• 제목/요약/키워드: 자유 에너지

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박벽 공간뼈대구조의 자유진동 및 안정성해석을 위한 일반이론 (General Theory for Free Vibration and Stability Analysis of Thin-walled Space Frames)

  • 김문영;김성보
    • 전산구조공학
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    • 제11권1호
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    • pp.191-204
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    • 1998
  • 전단변형 효과를 무시하는 경우에 보존력을 받는 박벽공간뼈대구조의 자유진동 및 안정성해석을 위한 일반이론을 유도한다. 이를 위하여 비대칭 박벽단면의 임의점을 통과하는 부재축과 이와 직각을 이루는 두 개의 좌표축을 도입하여 직각좌표계를 정의하고, 이 좌표축을 기준으로 semitangential 회전의 2차항을 고려하는 변위장을 도입하여 연속체에 대한 가상일의 원리로 부터 운동에너지, 탄성변형에너지, 그리고 초기응력에 의한 포텐셜에너지를 유도한다. 이를 이용하여 선형분포하중을 받는 박벽공간뼈대구조의 자유진동 및 안정성해석을 위한 운동방정식을 제시한다. 3차 Hermitian 다항식을 변위파라미터의 형상함수로 사용하여 박벽공간뼈대부재의 질량, 탄성강성 및 기하학적 강성행렬을 산정할 뿐만 아니라, 임의의 위치에 작용하는 분포하중에 대한 하중보정강성행렬(load-correction stiffness matrix)을 제시한다. 본 이론 및 방법의 타당성을 검증하기 위하여 수치해석을 수행하고 문헌의 결과와 비교하여 정당성을 입증한다.

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탄소섬유의 사이징처리가 탄소섬유/나일론6 복합재료의 기계적 계면 특성에 미치는 영향 (Effects of Sizing Treatment of Carbon Fibers on Mechanical Interfacial Properties of Nylon 6 Matrix Composites)

  • 박수진;최웅기;김병주;민병각;배경민
    • Elastomers and Composites
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    • 제45권1호
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    • pp.2-6
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    • 2010
  • 탄소섬유/나일론 수지 복합재료의 계면결합력의 향상을 위해 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 탄소섬유의 표면에 실란계, 설파이드계, 이미드계 계면결합제를 이용해서 사이징 처리를 수행하였으며, 사이징 처리된 탄소섬유의 젖음성과 표면자유에너지는 접촉각을 통해 확인하였다. 사이징 처리되어 제조된 복합재료의 기계적 계면물성은 임계응력세기인자를 통하여 확인하였으며, 파단실험 후 파단면은 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 실험결과 실란계로 사이징 처리된 탄소섬유가 다른 사이징 처리에 비해 표면자유에너지가 큰 것을 접촉각 측정을 통해 관찰하였다. 한편 사이징 처리된 탄소섬유 강화 나일론 복합재의 경우 미처리 탄소섬유를 이용한 복합재에 비해 높은 기계적 계면강도를 보였다. 이러한 결과는 섬유의 표면자유에너지가 탄소섬유와 나일론6 기지 사이의 계면결합력의 증대를 유도하여 복합재료의 기계적 계면강도가 증가된 것으로 판단된다.

전단변형을 고려한 비대칭 박벽 곡선보의 자유진동해석 (Free Vibration Analysis of Non-symmetric Thin-Walled Curved Beams with Shear Deformation)

