• Composites Research
• /
• 제36권1호
• /
• pp.16-24
• /
• 2023

본 논문에서는 복합재료의 섬유와 기지사이의 경계면 손상을 고려한 멀티스케일 점진적 피로 손상 모델을 제안한다. 먼저 점진적인 경계면 손상을 고려하기 위해 서로 다른 4개의 경계면 상태를 정의한 미소구조 모델을 도입하였다. 각각의 상태에 대한 부피분율은 피로 하중의 사이클 수가 증가함에 따라 온전한 상태의 계면에서 완전 박리 상태의 계면으로의 전환이 일어난다. 손상된 경계면의 에쉘비 텐서(Eshelby's tensor)를 계산하기 위해 선형 스프링 모델이 사용되었으며 균질화 방법을 통해 복합재료의 유효 물성을 얻었다. 또한 복합재료의 피로거동을 묘사하기 위해 교번 응력에 대한 섬유, 기지, 그리고 섬유-기지 간의 계면 각각에 대한 손상 변수들이 정의되었고 이를 chaotic firefly 알고리즘을 통해 손상 변수를 특성화 하였다. 제안된 모델은 유한요소해석프로그램 ABAQUS의 UMAT subroutine으로 구현되어 AS4/3501-6 복합재료의 단일방향 라미네이트(unidirectional laminate) 시편들([0]₈, [90]₈,[30]₁₆)을 통해 성공적으로 검증되었다.

• Composites Research
• /
• 제36권1호
• /
• pp.53-58
• /
• 2023

PIC 설계 방법은 선행 유한요소해석을 통해 하중 유형을 나누어, 각 구간마다 하중 유형에 강한 복합재료의 적층 각도 순서를 배치하는 방법이다. 기존 연구에서는 효율적으로 구간을 나누기 위하여 PIC 설계 방법에 머신 러닝이 적용되었으며, 학습 데이터는 선행 유한요소해석 결과 값을 통해 전체 요소의 일부인 참조 요소에서의 인장, 압축 그리고 전단과 같은 하중 유형으로 나누어 라벨링 되었다. 하지만 좌굴에 대해 고려되지 않아서 좌굴 발생 시, 적절한 하중 유형으로 나눌 수 없기 때문에 이를 해결하기 위한 방법이 필요하다. 본 연구에서는 좌굴이 고려되기 위한 새로운 하중 유형 분석 방법을 기존의 PIC 설계에 적용하는 기법(PIC-NTL)이 제안되었다. 좌굴의 하중 분석은 각 플라이(Ply)별 응력 3축 특성을 통해 진행되었으며, 요소의 두께 방향으로 동일한 크기의 두 영역으로 나누어진 판단 영역 내에서 결정된 하중 유형을 통해 대표 하중 유형이 지정되었다. 학습 데이터의 특성 값은 참조 요소의 좌표, 라벨(Label)은 각 판단 영역의 대표 하중 유형으로 구성되었으며, 이 데이터를 통해 머신 러닝 모델이 학습되었다. 머신 러닝 모델의 성능에 영향을 미치는 하이퍼파라미터는 베이지안 알고리즘을 통하여 최적 값으로 튜닝되었다. 튜닝 된 머신 러닝 모델의 중 SVM 모델이 가장 높은 예측률과 ROC-AUC로 나타났으며, 해당 모델을 통해 예측된 데이터가 유한요소 모델에 매핑되었다. 기존에 제안된 PIC 설계 방법과 비교하기 위하여 사각관 형태의 모델을 압축시키는 유한요소해석이 진행되었으며, 본 연구에서 제안된 설계 방법이 강도와 에너지 흡수율에서 더 우수함이 검증되었다.

• 한국음향학회지
• /
• 제42권5호
• /
• pp.412-421
• /
• 2023

초음파 뇌 자극술을 통하여 뇌 심부의 국소 지역에 있는 뇌 세포의 활성화를 유도할 수 있으며, 이를 통하여 저하된 뇌 기능을 치료하는데 효과가 있음이 보고되어 왔다. 반면, 초음파 자극의 종류에 따라 신경 변조의 효율과 방향이 달라질 수 있음이 알려져 있어, 적절한 초음파 자극의 종류를 확립하는 연구가 중요하다. 따라서, 본 논문에서는 이를 효과적으로 최적화 하기 위해 세포 배양시 사용되는 커버슬립 기반의 초음파 변환자를 제안하고자 한다. 균일한 초음파 자극을 전도하기 위해서 폴리머 압전소자(Poly-vinylidene fluoride-trifluorethylene, PVDF-TrFE)를 스핀 코팅하고 패를린 절연층을 상단에 적층시켜 음압 출력을 극대화 시켰다. 개발된 초음파 변환자 융합 커버슬립은 초음파자극기 표면에 배양된 수십개의 신경세포에 균일하고 정확한 초음파 자극을 전달 할 수 있고, 자극에 따른 세포의 반응을 형광 현미경으로 실시간 관찰 가능하다. 따라서, 동일한 초음파 자극에 대한 세포의 반응 신호를 최대 수십개 세포로부터 동시에 획득 가능하므로, 반응 신호를 평균 한다면 낮은 강도의 초음파 자극에 따른 뇌 세포의 미세한 반응을 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 초음파 변환자와 물의 표면 등에서 발생하는 정현파에 의한 자극의 왜곡 현상을 줄일 수 있어서 사용자가 원하는 초음파 자극을 정확하게 세포로 전달 가능하다. 이렇게 개발된 초음파 변환자를 통해 변환자 표면에 배양된 별세포에서 6 MHz, 0.2 MPa의 저강도 초음파 자극에 의해 유도된 칼슘 반응을 성공적으로 관찰할 수 있었다.

