• Computational Structural Engineering
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• v.8 no.4
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• pp.87-97
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• 1995

For the same configuration of two-dimensional finite element models, 6-node element exhibits stiffer bending stiffness than 8-node element. This is true in the relation between 16-node element and 20-node element for three-dimensional model. This stiffening phenomenon comes from the elimination of several mid nodes from full-node elements. Therefore, this may be called 'relative stiffness stiffening phenomenon'. It seems that there are a couple of ways to correct the stiffening effect, however, we could find only one effective method-the method of modification of Gauss sampling points-which passes the patch test and does not alter other kinds of stiffness, such as extensional stiffness. The quantity of modification is a function of Poisson's ratios of the constituent materials. We could obtain two modification equations, one for plane stress case and the other for plane strain case. This method can be extended to 3-dimensional solid elements. Except the exact plane strain cases, most 3-dimensional plates could be modeled successfully with 16-node element modified by the equation for the plane stress case. The effectiveness of the modification method is checked by applying it to several examples with excellent improvements. In numerical examples, beams with various boundary conditions are subjected to static and time-dependent loads. Free and forced motion analyses of beams and plates are also tested. The beam and plate may be composed of isotropic multilayers as well as a single layer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.452-452
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• 2010

차세대 디스플레이로서 주목 받고 있는 유연성 정보표시 소자 개발에 대한 요구도가 날로 증대되고 있다. 유연성 정보표시 소자로서 플라스틱 기반 유연성 소자가 특히 주목 받고 있으나, 이의 실용화를 위해서는 플라스틱 기판에 적용 가능한 보호막 형성 기술 개발이 선행되어야 한다. 플라스틱 필름의 경우 높은 산소 및 수분 투과율 때문에 유연성 디스플레이의 응용에 걸림돌이 되고 있다. 플라스틱 기반 유연성 소자의 장수명화를 위해서는 수분과 산소의 투과를 방지하는 passivation layer 형성 기술이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는, polyethylene terephethalate (PET) 기판상에 증착된 $SiO_x$ 보호막의 합성에 있어서 중간층 유무에 따른 투습특성의 변화를 살펴보았다. 기화된 HMDSO (Hexamethyldisiloxane)와 Ar 및 $O_2$ 혼합기체를 이용하여 PECVD 방법으로 $SiO_x$ 박막을 합성하였다. 15 nm 두께의 $Al_2O_3$를 중간층으로 사용하여 중간층 유무에 따른 초기성장 거동 변화가 $SiO_x$ 박막의 투습 특성에 미치는 영향을 조사하였다. $SiO_x$ 박막 구조와 화학적 조성은 각각 FE-SEM과 FT-IR을 이용하여 분석하였으며, AFM을 이용하여 $SiO_x$ 박막 표면 미세 형상을 관찰하였다. 투습률은 MOCON사(社)의 Permatran-W 3/33 MA을 이용하여 측정하였다. 그리고 반복 굽힘 시험기를 이용하여 $SiO_x$ 보호막의 동적 투습 특성을 조사하였다. $Al_2O_3$ 중간층 유무에 따라 $SiO_x$ 박막의 투습률 (WVTR; water vapor transmission rate)은 ${\sim}10^{-1}g/m^2/day$(300 nm-thick $SiO_x$/PET)에서 ${\sim}5{\times}10^{-3}g/m^2/day$(300 nm-thick $SiO_x$/15 nm-thick $Al_2O_3$/PET)으로 변화하였다. 300 nm-thick $SiO_x$/15 nm-thick $Al_2O_3$/PET 시편의 경우 곡지름 50 mm에서 1,000회 반복 굽힘 후에도 투습률 변화를 보이지 않았다. 이와 같은 $SiO_x$ 박막의 투습 특성 변화는 $Al_2O_3$ 중간층 유무에 따른 초기 성장 거동의 변화로 해석된다. FE-SEM 및 AFM 표면 미세 구조 관찰을 통한 초기 성장 거동 변화 조사 결과, $Al_2O_3$ 중간층 없이 PET 기판위에 $SiO_x$ 박막 증착한 경우 3 차원 성장을 하는 반면, PET기판위에 $Al_2O_3$ 중간층 형성 후 $SiO_x$ 박막 증착하는 경우 2 차원 성장을 하게 됨을 관찰하였다. 따라서 본 연구를 통하여, 플라스틱 기반 유연성 표시 소자에 적용하기 위한 $SiO_x$ 보호막 합성 에 있어서 초기 성장 거동의 변화가 투습 특성에 민감한 영향을 미침을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.29 no.5
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• pp.488-496
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• 2023

