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외접형 초음파 유량센서용 압전 트랜스듀서의 개발 및 평가 (Development and Evaluation of the piezoelectric transducer for the transit-time ultrasonic flowmeters)

  • 이영진;임종인
    • 전자공학회논문지SC
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    • 제43권4호
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    • pp.30-34
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    • 2006
  • 외접형 초음파 유량센서용 압전 트랜스듀서의 송수신 특성을 개선하기 위하여 구성 부품의 재질 및 형상에 따른 특성 변화를 유한요소법으로 해석하였으며, 실제 실험을 통해 그 결과를 검증하였다. 두께모드 중심주파수가 1MHz가 되도록 직경 10mm의 압전소자를 제작하고, 매칭 레이어의 재질 및 구조 변화를 통하여 유량센서의 지향각을 $25^{\circ}$로 조절하였다. 이상의 결과를 통해 개발된 외접형 초음파 유량센서용 압전 트랜스듀서를 실제 산업용 배관에 적용 평가한 결과 기존 상엽용 센서에 비해 10배 이상의 감도를 나타내었다.

복합적층구조 해석을 위한 개선된 쉘요소 (An Improved Degenerated Shell Element for Analysis of Laminated Composite Structures)

  • 최창근;유승운
    • 대한토목학회논문집
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    • 제11권3호
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    • pp.1-10
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    • 1991
  • 본 논문에서는 개선된 감절점(degenerated) 쉘 유한요소의 복합적충을 갖는 쉘구조에의 적용성을 고찰하였다. 본 논문의 개선된 쉘 요소는 shear locking 해결에 우수한 결과를 보인 가정된 전단변형도를 대치사용하고, membrane locking 현상을 제거하기 위해 평면내 변형도의 구성시 감차적분을 행하며, 쉘요소 자체의 거동을 보완하기 위해 비적합변위형을 선택적으로 추가하였다. 본 요소는 shear/membrane locking이 발생하지 않으며, 전달가능한 거짓 영에너지모드도 나타나지 않는다. 유한변형을 고려한 기하학적 비선형 방정식을 total Lagrangian 수식화를 시용하여 정형화 하였고, 비선형 수치해석은 Newton-Raphson 반복법으로 반복 계산한다. 여러 예제해석을 통하여 본 개선된 쉘 유한요소의 유용성과 정확도를 고찰하였다.

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탄성표면과 소자용 압전기판의 최적 절단명과 전파방향 결정 (Determination of the Optimal Crystal Cut and Propagation Direction of a Piezoelectric Substrate for SAW Devices)

  • 노용래;배영호;정대식
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • 제13권1E호
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    • pp.45-54
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    • 1994
  • 탄성표면파 소자용 압전재료의 특성을 평가하여 최적 절단명과 전파방형을 결정하였다. 압전단결정 $LiTaO_4$에 대하여 Rayleigh파의 속도, 결합계수, 표면유전상수, 주파수-온도계수, 감쇠계수, 퓨어모드 전하, 빔 산란, 그리고 정열오차 감도 등의 항목들을 평가하였다. 이론적 계산 결과 Y절단면상의 X축 방향이 최적치로 나타났고, 이결과는 시럼에 의해 확인되었다. 본 논문의 평가방법은 여타 다른 압전재료들에도 동일하게 적용이 가능하다.

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원주방향 노치형 감육부를 가진 배관의 손상거동 평가 (Evaluation of Failure Behavior of a Pipe Containing Circumferential Notch-Type Wall Thinning)

  • 김진원;박치용
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제27권8호
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    • pp.1295-1302
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    • 2003
  • In order to evaluate a failure behavior of pipe with notch-type wall thinning, the present study performed full-scale pipe tests using the 102mm, Schedule 80 pipe specimen simulated notch- and circular-type thinning defects. The pipe tests were conducted under the conditions of both monotonic and cyclic bending moment at a constant internal pressure of 10 MPa. From the results. of experiment the failure mode, load carrying capacity, deformation ability, and fatigue life of a notch-type wall thinned pipe were investigated, and they were compared with those of a circular-type wall thinned pipe. The failure mode of notched pipe was similar to that of circular-type thinned pipe under the monotonic bending load. Under the cyclic bending load, however, the mode was clearly distinguished with variation in the shape of wall thinning. The load carrying capacity of a pipe containing notch-type wall thinning was about the same or slightly lower than that of a pipe containing circular-type wall thinning when the thinning area was subjected to tensile stress, whereas it was higher than that of a pipe containing circular-type thinning defect when the thinning area was subjected to compressive stress. On the other hand, the deformation ability and fatigue life of a notch-type wall thinned pipe was lower than those of a circular-type wall thinned pipe.

