상된 피스톤 크라운의 보수용접 뿐만 아니라 일반적으로 강구조물의 제작에는 여러 가지 용접법이 사용되고 있다. 따라서 지금까지 선박과 관련된 강구조물의 제작을 용접으로 할 경우, 이런 구조물의 용접부에 대한 기계적 특성과 부식 등에 관한 연구도 많이 발표되고 있다. 그리고 상기한 부품들의 수명연장을 위한 보수용접에 대해서도 다양한 용접방법이 사용되어지고 있다. 그러나 이들 용접방법에 따라 보수 용접을 하였을 경우 모재와 용접금속의 기계적 성질과 내식성 비교 평가 등에 대한 연구결과는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 피스톤 크라운을 주강으로 제작한 경우, 실제 주강의 한 부분을 모재로 하고 여기에 1.25Cr-0.5Mo의 용접봉으로 피복아크용접(SMAW: Shielded Metal Arc Welding)을 하였을 경우 모재와 열영향부 및 용접금속의 내식성 비교 평가를 전기화학적인 측면에서 비교 고찰하였다. 따라서 본 연구의 결과는 피스톤 주강제품을 1.25Cr-0.5Mo의 용접봉으로 피복아크용접(SMAW: Shielded Metal Arc Welding)을 하였을 경우 각 용접부위에 대한 기계적 및 내식성의 차이와 특성을 비교 고찰함으로써 최적의 용접재료의 사용 가능성에 대한 참고자료를 제공하는데 그 의미가 클 것으로 사료된다. 뿐만 아니라 항해 중인 선박에서 불가피하게 보수용접을 할 경우 연강용접봉을 사용하는 경우가 있는데 본 연구에서는 1.25Cr-0.5Mo 용접봉과 몇 종류의 연강용접봉에 대한 기계적 및 내식 특성의 결과와 비교 고찰하여 보았다. 그러므로 1.25Cr-0.5Mo의 용접봉과 연강용접봉의 기계적 및 내식특성의 비교는 향후 보수용접에 대한 유익한 참고자료를 제공해 줄 것으로 기대된다.Recently a fuel oil of the diesel engine for the marine ship is being changed with heavy oil of low quality as the oil price is higher more and more. Therefore the wear and corrosion in all parts of the engine such as cylinder liner, piston crown, spindle and seat ring of exhaust valves are predominantly increased with using of heavy oil of low quality. In particular the degree of wear and corrosion of piston crown is more seriously compared to the other parts of the engine due to operating in severe environment such as the high temperature of exhaust gas and repeating impact. Thus the repair weldment of the piston crown is a unique method to prolong the its life in a economical point of view. By the way, their parts on the ships job site is often being actually welded with electrodes of mild steel. However, in the case welded with the electrode of mild steel, the mechanical property and corrosion resistance of welding zone would be worse than other electrode. In this study, the cast steel material for piston crown as a base metal was welded with 1.25Cr-0.5Mo electrode. And each welding zone, that is, the mechanical and corrosion characteristics of base metal(BM), heat affected zone(HAZ) and weld metal(WM) were investigated using such as measuring of Vickers hardness, corrosion potential, polarization curve, cyclic voltammogram and impedance in 35% H2SO4 solution. And the morphology of corroded surface was also observed by micro photograph. The base metal zone exhibited higher value of hardness compared to the heat affected and weld metal zones. The corrosion potential of the base metal indicated a lower value than those of heat affected and weld metal zones, however, the corrosion resistance of the base metal zone was better compared to heat affected and weld metal. Consequently, it is considered that the lower corrosion potential, the lower hardness, the corrosion resistance is to become better more and more. Furthermore, in the case welded by 1.25Cr-0.5Mo electrode to the cast steel material for piston crown, we can see that their mechanical properties and corrosion resistance in the welding zones were significantly to be better compared to the case welded by the electrode with mild steel.List of Tables ⅳ List of Figures ⅴ Abstract ⅷ 1. 