• 로봇학회논문지
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• 제8권2호
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• pp.136-142
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• 2013

In nature, many small insects are using jumping as a survival strategy. Among them, fleas jump in a unique method. They use an elastomer, 'Resilin', an extensor muscle and a trigger muscle. By contracting the extensor muscle, the elastic energy, that makes a flea to jump, is stored in the resilin. After storing energy, the trigger muscle begins contracting and pulling the extensor muscle. When the extensor muscle crosses the rotational joint, direction of torque generated from the extensor muscle reverses, 'torque reversal mechanism'. Simultaneously, the elastic energy stored in the resilin releases rapidly and is converted into the kinetic energy. It makes a flea to jump 150 times its body length. In this paper, miniaturized jumping robot using flea-inspired catapult mechanism is presented. This mechanism is based on the 4-bar linkage and the reversal joint and is actuated by Shape Memory Alloy (SMA) coiled springs describing the flea's muscle. The robot prototype is fabricated by SCM process using glass fiber prepregs and a sheet of polyimide film. The prototype is 20mm link length, 34mm width and 2.0g weight and can jump 103cm.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.521-527
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• 2011

군용 Single Board Computer(이하 SBC)에 주로 사용되는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit)는 주로 Power PC의 계열이며 Freescale 사의 G4 계열인 74xx 프로세서가 주로 사용된다. 이러한 CPU인 7447A는 System Controller를 통하여 SBC 내의 주 기억 장치와 고속으로 데이터를 주고받는다. 본 논문에서는 위와 같은 SBC의 구조에서 System Controller와 DDR 메모리 소자 간 I/F를 구현함에 있어 PCB 적층 구조, 소자들의 Layout, 임피던스매칭과 Rugged 환경에서 적용 되는 동작 가능한 DDR 메모리를 모듈로 설계하여 구현하였다. 또한, 군용환경에 적용하기위한 SBC의 형상은 주로 6U, 3U의 표준 형태로 설계되어져야 한다. 메모리의 단종을 대비하여 메모리를 모듈화하고 System Controller와 모듈간의 최적의 전기적인 I/F매칭과 신호의 cross over를 고려한 Artwork반영, 존재하는 PCB의 제한조건을 고려해서 시뮬레이션과 설계 및 구현하는 방안을 제안한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.152-152
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• 1999

1Gb급 이상 기억소자의 캐패시터 재료로 주목받고 있는 (Ba,Sr)TiO3 [BST] 박막의 전극재료로는 Pt, Ru, Ir과 같은 금속전극과 RuO2, IrO2와 산화물 전도체가 유망한 것으로 알려져 있다. 그런데, DRAM의 집적도가 증가하게 되면, BST같은 고유전율 박막을 유전재료로 사용한다 하더라도, 3차원적인 구조가 불가피하게 때문에 기존의 sputtering 방법으로는 우수한 단차피복성을 얻기 힘들므로, MOCVD법이 필수적이다. 본 연구에서는 기존에 연구되었던 Pt에 비해 식각특성이 우수하고, 비교적 낮은 비저항을 갖는 Ru 박막증착에 대한 연구를 행하였다. 본 연구에서는 수직형의 반응기와 저항 가열 방식의 susceptor로 구성된 저압 유기금속 화학증착기를 사용하여 최대 6inch 직경을 갖는 기판 위에 Ru박막을 증착하였다. Precursor로는 기존에 연구된 적이 없는 bis-(ethyo-$\pi$-cyclopentadienyl)Ru (Ru(C5H4C2H5)2, [Ru(EtCp)2])를 사용하였으며, bubbler의 온도는 85$^{\circ}C$로 하였다. Si, SiO2/Si를 사용하였으며, 증착온도 25$0^{\circ}C$~40$0^{\circ}C$, 증착압력 3Torr의 조건에서 Ru 박막을 증착하였다. Presursor를 운반하는 수송기체로는 Ar을 사용하였으며, carbon과 같은 불순물의 제거를 위해 O2를 첨가하였다. 증착된 박막은 XRD, SEM, 4-point probe등을 통해 구조적, 전기적 특성을 평가하였으며, 열역학 계산을 위해서는 SOLGASMIX-PV프로그램을 사용하였다. Ru 박막의 증착에 있어서 산소의 첨가는 필수적이었으며, Ru 박막의 증착속도는 30$0^{\circ}C$~40$0^{\circ}C$의 온도 영역에서 200$\AA$/min으로 일정하였으며, 첨가된 산소의 양이 적을수록 더 치밀하고 평탄한 표면형상을 보였으며, 또한 더 낮은 전기 전도도를 보였다. 그리고 증착된 박막은 12~15$\mu$$\Omega$cm 정도의 낮은 비저항 값을 나타냈으며 이것은 기존의 sputtering 법에 의해 증착된 Ru 박막의 비저항 값들과 비교될만하다. 한편, 높은 온도, 높은 산소분압 조건에서 RuO2의 형성을 관찰하였으며, 이것은 열역학적인 계산을 통해서 잘 설명할 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제30권5호
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• pp.231-238
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• 2020