  • Kim, Nam-Il;Kim, Moon-Young;Cheol, Min-Byoung
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제7권4호
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    • pp.1-13
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    • 2003
  • 본 연구에서는 전단변형을 고려한 비대칭 박벽 곡선보의 자유진동해석을 수행할 수 있는 일반이론을 제시하기 위하여, 3차원 연속체에 대한 가상일의 원리로부터 전단변형 효과를 고려하고 비대칭 박벽단면과 ?(Warping)을 포함하는 변위장을 도심 축에 대해 정의한 후 곡선보의 변형도-변위관계로부터 공간 박벽 곡선보의 일반화된 탄성변형에너지와 운동에너지를 새롭게 유도한다. 또한, 전단변형이 고려된 곡선보의 총포텐셜에너지에 대해 변분을 취함으로써 평형방정식과 힘-변위관계를 제시한다. 한편, 제시된 이론에 대해 등매개 보요소를 도입하여 유한요소 정식화를 수행하였으며 곡선보의 동적 거동특성을 조사하기 위하여 전단변형, 곡률효과 그리고 진동모드에 대한 매개변수 연구를 수행한다. 마지막으로, 본 연구의 타당성을 입증하기 위하여, 다양한 해석예제에 대한 3차원 고유진동수를 산정하고 타 연구자들의 결과 및 ABAQUS의 쉘요소를 이용한 해석결과와 비교ㆍ검증한다.

Lattice Boltzmann Method를 이용한 2차원 자유수면 시뮬레이션 기법연구 (Feasibility Study on the Two-dimensional Free Surface Simulation Using the Lattice-Boltzmann Method)

  • 정노택
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제15권4호
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    • pp.273-280
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    • 2012
  • 전산유체역학의 격자볼츠만법은 Navier-Stokes방정식의 시뮬레이션 기법 보다 비교적 간략한 이산화 방식으로 인하여 공학적 응용성을 더욱 넓혀 가고 있다. 본 논문에서는 단일 완화계수 및 D2Q9 방식으로 중력장하에서 액체영역에서의 다이나믹스만 계산하는 자유수면 시뮬레이션을 수행하였으며, 그 활용성을 검증하였다. 자유표면의 재구성방법, 분포함수의 조합으로 이루어진 경계조건, 표면장력, 중력장의 안정화, 격자의존성, 자유수면 끝단의 하단 벽면 이동 검증등을 수행하였으며, 그 결과치가 실험치의 데이터와 일치함을 보였다.

Polyvinylalcohol-graft-poly (2,2,2-trifluoroethyl methacrylate) Copolymer 의 합성과 표면 특성에 관한 연구 (Characterization of Surface of Polyvinylalcohol-graft-poly (2,2,2-trifluoroethyl methacrylate) Copolymer)

  • 채희주;이석준;고석원
    • 대한화학회지
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    • 제36권1호
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    • pp.131-136
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    • 1992
  • $Ce^{4+}$ ion을 개시제로 사용하여 폴리비닐알코올에 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate를 그라프트중합 반응시켜 새로은 PVA/perfluoroalkylmethacrylate 그라프트 공중합체들을 합성하였다. 수소 결합능이 큰 폴리비닐알코올에 여러 가지 그라프트율을 갖는 공중합체의 표면 자유에너지를 이 고체 표면들과 여러가지 액체와의 접촉각을 측정하여 구하였다. Perfluoroalkyl group이 그라프팅이 커짐에 따라 고체의 표면 자유에너지는 감소하며, 그 고체들은 극성 부분에 의해 기여되는 힘이 크므로 극성 고체의 분자 특성을 고려한 식으로부터 ${\gamma}_{si}$을 구하여 임계 표면 에너지 ${\gamma}_c$를 계산하였다.

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친수성/소수성 복합표면상에서 초기 구형 액적의 이송 메커니즘 (Transport Mechanism of an Initially Spherical Droplet on a Combined Hydrophilic/Hydrophobic Surface)

