• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.581-588
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• 2020

본 논문은 전기기계식제동장치(EMB : Electro Mechanical Brake, 이하 EMB)의 제동패드 마모발생에 따른 소프트웨어 기반의 마모보상방법의 적용 및 성능평가를 다루었다. EMB의 구동을 위해 사용된 모터는 3상 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, 이하 IPMSM)가 사용되었다. EMB의 압부력(clamping force) 제어를 위해 위치제어기, 속도제어기 및 전류제어기가 적용되었으며, IPMSM의 출력 압부력 예측을 위해 모터의 거리별 압부력 실험을 통하여 힘 추정기(force estimator)를 1차 모델식으로 단순화 하였다. 제동패드에서 마모가 발생함에 따라 IPMSM에서 출력되는 토크전류의 크기가 감소하는 특성을 이용하여 기준 토크전류와의 비교를 통해 힘 추정기를 업데이트하는 방법으로 마모보상이 가능함을 보였다. 제동패드의 마모 후 최대 압부력 도달시간이 0.1초 이내로 증가하였으나, 마모패드 장착시에도 제동압부력은 마모 전 제동패드와 동일한 최대 기준 압부력을 만족하였으며, 최대압부력 도달시간의 경우 0.5초(기준값) 이내임을 실험으로 검증하였다. 소프트웨어 기반의 EMB 제동패드의 마모보상 방법은 철도차량의 출발 전 제동장치 점검시 테스트모드의 진입을 통하여 수행이 가능하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.122-128
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• 2005

본 연구에서는 구조용강 SM520을 사용하여 교량용 박스 제작시 플럭스 코어드 아크용접법에서 가스실드방식과 셀프실드방식의 두 공정으로 제작된 용접부를 건전성, 기계적 성질 및 미세조직에서 비교하였다. 그 결과 두 용접 프로세스에 의해 제작된 용접부들은 매크로 조직 및 비파괴 검사 결과 건전성이 입증되었고, 항복 및 인장강도가 각각 $462{\sim}549\;MPa$와 $548{\sim}640\;MPa$였고, CVN 충격치는 $-20^{\circ}C$에서 요구값인 40J을 충족하였다. 결과적으로, 고속철도나 고속도로 건설시 사용되는 교량용 SM520강 박스 제조시 고소 및 강풍 조건하에서 용접할 때 셀프실드 아크용접법은 기존의 가스실드 아크 용접법과 비교하여 대등한 용접 특성들을 보였기 때문에 현장 시공시 적용 타당성이 있다고 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.706-713
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• 2016

본 연구에서는 이종소재 A6005-AZ61 접합을 위하여 마찰교반용접의 툴 삽입 위치와 모재의 냉각 유 무에 따라 용접부 특성을 분석하였다. 다른 용접 조건들인 툴 회전속도와 이송속도는 500rpm-30mm/min으로 고정하고 Advancing side에 알루미늄 합금(A6005), Retreating side에 마그네슘 합금(AZ61)을 배치하여 용접을 진행하였다. 용접은 여섯 가지 케이스를 진행하였다. 용접부 특성을 관찰하기 위하여 인장 시험을 진행하고, 광학현미경을 사용하여 용접부의 미세조직을 관찰하였다. 인장시험 결과 마그네슘 합금 방향으로 툴을 1mm 이동시키고 모재에 냉각을 시킨 조건에서 강도가 가장 높게 나타났다. 동일한 용접 조건에서 냉각을 한 경우에 냉각을 하지 않은 것 보다 강도가 약 2배 높게 측정되었다. 툴의 위치는 용접부 중심에서 알루미늄 합금 방향으로 1.7mm, 마그네슘 합금 방향으로 1.7mm 이동시켜 과도한 편심을 적용한 용접 조건에서는 교반이 잘 이루어지지 않아 용접부의 건전성이 가장 좋지 않았다. 과도한 편심을 적용한 용접 조건에서는 교반이 잘 이루어지지 않아 용접부의 건전성이 가장 좋지 않았다. 본 연구를 통해 A6005-AZ61 이종 마찰교반용접시 용접속도와 툴 회전속도만큼 모재의 온도 조절과 툴 삽입위치가 중요한 용접변수임을 확인 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.237-246
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• 2019

