• 한국항공우주학회지
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• 제31권4호
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• pp.44-52
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• 2003

형상기억합금은 스마트 구조물에서 작동기로 널리 쓰인다. 형상기억합금은 초기변위를 부고 열을 가하게 되면 단위 부피당 큰 회복력과 변위를 발생한다. 형상기억합금의 이론 특성은 인공근육, 작동기, 소음 및 진동감쇠, 형상의 변형 제어 등에 응용될 수 있다. 본 논문에서는 형상기억합금의 3차원 비선형 구성방정식을 이용하여 재료의 거동특성을 해석하고, 형상기억합금이 부착된 스마트구조로 응용될 수 있는 공기 흡입 덕트, 항공기 및 잠수함 동체 등의 구조를 압력이 존재하는 원형 및 복원을 해석하였다. 수치해석결과, 형상기억합금 엑츄에이터가 내압 하에서 작동하자 단면은 변형전의 모습(낮은 응력상태)으로 회복되었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.30-30
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• 2011

국내의 내진설계 기준은 1988년에 처음 도입되었으며, 최근 점차 강화되고 있는 실정이다. 공동주택에 주로 적용되는 전단벽식 구조시스템에서 증가된 지진력에 저항하기 위해서는 벽량과 철근이 증가하게 되어 공사비가 상승하게 된다. 이러한 단점을 보완하기 위한 제진설계의 필요성이 대두되고 있는 실정인데, 기존의 제진장치는 주로 가새형 또는 벽체형을 대부분이라 평면계획에 제약이 있다. 따라서 전단벽식 구조의 공동주택의 제진설계 시에는 우리나라와 같은 중 약진 지역에 적합하고 저렴한 비용으로 충분한 내진성능과 평면의 가변성을 확보할 수 있는 댐퍼의 선택이 필요하다. 본 연구의 목적은 기존의 가새형 및 벽체형 제진장치의 국내 공동주택 적용시의 문제점인 평면의 가변성 확보에 유리하고, 수동형 제진장치의 장점을 추구할 수 있는 마찰댐퍼를 삽입한 커플링보 제진시스템의 내진성능을 조사하는 것이다. 내진성능을 평가하기 위해서 실대형 커플링보 실험체를 계획하고 제작하였다. 실험체는 2개로 구성되어 있으며, 하나는 기존의 철근배근 상세를 갖는 철근콘크리트 커플링보 실험체와 커플링보에 마찰댐퍼가 삽입된 실험체이다. 횡하중에 대한 성능을 평가하기 위해서 유사정적 반복가력실험을 실시하였다. 엑츄에이터로부터 실험체 상보의 가력지그를 통해 하중이 전달되도록 하였으며, 가력은 최초 0.25%의 층간변형각부터 변위제어를 통해 목표 층간변형각인 1.5% 이상까지 진행되도록 하였다. 실험결과, 두 실험체의 이력곡선과 에너지 흡수능력을 평가하였다. RC 실험체는 핀칭현상이 관찰되었고, 가력이 진행됨에 따라 커플링보와 벽체에서의 균열이 확산되어 종국적으로 취성적인 커플링보의 전단파괴가 발생하였다. 마찰댐퍼를 삽입한 실험체는 계획된 마찰거동이 잘 발휘되어 목표 층간변형각인 1.5%까지 이선형거동이 잘 나타났다. 최대 내력은 RC 실험체가 3배 이상 크지만, 누적층간변형각에 따른 에너지 흡수능력은 마찰댐퍼 실험체가 2배 이상 우수한 결과를 보였으며, 커플링보 및 벽체에서의 균열이 매우 저감되었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.251-257
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• 2014

모터의 일종으로서 엑츄에이터는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하기 위하여 전류를 이용하여 동작하는 메커니즘을 제어하는 시스템이다. 전압을 가청 신호로 변환하는 기능을 갖는 오디오 액츄 에이터로서는 스피커와 증폭기가 흔히 사용된다. 산업 현장에서는 고출력 고양질의 전력 시스템이 필요하다. 이러한 시스템들이 품질이 좋은 출력을 생성하기 위하여 오디오 시스템의 출력 임피던스를 제어해야 만 한다. 우리는 이 논문에서 가변 부하가 연결되어 있는 능동 증폭기 시스템을 구동하기 위한 적응 특성을 전력 공급기를 제시한다. 전기 신호를 오디오 신호로 변환하는 스피커의 저항값이 변동함에 따라 능동 증폭기에 대한 전력 공급 장치는 부하값의 변동에 적응하여 스피커에 최대 전력을 공급하며, 피크전류의 급격한 변동과 과잉전류의 흐름으로부터 증폭기를 보호하게 된다.