• 한국재료학회지
• /
• 제4권8호
• /
• pp.895-905
• /
• 1994

비정질 $Si_{1-x}Ge_{x}$(X=0, 0.14, 0.34, 0.53)합금박막의 결정화거동을 X-ray diffractometry(XRD)와 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM)을 이용하여 조사하였다. 비정질 박막은 열산화막(thermal oxide, $SiO_{2}$)이 입혀진 Si기판위에 MBE(Molecular Beam Epitaxy)를 이용하여 $300^{\circ}C$에서 증착하였으며 각 Ge조성에 해당하는 기편들을 $500^{\circ}C$ ~ $625^{\circ}C$에서 열처리한 다음 XRD를 이용하여 결정화분율과 결정화후 박막의 우선순방위(texture)경향ㅇ르 조사하였다. 또한 TEM을 사용하여 열처리한 박막의 미세구조를 분석하였다. XRD분석결과 박막내의 Ge함량의 증가는 결정화에 대한 열처리시간을 크게 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 또한 결정화후 강한(111) 우선방위를 나타내는 Si박막과는 달리 $Si_{1-x}Ge_{x}$합금은 (311)우선방위를 가지는 것을 알았으며 이는 비정질 Si박막과 $Si_{1-x}Ge_{x}$박막의 결정화기구에 현저한 차이가 있음을 암시한다. TEM관찰에서, 순수한 Si박막은 결정화후 결정립이 타원형이나 수지상(dendrite)형태를 취하고 있었으며 결정립내부에 미페쌍정이나 적층결함들의 많은 결정결함들이 존재하고, 결정립의 성장이 이들 결함을 따라 우선적으로 성장함을 알 수 있었다. 반면에 $Si_{0.47}Ge_{0.53}$의 경우에서는 결정립모양이 원형에 가까운 동축정(dquiaxed)형상을 하며 결정립내부의 결함밀도도 매우 낮았다. 특히 Si에서 보았던 결정립성장의 방향성은 관찰되지 않았다. 이상의 결과에서 비정질 $Si_{1-x}Ge_{x}$(합금박막의 결정화는 Ge이 포함되지 않은 순수한 Si의 twin assisted growth mode에서 Ge 함량의 증가에 따라 \ulcorner향성이 없는 random growth mode로 전개되어간다고 결론지을수 있다.

• 한국석유지질학회지
• /
• 제3권1호
• /
• pp.1-15
• /
• 1995

제주도 남쪽지역에 발달한 신생대 대륙붕 주변분지(marginal-continental shelf basin)들은 타이완-신지 융기대 및 오키나와 곡분을 따라서 주로 북동-남서 방향으로 분포하고 있다. 이들 분지중 제주분지의 육성퇴적층에 대한 층서와 조구조적 환경(tectonic setting)을 밝히기 위해 10개 시추공을 연결하는 측선의 탄성파자료와 사암 및 응회암층 시료를 분석한 결과, 본 지역의 층서는 5개의 퇴적층과 기반암으로 설정되었다. 퇴적층 A는 플라이스토세 - 현세 퇴적물로 구성되어 있으며 퇴적층 B는 플라이오세 퇴적물로 구성되어있고 하위 퇴적층 C와 경사부정합관계를 갖는다. 하부구간에서는 수로의 발달로 인해 연속성이 매우 불량한 부분이 분지의 북부쪽에서 주로 관찰된다. 분지 남부지역은 하위 퇴적층과는 뚜렷이 구분되었으나 북부지역은 이들 퇴적층이 평행하게 퇴적되어 층간의 경계구분이 어렵다. 초기 마이오세에 해당되는 퇴적층 C의 탄성파 반사면들은 분지의 최남단부에서는 상위층에 경사지게 수렴하나 중-북부에서는 준평행하게 발달된다. 이들 두 지역간의 차이는 분지 남서부를 따라 발달된 주향이동 단층의 영향에 의한 것이며 이들 단층의 활동은 퇴적층 B의 발달이전에 종료되었다. 초기-중기 마이오세의 퇴적층 D내에는 퇴적후의 습곡 및 단층작용이 많이 관찰된다. 본 층은 부분적인 침강에 의해 두께의 변화가 심하다. 올리고세의 퇴적층 E는 하부 기반암 위에 부정합으로 놓여있으며 퇴적초기의 지형에 의한 경사에 의해 기울어 져 있고 퇴적 이 종료된 후의 구조운동에 의 해 습곡되 었다. 퇴적층 D 내에 발달된 화산암층의 절대 연령은 초기 - 중기 마이오세 이며 퇴적층 E 내에 분포하는 응회암층은 희토류 원소 분석 결과 및 고생물 자료 해석에 의하면 Green Tuff Formation 보다 고기의 화산활동에 의한 응회암이다. 탄성파층서 및 퇴적물의 분석 결과에 의하면 분지의 형성후 퇴적된퇴적층 E는 육성 퇴적물로 이루어 져 있으며 대륙지괴의 근원지로부터 퇴적물이 공급되었음을 지시한다. 퇴적층 E가 형성된 후 분지 외부의 퇴적물 공급지가 구조적 요인에 의해 융기하였고, 그 결과로서 퇴적물의 유입, 분지의 침강 및 화산활동이 급격히 증가하였으며 이들로 구성된 퇴적층 D는 화산활동을 수반한 반복조산대로부터 유래되었다.