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ํƒ์ƒ‰

์žฌ๋ฃŒ๊ทœ๊ฒฉ๋ณ„ ๊ฐ•์žฌ์นดํ…Œ๊ณ ๋ฆฌ๊ฐ•์žฌ ์นดํ…Œ๊ณ ๋ฆฌ๊ฒ€์ƒ‰๊ฐ•์ข… ๊ฒ€์ƒ‰๊ณ„์‚ฐ๊ธฐ๊ฐ•์žฌ ๊ณ„์‚ฐ๊ธฐ์„œ๋น„์Šค์ ˆ๋‹จยท๊ธฐ๊ณ„๊ฐ€๊ณตยทํ‘œ๋ฉด์ฒ˜๋ฆฌ ์ž„๊ฐ€๊ณต
์ตœ์‹  ๋‰ด์Šค
์ง€์‹ ๋ฐ ์•ˆ์ „๊ฐ•์žฌ ์œ„ํ‚ค๊ฐ•์ข…, ๊ทœ๊ฒฉ ๋ฐ ์•ผ๊ธˆํ•™ ํ•ด์„ค
๋„์›€๋ง ๋ฐ ์ง€์›๋ฌธ์˜ํŒ€์— ๋ฌธ์˜ํ•˜๊ธฐ์ž์ฃผ ๋ฌป๋Š” ์งˆ๋ฌธ์ผ๋ฐ˜์ ์ธ ์งˆ๋ฌธ ๋‹ต๋ณ€์ง€์› ์ฑ„ํŒ… ํŽ˜์ด์ง€์ž์ฃผ ๋ฌป๋Š” ์งˆ๋ฌธ, ๊ฐ€์ด๋“œ, ์‹ค์‹œ๊ฐ„ ์ฑ„ํŒ…์„ ํ•œ๊ณณ์—์„œ
์„ค์ •

๋ชจ์–‘

๊ฐ•์กฐ์ƒ‰

์–ธ์–ด

ํ™˜์˜ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค

์ฆ๊ฒจ์ฐพ๊ธฐ ์ €์žฅ๊ณผ ๊ณ„์ • ๊ด€๋ฆฌ๋ฅผ ์œ„ํ•ด ๋กœ๊ทธ์ธํ•˜์„ธ์š”.

๊ฐ•์ฒ ์˜ ํŒŒ๊ดด ์ธ์„ฑ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์„ฑ๋Šฅ

๊ฐ•์žฌ ๋ฌผ์„ฑํ‘œ ์ฝ๋Š” ๋ฒ•

๊ฐ•์ฒ ์˜ ํŒŒ๊ดด ์ธ์„ฑ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์„ฑ๋Šฅ

ํ•˜์ค‘, ์˜จ๋„, ํ˜•์ƒ ๋ฐ ์šฉ์ ‘ ์œ„์น˜์— ๋”ฐ๋ผ ๊ฐ•์žฌ์˜ ํŒŒ๊ดด ์ธ์„ฑ๊ณผ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์„ฑ๋Šฅ์ด ์–ด๋–ป๊ฒŒ ๋‹ฌ๋ผ์ง€๋Š”์ง€ ์•Œ์•„๋ณด์„ธ์š”.

๊ฐ•์žฌ์˜ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์ด ์ธก์ •ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ

ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์€ ํŠน์ •ํ•œ ํ•˜์ค‘ ๋ฐ ๊ตฌ์† ์ƒํƒœ์—์„œ ๊ท ์—ด์ด ์ง„์ „๋˜๋Š” ๊ฒƒ์— ๋Œ€ํ•œ ์ €ํ•ญ์ด๋‹ค. ์ด ์ •์˜๋Š” โ€œ๊ฐ•๋„โ€๋ณด๋‹ค ์˜๋„์ ์œผ๋กœ ๋ฒ”์œ„๊ฐ€ ์ข๋‹ค. ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ๊ฐ’์€ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ๊ตฌ๋™๋ ฅ์ด ์ž„๊ณ„ ์ˆ˜์ค€์— ๋„๋‹ฌํ•˜๊ฑฐ๋‚˜ ๊ท ์—ด์ด ์„ฑ์žฅํ•˜๊ธฐ ์‹œ์ž‘ํ•  ๋•Œ ๊ท ์—ด์ด ์กด์žฌํ•˜๋Š” ์žฌ๋ฃŒ๊ฐ€ ์–ด๋–ป๊ฒŒ ๊ฑฐ๋™ํ•˜๋Š”์ง€๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ๋‹ค. ์ด๋Š” ๊ฐ•์žฌ ์ œํ’ˆ์—์„œ ๋ฐœ์ƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋ชจ๋“  ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ํŒŒ๊ดด ํ˜•ํƒœ๋ฅผ ์„ค๋ช…ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค.

ํŒŒ๊ดด ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜๋Š” ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ํ‰๊ฐ€ ์งˆ๋ฌธ์— ๋‹ตํ•œ๋‹ค.
๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜์„ค๋ช… ๋Œ€์ƒ์ผ๋ฐ˜์ ์ธ ์ ์šฉ
KIC์ ํ•ฉํ•œ ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ์กฐ๊ฑด์—์„œ์˜ ์ž„๊ณ„ ํƒ„์„ฑ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ํŒŒ๊ดด ํ‰๊ฐ€
JIC๊ท ์—ด ๊ฐœ์‹œ ์‹œ์˜ ํƒ„์†Œ์„ฑ ๊ท ์—ด ๊ตฌ๋™๋ ฅ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ์†Œ์„ฑ๋ณ€ํ˜•์ด ์ƒ๋‹นํ•œ ํŒŒ๊ดด
์ž„๊ณ„ CTOD ฮด์ง€์ •๋œ ํŒŒ๊ดด ์‚ฌ๊ฑด์—์„œ์˜ ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ๊ฐœ๊ตฌ ๋ณ€์œ„์ฒœ์ด ๊ฑฐ๋™์— ๋ฏผ๊ฐํ•œ ๊ฐ•์žฌ ๋ฐ ์šฉ์ ‘๋ถ€
R-๊ณก์„ ์•ˆ์ •์ ์ธ ๊ท ์—ด ํ™•์žฅ์ด ์ง„ํ–‰๋˜๋Š” ๋™์•ˆ์˜ ์ €ํ•ญ์—ฐ์„ฑ ์ฐข๊น€ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ ์•ˆ์ •์„ฑ

๋”ฐ๋ผ์„œ ๋ณด๊ณ ๋œ ๊ฐ’์€ ํŠน์ • ์‹œํ—˜ ๋ฐฉ๋ฒ•, ์‹œํ—˜ํŽธ ํ˜•์ƒ, ๊ท ์—ด ๋ฐฉํ–ฅ, ์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„ ๋ฐ ์œ ํšจ ๋ฒ”์œ„์— ์ข…์†๋œ๋‹ค. K<sub>IC</sub>, J<sub>IC</sub>, ์ž„๊ณ„ CTOD ฮด ๋ฐ R-curve๋Š” ์„œ๋กœ ๊ด€๋ จ๋œ ํŒŒ๊ดด ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜์ด์ง€๋งŒ, ์„œ๋กœ ๋Œ€์ฒดํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์ˆ˜์น˜๋Š” ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ํ•œ ๊ฐ’์„ ๋‹ค๋ฅธ ๊ฐ’์œผ๋กœ ๋ณ€ํ™˜ํ•˜๋ ค๋ฉด ์ ์ ˆํ•œ ์žฌ๋ฃŒ ๊ฑฐ๋™, ํ˜•์ƒ ๋ฐ ํƒ„์„ฑ-์†Œ์„ฑ ๊ฐ€์ •์ด ํ•„์š”ํ•˜๋‹ค.

๊ท ์—ด ์ €ํ•ญ์€ ์ธ์žฅ๊ฐ•๋„๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค

๊ท ์—ด์ด ์—†๋Š” ์ธ์žฅ ์‹œํ—˜ํŽธ์€ ๋น„๊ต์  ๊ท ์ผํ•œ ๋‹จ๋ฉด์—์„œ ๋ณ€ํ˜•๊ณผ ํŒŒ๋‹จ์— ๋Œ€ํ•œ ์ €ํ•ญ์„ ์ธก์ •ํ•œ๋‹ค. ํ•ญ๋ณต๊ฐ•๋„๋Š” ์ƒ๋‹นํ•œ ์†Œ์„ฑ๋ณ€ํ˜•์ด ์‹œ์ž‘๋˜๋Š” ์‘๋ ฅ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๊ณ , ์ธ์žฅ๊ฐ•๋„๋Š” ์ตœ๋Œ€ ๊ณต์นญ ์ธ์žฅ์‘๋ ฅ์„ ๊ธฐ๋กํ•˜๋ฉฐ, ์—ฐ์‹ ์œจ์€ ํ•ญ๋ณต ์ดํ›„์˜ ๋ณ€ํ˜• ๋Šฅ๋ ฅ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ๋‹ค. ๋˜ํ•œ ๊ฒฝ๋„๋Š” ์••์ž…์— ๋Œ€ํ•œ ์ €ํ•ญ๊ณผ, ๊ฒฝ์šฐ์— ๋”ฐ๋ผ ๋Œ€๋žต์ ์ธ ๊ฐ•๋„๋ฅผ ๊ฐ„์ ‘์ ์œผ๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ์ด๋Ÿฌํ•œ ์ธก์ •๊ฐ’ ์ค‘ ์–ด๋А ๊ฒƒ๋„ ๊ธฐ์กด ๊ท ์—ด์ด ์ง„์ „๋  ๊ฒƒ์ธ์ง€์— ๋Œ€ํ•œ ์ง์ ‘์ ์ธ ๋‹ต์„ ์ œ๊ณตํ•˜์ง€๋Š” ์•Š๋Š”๋‹ค.

๋†’์€ ํ•ญ๋ณต๊ฐ•๋„๊ฐ€ ์ž๋™์œผ๋กœ ๋†’์€ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์„ ์˜๋ฏธํ•˜์ง€๋Š” ์•Š๋Š”๋‹ค. Strong evidence

์ด๋Ÿฌํ•œ ์ฐจ์ด๋Š” ASTM A36 ๋ฐ ASTM A572 Grade 50๊ณผ ๊ฐ™์ด ์ต์ˆ™ํ•œ ๋ช…์นญ์„ ๊ฐ€์ง„ ๊ฐ•์žฌ๋ฅผ ๋น„๊ตํ•  ๋•Œ์—๋„ ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค. ๋” ๋†’์€ ํ•ญ๋ณต๊ฐ•๋„๊ฐ€ ๋ฐ˜๋“œ์‹œ ๋” ๋†’์€ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์„ ์˜๋ฏธํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ๊ฐ•ํ™” ๋ฉ”์ปค๋‹ˆ์ฆ˜์€ ํ•ญ๋ณต๊ฐ•๋„๋ฅผ ๋†’์ด๋Š” ๋™์‹œ์—, ํŠนํžˆ ์ €์˜จ์—์„œ ๊ตฌ์†๋œ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์ด ๊ฒฌ๋”œ ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์†Œ์„ฑ๋ณ€ํ˜•์˜ ์–‘์„ ๊ฐ์†Œ์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ํŒ ๋‘๊ป˜๊ฐ€ ์ฆ๊ฐ€ํ•˜๋ฉด ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ๊ตฌ์†๋„๊ฐ€ ๋†’์•„์ ธ ์œ ์‚ฌํ•œ ํšจ๊ณผ๊ฐ€ ๋‚˜ํƒ€๋‚  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋ฏธ๊ตญ ์—ฐ๋ฐฉ๋„๋กœ์ฒญ์˜ 2016๋…„ ๊ฐ•๊ต ๋งค๋‰ด์–ผ์€ ์ด๋Ÿฌํ•œ ์‹ค๋ฌด์  ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹ค. ์ฆ‰, ๋” ๋†’์€ ๊ฐ•๋„๋ฅผ ๊ฐ€์ง„ ๊ฐ•์žฌ๋‚˜ ๋” ๋‘๊บผ์šด ๊ฐ•์žฌ๋Š” ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์‘๋ ฅ๊ณผ ๊ตฌ์†์ด ์ฆ๊ฐ€ํ•˜์—ฌ ํŒŒ๊ดด ์œ„ํ—˜์ด ์ปค์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฏ€๋กœ ๋” ๋†’์€ ์ธ์„ฑ์ด ํ•„์š”ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

์ธ์žฅ ์—ฐ์„ฑ ์—ญ์‹œ ๋Œ€์ฒด ์ˆ˜๋‹จ์ด ๋  ์ˆ˜ ์—†๋‹ค. ๋งค๋„๋Ÿฌ์šด ๋ด‰์ƒ ์‹œํ—˜ํŽธ์—์„œ ๊ฐ•์žฌ๊ฐ€ ์ƒ๋‹นํ•œ ์—ฐ์‹ ์œจ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋”๋ผ๋„, ๋…ธ์น˜, ์šฉ์ ‘ ๊ฒฐํ•จ, ์ธต์ƒ ์กฐ์ง ๋˜๋Š” ์ €์˜จ ์ฒœ์ด ์กฐ๊ฑด์œผ๋กœ ์ธํ•ด ์ทจ์„ฑ ํŒŒ๊ดด๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ฒฝ๋„ ์‹œํ—˜์€ ๊ท ์—ด ๋ฌธ์ œ์—์„œ ๋” ๋ฉ€๋ฆฌ ๋–จ์–ด์ง„ ์ง€ํ‘œ์ด๋‹ค. ์—ด์ฒ˜๋ฆฌ ํŽธ์ฐจ๋ฅผ ํ™•์ธํ•˜๋Š” ๋ฐ ๋„์›€์ด ๋  ์ˆ˜๋Š” ์žˆ์ง€๋งŒ, K<sub>IC</sub>, J<sub>IC</sub> ๋˜๋Š” ์ž„๊ณ„ CTOD๋ฅผ ํ™•๋ฆฝํ•˜์ง€๋Š” ๋ชปํ•œ๋‹ค.

ํ”ผ๋กœ ์ˆ˜๋ช…์€ ๋‹ค๋ฅธ ์งˆ๋ฌธ์— ๋‹ตํ•œ๋‹ค. ๋ฐ˜๋ณต ํ•˜์ค‘์ด ์ž‘์šฉํ•  ๋•Œ ์ฃผ๊ธฐ์  ๊ท ์—ด ๊ตฌ๋™ ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜๋Š” ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ๋‹จ์ผํ•œ ๋‹จ์กฐ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ๊ฐ’์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜ ๋ฒ”์œ„ ฮ”K์ด๋‹ค. NASA-HDBK-5010 ์ œ2๊ถŒ(2023)์€ ์ค‘์•™์— ๊ท ์—ด์ด ์žˆ๋Š” ํŒ์— ๋Œ€ํ•œ ๋ชจ๋“œ I ๊ด€๊ณ„์‹์„ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์ œ์‹œํ•œ๋‹ค.

K = ฮฒฯƒโˆš(ฯ€a)

์—ฌ๊ธฐ์„œ ฮฒ๋Š” ํ˜•์ƒ์„ ๋ฐ˜์˜ํ•˜๋Š” ๊ณ„์ˆ˜์ด๊ณ , ฯƒ๋Š” ์ž‘์šฉ ์‘๋ ฅ์ด๋ฉฐ, a๋Š” ๋ชจ๋ธ์—์„œ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ๊ท ์—ด ์น˜์ˆ˜์ด๋‹ค. ์ฃผ๊ธฐ ํ•˜์ค‘์—์„œ๋Š” ์‘๋ ฅ ๋ฒ”์œ„์™€ ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ์— ๋”ฐ๋ผ ฮ”K๊ฐ€ ๋ณ€ํ•œ๋‹ค. ๊ฐ•์žฌ๋Š” ํŠน์ • K์—์„œ ๊ธ‰์† ํŒŒ๊ดด์—๋Š” ์ €ํ•ญํ•˜๋ฉด์„œ๋„ ์ˆ˜์ฒœ ๋˜๋Š” ์ˆ˜๋ฐฑ๋งŒ ํšŒ์˜ ํ•˜์ค‘ ์ฃผ๊ธฐ ๋™์•ˆ ๋А๋ฆฐ ํ”ผ๋กœ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ์„ ๊ณ„์† ์ถ•์ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๊ฐ•์ฒ ์˜ ํŒŒ๊ดด ์ธ์„ฑ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์„ฑ๋Šฅ
The crack tip concentrates load into a small region where elastic and plastic deformation control fracture.

์ง€๋ฐฐ ์˜์—ญ์œผ๋กœ์„œ์˜ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ

๊ท ์—ด ๋๋‹จ ํ•ต์‹ฌ ์šฉ์–ด

์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜ K
๊ท ์—ด ๋๋‹จ ์ธ๊ทผ ์‘๋ ฅ์žฅ์˜ ์ง„ํญ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋Š” ํƒ„์„ฑ ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜.
J-์ ๋ถ„
๊ท ์—ด ํ™•์žฅ์— ์ด์šฉ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ์—๋„ˆ์ง€๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋Š” ํƒ„์†Œ์„ฑ ๊ท ์—ด ๊ตฌ๋™ ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜.
CTOD ฮด
๊ท ์—ด ๋๋‹จ ์ธ๊ทผ ๋ณ€ํ˜•๊ณผ ๊ด€๋ จ๋œ ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ๊ฐœ๊ตฌ ๋ณ€์œ„.
R-๊ณก์„ 
์•ˆ์ •์ ์ธ ๊ท ์—ด ํ™•์žฅ์ด ์ง„ํ–‰๋˜๋Š” ๋™์•ˆ์˜ ํŒŒ๊ดด ์ €ํ•ญ ๊ธฐ๋ก.

๊ท ์—ด์—์„œ ๋ฉ€๋ฆฌ ๋–จ์–ด์ง„ ๊ณต์นญ ์‘๋ ฅ์€ ํฌ์ง€ ์•Š์„ ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ, ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ๊ตญ๋ถ€ ์‘๋ ฅ ๋ฐ ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์žฅ์€ ๋งค์šฐ ์‹ฌ๊ฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋‚ ์นด๋กœ์šด ๊ท ์—ด์€ ์ž‘์šฉ ํ•˜์ค‘์„ ์ž‘์€ ์˜์—ญ์— ์ง‘์ค‘์‹œํ‚จ๋‹ค. A. A. Griffith๋Š” ์ƒˆ๋กœ์šด ํŒŒ๊ดด๋ฉด์„ ์ƒ์„ฑํ•˜๋Š” ๋ฐ ํ•„์š”ํ•œ ์—๋„ˆ์ง€ ๋น„์šฉ์„ ํƒ„์„ฑ ๋ณ€ํ˜• ์—๋„ˆ์ง€์˜ ๊ฐ์†Œ๋ถ„์ด ๊ฐ๋‹นํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์„ ๋•Œ ๊ท ์—ด์ด ์„ฑ์žฅํ•œ๋‹ค๋Š” ์—๋„ˆ์ง€ ํ‰ํ˜•์„ ํ†ตํ•ด ๊ท ์—ด ์ง„์ „์„ ์„ค๋ช…ํ–ˆ๋‹ค. ์ดํ›„ G. R. Irwin์€ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ํƒ„์„ฑ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์žฅ์„ ํ‘œํ˜„ํ–ˆ์œผ๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ํ†ตํ•ด ํ•˜์ค‘, ๊ท ์—ด ๊ธธ์ด, ๋ถ€ํ’ˆ ํ˜•์ƒ ๋ฐ ๊ตญ๋ถ€์ ์ธ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์‹ฌ๊ฐ๋„๋ฅผ ์—ฐ๊ด€์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๊ฒŒ ๋˜์—ˆ๋‹ค.

์—ฐ๋Œ€์ˆœ์œผ๋กœ ์ •๋ฆฌํ•œ ํŒŒ๊ดด์—ญํ•™ ์—ฐ๊ตฌ, ์ง€์นจ ๋ฐ ํ‘œ์ค€.A timeline chart. Steps: 2008๋…„: NIST ํƒ„์†Œ์„ฑ ๊ฐ•์žฌ ํŒŒ๊ดด ๋…ผ์˜, 2016๋…„: FHWA ๊ฐ•๊ต๋Ÿ‰ ๋งค๋‰ด์–ผ, 2018๋…„: ISO 15653 ์šฉ์ ‘๋ถ€ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ, 2021๋…„: ISO 12135 ์ค€์ •์  ํŒŒ๊ดด ์‹œํ—˜, 2023๋…„: NASA-HDBK-5010 ์ œ2๊ถŒ, 2024๋…„: ASTM E399-24.2008๋…„:NISโ€ฆ2016๋…„:FHWโ€ฆ2018๋…„:ISโ€ฆ2021๋…„:ISโ€ฆ2023๋…„:NASA-โ€ฆ2024๋…„:ASTโ€ฆ๋ฐœํ–‰ ๋˜๋Š” ํ‘œ์ค€ ์ œ์ • ์—ฐ๋„
์—ฐ๋Œ€์ˆœ์œผ๋กœ ์ •๋ฆฌํ•œ ํŒŒ๊ดด์—ญํ•™ ์—ฐ๊ตฌ, ์ง€์นจ ๋ฐ ํ‘œ์ค€.

์†Œ์„ฑ ์˜์—ญ์ด ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ์ž‘์„ ๊ฒฝ์šฐ, ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ํŒŒ๊ดด์—ญํ•™์—์„œ๋Š” K๋ฅผ ์ง€๋ฐฐ ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜๋กœ ์ทจ๊ธ‰ํ•œ๋‹ค. ASTM E399-24๋Š” ์ฃผ๋กœ ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ๋ฐ ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ์กฐ๊ฑด์—์„œ ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด์„ ๋„์ž…ํ•œ ๊ธˆ์† ์‹œํ—˜ํŽธ์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ K<sub>IC</sub>๋ฅผ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๋Š” ์ด ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ๋‹ค. ์‹œํ—˜ํŽธ์€ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์†Œ์„ฑ์ด ์‹œํ—˜ํŽธ ์น˜์ˆ˜์— ๋น„ํ•ด ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ์ž‘๊ฒŒ ์œ ์ง€๋  ๋งŒํผ ์ปค์•ผ ํ•œ๋‹ค. ๊ทธ๋ ‡์ง€ ์•Š์œผ๋ฉด ์ธก์ •๊ฐ’์€ ์œ ํšจํ•œ ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ ์กฐ๊ฑด๋ถ€ ๊ฒฐ๊ณผ์ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

์ด๋Ÿฌํ•œ ํ•œ๊ณ„ ๋•Œ๋ฌธ์— ์ธ์žฅ ์ฟ ํฐ ์‹œํ—˜ํŽธ์€ ๊ท ์—ด์ด ์žˆ๋Š” ๊ต๋Ÿ‰ ํ”Œ๋žœ์ง€, ์••๋ ฅ์šฉ๊ธฐ ๋˜๋Š” ์šฉ์ ‘ ์ด์Œ๋ถ€๋ฅผ ๋Œ€ํ‘œํ•  ์ˆ˜ ์—†๋‹ค. ์‹ค์ œ ๋ถ€ํ’ˆ์—๋Š” ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ์™€ ํ˜•์ƒ, ์‘๋ ฅ ๊ตฌ๋ฐฐ, ๋‘๊ป˜, ์ž”๋ฅ˜์‘๋ ฅ ์ƒํƒœ ๋ฐ ๊ตฌ์† ์ˆ˜์ค€์ด ์กด์žฌํ•œ๋‹ค. ๊ท ์—ด์€ ๋ชจ์žฌ, ์šฉ์ ‘๊ธˆ์† ๋˜๋Š” ์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€์— ์œ„์น˜ํ•  ์ˆ˜๋„ ์žˆ๋‹ค. ISO 15653:2018์€ K, CTOD ฮด ๋ฐ J-์ ๋ถ„์˜ ์‹คํ—˜์  ๋“ฑ๊ฐ€๋Ÿ‰์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์šฉ์ ‘๋ถ€์˜ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์„ ๋‹ค๋ฃจ๋ฉฐ, ๊ด€๋ จ ์šฉ์ ‘ ์˜์—ญ์— ํ”ผ๋กœ ๊ท ์—ด์„ ๋ฐฐ์น˜ํ•˜๋„๋ก ๊ทœ์ •ํ•œ๋‹ค.

๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์†Œ์„ฑ์ด ์ž‘์ง€ ์•Š๊ฑฐ๋‚˜ ๊ท ์ผํ•˜์ง€ ์•Š์„ ๋•Œ์—๋Š” ํƒ„์„ฑ-์†Œ์„ฑ ๋ฐฉ๋ฒ•์ด ํ•„์š”ํ•˜๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ์กฐ๊ฑด์—์„œ J๋Š” ์—๋„ˆ์ง€ ๊ธฐ๋ฐ˜ ๊ตฌ๋™๋ ฅ์„ ์ธก์ •ํ•˜๊ณ , CTOD๋Š” ํŠน์ •ํ•œ ํŒŒ๊ดด ์‚ฌ๊ฑด๊ณผ ๊ด€๋ จ๋œ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ฐœ๊ตฌ๋ฅผ ์ธก์ •ํ•œ๋‹ค. NIST๋Š” 2008๋…„์— ๊ฐ•์žฌ์—์„œ ๋ถˆ์•ˆ์ • ๊ท ์—ด ์ „ํŒŒ๋ฅผ ์˜ˆ์ธกํ•  ๋•Œ ํƒ„์„ฑ-์†Œ์„ฑ ์‹œํ—˜์ด ๋น„๊ท ์ผํ•œ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์†Œ์„ฑ ๋ฐ ๋ณต์žกํ•œ ์‘๋ ฅ-๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๋ฐ˜์˜ํ•œ๋‹ค๊ณ  ๋ณด๊ณ ํ–ˆ๋‹ค.

๊ฐœ์‹œ, ์•ˆ์ •์  ์ง„์ „ ๋ฐ ๋ถˆ์•ˆ์ • ํŒŒ๊ดด

ํ•ต์‹ฌ์ ์ธ ๊ณตํ•™์  ์งˆ๋ฌธ์€ ๋‹จ์ˆœํžˆ โ€œ์ด ๊ฐ•์žฌ์˜ ์ธ์„ฑ์€ ์–ผ๋งˆ์ธ๊ฐ€?โ€๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ์งˆ๋ฌธ์€ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค. ์•Œ๋ ค์ง„ ํ•˜์ค‘์ด ์ž‘์šฉํ•˜๊ณ  ์•Œ๋ ค์ง„ ๊ท ์—ด์ด ์กด์žฌํ•  ๋•Œ, ๊ท ์—ด์ด ์•ˆ์ •์ ์œผ๋กœ ์œ ์ง€๋  ๊ฒƒ์ธ๊ฐ€, ์•ˆ์ •์ ์œผ๋กœ ์ง„์ „๋  ๊ฒƒ์ธ๊ฐ€, ์•„๋‹ˆ๋ฉด ๊ธ‰์† ํŒŒ๊ดด๋ฅผ ์œ ๋ฐœํ•  ๊ฒƒ์ธ๊ฐ€?

๊ท ์—ด ๊ฐœ์‹œ๋Š” ๊ธฐ์กด ๊ท ์—ด์—์„œ ์ฒ˜์Œ์œผ๋กœ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ์ง„์ „์ด๋‹ค. ๊ฐœ์‹œ ์ดํ›„ ์žฌ๋ฃŒ๋Š” ์†Œ์„ฑ๋ณ€ํ˜•๊ณผ ์—ฐ์„ฑ ๋ณด์ด๋“œ ํ˜•์„ฑ ๊ฐ™์€ ๋ฉ”์ปค๋‹ˆ์ฆ˜์„ ํ†ตํ•ด ์—๋„ˆ์ง€๋ฅผ ํก์ˆ˜ํ•˜๋ฉด์„œ ์•ˆ์ •์ ์ธ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ์„ ๊ฒฌ๋”œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ท ์—ด์ด ์ง„์ „๋จ์— ๋”ฐ๋ผ ์ €ํ•ญ์ด ์ฆ๊ฐ€ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ฑฐ๋™์€ J-R ๊ณก์„ , CTOD ์ €ํ•ญ๊ณก์„  ๋˜๋Š” ๊ธฐํƒ€ R-curve๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ๋‹ค. ์ž‘์šฉํ•˜๋Š” ๊ท ์—ด ๊ตฌ๋™๋ ฅ์ด ์ด๋Ÿฌํ•œ ์ €ํ•ญ์„ ์ดˆ๊ณผํ•˜๋ฉด ๋ถˆ์•ˆ์ • ํŒŒ๊ดด๊ฐ€ ๋’ค๋”ฐ๋ฅผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

ASTM E1820์€ K, J ๋ฐ CTOD๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์  ๊ฐ’ ๋˜๋Š” ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์˜ ํ˜•ํƒœ๋กœ ๋ชจ๋“œ I ํŒŒ๊ดด ๊ฑฐ๋™์„ ์ธก์ •ํ•œ๋‹ค. ISO 12135:2021 ์—ญ์‹œ ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด์„ ๋„์ž…ํ•œ ๊ท ์งˆ ๊ธˆ์† ์‹œํ—˜ํŽธ์— ๋Œ€ํ•ด K, ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ฐœ๊ตฌ ๋ณ€์œ„ ฮด, J ๋ฐ R-curve๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ์ค€์ •์  ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ๊ทœ์ •ํ•œ๋‹ค. ASTM E1290์€ ์ง€์ •๋œ ๊ท ์—ด ์ง„์ „ ์‚ฌ๊ฑด์—์„œ์˜ ์ž„๊ณ„ CTOD ๊ฐ’์— ์ค‘์ ์„ ๋‘๋ฉฐ, ์˜จ๋„๊ฐ€ ๋‚ฎ์•„์งˆ ๋•Œ ๋‚˜ํƒ€๋‚˜๋Š” ์—ฐ์„ฑ-์ทจ์„ฑ ์ฒœ์ด์™€ ํŠนํžˆ ๊ด€๋ จ์ด ์žˆ๋‹ค.

์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ํ•ด๋‹น ์‹œํ—˜ ๋ฐฉ๋ฒ•๊ณผ ์—ฐ๊ฒฐ๋œ ์ƒํƒœ๋กœ ์œ ์ง€๋˜์–ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ASTM E399-24์—์„œ ์–ป์€ K<sub>IC</sub> ๊ฐ’์„ ์ •๋‹นํ•œ ๊ทผ๊ฑฐ ์—†์ด J ๊ธฐ๋ฐ˜ ๊ตฌ์กฐ ํ‰๊ฐ€์— ์ ์šฉํ•ด์„œ๋Š” ์•ˆ ๋˜๋ฉฐ, ISO 15653:2018์— ๋”ฐ๋ฅธ ์šฉ์ ‘ ์‹œํ—˜์—์„œ ์–ป์€ ์ž„๊ณ„ CTOD๋ฅผ ๋ณดํŽธ์ ์ธ ๊ฐ•์ข… ํŠน์„ฑ์œผ๋กœ ์ทจ๊ธ‰ํ•ด์„œ๋„ ์•ˆ ๋œ๋‹ค. ์‹œํ—˜ํŽธ์˜ ๊ตฌ์†, ํ•˜์ค‘ ๋ชจ๋“œ, ์˜จ๋„, ๊ท ์—ด ์œ„์น˜, ํ•˜์ค‘ ์†๋„ ๋ฐ โ€œ๊ฐœ์‹œโ€์˜ ์ •์˜ ๋ฐฉ์‹์€ ๋ชจ๋‘ ๊ฒฐ๊ณผ์— ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์นœ๋‹ค. ์ˆ˜์น˜๋Š” ์ด๋Ÿฌํ•œ ์‹œํ—˜ ๊ด€๋ จ ์ •๋ณด๊ฐ€ ํ•จ๊ป˜ ์ œ์‹œ๋  ๋•Œ์—๋งŒ ์˜๋ฏธ๋ฅผ ๊ฐ–๋Š”๋‹ค.

ํŒŒ๊ดด์—ญํ•™ ํ”„๋ ˆ์ž„์›Œํฌ: Griffith, Irwin ๋ฐ K

Griffith์˜ ์—๋„ˆ์ง€ ํ‰ํ˜•

๊ฐ•์žฌ ๋ถ€ํ’ˆ์€ ๊ณต์นญ ์‘๋ ฅ์ด ๋‹จ์ˆœํžˆ ํŠน์ • ๊ฐ•์ข…์— ๋ช…์‹œ๋œ ํ•ญ๋ณต๊ฐ•๋„๋‚˜ ์ธ์žฅ๊ฐ•๋„๋ฅผ ์ดˆ๊ณผํ•œ๋‹ค๊ณ  ํ•ด์„œ ํŒŒ๊ดด๋˜๋Š” ๊ฒƒ์€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ๊ท ์—ด์ด ์กด์žฌํ•˜๋ฉด ๋ฌธ์ œ๊ฐ€ ๋‹ฌ๋ผ์ง„๋‹ค. ๊ท ์—ด์ด ์ง„์ „๋  ๋•Œ ์ž‘์šฉ ํ•˜์ค‘์€ ํƒ„์„ฑ ๋ณ€ํ˜• ์—๋„ˆ์ง€๋ฅผ ๋ฐฉ์ถœํ•˜๋Š” ๋ฐ˜๋ฉด, ์ƒˆ๋กœ์šด ํŒŒ๊ดด๋ฉด์„ ํ˜•์„ฑํ•˜๋Š” ๋ฐ์—๋Š” ์—๋„ˆ์ง€๊ฐ€ ์†Œ๋ชจ๋œ๋‹ค. A. A. Griffith๋Š” ์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ฒฝ์Ÿ ๊ด€๊ณ„๋ฅผ ์—๋„ˆ์ง€ ๊ธฐ์ค€์œผ๋กœ ํ‘œํ˜„ํ–ˆ๋‹ค. ์—๋„ˆ์ง€ ๋ฐฉ์ถœ๋ฅ  G๊ฐ€ ์žฌ๋ฃŒ์˜ ์ž„๊ณ„๊ฐ’ Gc์— ๋„๋‹ฌํ•˜๋ฉด ๊ท ์—ด ์ง„์ „์ด ๊ฐ€๋Šฅํ•ด์ง„๋‹ค.

Gโ‰ฅGc

์ด์ƒ์ ์ธ ์ทจ์„ฑ ๊ณ ์ฒด์˜ ๊ฒฝ์šฐ, Griffith๋Š” Gc๋ฅผ ์ฃผ๋กœ ๋‘ ๊ฐœ์˜ ์ƒˆ๋กœ์šด ๊ท ์—ด๋ฉด์„ ํ˜•์„ฑํ•˜๋Š” ๋ฐ ํ•„์š”ํ•œ ํ‘œ๋ฉด ์—๋„ˆ์ง€์™€ ์—ฐ๊ด€์‹œ์ผฐ๋‹ค. ์‹ค์ œ ๊ฐ•์žฌ๋Š” ์ด์ƒ์ ์ธ ์ทจ์„ฑ ๊ณ ์ฒด๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•, ๋ฏธ์„ธ๊ณต๊ทน ํ˜•์„ฑ, ๋ฒฝ๊ฐœ, ๊ท ์—ด ๋ธŒ๋ฆฌ์ง•, ์ž”๋ฅ˜์‘๋ ฅ ๋ฐ ๊ธฐํƒ€ ๊ณผ์ •์ด ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๋ถ€๊ทผ์—์„œ ์ถ”๊ฐ€ ์—๋„ˆ์ง€๋ฅผ ํก์ˆ˜ํ•œ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ธก์ •๋œ ์ €ํ•ญ๊ฐ’์€ ์žฌ๋ฃŒ ์ž์ฒด๋ฟ ์•„๋‹ˆ๋ผ ๊ท ์—ด์„ ์‹œํ—˜ํ•˜๋Š” ์กฐ๊ฑด๋„ ํ•จ๊ป˜ ๋ฐ˜์˜ํ•œ๋‹ค.

์ด๋Ÿฌํ•œ ์—๋„ˆ์ง€ ๊ด€์ ์€ ํ•˜์ค‘, ๊ท ์—ด ์น˜์ˆ˜ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์ง„์ „์— ๋Œ€ํ•œ ์ €ํ•ญ์„ ์„œ๋กœ ์—ฐ๊ฒฐํ•˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ํŒŒ๊ดด์—ญํ•™์˜ ํ† ๋Œ€๊ฐ€ ๋œ๋‹ค. ๋˜ํ•œ ๊ท ์—ด์ด ์žˆ๋Š” ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์˜ ๊ฑฐ๋™์„ ๊ฐ•๋„๋งŒ์œผ๋กœ ์„ค๋ช…ํ•  ์ˆ˜ ์—†๋Š” ์ด์œ ๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค. ๊ณ ๊ฐ•๋„ ๊ฐ•์žฌ๋Š” ๋†’์€ ๊ณต์นญ ์‘๋ ฅ์„ ์ง€ํƒฑํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ, ๊ตฌ์†์ด ํฐ ์กฐ๊ฑด์—์„œ ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ํฐ ๊ฒฐํ•จ์ด ์กด์žฌํ•˜๋ฉด ์ „๋ฐ˜์ ์ธ ํ•ญ๋ณต์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๊ธฐ ์ „์— ํŒŒ๊ดด๊ฐ€ ์ผ์–ด๋‚  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋ฐ˜๋Œ€๋กœ ๊ฐ•๋„๋Š” ๋‚ฎ๋”๋ผ๋„ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ ์ €ํ•ญ์„ฑ์ด ๋” ํฐ ๊ฐ•์žฌ๋Š” ๋™์ผํ•œ ๊ฒฐํ•จ์„ ๋” ์•ˆ์ „ํ•˜๊ฒŒ ๊ฒฌ๋”œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๊ด€๋ จ ์ €ํ•ญ๊ฐ’์€ ๋ชจ๋“  ๊ฒฝ์šฐ์— ์ ์šฉ๋˜๋Š” ๋ณดํŽธ์ ์ธ ๊ฐ•์ข… ์ƒ์ˆ˜๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„, ๋‘๊ป˜, ์‘๋ ฅ ์ƒํƒœ, ๊ท ์—ด ๋ฐฉํ–ฅ, ์šฉ์ ‘ ์œ„์น˜ ๋ฐ ํŒŒ๊ดด๋กœ ๊ฐ„์ฃผํ•˜๋„๋ก ์„ ํƒํ•œ ์‚ฌ๊ฑด์€ ์ธก์ •๊ฐ’์„ ๋ชจ๋‘ ๋ณ€ํ™”์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์•ˆ์ •์ ์ธ ์ฐข๊น€๊ณผ ๋ถˆ์•ˆ์ •ํ•œ ๋ฒฝ๊ฐœ๋Š” ๋™์ผํ•œ ์šฉ๊ฐ•์œผ๋กœ ์ œ์ž‘๋œ ์‹œํ—˜ํŽธ์—์„œ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋”๋ผ๋„ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ๊ฒฐ๊ณผ์ด๋‹ค.

Irwin์˜ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์‘๋ ฅ์žฅ

G. R. Irwin์€ Griffith์˜ ์—๋„ˆ์ง€ ๊ฐœ๋…์„ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์„ ๋‘˜๋Ÿฌ์‹ผ ํƒ„์„ฑ์žฅ์„ ์‹ค์šฉ์ ์œผ๋กœ ๊ธฐ์ˆ ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์œผ๋กœ ๋ฐœ์ „์‹œ์ผฐ๋‹ค. ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ํŒŒ๊ดด์—ญํ•™์—์„œ๋Š” ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๋ถ€๊ทผ์˜ ์‘๋ ฅ์ด ์„ ๋‹จ์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ์˜ ๊ฑฐ๋ฆฌ r์˜ ์—ญ์ œ๊ณฑ๊ทผ์— ๋”ฐ๋ผ ๋Œ€๋žต ์ฆ๊ฐ€ํ•œ๋‹ค.

ฯƒijโ‰ˆK2โขฯ€โขrโขfijโข(ฮธ)

์—ฌ๊ธฐ์„œ fijโข(ฮธ)๋Š” ์‘๋ ฅ์˜ ๊ฐ๋„๋ณ„ ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๊ณ , K๋Š” ๊ทธ ์ง„ํญ์„ ๊ฒฐ์ •ํ•œ๋‹ค. ์‹ค์ œ ๊ฐ•์žฌ์—์„œ๋Š” ์ˆ˜ํ•™์  ํŠน์ด์„ฑ์ด ๋ฌดํ•œ๋Œ€์˜ ์‘๋ ฅ๊นŒ์ง€ ์ด์–ด์ง€์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ์„ ๋‹จ์—๋Š” ์•„๋ฌด๋ฆฌ ์ž‘๋”๋ผ๋„ ์†Œ์„ฑ ์˜์—ญ์ด ํ˜•์„ฑ๋˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋‹ค. ๊ทธ ์†Œ์„ฑ ์˜์—ญ์ด ์‹œํ—˜ํŽธ ์น˜์ˆ˜, ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ ๋ฐ ๋‚จ์€ ๋ฆฌ๊ฐ€๋จผํŠธ์— ๋น„ํ•ด ์ž‘์•„์„œ ์ฃผ๋ณ€์žฅ์ด ์ฃผ๋กœ ํƒ„์„ฑ ์ƒํƒœ์ผ ๋•Œ LEFM์€ ์œ ํšจํ•˜๊ฒŒ ์‚ฌ์šฉ๋  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

์„ธ ๊ฐ€์ง€ ๊ธฐ๋ณธ ๊ท ์—ด ํ•˜์ค‘ ๋ชจ๋“œ.
๋ชจ๋“œ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ์šด๋™์ผ๋ฐ˜์ ์ธ ์„ค๋ช…
Iํ˜•๊ฐœ๊ตฌ๊ท ์—ด๋ฉด์— ์ˆ˜์ง์ธ ์ธ์žฅ ํ•˜์ค‘
IIํ˜•๋ฉด๋‚ด ๋ฏธ๋„๋Ÿผ๊ท ์—ด๋ฉด ๋‚ด์—์„œ์˜ ์ „๋‹จ ๋ณ€์œ„
IIIํ˜•๋ฉด์™ธ ์ฐข๊น€๊ท ์—ด๋ฉด ๋ฐ–์œผ๋กœ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ์ „๋‹จ ๋ณ€์œ„

๊ฐ•์žฌ์˜ ํŒŒ๊ดด ํ‰๊ฐ€์—์„œ Mode I์€ ๊ธฐ๋ณธ์ ์ธ ๊ฒฝ์šฐ์ด๋‹ค. ์ด๋Š” ๊ท ์—ด๋ฉด์— ์ˆ˜์ง์ธ ์ธ์žฅ ํ•˜์ค‘์„ ๊ฐ€ํ•˜์—ฌ ๊ท ์—ด๋ฉด์„ ๋ฒŒ๋ฆฐ๋‹ค. Mode II์€ ๋ฉด๋‚ด ๋ฏธ๋„๋Ÿผ์„ ์ผ์œผํ‚ค๊ณ , Mode III์€ ๋ฉด์™ธ ์ฐข๊น€์„ ์ผ์œผํ‚จ๋‹ค. ์‹ค์ œ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์€ ํ˜ผํ•ฉ ๋ชจ๋“œ ํ•˜์ค‘์„ ๋ฐ›์„ ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ, ๋งŽ์€ ์„ค๊ณ„ ๋ฐ ์‹œํ—˜ ์ ˆ์ฐจ๊ฐ€ Mode I์—์„œ ์‹œ์ž‘ํ•˜๋Š” ์ด์œ ๋Š” Mode I์ด ์ธ์žฅ ํŒŒ๊ดด๋ฅผ ์ง€๋ฐฐํ•˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ๊ฐ€ ํ”ํ•˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋‹ค.

Irwin์€ ๋˜ํ•œ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์žฅ๊ณผ ์—๋„ˆ์ง€ ๋ฐฉ์ถœ์„ ์—ฐ๊ฒฐํ–ˆ๋‹ค. ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ์žฌ๋ฃŒ์—์„œ๋Š” ๋‹ค์Œ ๊ด€๊ณ„๊ฐ€ ์„ฑ๋ฆฝํ•œ๋‹ค.

G=K2Eโขโ€ฒ

์—ฌ๊ธฐ์„œ ํ‰๋ฉด์‘๋ ฅ ์ƒํƒœ์—์„œ๋Š” Eโขโ€ฒ=E์ด๊ณ , ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ์ƒํƒœ์—์„œ๋Š” Eโขโ€ฒ=E/(1โˆ’ฮฝ2)์ด๋‹ค. ์ด ๊ด€๊ณ„๋Š” ํƒ„์„ฑ ๊ฐ€์ •๊ณผ ๊ตฌ์† ์กฐ๊ฑด์ด ์ ์ ˆํ•  ๋•Œ์—๋งŒ ์ž„๊ณ„ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜ ๊ฐ’์ด ํŒŒ๊ดด ์ €ํ•ญ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์ด์œ ๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค. ASTM E399-24๋Š” ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด์„ ๋„์ž…ํ•œ ๊ธˆ์† ์‹œํ—˜ํŽธ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ, ์ฃผ๋กœ ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ๋ฐ ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ์กฐ๊ฑด์—์„œ KIC๋ฅผ ๊ฒฐ์ •ํ•œ๋‹ค. ํ•ด๋‹น ํ‘œ์ค€์˜ ์น˜์ˆ˜ ๋ฐ ์œ ํšจ์„ฑ ์š”๊ฑด์€ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•์„ ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ์ž‘๊ฒŒ ์œ ์ง€ํ•˜์—ฌ KIC๊ฐ€ ์˜๋ฏธ ์žˆ๋Š” ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ๊ฐ’์ด ๋˜๋„๋ก ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ๊ฒƒ์ด๋‹ค.

์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•์ด ์ž‘์ง€ ์•Š์€ ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” K๋งŒ์œผ๋กœ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์ƒํƒœ๋ฅผ ์„ค๋ช…ํ•˜๊ธฐ ์–ด๋ ค์šธ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ISO 12135:2021์€ ๊ท ์งˆ ๊ธˆ์† ์‹œํ—˜ํŽธ์˜ ์ค€์ •์  ์‹œํ—˜์„ ์œ„ํ•ด K, ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ฐœ๊ตฌ๋ณ€์œ„ ฮด, J ๋ฐ ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์„ ํฌํ•จํ•œ๋‹ค. ASTM E1820 ์—ญ์‹œ K, J ๋ฐ CTOD๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ์ ๊ฐ’์œผ๋กœ ์ œ์‹œํ•˜๊ฑฐ๋‚˜ ์•ˆ์ •์ ์ธ ๊ท ์—ด ์ง„์ „ ์ค‘ ์ €ํ•ญ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋Š” ๊ณก์„ ์œผ๋กœ ์ œ์‹œํ•œ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ์–‘๋“ค์€ ํŒŒ๊ดด์—ญํ•™์„ ํ†ตํ•ด ์„œ๋กœ ์—ฐ๊ด€๋˜์–ด ์žˆ์ง€๋งŒ, KIC, JIC, CTOD ๋ฐ R-๊ณก์„ ์€ ์„œ๋กœ ๋ฐ”๊พธ์–ด ์‚ฌ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋ช…์นญ์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค.

์‘๋ ฅํ™•๋Œ€, ํ˜•์ƒ ๋ฐ ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ

NASA-HDBK-5010 ์ œ2๊ถŒ์€ ์ค‘์•™ ๊ท ์—ด ํŒ์— ๋Œ€ํ•œ Mode I ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์ œ์‹œํ•œ๋‹ค.

K=ฮฒโขฯƒโขฯ€โขa

์—ฌ๊ธฐ์„œ ฯƒ๋Š” ์ž‘์šฉ ๊ณต์นญ ์‘๋ ฅ, a๋Š” ์ œ์‹œ๋œ ํ˜•์ƒ ๊ทœ์•ฝ์—์„œ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ๊ท ์—ด ์น˜์ˆ˜, ฮฒ๋Š” ํ˜•์ƒ ๋ณด์ •๊ณ„์ˆ˜์ด๋‹ค. ์ค‘์•™ ๊ด€ํ†ต๊ท ์—ด์˜ ๊ฒฝ์šฐ a๋Š” ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ๊ท ์—ด ๊ธธ์ด์˜ ์ ˆ๋ฐ˜์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ๋‹ค๋ฅธ ํ˜•์ƒ์—์„œ๋Š” ๊ท ์—ด ์น˜์ˆ˜๋ฅผ ๋‹ค๋ฅด๊ฒŒ ์ •์˜ํ•œ๋‹ค. ์ด ์‹์€ ์ƒํ˜ธ์ž‘์šฉ์„ ์ง์ ‘ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค. ์‘๋ ฅ์„ ๋‘ ๋ฐฐ๋กœ ํ•˜๋ฉด K๋„ ๋‘ ๋ฐฐ๊ฐ€ ๋˜๋ฉฐ, ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ๋„ค ๋ฐฐ๋กœ ํ•˜๋ฉด K๋Š” ๋‘ ๋ฐฐ๊ฐ€ ๋œ๋‹ค.