전기기계식 제동장치(EMB : Electro Mechanical Brake)는 자동차 및 철도차량의 차세대 제동장치로서 현재 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재의 고속열차용 제동장치는 공압 실린더를 이용하여 제동 압부력을 발생시키나 전기기계식 제동장치 (EMB)에서는 전기 모터 및 기어와의 조합을 통하여 압부력을 발생시킨다. 본 연구에서는 고압부력 발생이 가능한 EMB 구동 메커니즘을 제안하고, 해당 메커니즘을 만드는 기구장치 중 핵심부품인 기어 및 샤프트 부품들에 대한 구조 및 진동해석을 수행하였다. 한편 모델에 대한 동적 진동해석 결과 압부력이 가해진 상태에서 외부가진이 주어졌을 때 부재의 최대 응력이 항복강도 이내임이 확인되었다. 또한, 구조해석 결과 모터샤프트의 축 직경을 최대한 크게하는 설계가 강도 상 유리함을 확인하였으며, 기어와 편심샤프트를 고정하는 볼트에서 큰 전단응력이 발생할 수 있음을 확인하였다. 한편 해석모델의 메커니즘을 재현할 수 있는 시험장치를 제작하여 가장 취약한 부위인 고정 볼트부의 변형률을 구동 토크가 가해진 상태에서 측정하였다. 변형률 측정결과는 해석결과와 오차가 10% 이내로서, 해석모델의 정확도를 검증할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.32-38
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• 2020

화차 제동은 공기 제동관의 압력변화를 이용해 제동 체결과 완해를 반복적으로 작동하여 수행한다. 화차 공기 제동 완해 불량은 기관사의 제동완해 취급 후에 제동 제어밸브의 오작동으로 인해 부분적인 제동체결상태를 의미한다. 이 현상은 화차 주행 동안 차륜 찰상과 열손상을 발생시킴으로서, 차륜파손 또는 열차 탈선사고를 일으킨다. 따라서 화차의 운행 지연 및 사고방지를 위해서는 공기제동 완해불량을 방지하는 체계적인 연구가 중요하다. 이를 해결하기 위하여 본 연구에서는 철도운영기관의 제작과 기능요구사항을 고려하여 완해불량 방지밸브를 개발하였다. 또한 본 밸브의 내구성 시험은 화차제동성능 시뮬레이터 성능시험기를 이용하였으며, 이의 작동성능은 반복적인 제동과 완해불량 조건하에 공압이력으로부터 평가하였다. 본 밸브의 보증수명은 화차 주행동안 제동횟수를 고려하여 무고장 시험기법에 준하여 12개 시제품에 대하여 총 16만회 성능시험을 수행하였다. 내구성 시험동안 본 밸브의 공압 입력 시간과 출력시간 및 출력속도의 차이는 거의 일정하였다. 본 밸브의 보증수명은 신뢰수준 95%에서 59,860회이며, 화차 대차에 본 밸브를 설치할 경우에 요구조건인 4년간 고장없이 운용될 수 있음을 의미한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.528-535
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• 2020

최근 신재생에너지 및 분산전원의 급속한 보급과 직류부하의 증가로 인하여 직류급전에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 대한 보호협조방식에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 직류급전방식을 사용하는 기존의 직류 부하망과 도시철도 등은 비접지방식인 IT 접지 시스템으로서 지락고장발생 시 고장전류의 경로가 없고, 정상상태 전류에 비하여 큰 차이가 발생하지 않기 때문에 지락고장검출이 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 절연저항측정장치(IMD : Insulation Monitoring Device)를 직류 비접지계통의 보호기기로 활용하기 위하여, IMD의 검출원리를 정식화한다. 이를 바탕으로 IMD의 신호주입방식에 의한 출력 값을 웨이블릿변환기법으로 분석하여, 사고검출을 신속하고, 정확하게 판단할 수 있는 검출알고리즘을 제안한다. 또한, 상용전력 계통해석프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여, 직류 비접지계통과 IMD를 모델링하고, MATLAB을 이용한 웨이블릿변환 수치해석모델링을 수행한다. 이를 바탕으로 직류 비접지계통의 지락사고를 해석한 결과, 본 논문에서 제안한 IMD의 사고검출 알고리즘의 유효성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.382-391
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• 2016