  • 명현국;권영후
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제39권11호
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    • pp.871-884
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    • 2015
  • 유체이송 기술은 마이크로 유체시스템 개발에서 핵심문제로 인식되고 있다. 최근 명(2014)은 외부동력을 사용하지 않고 액적을 이동시킬 수 있는 새로운 개념을 제안하고, 초기에 반원통형 형상을 가지는 가상의 2차원 액적에 대한 수치해석을 통해 이 개념이 성립함을 보였다. 또한 명과 권(2015)은 친수성/소수성 표면위에서 초기 3차원 반구 형상의 실제 물 액적이송의 메커니즘을 시간에 따른 액적형상과 액적 내부의 운동에너지, 중력에너지, 표면자유에너지 및 압력에너지의 수치해석 결과를 통해 규명하였다. 본 연구는 새로운 개념을 확립시키기 위해 초기 구형액적에 대한 3차원 수치해석을 수행하고, 액적이송의 메커니즘을 모세관력 힘의 불균형 관점에서 액적 형상과 다양한 에너지의 수치해석 결과를 통해 규명하였다.

Papaya Latex에 있는 단백질분해효소(蛋白質分解酪素)들의 열불활성(熱不活性)에 관하여 (Heat Inactivation of Proteolytic Enzymes in Papaya Latex)

  • 노봉수;박관화
    • 한국식품과학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.209-215
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    • 1980
  • 파파이야 라텍스를 $(NH_4)_2SO_4$,분획 및 CM-cellulose column을 통과시켜 두개의 획분으로 분리하고 각 획분 별로 pH 7.0, $60{\sim}90^{\circ}C$에서 열 불활성 실험을 행하고 다음과 같은 열역학적인 자료를 얻었다. 1. fraction I 의 z-value는 $25^{\circ}C$이었고 $70^{\circ}C$에서 활성화 엔탈피 (enthalpy of activation) 89.5 kJ/mol, 활성화엔트로피 (entropy of activation) -44.0 kJ/mol K, 활성화 자유에너지(free energy of activation) 104.6 kJ/mol이었다. 2. fraction II 의 z-value는 $23^{\circ}C$이고 $70^{\circ}C$에서 활성화 엔트로피 -22.0 kJ/mol K, 활성화 자유에너지 104.2 kJ/mol이었다. 3. fraction I과 fraction II를 혼합한 경우의 z-value는 $24.6^{\circ}C$, $70^{\circ}C$에서 활성화 엔탈피 90.9 kJ/mol, 활성화 앤트로피 -38.8 J/mol K, 활성화 자유에너지 104.2 kJ/mol이었다. 4. 조 추출액의 z-value는 $23.2^{\circ}C$이고 $70^{\circ}C$에서 활성화 엔트로피 113.8 kJ/mol, 활성화 엔트로피 22.0 kJ/mol K, 활성화자유에너지 106.2 kJ/mol이었다. 이상의 결과에서 fraction I 이 fraction II 보다 열에 안정하다고 볼 수 있었고 파파이야 라텍스에 있는 단백질 분해 효소의 열 안정성은 주로 fraction I 에 기인하는 것 을 알 수 있었다.

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아세톤-물 혼합용매에서 trans-$[Co(en)_2Cl-2]^+$, trans-$[Co(N-eten)_2Cl-2]^+$, trans-$[Co(N-meen)_2Cl_2]^+$, trans-$[Co(tn)_2Cl_2]^+$ 착이온의 가용매 분해반응에 대한 압력과 용매조성의 영향. 반응메카니즘과 자유에너지 변화사이클 및 Excess 자유에너지 (The Effects of Solvent Composition and Pressure on the Rate of Solvolysis of trans-$[Co(en)_2Cl_2]^+$, trans-$[Co(N-eten)_2Cl-2]^+$, trans-$[Co(N-meen)_2Cl-2]^+$ and trans-$[Co(tn)_2Cl-2]^+$ in Aceton-Water Mixture. Excess Free Energy & Free Energy Cycle and Reaction Mechanism)