ฮฒ๋Š” ์žฌ๋ฃŒ ์ƒ์ˆ˜๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ฉฐ ๊ฐ•์ข…, ๊ฒฝ๋„ ๋˜๋Š” ์ธ์„ฑ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด์ง€๋„ ์•Š๋Š”๋‹ค. ฮฒ๋Š” ์œ ํ•œ ํญ, ๊ฐ€์žฅ์ž๋ฆฌ ํšจ๊ณผ, ๊ท ์—ด ํ˜•์ƒ, ์‹œํ—˜ํŽธ ํ˜•์ƒ ๋ฐ ํ•˜์ค‘ ๋ฐฐ์น˜๋ฅผ ๋ฐ˜์˜ํ•œ๋‹ค. ๋™์ผํ•œ ๊ฐ•์žฌ, ์‘๋ ฅ ๋ฐ ๊ณต์นญ ๊ท ์—ด ๊ธธ์ด๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋”๋ผ๋„ ์ปดํŒฉํŠธ ์ธ์žฅ ์‹œํ—˜ํŽธ, ๋‹จ์ผ ๊ฐ€์žฅ์ž๋ฆฌ ๊ตฝํž˜ ์‹œํ—˜ํŽธ ๋ฐ ์ค‘์•™ ๊ท ์—ด์ด ์žˆ๋Š” ๋„“์€ ํŒ์€ ํ˜•์ƒ ๋ณด์ •๊ฐ’์ด ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅด๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. AFGROW ์†์ƒํ—ˆ์šฉ์„ฑ ํ•ธ๋“œ๋ถ๋„ ๋™์ผํ•œ ์›๋ฆฌ๋ฅผ ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹ค. ์ฆ‰, ํƒ„์„ฑ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์‘๋‹ต์€ ํ•˜์ค‘, ํ˜•์ƒ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์น˜์ˆ˜์— ๋”ฐ๋ผ ๋‹ฌ๋ผ์ง„๋‹ค.

๋ฐ˜๋ณต ํ•˜์ค‘์˜ ๊ฒฝ์šฐ NASA๋Š” ํ•˜์ค‘ ์‚ฌ์ดํด ๋™์•ˆ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜์˜ ๋ฒ”์œ„๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋Š” ฮ”K๋ฅผ ํ•ด๋‹น LEFM ๋ชจ๋ธ์—์„œ ํ”ผ๋กœ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ์˜ ์ง€๋ฐฐ ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜๋กœ ์ œ์‹œํ•œ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ดˆ๊ธฐ ์‘๋ ฅ์ด ์ตœ์ข… ์ •์  ํŒŒ๊ดด ์ˆ˜์ค€๋ณด๋‹ค ๋‚ฎ๋”๋ผ๋„ ๋ฐ˜๋ณต ํ•˜์ค‘์œผ๋กœ ๊ท ์—ด์ด ์„ฑ์žฅํ•œ ํ›„ ํŒŒ๊ดด๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

K=KIC๋ผ๋Š” ์กฐ๊ฑด์€ ์‹œํ—˜ํŽธ๊ณผ ํ•˜์ค‘์ด ๊ด€๋ จ ํ‘œ์ค€์˜ ์š”๊ฑด์„ ์ถฉ์กฑํ•  ๋•Œ์—๋งŒ ์˜๋ฏธ๊ฐ€ ์žˆ๋‹ค. FHWA ๊ฐ•๊ต๋Ÿ‰ ๋งค๋‰ด์–ผ์€ K=KIC๋ณด๋‹ค ๋‚ฎ์€ ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ์™€ ์‘๋ ฅ์˜ ์กฐํ•ฉ์„ ํ•ด๋‹น ๋ชจ๋ธ ๋‚ด์—์„œ ์•ˆ์ •์ ์ธ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ์„ค๋ช…ํ•  ๋ฟ, ๋ชจ๋“  ๊ฒฝ์šฐ์— ๋ณดํŽธ์ ์œผ๋กœ ์•ˆ์ „ํ•˜๋‹ค๊ณ  ์„ค๋ช…ํ•˜์ง€๋Š” ์•Š๋Š”๋‹ค. ๋‘๊บผ์šด ๋‹จ๋ฉด๊ณผ ๊ณ ๊ฐ•๋„ ๊ฐ•์žฌ์—์„œ๋Š” ๋” ํฐ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ตฌ์†์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜์—ฌ ์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•์ด ๊ท ์—ด์„ ๋ฌด๋””๊ฒŒ ํ•˜๋Š” ๋Šฅ๋ ฅ์ด ๊ฐ์†Œํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์šฉ์ ‘ ๊ธˆ์†, ์šฉ์œต์„  ๋ฐ ์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€๋Š” ๋ณ„๋„์˜ ์ฃผ์˜๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•˜๋‹ค. ISO 15653:2018์€ K, CTOD ฮด ๋ฐ J-์ ๋ถ„์˜ ์‹คํ—˜์  ๋“ฑ๊ฐ€๋Ÿ‰์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์šฉ์ ‘๋ถ€ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์„ ๋‹ค๋ฃฌ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ๋ณด๊ณ ๋œ ๊ฐ’์€ ์‹œํ—˜ ๋ฐฉ๋ฒ•, ์‹œํ—˜ํŽธ ํ˜•์ƒ, ๊ท ์—ด ์œ„์น˜, ์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„ ๋ฐ ์œ ํšจ์„ฑ ํ•œ๊ณ„์™€ ํ•จ๊ป˜ ํ•ด์„ํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค.

๊ฐ•์žฌ์— KIC์™€ LEFM์ด ์œ ํšจํ•œ ๊ฒฝ์šฐ

ASTM E399-24 ๋ฐ ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ

ASTM E399-24๋Š” ๊ธˆ์† ์žฌ๋ฃŒ์˜ ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ KIC์„ ์ธก์ •ํ•˜๋Š” ๊ตฌ์ฒด์ ์ธ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์ œ์‹œํ•œ๋‹ค. ์ด ๋ฐฉ๋ฒ•์€ ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด์„ ๋„์ž…ํ•œ ์‹œํ—˜ํŽธ์— ์ฃผ๋กœ ๋ชจ๋“œ I ํ•˜์ค‘์„ ๊ฐ€ํ•˜๋ฉฐ, ๊ทธ ์‘๋‹ต์ด ๋Œ€์ฒด๋กœ ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ์ƒํƒœ๋ฅผ ์œ ์ง€ํ•˜๋Š” ์กฐ๊ฑด์—์„œ ์ˆ˜ํ–‰๋œ๋‹ค. ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ๋‹จ์ˆœํžˆ โ€œ๊ฐ•์žฌ์˜ ์ธ์„ฑโ€์„ ์˜๋ฏธํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ์‹œํ—˜ํŽธ, ๊ท ์—ด, ์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„ ๋ฐ ์œ ํšจ์„ฑ ์š”๊ฑด์ด ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ๋ชจ๋ธ์„ ๋’ท๋ฐ›์นจํ•  ๋•Œ์—๋งŒ ์ธ์ •๋˜๋Š” ์žฌ๋ฃŒ ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜์ด๋‹ค.

์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ตฌ๋ถ„์€ ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค. KIC์€ ์‹ฌํ•œ ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ๊ตฌ์† ์ƒํƒœ์—์„œ ๋ถˆ์•ˆ์ • ๊ท ์—ด ์ „ํŒŒ๊ฐ€ ์‹œ์ž‘๋  ๋•Œ์˜ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ๋‹ค. ์ด๋Š” ํ•ญ๋ณต๊ฐ•๋„, ๊ฒฝ๋„, ์—ฐ์„ฑ ๋˜๋Š” ํ”ผ๋กœ ์ €ํ•ญ์„ฑ์„ ์ธก์ •ํ•˜๋Š” ๊ฐ’์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ์ธ์žฅ๊ฐ•๋„๊ฐ€ ๋†’์€ ๊ฐ•์žฌ๋ผ๋„ ์ €์˜จ ๊ท ์—ด ์ €ํ•ญ์„ฑ์ด ๋‚ฎ์„ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋ฐ˜๋Œ€๋กœ, ์ค‘๊ฐ„ ์ •๋„์˜ ๊ฐ•๋„๋ฅผ ๊ฐ€์ง„ ๊ฐ•์žฌ๋ผ๋„ ๋ฏธ์„ธ์กฐ์ง๊ณผ ์‹œํ—˜ ์กฐ๊ฑด์— ๋”ฐ๋ผ ํŒŒ๊ดด ์ €ํ•ญ์„ฑ์ด ๋” ๋†’๋‹ค๋ฉด ๋” ํฐ ๊ท ์—ด์„ ๊ฒฌ๋”œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๊ทธ ๊ธฐ์ดˆ๋Š” A. A. Griffith์˜ ์—๋„ˆ์ง€ ๊ธฐ์ค€์ด๋‹ค. ์ฆ‰, ๊ท ์—ด์ด ์กฐ๊ธˆ ๋” ์„ฑ์žฅํ•จ์œผ๋กœ์จ ๋ฐฉ์ถœ๋˜๋Š” ํƒ„์„ฑ ์—๋„ˆ์ง€๊ฐ€ ์ƒˆ๋กœ์šด ํŒŒ๊ดด๋ฉด์„ ํ˜•์„ฑํ•˜๋Š” ๋ฐ ์ถฉ๋ถ„ํ•  ๋•Œ ๊ท ์—ด์ด ์ „ํŒŒ๋œ๋‹ค. G. R. Irwin์€ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜ K๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ๋ถ€๊ทผ์˜ ํƒ„์„ฑ ์‘๋ ฅ์žฅ์„ ํ‘œํ˜„ํ–ˆ๋‹ค. ์ค‘์•™์— ๊ท ์—ด์ด ์žˆ๋Š” ํŒ์— ๋Œ€ํ•ด NASA-HDBK-5010 ์ œ2๊ถŒ์€ ๋ชจ๋“œ I ๊ด€๊ณ„์‹์„ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์ œ์‹œํ•œ๋‹ค.

K=ฮฒโขฯƒโขฯ€โขa,

์—ฌ๊ธฐ์„œ ฮฒ๋Š” ํ˜•์ƒ์„ ๊ณ ๋ คํ•˜๋Š” ๊ณ„์ˆ˜์ด๊ณ , ฯƒ๋Š” ์ž‘์šฉ ์‘๋ ฅ์ด๋ฉฐ, a๋Š” ์„ ํƒํ•œ ๊ทœ์•ฝ์— ๋”ฐ๋ฅธ ๊ท ์—ด ์น˜์ˆ˜์ด๋‹ค. ์ด ์‹์€ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ๊ฐ’์ด ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ, ์‘๋ ฅ ๋ฐ ํ˜•์ƒ๊ณผ ๋ถ„๋ฆฌ๋  ์ˆ˜ ์—†๋Š” ์ด์œ ๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค. AFGROW ์—ญ์‹œ ํƒ„์„ฑ ์˜์—ญ์—์„œ์˜ ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ์‘๋‹ต์„ ํ•˜์ค‘, ํ˜•์ƒ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์น˜์ˆ˜์˜ ํ•จ์ˆ˜๋กœ ๋‹ค๋ฃฌ๋‹ค.

๋”ฐ๋ผ์„œ ์œ ํšจํ•œ KIC ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ๋ณดํŽธ์ ์ธ ๊ฐ•์ข… ๊ณ ์œ  ์ƒ์ˆ˜๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ, ํ•œ๊ณ„ ์ƒํƒœ๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋Š” ํŒŒ๊ดด ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜์ด๋‹ค. ์ด ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ์ •์˜๋œ ๋ชจ๋“œ I ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ์กฐ๊ฑด์— ์ ์šฉ๋œ๋‹ค. ์ด๋ฅผ JIC, CTOD ๋˜๋Š” R-๊ณก์„  ๊ฐ’ ๋Œ€์‹  ์ง์ ‘ ์‚ฌ์šฉํ•ด์„œ๋Š” ์•ˆ ๋œ๋‹ค. ASTM E1820์€ K, J ๋ฐ CTOD๋ฅผ ํ†ตํ•ด ๋ชจ๋“œ I ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์„ ํ‰๊ฐ€ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ํŠน์ • ์ ์˜ ๊ฐ’๊ณผ ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์„ ๋ชจ๋‘ ํฌํ•จํ•œ๋‹ค. ISO 12135:2021์€ K, ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ๊ฐœ๊ตฌ ๋ณ€์œ„ ฮด, J ๋ฐ ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ์ค€์ •์  ์‹œํ—˜ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ๋‹ค๋ฃฌ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์€ ํƒ„์†Œ์„ฑ ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ๊ฑฐ๋™์ด ์ค‘์š”ํ•œ ์ƒํ™ฉ์„ ๋Œ€์ƒ์œผ๋กœ ํ•œ๋‹ค.

๊ฐ•์ฒ ์˜ ํŒŒ๊ดด ์ธ์„ฑ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์„ฑ๋Šฅ
LEFM is appropriate only when crack-tip plasticity remains small relative to the specimen and ligament.

์†Œ๊ทœ๋ชจ ํ•ญ๋ณต๊ณผ ์†Œ์„ฑ์˜์—ญ์˜ ํ•œ๊ณ„

LEFM์€ ์‹œํ—˜ํŽธ์˜ ๋Œ€๋ถ€๋ถ„์ด ํƒ„์„ฑ ์ƒํƒœ๋ฅผ ์œ ์ง€ํ•˜๊ณ , ์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•์ด ๊ท ์—ด ๋ฐ”๋กœ ์•ž์˜ ์ž‘์€ ์˜์—ญ์— ๊ตญํ•œ๋œ๋‹ค๊ณ  ๊ฐ€์ •ํ•œ๋‹ค. ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ์†Œ์„ฑ์˜์—ญ์ด๋ผ๊ณ  ๋ถ€๋ฅด๋Š” ์ด ์˜์—ญ์€ ์‹œํ—˜์„ ์ง€๋ฐฐํ•˜๋Š” ์‹œํ—˜ํŽธ ๋‘๊ป˜, ๋ฆฌ๊ฐ€๋จผํŠธ, ๊ท ์—ด ๊ธธ์ด ๋ฐ ๊ธฐํƒ€ ์น˜์ˆ˜์— ๋น„ํ•ด ์ž‘์•„์•ผ ํ•œ๋‹ค. ์ด ์˜์—ญ์ด ์ง€๋‚˜์น˜๊ฒŒ ์ปค์ง€๋ฉด ์ธก์ •๋œ ํ•˜์ค‘์€ ๋” ์ด์ƒ ๊ท ์—ด ๋๋‹จ์˜ ์ง€๋ฐฐ์ ์ธ ํƒ„์„ฑ ์‘๋ ฅ์žฅ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ€ ์—ฌ์ „ํžˆ ํ•ด๋‹น ์‹œํ—˜ ํ˜•์ƒ์„ ์„ค๋ช…ํ•  ์ˆ˜๋Š” ์žˆ์ง€๋งŒ, ์ธ์ •๋œ ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  KIC ๊ฐ’์€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค.

๊ทธ ๋ฌผ๋ฆฌ์  ์ด์œ ๋Š” ๋ช…ํ™•ํ•˜๋‹ค. ์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•์€ ๊ท ์—ด ๋๋‹จ์„ ๋‘”ํ™”์‹œํ‚ค๊ณ  ์‘๋ ฅ์„ ์žฌ๋ถ„๋ฐฐํ•˜๋ฉฐ, Irwin ํ•ด๊ฐ€ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋Š” ํŠน์ด ํƒ„์„ฑ์žฅ์„ ์™„ํ™”ํ•œ๋‹ค. ์†Œ๊ทœ๋ชจ ํ•ญ๋ณต ์กฐ๊ฑด์—์„œ๋Š” ์ด๋ ‡๊ฒŒ ๋ณ€ํ™”๋œ ์˜์—ญ์ด ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ์ œํ•œ๋˜์–ด ์žˆ์œผ๋ฏ€๋กœ K๊ฐ€ ์—ฌ์ „ํžˆ ์ฃผ๋ณ€ ์‘๋ ฅ์žฅ์„ ํŠน์„ฑํ™”ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ์†Œ์„ฑ์˜์—ญ์ด ๋ฆฌ๊ฐ€๋จผํŠธ๋‚˜ ๋‘๊ป˜์˜ ์ƒ๋‹น ๋ถ€๋ถ„์„ ์ฐจ์ง€ํ•˜๊ฒŒ ๋˜๋ฉด, ํ•˜๋‚˜์˜ ํƒ„์„ฑ ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜๋งŒ์œผ๋กœ๋Š” ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ์ƒํƒœ๋ฅผ ์ •ํ™•ํžˆ ์„ค๋ช…ํ•  ์ˆ˜ ์—†๋‹ค.

์ž‘์šฉ ์‘๋ ฅ์ด ๋†’์•„์ง€๋ฉด ์†Œ์„ฑ์˜์—ญ์ด ์ปค์ง„๋‹ค. ํ•ญ๋ณต๊ฐ•๋„๊ฐ€ ๋‚ฎ์•„์ ธ๋„ ๋งˆ์ฐฌ๊ฐ€์ง€์ด๋‹ค. ๋˜ํ•œ ์–‡์€ ์‹œํ—˜ํŽธ์€ ๋‘๊บผ์šด ์‹œํ—˜ํŽธ๋ณด๋‹ค ๋‘๊ป˜ ๋ฐฉํ–ฅ ๋ณ€ํ˜•๊ณผ ์†Œ์„ฑ ์™„ํ™”๋ฅผ ๋” ๋งŽ์ด ํ—ˆ์šฉํ•œ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ์˜ํ–ฅ์œผ๋กœ ๊ฒ‰๋ณด๊ธฐ ํŒŒ๊ดด ํ•˜์ค‘์ด ๋” ๋†’๊ฒŒ ๋‚˜ํƒ€๋‚  ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ, ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ๊ท ์—ด ์ „ํŒŒ์— ๋Œ€ํ•œ ๊ณ ์œ  ์ €ํ•ญ์„ฑ์ด ๋†’์•„์ง„ ๊ฒƒ์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ ๊ตฌ์†์ด ๊ฐ์†Œํ•œ ๊ฒƒ์„ ๋ฐ˜์˜ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ํ‘œ์ค€์˜ ์œ ํšจ์„ฑ ์š”๊ฑด์„ ์ถฉ์กฑํ•˜์ง€ ์•Š์€ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ KIC๋ผ๊ณ  ๋ถ€๋ฅด๋Š” ๊ฒƒ์€ ์‹œํ—˜์ด ์ž…์ฆํ•œ ๋‚ด์šฉ์„ ๊ณผ์žฅํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค.

ํƒ„์†Œ์„ฑ ๊ฑฐ๋™์ด ํŒŒ๊ดด ํ˜„์ƒ์„ ์ง€๋ฐฐํ•˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ J, CTOD ๋˜๋Š” ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์ด ๋” ์œ ์šฉํ•œ ์ •๋ณด๋ฅผ ์ œ๊ณตํ•œ๋‹ค. ASTM E1290์€ ํŠน์ • ๊ท ์—ด ์ „ํŒŒ ์‚ฌ๊ฑด์—์„œ์˜ ์ž„๊ณ„ CTOD ๊ฐ’์„ ์ค‘์ ์ ์œผ๋กœ ๋‹ค๋ฃจ๋ฉฐ, ์˜จ๋„๊ฐ€ ๋‚ฎ์•„์งˆ ๋•Œ ์—ฐ์„ฑ-์ทจ์„ฑ ์ฒœ์ด๋ฅผ ๋ณด์ด๋Š” ๊ฐ•์žฌ์— ํŠนํžˆ ์œ ์šฉํ•˜๋‹ค. ISO 15653:2018์€ ์šฉ์ ‘๋ถ€์— ๊ด€๋ จ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ์‹œํ—˜ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์ ์šฉํ•˜๋ฉฐ, ์šฉ์ ‘๊ธˆ์†๊ณผ ์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€์— ์œ„์น˜ํ•œ ํ”ผ๋กœ๊ท ์—ด๋„ ํฌํ•จํ•œ๋‹ค. ๊ท ์—ด์˜ ์œ„์น˜๋Š” ๊ณต์นญ ํŒ์žฌ ๊ฐ•์ข…๋งŒํผ ์ค‘์š”ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๊ตฌ์†, ๋‘๊ป˜ ๋ฐ ์‹œํ—˜ํŽธ ์œ ํšจ์„ฑ

๊ตฌ์† ๊ท ์—ด ๋๋‹จ์—์„œ ์ฃผ๋ณ€ ์žฌ๋ฃŒ๊ฐ€ ์†Œ์„ฑ๋ณ€ํ˜•์„ ์–ต์ œํ•˜๋Š” ์ •๋„. ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ๊ตฌ์†์ด ํด์ˆ˜๋ก ์‚ผ์ถ• ์‘๋ ฅ์ด ์ด‰์ง„๋˜๋ฉฐ ๊ฒ‰๋ณด๊ธฐ ํŒŒ๊ดด ํ—ˆ์šฉ๋„๊ฐ€ ๊ฐ์†Œํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๊ตฌ์†์€ ์ฃผ๋ณ€ ์žฌ๋ฃŒ๊ฐ€ ๊ท ์—ด ๋๋‹จ์—์„œ์˜ ์†Œ์„ฑ ์œ ๋™์„ ์–ผ๋งˆ๋‚˜ ๊ฐ•ํ•˜๊ฒŒ ์–ต์ œํ•˜๋Š”์ง€๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ๋‹ค. ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ๋” ํฐ ๋‘๊ป˜์™€ ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ํฐ ์ž”์—ฌ ๋ฆฌ๊ฐ€๋จผํŠธ์— ์˜ํ•ด ์ด‰์ง„๋˜๋Š” ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ์ƒํƒœ๋Š” ํ‰๋ฉด์‘๋ ฅ ์ƒํƒœ๋ณด๋‹ค ๋” ํฐ ๊ตฌ์†์„ ๋ถ€๊ณผํ•œ๋‹ค. ๊ตฌ์†์ด ์ปค์ง€๋ฉด ์†Œ์„ฑ ์™„ํ™”๊ฐ€ ์–ต์ œ๋˜๊ณ  ์‹œํ—˜ ์ค‘ ์ธก์ •๋˜๋Š” ๊ฒ‰๋ณด๊ธฐ ํŒŒ๊ดด ํ—ˆ์šฉ๋„๊ฐ€ ๋‚ฎ์•„์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ๋™์ผํ•œ ๊ฐ•์žฌ๋ผ๋„ ์–‡์€ ๋‹จ๋ฉด๊ณผ ๋‘๊บผ์šด ๋‹จ๋ฉด์—์„œ, ๋˜๋Š” ๊ท ์—ด ๋ฐฉํ–ฅ๊ณผ ๋ฆฌ๊ฐ€๋จผํŠธ ์น˜์ˆ˜๊ฐ€ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ์‹œํ—˜ํŽธ์—์„œ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ๊ฐ’์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๋‘๊ป˜๋Š” ๋ถ€์ˆ˜์ ์ธ ์‹œํ—˜ ์„ธ๋ถ€์‚ฌํ•ญ์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ๋‘๊ป˜๋Š” ๋‹จ๋ฉด์„ ๊ฐ€๋กœ์ง€๋ฅด๋Š” ์‘๋ ฅ ์ƒํƒœ๋ฅผ ๋ณ€ํ™”์‹œํ‚ค๋ฉฐ, ๊ท ์—ด ๋๋‹จ์ด ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ํ•ด์„์— ํ•„์š”ํ•œ ์‚ผ์ถ• ๊ตฌ์†์„ ๊ฒฝํ—˜ํ•˜๋Š”์ง€์— ์˜ํ–ฅ์„ ์ค€๋‹ค. ์‹œํ—˜ํŽธ ํ˜•์ƒ๋„ ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค. ์ปดํŒฉํŠธ ์ธ์žฅ ์‹œํ—˜ํŽธ๊ณผ ๋‹จ์ผ ๊ฐ€์žฅ์ž๋ฆฌ ๊ตฝํž˜ ์‹œํ—˜ํŽธ์€ ๊ท ์—ด ๊ธธ์ด, ๋ฆฌ๊ฐ€๋จผํŠธ, ๊ตฝํž˜ ๋ฐ ๊ตฌ์†์ด ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ์กฐํ•ฉ์„ ๋งŒ๋“ค ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ํ•œ ํ˜•์ƒ์—์„œ ์–ป์€ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํ•ด๋‹น ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ์กฐ๊ฑด์„ ํ™•์ธํ•˜์ง€ ์•Š์€ ์ฑ„ ๊ตฌ์กฐ ์„ธ๋ถ€์— ์ ์šฉํ•ด์„œ๋Š” ์•ˆ ๋œ๋‹ค.

