• 대한토목학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.1025-1037
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• 2015

지반과 상부 구조물 사이의 경계에서 유연성이 확보된 지진동 격리 받침 시스템을 설치한 후에 전체 구조물의 고유 주기를 연장하고 구조물에 전달되는 지진 가속도를 저감하여 구조물을 보호하는 면진 설계 방식이 최근 건설 현장에서 널리 활용되고 있다. 하지만 도심지의 현대 구조물이 점차 대형화 및 고층화 되면서 기존의 면진 받침을 그대로 사용하기에는 지진 발생시 저항 능력의 부족으로 인한 전단파괴 혹은 잔류변형이 발생하여 구조물의 사용성 향상을 위한 보수 및 붕괴 위험에 따른 철거의 문제점을 발생시킨다. 따라서 본 연구에서는 기존에 주로 사용되는 면진 받침의 저항 강도와 복원성을 향상시키기 위하여 부가적인 개장 시스템을 설치하고 지진 하중에 대한 성능을 평가하고자 한다. 초탄성 형상기억합금 소재의 보강 봉을 납 적층 고무 받침에 설치한 면진 시스템을 설계하고 단자유도 스프링 모델로 모형화하여 지진 데이터를 활용하고 비선형 동적 해석을 실시하였다. 본 연구에서 제안된 면진 시스템이 성능적인 우수성을 입증하기 위하여 기존에 사용된 면진 받침과 여기에 추가로 강재 봉으로 보강된 면진 시스템과의 극한 전단 저항력, 복원성 및 잔류변형 발생 등을 해석을 통하여 비교 평가하였다. 그 결과 초탄성 형상기억합금 소재의 제어 봉으로 보강된 면진 받침이 다른 면진 받침과 비교하여 지진저항 성능에 있어서 우수함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.270-276
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• 2020

3D 프린팅은 고분자, 세라믹, 금속 등 다양한 소재를 대상으로 복합적인 형상을 한 번의 공정으로 제작할 수 있는 적층 기반 제작 기술이다. 최근의 3D 프린팅 기술은 프린팅 속도의 향상과 적용 가능 소재의 지속적인 개발에 의해 양산형 제품 생산이 가능한 수준으로 발전하였다. 본 연구에서는 레이저를 활용한 3D 프린팅 기술을 적용하여 철도 차량용 공기 압축기에 쓰이는 열교환기 제작을 진행하였다. 먼저 3D 프린팅에 적합한 형상으로 경량화 및 컴팩트화를 주안점으로 열교환기의 최적 설계를 진행하였다. 그로부터 도출된 설계안을 기반으로 SLM 기법을 적용하여 AlSi10Mg 합금 소재로 열교환기 시작품을 제작하였다. 다음으로, 제작된 시작품을 기존 공기 압축기에 부착하여, 압축공기의 열교환 성능을 시험하였다. 3D 프린팅 시작품의 시험 결과는 기존 열교환기 대비하여 저압부와 고압부에서 열교환 성능은 각각 약 80% 및 85% 수준을 보였다, 하지만 외부 냉각공기 조건을 기존 열교환기와 유사한 조건으로 가정하였을 때 𝓔-NTU 법을 활용하여 계산한 열전달량은 기존 열교환기 대비하여 유사한 성능을 보여 주었다. 결과적으로, 3D 프린팅 제작 열교환기의 성능 효과 및 경량화 등의 장점을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권9호
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• pp.1299-1304
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• 2010

압연실험을 통해서 폭 방향 변형 편차가 존재하는 실리콘 강판의 가공파손을 고찰하였다. 폭 방향 변형 편차는 강판에 웨이브를 발생시키고 압연방향으로 소재의 에지 부위(혹은 센터 부위)에 인장(혹은 압축)을 준다. 실제 압연기에서 발생하는 웨이브를 실험실적으로 구현하기 위해서 공형롤을 설계 및 제작하였다. 실험에 사용한 소재는 고-실리콘(약 3%) 강판이다. 본 실험을 통해서 센터 웨이브에 의해 발생되는 에지 부위 인장응력이 가공파손에 가장 지배적인 요인이라는 것이 제시되었다. 센터 웨이브를 일으키는 폭 방향 변형 편차의 정도에 따라 에지 파손과 지그재그 형태의 시편 중심 절손을 유발한다는 결과도 도출하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1163-1169
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• 2014