The composition of martensite transformation in NiAl alloy is determined using pure nickel and aluminum powder by vacuum hot press powder metallurgy, which is a composition of martensitic transformation, and the characteristics of martensitic transformation and microstructure of sintered NiAl alloys are investigated. The produced sintered alloys are presintered and hot pressed in vacuum; after homogenizing heat treatment at 1,273 K for 86.4 ks, they are water-cooled to produce NiAl sintered alloys having relative density of 99 % or more. As a result of observations of the microstructure of the sintered NiAl alloy specimens quenched in ice water after homogenization treatment at 1,273 K, it is found that specimens of all compositions consisted of two phases and voids. In addition, it is found that martensite transformation did not occur because surface fluctuation shapes did not appear inside the crystal grains with quenching at 1,273 K. As a result of examining the relationship between the density and composition after martensitic transformation of the sintered alloys, the density after transformation is found to have increased by about 1 % compared to before the transformation. As a result of examining the relationship between the hardness (Hv) at room temperature and the composition of the matrix phase and the martensite phase, the hardness of the martensite phase is found to be smaller than that of the matrix phase. As a result of examining the relationship between the temperature at which the shape recovery is completed by heating and the composition, the shape recovery temperature is found to decrease almost linearly as the Al concentration increases, and the gradient is about -160 K/at% Al. After quenching the sintered NiAl alloys of the 37 at%Al into martensite, specimens fractured by three-point bending at room temperature are observed by SEM and, as a result, some grain boundary fractures are observed on the fracture surface, and mainly intergranular cleavage fractures.

• 한국정밀공학회지
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• 제30권1호
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• pp.39-46
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• 2013

Smart material such as SMA (Shape Memory Alloy) has been studied in various ways because it can perform continuous, flexible, and complex actuation in simple structure. Smart soft composite (SSC) was developed to achieve large deformation of smart material. In this paper, a shell actuator using woven type SSC was developed to enhance stiffness of the structure while keeping its deformation capacity. The fabricated actuator consisted of a flexible polymer and woven structure which contains SMA wires and glass fibers. The actuator showed various actuation motions by controlling a pattern of applied electricity because the SMA wires are embedded in the structure as fibers. To verify the actuation ability, we measured its maximum end-edge bending angle, twisting angle, and actuating force, which were $103^{\circ}$, $10^{\circ}$, and 0.15 N, respectively.

• 한국재료학회지
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• 제21권11호
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• pp.617-622
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• 2011

The effect of oxygen on the shape memory characteristics in Ti-18Nb-6Zr-XO (X = 0-1.5 at%) biomedical alloys was investigated by tensile tests. The alloys were fabricated by an arc melting method at Ar atmosphere. The ingots were cold-rolled to 0.45 mm with a reduction up to 95% in thickness. After severe cold-rolling, the plate was solution-treated at 1173 K for 1.8 ks. The fracture stress of the solution-treated specimens increased from 450 Mpa to 880 MPa with an increasing oxygen content up to 1.5%. The fracture stress increased by 287MPa with 1 at% increase of oxygen content. The critical stress for slip increased from 430 MPa to 695 MPa with an increasing oxygen content up to 1.5 at%. The maximum recovery strain of 4.1% was obtained in the Ti-18Nb-6Zr-0.5O (at%) alloy. The martensitic transformation temperature decreased by 140 K with a 1.0 at% increase in O content, which is lower than that of Ti-22Nb-(0-2.0)O (at%) by 20 K. This may have been caused by the effect of the addition of Zr. This study confirmed that addition of oxygen to the Ti-Nb-Zr alloy increases the critical stress for slip due to solid solution hardening without being detrimental to the maximum recovery strain.

• 열처리공학회지
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• 제37권2호
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• pp.79-85
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• 2024

The effects of annealing heat treatment and the addition of Cu element on the shape memory effect of the NiTi-based alloy were investigated by analyzing differential scanning calorimeter results and characterizing recovery rate through 3D scanning after Vickers hardness test. Through 3D scanning of impressions after Vickers hardness test, the strain recovery rates for specimens without annealing treatment and annealed specimens at 400, 450, and 500℃ were measured as 45.96%, 46.76%, 52.37%, and 43.57%, respectively. This is because as the annealing temperature increases, both B19' and NiTi₂ phases, which can impede martensitic transformation, are incorporated within the NiTi matrix. Particularly, additional phase transformation from R-phase to B19' observed in specimens annealed at 400 and 450℃ significantly contributes to the improvement in strain recovery rates. Additionally, the results regarding the Cu element content indicate that when the total content of Ni and Cu is below 49.6 at.%, the precipitation of fine B19' and NiTi₂ phases within the matrix can greatly influence the transformation enthalpy and temperature range, resulting in relatively lower strain recovery rates in NiTi alloys with a small amount of Cu element produced in this study.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.377-387
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• 2014

