• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2008.11a
• /
• pp.201-201
• /
• 2008

박형초음파모터의 구조는 그림 1(a) 와 같이 크로스형태의 앓은 스테이터에 윗면과 아랫면에 각각 8 개의 압전세라믹이 부착된 형태이다. 압전세라믹의 분극방향은 로터와 접촉하는 스테이터의 A, B, C, D 네 개의 타점에서 순차적인 타원변위가 생성되도록 결정된다. 유한요소해석프로그램인 ATILA 5.2.4를 사용하여 최적설계를 한 결과 폭 3[mm], 길이 18[mm], 두께 1.8[mm], Brass 재질, Mid surface clamp 조건에서 입력전압 18[Vrms] 일 때 0.3[${\mu}m$]의 변위를 보였다. 최적설계된 모델을 제작하였고, 정확한 실험결과를 얻기 위해서 푸쉬풀게이지, x-y스테이지, rpm 메타, 토크게이지를 이용하여 실험테이블을 구성하였다. 그림 1(b) 는 마이크로컨트롤러를 이용한 구동 드라이버를 보여준다. 한 주기에서 1/4분주의 순차적인 네 개의 구형파를 생성하고, 이를 push-pull회로를 동하여 90도의 위상차가 나는 정현파를 생성하여 초음파 모터의 구동전원으로 사용한다. 엔코더와 AD 컨버터를 이용하여 정속도 운전을 위한 피드백 제어가 된다. 제안된 구동드라이버를 이용하여 측정한 결과, 구동 주파수 88.6[kHz], 입력전압 [40Vrms], preload 0.2 [N]에서 130 [rmp] 의 속도와 25 [gfcm] 의 토크특성을 보였다. 압력전압을 증가시킬수록 속도는 선형적인 증가를 보였고, 토크는 이와 반대로 감소하는 특성을 보였다. 피드백 제어회로가 없는 경우에는 preload 변화에 따른 극심한 속도 변화를 보였고, 피드백 제어를 하였을 경우에는 0.2~0.4[N]의 범위에서 정속도 운전이 가능함을 확인하였다. 기존의 주파수발생기와 파워 엠프를 이용한 구동장비와의 특성비교에서도 큰 차이를 보이지 않았으며, 장시간의 운전에도 안정적인 구동이 가능함을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.34 no.6
• /
• pp.771-780
• /
• 2010

This paper describes the design process of a six-component force/torque (F/T) sensor. The new six-component F/T sensor having leaf spring ends has been developed using a cross beam structure as the basic sensing element. Fundamental strain analysis of both ends fixed beam having a leaf spring structure is performed by finite element analysis. In order to obtain similar output sensing strains from the six component loads and minimize coupling strains, the optimal location of strain gages is determined and the strain gages are connected so that the bridge circuits with four strain gages would be balanced. Using leaf spring ends instead of rigid fixed ends, remarkable increment in output sensing strain can be achieved for two component forces. Several modifications in design result in a similar sensing strain of approximately $400\;{\mu}m/m$ for the six-component forces and moments, and a reduced coupling strain of $0\;{\mu}m/m$ between the forces and moments.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.468-468
• /
• 2014

우리나라는 미국, EU, 러시아, 중국, 인도 등 다국간 협력 사업인 국제핵융합실험로(ITER) 사업에 참여하고 있으며, 블랑켓 일차벽 및 시험용 블랑켓 모듈(Test Blanket Module, TBM) 제작기술 개발에 필요한 고열부하 검증시험을 국내에서 자체적으로 실시하기 위한 고열부하시험 시설을 구축하였다. 한국원자력연구원에 설치된 고열부하시험 시설의 주요 사양은 다음과 같다. 열원으로는 전자빔을 사용하며, 빔출력은 최대 300 kW이고, 최대 출력밀도는 $10GW/m^2$이다. 전자빔의 최대 가속전압은 60 kV이고, 최대 조사 면적은 설계상 $70cm{\times}50cm$이다. 고열부하 장비는 핵융합환경과 유사한 고열부하를 시험대상물에 인가하여 접합 및 냉각 성능을 평가하는 장비이며, ITER 블랑켓 및 TBM 일차벽의 경우 약 $0.5MW/m^2$, 가속실험 혹은 사고 시 순간 시나리오 해석을 위해서 $5MW/m^2$까지 고려되기도 한다. ITER 블랑켓 일차벽 제작기술 개발 및 검증(2004~2011)에서는 외국장비(러시아 TSEFEY, 일본 JEBIS, 독일 JUDITH)를 활용하였으나, 고비용 문제와 장비 이용 시간의 제한에 따라 사용이 어려워, 국내에서는 KoHLT-1, 2 장비를 자체 구축하여 활용하여 왔다. 현재는 높은 열부하 인가조건, 약 $5MW/m^2$을 달성하기 위해서 전자빔을 이용한 고열부하시험 장치를 마련하였으며, ITER 블랑켓 일차벽 Semi-Prototype 검증시험, TBM, KSTAR 디버터 실험 등 핵융합로 일차벽 개발에 활용하고 있다. 전자빔, 전원 및 진공 chamber 등 전체 고열부하 시험장치를 구축하여 ITER 장치를 포함해서 토카막 디버터 등 핵융합 플라즈마 대면부품 (Plasma Facing Components, PFC) 재료 개발과 국방, 항공우주 분야의 열유속 게이지 측정법 향상 연구, 로켓 추진 엔진 연소실의 열유속 모니터링 연구, 항공기 프로펠러 연구 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korea Concrete Institute
• /
• v.13 no.3
• /
• pp.228-236
• /
• 2001