철도와 같은 안전중시 시스템에 대해 체계적인 안전관리의 필요성이 점차 커지고 있어 IEC 61508, 62278, ISO 26262 등의 안전과 관련된 표준들이 제정되었고, 관련연구가 수행되고 있다. 그중 안전 프로세스의 중요한 활동인 위험원 분석에 대하여 다양한 연구가 수행되어 왔으나, 시스템설계 프로세스와의 구체적인 연계성이 부족하였다. 또한 기존의 위험원 분석방법은 시스템 설계가 상당 수준 진행된 하드웨어 및 소프트웨어 구성품 정보에 의존하기 때문에, 설계 변경에 많은 비용과 일정이 소요된다. 이러한 문제들을 해결하기 위해서 본 논문에서는 시스템 설계초기인 개념설계 단계에서 수행한 기능분석 결과를 안전 프로세스에서 직접적으로 활용하여 위험원을 분석하고 이를 바탕으로 위험을 줄이기 위해 필요한 안전요구사항을 생성하는 방법에 대하여 연구를 수행하였다. 설계 초기에 위험원 분석 및 안전요구사항의 도출을 수행함으로써, 향후 요구사항 변경 등 여러 요인으로 시스템 설계 및 안전 설계의 변경 시에 이를 반영하는데 있어서 시간 및 비용 관점에서 상대적으로 효율적인 접근 방법이 된다. 한편, 사례연구로서 본 논문에서 제시한 방법을 경전철 역사의 안전성을 확보하기 위한 요구사항의 도출에 적용하는 연구를 수행하였다.

• 한국언론정보학보
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• 제36권
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• pp.7-41
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• 2006

언론학 분야에서는 커뮤니케이션의 물리학(physics of communication)에 대한 연구가 그리 많지 않았지만, 커뮤니케이션 망 사업자나 미디어 콘텐츠 사업자 및 이들의 이해관계를 조정해야 하는 정부 등 많은 집단에게 커뮤니케이션 물리학은 매우 중요한 사안이다. 전파, 유선망과 케이블, 위성 등 전자 커뮤니케이션 네트워크의 구축, 분할, 이용 접근성 및 규제의 문제가 이와 관련되는 대표적인 문제들이다. 이 글은 전자 커뮤니케이션 네트워크의 중요성에 대한 관심을 유도하고 전자 커뮤니케이션 네트워크의 구축과 분할, 접근과 이용에 있어 통제되지 않은 과도한 사유화와 상업화가 초래할 수 있는 문제들에 초점을 맞춘다. 현재 확장되고 있는 커뮤니케이션 네트워크의 사유화와 상업화, 난개발과 통제되지 않은 경쟁에 대한 문제제기이다. 이 글은 전자 커뮤니케이션 네트워크의 사회적 관리와 통제의 중요성을 제기하는데 있어서 '교통경제학(transport economics)'과 '네트워크 중립성(network neutrality)'의 개념과 시각을 수용 활용하고자 했다. 도로나 철도, 항해로와 항공로 등의 교통망이나 인프라 개발 및 운영 등과 관련된 문제들을 다루는 교통 경제학과 네트워크의 개방성과 접근성을 강조하는 네트워크 중립성 논의들을 통해, 현재 우리 사회에서 확장되고 있는 커뮤니케이션 네트워크의 난개발과 불균형 개발, 사유화와 상업화, 미디어 사업자들 간의 망 분쟁의 문제들을 어떻게 사회적인 의제로 다루고 그 해결을 위한 정책 이념을 모색할 수 있는지에 초점을 맞추었다. 전자 커뮤니케이션 네트워크는 점점 더 융합되고 그 경계가 소멸되고 있다. 이로 인해 정보 기술과 미디어, 콘텐츠 산업 간의 경계 또한 해체되고 있다. 커뮤니케이션계의 전면적인 변동이라고까지 말할 수 있는 상황에서, 이 글은 커뮤니케이션 기술과 수단들에 대한 사회적 계획과 관리를 둘러싼 풍부한 사회적 담론들과 상상력이 요구된다는 점을 강조하고 있다. 또 전자커뮤티케이션 네트워크의 사회적 공공성을 모색해 보면서, 이러한 실천들이 디지털 민주주의 또는 민주적 커뮤니케이션 생태의 유기적인 발전을 지향해야 함을 강조하고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7934-7940
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• 2015

