• 대한기계학회논문집B
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• 제37권8호
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• pp.717-724
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• 2013

Urea-SCR은 동절기, 북유럽과 북미지역과 같은 $-20^{\circ}C$ 이하의 환경에서 요소수가 동결되는 문제점을 해결해야 한다. 따라서 이러한 요소수 저장탱크에 해동 시스템을 적용하여 시동 초기, 요소수를 적정 시간 내 분사하기 위한 기술의 확보가 필요하다. 본 연구에서는 저장탱크 내 요소수의 동결현상과 냉각수 순환 가열방식을 적용한 해동현상에 대하여 상용 소프트웨어인 Fluent 6.3을 이용하여 3차원 비정상상태 수치해석을 수행하였다. 이를 통하여 요소수의 동결 및 해동과정 중 나타난 온도분포, 상경계면, 그리고 액상분율을 분석하여 열전달 특성을 고찰하였다. 결론적으로 요소수의 동결은 저장탱크 벽면으로부터 중심부로 이루어졌으며, 해동현상은 순환 파이프와 인접할수록 요소수의 상변화가 빠르게 진행하였다. 또한, 냉각수의 $70^{\circ}C$, $200{\ell}/h$ 조건에서 $1{\ell}$의 액상 요소수를 얻는데 약 190초의 시간이 필요하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권6호
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• pp.620-625
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• 2015

IMO MEPC에서는 지구온난화를 늦추기 위해서, 선박에서 배출되는 GHG(Green House Gas)인 $CO_2$를 줄이기 위한 방안으로 선속을 다운시켜 운항할 것을 제안한바 있으며, 해운회사에서도 연료비 절감을 위해서 자발적으로 감속운항(Low steaming)을 하고 있어, 국제항해에 종사하고 있는 대부분의 컨테이너선들이 감속운항을 하고 있다. 또한, 날로 증가되고 있는 해운 물동량 증가로 선박의 연료비 부담이 증가되고 있어 연료비 절감 기술개발이 절실히 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 디젤엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 연료첨가제(유용성 칼슘계 유기금속화합물)를 일정량 투입(사용 연료량의 0.025%) 하여 연료비를 절감하는 방법을 시도하였다. 실험의 정확도를 위해서 육상 발전소에 설치된 2행정 대형 디젤엔진을 실험 대상으로 하였다. 실험 엔진의 부하는 저, 중 및 고 부하(50, 75, 100%)로 나누어서 실시하였으며, 연료첨가제의 투입 전과 투입 후의 엔진성능(출력, 연료소비율, 최고연소압력(P-max), 배기온도)을 비교 분석 하였다. 본 실험을 통해서 연료첨가제를 투입함으로써 저부하(50%) 에서 2% 이상의 연료비 절감 효과를 확인 할 수 있었으며, 최고연소압력은 상승하는 반면에 배기온도는 하강함을 알 수 있었다.

• 통상정보연구
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• 제18권3호
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• pp.47-72
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• 2016

그 동안 우리나라 정부의 통상분야에 대한 관심은 한 해 동안 교역활동의 흐름을 통해 최종적으로 산출된 숫자의 적(赤)과 흑(黑)이 의미하는 부호(+, -)에만 관심을 가졌다. 이제는 교역활동의 결과를 대리하는 그 숫자가 의미하는 숨어있는 공간정보에 주목할 때이다. 본 연구는 한미 양국이 제공하는 교역액 데이터의 공간정보를 활용하였다. 2003년부터 2015년까지 12년간의 교역데이터의 분석결과 분해가 가능한 공간정보를 교역물품 발생지, 경유지 그리고 최종목적지로 구분하였으며, 연구결과는 첫째, 일반적으로 대미 수출을 뜻하는 한국발 미국향 화물에 대한 공간정보의 특성을 2003년과 비교했을 때 2015년에는 발생지 측면에서 탈수도권화 현상이 나타났다. 국내 경유지 측면에서는 해상 및 항공화물의 비중이 각각 약76%, 23%로 분석되었다. 미국 경유지의 경우 미서부 항만의 경유비율이 줄어들고 있었으며, 상대적으로 미남부 항만의 경유는 증가하고 있었다. 화물의 최종목적지는 캘리포니아 주로의 수출비중이 가장 높았으나, 텍사스와 조지아 주의 화물성장세가 증대되고 있음을 확인하였다. 둘째, 일반적으로 대미 수입을 뜻하는 미국발 한국향 화물의 공간정보특성을 살펴보면 발생지 측면에서는 캘리포니아와 텍사스 주의 비중이 절대적으로 높은 편이다. 미국 내 경유지인 항만과 공항의 경유비율은 약60%, 40%의 비율로 항공화물의 비중이 높은 것으로 분석되었다. 국내의 경유지 중 공항은 인천공항이 절대적이었으며, 항만의 경우는 부산항의 점유율은 68.2%를 기록하여 12년 전과 큰 변화는 없어 영향력이 지속되고 있음을 알 수 있었다. 반면 평택당진항과 인천항과 같이 수도권에 인접한 항만의 성장세가 확인되었다. 본 연구는 12년간 한국과 미국의 교역액 데이터의 공간정보를 분해하여 양국의 교역구조를 발생지, 경유지, 목적지로 구조화하는데 목적이 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.592-597
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• 2013

