• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.697-698
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• 2013

최근에 유연한 성질을 갖는 전자기기들의 수요가 증가하면서, 그에 따라서 유연 전자기기를 뒷받침 해줄 수 있는 에너지 저장체의 유연한 성질도 중요성이 점점 부각되고 있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 유연한 에너지 저장체의 많은 연구들이 유연한 금속 박막이나 특수 공정처리가 필요한 고분자를 이용하고 있으나, 대부분의 유연 에너지 소자들은 에너지 저장체의 성능에 비해 고온과 산 약품과 같은 환경이 필요하며, 비용과 시간이 많이 소모되고 있다. 그에 반해 섬유는 앞에서와 같이 특수 공정 처리가 따로 필요하지 않으며 상온에서도 손 쉽게 이용 가능하며, 신축성이 뛰어난 장점이 있기 때문에 효율적, 비용적으로 유연한 에너지 저장체에 유리한 소재이다. 몸에 해로운 산과 같은 약품처리의 필요도 없으며, 용매를 흡수하는 능력이 뛰어나기 때문에 용매를 이용한 도포 방법을 사용하면 다양한 물질을 폭넓게 적용 가능하다. 그리고 적용 분야에 맞춰서 섬유의 종류를 조절하면 다양한 성질을 갖는 천 기반의 에너지 저장체가 형성되며, 면 섬유가 수소 결합과 높은 반데르 발스 결합에 의해 탄소나노튜브와 결합하여 높은 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장체를 형성하는 것을 분석한 논문들도 보고되고 있다. 면 섬유의 특수한 성질을 이용하여 에너지 저장체를 제작하고 이를 확인하기 위해서 일반 합성 섬유인 polyester와 면 섬유를 비교 제작하였으며, 용매의 형태로 손쉽게 도포 가능한 물질은 탄소 계열의 활물질들이며, 탄소 나노 튜브나 그래핀 등이 분산된 용액을 이용해 천에 도포 가능하다. 탄소 계열의 활물질들은 대표적인 슈퍼캐패시터 물질이며, 천에 도포를 함으로써 천 기반의 슈퍼캐패시터를 제작하였다. 일반 합성 섬유 polyester와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량(Maximum specific capacitance)이 53.6 F/g으로 나타났으며, 면 섬유와 CNT를 결합한 형태의 전극은 최대 에너지 축전 용량이 122.1 F/g으로 나타났다. 따라서 면 섬유에서 높은 에너지 저장 능력을 보이는 것을 실험적으로 확인하였으며, 에너지 저장 능력이 뛰어난 면 섬유를 다음 전극 디자인에서도 일률적으로 적용하였다. 슈도캐패시터의 대표적 물질인 금속 산화물인 망간 산화물(MnO2)을 3전극 도금 시스템을 이용하여 에너지 축전 용량과 에너지 밀도를 올리는 전극을 제작하였다. 특히 망간 산화물의 형태는 표면적을 극대화하기 위해서 평균 지름은 200~300 nm 정도 되는 나노 입자의 형태로 제작하였다. 그 결과, 확연하게 에너지 축전 용량이 향상되었으며, 최대 에너지 축전 용량은 282.0 F/g, 에너지전력 밀도는 14.2 Wh/kg으로 나타나서 금속 산화물의 형태가 주는 효과를 확인할 수 있었다. 하지만 나노 입자의 형태로 제작된 금속 산화물은 문제점이 발생하였다. 금속 산화물의 전기 전도성이 매우 낮기 때문에, 전기 전도성에 비례해서 전력 밀도의 값이 표현되는데, 전기 전도성이 급격히 감소하기 때문에 전력 밀도도 급격한 감소가 나타난다. 다음과 같이 전기 전도성 물질을 첨가하는 방법은 추가의 공정이 필요한 단점이 있지만 오직 기계적인 인장응력만을 가해서 에너지 밀도와 전력 밀도를 증가시키는 전극을 제작하였다. 인장응력을 섬유 기반의 전극에 가했을 시에 가닥들간의 접촉 증가와 CNT가 정렬되면서 특정 변형률(strain) 이전에서는 전기 전도성이 최대 50% 이상 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 선행 연구에서 보고되었다. 이를 이용해서 전기 전도성과 직결되는 전력 밀도의 양도 증가시키고 에너지 밀도의 증가 여부까지 확인한 결과 인장을 가하기 전 면 섬유의 전력 밀도와 에너지 밀도는 6.4 kW/kg and 6.1 Wh/kg으로 나타났으나 30% 변형 인장 후에는11.4 kW/kg과 7.1 Wh/kg으로 나타났다. 그리고 망간 산화물을 첨가한 전극 역시 4.9 kW/kg과 14.2 Wh/kg으로 나타났었으나 인장 이후 전력 밀도는 14.2 kW/kg, 에너지 밀도는 17.6 Wh/kg으로 확연하게 증가한 것을 확인하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제9권2호
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• pp.112-122
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• 1995

