• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.205-210
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• 2023

본 연구에서는 폼 구조의 효율적인 유효 기계적 물성 및 열전도율 예측을 위한 균질화 데이터 기반 전이학습 프레임워크를 개발하였다. Eshelby 텐서 기반의 평균장 균질화(Mean-field homogenization, MFH)는 타원체 형태의 공동을 포함하는 다공성 구조의 물성을 효율적으로 예측할 수 있지만, 셀룰러(cellular) 폼 구조의 물성은 정확하게 예측하기 어렵다. 한편, 유한요소 균질화(Finite element homogenization, FEH)는 정확성은 높지만 상대적으로 높은 해석 시간을 동반한다. 본 논문에서는 평균장 균질화와 유한요소 균질화의 장점을 결합한 데이터 기반 전이학습 프레임워크(Framework)를 제안하였다. 구체적으로, 대량의 평균장 균질화 데이터를 도출하여 사전학습 모델(Pre-trained model)을 구축하고, 상대적으로 소량의 유한요소 균질화 데이터를 이용하여 미세 조정(Fine-tuning) 하였다. 제안된 프레임워크를 검증하기 위한 수치 예제를 수행하였으며, 해석 정확도를 확인하였다. 본 연구의 결과는 다양한 폼 구조를 가진 재료의 해석에 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국건축시공학회지
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• 제19권6호
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• pp.539-547
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• 2019

최근 국제사회는 지구온난화 방지를 위한 기후변화협약을 체결하고 건축물의 냉방 및 난방 에너지로 공급하는 화석연료 사용을 줄이고자 신축 또는 기존건물에 대한 녹색건축인증(G-SEED) 및 에너지효율등급, 건축물 에너지절약 설계기준 등을 일정조건 이상인 건축물에 의무적으로 적용하고 있다. 건물에 공급하는 에너지 공급을 줄이고 보온성을 향상시키는 건축자재로 단열재가 사용되고 있으며 신축건축물의 에너지절약 설계기준을 만족하는 건물외피 구성 재료 중 총 열 저항성의 90% 이상을 차지하고 있다. 그러나 기존건축물에 시공된 단열재의 경시변화에 대한 명확한 자료가 부족하여 건축물의 에너지성능 판단기준인 단위면적당 1차에너지 소요량 산정에 대한 의문점을 갖게 되었다, 이에 20년 이상 된 노후 건축물의 리모델링 현장에서 단열재(압출법,비드법)를 직접 채취하여 단열재성능을 비교·평가하였다. 실험결과, 압출법(XPS)은 생산초기 품질기준인 KS M 3808보다 열전도율은 48%, 압축강도는 36%가 저하되어 본래의 성능을 발휘하지 못함을 알 수 있었고, 비드법(EPS)의 경우 단열재 두께가 50mm인 경우 열전도율과 압축강도, 굴곡파괴하중 등이 생산초기 품질기준을 유지함을 알 수 있었다. 따라서 비드법의 경우 단열재 두께를 고려하여 현재의 단위면적당 1차 에너지소 요량을 기존대로 산정하고, 압출법의 경우는 단위면적당 1차 에너지소요량 산정시 보정계수를 적용해야 할 것으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.665-669
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• 2007

본 논문은 제동 디스크의 주행 중 온도변화를 측정하고 이에 따른 재료 특성을 확인하여 제동디스크의 신뢰성 확보의 기초 차원에서 연구를 수행하였다. 역차별 제동디스크 온도변화를 측정한 결과, 동일 구간에 대해서도 제동디스크 표면의 온도변화는 평균 및 최고 온도 모두 열차별로 상이한 것을 알 수 있다. 또한 동일구간 동일차량을 이용하여 제동디스크와 라이닝의 조합에 의한 온도변화를 측정한 결과, 규격을 만족하는 표준제품이라 하더라고 사용조합에 따라 표면의 온도 변화가 달라지는 것을 확인했으며, 따라서 제동디스크와 라이닝을 선택할 때는 반드시 이를 고려한 영향을 평가를 수행하여야 한다. 그리고 주행 중 디스크 온도변화 측정 결과를 바탕으로 $100^{\circ}C,\;200^{\circ}C,\;300^{\circ}C$에서 얻은 제동디스크의 열전도도 시험결과는 온도가 증가할수록 약간씩 증가하는 것을 알 수 있으며, 그 변화는 $100^{\circ}C\sim200^{\circ}C$ 사이에 변화가 가장 큰 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.243-254
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• 2014

