• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.1-6
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• 2010

본 연구에서는 성형해석 및 실험적 방법을 통하여 페트 용기의 두께 편차를 최소화하기 위한 프리폼 최적화 설계를 수행하였다. 사출성형과정을 정확하게 묘사하기 위하여 3차원 모델을 이용하여 충진, 보압 및 냉각해석을 통하여 최적의 프리폼 설계변수를 설정하였으며, 이 결과를 이용하여 블로우 성형해석을 수행하였다. 성형해석결과를 평가하기 위한 사출성형 및 블로우 성형실험을 수행하였으며, 실험결과와 해석결과는 정성적으로 일치하는 것을 확인하였다. 이러한 실험결과 데이타를 설계에 반영함으로서 최적의 프리폼 형상을 얻을 수가 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권5호
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• pp.1119-1124
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• 2008

본 연구는 성형해석 및 실험적 방법을 통하여 페트 용기의 두께 편차를 최소화하기 위한 프리폼 최적화 설계를 수행하였다. 사출성형과정을 정확하게 묘사하기 인하여 3차원 모델을 이용하여 충진, 보압 및 냉각해석을 통하여 최적의 프리폼 설계변수를 설정하였으며, 이 결과를 이용하여 블로우 성형해석을 수행하였다. 성형해석결과를 평가하기 위한 사출성형 및 블로우 성형 실험을 수행하였으며, 실험결과와 해석결과는 정성적으로 일치하는 것을 확인하였다. 이러한 실험결과 데이타를 설계에 반영함으로서 최적의 프리폼 형상을 얻을 수가 있었다.

• 대한공업교육학회지
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• 제34권2호
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• pp.321-330
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• 2009

사출-연신 블로우(injection-stretch blowing) 성형은 양방향 분자배향을 가지는 병(bottle)과 같은 중공 제품을 성형하는데 적용되며, 양방향의 배향은 강화된 물리적 상태량, 탄산음료병과 같은 제품에 중요한 가스 불 투과성 상태량을 제공한다. 사출-연신 블로우 성형 중 분리형(two-stage) 공정은 사출 성형으로 생산된 프리폼을 적외선 히팅 기구로 재 가열하고. 재 가열된 프리폼을 블로우 금형 안에 장착한 후 고압의 공기를 분사시켜 병의 형상을 생성 및 유지하면서 완성시킨다. 그러나 블로우 성형은 연신율이 10배 이상이 되기 때문에 최종 두께 분포를 예측하는 것이 매우 어렵다. 따라서 균일한 두께를 가질 수 있는 프리폼 형상 최적화가 필요하다. 본 연구에서는 블로우 성형 연신 과정에 따라 페트 용기의 두께 변화를 알아보기 위하여 사출-연신 블로우 성형시 두께 편차에 대한 해석을 수행하였으며, 그 결과 첫째 사출-블로우 성형 로우 결과를 이용하여 프리폼 초기 설계를 최적화하였고, 연신 및 블로우 과정에서 공정 편차에용기 두께며, 그 결과 을 수치적으로 로우하여 공정 편를 최적화하였다. 둘째, 사출-블로우 성형시 연신 과정과 동시에 공기를 블로우하는 방법이 용기 두께의 편차를 최소화하였으며, PET용기 제작 기술의 안정화 및 신뢰성을 향상시킬 수 있었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.153-153
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• 2011

