• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권2호
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• pp.178-182
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• 2013

채굴이나 유사한 산업에서 버킷 회전형 소형 굴삭기가 협소한 공간 작업에 흔히 사용된다. 이러한 소형 굴삭기가 많이 개발이 되고 있지만 버킷회전부의 응력 해석 연구가 없었다. 본 연구에서 유한요소법과 Spare solver를 이용하여 소형 굴삭기의 버킷 회전부와 그 인접부의 응력 해석을 다양한 위상에서 수행하였다. 결론적으로 회전부의 연결부분에서 응력집중으로 인해 다른 부분의 평균 응력 1MPa보다 조금 높은 응력을 확인하였다. 특히 상대운동이 있는 버킷 핀과 회전 피니언 기어에서 각각 7.7MPa과 40MPa 응력을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.74-79
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• 2019

군용차량은 별도의 발전기 장착공간을 마련하지 않고 엔진과 연결되어 발전하는 엔진일체형 직렬 하이브리드 발전기를 통해 전력을 생산한다. 그러나 발전기와 엔진 간 연결 방식이 가지는 기계적 특성에 따라 내부 방청 및 윤활용 그리스가 비산하여 산화철이 발생했다. 산화철이 시동기에 고착되어 시동성능이 저하되고 기어마모에 따른 레틀 소음이 증대되는 문제가 발생하였다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 엔진의 연결 스플라인 재질 및 표면처리를 개선하고 형상을 그리스 밀봉형으로 변경하여 내부의 산화철 발생을 방지하였다. 축계를 구성하는 발전기 연결기의 형상이 변경됨에 따라 비틀림 내구 시험을 통해 구조의 건전성을 확인하였다. 또한 실차 부하시험을 통하여 내부 부식 없이 목표한 내구수명 동안 부식이 발생하지 않음을 검증하였다. 그리스 비산 방지구조가 실제로 산화철의 발생을 억제함으로써 발전기에서 발생하는 소음을 감소시키는지 확인할 수 있었다. 본 논문은 엔진과 변속기 사이에 장착하는 직렬 하이브리드 발전기에서 발생하는 배부 부식을 방지하여 시동기의 성능저하 현상과 소음 발생 현상에 대한 근본적인 해결방안을 제시하였다고 할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.266-274
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• 2020

본 연구는 소형전술차량에 적용된 탑재형 발전기에 의해 발생되는 이상 소음 개선방안에 대한 것이다. 소형전술차량은 탑재형 발전기의 장착 유·무로 구분되며, 개발 시험 시 이에 따른 소음 크기의 차이는 없었다. 하지만, 차량을 운용하면서 사용자가 느끼기에 불쾌한 소음(이상 소음)이 발생된다는 지속적인 문제제기에 따라 품질개선을 수행하게 되었다. 품질개선을 수행하기에 앞서 탑재형 발전기 단품 및 장착 구조와 문제가 제기된 차량에 대한 현상 확인 및 원인 분석을 수행하였다. 이를 통해 탑재형 발전기 장착에 따라 발생하는 이상 소음은 래틀소음에 의한 것임을 확인하였다. 엔진 구동계에서 래틀소음이 발생되는 일반적인 원인은 엔진 폭발 행정시 발생되는 불규칙한 회전력의 전달과 엔진 연결기와 회전자 조립체 간 스플라인-세레이션 연결 구조에서 발생되는 기어 백래쉬에 의한 것이었다. 따라서, 본 연구에서는 원인으로 분석된 이상 소음의 원인을 해소하기 위해 댐퍼형 연결기를 적용하는 개선방안을 수립하였다. 개선 방안에 대해서는 엔진의 불규칙한 회전력의 영향성, 소음의 정도, 동특성 해석 및 단품 내구시험 등을 통해 개선효과를 확인하였다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.86-86
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• 2017