인버터 일체형 전동식 압축기 내부의 모터 및 인버터에서 발생된 열은 차가운 냉매에 의해 냉각되기 때문에 열적인 문제가 거의 발생하지 않는다. 하지만, 압축기 모터 및 인버터의 열전달 성능은 압축부와의 상호 열전달에 의하여 압축기 성능에 영향을 미친다. 또한 외기 환경 및 시스템 운전조건에 따라, 모터 및 인버터의 온도 증가는 이러한 모터 시스템의 출력 밀도에 영향을 미치고, 특히 인버터는 온도 상한치 관리에 의해 작동이 멈추어질 수 있다. 본 연구에서는 전동식 압축기 모터 시스템의 열유동 해석을 수행하였고, 모터 및 인버터의 방열성능 향상에 대해 분석하였다. 현 모델의 해석 결과는 압축기 운전영역에서 모터가 전반적으로 낮은 온도 경향을 나타내었으며, 인버터의 경우는 고속조건에서 관리 온도인 $85^{\circ}C$ 이내 범위를 만족하지만, 저속 가혹조건에서 제한 온도를 $10^{\circ}C$ 정도 초과하였다. 따라서 가혹 운전조건에서의 방열 문제를 해결하기 위해, 압축기 유로개선 뿐만 아니라 모터 및 인버터의 발열 저감기술의 개발이 요구된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.687-692
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• 2018

본 논문은 첨단운전자지원시스템(Advanced Driver Assist System, ADAS) 및 자율주행자동차 등에 영상 정보를 제공하는 자동차용 열상카메라를 개발하고 그 영상의 디테일을 향상하기 위한 개선된 기법을 제안한다. 열상카메라는 온도 측정과 야간 영상 확보 등을 목적으로 의료, 산업, 군수 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 스마트자동차에서는 야간 영상 확보를 위하여 적용되고 있다. 첨단운전자지원시스템 및 자율주행자동차 등의 영상 센서로 활용되기 위해서는 객체인식이 가능한 수준의 영상 해상도 및 디테일이 요구된다. 본 논문에서는 자동차에 적용 가능한 $640{\times}480$ 해상도의 열상카메라를 개발하고 영상의 디테일을 향상하기 위한 BDE(Block-Range Detail Enhancement) 기법을 적용한다. 다양한 주행 환경에서 얻어지는 영상 디테일을 향상하기 위하여 대상 픽셀과 주변 8개의 픽셀 간의 Block-Range 값을 계산하여 5단계로 구분하고 각기 다른 Factor를 가감하도록 함으로써 활용도가 높은 영상을 얻을 수 있도록 한다. 개선된 기법은 130mK의 온도 차이까지 구분함으로써 영상의 어두운 부분도 상대적으로 세밀하게 구분하며, 영상의 밝은 부분과 어두운 부분 모두에서 고른 디테일 향상을 보여준다. 개발된 열상카메라와 디테일 향상 기법을 실차에 적용하고 시험하여 제안된 기법의 개선된 결과를 제시한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권2호
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• pp.183-190
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• 2015

무동력펌프의 일종인 이젝터는 압력을 갖는 유체를 노즐에서 분사하여 주위의 유체를 흡입 후 혼합유체를 외부 동력 없이 송출하는 장치이다. 구조가 간단하고 고장이 적어 여러 산업분야에서 이용되고 있으며, 자동차 산업에서는 연료주입용으로도 이용되고 있다. 대부분 이젝터는 가스상을 사용하기 때문에, 가스상 이젝터는 오래전부터 연구되어 왔다. 액체상 이젝터는 그 용도에 비해 아직 연구가 활발하지 못하다. 가스상 이젝터와 달리, 액체상 이젝터는 노즐목에서 부분적인 압력강하에의한 공동현상이 발생되고 이러한 공동현상은 부품파손을 유발하며, 소음을 발생시키는 원인이 되고 있다. 본 연구는 액체-액체상 이젝터의 최대 유량비와 공동현상 발생영역 비교를 위해 5가지 인자를 변경하여 2차원 축대칭 전산해석을 진행하였다. 액체 이젝터의 공동현상에서는 특히 노즐각도가 중요한 역할을 하였으며, 유량비 성능 특성은 혼합챔버각도 $35^{\circ}$가 가장 유리한 것으로 판단된다. 이를 통해 공동 현상을 최소화시키면서 성능 최적화를 달성할 수 있는 조합을 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.310-315
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• 2017

