• 대한기계학회논문집B
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• 제30권5호
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• pp.413-421
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• 2006

The bubble dynamics induced by direct laser heating is experimentally analyzed as a first step to assess the technical feasibility of laser-based ink-jet technology. To understand the interaction between laser light and ink, the absorption spectrum is measured for various ink colors and concentrations. The hydrodynamics of laser-generated bubbles is examined by the laser-flash photography. When an Ar ion laser pulse (wavelength 488 nm) with an output power up to 600 mW is incident on the ink solution through a transparent window, a hemispherical bubble with a diameter up to ${\sim}100{\mu}m$ can be formed with a lifetime in a few tens of microsecond depending on the laser power and the focal-spot size. Parametric study has been performed to reveal the effect of laser pulse width, output power, ink concentration, and color on the bubble dynamics. The results show that the bubble generated by a laser pulse is largely similar to that produced by a thin-film heater. Consequently, the present work demonstrates the feasibility of developing a laser-actuated droplet generation mechanism for applications in ink-jet print heads. Furthermore, the results of this work indicate that the droplet generation frequency is likely to be further increased by optimizing the process parameters.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권10호
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• pp.2646-2653
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• 2000

The performance of slider of a hard disk drive affects the durability of the system. Particularly, the flying ability of the slider is critical in terms of surface damage and head crash. In this work, the take-off characteristics of the slider for various types of laser zone textured bump geometries were investigated. Also, the effect of ambient pressure on the flying characteristics of the slider was experimentally observed. An index of air density which can be used as a parameter for evaluating the flying characteristic is introduced.

• 동력기계공학회지
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• 제11권4호
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• pp.5-11
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• 2007

본 연구는 SI기관 실린더 내의 유동장 변이 과정을 3차원 LDV 측정 기술을 사용하여 흡입과 압축과정 동안 정량적으로 분석하였다. 실험은 헤드에 각각 2개의 흡입밸브와 배기밸브를 갖는 기관이 모터링되는 공회전 상태에서 실시하였다. 지난 30년 동안 텀블과 스월은 실린더 내의 평균 유동 정량화에, 난류운동에너지는 난류 측정에 많이 사용되어 왔다. 그러나 텀블은 solid body 회전 유동을 비교하는데 적절하며, 서로 다른 유동 패턴 비교에는 부적절 하다는 것이 보고되고 있는 실정이다. 3차원 LDV시스템의 우수한 공간 분석 능력은 순간적인 유동장구조와 더불어 상대적으로 미세한 유동장의 구조 까지도 측정이 가능 하도록 하였다. 따라서 측정한 결과로부터 유동장의 난류운동에너지 등가면을 계산할 수 있었다. 본 실험 결과는 실린더 내의 난류 유동장 특성을 난류운동 에너지 등가면 정보를 이용하여 세심하게 관찰할 수 있음을 제시하고 있다.

• 산업경영시스템학회지
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• 제34권3호
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• pp.35-40
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• 2011

5-axis laser cutting has great advantages when it is applied to three dimensional machining requiring high cutting quality. For developing 5-axis CNC laser cutting systems, however, many problems such as rotating a laser head or a working table, 5-axis servo-control mechanism, tool path generation and post-processing, and collision avoidance between a laser head and a work-piece should be solved. In this paper, we deal with developing a motion simulator for 5-axis laser cutting machine with a nutating cutting head whose rotational axis is in an inclined plane. Two essential modules such as post-processor and cutting motion simulator was developed based on a commercial 3D CAD of UG-NX. The developed system was applied to three dimensional cutting products and showed the validity of the developed methods.

• 대한기계학회논문집
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• 제11권5호
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• pp.725-730
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• 1987

본 연구에서는 2사이클 기관의 흡입 포오트 부근의 가스 유동을 레이저 도플 러 유속계를 이용하여 측정하고 가스의 평균 속도, 속도 변동, 유속 벡터 등을 기관의 회전 속도, 실린더 헤드의 모양 및 실린더로의 흡입 속도 측정점의 위치 변화에 대하 여 비교 검토하고, 유동 특성을 고찰하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2008년도 춘계학술 발표회
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• pp.199-205
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• 2008

