• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.19 no.12
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• pp.62-69
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• 2020

The demand for industrial robots is proliferating with production automation. Industrial robots are used in various fields, such as logistics, welding, and assembly. Generally, six degrees of freedom are required to move freely in space. However, the palletizing robot used for material management and logistics systems typically has four degrees of freedom. In designing such robots, their main parts, such as motors and reducers, need to be adequately selected while satisfying payload requirements and speed. Hence, this study proposes a practical method for selecting the major parts based on dynamic analysis using ADAMS. First, the acceleration torques for the robot motion were found from the analysis, and then the friction torques were evaluated. This study introduces a constant-speed torque constant instead of friction coefficient. The RMS torque and maximum power of each motor were found considering the above torques. After that, this study recommends the major specifications of all motors and reducers. The proposed method was applied to a palletizing robot to verify the suitability of the pre-selected main parts. The verification result shows that the proposed method can be successfully applied to the early design stage of industrial robots.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.18-18
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• 2010

전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하고 또한, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있는 압전 세라믹스는 압전 변압기 (piezoelectric transformer), 초음파 모터, 센서 등과 같은 응용분야에 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 전원장치에 있어서 현재 주요 전자제품에 사용되고 있는 권선형 변압기와 같은 전자 변환기의 대체품으로 압전 세라믹스 소재의 특성을 이용한 압전변압기의 개발과 응용연구는 국내외적으로 활발히 연구되어왔다. 압전변압기는 권선형 변압기와 비교 하였을 때 누설자속이 없어 노이즈 발생이 없고, 공진주파수만을 이용하므로 출력의 파형이 정현파에 가까워 고조파 잡음이 없으며, 불연성의 특징을 가지고 있다. 추가적으로 압전 변압기는 소형화, 슬림화, 경량화가 가능하며 90%이상의 높은 효율을 얻을 수 있다. 또한, 단판형 압전변압기의 출력한계를 개선하기 위해 높은 승압비와 고출력을 갖는 적층타입의 압전변압기가 제안되었다. 압전변압기용 조성 세라믹스는 높은 에너지 변환효율을 위해서 전기기계결합계수 ($k_p$)가 커야 하며, 발열에 의한 온도 상승을 억제하기 위하여 기계적 품질계수(Qm)가 큰 것이 바람직하다. 또한, 높은 전류를 발생하기 위해서는 유전상수가 커 압전변압기의 출력측 정전용량을 크게 하여야한다. 이러한 압전변압기의 제작 조건을 위해 우수한 압전 및 유전특성을 갖는 PZT계 세라믹스가 주로 사용 되어져 왔다. 그러나, PZT계 세라믹스의 우수한 압전 및 유전특성에도 불구하고 $1000^{\circ}C$에서 급격히 휘발하는 PbO의 성질 때문에 환경적으로나 인체의 건강문제로 인해 전세계적으로 그 사용량을 제한하고 있다. 또한 적층 압전변압기의 구조적 특성상 내부전극과 함께 소결하여야 하는데, 이때 소결온도가 높으면 값비싼 Pd합량이 높은 전극을 사용하여야 한다. Pd함량이 10%미만인 Ag/Pd 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 저온소결이 가능한 세라믹스 제조가 필수적이라 할 수 있다. 소결온도를 낮추는 방법으로는 다른 물질들을 치환하여 소결온도를 낮추는 방법과 미세분말을 만들어 그레인사이즈를 미세화 하는 방법들이 있다. 많은 미세 분말 제조 방법 중에서 Attrition mill은 일반적인 ball mill에 비해 분말의 입도를 미세하게 할 수 있어 증가된 분말의 비표면적에 의하여 반응을 촉진시킴으로써 저온소결이 가능한 세라믹스를 만들 수 있다. 따라서 본 연구에서는 소결온도가 낮으면서도 유전 및 압전특성이 우수한 조성을 사용하여 적층 압전변압기를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• v.36 no.1
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• pp.75-80
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• 2009

In order to develop transgenic sweetpotato plants [Ipomoea batatas (L.) Lam. cv. Yulmi] with enhanced tolerance to oxidative stress, we constructed transformation vectors expressing 2-Cys peroxiredoxin (Prx) gene under the control of the stress-inducible SWPA2 or enhanced 35S promoter (named as SP or EP). Transgenic sweetpotato plants were attempted to generate from embryogenic calli using an Agrobacterium-mediated transformation system. Embryogenic calli gave rise to somatic embryos and then converted into plantlets on MS medium containing 100 mg/L kanamycin. Transgenic plants were regenerated in the same medium. Southern blot analysis confirmed that the Prx gene was inserted into the genome of the plants. To further study we selected the transgenic plant lines with enhanced tolerance against methyl viologen (MV). When sweetpotato leaf discs were subjected to methyl MV at $20{\mu}M$, transgenic plants showed about 40% higher tolerance than non-transgenic or empty vector-transformed plants.