In this work, prediction of fatigue life and fatigue crack growth are studied. 4th order polynominal function is presented to describe the crack growth behaviors from artifical pit of SM45C steel. Crack growth curves obtained from 4th order polyminal growth equations are in good agreement with experimental data The crack growth behaviors at arbitrary stress levels and investigated by the concept of elastic-plastic fracture mechanics using ${\Delta}J$. Fatigue life prediction are carried out by numerical integral method. Prediction lives obtained by proposed method in this study, is in good agreement with the experimental ones. Life prediction results calculated by using of ${\Delta}J$ better than those of ${\Delta}K$.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 1998년도 춘계 학술논문발표회 논문집
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• pp.89-97
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• 1998

In this study, under large scale yielding conditions crack propagation is found to governed by parameters based on the J-integral or on the crack opening displacement. But initiation of crack propagation of ductile material seems to be controlled by just on parameter that is the strain. The relationship between the critical value of J-integral and the local fracture strain in uniaxial tensile test in the region of maximum reduction in area. Therefore, the fundamental theorectical equation by the proposed elastic-plastic fracture toughness and the local fracture strain has a merit. in comparison with the ASTM method, which can measure by using the load-displacement curve and the specimens in tenslie test.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 1994년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.181-188
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• 1994

Generally, the structural material shows rate dependent behaviors, which require to constitute different strain-stress relations according to strain rates. Conventional rate- independent constitutive equations used in general purpose finite analysis programs are inadequate for dynamic finite strain problems. In this paper, a rate dependent constitutive equation for elastic-plastic material was developed. The plastic stretch rate was modeled based on slip model with dislocation velocity and density so that there is no yielding condition, and no loading conditions. Non-linear hardening rule was also introduced for finite strain. Material constants of present constitutive equation were determined by experimental data of mild steel. The constitutive equation was applied to uniaxile tension. It was appeared that the present constitutive equation well simulates rate dependent behaviors of mild steel.

• 한국해양공학회지
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• 제24권2호
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• pp.67-73
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• 2010

A simplified finite element analysis has been used to predict the weld-induced deformation to bead-on-plate welding of steel plates having curvatures in the welding direction. In this study, the equivalent loading method based on inherent strain was used to investigate the effect of longitudinal curvature on the weld-induced deformation of curved plates. Equivalent loads were derived from the inherent strain distribution around the weld line, and the loads were used for linear finite element analyses. These kinds of numerical simulations can, of course, be performed by using the rigorous thermalelastic-plastic analysis method. This approach is not, however, practical for use in weld-induced deformation analysis of large and complex structures, such as ship structures, in view of computing time and cost. The present equivalent load approach has been applied to several plate models having curvatures in the welding direction, and the results are compared with those obtained by thermal-elastic-plastic analysis and also with those obtained by the other simplified method found in reference. As far as the present results are concerned, the weld-induced deformation of curved plates can be accurately predicted by the method presented in this paper.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 1999년도 춘계학술대회논문집
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• pp.265-268
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• 1999

열간 박판 압연공정에서의 압연하중 압연동력을 실시간으로 계산할 수 있는 모델식을 유한요소 해석결과들을 이용하여 개발하였다 압연하중 압연동력값 결정에 비교적 큰 영향을 주는 인자들로는 형상계수 압하률, 률직경 률속도 스트립 입측온도, 탄소함량, 마찰계수들은 이론적으로 계산이 가능한 무마찰의 균일 평면 변형유 압축공정의 금형하중(F、) 동력 (P、)식을 도입함으로써 내삽모델식에서 제외시킬수 있었다 쿨롱마찰계수($\mu$) 0.3 일 경우의 유한요소해석 결과 데이터들을 내삽법(interpolation)을 통해서 다항식 형태로 {{{{ {F } over {F、 } }}}}, {{{{ { {P }_{f } } over { {P }_{d } } }}}}, {{{{ { {P }_{d } } over { {P }^{、 } } }}}} 식들을 구하였다 마찰계수에 따른{{{{ {F } over {F、 } }}}} {{{{ {P } over { {P }^{、 } } }}}}값의 변화는 형상계수에 따라 기울기가 결정되는 직선 형태로 나타내어짐을 유한요소해석 결과로부터 관찰 할 수 있었다. 이와같이 구한 압연하중 압연동력 모델식의 유효성을 검증하기 위해 무작위로 추출한 실제공정들에서 모델식으로 계산한 압연하중 압연동력 값들을 유한요소해석결과와 서로 비교해 보았다.

