• 문화기술의 융합
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• 제9권5호
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• pp.529-534
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• 2023

고속 및 대면적 인쇄를 위한 라인 프린팅 기술은 늘어난 헤드 길이만큼 헤드 내부로 잉크를 공급하는 유로를 확보해야 하는 구조적 취약점과 제조 과정에서 발생하는 잔류응력에 의한 피드홀 변형으로 인해 노즐층이 파손되거나 잉크가 누출되는 결함이 있다. 따라서 본 논문에서는 견고하고 신뢰할 수 있으며 라인 프린팅 방식에 보다 적합한 열전사 방식의 잉크젯 프린트 헤드 형상을 제안하고자 한다. 먼저 실험을 통해 초기 라인 프린팅 헤드의 변형량을 측정한 후 이를 등가의 하중량으로 변환하였으며 FEA 해석을 통해 하중 추정 방법의 타당성을 검증하였다. 또한 헤드 크기를 증가시키지 않으면서 변형을 최소화할 수 있도록 기둥이나 지지벽으로 단위 노즐을 보강하거나 지지빔이나 건/습식각된 브릿지를 추가하여 내부 강성을 증가시킨 헤드 구조를 설계하였으며, 피드홀 변형이 최대 90% 감소하는 것을 확인하였다. 제안된 형상 중 공정 편의성과 제작비용을 고려하여 건식각된 피드홀 브릿지 형태의 헤드를 선정하였으며 실제 제작을 통해 노즐층 변형이나 잉크 누출 없이 정상 작동하는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.166-172
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• 2016

원자력발전소 일차 냉각계통 주요 설비의 외부면에 열차폐를 위해 설치되는 반사형 금속단열재의 내진 성능을 확인하기 위한 연구가 수행되었다. 추후 실제 내진 시험 수행을 대비하기 위해서 국내 내진시험 시설에서 시험이 가능한 시편의 크기와 무게의 한도를 고려하여 원전 원자로압력용기의 실제 동특성과 근접한 진동 특성을 가지는 축소모델을 설계하였다. 또한 축소모델의 외곽에 금속단열재를 설치한 유한요소해석 모델을 작성하였으며, 등가정적해석법 및 응답스펙트럼해석법을 통해서 국내 원전의 안전정지지진 층 응답스펙트럼을 적용하여 내진해석을 수행하였다. 보수성을 확보하기 위하여 일차 냉각계통 주요 기기들의 층 응답스펙트럼들을 포괄하는 포괄 응답스펙트럼을 작성하여 가진 데이터로서 사용하였다. 해석 결과 최대응력이 금속단열재 재질의 항복응력보다 충분히 작게 나오는 것을 확인하였고, 따라서 국산화 개발 중인 반사형 금속단열재가 안전정지지진이 발생할 경우에도 구조적 건전성을 유지할 수 있음을 해석을 통해 확인하였다. 본 연구 결과는 추후 수행할 예정으로 있는 내진시험 결과와 비교할 예정이며 이를 통하여 국산화된 금속단열재의 내진 성능을 확보할 수 있고 내진해석과 내진시험을 비교 분석하여 내진검증방법을 체계적으로 구축할 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.999-1010
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• 2016

최근 국내에서는 고강도 강연선이 실구조물에 적용되는 사례가 늘어나고 있다. 이 연구에서는 LNG 저장탱크에 통상적으로 적용되는 1,860 MPa급 강연선을 2,400 MPa급 고강도 강연선으로 대체할 때 쉬스 배치 간격 증가에 따른 구조적인 영향을 고찰해 보았다. 먼저, LNG 탱크의 원통형 벽체를 모사하는 유한요소모델에 원환텐던 및 수직텐던의 프리스트레싱 효과를 등가하중으로 가하되 프리스트레싱 효과의 총합은 일정한 상태에서 텐던의 간격 및 긴장력을 조절한 결과, 고강도 강연선을 적용해도 설계 시 요구되는 소정의 응력 분포를 구현할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, LNG 탱크 벽체 일부분을 모사하는 실대형 실험체를 제작하고 15.2 mm 직경 고강도 강연선이 31개 삽입된 쉬스를 2개 배치하여 매우 높은 수준의 프리스트레싱 힘이 콘크리트에 적절히 전달되는지 관찰하였다. 한편, 세계 최대 용량인 270,000 kl급 LNG 탱크의 유한요소모델을 구축하고 고강도 강연선을 적용했을 때의 프리스트레싱 효과를 일반 강연선의 경우와 비교하였으며, LNG 누출 사고 시에도 여유압축응력 및 여유압축구간과 같은 수밀성 규정을 만족함을 확인하였다. 이 연구결과는 2,400 MPa급 고강도 강연선이 실제 LNG 탱크에 적용될 때 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.39-48
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• 2011