고속 저토크 표면 부착 영구자석형 동기 전동기의 운전 안정성 확보를 위하여 과속도 및 과부하 영역에서 전동기 코일 온도 예측이 필수적이다. 0.35mm 의 S18, S08 등급인 35PN440, 35PN220 그리고 0.15mm 의 저손실 재료인 15HTH1000 으로 제작된 고정자 철심을 포함하는 전동기의 정격 구동 조건에서 손실 및 코일 온도를 측정하여 과속도 및 과부하 영역의 손실 및 열저항을 예측하고 열전달 모델링을 수행하였다. 이의 검증을 위하여 무부하 과속도 영역에서 계산된 코일 온도와 실험값을 비교하여 6.4%이하로 일치하였다. 35PN440 을 적용한 전동기에 비하여 15HTH100 을 적용한 전동기는 무차원 회전속도 0.9, 부하율 3.0 일 때 철손실이 84.4% 로 감소하였고, 무차원 코일 온도 1.0 을 기준으로 출력이 85.2% 향상되었다. 정격 구동 영역의 손실 측정 및 열전달 모델링으로 과부하 및 과속도 영역에서 철심재질에 따른 코일 온도 변화 및 전동기 출력 개선량을 정확하게 예측할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.60-67
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• 2019

일반적으로 철근콘크리트 슬래브는 콘크리트 재료의 열적특성에 의해 높은 수준의 화재 저항 성능을 보유하고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 기존연구에 따르면 중공슬래브의 열적거동은 일반 슬래브와 상이한 것으로 보고되고 있으며, 이는 중공슬래브 내부에 형성된 공기층 때문인 것으로 판단된다. 따라서 슬래브 내부의 공기층을 고려하지 못하는 기존의 방법을 통해서 화재 시 중공슬래브의 내부온도를 추정하는 것은 어려울 것으로 판단된다. 본 연구에서는 화재 시 중공슬래브의 내부온도 분포를 산정하기 위한 수치해석 모델을 제안하고 이를 평가하였다. 기본적으로 화재 시 슬래브의 열전달은 전도, 대류, 복사 등을 통해 발생하며, 이를 기반으로 시간에 따른 슬래브 내부 단면 온도분포를 산정하게 된다. 이에 본 연구에서는 슬래브를 유한개의 층으로 분할하여 각 층의 온도를 산정하는 유한차분법을 도입한 중공슬래브의 수치해석적 모델을 개발하였으며, 슬래브 내부 공기층에서의 대류 및 복사에 의한 열전달 경로를 고려할 수 있도록 개발하였다. 또한 제안된 모델을 실험결과와의 비교를 통해 검증하였으며, 그 결과 제안된 모델은 화재 시 중공슬래브의 온도변화를 적절히 예측하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권10호
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• pp.5-11
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• 2007

본 논문에서는 자체 제작한 연직배수재 내부의 열전대 설치 유무에 따라 소형 원형셀과 대형 압밀실험장치를 이용하여 배수재 주변의 압밀 정도를 평가하였다. 동판재료인 열전대로 제작한 연직배수재는 소형 원형셀 장치에 적용하였고, 대형 압밀실험장치에는 연성 와이어로 만든 열전대를 배수재 내부에 설치하여 실험을 각각 수행하였다. 실험결과, 흙 시료는 열의 영향으로 체적 수축이 발생하여, 열을 가하면 침하가 커지고 압밀속도는 더 빠르게 진행되었다. 특히, 불교란 시료의 경우, 배수재 내부에 열을 가하지 않았을 때와 가했을 때의 압밀계수 $C_h$는 각각 3.45와 $3.83m^2/yr$, $K_h/K_s$의 비는 각각 3과 2를 나타내었다. 또한 재성형 시료의 경우, 열을 가하지 않았을 때와 가했을 때의 압밀계수 $C_h$는 각각 2.1과 $2.5m^2/yr$, $K_h/K_s$의 비는 각각 1.75와 1.5를 나타내었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권4호
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• pp.87-92
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• 2016

