• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.134.1-134.1
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• 2014

콜로이달 리소그래피는 나노미터 크기의 나노구를 자가조립에 의해 정렬시킴으로써, 파장이하 크기의 주기 구조를 저비용으로 쉽게 구현할 수 있는 패터닝 기법이다. 콜로이달 리소그래피나 소프트 리소그래피와 같이 대면적 패터닝이 가능한 공정을 태양전지를 위한 반사방지 및 광 포획 증대 구조에 적용함으로써, 기존 성능을 크게 향상시켰다. 본 연구에서는, 유한차분 시간영역 수치해석법을 이용하여 반사 방지 및 광 포획 증대 구조에 대한 이론적 검증 및 설계를 진행하였고, 콜로이달 리소그래피 및 반도체 공정을 통해 샘플을 제작하였으며, 제작된 샘플의 성능을 적분구를 겸비한 자외선 가시광 근적외선 영역 분광기를 통해 평가하였다. 반사방지 나노섬을 겸비한 나노 원뿔대 언덕형 굴절률 소자를 구현함으로써, 300나노미터 이하의 구조체를 사용하지 않고도 근자외선 영역을 포함하는 태양광 에너지의 손실을 최소화할 수 있는 광대역 방사방지 구조체를 제시하였다. 나노 원뿔대가 격자상수 이상의 파장에 대한 언덕형 굴절률을 제공하고, 4분의 1파장 나노섬 반사방지막이 격자 상수 이하의 근자외선 태양광을 추가적으로 흡수하여, 근자외선 영역에서의 평균 반사율을 3.8% 수준으로 달성 할 수 있었다. 또한, 낮은 양호계수를 갖는 속삭임 회랑 공진기 어레이를 이용하여, 박막 태양전지에 적합한 유전체 기반 광포획 증대 나노구조를 제시하였다. 나노반구, 나노고깔, 나노구, 함몰형 나노구 어레이 형태를 가지며, 500nm의 주기를 갖는 유전체 표면 텍스쳐드 구조를 초박형 비정질 실리콘 필름(100nm) 위에 제작하여 광대역 광 포획 증대 효과를 실험적으로 평가하였다. 구조들 중 함몰형 나노구 어레이가 결합된 비정질 실리콘 박막이 가장 높은 성능을 보였으며, 구조가 없는 경우 대비 약 67.6%의 가중 흡수율 증가를 나타내었다. 특히, 함몰형 나노구 어레이 구조 중 폴리메틸메타아크릴레이트로 제작된 평판형 함몰층은 나노구 비정질 박막 실리콘 사이의 접착력 및 기계적 강성을 향상시켰을 뿐 아니라, 함몰층 내부로 회절되고 산란된 빛들이 도파모드 효과에 의해 부가적인 광 포획 증대를 가져옴으로써, 가장 높은 광 포획 효과를 얻을 수 있었다. 유전체 기반 나노 구조들은 간단하고 저비용이며, 대면적으로 쉽게 제작할 수 있는 자가 조립 기반 콜로이달 리소그래피 및 소프트 리소그래피 기술을 이용하여 제작되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권5호
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• pp.34-40
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• 2005

초소형 비행체에 대한 연구는 주로 추진, 제어, 저 레이놀즈 수에서의 고양력 형상, 무선통신 부품의 소형화 및 경량화 등의 문제에 초점이 맞추어져 왔다. 본 연구에서는, 경량의 비행체 구조에 적합한 복합재료를 적용하여 초소형 비행체의 구조 개념설계를 수행하였다. 설계된 초소형 비행체 구조의 하중경로와 응력분포를 파악하기 위해 MSC/NASTRAN의 공탄성 모듈을 이용하여 하중 및 구조해석을 동시에 수행하였다. 3개의 대칭기동, 2개의 반대칭기동, 4개의 비대칭기동 조건들에 대해 초소형 비행체의 안정미계수를 추출하였다. MSC/NASTRAN의 공력이론은 초소형 비행체 해석에 적합하지 않을 수 있으나 균형해석과 하중해석에 전통적으로 사용된 방법으로 매우 효과적인 방법이며 보다 정교한 이론이나 실험결과에 기초한 보정으로 보완될 수 있다. 구조해석 결과 공기력 보다는 탑재체에 의한 관성력이 주요 하중임을 확인할 수 있었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제10권2호
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• pp.64-72
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• 1998

해저자원개발에 사용되는 riser나 TLP의 인장각과 같은 세장해양구조물의 파랑 및 상단부유체의 운동에 대한 동적거동해석을 수행하였다. 구조부재의 유한요소모델을 사용한 수치해석기법을 개발하고 규칙파에 대한 시간영역해석을 수행하였다. 본 연구는 상단부유체의 수평 및 수직운동이 구조물의 횡방향거동에 미치는 영향을 분석하였으며, 특히 부유체 수직운동의 영향을 주로하여 패러미터연구를 수행하였다. 수심, 파랑조건 그리고 부유체운동 등 여러경우에 대한 구조물의 변의, 휨응력을 비교검토하였고, 이 해석을 통하여 부유체의 수직운동에 의한 시간변화 인장력으로 야기되는 불안정조건을 검토하였다. 예제해석결과, 부유체의 수평 및 수직운동의 상호작용으로 riser의 동적응답이 증폭되었다. TLP 인장각의 경우 부유체의 수직운동효과가 구조물의 거동에 상당히 크게 작용하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.67-78
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• 1990