본 연구는 지진에 대한 구조물의 손상을 최소화 하기 위하여 슬립 저항력을 활용한 새로운 형태의 마찰 댐퍼형 가새 시스템의 설계와 개발을 주로 다루고자 한다. 가새 부재 내에서 전단력에 의한 마찰 거동으로 상당량의 에너지를 수동적으로 소산하기 위하여 플레이트 전단 이음부 위에 슬롯 형태의 볼트 구멍을 설치한다. 여기에 전단 마찰 거동으로 인해 발생되는 잔류변형을 줄이고자 상온에서 원형복원이 가능한 초탄성 형상합금 와이어를 꼬아서 만든 연선을 설치하여 댐퍼 시스템 내에 복원성을 증진 시켰다. 기존에 주로 사용된 수동적인 변위 제어 장치와 비교하여 본 연구에서 다루고자 하는 자동복원이 가능한 마찰 댐퍼형 가새 시스템은 중심 가새 프레임 구조물에 손쉽게 설치하여 지진발생 후에 구조물에 발생하는 층간 잔류변위를 최소화하여 유지 보수에 소모되는 비용의 대폭적인 절감을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 자동복원이 가능한 마찰 댐퍼형 가새 시스템의 역학적인 거동 메커니즘을 살펴보고 실험값으로 보정되어 신뢰성을 확보한 스프링 모델을 사용하여 해석을 실시하였다. 시스템에 다양한 설계 변수를 적용하여 복원성과 에너지 소산 능력 측면에서 제안된 댐퍼의 성능 동향을 분석을 하고 최적의 설계 방식을 제안하고자 한다. 마지막으로 자동복원이 가능한 마찰 댐퍼를 중심 가새 프레임 구조물에 설치하여 비선형 동적 해석을 실시하고 기존의 시스템과 비교하여 성능적인 우수성을 입증하고자 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.259-265
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• 2024

형상기억합금(SMA)-섬유 액추에이터는 소프트 로봇 공학 및 웨어러블 기술을 포함한 다양한 분야에서 큰 주목을 받아왔다. 이러한 부드러운 액추에이터는 SMA와 단순 직물 섬유를 결합하여 개발되었으며, K 루프와 P 루프라는 두 가지 루프 패턴으로 편직되었다. 두 루프 모두 루프 헤드 형상으로 인해 반대 굽힘 특성으로 구별된다. 그러나 이러한 액추에이터 시트의 편직 공정에는 전문 지식과 시간이 필요하므로 편직 루프 작동 시트의 생산 비용이 높아진다. 이 논문에서는 전압을 가할 때 큰 변형이 발생하는 SMA 직물 기반 액추에이터의 변형을 평가하는 새로운 방법을 소개하였다. SMA 재료의 매우 비선형적인 구성 방정식으로 인해 수치 분석을 위한 분석 모델을 개발하는 것은 어렵다. 따라서 본 연구에서는 SMA 재료의 대변형을 고려하면서 SMA-섬유 액추에이터의 초기 설계에 사용할 수 있는 선형 구성 방정식을 활용하는 새로운 접근 방식을 제안하였다. 전기-기계연성 효과를 모델링할 수 있는 선형구성방적식은 ABAQUS의 UMAT을 사용하여 구현하였다. 이 등가 단위 셀 모델(EUC)은 K-루프와 P-루프의 실험적 굽힘 작동 결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권5호
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• pp.430-436
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• 2014

본 논문에서 제안한 우주기반기술 검증용 극초소형 위성의 명칭은 STEP Cube Lab.(Cube Laboratory for Space Technology Experimental Project)이며, 주요임무는 가변 방사율 열제어기, 형상기억합금 진동 절연기, 진동형 히트파이프, MEMS 기반 고체 추력기와 같이 국내 산학연에서 기 수행된 우주핵심기술을 발굴 및 탑재하여 궤도검증을 실시하는 것이다. 또한, 배열형 집광렌즈가 적용된 고효율 집광형 태양전력시스템과 열선절단방식이 적용되어 높은 체결력과 적용방법에 따라 복수구조물의 구속 및 분리가 가능한 무충격 구속분리장치를 주요 탑재체로 개발하여 궤도 검증을 실시예정이다. 본 논문에서는 상기 탑재체의 궤도 검증을 임무목적으로 하는 STEP Cube Lab.의 체계 및 부체계 개념설계를 통해 임무의 구현 가능성을 검토하였다.