• Journal of Plant Biotechnology
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• v.42 no.1
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• pp.19-24
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• 2015

Glycine betaine (GB) is one of the compatible solutes that accumulate in the chloroplasts of certain halotolerant plants under salt or cold stress. The codA gene for choline oxidase, the enzyme that converts choline into GB, has been cloned from a soil bacterium Arthrobacter globiformis. We generated transgenic sweetpotato plants [Ipomoea batatas (L.) Lam] expressing codA gene in chloroplasts under the control of the SWPA2 promoter (referred to as SC plants) and evaluated SC plants under oxidative and drought stresses. SC plants showed enhanced tolerance to methyl viologen (MV)-mediated oxidative stress and drought stress due to induced expression of codA. At $5{\mu}M$ of MV treatment, all SC plants showed enhanced tolerance to MV-mediated oxidative stress through maintaining low ion leakage and increased GB levels compared to wild type plants. When plants were subjected to drought conditions, SC plants showed enhanced tolerance to drought stress through maintaining high relative water contents and increased codA expression compared to wild type plants. These results suggest that the SC plants generated in this study will be useful for enhanced biomass production on global marginal lands.

• Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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• v.25 no.4
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• pp.281-286
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• 2005

To develop transgenic birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) plants tolerant to environmental stress, Arabidopsis NDPK gene (AtNDPK) was introduced into birdsfoot trefoil plants using Agrobacterium-mediated transformation and expressed powerfully under the control of the SWPA2 promoter. The expression vector, pCAMBIA2300 was used for introduction of AtNDPK gene into birdsfoot trefoil plants. The transformed calli were selected on kanamycin containing medium and then regenerated. The transformed birdsfoot trefoil plants were cultivated fur 4 months on BOi2Y medium. Genomic DNA PCR and Southern blot analysis confirmed the incorporation of AtNDPK into the birdsfoot trefoil genome.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.306-306
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• 2008

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액추에이터, 변압기, 초음파모터, 초음파 소자 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근에는 이러한 압전 소자를 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics, MEMS 분야 등의 대체 에너지원으로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히 인간의 걷기 운동 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수 가 있어서, 기존 이차전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 방안도 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 우수한 압전특성으로 전자세라믹스 분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만 $1200^{\circ}C$ 이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전 특성의 저하가 문제시 되고 있다. 또한 적층 세라믹스의 제작 시 구조적 특성상 내부전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, 융점이 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 Pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제성이 떨어지는 단점을 갖게 된다. 순수 Ag 전극을 사용하거나 Ag의 비율이 높은 내부전극을 사용하기 위해서는 $900^{\circ}C$ 이하에서 소결되고 우수한 전기적 특성을 보이는 압전 세라믹스를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)(Ni_{1/3}/Nb_{2/3})_{0.25}(Zr_{0.35}/Ti_{0.4})O_3$ 계의 조성을 설계하고, 소걸온도를 낮추기 위해서 2 단계 하소법을 이용하였다. 또한 $MnCO_3$, $SiO_2$, $Pb_3O_4$ 등을 소량 첨가하여 액상 소결 특성을 부여하여 소결 온도를 감소시키려는 시도도 하였다. 분말을 볼 밀링 (ball milling)을 통해 24시간 동안 혼합하고, 혼합된 분말은 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소하였다. 하소한 분말을 다시 72시간 동안 볼 밀링 하여 최종 분말을 얻었다. 최종 분말에 PVB를 첨가하여 직경 15mm의 디스크 형태로 성형한 후, 850~$975^{\circ}C$ 범위에서 온도를 변화시키면서 소결을 하였다. 최종 분말 및 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰 하였다. 전기적 특성을 평가하기 위하여 두께를 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 $650^{\circ}C$에서 열처리한 후, 분극처리 하였다. 압전특성은 $d_{33}$-meter로 측정하였고, impedance analyzer를 이용하여 압전 특성 (전기기계결합계수 및 기계적품질계수)을 측정 하였다. 또한 강유전체 특성 평가 장치 (Precision-LC)를 이용하여 분극-전계 특성을 평가하였다. 이상의 연구를 통하여 소결 온도가 $900^{\circ}C$인 경우에서도 양호한 압전 특성을 확보 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.295-295
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• 2007