FHWA์˜ ๊ฐ•๊ต ์ง€์นจ์€ ์„ค๊ณ„์ƒ์˜ ์˜๋ฏธ๋ฅผ ์ง์ ‘์ ์œผ๋กœ ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹ค. ์ ์šฉ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ํŒŒ๊ดด์—ญํ•™ ๋ชจ๋ธ ๋‚ด์—์„œ ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ์™€ ์‘๋ ฅ์˜ ์กฐํ•ฉ์ด K=KIC๋ณด๋‹ค ๋‚ฎ์œผ๋ฉด ์•ˆ์ •์ ์ด์ง€๋งŒ, ๊ณ ๊ฐ•๋„ ๋ฐ ๋‘๊บผ์šด ๊ฐ•์žฌ๋Š” ์‘๋ ฅ๊ณผ ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ๊ตฌ์†์ด ์ฆ๊ฐ€ํ•˜์—ฌ ํŒŒ๊ดด ์œ„ํ—˜์ด ์ปค์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฏ€๋กœ ๋” ๋†’์€ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์ด ํ•„์š”ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ์ด ์ง€์นจ์€ ๋ชจ๋“  ๊ต๋Ÿ‰ ์„ธ๋ถ€์— ์ ์šฉ๋˜๋Š” ํ•˜๋‚˜์˜ ๊ฐ•์ข…๋ณ„ ์ˆ˜์น˜ ํ•œ๊ณ„๋ฅผ ์„ค์ •ํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ๊ธฐ์ˆ ์ž๋Š” ์‹ค์ œ ๊ฒฐํ•จ ํฌ๊ธฐ, ์‘๋ ฅ ๋ฒ”์œ„, ํ˜•์ƒ, ๋‘๊ป˜, ๊ฐ•์žฌ ๊ฐ•๋„, ์˜จ๋„ ๋ฐ ๊ฒ€์‚ฌ ๊ฐ€์ •์„ ํ‰๊ฐ€ํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค.

๋”ฐ๋ผ์„œ ๋ณด๊ณ ๋œ ๊ฐ’์—๋Š” ๊ทธ ์ƒํƒœ๋ฅผ ๋ช…์‹œํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ์ธ์ •๋œ KIC์€ ๊ด€๋ จ ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ๋ฐ ์‹œํ—˜ํŽธ ์œ ํšจ์„ฑ ์š”๊ฑด์„ ์ถฉ์กฑํ•œ๋‹ค. ์กฐ๊ฑด๋ถ€ ๊ฐ’์€ ํ”ํžˆ KQ๋กœ ํ‘œ์‹œ๋˜๋ฉฐ, ๊ทธ๋Ÿฌํ•œ ์š”๊ฑด์„ ์ถฉ์กฑํ–ˆ์Œ์„ ์ž…์ฆํ•˜์ง€ ๋ชปํ•œ ์ธก์ • ํŒŒ๊ดด ๊ฒฐ๊ณผ์ด๋‹ค. ํ˜•์ƒ์— ์˜์กดํ•˜๋Š” ํƒ„์†Œ์„ฑ ๊ฐ’์€ ํ•ด๋‹น ์‹œํ—˜ํŽธ๊ณผ ํ•˜์ค‘ ๋ฐฐ์—ด์— ์œ ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ, KIC๊ณผ ์„œ๋กœ ๋ฐ”๊พธ์–ด ์‚ฌ์šฉํ•  ์ˆ˜๋Š” ์—†๋‹ค. ๋ถˆ์•ˆ์ • ํŒŒ๊ดด๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•˜๊ธฐ ์ „์— ์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„, ๊ท ์—ด ๋ฐฉํ–ฅ, ์šฉ์ ‘๋ถ€ ์œ„์น˜ ๋ฐ ์•ˆ์ •์  ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ์— ๋”ฐ๋ผ ์ง€๋ฐฐ์ ์ธ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ€ ๋‹ฌ๋ผ์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์„ค๊ณ„์— ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜์™€ ์œ ํšจ์„ฑ ๋ชจ๋ธ์— ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ๊ฑฐ๋™์„ ์ผ์น˜์‹œ์ผœ์•ผ ํ•œ๋‹ค.

ํƒ„์„ฑ-์†Œ์„ฑ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ: J, CTOD ๋ฐ R-๊ณก์„ 

์„ ํ˜• ํƒ„์„ฑ ํŒŒ๊ดด์—ญํ•™(LEFM)์€ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์†Œ์„ฑ ์˜์—ญ์ด ์‹œํ—˜ํŽธ ๋ฐ ์ž”์—ฌ ๋ฆฌ๊ฐ€๋จผํŠธ์— ๋น„ํ•ด ์ž‘์„ ๋•Œ ์ ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ์กฐ๊ฑด์—์„œ๋Š” ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜ K๊ฐ€ ํƒ„์„ฑ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์žฅ์˜ ์„ธ๊ธฐ๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋ฉฐ, KIC๋Š” ํ‰๋ฉด ๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ASTM E399-24๋Š” ์ฃผ๋กœ ์„ ํ˜• ํƒ„์„ฑ ๋ฐ ํ‰๋ฉด ๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ์กฐ๊ฑด์—์„œ ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด์„ ๋„์ž…ํ•œ ๊ธˆ์† ์‹œํ—˜ํŽธ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ KIC๋ฅผ ๊ฒฐ์ •ํ•œ๋‹ค. ์ด ํ‘œ์ค€์˜ ์œ ํšจ์„ฑ ์š”๊ฑด์€ ๋‹จ์ˆœํ•œ ํ–‰์ •์  ์„ธ๋ถ€์‚ฌํ•ญ์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ์†Œ์„ฑ์ด ๋ฆฌ๊ฐ€๋จผํŠธ์˜ ์ง€๋‚˜์น˜๊ฒŒ ํฐ ๋ถ€๋ถ„์— ๊ฑธ์ณ ํ™•์‚ฐ๋˜๋ฉด, ๋ณด๊ณ ๋œ KIC๋Š” ์œ ํšจํ•œ ํ‰๋ฉด ๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ์žฌ๋ฃŒ ํ•œ๊ณ„๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค.

๊ฐ•์žฌ๊ฐ€ ๊ท ์—ด ์ฃผ์œ„์—์„œ ํ•ญ๋ณตํ•˜๋ฉด ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์žฅ์€ ๋น„๊ท ์ผํ•ด์ง€๊ณ , ์ž‘์šฉ ํ•˜์ค‘์€ ๋” ์ด์ƒ K๋งŒ์œผ๋กœ ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์—†๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•์€ ์—๋„ˆ์ง€๋ฅผ ํก์ˆ˜ํ•˜๊ณ , ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ตฌ์† ์ƒํƒœ๋ฅผ ๋ณ€ํ™”์‹œํ‚ค๋ฉฐ, ๋ถˆ์•ˆ์ • ํŒŒ๊ดด์— ์•ž์„œ ์•ˆ์ •์ ์ธ ์ฐข๊น€์„ ์ผ์œผํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. NIST๊ฐ€ 2008๋…„์— ๋ฐœํ‘œํ•œ ๊ฐ•์žฌ ํŒŒ๊ดด ๋…ผ์˜์—์„œ๋Š” ํƒ„์„ฑ-์†Œ์„ฑ ์‹œํ—˜์ด ์ด๋Ÿฌํ•œ ๋ณต์žกํ•œ ์‘๋ ฅ-๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ๋ถ„ํฌ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•˜๊ณ  ๋ถˆ์•ˆ์ • ๊ท ์—ด ์ „ํŒŒ ์˜ˆ์ธก์„ ํ–ฅ์ƒํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์ด๋ผ๊ณ  ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ๊ด€๋ จ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ๋‹จ์ผ KIC๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ J ๊ฐ’, CTOD ๊ฐ’ ๋˜๋Š” ์ „์ฒด ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

ASTM E1820 ๋ฐ J ๊ธฐ๋ฐ˜ ์ €ํ•ญ์„ฑ

J ์ ๋ถ„์€ ํƒ„์„ฑ-์†Œ์„ฑ ๊ท ์—ด ๊ตฌ๋™ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ์ด๋‹ค. ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์œผ๋กœ๋Š” ์ƒˆ๋กœ ์ƒ์„ฑ๋œ ๊ท ์—ด ๋ฉด์  ๋‹จ์œ„๋‹น ๊ท ์—ด ์ง„์ „์— ์ด์šฉ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ์—๋„ˆ์ง€๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋ฉฐ, ๋‹จ์œ„๋Š” ์—๋„ˆ์ง€/๋ฉด์ , ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ kJ/m2 ๋˜๋Š” N/mm์ด๋‹ค. ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ๊ตฌ์†๋œ ๊ท ์—ด์—์„œ J ์žฅ์ด ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ทผ๋ฐฉ์˜ ๋ณ€ํ˜•์„ ํŠน์„ฑํ™”ํ•˜๋Š” ์กฐ๊ฑด์ด๋ผ๋ฉด, J๋Š” ํƒ„์„ฑ ๋ฐ ์†Œ์„ฑ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ํ•˜์ค‘์˜ ์„ธ๊ธฐ๋ฅผ ๋ชจ๋‘ ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. J๋Š” ๋‹จ์ˆœํžˆ K์˜ ๋‹ค๋ฅธ ๋ช…์นญ์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค.

ํ•œ๊ณ„์ ์ธ ์„ ํ˜• ํƒ„์„ฑ ์กฐ๊ฑด์—์„œ๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์€ ๊ด€๊ณ„์‹์ด ๋‘ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ๋ฅผ ์—ฐ๊ฒฐํ•œ๋‹ค.

J=K2Eโขโ€ฒ

์—ฌ๊ธฐ์„œ ํ‰๋ฉด ์‘๋ ฅ์—์„œ๋Š” Eโขโ€ฒ=E, ํ‰๋ฉด ๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์—์„œ๋Š” Eโขโ€ฒ=E/(1โˆ’ฮฝ2)์ด๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ์ด ์‹์ด ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ J์™€ K๋ฅผ ์„œ๋กœ ๋Œ€์ฒดํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค๋Š” ๋œป์€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ์‹์€ ๋ช…์‹œ๋œ ๊ฐ€์ •ํ•˜์—์„œ ํƒ„์„ฑ ๊ธฐ์—ฌ๋ถ„์— ์ ์šฉ๋œ๋‹ค. ์†Œ์„ฑ ์ผ, ์‹œํ—˜ํŽธ ํ˜•์ƒ, ๊ท ์—ด ์ง„์ „ ๋ฐ ๊ตฌ์† ์ƒํƒœ์— ๋”ฐ๋ผ ์ธก์ •๋Ÿ‰์˜ ๊ฑฐ๋™์€ ์„œ๋กœ ๋‹ฌ๋ผ์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

ASTM E1820์€ K, J ๋ฐ CTOD๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๊ณ , ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์  ๊ฐ’ ๋˜๋Š” ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์œผ๋กœ ๋ณด๊ณ ํ•˜๋Š” ๋ชจ๋“œ I ์‹œํ—˜ ์ ˆ์ฐจ๋ฅผ ์ œ๊ณตํ•œ๋‹ค. ์ปดํŒฉํŠธ ์ธ์žฅ ์‹œํ—˜ํŽธ, ์ฆ‰ C(T) ์‹œํ—˜ํŽธ๊ณผ ๋‹จ์ผ ๊ฐ€์žฅ์ž๋ฆฌ ๊ตฝํž˜ ์‹œํ—˜ํŽธ, ์ฆ‰ SE(B) ์‹œํ—˜ํŽธ์ด ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์‚ฌ์šฉ๋œ๋‹ค. ์‹œํ—˜์€ ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด์„ ๋„์ž…ํ•œ ์‹œํ—˜ํŽธ์œผ๋กœ ์‹œ์ž‘ํ•˜๋ฉฐ, ์ดํ›„ ๊ท ์—ด์— ํ•˜์ค‘์„ ๊ฐ€ํ•˜๋ฉด์„œ ํ•˜์ค‘๊ณผ ๋ณ€์œ„๋ฅผ ๊ธฐ๋กํ•œ๋‹ค. ์ปดํ”Œ๋ผ์ด์–ธ์Šค ๋ณ€ํ™”, ์–ธ๋กœ๋”ฉ ์ ˆ์ฐจ ๋˜๋Š” ์‹œํ—˜ ํ›„ ์ธก์ •์„ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ๊ท ์—ด ์ง„์ „์„ ์ถ”์ •ํ•˜๊ณ  J์—์„œ ํƒ„์„ฑ ๊ธฐ์—ฌ๋ถ„๊ณผ ์†Œ์„ฑ ๊ธฐ์—ฌ๋ถ„์„ ๋ถ„๋ฆฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๋”ฐ๋ผ์„œ JIC์™€ ๊ฐ™์€ ๊ฐ’์€ ์กฐ๊ฑด๋ถ€ ๊ฐ’์ด๋‹ค. ์ด๋Š” ๊ฐœ์‹œ์˜ ์ •์˜, ์‹œํ—˜ํŽธ ํฌ๊ธฐ, ๊ท ์—ด ์ค€๋น„, ๋ฐ์ดํ„ฐ ์ฒ˜๋ฆฌ ๋ฐ ์œ ํšจ์„ฑ์— ๊ด€ํ•œ ํ‘œ์ค€์˜ ๊ทœ์ •์— ์ขŒ์šฐ๋œ๋‹ค. ์†Œํ˜• ์‹œํ—˜ํŽธ์€ ์œ ์šฉํ•œ ์„ ๋ณ„ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ œ๊ณตํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ, ๋‹ค๋ฅธ ์กฐ๊ฑด์— ์ ์šฉ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ๊ฐœ์‹œ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์— ํ•„์š”ํ•œ ํฌ๊ธฐ ๋˜๋Š” ๊ตฌ์† ์š”๊ฑด์„ ์ถฉ์กฑํ•˜์ง€ ๋ชปํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์šฉ์ ‘๋ถ€์—๋„ ๊ฐ™์€ ์ฃผ์˜๊ฐ€ ์ ์šฉ๋œ๋‹ค. ISO 15653:2018์€ ์šฉ์ ‘ ๊ธˆ์†๊ณผ ์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€์— ์œ„์น˜ํ•œ ๊ท ์—ด์„ ๋‹ค๋ฃจ๋ฉฐ K, CTOD ฮด, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  J ์ ๋ถ„์˜ ์‹คํ—˜์  ๋“ฑ๊ฐ€๋Ÿ‰์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ๋‹ค. ๋ชจ์žฌ ๊ฐ’์ด ํ•ด๋‹น ์œ„์น˜์˜ ๊ฐ’์„ ์ž๋™์œผ๋กœ ๋Œ€์‹ ํ•  ์ˆ˜๋Š” ์—†๋‹ค.

๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๋ณ€์œ„๋กœ์„œ์˜ CTOD

CTOD๋Š” ฮด๋กœ ํ‘œ๊ธฐํ•˜๋ฉฐ, ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ฐœ๊ตฌ ๋ณ€์œ„๋ฅผ ์ธก์ •ํ•œ๋‹ค. ๊ท ์—ด์˜ ์‹ฌ๊ฐ๋„๋ฅผ ์—๋„ˆ์ง€ ํ๋ฆ„์ด๋‚˜ ํƒ„์„ฑ ์‘๋ ฅ์žฅ์˜ ์ง„ํญ์œผ๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋Š” ๋Œ€์‹ , ์›๋ž˜์˜ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๋ถ€๊ทผ์—์„œ ๋‘ ๊ท ์—ด ๋ฉด์ด ์–ผ๋งˆ๋‚˜ ๋ฉ€๋ฆฌ ๋ฒŒ์–ด์ง€๋Š”์ง€๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ๋‹ค. ํ•ญ๋ณต์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ๊ฐ•์žฌ์—์„œ๋Š” ์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ฐœ๊ตฌ์— ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ๋‘”ํ™”์™€ ์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•์˜ ์˜ํ–ฅ์ด ํฌํ•จ๋œ๋‹ค. ์ง€์ •๋œ ํŒŒ๊ดด ๋˜๋Š” ๊ท ์—ด ์ง„์ „ ์‚ฌ๊ฑด์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋ฉด ์ž„๊ณ„ CTOD์— ๋„๋‹ฌํ•œ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๋ณธ๋‹ค.

์ด ๋•Œ๋ฌธ์— CTOD๋Š” ์†Œ์„ฑ์ด ์ƒ๋‹นํ•˜๊ณ  ๋ณ€์œ„ ๊ธฐ๋ฐ˜ ์„ค๋ช…์ด ๊ด€์ฐฐ๋œ ์ฐข๊น€ ํ˜„์ƒ๊ณผ ๋ฐ€์ ‘ํ•˜๊ฒŒ ๋Œ€์‘ํ•  ๋•Œ ํŠนํžˆ ์œ ์šฉํ•˜๋‹ค. ASTM E1290์€ ์ง€์ •๋œ ๊ท ์—ด ์ง„์ „ ์‚ฌ๊ฑด์—์„œ์˜ ์ž„๊ณ„ CTOD ๊ฐ’์— ์ค‘์ ์„ ๋‘๋ฉฐ, ์˜จ๋„๊ฐ€ ๋‚ฎ์•„์งˆ์ˆ˜๋ก ์—ฐ์„ฑ-์ทจ์„ฑ ์ฒœ์ด๋ฅผ ๊ฒช๋Š” ๊ฐ•์žฌ์™€ ํŠนํžˆ ๊ด€๋ จ์ด ์žˆ๋‹ค. ์ €์˜จ ์‹œํ—˜์—์„œ๋Š” ๋ฒฝ๊ฐœ ํŒŒ๊ดด ์ „์— ์•ˆ์ •์ ์ธ ์ฐข๊น€์ด ๊ฑฐ์˜ ๋‚˜ํƒ€๋‚˜์ง€ ์•Š์„ ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ, ๋” ๋†’์€ ์˜จ๋„์˜ ์‹œํ—˜์—์„œ๋Š” ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๋‘”ํ™” ํ›„ ์—ฐ์„ฑ ์ง„์ „์ด ๋‚˜ํƒ€๋‚  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์–ด๋–ค ์‚ฌ๊ฑด์„ ๊ธฐ์ค€์œผ๋กœ ์„ ํƒํ•˜๋Š”์ง€๊ฐ€ ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค.

CTOD์™€ J๋Š” ํŒŒ๊ดด์—ญํ•™ ๋ชจ๋ธ ๋ฐ ํ‘œ์ค€๋ณ„ ๋ณ€ํ™˜ ์ ˆ์ฐจ๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์„œ๋กœ ๊ด€๋ จ๋˜์ง€๋งŒ, ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ๋ฌผ๋ฆฌ๋Ÿ‰์„ ์ธก์ •ํ•œ๋‹ค. ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์žฅ, ํ•ญ๋ณต๊ฐ•๋„, ํ˜•์ƒ ๋ฐ ๋ณ€ํ˜• ์˜์—ญ์— ๊ด€ํ•œ ๊ฐ€์ • ์—†์ด๋Š” CTOD ๊ฐ’์„ JIC๋กœ ์ž๋™ ๋ณ€ํ™˜ํ•  ์ˆ˜ ์—†๋‹ค. CTOD๊ฐ€ KIC์™€ ๊ฐ™์€ ๊ฒƒ๋„ ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ISO 12135:2021์€ ๊ท ์งˆ ๊ธˆ์† ์‹œํ—˜ํŽธ์— ๋Œ€ํ•œ ํ•˜๋‚˜์˜ ์ค€์ •์  ์ฒด๊ณ„ ์•ˆ์— K, CTOD ฮด, J ๋ฐ ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์„ ํฌํ•จ์‹œํ‚ค์ง€๋งŒ, ์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ณตํ†ต ์ฒด๊ณ„๊ฐ€ ๊ฐ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ์˜ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ์ •์˜๋ฅผ ์—†์• ๋Š” ๊ฒƒ์€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค.

๋‹จ์ผ ์  ๊ฐ’๊ณผ ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์˜ ๋น„๊ต

R-๊ณก์„ ์€ ๊ท ์—ด์ด ์ง„์ „๋จ์— ๋”ฐ๋ผ ํŒŒ๊ดด ์ €ํ•ญ์ด ์–ด๋–ป๊ฒŒ ๋ณ€ํ•˜๋Š”์ง€๋ฅผ ๊ธฐ๋กํ•œ๋‹ค. ์ˆ˜ํ‰ ๋ณ€์ˆ˜๋Š” ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์•ˆ์ •์ ์ธ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ๋Ÿ‰ ฮ”a์ด๋ฉฐ, ์ˆ˜์ง ๋ณ€์ˆ˜๋Š” J, CTOD ๋˜๋Š” ํ—ˆ์šฉ๋œ ๋‹ค๋ฅธ ํŒŒ๊ดด ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ์ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ท ์—ด์ด ๋‘”ํ™”๋˜๊ณ  ์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•์ด ๋ฐœ์ƒํ•œ ๋‹ค์Œ ์ฐข๊น€์„ ๊ณ„์† ์ง„ํ–‰ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ๋” ํฐ ๊ตฌ๋™๋ ฅ์ด ํ•„์š”ํ•ด์ง€๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๊ณก์„ ์€ ์ƒ์Šนํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ณก์„ ์˜ ๊ธฐ์šธ๊ธฐ๋Š” ๋‹จ์ผ ๊ฐœ์‹œ ๊ฐ’์œผ๋กœ๋Š” ์ œ๊ณตํ•  ์ˆ˜ ์—†๋Š” ์ •๋ณด๋ฅผ ๋‹ด๊ณ  ์žˆ๋‹ค.

์ด๋Ÿฌํ•œ ์ฐจ์ด๋Š” ์—ฐ์„ฑ ๊ตฌ์กฐ์šฉ ๊ฐ•์žฌ์—์„œ ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค. ์  ๊ฐ’์€ ์ƒ๋‹นํ•œ ๊ท ์—ด ์ง„์ „์ด ์‹œ์ž‘๋˜๋Š” ์‹œ์ ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ, R-๊ณก์„ ์€ ์ž‘์šฉ ๊ตฌ๋™๋ ฅ์ด ๊ณก์„ ์— ๋„๋‹ฌํ•˜๊ธฐ ์ „์— ์‹œํ—˜ํŽธ์ด ์ถ”๊ฐ€์ ์ธ ์•ˆ์ •์  ์ฐข๊น€์„ ๊ฒฌ๋”œ ์ˆ˜ ์žˆ๋Š”์ง€๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์ค€๋‹ค. ์ž‘์šฉ J ๋˜๋Š” CTOD ๊ตฌ๋™๋ ฅ๊ณผ ์ƒ์Šนํ•˜๋Š” ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์˜ ๊ต์ ์€ ์•ˆ์ •์ ์ธ ์„ฑ์žฅ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์ดํ›„ ๊ตฌ๋™๋ ฅ๊ณผ ์ €ํ•ญ ์‚ฌ์ด์˜ ๋ถ„๋ฆฌ ์—ฌ์œ ๊ฐ€ ๊ฐ์†Œํ•˜๋ฉด ๋ถˆ์•ˆ์ • ํŒŒ๊ดด๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ํ˜•์ƒ๊ณผ ๊ตฌ์† ์ƒํƒœ์— ์ขŒ์šฐ๋˜๋ฏ€๋กœ ๋ณดํŽธ์ ์ธ ๊ฐ•์ข… ์ƒ์ˆ˜๋กœ ๋ณผ ์ˆ˜ ์—†๋‹ค.