마늘파종기는 파종기구동부와 파종후 파종홀의 복토역할을 하는 파종기롤러, 지면과의 마찰을 통해 바퀴의 회전토크가 발생하며 발생된 토크는 파종기 내부 동력으로 전달되어 전체 파종시스템(배종, 호퍼캠, 파종부)을 동작 시키는 기능을 수행하는 파종바퀴, 마늘종구를 한알씩 집어올려 중간이송컵으로 이송하는 자세교정컵이 포함된 배종부와 자세교정컵에서 낙하된 마늘종구를 땅속으로 파종하는 파종장치로 구성된다. 배종율 95%, 2립 배종률 5% 성능을 확보할 수 있는 기술이 개발될 경우 세계적으로도 독보적인 기술 우위를 확보할 수 있다. 이와 같은 기본적인 기능을 구현할 수 있는 컨셉모델에 대한 설계를 수행하여 시제품개발 전 기구해석과 구조해석 등을 위한 기본설계를 수행하였다. 배종율 95% 이상을 확보하기 위해서는 기존의 현장경험의 의한 설계 방식으로는 한계가 있기 때문에 시뮬레이션 및 분석 개발이 필요한데, 프레임은 고정밀 마늘종구 배종부 장착을 위한 기본 구조물로써 작동시 동력을 얻기 위한 바퀴와 연계가 되도록 설계되었으며, 호퍼는 배종 수행을 위해 마늘을 저장해 두는 통으로써 배종부와 연결된다. 배종부의 배종판이 회전함에 따라서 배종판의 홈이 호퍼 내로 들어갔다 나오면서 마늘을 집게되며, 동력 전달부는 배종판을 회전시켜주고, 회전 속도 조절을 가능하게 한다. 파종부는 배종부에서 중간컵을 통해 하나씩 공급해준 마늘을 땅에 심는 부분으로서. 프레임의 바퀴 회전과 연동되어 회전하고 설계하였다. 배종판에서 중간컵으로 이송된 마늘을 파종부의 파종컵에 받아 회전하면서 땅속에 파종컵이 묻히면 파종컵이 열리면서 땅속에 마늘을 심는 원리이다. 조간조정은 7조식의 경우 초기설치시 고정되도록 설계되었으며 농촌진흥청 기계화 표준재배안에 따라 의성마늘 기준 $14{\times}14cm$(조간${\times}$주간)를 기준으로 개발하였다. 조간조정은 기계가 설치되면 조정하기 어려우므로 14cm로 설계하였으며, 주간조정은 원형배종장치의 구동기어부의 속도비로 간격을 조정할 수 있도록 기어장치를 설계하였다. 주간조정은 13에서 18cm의 범위에서 작동하도록 설계되었으며, 필요에 따라 간격조절이 가능함. 마늘은 그 크기가 다르고, 형상도 다르기 때문에 종자에 따른 개별적인 파종기술들이 개발되어야하기 때문에 개발 기간이 오래 걸리고, 수익에 비하여 개발비가 과다하게 요구되는 실정인데 축적된 시뮬레이션 툴을 이용한 파종기 분석 기술을 확보할 경우 다른 파종기의 연구 개발에도 크게 도움이 될 것으로 기대되며, 생육측정 실험과 동역학 해석 툴 RecurDyn을 통해 파종기의 기구학적 분석을 통한 설계반영 인자를 도출할 계획이다.

• 연구논문집
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• 통권30호
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• pp.101-110
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• 2000

고속 Rapier loom에서 위사를 Insert rapier와 Carrier rapier로서 경사를 상부와 하부로 2구분한 개구속으로 투입하여 경사와 위사의 조직을 완성시키는 위입기구는 스크류 구동방식이다. 이는 래피어와 휠의 치수를 줄이고, 기어와 벨트가 없이 직접 주축에 연결하는 구조이다. 그러므로 래피어가 요구하는 어떠한 가속도 곡선이 가능하여 고속화와 가동률 향상에 최적으로 정확한 설계에의한 래피어 운동이 필수적이다. 따라서 본 연구는 전체 거동의 파악을 위한 시스템의 정확한 해석과 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 Rapier loom의 고속화를 목적으로, 위입기구의 해석이론 정립 및 스크류의 회전에 따라 정확한 운동을 유도할 수 있도록 래피어의 변위, 속도 및 가속도 성분의 도출은 물론 동시에 화면상에 구현할 수 있는 스크류기구에 대한 시뮬레이션 프로그램을 개발하는 것이다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권1호
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• pp.57-65
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• 2018