회절격자 반주기의 상관관계가 있는 랜덤 변이가 ${\lambda}/4$ 위상천이 DFB 레이저 특성에 미치는 영향 (Effect of the Correlated Random Fluctuation in Grating Half-period on the Characteristics of Quarter Wavelength Shifted DFB Lasers)

  • 한재웅;김상배
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제37권8호
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    • pp.48-56
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    • 2000
  • 회절격자의 인접한 반주기 길이 사이에 음의 상관관계가 있는 회절격자 반주기의 랜덤 변이가 QWS-DFB 레이저의 특성에 미치는 영향을 유효 굴절률 전달 매트릭스 방법을 이용하여 해석하였다. 상관계수가 0에서 -1로 가까이 감에 따라 랜덤 변이에 의한 회절격자 주기의 오차가 감소하면서 단일모드 안정성과 파장 정확도의 저하가 덜 심각해진다. 이는 랜덤 변이의 크기가 같다면 상관관계가 없는 전자빔 lithography 법으로 회절격자를 만들기보다는 optical lithography 법으로 만드는 것이 회절격자 주기 랜덤 변이의 영향을 줄이는 데에 유리함을 의미한다. 그리고 전자빔 lithography를 이용하여 DFB 레이저를 만들 때에 랜덤 변이의 영향을 줄이려면 분해능을 높이거나, 인접 반주기 길이의 랜덤 변이에 음의 상관관계를 주어야 한다.

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실린더형 압전소자 광지연선을 이용한 광 간섭형 단층촬영(OCT) 시스템 제작 (Fabrication of an On System based on an Optical Delay line with Cylindrical PZT)

  • 박성진;김영관;김용평
    • 한국광학회지
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    • 제17권2호
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    • pp.159-164
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    • 2006
  • 원통형의 압접소자를 이용한 광지연선을 사용하여 광 간섭형 단층촬영 시스템을 제작하였다. 광지연선은 18 m 길이의 단일 모드 광섬유를 압전소자의 둘레에 134회 감아 구성하였으며 0.78 mm의 광경로 길이변화를 얻었다. 제작한 광 간섭형 단층촬영 시스템은 신호 대 잡음비 96.9 dB, 종방향 분해능 $18.6{\pm}0.5\;{\mu}m$, 횡방향 분해능 $5\;{\mu}m$의 특성을 보였다.

GIS용 광전류센서의 실시간 센서링 연구 (A study on the real time sensing of optical current sensor for GIS)

  • 김영민;지승욱;이광식;김민수;김정배;박원주
    • 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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    • 한국조명전기설비학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.422-425
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    • 2006
  • 본 연구는 도체주변에 감겨진 광섬유 코일에 따라 선형편광축이 자기장에 의해 회전하는 Faraday Effect를 이용한 GIS(Gas Insulated Switchgear,이하 GIS) 용 광 전류센서의 구성과 DAQ(Data Acquisition,이하 DAQ)보드를 장착한 PC를 이용하여 실시간 데이터 취득, 분석 그리고 저장을 동시에 수행하였다 광원은 1310[nm]의 레이저 다이오드를 이용하였다. 센서부는 GIS에 맞게 원형으로 제작하였고 $9/125[{\mu}m]$규격 단일모드의 일반 통신용 광섬유를 지름 31[cm]의 센서부 코어에 20[회] 감아 설치하였다. PC기반의 실시간 데이터 분석 프로그래밍은 NI사의 Labview를 이용하여 코딩하였으며 PD(Photo Diode,이하 PD)의 전기적인 신호는 터미널 블록을 거쳐 NI사의 16bit DAQ M시리즈를 이용하여 수집되어진다. 직접 코딩한 프로그램을 이용하여 $700A\sim1400A$ 측정한 출력값 선형적인 증가추세를 보여주었다. 또한 OCS(Oscilloscope,이하 OCS)를 이용한 측정시스템과의 출력신호 및 정밀도를 비교 검토하였다. 그리고 Labview에서 지원하는 Web Tool기능을 이용하여 Web기반의 원거리 측정에서도 안정된 출력을 보여주었다.