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변화하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액츄에이터, 변압기, 초음파모터, 초음파 소자 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근 이러한 에너지 변화 소자는 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics, 항공우주, 자동차, 의료, 건축, MEMS 분야 등의 대체 에너지원으로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히 인간의 동작 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수가 있어서, 기존 이차전지, 연료전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 방안도 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 압전특성으로 전자세라믹스분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만 $1200^{\circ}C$이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전 특성의 저하가 문제시되고 있다. 또한, 적층 세라믹스의 제작 시 구조적 특성상 내부 전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, 융점이 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 Pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제적인 문제가 발생하게 된다. 따라서 순수 Ag 전극을 사용하거나, Ag의 비율이 높은 내부 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 소결되는 압전 세라믹스를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)\;[(Ni_{1/3}/Nb_{2/3})_{0.25}Zr_{0.35}Ti_{0.4}]O_3$계의 조성을 설계하여, 소결온도를 낮추기 위해서 2단계 하소법을 이용하였다. 분말을 ball milling을 통해 24시간 동안 혼합하였다. 혼합된 분말은 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소하였다. 하소한 분말을 72시간 동안 ball milling 하여 최종 분말을 얻었다. 최종 분말에 PVB를 첨가하여 ${\Phi}21$ disk 형태로 성형한 후, $800{\sim}950^{\circ}C$ 소결을 하였다. 최종 분말 및 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰하였다. 전기적 특성을 확인하기 위하여 두께 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 열처리한 후, 분극 처리하였다. 압전특성은 $d_{33}$ 미터로 측정하였고, impedance analyzer를 이용하여 주파수 및 impedance 특성을 측정하였다. 그 결과 $900^{\circ}C$에서 우수한 압전 특성 및 전기적 특성을 확보 할 수 있었다.

• Korean Journal of Breeding Science
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• v.41 no.3
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• pp.261-270
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• 2009

Oxidative stress is a major damaging factor for plants exposed to environmental stresses. In order to develop transgenic rice plants with enhanced tolerance to various environmental stresses, PsAPX1, the gene of ascorbate peroxidase isolated from Pisum sativum was expressed in chloroplast under the control of an oxidative stress inducible sweet potato peroxidase2 (SWPA2) promoter (referred to as PsAPX1 plants). PsAPX1 transgenic plants showed enhanced tolerance to various environmental stresses, such as 170 mM NaCl, UV-B, ozone, 20% PEG, and drought in compared with non-transgenic (NT) plants. These results suggest that chloroplast-targeted over-expression of PsAPX1 gene could be very useful strategy for developing transgenic rice plants with increased tolerance to environmental stresses.

• Journal of Bio-Environment Control
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• v.22 no.3
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• pp.284-290
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• 2013

This study analyzed the geometric, compressive, cutting and friction properties of oriental melons in order to design a gripper capable of soft handling and a cutter for cutting oriental melon vine among the end effector of oriental melon as a preliminary step for developing the end effector of the robot capable of harvesting oriental melons in protected cultivation. As a result, the average length, diameter at the midpoint, weight, volume and roundness of the oriental melons were 108 mm, 70 mm, 188 g, 333 mL and 3.8 mm. Nonlinear regression analysis was performed on the equation $W=L^a{\times}D_2^b$ with variation of the length (L) and diameter (D2) of the weight (W) of the oriental melons. As a result, it was shown that there was a correlation between a of 2.0279 and b of -0.9998 as a constant value. The average diameter of the oriental melon vine was 3.8 mm, and most vines were distributed within a radius of 5 mm from the center. The average yield value, compressive strength and hardness of the oriental melons were $36.5N/cm^2$, $185.7N/cm^2$ and $636.7N/cm^2$, respectively. The average cutting force and shear strength of the oriental melon vines were $2.87{\times}10^{-2}\;N$ and $5.60N/cm^2$, respectively. The maximum friction coefficient of the oriental melons was rubber of 0.609, followed by aluminium of 0.393, stainless steel of 0.177 and teflon of 0.079. It was considered possible to apply it to the size of the gripper and cutter, turning radius, dynamics of drive motor and selection of materials and their quality in light of the position error and safety factor according to the movement when designing end effector based on the analyzed data.