  • 박유철;조영제
    • 대한화학회지
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    • 제29권6호
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    • pp.629-636
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    • 1985
  • 아세톤-물 혼합용매에서 trans-$[Co(AA)_2Cl_2]^+$ 착이온의 가용매분해반응속도를 전도도법과 분광광도법을 사용하여 1~2000bar의 압력범위ㅣ에서 측정하였다. 여기서 AA는 에틸렌디아민(en), N-에틸에틸렌디아민(N-eten), N-메틸에틸렌디아민(N-meen)과 트리메틸렌디아민(tn)을 각각 의미한다. 속도상수에 대한 압력의 영향으로부터 구한 활성화 체적은 AA가 en, N-eten, N-meen 및 tn 일때 각각 -0.2∼0.9 $cm^3mole^{-1}$, -0.2∼0.6 $cm^3mole^{-1}$, -0.8∼6.0 $cm^3mole^{-1}$, 0.7∼7.0$cm^3mole^{-1}$이었다. 이들 착이온의 가용매분해반응성은 excess 자유에너지와 자유에너지 사이클로부터 얻을 결과를 비교하여 검토하였다. 가용매분해반응성은 압력이 감소할수록, 그리고 아세톤의 함량이 증가할수록 $S_N1$ 경향성이 증가하였다. 또한 가용매 분해반응의 메카니즘에 미치는 하전분리 효과도 고찰하였다.

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마이크로파 자유공간전송기술을 이용한 생물자원의 유전율 측정 (Measurement of Dielectric Properties of Bio-resources using Microwave Free-space Transmission Technique)

  • 김기복
    • 한국농업기계학회:학술대회논문집
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    • 한국농업기계학회 2002년도 하계 학술대회 논문집
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    • pp.424-431
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    • 2002
  • 마이크로파 주파수는 일반적으로 1㎓-30㎓ 정도로서 주파수가 매우 높기 때문에 도체뿐만 아니라 절연체와 공기 중에서도 전류가 흐르는 성질을 갖는다. 자유공간에서의 마이크로파를 전자파라고도 하며 그 속도는 빛의 속도와 동일하며 자유공간에서 1cm-30cm 파장 범위를 가지므로 센티파라고도 한다. 전자방사(electromagnetic radiation)은 공간을 통하여 시간에 따라 변하는 전자계(electric and magnetic field)에 의한 에너지의 전파(propagation)이며 파동이론과 (wave theory)와 미립자이론(corpuscular theory)에 의해 해석될 수 있다. 전자파 이론(electromagnetic wave theory)의 기초는 1864년 Maxwell이 전자기 현상에 관하여 지배방정식을 수립함으로써 정립되었으며 1888년 Hertz에 의해 마이크로파의 존재가 실험적으로 증명되었다. 이후 마이크로파 기술은 2 차 세계대전을 거치면서 크게 발전하였으며 초기의 레이더 및 통신 등과 같은 군용 기술에서 마이크로파 건조 및 센싱과 같은 산업응용 기술로 발전하게 되었다. 특히 마이크로파 센서기술 및 가열기술은 농업 및 식품분야에 응용되어 마이크로파 응용제품을 선보이게 되었다. (중략)

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IMU를 이용한 6자유도 모바일 로봇의 구동을 위한 제어기 설계 및 성능평가 (A Controller Design and Performance Evaluation for 6 DOF Mobile Robot using IMU)

  • 강진구;황재문
    • 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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    • 한국컴퓨터정보학회 2014년도 제50차 하계학술대회논문집 22권2호
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    • pp.249-252
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    • 2014
  • 본 논문에서는 IMU를 이용한 6자유도 모바일 로봇을 설계하고 성능을 평가해 보았다. IMU를 이용하여 로봇의 Roll과 Pitch 각을 측정하여 모바일 로봇의 이동경로 경사각을 측정하여 지면이 수평 일 때 모바일 로봇의 6바퀴 모두 항상 지면과 닿아 있는 상태를 유지한다. 또한 오르막과 내리막일 경우 로봇의 동역학에 의한 최소한의 에너지를 유지하여 이동이 가능하도록 하기위한 로봇의 제어기를 설계하고 그 성능을 평가해 보았다.

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