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감도해석법을 이용한 엔진 마운트계의 동특성 규명 및 개선 (Identification and Modification of Dynamic Characteristics of Engine Mount System using Sensitivity Analysis)

  • 오재응;최상렬;조준호;이정환;박호
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 1992년도 추계학술대회논문집; 반도아카데미, 20 Nov. 1992
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    • pp.25-30
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    • 1992
  • 최근 전자계산기를 이용한 진동해석 방법이 눈부시게 발달하여, 일반 구조물 이나 기계 구조물 등의 동특성을 설계 단계에서 정도 높게 예측하는 것이 가능하게 되었다. 그러나 종래의 구조해석은 주어진 시스템의 동특성을 위한 것으로 얻어진 동특성으로부터 질량, 관성제원 및 스프링상수값 등의 설계상 수값을 규명하는 연구는 미미한 실정이다. 이것에 대한 해결방법으로 크게 해석적인 방법과 실험적인 방법으로의 접근이 있어 왔다. 해석적인 방법으로 유한요소해석에서 얻은 모드좌표를 물리좌표로 변환하는 방법으로 Guyan의 정축소와 같은 절점축소를 행하는 방법이 고찰되었다. 실험적인 방법으로 가 진실험에서 얻은 전달함수나 모드파라미터로부터 [M], [K] 행렬을 결정하는 연구가 있었지만 어떤것도 질량, 스프링상수 등의 설계상수를 완전히 규명하 지는 못하였다. 또한, 설계 단계에서 필요한 질량, 관성제원 또는 스프링상수 등의 최적한 값이나, 원하는 시스템특성을 얻을 수 있는 설계상수의 적정한 폭을 구하는 연구는 설계자의 경험과 반복된 시행착오에 의존하는 실정이다. 감도해석은 이러한 문제점을 개선하는 수단으로 설계변수에 대한 동특성의 변화율을 구하는 것이다. 감도해석을 수행하는 것은 어느 설계변수를 수정하 는 것이 주어진 동특성에 부합되는 지를 알려주고, 어느 것을 수정하는 것이 원하는 방향의 동특성변화에 가장 효과적인지를 알려주는 것이다. 따라서 감 도해석을 이용하여 설계의 최적화 프로그램을 만들수 있고, 이것은 설계자가 요구하는 동특성을 목적함수로 하여 주어진 구조물을 최적화하는 설계상수 값을 얻을 수 있게 한다. 본 논문에서는 강체모델의 동특성으로부터 모델의 설계 상수를 규명하고, 동특성의 개선을 위하여 설계변수의 변경량을 물리좌 표계에서 얻는것을 목적으로 한다. 강체 마운트계의 관성제원 및 마운트강성 의 규명을 위하여 임으로 주어진 설계상수를 모델데이타로 하여 관성제원과 스프링 강성을 구하였다. 관성제원의 규명은 주어진 모델의 관성값을 모르는 것으로 하여 임의의 초기 관성값으로 감도해석에 의해 주어진 계의 관성값 을 물리 좌표계에서 규명하였다. 마운트 강성의 규명도 관성제원의 규명과 같은 방법으로 임의의 강성값으로 감도해석을 하여 강성값을 규명하였다. 또 한 감도해석에 의한 동특성 변경은 특정한 고유진동 수의 변경이 필요할 때, 고유진동수의 이동을 위한 관성제원의 변경 및 마운트 강성변경값을 예측할 수 있다. 본 연구수행의 기본적인 흐름도는 Fig.1.1과 같다. 위와 같은 작업 으로 엔진 마운트와 같은 강체 모델의 시스템 규명을 행하는 경우에 유한요 소해석 및 가진 실험으로 얻은 고유진동수의 정보 또는 원하는 고유진동수 의 특성을 기본으로 실제 설계에서 사용이 가능하도록 물리 좌표계에서 관 성 제원 및 스프링상수를 구할 수 있을 것이다.

