• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.245-245
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• 2010

최근에 반도체 소자 및 마이크로머신, 바이오센서 등에 사용되는 미세 부품에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 미세 부품을 제작하기 위한 MEMS 공정은 대표적으로 화학용액을 이용한 습식식각, 플라즈마를 이용한 건식식각 등이 주를 이룬다. Micro blaster는 경도가 강하고 화학적 내성을 가지며 용융점이 높아 반도체 MEMS 공정에 어려움이 있는 기판을 다양한 형태로 식각 할 수 있는 기계적인 식각 공정 기술이라 할 수 있다. Micro blaster의 식각 공정은 고속의 날카로운 입자가 공작물을 타격할 때 입자의 아래에는 고압축응력이 발생하게 되고, 이 고압축 응력에 의하여 소성변형과 탄성변형이 발생된다. 이러한 변형이 발전되어 재료의 파괴 초기값보다 크게 되면 크랙이 발생되고, 점점 더 발전하게 되면 재료의 제거가 일어나는 단계로 이루어진다. 본 연구에서는 micro blaster 장비를 반도체 MEMS 공정에 적용하기 위한 식각 특성에 관하여 확인하였다. Micro blaster 장비와 식각에 사용한 파우더는 COMCO INC. 제품을 사용하였다. Micro blaster를 $Al_2O_3$ 파우더의 입자 크기, 분사 압력, 기판의 종류, 노즐과 기판과의 간격, 반복 횟수, 노즐 이동 속도 등의 공정 조건에 따른 식각 특성에 관하여 분석하였다. 특히 실제 반도체 MEMS 공정에 적용 가능한지 여부를 확인하기 위하여 바이오 PCR-chip을 제작하였다. 먼저 glass 기판과 Si wafer 기판에서의 식각률을 비교 분석하였고, 이 식각률을 바탕으로 바이오 PCR-chip에 사용하게 될 미세 홀과 미세 채널, 그리고 미세 챔버를 형성 하였다. 패턴을 형성하기 위하여 TOK Ordyl 사의 DFR(dry film photoresist:BF-410)을 passivation 막으로 사용하였다. Micro blaster에 사용되는 파우더의 직경이 수${\mu}m$ 이상이기 때문에 $10\;{\mu}m$ 이하의 미세 채널과 미세홀을 형성하기 어려웠지만 현재 반도체 MEMS 공정 기술로 제작 연구되어지고 있는 바이오 PCR-chip을 직접 제작하여 micro blaster를 이용한 반도체 MEMS 공정 기술에 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.9-13
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• 2009

본 연구는 적응적 요소망을 사용한 유한요소법으로 해석된 2차원 문제를 전산을 활용한 구조공학 교육의 중요한 부분으로 활용하는 대요를 제시한다. 적응적 요소망 형성방법에서는 비교적 간단한 요소의 대표 변형률 값을 사용하였고 유한요소법으로는 광범위하게 활용되고 있는 변위법을 사용하였다. 적용한 예제는 기본 역학의 대표적인 문제인 집중 하중을 받는 캔틸레버보와 중앙에 원형 구멍을 갖은 평판 인장 문제이다. 교육 대요와 예제는 적응적 요소망을 사용한 유한요소법이 전산을 활용한 구조공학 교육에 중요한 부분이 될 수 있는 것을 보여준다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.35-43
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• 2016

최근 지속적으로 증가하는 생활폐기물의 배출과 처리가 사회적인 문제로 대두됨에 따라 새로운 폐기물의 수거 및 운반방식으로 쓰레기 이송관로시스템이 최근 부각되고 있다. 이러한 이송관로시스템은 긴 연장을 갖기 때문에 이송관로에 문제가 발생할 경우 즉각적으로 해당 위치를 파악하여 조치할 수 있는 적절한 장기계측시스템을 적용하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 FBG 광섬유 변형률 센서를 이용한 계측시스템의 적용성을 검토하고, 이를 이용한 최적의 계측시스템을 도출할 수 있는 자료를 확보하기 위한 실험적 연구로서, 이송관로에 발생할 수 있는 대표적인 손상유형으로 압력누출, 관로변형 및 관로폐색의 3가지 현상을 실제규모의 모형 이송관로실험체에 모사한 후 관로에 설치된 FBG센서로부터 응답을 측정하였다. 실험결과를 바탕으로 실험변수로 적용한 각각의 손상유형에 따른 효과적인 센서설치 방법과 배치방법을 도출하였다. 특히 관로변형실험 결과는 변형발생지점으로부터의 센서와의 거리에 따른 응답 상관관계를 통해 센서배치간격을 산출하여 FBG센서를 이용한 계측설계를 수행하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제3권3호
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• pp.15-25
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• 2002