Even though numerous researches have been performed for the prediction of thermal stresses in mass concrete structures by both analytical and experimental means, the limitations exist for both approaches. In analytical approach, the fundamental limitation is derived from the difficulty of predicting concrete properties such as modulus of elasticity, coefficient of thermal expansion, etc.. In experimental approach, there are many uncertainties related to in-situ conditions, because a majority of researches have focused on measuring thermal stresses in actual and simulated structures. In this research, an experimental device measuring thermal stresses directly in a laboratory setting is developed. The equipment is located in a temperature chamber that follows the temperature history previously obtained from temperature distribution analysis. Thermal strains are measured continuously by a strain gauge in the device and the corresponding thermal stresses are calculated simply by force equilibrium condition. For the verification of the developed device, a traditional experiment measuring thermal strains from embedded strain gauges is performed simultaneously. The results show that the thermal strain values measured by the newly developed device agree well with the results from the benchmark experiment.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
• /
• v.16 no.1
• /
• pp.91-103
• /
• 2023

This study aims to investigate the dynamic fracture characteristics of rocks and rock-like materials subjected to the Nonex Rock Cracker (NRC), a vapor pressure crushing agent that produces vapor pressure by instantaneously vaporizing a liquid mixture crystallized through the thermite reaction. Furthermore, the study seeks to develop an analytical technique for predicting the fracture pattern. A dynamic fracture test was performed on a PMMA block, an artificial brittle material, using the NRC. High-speed cameras and dynamic pressure gauges were employed to capture the moment of vapor pressure generation and measure the vapor pressure-time history, respectively. The 2-dimensional Dynamic Fracture Process Analysis (2D DFPA) was used to simulate the fracture process caused by the vapor pressure, with the applied pressure determined based on the vapor pressure-time history. The proposed analytical method was used to examine various fracture patterns with respect to granite material and high-performance explosives.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.19 no.1
• /
• pp.672-679
• /
• 2018

This paper describes a methodology for shape design using an optimal design system, whereas generally a three dimensional analysis is required for such designs. An automatic finite element mesh generation technique, which is based on fuzzy knowledge processing and computational geometry techniques, is incorporated into the system, together with a commercial FE analysis code and a commercial solid modeler. Also, with the aid of multilayer neural networks, the present system allows us to automatically obtain a design window, in which a number of satisfactory design solutions exist in a multi-dimensional design parameter space. The developed optimal design system is successfully applied to evaluate the structures that are used. This study used a stress gauge to measure the maximum stress affecting the parts of the side housing bracket which are most vulnerable to cracking. Thereafter, we used a tool to interpret the maximum stress value, while maintaining the same stress as that exerted on the spot. Furthermore, a stress analysis was performed with the typical shape maintained intact, SM490 used for the material and the minimizing weight safety coefficient set to 3, while keeping the maximum stress the same as or smaller than the allowable stress. In this paper, a side housing bracket with a comparably simple structure for 36 tons was optimized, however if the method developed in this study were applied to side housing brackets of different classes (tons), their quality would be greatly improved.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
• /
• v.23 no.7
• /
• pp.9-15
• /
• 2019

The purpose of present study is to assess the maximum width of the surface cracks using the histogram analysis of image processing techniques in concrete structures. For this purpose, the concrete crack image is acquired by the camera. The image is Grayscale coded and Binary coded. After Binary coded image is Dilate and Erode coded, the image is then recognized as separated objects by applying Labeling techniques. Over time, dust and stains may occur naturally on the surface of concrete. The crack image of concrete may include shadows and reflections by lighting depending on a surrounding conditions. In general, concrete cracks occur in a continuous pattern and noise of image appears in the form of shot noises. Bilateral Blurring and Adaptive Threshold apply to the Grayscale image to eliminate these effects. The remaining noises are removed by the object area ratio to the Labeled area. The maximum numbers of pixels and its positions in the crack objects without noises are calculated in x-direction and y-direction by Histogram analysis. The widths of the crack are estimated by trigonometric ratio at the positions of the pixels maximum numbers for the Labeled objects. Finally, the maximum crack width estimated by the proposed method is compared to the crack width measured with the crack gauge. The proposed method by the present study may increase the reliability for the estimation of maximum crack width using image processing techniques in concrete surface images.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
• /
• v.25 no.1
• /
• pp.35-40
• /
• 2018