본 연구에서는 다중오동작을 포함하고 있는 화재안전정지분석 교육자료를 개발하기 위하여 가상원전에서의 화재안전정지분석을 결정론적 화재분석코드를 사용하여 수행하였다. 교육용 가상원전은 원자로건물과 보조건물로 이루어졌고, 총 22개의 방화지역으로 구성되었다. 교육용 가상원전의 각 방화지역에는 밸브, 펌프, 비상디젤발전기, 스위치기어, 모터제어반, 로직컨트롤러 등의 기기가 배치되었다. 교육용 가상원전 기기들은 두 개의 케이블로 연결되었으며, 각 케이블은 케이블 트레이를 따라서 방화지역을 지나간다고 가정했다. 방화지역분석을 위해 교육용 가상원전에 대한 기기 및 케이블 정보를 데이터베이스화하였고, 다중오동작 시나리오, 기기로직 및 케이블로직을 가정하여 방화지역분석을 수행하였다. 방화지역 분석결과 문제가 되는 케이블과 케이블 트레이에 대해서 3시간 내화성능으로 케이블을 래핑하는 완화조치를 적용하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.81-89
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• 2012

범용적으로 사용되고 있는 수평형 풍력 터빈(HAWT)은 블레이드가 장착된 터빈이 회전부인 너셀에 고정되어 타워의 최상단에 지지되는 구조이다. 터빈에서 생산되는 전력은 너셀 내부에서 증속기를 통하여 발전기로 들어가게 된다. 발전기에서 생산되는 전력은 타워를 통해서 지상과 송전선으로 연결되므로 너셀의 요잉이 발생하는 경우 송전선의 꼬임이 발생하게 된다. 따라서 이를 방지하기 위한 슬립링이나 추가적인 요잉 제어 알고리즘이 필요한 단점이 있다. 제안하는 새로운 구조의 HAWT는 베벨기어와 중공축을 이용하여 송전선 문제를 해결하였다. 또한, 병렬로 접속된 두개의 발전기를 이용하여 요잉이 용이할 뿐 아니라 생산 전력을 분산시킴으로써 인버터의 용량을 줄일 수 있다. MPPT 알고리즘과 요잉 제어를 수행하는 시뮬레이션을 통해서 제안하는 구조가 풍력 발전에 효과적임을 보였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.85-95
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• 2019

이 연구는 다양한 직경의 덕트를 탐사하고 극복하는 삼족 로봇의 구조를 디자인 하는 데에 목적이 있다. 세 개의 휠바디들은 센터바디에 연결되어 회로들이 모여있고 그것들이 로봇바디들을 움직인다. 또한 4개의 파트로 이루어진 슬라이더 링크 구조들도 로봇의 움직임을 돕는다. 스프링들은 로봇 다리의 수축과 확장을 가능하게 하는데 로봇이 다양한 환경을 극복할 수 있도록 해준다. 기어모터와 스프링, 그리고 벨트들은 정, 동역학적 계산에 의해 수직축과 다양한 수평 구조를 극복할 수 있도록 선정되었습니다. 센터 바디에는 카메라와 거리 센서가 장착되어 있으며 이를 활용하여 L형 및 T형의 덕트에서도 성공적으로 진행이 되도록 제어 알고리즘을 구현하였다. UWB 모듈 및 3변 측위 알고리즘을 사용하여 덕트 내의 청소로봇의 위치 추정도 성공적으로 이루어졌다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권4호
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• pp.300-308
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• 2019