• Composites Research
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• 제18권6호
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• pp.19-25
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• 2005

본 논문에서는 하이브리드 복합재 틸팅차량 차체에 대한 시험적 연구를 수행하였다. 시험에 적용된 하이브리드 복합재 틸팅차량 차체는 길이가 23m이며 40mm두께의 알루미늄 하니콤 코어와 2mm의 직조된 탄소/에폭시 면재로 구성된 샌드위치 구조물이다. 하이브리드 복합재 틸팅차량 차체의 구조적 거동과 안전성을 규명하기 위해 수직하중- 차단압축하중, 비틀림하중 및 3점지지 하중조건하에서 정적인 하중시험을 수행하였다. 시험은 JIS E 7105규격에 근거하여 수행되었다. 시험을 통해 수직하중하에서 최대처짐은 최대 12.3mm이며 굽힘강성은 $0.81\times10^{14}\;kgf{\cdot}mm^2$로 도시철도차량성능기준을 만족하고 있었다. 또한 강도 측면에서도 탄소/에폭시 면재의 파단변형률의 $20\%$ 이내로 안전도를 만족하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권2호
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• pp.187-194
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• 2012

일반적으로 복합재의 강도에 대한 크기 효과는 입자강화 알루미늄 복합재 제조시, 입자와 기지재를 압밀한 후 냉각할 때 입자와 기지재 사이의 열팽창계수 차에 의하여 기지재에 펀칭되는 기하적 필수 전위와, 변형 중 입자와 기지재사이의 탄소성 강성도 차로 인해 발생하는 변형률 구배 소성으로 인한 기하적 필수 전위가 주로 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 이러한 두 종류의 기하적 필수 전위를 전위 소성 이론에 입각하여 강도로 환산한 후 계층적으로 입자 주위 유한요소 영역에 할당하여 동일한 체적비에서 입자의 크기에 따라 변화하는 복합재의 파손 거동을 효과적으로 예측하였다. 이 방법을 적용함으로써 구형입자의 경우 간단한 축대칭 유한요소 모델링과 실험데이터를 연계하여 입자강화 복합재의 입자 크기 의존 강도 및 파손 효과를 수월하게 예측할 수 있음을 보였다. 또한 서로 다른 입자의 체적비 및 크기에 대하여SiC강화 알루미늄 2124-T4 복합재의 강도와 파손 거동이 분명한 차이가 있음을 보인다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권3호
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• pp.60-66
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• 2006

본 논문에서는 기존에 개발한 압전 복합재료 작동기인 LIPCA가 동적 구조물의 작동기로 적용 가능한지를 평가하였다. 압전 세라믹 층, 탄소/에폭시 층 및 유리/에폭시 층으로 이루어진 LIPCA 작동기는 단일 PZT에 비하여 성능 및 내구성이 크다는 장점이 있다. 성능 평가를 위하여 정적 작동력 실험과 진동 제어 실험을 수행하였다. 알루미늄 보의 한 쪽 면에 LIPCA와 단일 PZT를 각각 보에 부착하고 반대쪽 면에는 변형률 게이지를 부착하였다. 먼저 정적 작동력 실험에서는 작동 전압에 따른 변형률 신호를 등가 작동 모멘트로 환산하여 크기를 비교함으로써 성능을 평가하였다. 진동 제어 실험에서는 스트레인 게이지의 변형률 신호를 PID 제어 알고리듬을 사용하여 보의 자유 진동을 억제하도록 제어 신호를 생성하였다. 진동 신호가 감쇠하는 정도를 나타내는 안정화 시간을 비교함으로써 성능을 평가하였다. 실험 결과 LIPCA가 정적 작동 뿐 아니라 자유 진동 제어에서도 단일 PZT보다 성능이 우수함을 확인하였다.

• 한국안전학회지
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• 제13권4호
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• pp.25-33
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• 1998

In this study, under large scale yielding conditions crack propagation is found to governed by parameters based on the J-integral or on the crack opening displacement. But initiation of crack propagation of ductile material seems to be controlled by just on parameter that is the strain. The relationship between the critical value of J-integral and the local fracture strain in uniaxial tensile test in the region of maximum reduction in area. Therefore, the fundamental theoretical equation by the proposed elastic-plastic fracture toughness and the local fracture strain has a merit, in comparison with the ASTM method, which can measure by using the load-displacement curve and the specimens in tensile test.