• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.697-698
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• 2013

최근에 유연한 성질을 갖는 전자기기들의 수요가 증가하면서, 그에 따라서 유연 전자기기를 뒷받침 해줄 수 있는 에너지 저장체의 유연한 성질도 중요성이 점점 부각되고 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 유연한 에너지 저장체의 많은 연구들이 유연한 금속 박막이나 특수 공정처리가 필요한 고분자를 이용하고 있으나, 대부분의 유연 에너지 소자들은 에너지 저장체의 성능에 비해 고온과 산 약품과 같은 환경이 필요하며, 비용과 시간이 많이 소모되고 있다. 그에 반해 섬유는 앞에서와 같이 특수 공정 처리가 따로 필요하지 않으며 상온에서도 손 쉽게 이용 가능하며, 신축성이 뛰어난 장점이 있기 때문에 효율적, 비용적으로 유연한 에너지 저장체에 유리한 소재이다. 몸에 해로운 산과 같은 약품처리의 필요도 없으며, 용매를 흡수하는 능력이 뛰어나기 때문에 용매를 이용한 도포 방법을 사용하면 다양한 물질을 폭넓게 적용 가능하다. 그리고 적용 분야에 맞춰서 섬유의 종류를 조절하면 다양한 성질을 갖는 천 기반의 에너지 저장체가 형성되며, 면 섬유가 수소 결합과 높은 반데르 발스 결합에 의해 탄소나노튜브와 결합하여 높은 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장체를 형성하는 것을 분석한 논문들도 보고되고 있다. 면 섬유의 특수한 성질을 이용하여 에너지 저장체를 제작하고 이를 확인하기 위해서 일반 합성 섬유인 polyester와 면 섬유를 비교 제작하였으며, 용매의 형태로 손쉽게 도포 가능한 물질은 탄소 계열의 활물질들이며, 탄소 나노 튜브나 그래핀 등이 분산된 용액을 이용해 천에 도포 가능하다. 탄소 계열의 활물질들은 대표적인 슈퍼캐패시터 물질이며, 천에 도포를 함으로써 천 기반의 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 일반 합성 섬유 polyester와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량(Maximum specific capacitance)이 53.6 F/g으로 나타났으며, 면 섬유와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량이 122.1 F/g으로 나타났다. 따라서 면 섬유에서 높은 에너지 저장 능력을 보이는 것을 실험적으로 확인하였으며, 에너지 저장 능력이 뛰어난 면 섬유를 다음 전극 디자인에서도 일률적으로 적용하였다. 슈도캐패시터의 대표적 물질인 금속 산화물인 망간 산화물(MnO2)을 3전극 도금 시스템을 이용하여 에너지 축전 용량과 에너지 밀도를 올리는 전극을 제작하였다. 특히 망간 산화물의 형태는 표면적을 극대화하기 위해서 평균 지름은 200~300 nm 정도 되는 나노 입자의 형태로 제작하였다. 그 결과, 확연하게 에너지 축전 용량이 향상되었으며, 최대 에너지 축전 용량은 282.0 F/g, 에너지전력 밀도는 14.2 Wh/kg으로 나타나서 금속 산화물의 형태가 주는 효과를 확인할 수 있었다. 하지만 나노 입자의 형태로 제작된 금속 산화물은 문제점이 발생하였다. 금속 산화물의 전기 전도성이 매우 낮기 때문에, 전기 전도성에 비례해서 전력 밀도의 값이 표현되는데, 전기 전도성이 급격히 감소하기 때문에 전력 밀도도 급격한 감소가 나타난다. 다음과 같이 전기 전도성 물질을 첨가하는 방법은 추가의 공정이 필요한 단점이 있지만 오직 기계적인 인장응력만을 가해서 에너지 밀도와 전력 밀도를 증가시키는 전극을 제작하였다. 인장응력을 섬유 기반의 전극에 가했을 시에 가닥들간의 접촉 증가와 CNT가 정렬되면서 특정 변형률(strain) 이전에서는 전기 전도성이 최대 50% 이상 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 선행 연구에서 보고되었다. 이를 이용해서 전기 전도성과 직결되는 전력 밀도의 양도 증가시키고 에너지 밀도의 증가 여부까지 확인한 결과 인장을 가하기 전 면 섬유의 전력 밀도와 에너지 밀도는 6.4 kW/kg and 6.1 Wh/kg으로 나타났으나 30% 변형 인장 후에는11.4 kW/kg과 7.1 Wh/kg으로 나타났다. 그리고 망간 산화물을 첨가한 전극 역시 4.9 kW/kg과 14.2 Wh/kg으로 나타났었으나 인장 이후 전력 밀도는 14.2 kW/kg, 에너지 밀도는 17.6 Wh/kg으로 확연하게 증가한 것을 확인하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제15권4호
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• pp.202-209
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• 2004