Nd:YAG laser was used to carbonize polyimide films to produce carbon films. This is a simple manufacturing process to fabricate low cost sensors. By applying this method, we studied characteristics of flexible and low-cost piezoresistive. Previously, many studies focused on carbonization of polyimide using $CO_2$ laser with wavelength of $10.6{\mu}m$. In this paper, carbonization (carbonization process) was performed on polyimide films using an Nd:YAG laser with a wavelength of $1.064{\mu}m$. In order to increase the resolution, we optimized the laser conditions of the power density ($W/cm^2$) and the beam scan rate. In previous studies using $CO_2$ laser, the minimum line width was $140{\sim}220{\mu}m$ but in this study, carbon line width was reduced to $35{\sim}40{\mu}m$. The initial sheet resistance of the carbon sensor was $100{\sim}300{\Omega}/{\square}$. The resistance decreased by 30% under stretched with a curvature radius of 21 R. The calculated gauge factor was 56.6. This work offers a simple, highly flexible, and low-cost process to fabricate piezoresistive sensors.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.5 no.4
• /
• pp.269-277
• /
• 1996

The vacuum systems of PLS linac provides average pressure of $2.6\times 10^{-6}$Pa under high power microwave of 54 MW peak with 4.1 $\mu \textrm s$ pulse width and 10 Hz repetition rates. The base pressure of system is$2.4\times 10^{-6}$Pa with 45$^{\circ}C$ cooling water. The outgassing rate of the system is decreased from $3.0\times 10^{-11}Torr-l/sec-\textrm{cm}^2$ at the initial stage after installation to $1\times 10^{-12}Torr-l/sec-\textrm{cm}^2$ at present. Total accumulated microwave energy dose is about 140 GJ per module. All ion pumps are working under saturated regime and effective pumping speeds of 60 I/s, 230 I/s ion pumps are 45 I/s, 65 I/s, 140 I/s under the operating range. Main problems occurred in recent year are troubles of ion pump controller and vacuum gauge controller, vacuum leak of energy doubler window and electron gun ceramic, and water leak in the dummy load of acceleraing columns. Total of 41 troubles with 140. 8 hours down time give good system availability of 98%. Down time can be reduced by high power waveguide valves and water dummy loads under development, and then availability is expected to be increased up to 99.5%.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.548-549
• /
• 2015

무인 잠수정은 자율 무인잠수정(이하 'AUV' 또는 '자율무인잠수정'을 혼용)과 원격조정잠수정(이하 'ROV'로 지칭)으로 분류를 할 수 있다. ROV는 테더 게이블로 인한 작업 범위의 한계와 운동성능 효율이 떨어지는 단점을 지니고 있어, 테더 케이블이 필요 없는 AUV에 대한 필요성이 증대되고 있다. 추측 항법 시스템인 관성 항법 시스템(inertial navigation system, 이하 'INS'로 지칭)은 외부 도움없이 관성측정 장치(inertial measurement unit, 이하 'IMU'로 지칭)를 활용하여 구성된 시스템을 말한다. IMU는 자이로 스코프(gyroscope), 가속도계(accelerometer), 지자기(magnetic)센서로 구성된 측정 장치로 3개의 센서를 사용하여 상호 보정을 통한 기동 체의 위치, 속도 및 자세 정보를 제공한다. 복합항법시스템은 추측항법시스템이 가지는 누적오차와 측위 항법시스템이 가지는 외부환경에 대한 단점을 상호 보완하는 방법으로 연구가 진행 중이다. 하지만 심해서 또는 해양의 특성에 따라 측위 시스템이 사용되지 못하기 때문에 추측 항법시스템의 다양한 관성 센서를 활용한 상로 보완과 신호처리 방법을 통한 연구 개발이 진행 중이다. 다양한 센서 정보를 통합하는 목적으로 칼만 필터와 같은 최적 필터기법이 보편적으로 사용되고 있다. 칼만 필터는 확률 선형 시스템에 대하여 공정잡음 및 측정 잡음이 가우시안 확률 분포를 따를 때 최적의 추정자가 된다. 또한 가우시안 조건을 만족하지 않는 경우에도 선형 추정자 중에 추정 오차의 분산이 가장 작은 추정자이다. 칼만 필터가 최상의 성능을 발휘 하려면 공정잡음과 측정 잡음의 실제 값을 정확히 알아내는 것이 중요하다. 잡음 수준에 대한 정보가 부정확 할 경우 칼만 필터는 발산 할 수 있기 때문에 시스템에서 잡음 수준의 공산은 칼만 필터의 최적 이득을 결정하는 중요한 요소로 추정치에 큰 영향을 준다. 따라서 칼만 필터를 추측항법시스템에 적용 시킬 경우 실제 모텔의 잡음 공분산을 정확히 추정할 수 있는 기법이 요구된다. 추측항법시스템은 다양한 센서를 활용하기 때문에 움직이는 기동 표적에 적용시 잡음공분상이 변하기 때문에 항법시스템이 저하 될 수 있다. 본 연구에서는 다양한 센서를 융합하여 해양 생체 로봇의 정밀 자세 제어가 가능한 시스템을 제안하고자 한다.