서 론 1 2. 이론적 배경 3 2.1 부식의 이론 3 2.1.1 부식의 전기화학적 원리 6 2.1.2 양극과 음극의 정의 9 2.1.3 부식의 발생 10 2.1.4 기전력 계열과 갈바니 계열 12 2.1.5 부식전지의 종류 15 2.1.6 부식의 종류 18 2.1.7 전위(Potential) 23 2.1.8 전위-pH도 26 2.1.9 분극(Polarization) 28 2.1.10 임피던스(Impedance) 33 2.2 용접의 개요 40 2.2.1 용접의 의의 40 2.2.2 용접의 원리 40 2.2.3 용접의 역사 41 2.2.4 용접법의 분류 42 2.2.5 용접의 특성 43 2.2.6 용접의 응용 44 2.2.7 용접부의 성질 45 2.3 피스톤 크라운의 용접 개요 45 2.3.1 피스톤 크라운의 재질 45 2.3.2 피스톤 크라운의 손상 46 2.3.3 피스톤 크라운의 보수 용접 48 3. 연구결과 및 고찰 50 3.1 재료 및 실험방

Analysis of Teaching Practice Guidance of Science Cooperating Teachers in the Perspective of the CHAT

학위논문 (석사) -- 서울대학교 대학원 : 사범대학 과학교육과(화학전공), 2021. 2. 노태희.이 연구에서는 과학교사의 교육실습 지도 과정을 CHAT을 활용하여 심층적으로 분석하였다. 서울특별시에 소재한 사범대학의 부설학교에서 근무하는 2명의 과학교사가 연구에 참여하였다. 교육실습에 참관하여 지도 과정과 수업을 관찰하였고, 관련 문서 자료를 수집하였으며, 교육실습의 전, 중, 후에 반구조화된 면담을 실시하였다. 지속적 비교 방법으로 수집한 자료를 분석하였다. 분석 결과, 교과 지도교사의 수업 중 생활지도 또한 중요하였으며 교과 오리엔테이션은 실습 전에도 추가로 이루어질 필요가 있었다. 예비과학교사와의 분업은 지도교사의 업무 부담을 덜기도 하였다. 성적에 민감한 학생들과 같이 공동체 요소의 영향으로 학생 평가를 지도하지 못하는 경우가 있었다. 두 교사의 교육실습은 상호협력적으로 이루어져 예비교사만이 아니라 지도교사, 학생들 모두에게 긍정적으로 작용하였다. 또한, 두 교사의 활동체계에서는 구체적인 지도 방식의 부재와 예비교사에 대한 이해 부족으로 인한 모순이 나타났다. 이는 두 교사의 교육실습 지도에 어려움을 가져왔고, 나아가서는 예비교사들이 실습 중에 겪는 어려움으로 이어지기도 하였다. 두 교사는 대안적 방법으로 모순을 해결하고자 하였으며 교육실습 지도를 위한 표준화된 지침, 지도교사들이 서로 협력할 수 있는 환경, 사범대학과의 긴밀한 연계 등을 요구하였다. 이상의 연구 결과를 바탕으로 교육실습을 개선하기 위한 방안을 논의하였다.In this study, we investigated science cooperating teacher's guidance of teaching practice in the perspective of the CHAT. Two science teachers working for schools affiliated with a college of education in Seoul took part in this study. Visiting the entire teaching practice, we observed the processes of guidance and the lessons and collected materials related. Semi-structured interviews were also conducted before, during and after teaching practice. All the data were analyzed by using the constant comparative method. The analyses of the results revealed that student guidance during the lessons was also important. And the curriculum orientation needed to be carried out before teaching practice. The division of labor with pre-service teachers relieved teachers of work burden. Teachers failed to guide assessment of students due to influences of community element such as students who were sensitive to grades. In both cases, teaching practice were so collaborative that valuable not only for pre-service teachers but also for teachers and students. Two teachers' activity system showed contradictions due to the lack of specific manuals for guidance and the lack of understanding of pre-service teachers. These contradictions brought about difficulties in their guidance, which in turn led to the difficulties experienced by pre-service teachers during teaching practice. They attempted to resolve contradictions in alternative ways and required standardized manuals for guidance, environments in which teachers could collaborate, and close connections with a college of education. Based on the results, we suggest some ways to improve teaching practice.I. 