์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„, ๋‘๊ป˜, ์šฉ์ ‘๋ถ€ ์œ„์น˜, ๊ท ์—ด ๋ฐฉํ–ฅ ๋ฐ ์‹œํ—˜ํŽธ ํ˜•์ƒ์€ ๋ชจ๋‘ ๊ณก์„ ์— ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์นœ๋‹ค. ๋™์ผํ•œ ์šฉ๊ฐ•์—์„œ ์ ˆ๋‹จํ•œ ๊ฒฝ์šฐ์—๋„ C(T) ๊ฒฐ๊ณผ์™€ SE(B) ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ€ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ, ๊ท ์—ด ์ง„์ „ ์ •์˜, ์‹œํ—˜ ์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„ ๋ฐ ์œ ํšจ์„ฑ ํ•œ๊ณ„๋ฅผ ๋ฐํžˆ์ง€ ์•Š์€ ์ฑ„ ๋ณด๊ณ ๋œ โ€œํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑโ€์€ ๋ถˆ์™„์ „ํ•œ ์ •๋ณด์ด๋‹ค. ASTM E1820, ISO 12135:2021 ๋ฐ ISO 15653:2018์€ ์‹œํ—˜ ์ ˆ์ฐจ๋ฅผ ์ œ๊ณตํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ด์ง€, J, CTOD, K ๋ฐ R-๊ณก์„  ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ์„œ๋กœ ๋Œ€์ฒด ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ์ทจ๊ธ‰ํ•ด๋„ ๋œ๋‹ค๋Š” ํ—ˆ๊ฐ€๋ฅผ ์ œ๊ณตํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค.

์˜จ๋„, ์—ฐ์„ฑ-์ทจ์„ฑ ์ฒœ์ด ๋ฐ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์†Œ์„ฑ

์˜จ๋„ ์˜์กด์  ํŒŒ๊ดด ๊ฑฐ๋™

์˜จ๋„์— ๋”ฐ๋ผ ๊ฐ•์žฌ์˜ ํŒŒ๊ดด ๊ฑฐ๋™์€ ์—ฐ์„ฑ ์ฐข๊น€๊ณผ ์ทจ์„ฑ ๋ฒฝ๊ฐœ ์‚ฌ์ด์—์„œ ๋ณ€ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. Strong evidence

๊ฐ•์žฌ๋Š” ๋ชจ๋“  ์‚ฌ์šฉ ์กฐ๊ฑด์—์„œ ํ•˜๋‚˜์˜ ๊ณ ์ •๋œ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์„ ๊ฐ–์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ์˜จ๋„๋Š” ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•๊ณผ ๋ฒฝ๊ฐœ ํŒŒ๊ดด ์‚ฌ์ด์˜ ๊ท ํ˜•์„ ๋ณ€ํ™”์‹œํ‚จ๋‹ค. ์˜จ๋„๊ฐ€ ๋‚ฎ์•„์ง€๋ฉด ๋งŽ์€ ํŽ˜๋ผ์ดํŠธ๊ณ„ ๋ฐ ์ €ํ•ฉ๊ธˆ๊ฐ•์—์„œ ์ „์œ„์˜ ์ด๋™์ด ๋”์šฑ ์–ด๋ ค์›Œ์ง„๋‹ค. ์ด์ „์—๋Š” ์†Œ์„ฑ ์œ ๋™์„ ํ†ตํ•ด ๋ฌด๋ŽŒ์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋˜ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์ด ๋Œ€์‹  ๊ธ‰๊ฒฉํ•œ ๋ฒฝ๊ฐœ ํŒŒ๊ดด์— ํ•„์š”ํ•œ ์ž„๊ณ„ ์‘๋ ฅ์— ๋„๋‹ฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ ๋น„๊ต์  ์ข์€ ์˜จ๋„ ๋ฒ”์œ„์—์„œ ์•ˆ์ •์ ์ธ ์—ฐ์„ฑ ์ฐข๊น€์—์„œ ๋ถˆ์•ˆ์ •ํ•œ ์ทจ์„ฑ ํŒŒ๊ดด๋กœ ๊ธ‰๊ฒฉํžˆ ์ „์ด๋  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ฑฐ๋™์€ ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์—ฐ์„ฑ-์ทจ์„ฑ ์ฒœ์ด(ductile-to-brittle transition, DBT)๋กœ ์„ค๋ช…๋œ๋‹ค. ์ด๋Š” ๊ต๋Ÿ‰, ์••๋ ฅ ์„ค๋น„, ๋ฐฐ๊ด€ ๋ฐ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ์ œ์ž‘์— ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ๋งŽ์€ ๊ฐ•์ข…์„ ํฌํ•จํ•˜์—ฌ ์ฒด์‹ฌ์ž…๋ฐฉ์ • ํŽ˜๋ผ์ดํŠธ๊ณ„ ๊ฐ•์—์„œ ํŠนํžˆ ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค. ์˜ค์Šคํ…Œ๋‚˜์ดํŠธ๊ณ„ ์Šคํ…Œ์ธ๋ฆฌ์Šค๊ฐ•์€ ๋ฉด์‹ฌ์ž…๋ฐฉ์ • ๊ตฌ์กฐ๊ฐ€ ์ €์˜จ์—์„œ ๋” ๋†’์€ ์—ฐ์„ฑ์„ ์œ ์ง€ํ•˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์ผ๋ฐ˜์ ์ธ ์‚ฌ์šฉ ์กฐ๊ฑด์—์„œ๋Š” ๋Œ€์ฒด๋กœ ๋™์ผํ•œ ์ •๋„๋กœ ๋šœ๋ ทํ•œ ์ฒœ์ด๋ฅผ ๋ณด์ด์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ํ•ฉ๊ธˆ ์ƒํƒœ, ์šฉ์ ‘ ์—ด์ด๋ ฅ, ํ•˜์ค‘ ์†๋„ ๋ฐ ํ™˜๊ฒฝ์€ ์—ฌ์ „ํžˆ ํŒŒ๊ดด ๊ฑฐ๋™์— ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์นœ๋‹ค.

๋”ฐ๋ผ์„œ ์‹ค์˜จ์—์„œ ์ธก์ •ํ•œ ์ธ์„ฑ๊ฐ’์„ ์˜ํ•˜ ์˜จ๋„์˜ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์— ์ž๋™์œผ๋กœ ์ ์šฉํ•  ์ˆ˜๋Š” ์—†๋‹ค. ๊ท ์—ด ๊ตฌ๋™๋ ฅ๋„ ํ•จ๊ป˜ ๊ณ ๋ คํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. NASA-HDBK-5010 ์ œ2๊ถŒ์€ ์ค‘์•™ ๊ท ์—ด์„ ๊ฐ€์ง„ ํŒ์˜ Mode I ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ๋‹ค.

K=ฮฒโขฯƒโขฯ€โขa

์—ฌ๊ธฐ์„œ a๋Š” ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ, ฯƒ๋Š” ์ธ๊ฐ€ ์‘๋ ฅ, ฮฒ๋Š” ํ˜•์ƒ ๋ณด์ •๊ณ„์ˆ˜์ด๋‹ค. ์ด ์‹์—๋Š” ์˜จ๋„๊ฐ€ ๋ช…์‹œ์ ์œผ๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚˜์ง€ ์•Š์ง€๋งŒ, ์˜จ๋„๋Š” K์™€ ๋น„๊ต๋˜๋Š” ์žฌ๋ฃŒ์˜ ์ €ํ•ญ์„ ๋ณ€ํ™”์‹œํ‚จ๋‹ค. ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์€ ๋‘ ์˜จ๋„์—์„œ ๋™์ผํ•œ ๊ณต์นญ ์‘๋ ฅ๊ณผ ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ๊ฒฝํ—˜ํ•˜๋ฉด์„œ๋„ ํŒŒ๊ดด์— ๋Œ€ํ•œ ์—ฌ์œ ๋„๋Š” ํฌ๊ฒŒ ๋‹ค๋ฅผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

์˜จ๋„์˜ ์˜ํ–ฅ์€ ํ•˜์ค‘ ์†๋„์—๋„ ๋ฏผ๊ฐํ•˜๋‹ค. ๋” ๋น ๋ฅธ ํ•˜์ค‘์€ ์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•์œผ๋กœ ์‘๋ ฅ์„ ์™„ํ™”ํ•  ์‹œ๊ฐ„์ด ์ค„์–ด๋“ค๊ฒŒ ํ•˜๋ฉฐ, ๊ฒ‰๋ณด๊ธฐ ์ฒœ์ด ๊ฑฐ๋™์„ ๋” ๋†’์€ ์˜จ๋„ ์ชฝ์œผ๋กœ ์ด๋™์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ตฌ์† ์—ญ์‹œ ์œ ์‚ฌํ•œ ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์นœ๋‹ค. ๋‘๊บผ์šด ๋‹จ๋ฉด, ๊นŠ์€ ๊ท ์—ด, ๋‚ ์นด๋กœ์šด ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๋ฐ ๊ตฌ์†๋œ ์šฉ์ ‘ ์ƒ์„ธ๋Š” ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ๋ณ€ํ˜•์„ ์–ต์ œํ•˜๋ฏ€๋กœ, ์–‡๊ณ  ์–•์€ ๊ท ์—ด์„ ๊ฐ€์ง„ ์‹œํ—˜ํŽธ์—์„œ ์˜ˆ์ƒ๋˜๋Š” ๊ฒƒ๋ณด๋‹ค ๋ฒฝ๊ฐœ ํŒŒ๊ดด๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•˜๊ธฐ ์‰ฌ์›Œ์ง„๋‹ค.

์ž„๊ณ„ CTOD ๋ฐ ์ฒœ์ด์— ๋ฏผ๊ฐํ•œ ๊ฐ•์žฌ

๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ฐœ๊ตฌ ๋ณ€์œ„, ์ฆ‰ CTOD ฮด๋Š” ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๋ถ€๊ทผ์˜ ๋ณ€ํ˜•๊ณผ ๊ด€๋ จ๋œ ๊ฐœ๊ตฌ ๋ณ€์œ„๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ๋‹ค. ์ž„๊ณ„ CTOD๋Š” ์ผ๋ฐ˜์ ์ธ ๊ฐ•์ข… ๋“ฑ๊ธ‰ ํ‘œ๊ธฐ๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋Š” ํŠน์ •ํ•œ ํŒŒ๊ดด ์‚ฌ๊ฑด, ์‹œํ—˜ ํ˜•์ƒ, ์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์œ„์น˜์— ์—ฐ๊ณ„๋œ ์ธก์ •๊ฐ’์ด๋‹ค.

ASTM E1290์€ ์ง€์ •๋œ ๊ท ์—ด ์—ฐ์žฅ ์‚ฌ๊ฑด์—์„œ์˜ ์ž„๊ณ„ CTOD๋ฅผ ๋‹ค๋ฃจ๋ฉฐ, ์˜จ๋„๊ฐ€ ๋‚ฎ์•„์ง์— ๋”ฐ๋ผ ์—ฐ์„ฑ-์ทจ์„ฑ ์ฒœ์ด๋ฅผ ๊ฒช๋Š” ๊ธˆ์† ์žฌ๋ฃŒ์— ํŠนํžˆ ๊ด€๋ จ๋œ๋‹ค. ํ•ด๋‹น ์‚ฌ๊ฑด์€ ์ ˆ์ฐจ์™€ ํ•ด์„์— ๋”ฐ๋ผ ์•ˆ์ •์ ์ธ ์ฐข๊น€์˜ ๊ฐœ์‹œ, ๊ทœ์ •๋œ ์–‘์˜ ๊ท ์—ด ์—ฐ์žฅ ๋˜๋Š” ๋ถˆ์•ˆ์ • ํŒŒ๊ดด๋ฅผ ํฌํ•จํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ๋ณด๊ณ ๋œ ฮดc์—๋Š” ํ•ด๋‹น ์‚ฌ๊ฑด์˜ ์ •์˜๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•˜๋ฉฐ, ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ์‚ฌ๊ฑด์— ๊ด€๋ จ๋œ ๊ฐ’๋“ค์„ ์ƒํ˜ธ ๊ตํ™˜ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ์ทจ๊ธ‰ํ•ด์„œ๋Š” ์•ˆ ๋œ๋‹ค.

๋” ๋†’์€ ์˜จ๋„์—์„œ ํŽ˜๋ผ์ดํŠธ๊ณ„ ๊ฐ•์€ ์ƒ๋‹นํ•œ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๋ฌด๋”ค์„ ๋ณด์ธ ๋’ค ์•ˆ์ •์ ์ธ ์—ฐ์„ฑ ์ฐข๊น€์ด ๋ฐœ์ƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์ด ๊ฒฝ์šฐ CTOD๋Š” ๊ท ์—ด์ด ์—ฐ์žฅ๋จ์— ๋”ฐ๋ผ ์ฆ๊ฐ€ํ•˜๋Š” ํŒŒ๊ดด ์ €ํ•ญ์„ ๊ธฐ๋กํ•˜๋Š” ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ๊ณผ ํ•จ๊ป˜ ํ•ด์„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋” ๋‚ฎ์€ ์˜จ๋„์—์„œ๋Š” ๋™์ผํ•œ ๊ฐ•์žฌ๊ฐ€ ๋ฒฝ๊ฐœ ํŒŒ๊ดด ์ „์— ์•ˆ์ •์ ์ธ ๊ท ์—ด ์—ฐ์žฅ์„ ๊ฑฐ์˜ ๋ณด์ด์ง€ ์•Š์„ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ด€๋ จ CTOD๋Š” ๊ธ‰๊ฒฉํžˆ ๋‚ฎ์•„์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ๋‹จ์ผ ์  ๊ฐ’๋งŒ์œผ๋กœ๋Š” ์ฐข๊น€ ์ง€๋ฐฐ ๊ฑฐ๋™์—์„œ ๋ฒฝ๊ฐœ ์ง€๋ฐฐ ํŒŒ๊ดด๋กœ์˜ ๋ณ€ํ™”๋ฅผ ํŒŒ์•…ํ•˜๊ธฐ ์–ด๋ ค์šธ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

ASTM E1820์€ K, J ๋ฐ CTOD๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•œ Mode I ํ‰๊ฐ€๋ฅผ ์  ๊ฐ’ ๋˜๋Š” ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์˜ ํ˜•ํƒœ๋กœ ํ—ˆ์šฉํ•œ๋‹ค. ISO 12135:2021 ์—ญ์‹œ ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด์„ ๋„์ž…ํ•œ ๊ท ์งˆ ๊ธˆ์† ์‹œํ—˜ํŽธ์— ๋Œ€ํ•ด ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜, CTOD ฮด, J-์ ๋ถ„ ๋ฐ ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ์ค€์ •์  ์‹œํ—˜ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ๊ทœ์ •ํ•œ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜๋“ค์€ ์„œ๋กœ ๊ด€๋ จ๋œ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ฑฐ๋™์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด์ง€๋งŒ ์ˆ˜์น˜์ ์œผ๋กœ ์ƒํ˜ธ ๊ตํ™˜ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๊ฒƒ์€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค. K๋Š” ์ฃผ๋กœ ํƒ„์„ฑ์žฅ์— ์ ํ•ฉํ•˜๊ณ , ์ƒ๋‹นํ•œ ์†Œ์„ฑ์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” J์™€ CTOD๊ฐ€ ๋” ์œ ์šฉํ•˜๋‹ค.

์ด ๊ตฌ๋ถ„์€ ์šฉ์ ‘ ๊ฐ•์žฌ์—์„œ ํ•„์ˆ˜์ ์ด๋‹ค. ISO 15653:2018์€ ์šฉ์ ‘ ๊ธˆ์† ๋˜๋Š” ์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€์— ํ”ผ๋กœ ๊ท ์—ด์„ ์œ„์น˜์‹œํ‚จ ์šฉ์ ‘๋ถ€ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ์‹œํ—˜์„ ๋‹ค๋ฃจ๋ฉฐ, K, CTOD ฮด ๋ฐ J-์ ๋ถ„์˜ ์‹คํ—˜์  ๋“ฑ๊ฐ€๋Ÿ‰์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ๋‹ค. ์šฉ์ ‘๋ถ€์—๋Š” ์กฐ๋ฆฝ ๊ฒฐ์ •๋ฆฝ ์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€ ์žฌ๋ฃŒ, ๊ฐœ์žฌ๋ฌผ, ์ž”๋ฅ˜์‘๋ ฅ, ๊ฒฝ๋„ ๊ตฌ๋ฐฐ ๋ฐ ๊ตญ๋ถ€ ์ทจ์„ฑ ์˜์—ญ์ด ์กด์žฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ๋‘ ์žฌ๋ฃŒ๊ฐ€ ๋™์ผํ•œ ๊ณต์นญ ๊ฐ•์žฌ ๋ช…์นญ์„ ๊ฐ–๋”๋ผ๋„ ์šฉ์ ‘๋ถ€์˜ CTOD ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ๋ชจ์žฌ ํŒ์žฌ์˜ ๊ฒฐ๊ณผ์™€ ํฌ๊ฒŒ ๋‹ค๋ฅผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

ํƒ„์„ฑ-์†Œ์„ฑ ๋ฐ ๋™์  ํŒŒ๊ดด

์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ํŒŒ๊ดด์—ญํ•™์€ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์†Œ์„ฑ ์˜์—ญ์ด ์‹œํ—˜ํŽธ ์น˜์ˆ˜ ๋ฐ ๊ด€๋ จ ๊ท ์—ด ํ˜•์ƒ์— ๋น„ํ•ด ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ์ž‘๊ฒŒ ์œ ์ง€๋˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ์— ์ ์šฉ๋œ๋‹ค. ASTM E399-24๋Š” ์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ทผ๊ฑฐ์— ๋”ฐ๋ผ ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด์„ ๋„์ž…ํ•œ ๊ธˆ์† ์‹œํ—˜ํŽธ์—์„œ ์ฃผ๋กœ ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ์ƒํƒœ์ธ ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜• ์กฐ๊ฑด์˜ KIC๋ฅผ ๊ฒฐ์ •ํ•œ๋‹ค. ์œ ํšจ์„ฑ ์š”๊ฑด์€ ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค. ์‹œํ—˜์—์„œ ๊นจ๋—ํ•ด ๋ณด์ด๋Š” ํŒŒ๋ฉด์ด ํ˜•์„ฑ๋˜์—ˆ๋”๋ผ๋„ ๊ทธ ์š”๊ฑด์„ ์ถฉ์กฑํ•˜์ง€ ๋ชปํ•œ ๊ฐ’์€ ์œ ํšจํ•œ ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜• KIC๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค.

์†Œ์„ฑ์ด ์ƒ๋‹นํ•œ ๊ฒฝ์šฐ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์žฅ์€ ํ•˜๋‚˜์˜ ํƒ„์„ฑ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ฐ’๋งŒ์œผ๋กœ ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์—†๋‹ค. J-์ ๋ถ„, CTOD ๋ฐ ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์€ ํƒ„์„ฑ-์†Œ์„ฑ ๋ณ€ํ˜•๊ณผ ์•ˆ์ •์ ์ธ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ์„ ํฌ์ฐฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ, ๊ทธ ํ•ด์„์€ ์—ฌ์ „ํžˆ ๊ตฌ์† ์กฐ๊ฑด๊ณผ ์‹œํ—˜ํŽธ ํฌ๊ธฐ์— ์ขŒ์šฐ๋œ๋‹ค. ๋ถˆ๊ท ์ผ ํ•ญ๋ณต์€ ๋‘๊ป˜ ๋ฐฉํ–ฅ๊ณผ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์„ ๋”ฐ๋ผ ๊ตฌ๋ฐฐ๋ฅผ ํ˜•์„ฑํ•œ๋‹ค. ๊ตญ๋ถ€ ๋ณ€ํ˜•์€ ํ•œ ์˜์—ญ์— ์ง‘์ค‘๋˜๋Š” ๋ฐ˜๋ฉด ๋‹ค๋ฅธ ์˜์—ญ์€ ๋Œ€๋ถ€๋ถ„ ํƒ„์„ฑ ์ƒํƒœ๋กœ ๋‚จ์„ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

NIST๊ฐ€ 2008๋…„์— ์ œ์‹œํ•œ ๊ฐ•์žฌ์˜ ๋™์  ํŒŒ๊ดด์— ๊ด€ํ•œ ์„ค๋ช…์€ ๋ถˆ๊ท ์ผํ•œ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์†Œ์„ฑ๊ณผ ๋ณต์žกํ•œ ์‘๋ ฅ-๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ๋ถ„ํฌ๊ฐ€ ๋ถˆ์•ˆ์ • ๊ท ์—ด ์ „ํŒŒ์— ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์น˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ์— ํƒ„์„ฑ-์†Œ์„ฑ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ์‹œํ—˜์ด ํ•„์š”ํ•œ ์ด์œ ๋ฅผ ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹ค. ์ถฉ๊ฒฉ ๋˜๋Š” ๊ธ‰๊ฒฉํžˆ ์ฆ๊ฐ€ํ•˜๋Š” ํ•˜์ค‘ ์กฐ๊ฑด์—์„œ๋Š” ์†Œ์„ฑ ์œ ๋™, ํŒŒ๋™ ์ „ํŒŒ, ๊ด€์„ฑ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์†๋„๊ฐ€ ์ƒํ˜ธ์ž‘์šฉํ•˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์‘๋‹ต์ด ์ค€์ •์  ์‹œํ—˜๊ณผ ๋‹ค๋ฅผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ •์  ์ธ์„ฑ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋Š” ์‹ค์ œ ์‚ฌ๊ฑด ์ค‘ ์ด์šฉ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ์ €ํ•ญ์„ ๊ณผ๋Œ€ํ‰๊ฐ€ํ•˜๊ฑฐ๋‚˜ ๊ณผ์†Œํ‰๊ฐ€ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๊ทธ๋Ÿฌ๋ฏ€๋กœ ์˜๋ฏธ ์žˆ๋Š” ๋ชจ๋“  ์ธ์„ฑ ๊ฒฐ๊ณผ์—๋Š” ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜์™€ ํ‘œ์ค€, ์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„, ์‹œํ—˜ํŽธ ํ˜•์ƒ, ๋‘๊ป˜ ๋ฐ ๊ตฌ์† ์กฐ๊ฑด, ๊ท ์—ด ๋ฐฉํ–ฅ๊ณผ ์œ„์น˜, ํ•ด๋‹น๋˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ ์šฉ์ ‘ ์ƒํƒœ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์œ ํšจ์„ฑ ํ•œ๊ณ„๋ฅผ ๋ช…์‹œํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ์„ธ๋ถ€ ์ •๋ณด๊ฐ€ ์—†์œผ๋ฉด โ€œ๊ฐ•์žฌ์˜ ์ธ์„ฑโ€์ด๋ผ๋Š” ํ‘œํ˜„์€ ๋ถˆ์™„์ „ํ•œ ์ง„์ˆ ์ด๋‹ค.

์šฉ์ ‘๋ถ€, ์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€ ๋ฐ ๊ตญ๋ถ€ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์„ฑ๋Šฅ

์šฉ์ ‘๋œ ๊ฐ• ๋ถ€ํ’ˆ์€ ํ•˜๋‚˜์˜ ์ž๋™์ ์œผ๋กœ ์ด์ „ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ์ธ์„ฑ๊ฐ’์„ ๊ฐ–์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ๋ชจ์žฌ ํŒ, ์šฉ์ ‘๊ธˆ์†, ์šฉ์œต ๊ฒฝ๊ณ„ ๋ฐ ์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€(HAZ)๋Š” ์กฐ์„ฑ, ๊ฒฐ์ •๋ฆฝ ๊ตฌ์กฐ, ์ž”๋ฅ˜์‘๋ ฅ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ตฌ์† ์ƒํƒœ๊ฐ€ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ํŒ์žฌ์—์„œ ์–ป์€ ์ธ์„ฑ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ๊ท ์—ด ์œ„์น˜, ์šฉ์ ‘ ์ ˆ์ฐจ, ์—ด ์ด๋ ฅ ๋ฐ ์‹œํ—˜ ์กฐ๊ฑด์ด ๋Œ€ํ‘œ์„ฑ์„ ๊ฐ–๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ์ž…์ฆ๋˜์ง€ ์•Š๋Š” ํ•œ ์šฉ์ ‘ ์ด์Œ๋ถ€์˜ ์ ํ•ฉ์„ฑ์„ ์ž…์ฆํ•  ์ˆ˜ ์—†๋‹ค.