전자소자의 방열모듈에서 두께 방향의 열방출 특성에 대한 중요성이 증가하고 있다. 금속과 금속의 본딩 및 유전체와 금속의 본딩 구조를 갖는 2가지 종류의 2층 층상재료를 제조한 후 두께 방향으로 열확산계수를 측정하였다. 금속(STS439)과 금속(Al6061)으로 이루어진 2층 층상재료에서는 섬광법(LFA)으로 열확산계수를 측정했을 때, 열흐름의 방향을 반대로 변화시켜도 열확산계수의 변화가 없었다. 그런데, 유전체(AlN-Polymer)와 금속(Al6061)의 2층 층상재료에서는 열흐름의 방향을 반대로 인가하였을 때 열확산계수는 17.5% 정도 다르게 나타났다. 유전체와 금속의 단면구조를 갖는 2층 층상재료에서, 금속에서 유전체 방향으로 측정한 열확산계수가 유전체에서 금속 방향으로 측정한 열확산계수에 비해 17.5% 작게 나타난 이유는, 금속내의 전자가 갖고 있던 에너지가 유전체 쪽으로 전달되기 위해서는 계면 주변에서 포논의 에너지 형태로 변환될 때 저항이 생기기 때문이다.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권1호
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• pp.24-31
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• 2021

최적의 조건에서ADC12 알루미늄 합금을 다이캐스팅 기법으로 제조하여 구조적, 기계적, 열적 성질을 연구하였다. 또한 진공에서 후속 열처리한 ADC12 알루미늄 합금의 기계적 물성 변화를 규명하였다. 방사광 X-선 회절 및 energy dispersive X-선 화학조성 분석법을 통하여 ADC12 합금은 알루미늄 기저에 알루미늄과 구리의 화합물인 Al2Cu 및 AlCu3 상이 결정질 형태로 분포하고 있음을 규명하였다. 대표적인 기계적 물성값인 인장강도와 연신율은 각각 307.9 ± 9.1 MPa와 2.98 ± 0.62 %이다. 기존 보고보다 우수한 열전도도(129.3 ± 0.27 W/m·K)와 비이커스 경도값(Hv = 130)을 나타낸다. 후속 열처리 결과, 200℃까지는 기계적 물성치가 일정하게 유지되었으나, 이후 500℃까지 열처리 온도를 증가시킬 경우에는 인장강도와 비이커스 경도가 점진적으로 감소하였다. 이는 열처리 도중 미세조직이 안정화되면서 인성과 연성이 향상되었기 때문이다.

• 한국재료학회지
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• 제14권3호
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• pp.218-223
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• 2004

P-type $\beta$-FeSi$_2$ with a nominal composition of $Fe_{0.92}Mn_{0.08}Si_2$ powders has been produced by mechanical alloying process. As-milled powders were spray dried and consolidated by atmospheric plasma thermal spraying as a rapid sintering process. As-milled powders were of metastable state and fully transformed to $\beta$-$FeSi_2$ phase by subsequent isothermal annealing. However, as-thermal sprayed $Fe_{0.92}Mn_{0.08}Si_2$ consisted of untransformed mixture of $\alpha$-$Fe_2Si_{5}$ and $\varepsilon$-FeSi phases. Isothermal annealing has been carried out to induce transformation to the thermoelectric semiconducting $\beta$-$FeSi_2$ phase. Isothermal annealing at $845^{\circ}C$ in vacuum gradually led to the thermoelectric semiconducting $\beta$-$FeSi_2$ phase transformation, but some residual metallic $\alpha$ and $\varepsilon$ phases were unavoidable even after prolonged annealing. Thermoelectric properties of $\beta$-$FeSi_2$ materials before and after isothermal annealing were evaluated. Seebeck coefficient increased and electric conductivity decreased with increasing annealing time due to the phase transition from metallic phases to semiconducting phases. Thermoelectric properties showed gradual increment, but overall properties appeared to be inferior to those of vacuum hot pressed specimens.

• 한국재료학회지
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• 제15권10호
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• pp.667-670
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• 2005

Binary skutterudite $CoSb_3$ compounds were prepared by the arc melting and hot pressing processes and their thermoelectric properties were investigated in the range from 300 to 600 K. Annealing effect was correlated to phase transformation and homogenization. Thermoelectric properties of the arc-melted and hot-pressed $CoSb_3$ were discussed and compared. Undoped intrinsic $CoSb_3$ prepared by the arc melting showed p-type conduction, while it showed metallic behavior with increasing measuring temperature. However, hot pressed specimens showed n-type conduction, possibly due to Sb evaporation. Thermoelectric properties were remarkably improved by annealing In vacuum and they were closely related to phase transformation.