도시철도의 표정속도를 증가시키기 위한 여러 가지 방법 중 가속도를 높이는 방법이 있다. 전동기의 견인력을 높이면 일정 목표 수준까지는 가속도를 향상시킬 수 있으나 점착력 제한 등으로 어느 수준 이상에서는 슬립이 발생하여 목표 가속도를 낼 수 없게 된다. 주행저항도 목표 가속도 선정 시 고려해야 할 요소이다. 견인력과 점착력 및 주행저항은 속도에 따라 변하는 함수이므로 가속도 규격을 선정하기 위해서는 속도에 따른 견인력, 점착력, 주행저항 등의 변화에 대한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 차세대전동차를 대상으로 하였는데 이 전동차의 경우 전두부가 유선형이고 1C1M 방식의 모터제어를 수행하므로 기존의 주행저항 수식과 점착력 수식을 적용하는 것은 적합하지 않다. 따라서, 본 연구에서는 견인력과 점착력 수식으로부터 가속도 제한을 구하고 실제 시험 결과와 비교하여 대상 전동차에 맞는 점착력 수식을 도출한다. 이를 바탕으로 차세대전동차의 M카, T카 편성을 변경할 경우 수치적으로 가능한 최대 가속도 규격을 도출한다. 이렇게 이론적 한계를 제시함으로써 실제 가속도 규격 선정 시 도움이 될 수 있도록 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.443-449
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• 2017

최근 국내 도시철도 지하역사에는 승강장 안전문의 설치로 인한 승강장의 급 배기 불균형이 일어나며, 이러한 불균형은 승강장 내 오염물질 축적과 환기부족에 의한 쾌적성 저하를 일으키는 원인이 된다. 본 연구에서는 시뮬레이션 유동해석 프로그램을 이용하여 지하역사 바닥배기 시스템의 최적화 설계를 하고, 제작된 바닥배기 시스템의 미세먼지 제거 성능을 실험으로 검증하였다. 바닥배기 시스템의 시뮬레이션 유동해석은 CFX 17.0 프로그램을 이용하였으며, HEEDS를 최적화 소프트웨어로 적용하였다. 3차에 걸쳐 이루어진 최적화 결과, 약 430 Pa의 차압과 61%의 미세먼지 제거 성능을 갖는 전체높이 1.78 m의 바닥배기 시스템이 도출되었다. 최적화 설계에 따라 실규모로 제작된 바닥배기 시스템을 이용하여 미세먼지 집진 성능 실험을 실시하였으며, 약 65%의 집진효율을 보임으로써 수치해석을 통해 도출된 최적설계 결과와 유사한 수준임을 검증하였다. 결과적으로 최적화 프로그램을 활용한 바닥배기 시스템의 설계가 급배기 불균형을 갖고 있는 지하역사 승강장에 적용 가능함을 확인하였으며, 설계된 바닥배기 시스템이 공간상의 제약으로 추가적인 배기설비 설치가 어려운 기존 지하 역사에서 배기개선 및 미세먼지 제거에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.