본 연구에서는 합리적이고 과학적인 포장 구조체의 유지 관리를 위하여 포장체의 구조적 상태를 평가하는데 중요하게 사용되는 포장체 각 층의 탄성계수 추정 방법에 대하여 연구하였다. 차량하중에 의한 포장체의 구조적 거동을 측정하는 비파괴시험 방법으로 Falling Weight Deflectometer(FWD)를 택하였으며, 측정 결과를 합리적으로 해석하기 위하여 다층탄성이론에 근거한 해석 프로그램을 사용하였다. 국내에서 널리 사용되고 있는 고속도로 단면 모델에 요인배치법(factorial design)을 적용하여 쇄석과 안정처리기층을 갖는 경우 각각에 대한 이론적 처짐특성을 분석하고, 이로부터 각 경우의 층별 탄성계수 추정식을 제안하였다. 처짐 변화율에 따른 탄성계수 변화율에 과한 상관식을 4층 구조체 층별로 개발함으로써 FWD시험의 처짐으로부터 포장체 각 층의 탄성계수를 추정할 수 있는 보다 효율적이며 정도가 높은 역산방법을 제안하고 이를 전산화하였다. 또한 4층 아스팔트 포장체의 실제 가능한 수치 모델에 대한 검증을 통하여 본 연구에서 제안한 역산 방법의 신뢰성 및 타당성을 입증하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.1-10
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• 2024

해상 산업시설을 중심의 부유식 구조물 수요가 생활 밀접형 시설로 점차 확대됨에 따라, 부유 구조물의 동요를 저감하기 위한 기술 필요성이 대두되고 있다. 본 연구는 부유체 외부에 유공벽이 설치된 부유식 구조물을 제시하고, 규칙파 및 불규칙파 조건에서의 주파수 영역 해석을 통해 해당 구조물의 응답을 조사하였다. 제안된 구조물은 내부 부유체와 유공벽이 포함된 외부 부유체가 결합된 형태로, 유공률별(0~30%) 해석 모델을 생성해 부유체 중심점과 가장자리에서의 상하 및 회전 동요가 비교되었다. 해석 결과는 유공벽의 유공률 증가를 통해 부유체의 상하 및 회전 동요를 저감할 수 있음을 보여주었다. 또한 제안된 부유체를 사용함으로써 무유공 부유체 대비 규칙파와 불규칙파 조건에서 각각 10%, 2% 내외의 응답 감소 효과가 나타남을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권6호
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• pp.34-48
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• 2004

본 연구에서는 대형 구조물의 최적설계에서 문제되는 많은 계산시간과 컴퓨터의 계산능력을 최소화할 수 있도록 부분구조합성법의 하나인 구속모드법을 이용한 연성하중해석 모델 및 모달과도해석을 포함한 최적화 절차를 제시하였다. 제안된 방법의 수치모사를 위한 프로그램을 개발하여 위성체 주요 구조부재인 플랫폼에 대한 최적화를 수행함으로써 그 타당성을 검증하였다. 제안된 기법을 통해 초기설계 단계에서 정확성을 유지하면서 계산시간을 단축할 수 있었고 위성체 구조부재에 대한 최적화를 수행하여 각각의 구조부재에 대한 특성을 파악함으로써 설계 활용방안을 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권2호
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• pp.157-164
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• 2012

다기능 구조체는 전자장비, 열제어 부품, 우주복사 차폐물 및 지지구조물이 하나의 시스템으로 통합된 구조적 결합체로써, 위성 및 행성탐사선 모듈의 소형화/경량화를 달성하여 경제성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 매우 중요한 첨단 모듈이다. 본 연구에서는 구조적인 강도를 고려하여 설계된 다기능 구조체의 6가지 형상에 대하여 방열성능을 수치해석적인 방법으로 검토하였다. 다기능 구조체의 rib 형상이 방열판 내 전열효과에 미치는 영향은 열전도 측면만을 고려하는 것은 의미가 없으며, 구조적인 강성, 제작의 난점, 무게 등을 모두 고려하여야 하고, 전열 측면에서는 rib의 형상보다 면재 외부층의 두께와 무게에 대한 trade-off를 통하여 최적화하는 것이 일반적으로 유효하다고 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권8호
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• pp.1119-1127
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• 2010