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AR을 활용한 드론 교육 훈련 게임 콘텐츠 설계 (A Study on the Game Contents Design of Drone Educational Training Using AR)

  • 최창민;정형원
    • 한국엔터테인먼트산업학회논문지
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    • 제15권4호
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    • pp.383-390
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    • 2021
  • 최근 드론 산업은 다양한 분야에 활용될 가능성이 제시되면서 급속히 확장되고 있다. 드론 시장 규모가 성장함에 따라 드론 관련 자격증에 관한 관심도 증가하는 추세이다. 하지만 현재 드론 관련 자격제도 및 교육체계가 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 드론 교육 훈련의 현실적인 어려움을 해결하고자 관련 기술 연구를 통해 드론 교육의 필요성과 기능성 게임의 특징, AR을 활용한 교육 훈련 효과성을 분석하였다. 이후 AR을 활용한 드론 교육 훈련 게임 콘텐츠를 드론 국가 자격과정 실기시험을 기반으로 연습모드와 시험모드로 구분하고 교육과정이 끝날 때마다 결과화면이 나타나도록 하여 플레이어가 수준별 학습과 스스로 결과에 대해 평가를 할 수 있도록 설계하였다. 또한, 인식률 및 응답속도 대응을 위한 하이브리드 처리 시스템과 네트워크 및 AR 운용 시스템을 구축하였으며, 설계 내용을 토대로 AR을 활용한 드론 교육 훈련 게임 콘텐츠를 구현하였다. 본 논문에서 제시한 AR을 활용한 게임 콘텐츠를 드론 교육 훈련에 활용하는 것으로 환경적인 어려움이 보다 완화되고 플레이의 몰입감을 향상시켜 좀 더 효과적인 드론 교육 훈련을 경험할 수 있을 것으로 기대한다.

깊이맵 업샘플링을 이용한 객관적 메트릭과 3D 평가의 비교 (Comparison of Objective Metrics and 3D Evaluation Using Upsampled Depth Map)

  • 사이드 마흐모드포어;최창열;김만배
    • 방송공학회논문지
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    • 제20권2호
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    • pp.204-214
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    • 2015
  • 업샘플링 깊이맵은 깊이 카메라로부터 획득된 깊이맵의 공간 해상도를 증가시키는 방법이다. 깊이맵의 성능은 입체영상, 멀티뷰의 3D 입체감과 밀접한 관계가 있다. PSNR 등의 객관적 메트릭으로 깊이맵의 업샘플링 성능을 평가하고, 생성된 입체영상은 주관적 평가를 통해서 입체감 및 시각적 피로도를 조사한다. 후자의 주관적 평가는 인적 물적 자원을 필요로 하는 반면에, 전자의 객관적 메트릭은 수학적 표현으로 정량적 수치값을 알려준다. 따라서 주관적 평가와 높은 상관관계를 가지는 객관적 메트릭이 주관적 평가를 대체할 수 있다면 많이 시간을 필요로 하는 주관적 평가가 불필요하다. 이를 위해 본 논문에서는 다양한 객관적 메트릭과 3D 주관적 평가 사이의 관계를 조사한 후에, 이용한 메트릭에 기반한 주관평가와 상관관계가 높은 객관적 메트릭을 제안한다. 업샘플링된 깊이맵의 성능을 측정하기 위해 다양한 참조영상 및 무참조영상 평가 메트릭들을 이용하였다. 주관적 평가는 DSCQS 입체영상 테스트로 수행되었다. 세 종류의 상관관계의 활용 및 분석을 통해서, SSIM과 Edge-PSNR이 주관적 평가를 대체할 수 있는 적합한 객관적 메트릭임을 실험을 통해서 검증하였다.