본 연구에서는 자동차 서스펜션 구조에 일반적으로 사용되는 용접부 형상에 대하여 굽힘 하중에 의한 피로수명을 예측할 수 있는 절차를 개발하였다. 이종 재료로 이루어진 실제 제품 용접 연결부의 피로수명 예측을 위해, 복잡한 형상의 제품을 단순화한 용접 시편을 설계하고 이에 대한 굽힘 피로 시험을 진행한 후 모멘트-피로수명(M-N) 선도를 제시하였다. 응력 집중에 의한 영향을 분석하기 위해 시편의 형상을 모델링 한 후 정적 하중에 대한 유한요소해석을 수행하여 균열 발생부의 응력을 구하고 응력-피로수명(S-N) 선도를 제시하였다. 유한요소해석을 통해 구한 응력과 이론 계산을 통해 구해준 응력을 이용하여 응력집중계수를 계산하였고, 응력집중부의 피로평가 방법 개선을 위해 보편적으로 사용되는 피로노치계수 평가법과 굽힘 피로 시험 결과를 비교 검토하였다. 그 결과, 이종 재질 용접 연결부의 정확한 피로 수명평가를 위해서는 기하형상을 고려한 피로노치계수 평가 분석뿐만 아니라 두 소재의 맞대기 용접 시편에 대한 피로 시험을 수행해 주어야 할 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권6호
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• pp.405-413
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• 2019

전개형 구조물은 크기와 모양의 변형이 가능하여 수납과 이동이 용이한 장점으로 인해 우주 임무에 많이 사용된다. 특히, 우주에서 사용되는 구조물들의 경우에는 운용과정에서 직면하는 다양한 외란들을 견디기 위하여 높은 구조 강성을 가지도록 설계되어야 한다. 특히 전개형 구조물의 경우, 구조 경량화를 위하여 얇고 가벼운 소재를 사용하는 경우가 많기 때문에 전개 과정에서 발생하는 내력이나 전개 완료 상태에서의 구조 강성 등에 대한 면밀한 분석이 수행되어야 한다. 본 논문에서는 전개형 구조물 중에서 널리 사용되는 시저스 구조물에 대해 동역학적 모델을 수립하고 전개 속도, 각 조인트에 걸리는 내력 등 전개 거동을 분석한다. 또한, 구조물의 전개 완료 형상에 따른 구조 강성 변화를 분석하기 위하여 1단과 2단 두 가지 형상에 대해 모드 해석을 수행하였으며, 저차 모드의 모드 형상 및 고유 진동수 변화를 확인하고 변화의 원인을 고찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.319-330
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• 2016

3D 프린팅 기술은 다양한 산업분야에서 개념모델 및 기능성 시제품을 제작하는데 많이 응용되고 있지만, 3D 프린팅 소재 및 제작된 제품 신뢰성 등의 여러 가지 이유로 상용화 제품으로 적용되는 데 한계가 존재한다. 본 논문에서는 3D 프린팅 기술을 이용한 산업적 응용분야 중 하나로 발전소 저탄장에 사용되는 풀 코드 스위치 모듈의 부품들 중 잦은 돌발 상황으로 인해 파손이 자주 발생하는 허브 구동부와 레버 고정부 부품들에 대해 현장에서 작업자들이 단기 대체부품으로 적용이 가능하도록 하는 부품 최적 설계 및 FDM 방식 3D 프린팅 제조공정기술에 대한 연구결과를 제시하였다. 3D 프린팅 기술의 경우 소재 적용에 있어서 한계가 존재하므로, 본 논문에서는 구조 최적화 설계를 통해 구조 안정성을 확보하는 방안에 대해 연구를 수행하였다. 허브 구동부 부품에 대해 내부 구조 형상 및 구조 설계 변수 최적화를 수행하여 좌측구동모드에서는 안전계수가 153.67% 증가한 1.243을 확보할 수 있었으며, 우측구동모드에서는 404.96% 증가한 3.156을 확보할 수 있었다. 레버 고정부 부품의 경우, 반복적인 스위칭 구동에 의한 굽힘 모멘트로 인해 발생하는 파손을 최소화하기 위해 구조 최적화 설계를 수행하여 26% 증가한 구조 안전계수(7.52)를 확보할 수 있었다. 본 연구를 통해 3D 프린팅 기술을 단기 대체부품 제조공정에 적용함에 있어서 소재 최적화를 통한 설계보다는 3D 프린팅 공정의 적층특성을 활용한 구조적 최적화 설계기법 이 더욱 유연한 결과를 도출할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.766-766
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• 2012

