• 해양환경안전학회지
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• 제23권4호
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• pp.393-399
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• 2017

왕복동식 압축기에서 피스톤과 커넥팅로드는 중요한 부분이다. 이러한 주요부에 기계적 부하가 과도하게 가해지면 해당 기부속이 손상될 수 있으며, 교체하기도 쉽지 않고 비용도 많이 든다. 따라서 내구성과 수명에 영향을 미치는 요인을 분석할 필요가 있다. 본 연구의 주요 목적은 피스톤과 커넥팅로드의 최대 응력 집중 위치를 확인하는 것이다. 이를 위해 설계된 공기압축기의 작업 공정의 동적계산을 기반으로 피스톤 및 커넥팅로드의 응력 분석을 수행하였다. 공기압축기의 피스톤과 커넥팅로드의 3 차원 모델을 따로 설계하고, 이러한 부품들의 유한요소 해석은 수치해석적인 근사해법을 사용하였다. 피스톤은 열 경계 조건 없이 크랭크 샤프트의 각도에 따라 압력 부하를 받는다. 시뮬레이션 결과는 피스톤과 커넥팅로드의 응력 집중 위치와 그 값을 예측하고 추정할 수 있다. 그 결과 크랭크 각도 $135^{\circ}$와 $225^{\circ}$에서 피스톤은 190MPa, 커넥팅로드는 123MPa 이상의 최대 등가응력이 나타났으며 이는 인장 항복강도 이하의 값이다. 또한, 커넥팅로드와 피스톤에 계산 된 안전 계수는 1보다 높게 나타났다. 더욱이, 이러한 결과는 왕복동 공기압축기 제작사에 피스톤 및 커넥팅로드를 설계함에 있어서 최적화를 위한 참고 자료로 활용 될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.724-729
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• 2017

회전익항공기용 연료탱크의 중요한 성능 중의 하나인 내충격성능은 충돌충격시험을 통해 검증된다. 충돌충격시험은 작용하는 하중이 매우 높기 때문에 실패 위험이 큰 시험인데, 만약, 연료탱크가 내충격 요구조건을 불만족하게 되면 항공기 전체 개발 일정에 심각한 차질을 줄 수 있다. 따라서, 초기 설계단계부터 연료탱크 충돌충격시험에 대한 수치해석을 수행하여 실물시험에서의 실패 가능성을 최소화 하려는 노력이 수행되어 왔다. 최근, 국내개발 회전익항공기의 항속거리를 증가시키기 위한 목적으로 외부 보조연료탱크 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 해당 외부 보조연료탱크의 내충격 성능의 검토를 위해 현재까지 진행되어 온 충돌충격시험에 대한 수치해석 결과를 제시하였다. 수치해석 방법으로는 유체-구조 연성해석 방법인 입자법을 적용하였고, 미군사규격에서 규정하고 있는 시험조건을 해석조건으로 반영하였다. 또한, 실물 연료탱크 소재의 시편시험을 통해 기 확보된 바 있는 물성데이타를 수치해석에 적용하였다. 그 결과로 연료탱크 외피 및 피팅 부위의 등가응력을 계산하고 내부 장착품의 거동과 작용 하중을 분석함으로써 외부 보조연료탱크의 내충격성 설계를 위한 데이터 확보 가능성을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권1호
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• pp.21-27
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• 2020

항공기는 임무수행을 위해 다양한 외부 장착물을 장착해야 한다. 이러한 외부 장착물은 경우에 따라서 구조적 불안정성을 발생시키는 원인이 될 수 있기 때문에 항공기와 외부 장착물 간의 영향성 평가가 필요하다. 이를 위해 외부 장착물을 반영한 항공기 동특성 해석을 수행하게 되는데, 항공기 동특성 해석용 유한요소 모델은 최소의 절점과 요소를 사용하면서도 해당 구성품의 동특성을 최대한 정확하게 모사할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 MSC Patran/Nastran을 사용하여 외부 연료탱크와 장착 파일런의 동특성 해석용 스틱모델을 구축하였다. 등가 강도 계산을 위해 간단한 빔 이론을 적용하여 각 부품의 스틱모델을 구축하고 상세모델과의 모드 비교를 통해 생성된 스틱모델의 적합성을 확인하였다. 그리고, 외부 연료탱크가 장착된 파일런의 스틱모델 조립체의 모달해석을 수행하여 항공기 동특성 해석을 위해 요구되는 기본 모드들이 잘 추출되는 것을 확인하였다. 최종적으로 상세모델 조립체와 스틱모델 조립체 간 모드들의 오차를 비교하여 구축된 스틱모델 조립체가 항공기 동특성 해석용으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권11호
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• pp.1078-1091
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• 2011