본 논문에서는 작동 평면상의 네 위치에서 사중안정점을 가지는 신개념 전자기형 마이크로 액추에이터의 구조체와 전자기 로렌츠력을 이용하는 구동 방식을 제시하고, 이의 타당성을 비선형 구조해석 및 전기-열해석을 통하여 검증하였다. 사중안정성 액추에이터의 구현을 위해서 관련 분야에서 널리 연구되고 있는 쌍안정성 액추에 이터의 개념을 확장 응용하였다. 비선형 유한요소해석을 이용하여 사중안정성 미소 구조체의 정적 해석과 과도동 적 해석을 수행함으로써 액추에이터 구조체의 다중안정성 유무를 파악하고 이 결과를 분석하여 구조체 설계에 반영하였다. 사중안정성 미소 구조체를 도체화하여 자기장 내에서 구조체에 전류를 통할 때에 발생하는 로렌츠력으로 평면상의 네 안정점으로 구조체를 구동할 수 있도록 고안하고, 그 때 필요한 구동전류의 크기 및 전자기 구동에 의한 주울열에 의한 온도분포를 계산하여 전반적인 타당성을 검토하였다. 본 논문은 지금까지의 관심 대상인 쌍안정성의 이용이 아니라 더욱 확장된 다중안정성을 가진 미소 액추에이터의 구조체와 전자기 구동방법을 제안하여 향후에 다중안정성을 필요로 하는 마이크로 시스템에 활용될 수 있도록 하는데 그 의미가 있다.

• KSBB Journal
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• 제22권6호
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• pp.409-413
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• 2007

양친성의 성질을 가진 폴리디아세틸렌 단량체를 이용한 센서는 주로 수용액 상태에서 리포좀이나 또는 다른 구조를 이용하였다. 폴리디아세틸렌은 수용액 상에서 쉽게 구조를 형성하는 장점과 여러 광학적인 특성을 가지고 있어서 다양한 목적물질의 검출을 가능하게 하였다. 디아세틸렌 단량체는 수 nm의 크기의 분자로서 LB 필름 제조 방법을 이용하면 아주 얇은 단분자층 또는 다분자층으로 필름을 형성할 수 있게 된다. 이렇게 형성된 필름은 수용액상에서 만들어진 구조체와 같은 성질을 가진다. 즉 무색으로 형성된 구조체들은 254 nm에 조사를 시키면 파란색으로 변하게 되며 650 nm 부근에서 최대 흡수 파장을 가지게 된다. 파란색으로 형성된 구조체는 다양한 외부환경 (온도, pH, 용매 등)이나 목적물질 (바이러스, 단백질, 항체, DNA, 펩타이드 등)의 결합으로 약하게는 보라색에서 강하게는 붉은색으로 변하게 된다. 색전이가 이루어진 수용액이나 필름에서는 파란색에서는 존재하지 않던 형광이 630 nm 부근에서 최대 방출 파장이 나타나기도 한다. 따라서 가시적인 방법이나 형광 검출 방법을 이용하면 색이 변한 정도에 따라 특이성의 정도를 결정할 수 있는 좋은 센서 기술이 될 것으로 사료된다. 목적 물질 검출에 대한 연구 이외에 대부분의 폴리디아세틸렌은 색전이가 이루어진 후 가역적인 현상을 보이지 않는다. 그러나 적절하게 치환된 관능기는 가역적인 성질을 부여하게 된다. 이런 성질들을 내포하면서 막대 모양과 같은 견고한 실리카 구조체의 형성에 적용할 수 있다는 연구 결과가 보고되고 있다. 그러나 구조체를 형성하는 단량체는 비특이적인 결합을 할 수 있는 관능기 (-COOH, $-NH_2$ 등)을 포함하고 있기 때문에 선택적인 센서의 개발을 위해서는 개선해야 할 부분이다. 결론적으로 보완된 다양한 구조체와 센서 적용 기술은 현재의 표지방식을 기반으로 하는 감지 기술을 대체할 수 있는 새로운 비표지 센서로의 적용이 가능할 것으로 여겨진다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.293-294
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• 2012

탄소섬유 복합재의 기계적 강도를 높이기 위하여 탄소섬유상에 ZnO 나노구조체를 도금하는 연구를 수행하였다. 전기도금을 이용하여 정전위법으로 탄소섬유상에 ZnO 나노구조체를 도금시킨 후 에폭시 YD-128과 경화제 KBH1089를 이용하여 탄소섬유 복합재를 제작하였다. 제작된 탄소섬유 복합재는 실험규격 ASTM D2344를 준수하였으며 ILSS(Interaminar Shear Strength)시험으로 강도를 측정하였다. 본 연구결과 탄소섬유에 인가되는 coulomb양을 조절함으로서 ZnO 나노구조체 형상을 제어할 수 있었으며, 일반탄소섬유 복합재와 ZnO 나노구조체가 도금된 탄소섬유 복합재의 강도를 비교하였을 때 ZnO 나노구조체가 도금 된 탄소섬유 복합재에서 더 높은 강도 값을 얻을 수 있었다.