현대 건축은 기능적이고 합리적이었지만 획일적이었던 박스형 건축에서 탈피해 형태와 공간에 있어서 다양한 변화를 시도하고 있다. 특별한 건축물의 실현을 위해 각 나라의 기술력은 급속한 발전을 이루었고, 보다 더 독특한 건축물에 대한 관심은 비정형 건축물에 대한 관심의 증대로 이어지고 있다. 이러한 비정형 건축물에 적합한 구조로써 프리폼(Free-Form) 구조가 있다. 프리폼 구조로 입체골조(Double Layered Structure)를 많이 사용하였으나, 최근 유리로 되어 투명하고 기하학적 모양의 건축물을 추구함에 따라 평면골조(Single Layered Structure)가 증가하고 있는 추세이다. 평면골조는 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 분류할 수 있고 프리폼 구조의 구성 요소 중 가장 취약하고 중요한 부분은 노드이다. 본 연구에서는 프리폼 구조 중 가장 큰 관심이 고조되고 있는 평면골조 모멘트 지배형의 노드에 대한 국내외 기술 분석을 통해 향후 연구 방향성을 제시하고자 한다. 입체골조는 하나의 노드에 여러개의 부재가 3차원으로 결합되어야 하기 때문에 다른 골조 시스템에 비해 노드부가 복잡하지만, 건축물의 외관을 유리로 하여 투명하게 하고 비틀리고 구부러진 구조물에 대한 건축적 요구가 많아짐에 따라 평면골조의 인기가 높아지고 있다. 이러한 시대의 흐름에 발맞추어 건물의 구조적, 기하학적 요구를 충족시키기 위해 다양한 노드 시스템이 개발 중이며, 가해지는 하중의 특성에 따라 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 구분하여 노드의 양상을 분류할 수 있다. 축력 지배형의 대표적인 시스템은 다이아그리드(Diagrid)이다. 축력 지배형 프리폼 구조의 노드는 전체 구조물의 하중을 축력으로 받아 모두 전달해야 하기 때문에 크기가 크고 가새가 2~4개층에 걸쳐서 설치되기 때문에 중량이다. 모멘트 지배형 노드를 갖는 프리폼 구조의 형태는 대부분 지붕 구조로써 지붕 자체의 하중만을 견디도록 설계된다. 따라서 노드부와 노드에 붙는 부재들이 가볍기 때문에 사람이 들 수 있고 노드의 크기가 작아 시공성이 좋으며 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 노드의 형태는 힘의 흐름과 쓰임에 따라 다양하다. 평면골조 모멘트 지배형의 노드는 접합방식에 따라 Splice node connection과 End-Face node connection 두 가지로 분류할 수 있다. Splice node connection은 각 부재의 종축으로 노드와 구조부재 사이에 이음재를 두어 연결하고, 연결 형태에 따라 전단력을 전달할 수 있는 1~2개의 접촉면이 생긴다. 전단응력을 받는 볼트로 이음재를 이어 조립하거나 용접으로 접합할 수 있다. 대표 노드로, SBP-1, SBP-2와 POLO-1 등이 있다. End-Face node connection은 각 연결된 부재의 단부와 노드 사이의 연결면은 종축방향의 수직이고, 인장응력을 받는 볼트를 사용하거나 용접에 의해 접합할 수 있다. 대표 노드로 SBP-4, WABI-1, MERO-1(Cylinder), MERO-2(Block), MERO-4(Double Dish) 등이 있다. 본 기술 현황 분석을 통해 현재 개발된 노드를 분류하고 가장 관심이 높은 Single Layer 모멘트 지배형 노드를 비교, 분석하였다. 최근 건물의 경향을 반영한 프리폼 구조를 실현하기 위해서 필수적인 노드의 개발은 국외에서 활발히 연구되고 있지만 그 기술이 개방되어 있지 않다. 국내에서는 동대문 디자인 플라자에 새로운 노드를 적용하고 고려대학교에서 모멘트 지배형 노드를 개발하는 등 발전 가능성을 보이고 있지만 국외 사례들에 비하면 아직 초기 단계라 할 수 있다. 따라서 현장 용접을 지양하고 공장 제작하여 현장에서 조립하며, 프로젝트 별로 상이한 노드를 사용하는 것이 아닌 다양한 요구를 효과적으로 수용하는 구조 효율성을 향상시킨 노드 상세의 개발이 이루어져야 할 것이다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 2부
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• pp.933-936
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• 2010

본 연구는 성형해석 및 실험적 방법을 통하여 페트 패키징 제품의 두께편차를 최소화 하기 위하여 프리폼 설계 및 블로우 성형공정 변수를 변화보았다. 블로우 성형과정을 정확하게 묘사하기 위하여 쉘(shell) 모델을 이용하여 블로우 성형해석을 수행하였으며, 이 결과를 토대로 프리폼 설계변수 및 공정 변수를 최적화 하였다. 제품 형상이 점점 복잡해지고 요구되는 제품의 품질이 높아질수록 실험적으로 최적의 결과를 도출하기가 어렵다. 이러한 문제점을 수치적 해석을 통하여 사전에 발생될 수 있는 파악함으로서 시행착오를 줄이고 최적의 금형을 제작함으로써 설계 불량, 제작시간 단축 및 비용 감소등 최적의 결과를 빠른 시간에 도출할 수 있음을 알 수가 있었다.