์šฉ์ ‘๋ถ€ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์„ ์œ„ํ•œ ISO 15653:2018

ISO 15653:2018์€ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜ K, ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ฐœ๊ตฌ๋ณ€์œ„ ฮด(CTOD), ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์‹คํ—˜์ ์œผ๋กœ ๊ฒฐ์ •๋œ J ์ ๋ถ„์˜ ๋“ฑ๊ฐ€๊ฐ’์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์šฉ์ ‘๋œ ๊ธˆ์† ๋ถ€ํ’ˆ์„ ์‹œํ—˜ํ•˜๋Š” ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ์‹œํ—˜ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ๊ทœ์ •ํ•œ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜๋Š” ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ฑฐ๋™์˜ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ์ธก๋ฉด์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ๋‹ค. K๋Š” ๋ณ€ํ˜•์ด ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ํƒ„์„ฑ ๋ฒ”์œ„์— ์žˆ๊ณ  ์†Œ๊ทœ๋ชจ ์†Œ์„ฑ ์กฐ๊ฑด์ด ์ ์šฉ๋  ๋•Œ ๊ฐ€์žฅ ์ ํ•ฉํ•˜๋‹ค. CTOD๋Š” ํƒ„์†Œ์„ฑ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๋ณ€ํ˜•๊ณผ ๊ด€๋ จ๋œ ๊ฐœ๊ตฌ๋ณ€์œ„๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ๋‹ค. J๋Š” ๊ท ์—ด ์ง„์ „์— ์ด์šฉ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ์—๋„ˆ์ง€๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋ฉฐ, ์œ ํšจํ•œ ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ํ•ด์„์„ ์ ์šฉํ•˜๊ธฐ์—๋Š” ์†Œ์„ฑ์ด ์ง€๋‚˜์น˜๊ฒŒ ํฐ ๊ฒฝ์šฐ ์œ ์šฉํ•˜๋‹ค.

์ด ํ‘œ์ค€์€ ๋‹จ์ˆœํžˆ ์šฉ์ ‘ ๋“ฑ๊ธ‰๋ณ„ ์ธ์„ฑ๊ฐ’์„ ํ‘œ๋กœ ์ œ์‹œํ•˜๋Š” ๋ฌธ์„œ๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ํŠน์ • ์šฉ์ ‘ ์˜์—ญ์— ํ”ผ๋กœ๊ท ์—ด์ด ์˜๋„์ ์œผ๋กœ ์œ„์น˜ํ•˜๋„๋ก ์‹œํ—˜ํŽธ์„ ์ œ์ž‘ํ•˜๊ณ  ์‹œํ—˜ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์ œ๊ณตํ•œ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ท ์—ด ๋ฐฐ์น˜๋Š” ์‹œํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ์˜ ์ผ๋ถ€์ด๋‹ค. ๊ท ์—ด์ด ์šฉ์ฐฉ๋œ ์šฉ์ ‘๊ธˆ์†์— ์žˆ๋Š” ์‹œํ—˜ํŽธ์€ ๊ท ์—ด์ด HAZ๋ฅผ ๋”ฐ๋ผ ์ง„ํ–‰ํ•˜๊ฑฐ๋‚˜ ์šฉ์œต ๊ฒฝ๊ณ„๋ฅผ ํฌํ•จํ•˜๋„๋ก ๋ฐฐ์น˜๋œ ์‹œํ—˜ํŽธ๊ณผ๋Š” ๋‹ค๋ฅธ ์งˆ๋ฌธ์— ๋‹ตํ•œ๋‹ค.

์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ตฌ๋ณ„์ด ์ค‘์š”ํ•œ ์ด์œ ๋Š” ๋ณด๊ณ ๋œ CTOD ๋˜๋Š” J ๊ฐ’์ด ์‹œํ—˜ ์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„, ์‹œํ—˜ํŽธ ํ˜•์ƒ, ๊ท ์—ด ๋ฐฉํ–ฅ, ๊ท ์—ด ์œ„์น˜ ๋ฐ ์œ ํšจ์„ฑ ํ‰๊ฐ€์™€ ํ•จ๊ป˜ ์ œ์‹œ๋  ๋•Œ์—๋งŒ ์˜๋ฏธ๋ฅผ ๊ฐ–๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋‹ค. ํ•œ ๊ฐ€์ง€ ์ ˆ์ฐจ๋กœ ์–ป์€ ์šฉ์ ‘ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋™์ผํ•œ ๋ช…๋ชฉ์ƒ ๊ฐ•์žฌ ์ง€์ •์œผ๋กœ ์ œ์ž‘๋œ ๋ชจ๋“  ์ด์Œ๋ถ€์— ์ž๋™์œผ๋กœ ์ ์šฉํ•  ์ˆ˜๋Š” ์—†๋‹ค. ์ž…์—ด๋Ÿ‰, ์ธต๊ฐ„ ์˜จ๋„, ์ฐจํ ์กฐ๊ฑด, ์šฉ์ ‘ ์†Œ๋ชจ์žฌ, ํŒจ์Šค ์ˆœ์„œ, ๊ตฌ์† ์ƒํƒœ, ์šฉ์ ‘ ํ›„ ์—ด์ฒ˜๋ฆฌ ๋ฐ ๋ณด์ˆ˜์šฉ์ ‘์€ ๋ชจ๋‘ ๊ตญ๋ถ€์ ์ธ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์‘๋‹ต์„ ๋ณ€ํ™”์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๋”ฐ๋ผ์„œ ISO 15653:2018์€ ๊ท ์งˆ ๊ธˆ์†์— ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ์ผ๋ฐ˜ ํŒŒ๊ดด ํ‘œ์ค€๊ณผ ํ•จ๊ป˜ ํ•ด์„ํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ISO 12135:2021์€ K, ฮด, J ๋ฐ ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์— ๊ธฐ์ดˆํ•œ ์ค€์ •์  ์‹œํ—˜ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ๋‹ค๋ฃจ๋ฉฐ, ASTM E1820์€ K, J ๋ฐ CTOD๋ฅผ ํ†ตํ•ด ๋ชจ๋“œ I ๊ฑฐ๋™์„ ํ‰๊ฐ€ํ•˜๊ณ , ์  ๊ฐ’๊ณผ ๊ท ์—ด์„ฑ์žฅ ์ €ํ•ญ๊ณก์„ ์„ ๋ชจ๋‘ ํฌํ•จํ•œ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์ด K, J ๋ฐ CTOD๋ฅผ ์„œ๋กœ ๋Œ€์ฒด ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ๊ฐ’์œผ๋กœ ๋งŒ๋“ค์–ด ์ฃผ๋Š” ๊ฒƒ์€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ํŠน์ • ๊ท ์—ด ์—ฐ์žฅ ์‚ฌ๊ฑด์—์„œ์˜ ์ž„๊ณ„ CTOD๋Š” KIC, JIC ๋˜๋Š” R-๊ณก์„ ๊ณผ ๋™์ผํ•œ ๋ฌผ์„ฑ์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค.

๊ฐ•์ฒ ์˜ ํŒŒ๊ดด ์ธ์„ฑ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์„ฑ๋Šฅ
Weld fracture performance depends strongly on the local region sampled by the crack.

์šฉ์ ‘๊ธˆ์†๊ณผ ์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€

์šฉ์ ‘๊ธˆ์†์€ ์šฉ์œต ํ’€์—์„œ ์‘๊ณ ํ•˜๋ฉฐ, ์ฃผ์ƒ ๊ฒฐ์ •๋ฆฝ, ํŽธ์„ ๋ฐด๋“œ, ๊ฐœ์žฌ๋ฌผ ๋ฐ ํ›„์† ํŒจ์Šค์— ์˜ํ•ด ์žฌ๊ฐ€์—ด๋œ ์˜์—ญ์„ ํฌํ•จํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์šฉ์ ‘๊ธˆ์†์˜ ์ธ์„ฑ์€ ๋ชจ์žฌ ํŒ์˜ ๋ช…๋ชฉ์ƒ ์ง€์ •๋ฟ๋งŒ ์•„๋‹ˆ๋ผ ์šฉ์ฐฉ๋œ ์กฐ์„ฑ๊ณผ ์šฉ์ ‘ ์—ด ์‚ฌ์ดํด์— ๋”ฐ๋ผ ๋‹ฌ๋ผ์ง„๋‹ค. ์ˆ˜์†Œ ๊ด€๋ฆฌ, ๋ƒ‰๊ฐ ์†๋„, ํฌ์„ ๋ฐ ์šฉ์ ‘ ์†Œ๋ชจ์žฌ์˜ ํ™”ํ•™ ์กฐ์„ฑ์€ ์ƒ์„ฑ๋˜๋Š” ๋ฏธ์„ธ์กฐ์ง๊ณผ ๋ฒฝ๊ฐœํŒŒ๊ดด ๋˜๋Š” ์—ฐ์„ฑ ์ฐข๊น€์ด ๋ฐœ์ƒํ•  ๊ฐ€๋Šฅ์„ฑ์— ์˜ํ–ฅ์„ ์ค„ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€(HAZ) ์šฉ์ ‘ ์—ด์— ์˜ํ•ด ๋ฏธ์„ธ์กฐ์ง๊ณผ ํŠน์„ฑ์ด ๋ณ€ํ–ˆ์ง€๋งŒ ์šฉ์œต๋˜์ง€๋Š” ์•Š์€, ์šฉ์ ‘๋ถ€ ์ธ์ ‘ ๋ชจ์žฌ์˜ ์˜์—ญ.

HAZ ์—ญ์‹œ ํ•˜๋‚˜์˜ ๋‹จ์ผ ์žฌ๋ฃŒ๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ์šฉ์œต ๊ฒฝ๊ณ„์—์„œ ๋ฐ”๊นฅ์ชฝ์œผ๋กœ ์ด๋™ํ•˜๋ฉด ์กฐ๋ฆฝ๋ฆฝ ์˜์—ญ, ์„ธ๋ฆฝ ์˜์—ญ, ์ด์ƒ๋ณ€ํƒœ ์˜์—ญ ๋ฐ ์•„์ž„๊ณ„ ์˜์—ญ์ด ํฌํ•จ๋  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์กฐ๋ฆฝ๋ฆฝ HAZ์—์„œ๋Š” ์ตœ๊ณ  ์˜จ๋„๊ฐ€ ๊ฒฐ์ •๋ฆฝ ์„ฑ์žฅ์„ ์ด‰์ง„ํ•˜๊ณ  ์ดํ›„ ๋ƒ‰๊ฐ ๊ณผ์ •์—์„œ ๋ถˆ๋ฆฌํ•œ ๋ณ€ํƒœ ์กฐ์ง์ด ํ˜•์„ฑ๋  ๊ฒฝ์šฐ ์ธ์„ฑ์ด ์ €ํ•˜๋  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์„ธ๋ฆฝ ์˜์—ญ์€ ๋‹ค๋ฅด๊ฒŒ ๋ฐ˜์‘ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์ด์ƒ๋ณ€ํƒœ ์˜์—ญ์—๋Š” ๋ณ€ํƒœ๋œ ์˜์—ญ๊ณผ ๋ณ€ํƒœ๋˜์ง€ ์•Š์€ ์˜์—ญ์ด ํ˜ผ์žฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ตญ๋ถ€์ ์ธ ์ตœ์ € ์ธ์„ฑ์€ ๋„“๊ฒŒ ๋ฐฐ์น˜๋œ ํ”ผ๋กœ๊ท ์—ด์ด ์‹ค์ œ๋กœ ํ†ต๊ณผํ•˜์ง€ ๋ชปํ•˜๋Š” ์ข์€ ๋ฐด๋“œ์—์„œ ๋‚˜ํƒ€๋‚  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๋”ฐ๋ผ์„œ ํ”ผ๋กœ๊ท ์—ด์˜ ๋ฐฐ์น˜๋Š” ๊ฒฐ์ •์ ์ด๋‹ค. ์šฉ์ ‘๊ธˆ์† ์ค‘์•™์— ์œ„์น˜ํ•œ ๊ท ์—ด์€ ์ฃผ๋กœ ์šฉ์ฐฉ๊ธˆ์†๊ณผ ๊ทธ ๊ตญ๋ถ€ ๊ฒฐํ•จ์„ ์ธก์ •ํ•œ๋‹ค. HAZ์— ๋ฐฐ์น˜๋œ ๊ท ์—ด์€ ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด์ด ์˜๋„ํ•œ ์œ„์น˜์— ์œ ์ง€๋˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ ์„ ํƒ๋œ ์—ด์  ํ•˜์œ„ ์˜์—ญ์„ ์ธก์ •ํ•œ๋‹ค. ์šฉ์œต ๊ฒฝ๊ณ„๋ฅผ ๋”ฐ๋ผ ์ง„ํ–‰ํ•˜๋„๋ก ๋ฐฐ์น˜๋œ ๊ท ์—ด์€ ์กฐ์„ฑ, ๊ฒฐ์ •๋ฆฝ ๋ฐฉํ–ฅ, ๊ฒฝ๋„ ๋ฐ ๋ณ€ํ˜• ๊ฑฐ๋™์ด ๊ธ‰๊ฒฉํžˆ ๋ณ€ํ•˜๋Š” ๊ณ„๋ฉด์„ ์กฐ์‚ฌํ•œ๋‹ค. ๋…ธ์น˜ ์ •๋ ฌ์˜ ์ž‘์€ ํŽธ์ฐจ๋งŒ์œผ๋กœ๋„ ๊ท ์—ด์ด ๋‹ค๋ฅธ ์˜์—ญ์œผ๋กœ ์ด๋™ํ•˜์—ฌ ๊ฒ‰๋ณด๊ธฐ ์ธ์„ฑ์ด ๋‹ฌ๋ผ์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

์‹œํ—˜ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ์‹œํ—˜์ด ํŒŒ๊ดด ๊ฐœ์‹œ๋ฅผ ๊ธฐ๋กํ•˜๋Š”์ง€, ์•„๋‹ˆ๋ฉด ์•ˆ์ •์ ์ธ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ์„ ๊ธฐ๋กํ•˜๋Š”์ง€์— ๋”ฐ๋ผ์„œ๋„ ๋‹ฌ๋ผ์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ํ•œ ์šฉ์ ‘ ์˜์—ญ์€ ์ดˆ๊ธฐ ๋ฒฝ๊ฐœํŒŒ๊ดด์—๋Š” ์ €ํ•ญํ•˜๋ฉด์„œ๋„ ๊ท ์—ด ์—ฐ์žฅ์ด ์‹œ์ž‘๋œ ํ›„์—๋Š” ๋น ๋ฅธ ์—ฐ์„ฑ ์ฐข๊น€์„ ๋ณด์ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋‹ค๋ฅธ ์˜์—ญ์€ ์•ˆ์ •์ ์ธ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ์„ ์œ ์ง€ํ•˜๋ฉด์„œ๋„ ๋‚ฎ์€ ๊ฐœ์‹œ๊ฐ’์—์„œ ํŒŒ๊ดด๋  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์ €ํ•ญ๊ณก์„  ๋ฐ์ดํ„ฐ๋Š” ๋‹จ์ผ ์ž„๊ณ„์ ๋ณด๋‹ค ์ด๋Ÿฌํ•œ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋” ๋ช…ํ™•ํ•˜๊ฒŒ ๋“œ๋Ÿฌ๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๋ฏธ์„ธ์กฐ์ง, ์ž”๋ฅ˜์‘๋ ฅ ๋ฐ ๊ท ์—ด ๋ฐฐ์น˜

์šฉ์ ‘ ์ž”๋ฅ˜์‘๋ ฅ์€ ๊ท ์—ด์—์„œ์˜ ์ดˆ๊ธฐ ์‘๋ ฅ ์ƒํƒœ๋ฅผ ๋ณ€ํ™”์‹œํ‚จ๋‹ค. ์ธ์žฅ ์ž”๋ฅ˜์‘๋ ฅ์€ ์™ธ๋ถ€์—์„œ ๊ฐ€ํ•ด์ง€๋Š” ๊ณต์นญ์‘๋ ฅ์ด ํฌ์ง€ ์•Š๋”๋ผ๋„ ๊ฒฐํ•จ์—์„œ์˜ ์œ ํšจ ๊ฐœ๊ตฌ ํ•˜์ค‘์„ ์ฆ๊ฐ€์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋˜ํ•œ ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด์˜ ์„ฑ์žฅ์„ ๋ณ€ํ™”์‹œํ‚ค๊ณ , ๋‘๊บผ์šด ํŒ, ๊ฐ•์„ฑ์ด ํฐ ๋ณด์ˆ˜๋ถ€ ๋˜๋Š” ์ธ์ ‘ ์šฉ์ ‘๋ถ€๊ฐ€ ๋ถ€๊ณผํ•˜๋Š” ๊ตฌ์† ์ƒํƒœ์™€ ์ƒํ˜ธ์ž‘์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์‘๋ ฅ ์ œ๊ฑฐ, ์‚ฌ์šฉ ์ค‘ ์‘๋ ฅ ์žฌ๋ถ„ํฌ ๋ฐ ๊ตญ๋ถ€ ํ•ญ๋ณต์€ ํ•ด์„์„ ๋ณต์žกํ•˜๊ฒŒ ๋งŒ๋“ค์ง€๋งŒ, ํ‰๊ฐ€ ๊ณผ์ •์—์„œ ์ž”๋ฅ˜์‘๋ ฅ์„ ๋ฌด์‹œํ•  ๊ทผ๊ฑฐ๊ฐ€ ๋˜์ง€๋Š” ์•Š๋Š”๋‹ค.

๊ตญ๋ถ€ ๊ตฌ์† ์—ญ์‹œ ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค. ๋™์ผํ•œ ๋ช…๋ชฉ์ƒ ๊ฐ•์žฌ๋ผ๋„ ์–‡์€ ์‹œํ—˜ํŽธ, ๋‘๊บผ์šด ๊ตฌ์† ์ด์Œ๋ถ€ ๋ฐ ๊ตฌ์†์„ฑ์ด ๋งค์šฐ ํฐ 3์ถ• ์‘๋ ฅ ๊ตฌ์กฐ ์ƒ์„ธ๋ถ€์—์„œ๋Š” ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ฑฐ๋™์ด ๋‹ค๋ฅด๊ฒŒ ๋‚˜ํƒ€๋‚  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ๊ด€์ ์—์„œ NASA-HDBK-5010 ์ œ2๊ถŒ์€ ์ค‘์•™ ๊ท ์—ด ํŒ์— ๋Œ€ํ•ด ํ˜•์ƒ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋Š” ฮฒ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ K=ฮฒโขฯƒโขฯ€โขa๋ฅผ ์ œ์‹œํ•œ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ์šฉ์ ‘์€ ํ˜•์ƒ ์ด์ƒ์˜ ๊ฒƒ์„ ๋ณ€ํ™”์‹œํ‚จ๋‹ค. ์‹œํ—˜ํŽธ ์ „์ฒด์—์„œ ํƒ„์„ฑ๊ณ„์ˆ˜, ํ•ญ๋ณต ๊ฑฐ๋™, ์—ด์‘๋ ฅ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ํ˜•์ƒ์ด ๋‹ฌ๋ผ์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๊ฐœ์žฌ๋ฌผ๊ณผ ์œตํ•ฉ๋ถˆ๋Ÿ‰ ๊ฒฐํ•จ์€ ๊ตญ๋ถ€ ์‘๋ ฅ์ง‘์ค‘์›์œผ๋กœ ์ž‘์šฉํ•˜๊ฑฐ๋‚˜ ์ฃผ๊ท ์—ด ์•ž์—์„œ ๋ฏธ์„ธ๊ณต๊ทน์„ ๋ฐœ์ƒ์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์šฉ์œต ๊ฒฝ๊ณ„์—์„œ๋Š” ๊ฒฐ์ •ํ•™์  ๋ณ€ํ™”์™€ ๋ณ€ํ˜• ๋ถˆ์ผ์น˜๊ฐ€ ๊ตญ๋ถ€ ๊ตฌ์†์„ ์ฆ๋Œ€์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ํŠนํžˆ ๊ท ์—ด์ด ๋” ๊ฐ•ํ•˜๊ฑฐ๋‚˜ ๋” ์•ฝํ•œ ์ธ์ ‘ ์˜์—ญ๊ณผ ๋งŒ๋‚˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ, ์ด๋Ÿฌํ•œ ํšจ๊ณผ๋กœ ์ธํ•ด ๊ท ์—ด์ด ์˜๋„ํ•œ ์˜์—ญ์„ ๋ฒ—์–ด๋‚˜๋Š” ํŒŒ๊ดด ๊ฒฝ๋กœ๊ฐ€ ํ˜•์„ฑ๋  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๋”ฐ๋ผ์„œ ์‹ ๋ขฐ์„ฑ ์žˆ๋Š” ์šฉ์ ‘๋ถ€ ์ธ์„ฑ ํ•ด์„์—์„œ๋Š” ์šฉ์ ‘ ์ ˆ์ฐจ, ์šฉ์ ‘ ์œ„์น˜, ๊ท ์—ด ๋ฐฉํ–ฅ, ์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ๋ชจ๋“œ, ์‹œํ—˜ํŽธ ์น˜์ˆ˜ ๋ฐ ํŒŒ๊ดด ์‚ฌ๊ฑด์„ ๋ช…ํ™•ํžˆ ์ œ์‹œํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ์ •๋ณด๊ฐ€ ์—†์œผ๋ฉด ์ˆ˜์น˜ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ์‹œํ—˜๋œ ํ•˜๋‚˜์˜ ๊ตญ๋ถ€ ๊ตฌ์„ฑ๋งŒ์„ ์„ค๋ช…ํ•  ๋ฟ์ด๋ฉฐ, ํ•ด๋‹น ๋ชจ์žฌ๋กœ ์ œ์ž‘๋œ ๋ชจ๋“  ์šฉ์ ‘๋ถ€๋ฅผ ์„ค๋ช…ํ•˜์ง€๋Š” ์•Š๋Š”๋‹ค.

ํ”ผ๋กœ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ๊ณผ ฮ”K์˜ ์—ญํ• 

๊ฐ•์ฒ ์˜ ํŒŒ๊ดด ์ธ์„ฑ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์„ฑ๋Šฅ
A crack can grow under repeated loading before the maximum load reaches a critical fracture condition.

๋ฐ˜๋ณต ํ•˜์ค‘์—์„œ ์ž„๊ณ„ ํŒŒ๊ดด๊นŒ์ง€

๊ฐ•์ฒ  ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์€ ์ฆ‰๊ฐ์ ์ธ ํŒŒ๊ดด๋ฅผ ๊ฒช์ง€ ์•Š๊ณ ๋„ ์ˆ˜์ฒœ ๋ฒˆ ๋˜๋Š” ์ˆ˜๋ฐฑ๋งŒ ๋ฒˆ์˜ ํ•˜์ค‘ ์‚ฌ์ดํด ๋™์•ˆ ๊ท ์—ด์„ ๊ฒฌ๋”œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ทธ๋ ‡๋‹ค๊ณ  ํ•ด์„œ ๊ท ์—ด์ด ๋ฌดํ•ดํ•˜๋‹ค๋Š” ์˜๋ฏธ๋Š” ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ๊ฐ๊ฐ์˜ ์ธ์žฅ ํ•˜์ค‘ ์‚ฌ์ดํด์€ ๊ท ์—ด์„ ์†Œ๋Ÿ‰์”ฉ ์ง„์ „์‹œ์ผœ ์ž”์—ฌ ๋ฆฌ๊ฐ€๋จผํŠธ๋ฅผ ์ ์ฐจ ๊ฐ์†Œ์‹œํ‚ค๊ณ  ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ์ฆ๊ฐ€์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ํ”ผ๋กœ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ์€ ์•„์ž„๊ณ„ ๊ณผ์ •์ด๋ฉฐ, ์ตœ์ข… ํŒŒ๊ดด๋Š” ์ตœ๋Œ€ ์ ์šฉ ํ•˜์ค‘์—์„œ์˜ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์กฐ๊ฑด์— ์˜ํ•ด ์ง€๋ฐฐ๋˜๋Š” ๋ณ„๊ฐœ์˜ ์‚ฌ๊ฑด์ด๋‹ค.

์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ตฌ๋ถ„์€ A. A. Griffith๊ฐ€ ํ™•๋ฆฝํ•˜๊ณ  G. R. Irwin์ด ํ™•์žฅํ•œ ์ฒด๊ณ„์— ๋”ฐ๋ฅธ ๊ฒƒ์ด๋‹ค. Griffith์˜ ์—๋„ˆ์ง€ ๊ธฐ์ค€์€ ๊ท ์—ด ์ง„์ „์ด ์—๋„ˆ์ง€ ์ธก๋ฉด์—์„œ ์œ ๋ฆฌํ•ด์ง€๋Š” ์กฐ๊ฑด์„ ์„ค๋ช…ํ•˜๋ฉฐ, Irwin์˜ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜ ๊ณต์‹์€ ์ ์šฉ ํ•˜์ค‘, ๊ท ์—ด ํ˜•์ƒ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์‘๋ ฅ์žฅ์„ ์„œ๋กœ ์—ฐ๊ด€์‹œํ‚จ๋‹ค. ์ค‘์•™์— ๊ท ์—ด์ด ์žˆ๋Š” ํŒ์— ๋Œ€ํ•ด NASA-HDBK-5010, Volume 2๋Š” Mode I ๊ด€๊ณ„์‹์„ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์ œ์‹œํ•œ๋‹ค.