투수계수는 연약점토의 기본 공학 특성 중 하나로서, 투수계수 값은 점토의 압밀과정뿐만 아니라 토양 내 오염물질의 이동에도 관계된다. 일반적으로 압밀이 진행되는 동안 간극비의 감소로 인해 점토의 투수계수 값은 감소하게 된다. Kozeny와 Carman 이후의 많은 연구자들이 다음의 관계로 간극비와 투수계수의 관계를 제안하였다. (1) log e - log k(1+e), (2) e - log k, (3) log e - log k. 본 연구에서는 대표적 국내 해성점토인 김해점토와 군산점토에 대하여 일정변형률(CRS) 압밀시험 수행하였다. 시험결과로부터 위의 관계식들은 군산점토와 김해점토에 모두 적용 가능한 것으로 나타났으며, 김해점토의 경우 경험적 관계식인 $C_k=0.5e_o$를 잘 만족하고 있으나 군산점토의 경우는 그렇지 않은 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.175-183
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• 1999

최근 우리나라도 내진설계의 필요성에 따라 지진시 등의 고변형률로부터 정밀기계기초에 미치는 미소변형률 진동까지 기초지반의 동적거동에 관한 연구가 점증하고 있는 실정이다. 한편, 화강풍화토는 국내에 가장 널리 분포되어 있는 대표적인 흙으로써 지반진동문제 해결에 필요한 지반계수 등의 동적거동 파악이 시급한 형편이나 이에 관한 연구는 극히 한정되어 있다. 본 연구는 수원지방의 화강풍화토에 대하여 간극비, 포화도가 다른 공시체를 제작하여 구속압력 및 반복응력비를 변화시켜 공진주시험과 반복삼축시험을 실시하여 불포화 화강풍화토의 동적거동을 고찰하였고 지반보강을 위하여 흔히 사용되는 흙-시멘트 혼합토에 대하여도 시멘트 혼합비와 간극비를 달리한 공시체에 대하여 같은 조건하에 동적거동을 구명하기 위한 두가지 같은 실험을 수행하였다. 연구결과 불포화 화강풍화토의 전단탄성계수는 표면장력에 지배되며 최적포화도는 간극비에 따라 공진주 시험인 경우 약 17%~l8%, 반복삼축시험인 경우 약 10%~l5% 로 나타났다. 또한, 수원지역의 화강풍화토에 대한 한계 변형률 범위와 평균전단탄성계수도 추정할 수 있었다. 한편, 일련의 공진주시험과 반복삼축시험의 결과를 토대로 하여 화강풍화토의 시멘트 혼합량에 따른 최대전단탄성계수 추정식을 비교적 조밀한 경우와 비교적 느슨한 경우로 나누어 제안하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.113-121
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• 2005

무요소기법이 공통적으로 내재하고 있는 수치적분의 부정확성을 해결하기 위해, 페트로프-갤러킨 자연요소법이라 불리는 향상된 자연요소법을 제안한다. 제안된 방법은 라플라스 기저함수를 시도 형상함수로 사용하는 반면, 시험 형상함수로서 델라우니 삼각형이 지지영역이 되는 함수를 새롭게 정의한다. 이러한 접근은 통상적인 적분영역과 적분함수 지지영역간의 불일치를 제거하게 하며, 이는 적용이 편리할 뿐만 아니라 수치적분의 정확성을 보장한다 본 논문에서는 2차윈 선형 탄성의 대표적인 검증문제를 통하여 제안된 방법의 타당성을 검증한다. 비교를 위해 기존의 부브노프-갤러킨 자연요소법과 일정 변형률 유한요소법을 이용한 해석을 동시에 수행한다. 조각 시험과 수렴율 평가를 통해 제안된 기법의 우수성을 확인할 수 있다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.627-637
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• 2009