서론 1 1.1 연구의 필요성 1 1.2 연구의 내용 및 연구 문제 5 1.3 연구의 제한점 6 1.4 용어의 정의 7 II. 이론적 배경 8 2.1 교육실습 8 2.1.1 교육실습의 의의 및 효과 8 2.1.2 교육실습 영역 및 과정 10 2.2 교육실습 지도교사 12 2.2.1 교육실습 지도교사 12 2.2.2 교육실습 지도교사의 영향력 14 2.2.3 교육실습 지도교사와 관련된 선행연구 16 2.3 문화역사적 활동이론(CHAT) 18 2.3.1 문화역사적 활동이론 18 2.3.2 교육연구에서 CHAT의 활용 22 III. 연구 방법 24 3.1 연구 참여자 및 연구의 맥락 24 3.2 연구 절차 및 자료 수집 방법 25 3.3 결과 분석 방법 26 IV. 연구 결과 및 논의 28 4.1 활동체계의 요소 분석 28 4.1.1 주체 28 4.1.2 객체 30 4.1.3 공동체 34 4.1.4 규칙 36 4.1.5 분업 39 4.1.6 도구 41 4.2 활동체계 요소의 상호작용 분석 43 4.2.1 학생 평가 지도 43 4.2.2 상호협력적으로 이루어진 교육실습 45 4.3 활동체계에 나타난 모순 분석 47 4.3.1 구체적인 지도 방식의 부재로 인한 모순 47 4.3.2 예비교사에 대한 이해 부족으로 인한 모순 50 V. 결론 및 제언 54 참고 문헌 57 ABSTRACT 65 표목차 0 교육실습 지도교사의 역할 13 활동체계를 구성하는 6가지 구성 요소 18 지도교사 활동체계의 6가지 요소 26 그림목차 0 제1세대 활동이론 19 제2세대 활동이론 20 제3세대 활동이론 20 지도교사 B의 오리엔테이션 자료 30 학생평가 지도에 대한 A의 활동체계 43 상호협력적 교육실습에 대한 A와 B의 활동체계 45 구체적인 지도방식 부제로 인한 활동체계의 모순 47 예비과학교사에 대한 이해 부족으로 인한 활동체계의 모순 50Maste

Pre-service Science Teachers’ Difficulties in Teaching Practice: Focused on the Perspectives of Pre-service Teachers and Cooperating Teachers

이 연구에서는 교육실습에서 나타나는 예비과학교사의 어려움을 예비교사와 지도교사의 관점에서 조사하였다. 서울특별시에 소재한 사범대학 화학교육과에 재학중이며 교육실습에 참여한 9명의 예비교사와 이들의 지도교사 2명이 연구에 참여하였다. 교육실습을 관찰하고 문서 자료를 수집하였으며 면담을 실시하였다. 근거 이론의 분석 방법에 따라 수집한 자료를 분석하였다. 분석 결과, 예비교사들은 실험 수업을 준비하고 실행하는 과정에서 어려움을 겪었으며, 이는 사범대학에서 중·고등학교 실험과 관련된 교육이 부족하고 실습 학교의 환경이 낯설기 때문이었다. 예비교사들은 학생 중심 활동에서 나타나는 학생들의 다양한 반응을 접하며 어려움을 겪었고 이에 따라 학생들을 통제하고자 하였다. 지도교사들은 예비교사의 자율성을 보장하기 위해 구체적인 도움을 제공하지 않았고 이로 인해 예비교사들은 어려움을 겪었다. 과학 동아리 활동을 지도해 보는 것은 예비교사들에게 의미 있는 경험이었으나 예비교사와 지도교사 모두에게 부담으로 작용하였다. 연구 결과가 갖는 교육적 함의와 교육실습 개선을 위한 시사점을 논의하였다. In this study, pre-service science teachers' difficulties in teaching practice were investigated from the perspectives of pre-service teachers and cooperating teachers. Nine pre-service teachers who were attending a department of chemistry education at a college of education in Seoul and participated in teaching practice, and two of their cooperating teachers participated in the study. Teaching practice were observed, documentary data were collected, and interviews were conducted. The collected data were analyzed using analysis method of grounded theory. As results of the analysis, the pre-service teachers had difficulties in preparing and executing lessons which include experiments, because education related to experiments in middle and high schools was insufficient at the college of education and environments of cooperating school were unfamiliar to them. They had difficulties in encountering various responses from students in student-centered activities and tried to control students. Cooperating teachers did not provide specific assistance to ensure the autonomy of pre-service teachers, so that pre-service teachers suffered. Guiding science club activities was a meaningful experience to pre-service teachers, but it was a burden on both pre-service teachers and cooperating teachers. Educational implications of these findings were discussed.N