현재 평판 디텍터를 이용한 디지털 방사선 촬영기술은 방사선 진단 기술 분야에 있어서 매우 중요하고 유용하게 사용되고 있다. 비정질 실리콘 광센서를 사용하는 디지털 방사선 촬영기에는 흡수되는 방사선 에너지를 가시광선으로 변환하는 신틸레이터로 보통 CsI(TI)를 사용한다. 신틸레이터에서 만들어진 가시광선은 이차원 평면으로 구성된 비정실 실리콘 광 다이오드에서 전기적 신호로 전환된다. 좋은 질의 영상을 얻기 위해서는 디지털 방사선 촬영기(Digital Radiography, DR) 디텍터의 방사선에 대한 세부적인 특성 연구가 필수적이다. 이러한 이유로 조사선량과 디지털 방사선 촬영기의 신호의 관계에 대해서 많은 연구가 이루어졌지만 현재까지의 연구에서는 고정된 관전압의 조건에서 두 변수의 관계에 대한 연구가 이루어졌다. 이에 본 연구에서는 X선 스펙트럼 모델인 SPEC-78을 사용하여 조사선량 대신 디텍터에 흡수되는 에너지와 디지털 방사선 촬영기의 신호와의 관계를 규명하였다. SPEC-78의 주요 입력변수인 X-ray 튜브의 고유 필터 값을 구하기 위해 조사선량을 측정하여 계산한 조사선량과 비교하였다. 물질에 흡수되는 X-ray의 에너지를 계산하는 알고리즘을 상정하여 디텍터에 흡수되는 에너지를 계산하고 다양한 조건에서 실제 X선 영상의 화소값을 획득하였다. 두변수의 관계를 이용해 특성곡선을 얻었으며 이 결과를 검증하기 위해서 물과 알루미늄으로 제작된 팬텀을 이용하였다. 다양한 조건에서 팬텀 영상의 화소값을 측정하였고 특성곡선과 비교하였다 이러한 과정으로 진행된 연구의 결과로 디텍터에 흡수되는 에너지와 디지털 방사선 촬영기의 신호는 거의 선형적임을 알 수 있었다. 또한 팬텀을 이용한 실험에서도 산란된 광자의 영향으로 유발된 약간의 오차에도 불구하고 측정되어진 화소값은 특성곡선과 잘 일치하였다 본 연구를 통해 규명되어진 두 변수의 관계는 예상과 거의 일치하였지만 산란선에 대한 부분은 흡수에너지 계산 알고리즘에서 빠져있어 더 연구가 되어야 할 부분이다. 본 연구를 통해 얻어진 자료들은 디지털 방사선 촬영기의 전처리 과정에 있어서 중요한 정보를 제공할 수 있을 것이라 생각된다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.524-536
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• 2015

The paper aims to design and verify tearing tube type energy absorption device applied in tram to ensure safety in case of collision accident. Energy capacity of tearing tube is determinated based on EN15227 and Standard Collision Scenarios Criterion in Detail in Republic of Korea. Tearing tube is designed based on theoretical model suggested by X.Huang et al. and assumption by T.Y. Reddy et al. Real scale collision tests are conducted to analyze the energy absorption characteristics and deformation mode. Bending of curl tips is absorbed collision energy when curl tips and tube body are contacted to each other from the tests and we suggest and include the formula on bending of curl tips in theoretical model.

• 공업화학전망
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• 제20권4호
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• pp.1-20
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• 2017

질화붕소나노튜브(BNNT: Boron Nitride Nanotubes)는 근래에 들어 전 세계적으로 많은 주목을 받고 있는 나노신소재이다. CNT와 유사한 기계적 특성과 열전도, 열팽창 특성을 가지고 있지만 동시에 세라믹의 특성도 가지고 있어 열적/화학적 안정에 있어서는 CNT와 비교하여 매우 우수하다. 특히 BNNT를 구성하고 있는 붕소는 열중성자를 흡수할 수 있는 능력이 CNT를 구성하고 있는 탄소와 비교하여 20만 배나 높기 때문에, 우수한 기계적 특성을 이용한 경량화와 방사선 차폐능을 동시에 보유할 수 있는 미래 우주공학 물질로 매우 유용하다. 그러나 제조하는데 상대적으로 많은 에너지가 필요하고, 전 세계적으로 아직 대량생산이 이루어지지 않고 있으며, 제조 시 생성되는 불순물의 양이 많은 것이 단점이다. 또한 BNNT를 정제하는 것은 매우 어려워 산업적 응용은 아직 제한적이라 할 수 있지만, BNNT가 CNT와 세라믹의 특성을 동시에 보유하고 있다는 물질의 우수성과 활발한 연구개발 활동을 감안하면, 이에 대한 해결점을 찾을 수 있을 것으로 예상된다. 본 고찰에서는 다양한 BNNT의 제조방법과 각 방법의 장단점을 소개하고, 현재 연구되고 있는 BNNT의 산업적 응용에 대해 소개할 것이다. 이를 통해 국내에서 매우 미진한 BNNT 관련 연구가 활성화되는 계기가 될 것을 기대한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.53-65
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• 2007