• Composites Research
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• 제30권5호
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• pp.297-302
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• 2017

본 연구에서는 적층복합재료에 발생하는 주요 손상인 박리를 방지하기 위하여, 굽힘-비틀림 하중이 작용하는 T-빔의 유한요소해석을 수행하였다. 복합재료 T-빔의 제작에 사용할 수 있는 3차원 직조 프리폼을 설계하고자 하였으며, 이는 2차원 구조의 직조섬유가 두께방향으로도 직조가 되어 있는 형태로서, 층간 분리에 의한 박리를 방지할 수 있는 구조이다. 적층복합재료의 해석 및 평가를 위하여 개발된 유한요소해석 소프트웨어인 ANSYS Composites PrePost를 이용하여 구조해석을 수행함으로써 적층복합재료의 섬유비율을 최적화하고, 이를 토대로 3차원 프리폼 T-빔의 제작을 위한 가이드라인을 제시하였다. 해석결과, T-빔의 길이방향 섬유의 비율이 수직방향 섬유의 2배일 때 가장 높은 강도를 보였으며, 하중조건의 변화에도 최적화된 빔 구조의 강도가 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 도출된 섬유비율을 이용하여 3차원 프리폼을 개발할 경우, 박리가 일어나지 않는 고강도의 T-빔 구조물을 제작할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국금형공학회:학술대회논문집
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• 한국금형공학회 2008년도 하계 학술대회
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• pp.83-88
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• 2008

• 한국강구조학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.59-71
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• 2012

프리폼 구조의 노드는 용접 및 볼트 접합 특성을 반영하는 것이 어려워 구조 성능을 해석적으로 평가하는 것에는 한계가 있다. 본 연구에서는 축하중을 받는 프리폼 구조 노드의 구조 거동을 알아보고 성능을 평가하기 위해 실험을 수행하였다. 실험은 노드 중심부의 성능을 알아보기 위한 노드 볼 실험과 노드부 전체의 내력 평가를 위한 노드부 실험으로 구분된다. 노드 볼 구조 성능 평가에서는 축력에 대한 단조가력과 반복가력 실험을 하였고 노드부 구조 성능 평가에서는 단조가력 실험을 수행하였다. 실험 결과 노드 접합부 설계가 적합하므로 실제 구조물에 인장 발생 시 노드 볼이 충분한 내력을 가지며 안전할 것으로 판단되나 압축 발생 시 노드 볼 형상의 비대칭에 따른 모멘트 발생으로 내력이 저하된 현상을 보였다.

• Composites Research
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• 제33권3호
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• pp.115-124
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• 2020

적층복합재료, 특히 탄소섬유 복합재료는 금속에 비해 가벼우며 상대적으로 비강도 및 비강성이 뛰어나기 때문에 항공 우주 산업 및 자동차 산업 등과같이 광범위한 분야에서 사용되고 있다. 그러나, 적층 복합재료는 섬유의 배열이 모두 면내방향으로 배열되어있기 때문에 박리가 발생한다는 큰 단점이 있으며, 이는 적층복합재료의 응용분야를 제한한다. 본 연구에서는 먼저 π-빔과 평판이 결합된 형태의 적층복합재료 T-빔을 개발하고, 구조해석 및 기계적 물성평가를 통하여 설계변수를 최적화하였다. 이후 적층복합재료 T-빔의 설계변수를 3D 직조 프리폼에 동일하게 적용하여 T-빔을 개발하였으며, 적층구조에 비하여 향상된 기계적 강도를 달성할 수 있었다. 이러한 연구결과는 강도향상을 필요로 하는 기존의 적층복합재료 구조물에 적용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.531-532
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• 2008