드론이 농업 및 산업 운송 분야에 이용되기 위해서는 큰 탑재 하중과 긴 운용시간이 필요하다. 현재의 배터리 기술로는 탑재 하중과 체공 시간을 늘리는 데에 한계가 있고, 특히 현장에서 지속적인 운용이 필요할 때에 배터리의 충전 또는 교환이 번거로운 문제가 있다. 본 연구에서는 내연기관과 발전기, 그리고 배터리와 전기모터가 결합된 복합적인 추진기관을 사용하는 드론의 동력시스템을 최적화하는 과정을 제시한다. 운반과 운용의 제약을 고려하여 이륙중량 200kg 급의 기체를 선정하였다. 내연기관과 직접 연결된 2개의 주 로터가 기체 중량의 대부분을 담당하고, 내연기관으로 구동되는 발전기의 전력을 사용하는 4개의 모터가 자세제어를 담당하도록 시스템을 구성하였다. 드론의 에너지 흐름을 파악하여, 기존의 상용품 중 최적의 모터와 프로펠러를 선정하는 기법을 제시하고, 내연기관의 측정 데이터를 이용하여 최적의 운용 점과 기어비를 도출하는 기법을 제시한다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.19-19
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• 2017

자율주행 트랙터를 위한 트랙터 조향제어는 일반적으로 전자모터를 이용한 EPS(Electric Power Steering) 시스템을 스티어링 휠에 연결하여 회전변위를 변경하고 그 결과 오비트롤(Orbitrol) 밸브의 토출유량을 바꾸고 호스로 연결된 조향실린더의 변위를 조절하여 최종적으로 전방 타이어의 방향각을 변경하면서 이루어진다. 이러한 조향방식은 시스템 구조상 조향실린더와 오비트롤 밸브가 상대적으로 멀리 떨어져 있으며, 밸브 특성상 약 ${\pm}5^{\circ}$의 오버랩이 포함되어 있다. 또한, EPS의 전자모터는 관성력, 마찰, 백래시 등의 영향을 가진다. 이와 같은 복합적인 영향은 조향 응답을 느리게 만들어 상대적으로 빠른 속도에서 주행에서 추종성능이 떨어지는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 자율주행 트랙터의 조향성능 개선 연구의 일환으로 조향 HILS 시뮬레이터를 설계제작하여 조향 성능의 요인을 실험적으로 구명하고자 하였으며 이를 바탕으로 조향 시스템의 설계개선 방안을 수립하고자 하였다. 시뮬레이터는 동양물산 80 마력급 TX803 트랙터에 사용되는 오픈센터방식의 오비트롤 유압회로 시스템을 기어펌프가 장착된 AC모터로 구동되게 구성하였으며, 유량은 모터의 주파수를 조절 회전속도를 조절 변경하였다. 추가적으로 EPS와 오비트롤 조합의 조향성능을 비교 및 개선하기 위해 비례제어밸브(PVG 32, Danfoss)를 추가 장착하였다. 실제 트랙터 조향 시 나타나는 마찰저항을 모사하기 위해 부하 실린더를 구성하였으며, 조향 실린더의 부하의 크기는 부하 실린더를 폐회로를 구성하고 유량비례제어밸브를 이용한 유로의 개구량 조절을 통해 부하의 크기를 약 4000 N 까지 증가시킬 수 있도록 하였다. EPS와 비례제어밸브를 제어하기 위해 CANoe 8.0 소프트웨어를 이용하여 CAN통신 기반 가상 조향ECU를 구성하였으며 오비트롤의 기본 성능을 확인하기 위해 조향휠에 따른 실린더 동특성 및 계단 추종성능을 비례제어밸브와 비교하였다. 오비트롤 밸브는 약 ${\pm}5^{\circ}$이상 동작 시 실린더 압력이 상승하기 시작하였으며, 이후 약 ${\pm}10^{\circ}$이상 동작 시 조향실린더가 동작하기 시작하였다. 계단 추종성능실험에서는 비례제어밸브가 약 2배 이상의 응답개선을 나타냈다. 자율주행 경로추종 성능을 향상시키기 위해서는 순간적인 출력밀도가 높은 비례제어밸브를 통해 응답개선이 필요한 것으로 나타났다.