본 연구는 정상 상태의 유동에서 Rayleigh 산란을 이용하여 연료의 농도를 측정하는 방법에 대해 것이다. 실험 장치는 연료의 농도 변화를 시간적, 공간적으로 측정함과 동시에 정확한 농도 측정을 위한 보정도 가능하도록 구성하였다. 실험 장치를 우선 보정 용기에 적용하여 프로판, 부탄, 아세틸렌, 프레온 가스의 산란단면적을 구하였다. 이후 내연기관을 상사한 실린더 헤드, 인젝터, 흡기매니폴드, 투명 실린더로 구성된 정상유동 장치를 구성하여 분사된 연료의 시간적, 공간적 농도 변화를 측정하였다. Mie산란의 간섭을 제거하기 위하여, 산란 신호의 상승 기간과 증배관-앰프의 시정수에 바탕을 둔 소프트웨어 필터를 개발하여 적용하였다. 실험 결과 LRS는 연료 농도 계측에 매우 유용하게 이용될 수 있고 소트프웨어 필터는 Mie 간섭을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.143-147
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• 2015

알루미늄 혹은 플라스틱 라이너에 탄소섬유를 감아서 성형하는 복합재 압력용기가 수소 자동차의 수소연료 탱크로 사용이 확대됨에 따라 사용 시 안전에 대한 규정 제정이 필요하며 그 규정을 뒷바침 할 수 있는 검사장비와 기술 역시 개발되어야 한다. 자동차에 장착하기 전에 제작결함 평가를 통해 수소 자동차에 장착되어야 하고, 취급 중 발생하는 이벤트에 대해서도 고속 자동화 검사를 통해 자동차 정비소의 정비인력, 즉 비파괴평가 전문가가 별도의 교육을 받지 않았어도 즉시 충격과 같은 손상을 평가할 수 있어야 한다. 위 요소는 수소자동차의 대중화를 위해 매우 중요한 기술적 허들이다. 본 연구에서는 수소연료탱크의 충격손상을 검사하는 방법으로 레이저 초음파 기술을 제안하며 충격손상을 탈 부착형 센서헤드를 가진 초음파전파영상화 시스템으로 가시화할 수 있음을 증명한다. 또한 제안한 초음파전파영상화 시스템의 성능은 수소자동차가 대중화되더라도 현장기술로 채택될 수 있음을 뒷받침한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.569-570
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• 2022

산업체에서 고장 상황이 빈번히 일어나고 이를 위한 기존의 2D 기반 기반의 매뉴얼은 이해가 직관적이지 않고, 유지보수 전문가와 즉각적인 상호작용이 어렵다. 본 논문에서는 원격지에 고장 상황이 발생하였을 때 증강현실을 기반으로 작업자들이 시간과 장소에 제약 없이 실시간으로 전문가의 도움을 받아 유지보수 할 수 있는 기술을 제안한다. 로컬의 가상휴먼 기반 전문가는 HMD 헤드셋을 착용한 상태로 원격지 고장 상황의 적응화 된 파노라마 영상을 기반으로 고장 상황을 진단하고, 원격지의 작업자에게 지시를 내린다. 또한 원격지의 증강현실(AR) 환경에서는 작업자와 전문가의 상호작용을 위해 HMD의 마이크를 이용하여 언어적 소통뿐만 아니라 전문가의 손을 가상으로 생성하고, 가상 손을 사용하여 전문가는 실제 개체에 레이저 포인터를 이용하여 가르키거나, 그림을 그릴 수 있다. 본 기술을 이용한다면 기존의 2D 기반의 매뉴얼의 한계를 극복할 수 있으며 원격지에 전문가가 직접 방문하지 않더라고 원격에서 유지보수를 원활하게 진행하는데 도움을 제공할 수 있다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.101-101
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• 2011