본 논문은 스파이럴 공진기(spiral resonators)와 CSRR(Complementary Split Ring Resonator)를 이용하여 삼중 대역 저지 특성을 갖는 UWB 안테나를 두 가지 타입으로 제안하였다. 제안된 안테나의 대역 저지 특성 분석을 위해 스파이럴 공진기와 CSRR의 구조 및 등가 회로를 통해 해석하였다. 첫 번째 타입의 안테나의 측정 결과는 1.16~12 GHz에서 VSWR<2 이하를 만족하였고, 3.3~3.85 GHz, 5.15~6.1 GHz, 8.025~8.5 GHz에서 대역 저지 특성이 나타났다. 두 번째 타입 안테나의 측정 결과는 1.79~12 GHz에서 VSWR<2 이하를 만족하였고, 3.3~3.88 GHz, 5.12~5.94 GHz, 8.025~8.51 GHz에서 대역 차단 특성이 나타났다. 측정결과를 통해 제안된 안테나는 노치대역을 제외하고 UWB 전 대역을 만족하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3A호
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• pp.163-172
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• 2011

CFTA 거더는 아치형상을 갖는 콘크리트 충전 강관구조이며 초기처짐 및 공용 중 응력제어를 위해 외부긴장재를 배치한 거더 형식이다. 본 연구에서는 차량진행에 따른 거더의 동적거동에 긴장재가 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 유한요소 프로그램을 이용하여 거더 및 긴장재 등을 수치모델링하였으며 긴장재의 양과 긴장력을 다양한 값으로 변화시켰다. 차량하중은 도로교설계기준의 DB-24 하중을 고려하였으며 3축-2트랙으로 모델링하였다. 차량하중은 등가절점하중으로 적용시켰으며 차량하중의 이동은 차량통과 시간 및 절점수를 고려한 각 절점에서의 시간함수로 나타내었다. 차량속도는 40 km/hr에서 100 km/hr까지 20 km/hr씩 증가시켰다. 해석결과 긴장재의 긴장력 변화는 거더의 동적거동에 영향을 주지않았으며 초기처짐에만 영향을 주었다. 긴장재의 양에 따라서는 거더의 동적거동이 다르게 나타났으며 긴장재의 양이 적을수록 동적처짐은 증가하였다. 이를 바탕으로 거더의 동적증폭계수(DAF)를 산출하였으며 긴장재가 없는 경우에도 AASHTO LRFD와 도로교 표준시방서에서 정한 기준값보다 매우 작은 안정적인 거동을 보였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권4호
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• pp.75-87
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• 2010

표준 CMOS 공정에서 제작 가능한 보호용 싸이리스터 소자와 다이오드 소자를 사용하는 RF IC용 두 가지 입력 ESD 보호회로 방식을 대상으로, 2차원 소자 시뮬레이터를 이용하는 DC 해석, 혼합모드 과도해석 및 AC 해석을 통해 보호용 소자내 격자온도 상승 및 입력버퍼단의 게이트 산화막 인가전압 측면에서의 HBM ESD 보호강도에 대한 심도있는 비교 분석을 시도한다. 이를 위해, 입력 ESD 보호회로가 장착된 CMOS 칩의 입력 HBM 테스트 상황에 대한 등가회로를 구성하고, 5가지 HBM 테스트 모드에 대해 최대 6개의 보호용 소자를 포함하는 혼합모드 과도 시뮬레이션을 시행하고 그 결과를 분석함으로써 실제 테스트에서 발생할 수 있는 문제점들에 대한 상세한 분석을 시도한다. 이 과정에서 보호용 소자 내 바이폴라 트랜지스터의 트리거를 수월케 하는 방안을 제안하며, 두 가지 보호회로 방식에서 내부회로의 게이트 산화막 파괴는 보호용 소자 내에 존재하는 NMOS 구조의 접합 항복전압에 의해 결정됨을 규명한다. RF IC용 입력 보호회로로서의 두 가지 보호방식의 특성 차이에 대해 설명하는 한편, 각 보호용 소자와 회로의 설계와 관련되는 유용한 기준을 제시한다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.518-527
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• 2016

이 연구는 패널 플러터 시뮬레이션을 위한 집중 하중의 사용을 연구한다. 이러한 구상은 날개 구조의 아음속 플러터 연구에 대해서는 검증된 바 있으나 초음속 영역에서는 그렇지 못하다. 따라서, 4면 단순 지지 경계 조건의 패널에 공기력과 등가의 집중하중을 가하여 초음속 패널 플러터를 연구한다. 분포된 공기력은 수치 적분 계산을 통해 집중 하중들로 근사된다. 선형 패널 플러터에 대한 공탄성 방정식은 고전적인 small-deflection theory와 piston theory를 이용하여 세워지는 반면, 모방된 패널 플러터에서 플러터 방정식은 분포 공기력에 의한 압력을 집중 하중에 의한 압력으로 대체함으로써 유도된다. 최종적으로 플러터 주파수, 임계 동압, 그리고 그에 상응하는 모드형상이 모방된 패널 플러터에 대해 구해지고, 그 결과를 선형 패널 플러터로부터 얻은 결과와 비교하여 검증하였다. 또한 두 가지 중요한 파라미터인 집중 하중의 개수와 위치는 수치적 예제들과 최적화 과정을 통해 각각 논의되었다. 이 연구에서 얻어진 플러터 결과는 집중하중들을 이용하여 패널 플러터를 재현하는 가능성을 논의하는데 타당한 것으로 생각된다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제25권11호
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• pp.1128-1134
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• 2014