Ship and bridge structures are a type of long box-shaped structure, and resistance to vertical bending moment is a key factor in their structural design. In particular, because box girders are repeatedly exposed to irregular wave loads for a long time, the continuous collapse behavior of structural members must be accurately predicted. In this study, plastic collapse behavior, including buckling according to load changes of the box girder receiving pure bending moments, was analyzed using a numerical analysis method. The analysis targets were selected as three box girders used in the Gordo experiment. The cause of the difference was considered by comparing the results of the structural strength experiment with those of non-linear finite element analysis. This study proposed a combination of the entire and local sagging shape to reflect the effect of the initial sagging caused by welding heat that is inevitably used to manufacture carbon steel materials. The procedures reviewed in the study and the contents of the initial sagging configuration can be used as a good guide for analyzing the final strength of similar structures in the future.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.13 no.1
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• pp.10-19
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• 2014

We designed bearingless rotor hub system which replace mechanical hinge/bearing with composite beam component and conducted fatigue analysis for flexbeam and torque tube. Extension/bending/torsional stiffness was calculated from 2D section analysis using VABS and 2D section structure analysis was applied for strain calculation. S-N curve of each composite material was generated using Wohler equation and fatigue analysis was conducted on weakness section which was decided from static structure analysis. CAMRAD II was used for load analysis and load analysis result was applied HELIX/FELIX standard load spectrum to generate bearingless rotor system load spectrum which was used fatigue safe life analysis.

• Composites Research
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• v.26 no.4
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• pp.230-234
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• 2013

The continuous glass fiber reinforced poly-lactic acid (PLA) composite was manufactured by direct melt impregnation. The mechanical and thermal properties of continuous glass fiber reinforced PLA composite were observed. Measured properties were compared with the reference values of neat PLA and the injection molded glass fiber/ PLA composite. The continuous glass fiber reinforced PLA composite having a fiber volume fraction of 27.7% shows enhanced tensile strength of 331.1 MPa, flexural strength of 528.6 MPa, and flexural modulus of 24.0 GPa. The enhanced heat deflection temperature (HDT) and the increased cystallinity were also observed. The degree of impregnation as a function of pulling speed was also assessed. The degree of impregnation at the pulling speed of 5 m/min was over 90% in this research.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.6
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• pp.246-254
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• 2016

Thick-shell welding for super-sized oil storage tanks is currently done manually, which causes deterioration in quality and a lack of uniformity due to frequent rewelding. The limitations of the external environment must also be considered for manual welding. This paper describes the development of a carriage system for automatic vertical welding to increase reliability, reduce cost, and enhance productivity. The system consists of a welding platform, carriage device, and control unit, which were conceptually designed according to design specifications and manufactured with modular parts. In addition, the structure was analyzed for safety and to predict design problems in advance, and the results are reflected in reviewing the design. To evaluate the performance of the system, a tensile test, bending test, and weld time test were carried out, and the results were satisfactory. The time required for automatic weld was greatly improved by more than 87%, compared to the manual welding time.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1995.04a
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• pp.313-317
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• 1995

최근 환경오염이 심각한 사회문제로 대두됨에 따라 환경오염원을 제거하기 위한 여러 가지의 집진장치가 개발되고 있는데 화력발전소에서는 건식정전집진장치(dry electrostatic precipitator)를 이용하고 있다. 건식정전집진장치는 햄머(hammer) 방식의 충격장치를 설치하여 집진극과 방전극에 충격을 가함으로써 충격력을 극대화시키고 높은 분진박리 효과를 꾀하고 있는데 환경오염원이 되고 있는 집진판의 분진의 분리율을 높이기 위해서는 집진판의 전체 영역에서 분진을 동일하게 떨어뜨릴 수 있는 충격장치가 설계되어야 하는데, 이를 위해서는 충격하중에 따른 집진판의 진동 형태를 정확하게 분석하여야 한다. 본 연구에서는 집진판의 충격하중에 따른 진동의 형태를 분석하기 위해 펄스 레이저를 이용한 2중 노출 홀로그래피 시스템을 구성하였다. 홀로그래픽 간섭계는 이미 오래 전에 개발된 레이저 응용 계측기법으로서 주로 정현적인 진동을 하는 진동체의 진동 현상을 연구하는 데에 많이 사용되어 왔는데 그 기술 개발은 상당한 수준에 있다. 그러나 종래의 기술들은 주로 헬륨-네온(He-Ne)레이저와 같은 연속 레이저(continuous wave laser)를 이용한 기술들인데 최근에는 루비(ruby) 레이저와 같은 펄스 레이저 (pulse laser)를 이용한 기술이 많이 응용되고 있다. 이 펄스 레이저 홀로그래픽 간섭계를 Gottenberg는 응력파에 의해서 발생된 변형을 측정하기 위해 사용하였고 Aprahamian등은 보(beam)와 평판의 굽힘파(bending wave)의 전파 특성 연구에 이용하였다. 그 실험적 결과는 수치적 해석 결과와 비교되어 매우 좋은 일치성을 보였는데 이러한 펄스 레이져 홀로그래픽 간섭계 기법의 주요 장점은 어떠한 특정한 순간에 관찰하고자 하는 시험편의 전체 영역의 파동 전파 형상을 관찰할 수 있다는 것이다. 따라서 본 연구에서는 펄스 레이저를 응용한 2중 노출 홀로그래피법(double exposure holography method)을 이용해서 집진판에 충격하중이 가해졌을 때 발생하는 진동이 발생과 전파 특성을 충격하중의 방향에 따라서 분석하였다.

• Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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• v.40 no.4
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• pp.344-350
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• 2004

This is the study on dry sliding wear behavior of unidirectional carbon fiber reinforced epoxy matrix composite at ambient temperature. The wear rates and friction coefficients against the stainless steel counterpart specularly processed were experimentally determined and the resulting wear mechanisms were microscopically observed. Three principal sliding directions relative to the dominant fiber orientation in the composite wear selected. When sliding took place against smooth and hard counterpart, the highest were resistance and the lowest friction coefficient were observed in the antiparallel direction. When the velocity between the composite and the counterpart went up, the wear rate increased. The fiber destruction and cracking caused fiber bending on the contact surface, which was discovered to be dominant wear mechanism.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.88-88
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• 2017

Zn코팅은 우수한 내식성과 경제성을 바탕으로 자동차나 건축자재 등 산업의 전반적인 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 하지만 최근 한정된 Zn의 매장량으로 인한 원자제의 가격상승과 습식 도금과정의 환경오염 물질 배출 문제가 기존 Zn 코팅의 약점으로 지적되고 있다. 따라서 새로운 원소의 첨가로 인한 Zn의 사용량 감소나 친환경적인 공정방법을 적용하는 연구가 대두되고 있다. 최근의 연구 결과에 따르면 Zn-Mg 합금이 다른 Zn계 합금에 비해 내식성이 우수하며, 이와 같은 우수한 내식성은 $Mg_2Zn_{11}$, $MgZn_2$와 같은 Mg-Zn 이원계의 합금상에 의한 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 친환경적인 비대칭 마그네트론 스퍼터 공정을 활용하여 다양한 공정조건 하에서 Zn-Mg 박막을 합성하여 최적의 공정 조건을 도출하고자 하였다. Zn-Mg 박막 합성 시 Mg타겟의 조성은 3~10 wt.%로 변화하였으며 Zn-Mg 합금 타겟의 온도를 제어하여 박막의 Mg 조성과 타겟 온도가 Zn-Mg 도금강의 내식성 및 밀착성에 미치는 영향을 평가하였다. 합성된 Zn-Mg 박막은 FE-SEM, EDS, XRD를 사용하여 미세조직, 두께, Mg 조성, 합금상 등을 분석하였으며, 염수분무시험 및 0T 굽힘 시험을 활용하여 Zn-Mg 박막의 내식성 및 내식성을 비교 분석하였다. FE-SE및 EDS분석 결과 Zn-Mg 박막의 Mg 조성은 합금 타겟의 조성이 증가함에 따라 증가하였으며, Mg 함량이 증가할수록 미세구조가 치밀하게 변화하였다. 또한 Zn-Mg 박막 합성 중 타겟의 온도가 상승할수록 박막의 치밀도는 감소하였다. XRD분석 결과 박막을 이루는 주요 합금상은 Zn상과 $Mg_2Zn_{11}$상이며 본 연구에서는 증착 조건에 따른 합금상의 큰 변화는 보이지 않았다. 염수분무실험 및 밀착성 평가 결과 박막의 미세조직이 치밀할수록 Zn-Mg 도금강의 내식성은 향상되었으나, 밀착성은 오히려 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 Zn-Mg 박막이 치밀한 미세구조일수록 부식환경에서의 강판에 대한 보호 효과는 증가하는 반면, 변형 시 박막의 파괴로 인한 박리 현상이 가속되기 때문으로 판단된다.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.35 no.3
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• pp.54-61
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• 1998

This paper presents a prediction method of natural frequencies of vertical hull girder vibration based on design sensitivity analysis in case of design modification and the variation of loading condition. The resented method premises the vibration analysis by the transfer matrix method. Governing sensitivity equation is derived from the direct differentiation of state vector and transfer matrix to parameters and its transfer over all the hull girder elements. Derivatives of natural frequencies and mode shapes are determined by two trial calculation of the governing equation. Using the derivatives, the changes of natural frequencies and mode shapes can be predicted when mass and stiffness parameter's are changed. As results, it is possible to optimize ship structure as well as to avoid troublesome calculation in hull girder vibration analysis rationally and efficiently. To verify the accuracy and efficiency of the resented method numerical results obtained by both the sensitivity analysis and the ordinary reanalysis far a real ore/bulk carrier in case of the change of mass and stiffness parameters are compared.