복합재료는 재료적, 역학적으로 뛰어난 특성을 가진 재료로서 엔지니어링분야의 많은 부분에 적용되고 있다. 특히 무게 대비 강성비가 높은 특성을 가지고 있으며 다양한 형상에 대한 성형성도 뛰어나다. 그러나 재료의 특성상 두 가지 재료를 조합하여 제작하는 복잡한 과정은 재료상수에 높은 임의성을 야기할 가능성이 있다. 본 연구에서는 재료상수 중 포아송비의 공간적 임의성을 고려한 추계론적 유한요소해석 정식화를 제시한다. 직교이방성 복합적층구조의 두 재료축에 대한 상호관계를 적용하여 두 재료축방향의 포아송비를 하나의 대표값으로 나타내었고, 이를 합력-변형률관계에 적용하였다. 이를 통하여 합력-변형률관계를 포아송비의 변동항의 수학적 표현인 추계장함수의 차수에 따라 분해된 형태로 유도하였고, 이를 정식화에 적용하여 응답분산계수를 제시하였다. 제시한 응답분산계수는 몬테카를로 해석의 결과와 비교하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권1호
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• pp.81-90
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• 2012

재료시험기법 중 하나인 압입시험은 크리프 특성 분석에 이용될 수 있다. 그러나 많은 기존 연구들이 정상상태의 크리프 특성만을 이용하고 있기 때문에, 단축시험과 압입시험 사이에는 상당한 차이가 발생한다. 따라서 정확한 크리프 평가를 위해서는 천이 크리프 특성을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 Ogbonna 등(14)의 구형 압입자를 이용한 천이 크리프 해석을 확장, 자기 유사성을 갖는 원뿔형 압입자에 적용했다. 천이 크리프 특성을 유한요소해석을 통해 분석하여 정리하였으며, 구형 및 원뿔형 압입시험의 천이 특성을 비교했다. 또한 재료의 탄성변형률, 압입자 형상, 압입접촉면적, 대표 변형률 등 기존 평가법들에서 정량적으로 잘 고려되지 못하고 있는 부분들을 살펴보고 그 해결방안을 제시했다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.11-20
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• 2022

현재 광고 분야 등에 널리 사용되고 있는 흑백 QR코드의 정보 저장 용량을 증가시키기 위해 칼라 QR코드에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 칼라 QR코드는 프린팅 또는 스캐닝 과정에 의해 복재가 될 수 있으며, 이 과정에서 불충분한 조도에 의한 색상 왜곡과 잡음, 카메라의 낮은 해상도와 기하학적 변형의 가능성이 있다. 이러한 일련의 복합적인 과정들은 품질 저하와 인식률 저하를 초래한다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 본 논문에서는 칼라 QR코드에 패턴 삽입을 고려하고, 이를 위한 효과적인 인식 방법을 제안한다. 또한, 제안한 방법을 통해 기존에 다루어진 대표적인 패턴을 도입하고, 인식률 측면에서 실험을 수행하여 그 결과를 비교 분석한다. 즉, 인식과정에 있어서 쉽게 초래되는 가우시안 잡음과 블러링, 기하학적 변형 등의 잡음을 고려하여 성능을 비교 분석한다. 다양한 실험을 통해 가우시안 잡음과 블러 측면에서 단순한 패턴의 칼라 QR코드가 우수한 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다.

• Composites Research
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• 제36권5호
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• pp.329-334
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• 2023

기존의 멀티스케일 유한요소법(Multiscale finite element, FE² )은 거시 스케일의 모든 적분점에서 대표 체적요소(representative volume element, RVE)의 미시 경계치 문제를 반복적으로 계산하기 때문에 긴 해석 시간과 많은 데이터 저장 공간을 필요로 한다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서 평균장 균질화 데이터 기반 멀티스케일 해석 기법을 개발하였다. 데이터 기반 전산역학(data-driven computational mechanics, DDCM) 해석은 변형률-응력 데이터 셋을 직접적으로 사용하는 모델-프리(model-free)접근 방식이다. 멀티스케일 해석을 수행하기 위해, 평균장 균질화(mean-field homogenization)를 활용하여 복합재의 미세구조에 대한 변형률-응력 데이터베이스(database)를 효율적으로 구축하고, 이를 기반으로 데이터 기반 전산역학 시뮬레이션을 수행하였다. 본 논문에서는 개발한 멀티 스케일 해석 프레임워크(framework)를 예제에 적용하여, 초탄성(hyperelasticity) 복합재의 미세 구조를 고려한 데이터 기반 전산역학 시뮬레이션 결과를 확인하였다. 따라서, 데이터 기반 전산역학 접근 방식을 활용한 멀티스케일 해석기법은 다양한 재료 및 구조에 적용될 수 있으며, 멀티스케일 해석 연구 및 응용 가능성을 열어줄 것으로 기대된다.