현재 국내에서 시행되고 있는 '4대강 살리기 사업'은 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해방지를 위한 다양한 공학적 노력을 시도하고 있다. 특히 안정적인 수위 및 유량확보와 홍수방지를 위한 보(weir)가 4대강 유역에 16개 설치되고 있다. 이러한 보 구간에는 고정보와 가동보가 복합적으로 설치되고 있으며 가동보는 그 형상과 운영방식에 따라 다양한 설계방안이 적용되었다. '4대강 살리기 사업' 중 낙동강 23공구의 강정보 공사 구간에는 원호형태의 측면 형상을 갖는 라이징 섹터게이트(Rising sector gate)가 적용되었다. 라이징 섹터게이트는 구조물의 높이가 낮고 수문의 개폐장치가 수문피어 구조물 내에 설치되어 경관이 우수하며, 구조가 간단하여 비체와 수류의 안정성이 뛰어나기 때문에 4개의 공사구간에 적용되었다. 따라서 본 연구에서는 강정보의 가동보 구간 2문 중 1문을 1/100 축척으로 제작하여 가변경사 개수로에 설치하고, 홍수 빈도별 상류 유량 조건과 하류단 수위조건으로 케이스를 정하여 실험을 수행하였다. 본 실험에서 사용한 개수로 장치는 너비 0.6 m, 높이 0.8 m, 그리고 길이 15.0 m(측정가능 구간, 헤드탱크와 테일게이트 부제외)의 개수로 실험장치이다. 측부는 모두 강화유리로 되어 육안관찰 및 계측 시 용이하게 제작되었으며, 순환식 유량 공급장치를 구축하여 수로의 하부에 설치된 유량탱크로부터 계속적으로 순환하도록 설계되었다. 또한 수로 하단으로부터 상단방향으로 약 33 m 지점에 전동 유압식 Jack screw 2기가 설치되어 경사도를 조절할 수 있도록 제작되었다. 유량조절용 판넬의 제어기판에는 디지털 경사계가 설치되어 있기 때문에 보다 정확한 경사도의 조절이 가능하다. 보 모형의 총연장은 53 cm이며 폭은 45 cm이다. 섹터게이트의 게이트부분은 직경 15 cm로 설계하였다. 문주부분을 포함한 모든 모형은 아크릴로 제작하며 레이저의 주사를 방해하지 않으며 투과율을 최대로 할 수 있도록 고강도의 아크릴을 가장 얇게 하여 중공형태를 채택하였다. 실험조건은 우선 보의 운영방안에 따라 게이트의 4가지 개방도를 설정하였고, 특히 평수위조건에서는 보의 상류부에 퇴적된 퇴적물의 세척을 위한 flushing 운영개방도 포함되어 있다. 홍수시에 대한 유량조건은 2년 빈도에 해당하는 유량을 수문의 비율과 상사법칙에 따라 설정하였으며 하류단 수위조건도 동일한 조건에 대한 값을 채택하여 적용하였다. 유동장의 해석을 위해서는 비접촉식 계측방법인 PIV(Particle Image Velocimetry) 시스템을 채택하여 2차원(x-z 방향) laser sheet를 생성하고 주입된 particle에서 반사된 변위(displacement) 정보를 상호상관(cross-correlation)기법으로 유동장을 계산하였다. 또한 수리모형과 동일한 지형격자를 구축하여 3차원 CFD 프로그램인 FLOW-3D로 계산하여 결과를 비교하였다. 특히 flushing 운영방안에 대한 게이트부의 개방도를 세가지(30, 45, $60^{\circ}$)로 구분하여 모의하였고, 적절한 개방도를 제안하고자 하였다. 실험결과는 우선 4가지 운영방안에 대한 가동보 주변에서의 유속장을 파악하였고, 최대유속의 발생위치의 변화를 확인할 수 있었다. 그리고 이에 따른 보의 바닥에서 최대유속이 발생할 경우, 하상보호공 위치와 거리 등에 대해서 분석하였다. 이를 통해 가동보 운영에 따른 다양한 유속구조를 파악할 수 있게 되며 구조적 안정성 확보를 위한 검증자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 향후, 가동보 운영방안 중 수세효과(flushing effect)에 대한 효과분석을 위해 게이트부 상류구간에 적절한 입경과 비중의 퇴적물질을 설치하는 연구와 상류부에서의 유입유사농도 및 시간변화에 따른 퇴적에 관한 연구를 수행할 계획이다.

• 에너지공학
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• 제17권4호
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• pp.189-197
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• 2008

본 연구는 정상 상태의 유동에서 Rayleigh 산란을 이용하여 연료 농도를 측정시 잡음 원인과 대책에 관한 것이다. 실험 장치는 연료 농도 변화를 시간적, 공간적으로 측정함과 동시에 정확한 농도 측정을 위한 보정도 가능하도록 구성하였다. 실험 장치를 우선 보정 용기에 적용하여 프로판, 부탄, 아세틸렌, 프레온 가스의 산란단면적을 구하였다. 이후 내연기관을 상사한 실린더 헤드, 인젝터, 흡기매니폴드, 투명 실린더로 구성된 정상유동 장치를 구성하였다. Rayleigh 산란을 이용한 농도 측정 시 가장 큰 난점은 Mie 산란에 의한 간섭이다. Mie 산란의 영향을 제거하기 위해 하드웨어 필터로 입자의 수 밀도를 측정 가능한 수준으로 감소시켰다. Mie 산란 입자를 충분히 작게 만든 후 광전자 증배관과 앰프의 시정수에 바탕을 둔 소프트웨어 필터를 개발하여 적용하였다. 그리고 바탕 잡음은 광학적 배열을 조정하고 동시에 핀 홀과 빔 트랩을 적용하여 감소시켰다. 실험 결과 LRS는 연료 농도 계측에 매우 유용하게 이용될 수 있고 소프트웨어 필터는 Mie 간섭을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다.