• 센서학회지
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• 제7권4호
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• pp.271-278
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• 1998

ISFET를 바탕으로 한 포도당 센서일 경우에 저감도, 드리프트 현상, 긴 응답시간의 문제점들을 가지고 있다. 이러한 이유로, ISFET 포도당센서에 백금 엑츄에이터(Pt actuator)를 내장시켜 반응부산물인 $H_2O_2$를 전기분해하는 전류법적인 엑츄에이션(amperometric actuation) 기법을 도입하여 감도를 높였다. 또한 출력신호의 기준선(baseline)을 확인한 후, $H_2O_2$ 전기분해에 의한 pH 변화분만을 검출하여 출력신호로 사용하는 새로운 측정법을 고안하여 심각한 드리프트를 배제하였다. 이러한 전류법적 엑츄에이션과 측정 기술로써 ISFET 포도당 센서의 동작특성이 개선되었다. 제작된 ISFET 포도당센서는 포도당 농도에 따른 응답의 크기가 30mM의 인산완충용액인 PBS(phosphate buffer solution)에서 약 26mV/decade의 높은 감도와 선형성을 보였다. 이 센서를 사용하여 높은 정밀도를 갖는 휴대용 포도당 측정기를 개발하고 그 특성을 평가하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.271-278
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• 2021

본 논문은 외부환경을 인식하고 오염도에 따라 자동으로 오염물질을 제거하는, 스마트 필터 시스템의 구현에 관한 연구이다. 최근 실내외 공간에서 다양한 오염물질의 발생은 인체에 악영향을 미치고 있으며 특히 대기 중에서 발생되는 다양한 미세먼지는 밀폐된 주거 공간이나 사무공간에서 심해진다. 환기 등을 통해 일시적인 공기질 오염도를 낮출 수는 있으나 미세먼지 변화를 실시간적으로 대응하는 것이 어려워 가정이나 산업체와 같이 다수의 인력이 상주하는 공간에서 이와 같은 문제점은 심각해진다. 따라서 거주 공간의 내부의 미세먼지 농도를 실시간적으로 측정하고, 외부와의 자동 환기를 통해, 실내 환기의 오염농도를 저감시킬 필요성이 있다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 본 논문에서는 외부환경 인식용 스마트 필터 시스템에 대한 구현을 제안하고자 한다. 실내외부의 공기질을 자동으로 측정하고, 오염물질을 제거하는 스마트 필터 시스템에 대한 구조를 설계하고 기능을 구현하였으며, 시제품을 제작하여 동작성을 확인하였다. 최종적으로는 스마트 필터 시스템의 미세먼지 문제 해결에 대한 효용성을 검토하였다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.158-158
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• 2017

비닐포장 하부에 위치한 콩의 생장 초기에 발생한 초엽을 인식하기 위한 연구를 수행중이다. 선행 연구에서 비닐포장에 접촉한 콩 초엽으로 인해 비닐포장 상부 표면의 열 반응 분포에 변화가 있음을 발견하였다. 현장에서 주행 중에 콩 초엽의 위치를 실시간으로 인식하고 연동된 선형 또는 회전형 엑츄에이터를 제어하여 정확한 위치에 천공을 수행하기 위해서는 계측 시스템과 제어 시스템간의 시간적 차이를 최소할 수 있는 실시간 신호 처리 기술이 필수적이다. 선행 연구에서 사용한 다중 IR 센서의 분해능은 $16{\times}4pixel$이며 주파수는 3 Hz로, 폭이 30cm 내외인 비닐포장 상부의 정밀 분석에 한계가 있음을 발견하였다. 이를 해결하기 위하여 분해능과 계측 주기를 개선할 수 있는 초소형 ($1cm{\times}1cm{\times}1cm$) 열화상 센서를 이용하였다. LWIR(Longwave infrared)영역에 해당하는 $8{\mu}m{\sim}14{\mu}m$의 영역에서 $0.05^{\circ}C$의 분해능을 보이는 $ Lepton^{TM}$ (500-0690-00, FLIR, Goleta, CA)모델을 사용하였다. 프레임당 $80{\times}60$ 픽셀의 정보가 2 Byte의 단위로 계측이 되며 9 Hz의 주파수로 대상면의 열 분포를 측정할 수 있다. 이론적으로 초당 정보 전송량은 86,400 Byte ($80{\times}60{\times}2{\times}9$)이며, 1 m를 진행하는 주행형 천공기에 적용할 경우 1 프레임당 10cm 정도의 면적을 측정하므로, 최대 위치 판정 분해능은 약 10 cm / 60 pixel = 0.17 cm/pixel로 상대적으로 정밀한 위치 판별이 가능하다. $80{\times}60{\times}2Byet$의 정보를 0.1초 이내에 분석해야 하는 기술적 과제를 해결하기 위하여 천공 작업기에 적합한 상용 SBC(Single board computer)의 클럭 속도(1 Ghz)로 처리 가능한 공간 분포 분석 알고리즘을 개발하였다. 전체 이미지 도메인을 한 번에 분석하는데 소요되는 시간을 최소화하기 위하여 공간정보 행렬을 균등히 배분하고 별도의 프로세서에서 Feature를 분석한 후 개별 프로세서의 결과를 경합식으로 판정하는 기술을 연구하였다. 오픈 소스인 MPICH(www.mpich.org) 라이브러리를 이용하여 개발한 신호 분석 프로그램을 클러스터링으로 연동된 개별 코어에 설치/수행 하였다. 2D 행렬인 열분포 정보를 공간적으로 균등 분배하여 개별 코어에서 행렬의 Spatial domain analysis를 수행하였다. $20{\times}20$의 클러스터링 단위를 이용할 경우 총 12개의 코어가 필요하였으며, 초당 10회의 연산이 가능함을 확인하였다. 병렬 클러스터링 기술을 이용하여 1m/s 내외의 주행 속도에 대응이 가능한 비닐포장 상부 열 분포 분석 시스템을 구현하였다.