K=ฮฒโขฯƒโขฯ€โขa

์—ฌ๊ธฐ์„œ K๋Š” ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜, ฮฒ๋Š” ํ˜•์ƒ ๋ณด์ •๊ณ„์ˆ˜, ฯƒ๋Š” ์ ์šฉ ๊ณต์นญ์‘๋ ฅ, a๋Š” ํ•ด๋‹น ๋ชจ๋ธ์—์„œ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ๊ท ์—ด ์น˜์ˆ˜์ด๋‹ค. ๊ท ์—ด์˜ ํ˜•์ƒ, ์œ„์น˜, ์ž์œ  ํ‘œ๋ฉด, ๋‘๊ป˜ ๋˜๋Š” ๊ตฌ์กฐ ํ˜•์ƒ์ด ๋‹ฌ๋ผ์ง€๋ฉด ๋™์ผํ•œ ๊ณต์นญ์‘๋ ฅ์—์„œ๋„ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์กฐ๊ฑด์€ ๋‹ฌ๋ผ์ง„๋‹ค.

๋ฐ˜๋ณต ํ•˜์ค‘ ์ค‘์—๋Š” ์ตœ๋Œ€ K ๊ฐ’์ด ์ ์šฉ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ํ•œ๊ณ„๋ณด๋‹ค ๋‚ฎ์€ ์ƒํƒœ์—์„œ๋„ ๊ท ์—ด์ด ์„ฑ์žฅํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ท ์—ด์ด ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ์ปค์ง€๊ฑฐ๋‚˜ ์ ์šฉ ์‘๋ ฅ์ด ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ์ฆ๊ฐ€ํ•˜๋ฉด ์ตœ๋Œ€ ํ•˜์ค‘ ์กฐ๊ฑด์ด KIC, ์ž„๊ณ„ CTOD ๋˜๋Š” J ๊ธฐ๋ฐ˜ ํŒŒ๊ดด ๊ธฐ์ค€๊ณผ ๊ฐ™์€ ์ž„๊ณ„๊ฐ’์— ๋„๋‹ฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋ฉด ๋ถˆ์•ˆ์ • ์ „ํŒŒ๊ฐ€ ๋’ค๋”ฐ๋ฅผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์€ ์ž„๊ณ„ K ์ดํ•˜์—์„œ ๋ฐ˜๋ณต์ ์ธ ์‚ฌ์šฉ ํ•˜์ค‘์„ ๊ฒฌ๋””๋ฉด์„œ๋„ ๊ท ์—ด ์ง„์ „์„ ๊ณ„์† ๋ˆ„์ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. โ€œKIC ์ดํ•˜โ€๋Š” โ€œ์†์ƒ์ด ์—†์Œโ€๊ณผ ๋™์ผํ•œ ์˜๋ฏธ๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค.

์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ตฌ๋ถ„์€ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์ด ํ”ผ๋กœ ์ €ํ•ญ์„ฑ๊ณผ ๋™์ผํ•œ ํŠน์„ฑ์ด ์•„๋‹Œ ์ด์œ ๋„ ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹ค. ๋†’์€ KIC๋Š” ๋ถˆ์•ˆ์ • ํŒŒ๊ดด๋ฅผ ์ง€์—ฐ์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ, ๊ทธ ์ž์ฒด๋กœ ํ”ผ๋กœ ๊ท ์—ด ์ง„์ „ ์†๋„๋ฅผ ๊ทœ์ •ํ•˜์ง€๋Š” ์•Š๋Š”๋‹ค. ๋ฐ˜๋Œ€๋กœ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ ํ‰๊ฐ€๋Š” ์ธ์„ฑ ์‹œํ—˜์„ ๋Œ€์‹ ํ•  ์ˆ˜ ์—†๋‹ค. ASTM E399-24๋Š” ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„ ๊ท ์—ด์„ ๋„์ž…ํ•œ ๊ธˆ์† ์‹œํ—˜ํŽธ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ฃผ๋กœ ์„ ํ˜• ํƒ„์„ฑ ๋ฐ ํ‰๋ฉด ๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ์กฐ๊ฑด์—์„œ KIC๋ฅผ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๋ฉฐ, ๊ทธ ์œ ํšจ์„ฑ์€ ์‹œํ—˜ํŽธ ์น˜์ˆ˜์— ๋น„ํ•ด ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์†Œ์„ฑ ์˜์—ญ์„ ์ œํ•œํ•˜๋Š” ๋ฐ ๋‹ฌ๋ ค ์žˆ๋‹ค.

ํ”ผ๋กœ ๊ตฌ๋™ ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜๋กœ์„œ์˜ ฮ”K

์ตœ์†Œ ํ•˜์ค‘๊ณผ ์ตœ๋Œ€ ํ•˜์ค‘์„ ๊ฐ–๋Š” ํ•œ ์‚ฌ์ดํด์— ๋Œ€ํ•ด Mode I ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜ ๋ฒ”์œ„๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค.

ฮ”K=Kmaxโˆ’Kmin.

NASA-HDBK-5010, Volume 2๋Š” ์ ์šฉ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ์„ ํ˜• ํƒ„์„ฑ ํ”ผ๋กœ ํŒŒ๊ดด ๋ชจ๋ธ์—์„œ ๋ฐ˜๋ณต ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ์„ ์ง€๋ฐฐํ•˜๋Š” ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜๋กœ ฮ”K๋ฅผ ์ œ์‹œํ•œ๋‹ค. ์ตœ๋Œ€๊ฐ’์ธ Kmax๋Š” ๋‹ค๋ฅธ ๋ชฉ์ ์„ ๊ฐ€์ง„๋‹ค. ์ฆ‰, ์ˆœ๊ฐ„์ ์ธ ํŒŒ๊ดด์— ๋Œ€ํ•œ ํŒŒ๊ดด ๊ธฐ์ค€๊ณผ ๋น„๊ตํ•˜์—ฌ ํ™•์ธํ•˜๋Š” ๊ฐ’์ด๋‹ค. ํ”ผ๋กœ ์ˆ˜๋ช…์„ ์˜ˆ์ธกํ•  ๋•Œ KIC๋งŒ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์€ ์ด ๋‘ ๊ฐ€์ง€ ๊ฒ€ํ† ๋ฅผ ํ˜ผ๋™ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค.

ฮ”K ๊ณ„์‚ฐ์—๋Š” ๋‹จ์ˆœํžˆ ๊ณต์นญ์‘๋ ฅ ๋ฒ”์œ„๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ ๊ท ์—ด ํ˜•์ƒ๊ณผ ํ•˜์ค‘ ๋ฒ”์œ„๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ์ผ์ •ํ•œ ํ˜•์ƒ์˜ ์ค‘์•™ ๊ท ์—ด ํŒ์—์„œ๋Š” ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ๋ฒ”์œ„๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

ฮ”K=ฮฒโขฮ”ฯƒโขฯ€โขa,

๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ๊ท ์—ด ๊ธธ์ด, ์œ ํ•œ ํญ, ๊ฐ€์žฅ์ž๋ฆฌ์™€์˜ ๊ทผ์ ‘์„ฑ, ๊ตฝํž˜, ๊ตฌ๋ฉ, ๋ณด๊ฐ•์žฌ ๋˜๋Š” ์šฉ์ ‘ ์ƒ์„ธ์— ๋”ฐ๋ผ ฮฒ๊ฐ€ ๋ณ€ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ํ‘œ๋ฉด ๊ท ์—ด, ๋ชจ์„œ๋ฆฌ ๊ท ์—ด, ๋‚ด๋ถ€ ๊ฒฐํ•จ ๋ฐ ๊ด€ํ†ต ๋‘๊ป˜ ๊ท ์—ด์—๋Š” ๋™์ผํ•œ ๋ณด์ •๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ์ ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์—†๋‹ค. AFGROW์˜ 2024 ์†์ƒ ํ—ˆ์šฉ์„ฑ ํ•ธ๋“œ๋ถ ์—ญ์‹œ ํ•˜์ค‘, ํ˜•์ƒ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์น˜์ˆ˜์— ์˜์กดํ•˜๋Š” ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ํ†ตํ•ด ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์‘๋‹ต์„ ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹ค.

ํ•˜์ค‘๋น„๋„ ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค. R=Kmin/Kmax๋กœ ์ •์˜ํ•  ๋•Œ, ํ‰๊ท ์‘๋ ฅ์ด ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ๋‘ ์‚ฌ์ดํด์€ ๋™์ผํ•œ ฮ”K๋ฅผ ๊ฐ–๋”๋ผ๋„ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ์„ฑ์žฅ ๊ฑฐ๋™์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ท ์—ด ํ์‡„, ์ธ์žฅ ์ž”๋ฅ˜์‘๋ ฅ, ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์†Œ์„ฑ ๋ฐ ํ•˜์ค‘ ์ˆœ์„œ ํšจ๊ณผ๋Š” ์œ ํšจ ๊ตฌ๋™๋ ฅ์„ ๋ณ€ํ™”์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์Œ์˜ R ๋˜๋Š” ๋‚ฎ์€ R ์‚ฌ์ดํด์—์„œ๋Š” ๊ท ์—ด์ด ๋ถ€๋ถ„์ ์œผ๋กœ ๋‹ซํž ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋ฐ˜๋ฉด, ๋†’์€ R ์‚ฌ์ดํด์—์„œ๋Š” ํ•˜์ค‘ ์ด๋ ฅ์˜ ๋” ๋งŽ์€ ๊ตฌ๊ฐ„ ๋™์•ˆ ๊ท ์—ด์ด ์—ด๋ฆฐ ์ƒํƒœ๋กœ ์œ ์ง€๋œ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ํ‰๊ฐ€์—์„œ๋Š” ๊ฐ•์ข…์— ํ•˜๋‚˜์˜ ๋ณดํŽธ์ ์ธ ์„ฑ์žฅ๋ฅ ์„ ๋ถ€์—ฌํ•˜๊ธฐ๋ณด๋‹ค ํ•˜์ค‘ ์ŠคํŽ™ํŠธ๋Ÿผ๊ณผ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ ๋ชจ๋ธ์„ ๋ช…์‹œํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค.

๊ด€๋ จ ํ•˜์ค‘ ๋ชจ๋“œ๋„ ์‹๋ณ„ํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. Mode I ๊ฐœ๋ฐฉ์€ ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ฮ”K์˜ ๊ธฐ์ดˆ๊ฐ€ ๋˜์ง€๋งŒ, ์ „๋‹จ ๋ฐ ์ฐข๊น€ ์„ฑ๋ถ„์€ ์šฉ์ ‘ ํ† ์šฐ, ์šฉ์ ‘ ๊ฒฐํ•จ, ์ฒด๊ฒฐ์žฌ ๊ตฌ๋ฉ ๋ฐ ๋ณต์žกํ•œ ๊ตฌ์กฐ ์ ‘ํ•ฉ๋ถ€์— ์˜ํ–ฅ์„ ์ค„ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์†Œ์„ฑ ์˜์—ญ์ด ์‹œํ—˜ํŽธ ๋˜๋Š” ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ์น˜์ˆ˜์— ๋น„ํ•ด ์ž‘์ง€ ์•Š์€ ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” J ์ ๋ถ„, CTOD ๋˜๋Š” ์ €ํ•ญ๊ณก์„  ๋ฐฉ๋ฒ•์ด ๋” ์ ํ•ฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ASTM E1820 ๋ฐ ISO 12135:2021์€ ์ด๋Ÿฌํ•œ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ํŒŒ๊ดด ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜๋ฅผ ๋‹ค๋ฃจ๋ฉฐ, ๊ทธ ๊ฐ’์€ KIC์™€ ์ƒํ˜ธ ๋Œ€์ฒดํ•  ์ˆ˜ ์—†๋‹ค.

๊ฒ€์‚ฌ ์ฃผ๊ธฐ์™€ ์ž”์กด ๊ฐ•๋„

์†์ƒ ํ—ˆ์šฉ์„ฑ ํ‰๊ฐ€๋Š” ๊ฐ€์ •๋œ ์ดˆ๊ธฐ ๊ฒฐํ•จ์—์„œ ์‹œ์ž‘ํ•˜๋ฉฐ, ์ด ๊ฒฐํ•จ์€ ์ œ์กฐ ํ’ˆ์งˆ, ์šฉ์ ‘ ๊ฒฐํ•จ ๋ฐ์ดํ„ฐ, ๊ธฐ์กด ๊ฒ€์‚ฌ ๋Šฅ๋ ฅ ๋˜๋Š” ๊ทœ์ •๋œ ์ž„๊ณ„ ๊ฒ€์ถœ ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ๋ฐ”ํƒ•์œผ๋กœ ์„ ์ •๋˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ๊ฐ€ ๋งŽ๋‹ค. ์ดํ›„ ์ ์ ˆํ•œ ฮ”K ๊ธฐ๋ฐ˜ ๋ชจ๋ธ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์‚ฌ์šฉ ํ•˜์ค‘ ์ŠคํŽ™ํŠธ๋Ÿผ์— ๋”ฐ๋ผ ๊ท ์—ด์„ ์ง„์ „์‹œํ‚ค๊ณ , ํ•˜์ค‘๋น„, ํ˜•์ƒ, ์ž”๋ฅ˜์‘๋ ฅ, ์˜จ๋„ ๋ฐ ์šฉ์ ‘ ์œ„์น˜์— ๋Œ€ํ•ด ๋ณด์ •ํ•œ๋‹ค. ์šฉ์ ‘ ๊ธˆ์†๊ณผ ์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€์—๋Š” ๋ณ„๋„์˜ ๋ฌผ์„ฑ๊ณผ ๊ท ์—ด ๋ฐฐ์น˜๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ISO 15653:2018์€ K, CTOD ฮด ๋ฐ J ์ ๋ถ„์˜ ์‹คํ—˜์  ๋“ฑ๊ฐ€๋Ÿ‰์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ ์šฉ์ ‘๋ถ€ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์„ ๊ตฌ์ฒด์ ์œผ๋กœ ๋‹ค๋ฃฌ๋‹ค.

๊ฒ€์‚ฌ ์ฃผ๊ธฐ๋Š” ๊ฐ€์ •๋œ ๊ฒ€์ถœ ๊ฐ€๋Šฅ ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ์—์„œ ์ž„๊ณ„ ํฌ๊ธฐ๊นŒ์ง€์˜ ์˜ˆ์ธก ๊ธฐ๊ฐ„์— ์—ฐ๊ณ„ํ•ด์•ผ ํ•˜๋ฉฐ, ๋ชจ๋ธ ๋ถˆํ™•์‹ค์„ฑ๊ณผ ๊ฒ€์‚ฌ ์˜ค์ฐจ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•œ ์—ฌ์œ ๋ฅผ ๋‘์–ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ๊ฐ ํ‰๊ฐ€ ์‹œ์ ์—์„œ ์ž”์กด ๊ฐ•๋„๋Š” ฮ”K๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ Kmax๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ํ™•์ธํ•œ๋‹ค. ์ด ๊ณ„์‚ฐ์—์„œ๋Š” ํ˜„์žฌ์˜ ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ์™€ ์ตœ๋Œ€ ์‚ฌ์šฉ ํ•˜์ค‘์ด ์ ์šฉ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ์ธ์„ฑ ๋˜๋Š” ์ €ํ•ญ๊ณก์„  ํ•œ๊ณ„๋ณด๋‹ค ๋‚ฎ์€ ์ƒํƒœ๋กœ ์œ ์ง€๋˜๋Š”์ง€๋ฅผ ๊ฒ€ํ† ํ•œ๋‹ค. ํŠนํžˆ ๋‘๊บผ์šด ๋‹จ๋ฉด์ด๋‚˜ ์—ฐ์„ฑ-์ทจ์„ฑ ์ฒœ์ด ์˜์—ญ ๋ถ€๊ทผ์—์„œ๋Š” ์˜จ๋„, ๋‘๊ป˜, ๊ตฌ์†๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์œ„์น˜๊ฐ€ ์—ฌ์œ ๋„๋ฅผ ๊ฐ์†Œ์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

์†์ƒ ํ—ˆ์šฉ์„ฑ ํ‰๊ฐ€ ์ˆœ์„œ

  1. ์ดˆ๊ธฐ ๊ฒฐํ•จ ์ œ์กฐ ํ’ˆ์งˆ, ์šฉ์ ‘ ๊ฒฐํ•จ ์ž๋ฃŒ, ๊ฒ€์‚ฌ ๋Šฅ๋ ฅ ๋˜๋Š” ์ง€์ •๋œ ๊ฒ€์ถœ ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ๋ฐ”ํƒ•์œผ๋กœ ์ดˆ๊ธฐ ๊ฒฐํ•จ์„ ๊ฐ€์ •ํ•œ๋‹ค.
  2. ์ž„๊ณ„๊ฐ’ ์ดํ•˜ ์„ฑ์žฅ ์ ์ ˆํ•œ ฮ”K ๊ธฐ๋ฐ˜ ๋ชจ๋ธ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์‚ฌ์šฉ ํ•˜์ค‘ ์ŠคํŽ™ํŠธ๋Ÿผ์— ๋”ฐ๋ผ ๊ท ์—ด์„ ์ง„์ „์‹œํ‚จ๋‹ค.
  3. ๊ฒ€์‚ฌ ๊ฒ€์‚ฌ ์˜ค์ฐจ์™€ ๋ชจ๋ธ ๋ถˆํ™•์‹ค์„ฑ์„ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ฌ ๊ท ์—ด์ด ํ—ˆ์šฉ ํฌ๊ธฐ ๋˜๋Š” ์ž„๊ณ„ ํฌ๊ธฐ์— ๋„๋‹ฌํ•˜๊ธฐ ์ „์— ๊ฒ€์‚ฌํ•œ๋‹ค.
  4. ์ž”์—ฌ ๊ฐ•๋„ ํ•ด๋‹น๋˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ Kmax, CTOD, J ๋˜๋Š” ์ €ํ•ญ ๊ณก์„ ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ตœ๋Œ€ ํ•˜์ค‘ ํŒŒ๊ดด ๊ธฐ์ค€์— ๋”ฐ๋ผ ํ˜„์žฌ ๊ท ์—ด์„ ํ™•์ธํ•œ๋‹ค.

๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ์„œ๋กœ ์—ฐ๊ณ„๋œ ์ผ๋ จ์˜ ๊ณผ์ •์œผ๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚œ๋‹ค. ์ฆ‰, ์‹œ์ž‘ ๊ฒฐํ•จ์„ ๊ฐ€์ •ํ•˜๊ณ , ์•„์ž„๊ณ„ ์ง„์ „์„ ์˜ˆ์ธกํ•˜๋ฉฐ, ๊ท ์—ด์ด ํ—ˆ์šฉ ํ•œ๊ณ„์— ๋„๋‹ฌํ•˜๊ธฐ ์ „์— ๊ฒ€์‚ฌํ•˜๊ณ , ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ๊ธฐ์ค€์— ๋”ฐ๋ผ ์ž”์กด ๊ฐ•๋„๋ฅผ ํ™•์ธํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ์ด ๊ณผ์ •์˜ ์–ด๋А ๋ถ€๋ถ„์—์„œ๋„ ํŒŒ๊ดด๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ฒ€์‚ฌ ์‚ฌ์ด์— ๊ท ์—ด์ด ์ง€๋‚˜์น˜๊ฒŒ ์„ฑ์žฅํ•  ์ˆ˜๋„ ์žˆ๊ณ , ์ด์ „์—๋Š” ํ—ˆ์šฉ ๊ฐ€๋Šฅํ–ˆ๋˜ ๊ท ์—ด์ด ๋†’์€ ์ตœ๋Œ€ ํ•˜์ค‘์„ ๋ฐ›์•„ ์ฆ‰์‹œ ํŒŒ๊ดด๋  ์ˆ˜๋„ ์žˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ํ”ผ๋กœ ์ˆ˜๋ช…๊ณผ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์€ ์„œ๋กœ ์—ฐ๊ณ„๋˜์–ด ์žˆ์ง€๋งŒ ๋ณ„๊ฐœ์˜ ์–‘์œผ๋กœ ๋ณด๊ณ ํ•˜๊ณ  ํ‰๊ฐ€ํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค.

๊ฐ•์žฌ ์„ค๊ณ„์— ํ‘œ์ค€ ๋ฐ ์ธ์„ฑ ๋ฐ์ดํ„ฐ ์ ์šฉํ•˜๊ธฐ

ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ๊ณต์นญ ํ•ญ๋ณต๊ฐ•๋„์™€ ๊ฐ™์€ ๋ฐฉ์‹์œผ๋กœ ๊ฐ•์ข…์˜ ์ผ๋ฐ˜์ ์ธ ๋ฌผ์„ฑ์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ๊ฒฐ๊ณผ๋Š” ํŠน์ •ํ•˜๊ฒŒ ์ •์˜๋œ ๊ท ์—ด, ์‹œํ—˜ํŽธ, ํ•˜์ค‘ ๋ชจ๋“œ, ์˜จ๋„ ๋ฐ ํŒŒ๊ดด ๊ธฐ์ค€์„ ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฐ ๋‹ค์Œ ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ถ€ํ’ˆ ๋‚ด ๊ท ์—ด ๋ฐ ์‘๋ ฅ์žฅ๊ณผ ์—ฐ๊ณ„ํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ๋‘๊บผ์šด ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด ์‹œํ—˜ํŽธ์—์„œ ์–ป์€ KIC ๊ฐ’์„ ์šฉ์ ‘ ์‹œํ—˜์—์„œ ์–ป์€ CTOD ๊ฐ’์ด๋‚˜ ์—ฐ์„ฑ ๊ฐ•์žฌ์—์„œ ์ธก์ •ํ•œ J-R ๊ณก์„ ์œผ๋กœ ๋‹จ์ˆœํžˆ ๋Œ€์ฒดํ•  ์ˆ˜๋Š” ์—†๋‹ค.

์‹œํ—˜ ๋ฐฉ๋ฒ•์˜ ์„ ํƒ

์„ค๊ณ„์ƒ์˜ ๋ฌธ์ œ๊ฐ€ ์œ ํšจํ•œ ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ , ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ์ž„๊ณ„ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜ KIC์— ๊ด€ํ•œ ๊ฒƒ์ด๋ผ๋ฉด ASTM E399-24๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•œ๋‹ค. ์ด ๋ฐฉ๋ฒ•์€ ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด ๊ธˆ์† ์‹œํ—˜ํŽธ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋ฉฐ, ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ์˜ ์†Œ์„ฑ ์˜์—ญ์ด ์‹œํ—˜ํŽธ ์น˜์ˆ˜์— ๋น„ํ•ด ์ถฉ๋ถ„ํžˆ ์ž‘๊ฒŒ ์œ ์ง€๋˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ์—๋งŒ ์ ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์œ ํšจ์„ฑ ์š”๊ฑด์€ ํ–‰์ •์ƒ์˜ ์„ธ๋ถ€ ์‚ฌํ•ญ์ด ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ๋‘๊ป˜๊ฐ€ ์ถฉ๋ถ„ํ•˜์ง€ ์•Š๊ฑฐ๋‚˜, ๊ณผ๋„ํ•œ ํ•ญ๋ณต์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๊ฑฐ๋‚˜, ์‹œํ—˜ํŽธ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ€ ์œ ํšจํ•˜์ง€ ์•Š๋‹ค๋ฉด ์‹œํ—˜์—์„œ ๊นจ๋—ํ•œ ํŒŒ๊ดด๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ–ˆ๋”๋ผ๋„ ๋ณด๊ณ ๋œ ๊ฐ’์€ ์œ ํšจํ•œ KIC๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค.