최근 진행되고 있는 자연형 하천 조성사업과 관련하여 하천 복원 계획 및 실무에 있어 우선적으로 고려되어야 할 사항은 여러 가지가 있지만, 그 중에서 유역의 복합적인 요인(기후, 지형특성, 수리 수문특성, 식생특성, 유사 특성 등)들에 의하여 영향을 받게 되는 하천의 지형형태학적 측면의 경우에는, 안정 하도 형성에 직접적인 영향을 미치게 되므로 계획의 예비조사 단계서부터 충분한 검토가 이루어져야 함에도 불구하고, 국내에서는 하천 지형형태학적인 측면을 고려한 하천 복원의 연구는 아주 미미한 것이 사실이다. 자연하천 조성에 있어서 획일적으로 직선화된 하천보다 사행화를 유도함으로써 얻어지는 장점들이 더 많지만, 하천설계기준 등에서 제시하고 있는 사행화에 대한 정확한 지침이 부재하여 설계자의 판단에 의하여 사행화를 유도하는 경우가 대부분이다. 사행현상은 유심의 변화가 이루어지기 때문에 전단면에 걸친 수심의 유지가 어렵고, 취수구의 기능저하, 제방의 파괴, 국소세굴에 따른 하천재해 등의 문제가 발생하기도 한다. 자연 상태의 하천형상은 대부분 호우로 인한 홍수로 인하여 자연스럽게 만들어지게 되며, 대부분 사행하천의 형태를 띠게 된다. 자연적으로 형성된 사행하천은 하천 정비시 경제적인 측면을 고려하여 직선화로 계획하는 경우가 많으며, 하천 주변 지형과 토지이용 등의 제약 조건 등으로 인하여 만곡구간을 그대로 두고 하천설계를 계획하는 경우도 있다. 그러나 경제적인 측면만을 고려하여 하천을 직선화하는 것은 상류부 홍수를 하류부로 전가시켜 하류 홍수피해를 가중시키는 결과를 초래하므로 바람직하지 않을 뿐만 아니라 직선화된 수로에서는 하천의 생태계가 제대로 이루어지지 않으므로 하천은 만곡구간을 갖는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 자연하천 조성시 하천의 사행화를 유도할 수 있는 방안으로 호안 공법의 적용을 통한 사행화 유도 방법을 제안하였으며, 길이 20m, 폭 2m, 높이 1m의 크기를 갖는 개수로 장치를 이용하여 수리모형실험을 실시하였고, 이동상 실험을 통하여 호안 공법의 배열에 따른 사행화 영향 정도를 분석하였다. 또한, 소프트 백과 같은 유연한 소재뿐만 아니라 돌이나 돌망태와 같은 강성 소재에 대한 사행화 영향을 검토함으로써 다양한 호안기법을 통한 영향범위를 제시하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제10권4호
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• pp.50-58
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• 2016

선행 연구 개발을 통하여 장기 체공 태양광 무인기 복합재 날개의 경량화는 매우 중요한 요소임을 확인하였다. 날개 외피의 좌굴 방지와 비틀림 방지 역할을 하는 구조물인 리브는 날개의 구성 요소 중에 필수적이다. 본 연구는 최적의 복합재 리브를 설계, 제작하기 위하여 복합소재의 이방성 특성을 고려한 다양한 적층 패턴 적용 및 형상에 대하여 리브를 제작하였고. MSC. Patran/Nastran을 이용한 유한요소 해석을 통하여 최대 하중 및 변위 형상을 확인하였으며, 구조 시험을 통하여 측정된 시험 결과를 바탕으로 최적의 리브를 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권4호
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• pp.644-652
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• 2002

Increasing demands for Electric Resistance Welded pipes of high quality with thick wall require c lose investigations in edge deformation by slitting, strip deformation during break down farming, and difference of circumferential length. In order to obtain good quality of a welding zone, it is necessary to predict the edge shape of the initial strip. The modeling of the multi-pass thick tube roll forming process with rigid plastic finite element method ultra the edge shape prediction of an initial strip with 2nd-degree polynomial regression method are presented. Edge shapes of initial strip have been analyzed by the finite element method and designed by the regression method to satisfy the requirements in target fin pass. It is concluded that the proposed edge design method results in optimal edge shapes sat string the design requirements.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 추계학술논문집 2부
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• pp.382-384
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• 2011

최근 오일샌드, 극지유전, 심해저자원 등 극한지 자원개발이 활발해짐에 따라 수요가 증대되고 있는 극한지용 내마식 소재는 내마식성과 함께 저온 인성이 요구되고 있다. 철계 합금에서 관찰되는 변형유기 마르텐사이트 상변태는 입자의 충돌에 의한 충격을 흡수하고 소재의 표면을 가공경화시켜 내마식성 향상 및 저온 인성에 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있지만 합금조성의 정교한 제어가 필요하기 때문에 오버레이 용접에 적용하기 위해서는 모재와의 희석률을 제어하는 방안이 필요하다. 용접플럭스 설계기술은 용접시 금속이행모드, 용융풀 거동 등과 같은 용접현상 제어를 통해 오버레이 용접재료의 용접성과 용접비드형상, 용접부 희석률을 최적화할 수 있는 기술이다. 본 연구에서는 내마식 고인성 오버레이 용접재료의 개발을 위해 다양한 용접플럭스를 첨가한 메탈코어드 와이어를 제조하고 일정 송급속도에서 GMA 용접시 용접전압과 용접전류 간의 관계를 분석하여 용접플럭스가 아크현상 및 희석률에 미치는 영향을 조사하였다.