새로운 형식의 기둥인 내부 구속 중공 콘크리트 충전 튜브 기둥(내부 구속 중공 CFT 기둥, ICH CFT column ; Internally Confined Hollow CFT Column)의 내진 성능 평가 실험을 수행하였다. 준정적 실험을 통하여 2가지 종류의 ICH CFT 기둥과 일반 중실 RC 기둥의 내진 성능을 비교 평가 하였다. 각각의 기둥 시험체에 대해 최대 하중과 변위의 관계를 측정하였으며, 이를 바탕으로 연성도, 소산에너지, 등가 감쇠비, 손상 지수가 계산되었다. 실험 결과 ICH CFT 기둥은 중실 RC 기둥에 비해 약 2배의 모멘트에 저항을 하였으며, 에너지의 흡수와 소산에서도 1.5배 정도의 성능을 보여주어, ICH CFT 기둥이 일반 중실 RC 기둥보다 더 뛰어난 성능을 가짐을 보여주었다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 1999년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.168-171
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• 1999

For the axial crushing tests of various shape of tubes, it was reported that composite tubes need trigger mechanism to avoid brittle failure. In this study, static axial crush tests were performed with the new aluminum/GFRP hybrid tubes. Glass/Epoxy prepregs were wrapped around aluminum tube and co-cured. The failure of hybrid tube was stable and progressive without trigger mechanism, and specific energy absorption was increased to maximum 34% in comparison with aluminum tube. Effective energy absorption is possible for inner aluminum tube because wrapped composite tube constrain the deflection of aluminum tube and reduce the folding length. The failure of hybrid composite tube was stable without trigger mechanism because inner aluminum tube could play the role of crack initiator and controller. Aluminum/Glass-Epoxy hybrid tube is suitable for the vehicle front structure due to effective energy absorption capability, easy production, and simple application for RTM process.

• 한국철도학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.94-101
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• 2001

One of the best methods to evaluate crashworthiness of a full rake trainset is to analyse 1-dimensional dynamic model using dampers, nonlinear springs and bars, and masses. In this study, the crashworthiness of KHST has been evaluated by analysing a nonlinear dynamic model made up of springs/bars-dampers-masses. The numerical results show that the KHST can absorb more kinetic energy at lower impact forces and lower accelerations in case of heavy collisions, if compared with KTX. Also, the KHST can be protected from any damage in its car-body and electric components except the energy absorbing tube in case of light collisions, like train-to-train accidents at speed under 8 kph. On the other hand, the KTX may be more damaged in the light collisions because there is no energy absorbing tube.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제9권6호
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• pp.195-200
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• 2001

Composites have wide applications in aerospace vehicles and automobiles because of the inherent flexibility in their design for improved material properties. Composite tribes in particular, are potential candidates for their use as energy absorbing elements in crashworthiness applications due to their high specific energy absorbing capacity and the stroke efficiency. Their failure mechanism however is highly complicated and rather difficult to analyze. This includes fracture in fibres, in the matrix and in the fibre-matrix interface in tension, compression and shear. The purpose of this study is to investigate the energy absorption characteristics of CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics) tubes on static and impact tests. Static compression tests have been carried out using the static testing machine and impact tests have been carried out using the vertical crushing testing machine. Interlaminar number affect the energy absorption capability of CFRP tubes. Also, theoretical and experimental have the same value.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.2059-2065
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• 2008

In this paper, quasi-static crushing tests of composite circular tubes under axial compression load are conducted to investigate the energy absorption characteristics. Circular tubes used for this experiment are glass/epoxy (GFRP) composite tubes, which is fabricated by the filament winding method. One edge of the composite tube is chamfered to reduce the initial peak load and to prevent catastrophic failure during crushing process. Two suggested trigger mechanisms for the composite tubes are investigated. Crushing modes are mainly affected by thickness/diameter ratio, and average crushing loads are mainly affected by their cross-sections. Energy absorption characteristics vary significantly as a function of the tube geometry, trigger mechanism, t/D ratio and the cross-sectional shape.

• 한국생산제조학회지
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• 제26권4호
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• pp.395-401
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• 2017

Energy absorption capabilities and failure modes of circular tubes made of glass/epoxy with two trigger mechanisms were evaluated. Three types of glass/epoxy tubes were fabricated using a hand lay-up method with unidirectional and woven fabric prepregs tapes, and a filament winding method. The one end of the fabricated tubes was machined for the bevel trigger and tulip trigger. Then, crush tests were conducted at 10 mm/min loading speed, wherein the glass/epoxy tubes were crushed by a brittle fracturing mode combined with fragmentation and lamina-splaying modes. The UD glass/epoxy tubes with a bevel trigger and the filament winded tubes with a tulip trigger showed the maximum and minimum specific energy absorptions, respectively, with a difference of 9.3%. The tube with a tulip trigger exhibited a maximum reduction of 5.7% in the initial peak load; the tube with a bevel trigger showed a maximum increase of 2.9% in the specific energy absorption.