본 논문에서는 자계 집속을 위해 메타 물질 slab을 포함하는 무선 전력 전송 성능을 공진기의 유효 Q-factor와 결합계수 예측식을 사용하여 요소적으로 분석하였다. 구체적으로, 메타 물질이 갖는 손실을 고려한 등가회로를 제안하고, 이를 이용하여 무선 전력 전송 시스템을 분석하였다. 손실이 없는 이상적 또는 저손실 메타 물질이 시스템에 삽입될 경우, 음의 투자율로 인한 자계 집속으로 인해 전송 효율이 대폭적으로 개선될 수 있다. 하지만 음의 투자율을 구현하기 위해 RR (Ring Resonator) 또는 SRR(Split Ring Resonator)로 메타 물질을 설계할 경우, 구조에 의한 손실로 효율 증가에 악영향을 끼치게 된다. 점 자하 소스가 아닌 실제의 루프 공진기에 손실이 있는 메타 물질을 사용하여 전송 효율을 향상시키기 위해서는, 메타 물질의 폭을 송수신 공진기 간 거리의 반 이하에서 최적화하여야 한다. 손실 탄제트가 0.001인 메타 물질이 두 공진체 사이에 삽입되었을 때는 그 폭과 두 공진기 사이의 거리의 비가 약 0.35일 때 전송 효율이 93%(메타물질 사용하지 않은 경우는 53 %)로 최대가 되었으며, 손실 탄젠트가 0.2(실제 손실과 유사)를 갖는 메타 물질이 삽입될 경우, 그 비가 약 0.25에서 약 61 %의 최대 전송효율을 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.999-1010
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• 2016

최근 국내에서는 고강도 강연선이 실구조물에 적용되는 사례가 늘어나고 있다. 이 연구에서는 LNG 저장탱크에 통상적으로 적용되는 1,860 MPa급 강연선을 2,400 MPa급 고강도 강연선으로 대체할 때 쉬스 배치 간격 증가에 따른 구조적인 영향을 고찰해 보았다. 먼저, LNG 탱크의 원통형 벽체를 모사하는 유한요소모델에 원환텐던 및 수직텐던의 프리스트레싱 효과를 등가하중으로 가하되 프리스트레싱 효과의 총합은 일정한 상태에서 텐던의 간격 및 긴장력을 조절한 결과, 고강도 강연선을 적용해도 설계 시 요구되는 소정의 응력 분포를 구현할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, LNG 탱크 벽체 일부분을 모사하는 실대형 실험체를 제작하고 15.2 mm 직경 고강도 강연선이 31개 삽입된 쉬스를 2개 배치하여 매우 높은 수준의 프리스트레싱 힘이 콘크리트에 적절히 전달되는지 관찰하였다. 한편, 세계 최대 용량인 270,000 kl급 LNG 탱크의 유한요소모델을 구축하고 고강도 강연선을 적용했을 때의 프리스트레싱 효과를 일반 강연선의 경우와 비교하였으며, LNG 누출 사고 시에도 여유압축응력 및 여유압축구간과 같은 수밀성 규정을 만족함을 확인하였다. 이 연구결과는 2,400 MPa급 고강도 강연선이 실제 LNG 탱크에 적용될 때 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.373-379
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• 2020

본 연구는 빌트인 양문형 냉장고의 도어를 최대개방각도로 열었을 때 발생하는 댐핑힌지의 응력해석과 피로수명 해석을 다룬다. 댐핑힌지의 초기설계안에 대하여 유한요소해석을 수행한 결과, 브래킷핀에서 상부원판과 원통이 직각을 이루는 기하학적 불연속 부위에서 국부적 응력집중이 발생하였고, 최대 von Mises 등가응력이 재료의 항복강도를 초과하였다. 이 최대응력 발생 위치는 시작품을 제작하여 수행한 도어개폐 내구시험 시에 파손된 브래킷핀의 부위와 일치하였으며, 응력해석 결과로부터 계산된 피로수명도 내구시험 결과와 정합성이 있는 것으로 나타났다. 브래킷핀의 초기설계 안에서 나타난 응력집중을 완화하기 위하여 브래킷핀의 형상을 변경하는 3가지 설계개선안을 도출하고 해석을 수행하여 안전성을 평가하였다. 설계개선안의 해석결과, 브래킷핀의 원판과 원통 사이에 필렛을 삽입하면 응력집중을 저감시키고 피로수명은 증가하는 것으로 나타났다. 또한 브래킷핀의 원판을 2단으로 변경하면 응력집중을 저감시키고 피로수명은 증가하는 것으로 나타났다. 결론적으로 가장 우수한 설계개선안은 브래킷핀의 원판을 2단으로 변경하고 반경이 큰 필렛을 삽입한 경우로서, 응력집중이 가장 작고 피로수명이 무한대인 것으로 판단된다.