ํƒ„์†Œ์„ฑ ๊ฑฐ๋™์—๋Š” ASTM E1820 ๋˜๋Š” ISO 12135:2021์„ ์„ ํƒํ•œ๋‹ค. ASTM E1820์€ K, J ๋ฐ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ฐœ๊ตฌ ๋ณ€์œ„(CTOD)๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ Iํ˜• ํŒŒ๊ดด๋ฅผ ํ‰๊ฐ€ํ•˜๋ฉฐ, ๋‹จ์ผ ์  ๊ฐ’ ๋˜๋Š” ์ €ํ•ญ ๊ณก์„ ์œผ๋กœ ํ‰๊ฐ€ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ISO 12135:2021์€ ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด๋œ ๊ท ์งˆ ๊ธˆ์† ์‹œํ—˜ํŽธ์—์„œ K, CTOD ฮด, J ๋ฐ R-๊ณก์„ ์„ ๊ตฌํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ์ค€์ •์  ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์ œ๊ณตํ•œ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์€ ์ƒ๋‹นํ•œ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์†Œ์„ฑ์ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๊ฑฐ๋‚˜, ์•ˆ์ •์ ์ธ ๊ท ์—ด ์ง„์ „์ด ์ค‘์š”ํ•˜๊ฑฐ๋‚˜, ๋‹จ์ผ ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ์ˆ˜์น˜๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ J-์ ๋ถ„ ๋˜๋Š” ์ €ํ•ญ ๊ณก์„ ์ด ํ•„์š”ํ•œ ๊ฒฝ์šฐ์— ๋” ์ ํ•ฉํ•˜๋‹ค.

CTOD ์ค‘์‹ฌ์˜ ํ‰๊ฐ€์—๋Š” ASTM E1290์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ๋‹ค. ํŠนํžˆ ์ง€์ •๋œ ๊ท ์—ด ์ง„์ „ ์‚ฌ๊ฑด์—์„œ์˜ ์ž„๊ณ„ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ๊ฐœ๊ตฌ ๋ณ€์œ„๊ฐ€ ์„ค๊ณ„ ์ง€ํ‘œ์ธ ๊ฒฝ์šฐ์— ์ ํ•ฉํ•˜๋‹ค. CTOD๋Š” ์˜จ๋„๊ฐ€ ๋‚ฎ์•„์ง์— ๋”ฐ๋ผ ์—ฐ์„ฑ ๊ฑฐ๋™์—์„œ ์ทจ์„ฑ ๊ฑฐ๋™์œผ๋กœ ์ „์ดํ•˜๋Š” ๊ฐ•์žฌ์—์„œ ์œ ์šฉํ•œ ๊ฒฝ์šฐ๊ฐ€ ๋งŽ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ ์ž„๊ณ„ CTOD ๊ฐ’์€ ์—ฌ์ „ํžˆ ์‚ฌ๊ฑด์˜ ์ •์˜, ์‹œํ—˜ํŽธ ํ˜•์ƒ ๋ฐ ์‹œํ—˜ ์˜จ๋„์— ์ข…์†๋œ๋‹ค. CTOD๋Š” JIC ๋˜๋Š” KIC์™€ ์ƒํ˜ธ ๋Œ€์ฒดํ•  ์ˆ˜ ์—†๋‹ค.

์ฃผ์š” ํ‘œ์ค€๊ณผ ๊ฐ ํ‘œ์ค€์ด ๋‹ค๋ฃจ๋Š” ํŒŒ๊ดด ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜.
ํ‘œ์ค€์ฃผ์š” ์šฉ๋„๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜ ๋˜๋Š” ์ดˆ์ 
ASTM E399-24ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ์ฃผ๋กœ ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ ๋ฐ ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ์กฐ๊ฑด์—์„œ์˜ KIC
ASTM E1820Iํ˜• ํŒŒ๊ดด ๊ฑฐ๋™K, J, CTOD ๋ฐ ์ €ํ•ญ ๊ณก์„ 
ASTM E1290์ž„๊ณ„ ๊ท ์—ด ๋๋‹จ ๊ฐœ๊ตฌ ๋ณ€์œ„์ง€์ •๋œ ๊ท ์—ด ํ™•์žฅ ์‚ฌ๊ฑด์—์„œ์˜ CTOD
ISO 12135:2021์ค€์ •์  ๊ท ์งˆ ๊ธˆ์† ์‹œํ—˜K, CTOD ฮด, J ๋ฐ ์ €ํ•ญ ๊ณก์„ 
ISO 15653:2018์šฉ์ ‘๋ถ€ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ์‹œํ—˜K, CTOD ฮด ๋ฐ J-์ ๋ถ„์˜ ์‹คํ—˜์  ๋“ฑ๊ฐ€๋Ÿ‰

์šฉ์ ‘ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์—๋Š” ์šฉ์ ‘๋ถ€์— ํŠนํ™”๋œ ๋ฐฉ๋ฒ•์ด ํ•„์š”ํ•˜๋‹ค. ISO 15653:2018์€ ์šฉ์ ‘ ๊ธˆ์† ๋˜๋Š” ์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€์— ํ”ผ๋กœ๊ท ์—ด์„ ๋ฐฐ์น˜ํ•˜์—ฌ K, CTOD ฮด ๋ฐ J-์ ๋ถ„์˜ ์‹คํ—˜์  ๋“ฑ๊ฐ€๋Ÿ‰์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ์šฉ์ ‘๋ถ€์˜ ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ์‹œํ—˜์„ ๋‹ค๋ฃฌ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ตฌ๋ถ„์€ ์ค‘์š”ํ•˜๋‹ค. ์šฉ์ ‘ ๊ธˆ์†, ์กฐ๋ฆฝ๋ฆฝ ์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€ ์žฌ๋ฃŒ, ์ธต๊ฐ„ ์˜์—ญ ๋ฐ ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฐ›์ง€ ์•Š์€ ๋ชจ์žฌ๋Š” ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ๋ฏธ์„ธ์กฐ์ง, ์ž”๋ฅ˜์‘๋ ฅ, ๊ฐœ์žฌ๋ฌผ ๋ฐ ์ฒœ์ด์˜จ๋„๋ฅผ ๊ฐ€์งˆ ์ˆ˜ ์žˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋‹ค. ๋ชจ์žฌ์—์„œ ์–ป์€ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ€ ์šฉ์ ‘๋ถ€์˜ ๋ชจ๋“  ์œ„์น˜์— ๋Œ€ํ•œ ์ ํ•ฉ์„ฑ์„ ๋ณด์žฅํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค.

์„ ํƒ์€ ํ•˜์ค‘์—๋„ ์ขŒ์šฐ๋œ๋‹ค. Iํ˜• ๊ฐœ๊ตฌ ํ•˜์ค‘์ด ์ผ๋ฐ˜์ ์ธ ์ถœ๋ฐœ์ ์ด์ง€๋งŒ, ํ˜ผํ•ฉ ๋ชจ๋“œ ํ•˜์ค‘, ์ถฉ๊ฒฉ ๋˜๋Š” ๋™์  ํ•˜์ค‘, ๋ฐ˜๋ณต ํ•˜์ค‘์— ์˜ํ•œ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ ๋ฐ ๊ท ์—ด ๋ฐœ์ƒ ํ›„์˜ ์ฐข๊น€์—๋Š” ๋ณ„๋„์˜ ๋ถ„์„์ด ํ•„์š”ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. NASA-HDBK-5010 ์ œ2๊ถŒ์€ ์ค‘์•™ ๊ท ์—ด ํŒ์—์„œ Iํ˜• ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ๋‚˜ํƒ€๋‚ธ๋‹ค.

K=ฮฒโขฯƒโขฯ€โขa,

์—ฌ๊ธฐ์„œ ฮฒ๋Š” ํ˜•์ƒ ๋ณด์ •๊ณ„์ˆ˜, ฯƒ๋Š” ์ž‘์šฉ ์‘๋ ฅ, a๋Š” ๋ชจ๋ธ์—์„œ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ๊ท ์—ด ์น˜์ˆ˜์ด๋‹ค. ๋ฐ˜๋ณต ํ•˜์ค‘์—์„œ๋Š” KIC๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋ผ ฮ”K๊ฐ€ ํ”ผ๋กœ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ๋ฅ ์„ ์ง€๋ฐฐํ•œ๋‹ค. ์ •์  ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ์‹œํ—˜์œผ๋กœ๋Š” ํ”ผ๋กœ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ ๋ฒ•์น™์„ ์–ป์„ ์ˆ˜ ์—†๋‹ค.

ํŒŒ๊ดด์ธ์„ฑ ๋ณด๊ณ ์„œ์˜ ์˜ฌ๋ฐ”๋ฅธ ํŒ๋…

๋จผ์ € ๊ฐ•์žฌ์˜ ์ง€์ • ๋ฐ ์ œํ’ˆ ํ˜•ํƒœ๋ฅผ ํ™•์ธํ•œ๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค์–ด ASTM A572/A572M Grade 50 ํŒ์žฌ๊ฐ€ ์šฉ์ ‘ ์†Œ๋ชจ์žฌ, ์••์—ฐ ํ˜•๊ฐ• ๋˜๋Š” ๋‹ค๋ฅธ ์ง€์ •์˜ ๋‹ด๊ธˆ์งˆยท๋œจ์ž„ ํŒ์žฌ์™€ ์ž๋™์œผ๋กœ ๋™๋“ฑํ•œ ๊ฒƒ์€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค. ์—ด์ฒ˜๋ฆฌ, ๋‘๊ป˜ ๋ฐ ์ œ๊ณต๋œ ๊ฒฝ์šฐ ๊ฐ•๋„์™€ ์ฒœ์ด์˜จ๋„ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ๊ธฐ๋กํ•œ๋‹ค.

์ธ์„ฑ ๋ณด๊ณ ์„œ์—์„œ ๋ณด์กดํ•ด์•ผ ํ•  ์ตœ์†Œ ์ •๋ณด

  • ์žฌ๋ฃŒ ๊ฐ•์žฌ ์ง€์ •, ์ œํ’ˆ ํ˜•ํƒœ, ๋‘๊ป˜, ์—ด์ฒ˜๋ฆฌ ๋ฐ ๋ฐฉํ–ฅ.
  • ์‹œํ—˜ํŽธ ์‹œํ—˜ํŽธ ์œ ํ˜•, ์น˜์ˆ˜, ๊ท ์—ด ํ˜•์ƒ ๋ฐ ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด ์ ˆ์ฐจ.
  • ์‹œํ—˜ ์กฐ๊ฑด ์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„, ํ•˜์ค‘ ์ œ์–ด ๋ฐ ์ ์šฉ ํ•˜์ค‘ ๋ชจ๋“œ.
  • ํŒŒ๊ดด ๊ฒฐ๊ณผ KIC, ์กฐ๊ฑด๋ถ€ KQ, JIC, CTOD ฮด ๋˜๋Š” J-R ๊ณก์„ ์ƒ์˜ ํ•œ ์ ๊ณผ ์œ ํšจ์„ฑ ์ง„์ˆ .
  • ํŒŒ๊ดด ๋ฉ”์ปค๋‹ˆ์ฆ˜ ๋ฒฝ๊ฐœ, ์—ฐ์„ฑ ์ฐข๊น€, ํŒ์ธ, ์•ˆ์ •์  ๊ท ์—ด ํ™•์žฅ ๋˜๋Š” ํ˜ผํ•ฉ ํŒŒ๊ดด.

๋ณด๊ณ ์„œ์—๋Š” ์ฝคํŒฉํŠธ ์ธ์žฅ ์‹œํ—˜ํŽธ ๋˜๋Š” ๋‹จ์ผ ๋ชจ์„œ๋ฆฌ ๊ตฝํž˜ ์‹œํ—˜ํŽธ๊ณผ ๊ฐ™์€ ์‹œํ—˜ํŽธ์˜ ์ข…๋ฅ˜ ๋ฐ ์น˜์ˆ˜์™€ ํ•จ๊ป˜ ์‹œํ—˜ํŽธ ๋ฐฉํ–ฅ์ด ๋ช…์‹œ๋˜์–ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. โ€œL-Tโ€์™€ โ€œT-Lโ€์€ ๊ท ์—ด ๋ฐฉํ–ฅ๊ณผ ์ œํ’ˆ ์••์—ฐ ๋ฐฉํ–ฅ ์‚ฌ์ด์˜ ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ๊ด€๊ณ„๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋ฉฐ, ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์šฉ์ ‘๋ถ€์˜ ๊ฒฝ์šฐ ๊ท ์—ด์ด ์šฉ์ ‘ ๊ธˆ์†, ์šฉ์œต์„ , ์กฐ๋ฆฝ๋ฆฝ ์—ด์˜ํ–ฅ๋ถ€ ๋˜๋Š” ๊ทธ ๋ฐ–์˜ ์ง€์ •๋œ ์œ„์น˜ ์ค‘ ์–ด๋””์— ์žˆ๋Š”์ง€ ํ™•์ธํ•œ๋‹ค.

๋˜ํ•œ ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด ์ ˆ์ฐจ, ์ตœ์ข… ๊ท ์—ด ๊ธธ์ด ์ธก์ •, ์‹œํ—˜ ์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„ ๋ฐ ํ•˜์ค‘ ์ œ์–ด ๋ฐฉ์‹๋„ ์š”๊ตฌํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ์˜จ๋„๋Š” ๋‹จ์ˆœํžˆ ์‹ค์˜จ์ด๋ผ๊ณ  ๊ธฐ์ˆ ํ•  ๊ฒƒ์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ ์‹ค์ œ ์‚ฌ์šฉ ์กฐ๊ฑด๊ณผ ์—ฐ๊ณ„๋˜์–ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ๋ณด๊ณ ์„œ์—๋Š” ํŒŒ๊ดด ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜์ธ KIC, ์กฐ๊ฑด๋ถ€ KQ, JIC, CTOD ฮด ๋˜๋Š” J-R ๊ณก์„ ์ƒ์˜ ํ•œ ์ ์ด ๋ช…์‹œ๋˜์–ด์•ผ ํ•˜๋ฉฐ, ํ‘œ์ค€์˜ ์œ ํšจ์„ฑ ํŒ์ •๋„ ํฌํ•จ๋˜์–ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ํ‰๋ฉด๋ณ€ํ˜•๋ฅ  ๋ฐ ์น˜์ˆ˜ ์š”๊ฑด์ด ์ถฉ์กฑ๋˜์ง€ ์•Š๋Š” ํ•œ ์กฐ๊ฑด๋ถ€ KQ๋Š” ์œ ํšจํ•œ KIC๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋‹ค.

๋งˆ์ง€๋ง‰์œผ๋กœ ํŒŒ๊ดด ์–‘์ƒ์„ ํ™•์ธํ•œ๋‹ค. ๋ฒฝ๊ฐœํŒŒ๊ดด, ์—ฐ์„ฑ ์ฐข๊น€, ํŒ์ธ, ์•ˆ์ •์  ๊ท ์—ด ์ง„์ „ ๋ฐ ํ˜ผํ•ฉ ํŒŒ๊ดด๋Š” ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ์˜๋ฏธ๋ฅผ ๊ฐ–๋Š”๋‹ค. ํŒŒ๊ดด ํ‘œ๋ฉด์˜ ํ˜•์ƒ๊ณผ ๊ท ์—ด ์ง„์ „ ๊ธฐ๋ก์ด ์—†๋Š” ์ˆ˜์น˜๋งŒ์œผ๋กœ๋Š” ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ง€๋ฐฐํ•œ ๋ฉ”์ปค๋‹ˆ์ฆ˜์ด ๊ฐ€๋ ค์ง„๋‹ค.

์‹คํ—˜์‹ค ์‹œํ—˜ํŽธ์—์„œ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ํ‰๊ฐ€๋กœ

์‹คํ—˜์‹ค ์‹œํ—˜ํŽธ์€ ํŠน์ • ๊ตฌ์† ์ƒํƒœ์—์„œ ์–ป์€ ์žฌ๋ฃŒ ํŠน์„ฑํ™” ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ œ๊ณตํ•œ๋‹ค. ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์—๋Š” ๊ณ ์œ ํ•œ ๊ท ์—ด ํ˜•์ƒ, ๋‘๊ป˜, ์‘๋ ฅ ์‚ผ์ถ•์„ฑ, ์ž”๋ฅ˜์‘๋ ฅ, ์šฉ์ ‘ ์ƒ์„ธ, ํ•˜์ค‘ ์ด๋ ฅ ๋ฐ ์˜จ๋„๊ฐ€ ์žˆ๋‹ค. ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ ํ‰๊ฐ€๋Š” ์ด ๋‘ ๊ฐ€์ง€๋ฅผ ์—ฐ๊ฒฐํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค.

K = KIC๋ณด๋‹ค ์ž‘์€ ์‘๋ ฅ๊ณผ ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ์˜ ์กฐํ•ฉ์€ ํ•ด๋‹น ํŒŒ๊ดด์—ญํ•™ ๋ชจ๋ธ์˜ ์ ์šฉ ๋ฒ”์œ„ ๋‚ด์—์„œ ์•ˆ์ •์ ์œผ๋กœ ์œ ์ง€๋  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. Limited evidence

์ฃผ๋กœ ์„ ํ˜•ํƒ„์„ฑ์ธ ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” ์‹ค์ œ ๊ท ์—ด ํ˜•์ƒ๊ณผ ํ˜•์ƒ๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๋ถ€ํ’ˆ์˜ ์‘๋ ฅํ™•๋Œ€๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•œ ๋‹ค์Œ, ๊ด€๋ จ ์˜จ๋„์™€ ๋ฐฉํ–ฅ์—์„œ ์œ ํšจํ•œ ์ธ์„ฑ๊ฐ’๊ณผ ๋น„๊ตํ•œ๋‹ค. FHWA ๊ฐ•๊ต ๋งค๋‰ด์–ผ์€ ๊ธฐ๋ณธ ์กฐ๊ฑด์„ ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹ค. ์ฆ‰, ์ ์šฉ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ํŒŒ๊ดด์—ญํ•™ ๋ชจ๋ธ์˜ ๋ฒ”์œ„ ๋‚ด์—์„œ ๊ท ์—ด ํฌ๊ธฐ์™€ ์‘๋ ฅ์˜ ์กฐํ•ฉ์ด K = KIC๋ณด๋‹ค ๋‚ฎ์œผ๋ฉด ๊ท ์—ด์ด ์•ˆ์ •์ ์œผ๋กœ ์œ ์ง€๋  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ํ•ญ๋ณต์ด ๊ด‘๋ฒ”์œ„ํ•œ ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” ์ด๋Ÿฌํ•œ ๋น„๊ต๋งŒ์œผ๋กœ ์ถฉ๋ถ„ํ•˜์ง€ ์•Š๋‹ค. ์•ˆ์ •์ ์ธ ์ฐข๊น€๊ณผ ๊ท ์—ด ์ง„์ „์ด ๊ฑฐ๋™์˜ ์ผ๋ถ€๋ผ๋ฉด J, CTOD ๋˜๋Š” ์ €ํ•ญ ๊ณก์„ ์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ๋‹ค. NIST๊ฐ€ 2008๋…„์— ๋…ผ์˜ํ•œ ๊ฐ•์žฌ์˜ ๋™์  ํŒŒ๊ดด๋Š” ๋ถˆ๊ท ์ผํ•œ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์†Œ์„ฑ๊ณผ ๋ณต์žกํ•œ ์‘๋ ฅ-๋ณ€ํ˜•๋ฅ ์žฅ์ด ๋ถˆ์•ˆ์ •ํ•œ ์ „ํŒŒ์— ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์น˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ ํƒ„์†Œ์„ฑ ์‹œํ—˜์ด ํ•„์š”ํ•œ ์ด์œ ๋ฅผ ์„ค๋ช…ํ•œ๋‹ค.

์ด๋Š” A. A. Griffith์˜ ์—๋„ˆ์ง€ ๊ธฐ์ค€๊ณผ G. R. Irwin์˜ ๊ท ์—ด ์„ ๋‹จ ์‘๋ ฅ์žฅ์ด ํ™•๋ฆฝํ•œ ๊ธฐ์ดˆ๋ฅผ ๋”ฐ๋ฅธ๋‹ค. ์–ด๋А ์ด๋ก ๋„ ์ธ์„ฑ์„ ํ˜•์ƒ ๋ฐ ํ•˜์ค‘๊ณผ ๋ฌด๊ด€ํ•œ ๊ฒƒ์œผ๋กœ ์ทจ๊ธ‰ํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์‹ค์ œ ํ‰๊ฐ€์—์„œ๋Š” ๊ท ์—ด ๊ฒ€์ถœ ํ•œ๊ณ„, ์˜ˆ์ƒ ๊ฒฐํ•จ ํ˜•์ƒ, ๊ฒ€์‚ฌ ์ฃผ๊ธฐ, ์ž”๋ฅ˜์‘๋ ฅ ๋ฐ 2์ฐจ ์‘๋ ฅ, ๊ตฌ์† ์ƒํƒœ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ํŒŒ๊ดด๊ฐ€ ๊ฐœ์‹œ์ธ์ง€ ์•ˆ์ •์  ์„ฑ์žฅ์ธ์ง€ ์—ฌ๋ถ€๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•ด์•ผ ํ•œ๋‹ค.

โ€œWhat is the toughness of this steel?โ€์ด๋ผ๋Š” ์งˆ๋ฌธ์— ๋Œ€ํ•œ ๋‹ต์„ ๋ฐ›์•„๋“ค์ด๊ธฐ ์ „์— ๋‹ค์Œ์„ ํ™•์ธํ•œ๋‹ค.

1. ์–ด๋–ค ํ‘œ์ค€๊ณผ ํŒŒ๊ดด ๋งค๊ฐœ๋ณ€์ˆ˜๊ฐ€ ์‚ฌ์šฉ๋˜์—ˆ๋Š”๊ฐ€? ASTM E399-24 KIC, ASTM E1820 J ๋˜๋Š” CTOD, ISO 12135:2021, ASTM E1290 CTOD ๋˜๋Š” ์šฉ์ ‘๋ถ€์— ๋Œ€ํ•œ ISO 15653:2018 ์ค‘ ๋ฌด์—‡์ธ๊ฐ€? 2. ๊ฐ•์žฌ ์ง€์ •, ์ œํ’ˆ ํ˜•ํƒœ, ๋‘๊ป˜, ๋ฐฉํ–ฅ, ์‹œํ—˜ํŽธ ์ข…๋ฅ˜ ๋ฐ ๊ท ์—ด ์œ„์น˜๋Š” ๋ฌด์—‡์ธ๊ฐ€? 3. ํ”ผ๋กœ ์˜ˆ๋น„๊ท ์—ด ์ ˆ์ฐจ, ์˜จ๋„, ํ•˜์ค‘ ์†๋„ ๋ฐ ํŒŒ๊ดด ์–‘์ƒ์€ ์–ด๋– ํ–ˆ๋Š”๊ฐ€? 4. ๋ณด๊ณ ๋œ ๊ฐ’์€ ๋ช…์‹œ๋œ ํ‘œ์ค€์— ๋”ฐ๋ผ ์œ ํšจํ•œ๊ฐ€, ์•„๋‹ˆ๋ฉด ์กฐ๊ฑด๋ถ€ ๊ฐ’์ธ๊ฐ€? 5. ๊ตฌ์กฐ ๊ณ„์‚ฐ์€ ์‹ค์ œ ๊ท ์—ด ํ˜•์ƒ, ๊ตฌ์† ์ƒํƒœ, ํ•˜์ค‘ ๋ชจ๋“œ ๋ฐ ์‚ฌ์šฉ ์˜จ๋„๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๊ณ  ์žˆ๋Š”๊ฐ€? 6. ์ง€๋ฐฐ์ ์ธ ๋ฌธ์ œ๋Š” ํŒŒ๊ดด ๊ฐœ์‹œ, ์•ˆ์ •์  ์ฐข๊น€, ์ทจ์„ฑ ํŒŒ๊ดด ๋˜๋Š” ๋ฐ˜๋ณต ํ•˜์ค‘์— ์˜ํ•œ ๊ท ์—ด ์„ฑ์žฅ ์ค‘ ๋ฌด์—‡์ธ๊ฐ€?

์ด๋Ÿฌํ•œ ์ •์˜์™€ ์‚ฌ์šฉ ์กฐ๊ฑด์ด ์—†์œผ๋ฉด โ€œ์ด ๊ฐ•์žฌ์˜ ์ธ์„ฑ์€ ์–ผ๋งˆ์ธ๊ฐ€?โ€๋ผ๋Š” ์งˆ๋ฌธ์€ ๋ถˆ์™„์ „ํ•˜๋‹ค.