이 연구에서는 상부 2점 집중하중을 받는 프리텐션 경량 콘크리트 보의 휨 거동을 부분 프리스트레싱 비와 긴장재의 유효 프리스트레스에 따라 평가하였다. 절건비중 1,770 $kg/m^3$의 경량 콘크리트 설계강도는 35 MPa이었으며, 항복강도 383 MPa의 일반 이형철근과 인장강도 2,040 MPa의 3연선을 각각 주 인장철근과 프리스트레싱 긴장재로 사용하였다. 실험 결과, 프리텐션 경량 콘크리트 보의 휨 내력은 부분 프리스트레싱 비의 증가와 함께 증가하지만 긴장재의 유효 프리스트레스에는 거의 영향을 받지 않았다. 동일 휨 보강지수에서 프리텐션 경량 콘크리트 보의 무차원 휨 내력은 Harajli and Naaman 및 Bennet에 의해 실험된 프리텐션 보통중량 콘크리트 보와 비슷한 수준이었다. 한편 프리텐션 경량 콘크리트 보의 변위 연성비는 부분 프리스트레싱 비의 감소와 함께 그리고 유효 프리스트레스의 증가와 함께 증가하였다. 프리텐션 경량 콘크리트 보의 하중-변위 관계는 비선형 2차원 해석모델에 의해 적절하게 평가될 수 있었다. 또한 프리텐션 경량 콘크리트 보의 휨 균열 내력 및 최대 휨 내력은 각각 탄성이론 및 ACI 318-08의 등가응력블록과 긴장재의 응력평가 식을 이용하여 안전측에서 예측될 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.687-694
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• 2014

이 연구에서는 철근콘크리트 전단벽의 경계요소의 연성설계를 위한 변위연성비모델을 제시하였다. 부재의 길이에 따른 곡률과 자유단에서의 변위를 산정하기 위한 전단벽의 단면의 변형률 및 내부힘들의 분포는 베르누이(Bernoulli)의 정리, 변형률 적합조건 및 힘의 평형조건을 이용하여 이상화하였다. 경계요소내의 횡보강근에 의한 구속효과는 Razvi and Saatcioglu에 의해 제시된 콘크리트의 응력-변형률 관계를 이용하여 고려하였다. 항복시 및 최대내력 이후 최대모멘트 80%에서의 곡률은 등가소성 힌지길이 개념을 도입하여 변위값으로 환산하였다. 일반화된 변위연성비의 모델은 다양한 범위에서 수행된 변수연구로부터 얻어진 데이터들의 회귀분석을 통하여 단순식으로 정립되었다. 제시된 단순모델은 실험결과 대비 평균, 표준편차 및 변동계수가 각각 1.05, 0.19 및 0.18로 대부분의 실험결과의 경향을 잘 예측하였다. 따라서 제시된 모델은 경계요소에서 소요연성비에 따른 횡보강근의 상세를 결정하는데 쉽게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.141-148
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• 2022

본 논문에서는 축하중과 폭발하중을 동시에 받는 철근콘크리트 부재의 구조 거동을 분석하였다. 기본적인 폭발하중을 받는 패널 실험 데이터, 축하중과 폭발하중을 받는 철근콘크리트 기둥 실험데이터를 이용하여 비선형 동적해석 모델링을 검증하였다. 축하중의 적용에 있어서 Autodyn은 동적해석만을 위한 프로그램이기 때문에 축하중과 같은 정적 하중에 대한 초기 응력 상태를 모사하는 해석 절차를 제시하였다. 축하중비 0%~70% 구간과 TNT 등가량에 의존한 환산거리 1.1~2.0에 해당하는 매개변수를 선정하여 총 80개의 비선형 동적 유한요소해석을 진행하였다. 축하중비와 환산거리의 변화를 통해 손상정도와 최대 변위 및 회전각으로 구조 거동을 비교 분석한 결과로 원거리 폭발하중에서 축하중을 받는 기둥의 강성 증가로 최대 변위가 감소한다. 결과적으로 축하중비 10%~30%, 30%~50%, 50% 이상의 영역 3가지로 구조적 거동 분류가 가능함에 따라 내폭 설계 모델 개발에 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권12호
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• pp.91-101
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• 2022

1995년 일본에서 발생한 고베지진으로 인하여 고베항에 대규모 피해가 발생하면서, 기존 내진설계 기준의 문제점이 제기됨에 따라 기존의 유사정적해석 및 허용응력 설계법으로는 Level II(규모 6.5) 수준의 지진에 대하여 항만 구조물 설계가 불가능한 사실이 지적되어 내진설계에 있어서 성능기반 설계법의 필요성이 대두되었다. 지진이 빈번한 일본 및 미국의 경우 항만시설에 대한 가장 선진화된 설계기준을 도입하여 적용하고 있으며, 기존 내진설계기준을 성능기반설계로 전환하였다. 1999년 이후 현재까지 국내 항만내진설계법은 내진설계가 필요한 시설과 이들의 내진등급에 대한 정의가 불명확한 점에 대해 연구를 통해 필요한 시설과 내진등급에 대한 정의를 확립하고 실험적 검증을 바탕으로 국내 실정에 부합한 성능기반 내진설계법을 확립하고 있는 단계이다. 본 연구에서 개발한 방파제의 성능기반 내진설계법은 원지반의 지표면에서의 가속도 시간이력을 고속 푸리에 변환(FFT) 후 방파제의 해당성능수준별 최대허용변위에 대응한 주파수 특성을 보정해주는 필터처리를 하였고, 필터 처리된 스펙트럼을 다시 가속도 시간이력으로 역변환(IFFT) 하여 가속도 최대값을 산정함으로써 변위를 고려한 등가정적해석을 위한 수평지진계수를 산정하였다. 또한 국내 지진 수준에 맞는 방파제의 성능기반 내진설계법의 검증을 위해서 실험과 수치해석을 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.687-693
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• 2016

항공기의 가속도 운동이나 급격한 선회는 연료탱크 내부에서 슬로싱(연료 쏠림) 현상을 발생시킨다. 급격한 기동으로 발생하는 슬로싱 현상은 연료탱크 내부에 장착되는 구성품들에 상당한 하중으로 작용될 수 있다. 심각한 상황에서는 연료탱크 내부 구성품 및 배관의 파손이 발생하여 연료탱크 자체의 찢어짐으로도 이어질 수 있다. 따라서, 슬로싱 현상에 대해 연료탱크 내부 구성품이 구조 건전성을 보유하도록 설계되어야만 승무원의 생존성을 향상시킬 수 있다. 이러한 점을 고려하여 연료탱크 내부 구성품의 설계를 위해서는 구성품에 작용하는 슬로싱 하중의 확보가 선행되어야 한다. 본 논문에서는 회전익 항공기용 연료탱크 내부에서 발생할 수 있는 슬로싱 수치해석을 수행하여 내부 구성품에 작용하는 슬로싱 하중을 고찰하였다. 슬로싱 수치해석을 위해 입자법을 기반으로 하는 유체-구조 연성해석을 수행하였고, 미군사 규격(MIL-DTL-27422D)에서 규정하는 시험조건을 수치해석 조건으로 적용하였다. 수치해석 결과로써 슬로싱 현상에 의해 회전익항공기용 연료탱크 내부 구성품에 작용하는 하중과 최대 등가응력을 분석함으로써 유체-구조 연성해석을 통해 슬로싱 하중을 고려할 수 있는 설계 데이터 확보 가능성을 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.4815-4820
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• 2014

최근에 반도체 칩이 소형화, 대용량화, 고집적화가 되고 있어 그 정밀도 및 신뢰성의 확보를 위해 반도체 테스트 핸들러 장비에서 픽앤플레이스의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 반도체 테스트 핸들러 픽커 검사장비 프레임에 대한 진동해석을 하여 고유진동수와 하모닉 반응의 특성을 연구하였다. 해석모델로서는 세 가지 모델로서 픽앤플레이스 장치가 위 가이드라인의 왼쪽에 있는 경우(Case 1), 가운데에 있는 경우(Case 2) 및 오른쪽에 있는 경우(Case 3)이다. 이 프레임 모델들에 대해서 6차 모드까지의 고유진동수 범위는 80Hz~500Hz가 된다. Harmonic Response 해석 결과, 프레임에 공진이 발생할 때, Case 2는 Case 1과 Case 3보다 더 큰 52.802MPa의 최대 등가응력을 나타났다. 세 모델 중, Case 2의 경우가 진동에 의한 파손에 가장 강함을 알 수 있다. 본 연구의 해석 결과를 이용하여 시스템의 안전한 작업환경으로 실제 적용할 수 있는 모델 설계가 효율적으로 가능하다고 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.127-133
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• 2024

팔꿉관절은 3개의 뼈대가 조합하여 관절을 이루고 있으며 신체적 활동 및 외력에 의한 이상 시 X-선 등, 방사선 검사로 영상진단을 한다. 팔꿉 관절 선행연구에 의하면 전완부(forearm)의 Z축 거상에 의한 기울기 자세에서 영상평가 기준에 부합하는 새로운 검사법이 발표되어 이에 최적화된 기구를 설계하고 다른 상지 검사에서도 활용 가능한 보조기구를 개발하고자 하였다. 2D 도면 및 3D 모델링 설계로 디자인 후 4부분의 파트로 구분 된 디자인을 ABS 소재의 3D 프린팅 방법으로 출력 후 조립 단계를 거쳐 제품을 완성하였다. 개발된 보조기구는 Z축 거상 기울기 4단계 각도(0, 5, 10, 15도) 기능과 1도 단위로 360도 회전되어 고정하는 기능으로 구성하였다. 개발된 보조기구는 사용 빈도의 누적 및 신체적 활용에 의한 하중 문제에 대해 구조해석을 통하여 최대 등가응력(equivalent stress) 56.107 Pa, 변위(displacement) 1.6548e-5 mm 의 안전한 물성치 범위로 개발되었다. 또한 개발된 보조기구는 팔꿉관절의 X-선 검사뿐만 아니라 위팔뼈 회전에 의한 어깨 기능검사에서도 활용할 수 있으며 비금속 소재로 MRI, CT 검사에서도 적용이 가능하도록 개발되었다. 개발된 보조기구는 향후 다양한 장치 및 의료영상 검사의 임상 적용을 통하여 검사의 정확성 및 효율화에 기여하리라 판단한다.