자동차용 방수커넥터는 외부로부터 방수가 필요한 전장부품인 와이어 하네스(Wire Harness)에 연결되어 있는 핵심기능부품이며 특히 와이어씰(Wire Seal) 부품은 고온, 다습, 저온, 먼지, 약품 등의 복합적 환경에서도 체결부 기밀성이 확보되어야 한다. 이러한 와이어씰은 최근 기존의 고상실리콘고무(Heat Cure Rubber)대신 친환경 소재이며 기계적 특성이 우수한 액상실리콘고무(LSR)를 적용하고 있다. 그리고 LSR용 와이어씰을 액상사출성형(Liquid Injection Molding)공정으로 제조할 경우 고상실리콘고무를 제조 하긴 위한 압축성형방식에 비해 사이클타임이 10배이상 빠르고 스크랩이 발생하지 않아 재료의 손실이 없으며 가류 및 생산을 위한 전후처리 과정이 필요 없기 때문에 원가 절감효과가 큰 이점이 있다. 하지만, 방수커넥터를 제조하기 위한 LSR 다캐비티 사출성형공정에서는 일정한 품질의 제품을 확보하기 위하여 캐비티간 균일한 경화온도를 유지하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 캐비티간 온도 편차를 최소화 하기 위하여 카트리지 히터의 용량을 위치마다 다르게 설계한 후 열전달 해석과 최적화 모듈을 연계하여 최적의 카트리지 히터 용량을 빠르고 효율적으로 도출하였다. 최적화 해석결과 일정한 히터 용량을 적용한 경우에 비하여 캐비티간 온도 편차는 $13.1^{\circ}C$에서 $8.1^{\circ}C$로 감소 시켜 균일 경화를 위한 온도 편차 $10^{\circ}C$ 이내인 설계 기준을 만족시킬 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.107-114
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• 2017

터보차저는 배기가스로 구동되는 엔진 과급기를 말하며, 배기에너지를 이용하여 배기통로에 연결된 터빈의 회전력을 변화시켜, 혼합 가스의 충전효율을 높여 출력과 연비를 향상 시키는 부품이다. 이러한 목적에 따라 과급을 조절해주는 것이 중요하며, 핵심 부품 중 노즐 슬라이드 조인트가 있다. 소재는 현재 오스테나이트 계 스테인리스강으로 높은 내열성과 내식성 등의 우수한 기계적 성질을 이용하고 있다. 그러나 절삭성이 나쁘기 때문에 절삭가공에 의해 복잡한 형상의 제품을 만드는데 어려운 점이 많다. 현재 노즐 슬라이드 조인트의 가공방법은 금속분말 사출성형후 치수정밀도를 위해 절삭가공을 행하고 있다. 따라서 본 연구에서는 Nitronic 60을 이용하여 터보차저 과급유량을 조절해주는 노즐 슬라이드 조인트의 제작 공정에서 절삭가공이 필요 없는 정형가공 공정을 제안하기 위하여, 기계적 특징에 영향과 연관이 있는 소결온도, 제품의 응력 및 변형률, 형상과 관련이 있는 모따기 펀치각도 및 펀치의 곡률반경을 설계변수로 선정하였다. 그에 따라 유한요소해석과 실험계획법인 다구찌법 및 SN비를 이용하여 가장 좋은 공정 조건을 제안하였다. 최종제품과 유한요소해석 결과의 상대밀도 및 정수압을 비교하여 경향이 일치함을 알 수 있었다. 따라서 다구찌법을 이용한 금속분말의 성형공정 설계에 유용하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.725-732
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• 2017

경량화는 현재 자동차 산업에 있어 가장 중요하게 여겨지는 화두 중 하나이다. 내연기관은 물론 미래형 자동차, 친환경 자동차 개발을 위해 경량화는 자동차 산업에 있어서 결코 빠질 수 없는 소재이다. 친환경 자동차를 개발하는데 있어 연비향상과 주행성능향상은 경량화가 핵심이기 때문이다. 본 연구팀에서도 포뮬러 형태의 자작자동차를 제작하면서 경량화와 최적설계를 통한 주행 성능 향상에 주안점을 두고 연구를 시작하였다. 본 연구는 전년도 제작 차량을 바탕으로 다음의 네 가지 항목으로 나누어 진행하였다. 첫 번째, 엔진의 교체를 통한 엔진룸의 구조설계 및 경량화. 두 번째, 프레임의 최적설계를 통한 부재의 단순화 및 경량화 연구. 세 번째, 프레임의 최적설계에 따른 서스펜션의 구조설계 및 해석. 마지막으로, 업라이트와 허브의 설계 및 경량 부품 사용을 통한 경량화 등이다. 이러한 목표설정을 두고 차량 설계를 진행하였으며 결과적으로 전년도 차량 대비 48 kg을 감량하여 19.5% 만큼의 경량화 하였고 이에 가속도 또한 80 m 기준 6.65 s에서 5.8 s만큼 단축시켰다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권3호
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• pp.325-331
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• 2013

본 논문에서는 상용 프로그램 ABAQUS를 이용하여 브레이크 시스템의 불안정 모드를 알아보기 위한 복소고유치해석을 수행하였다. 또한 전체 시스템의 불안정 복소 고유모드에서 가장 진동에너지가 큰 부품을 알아보기 위한 기여도해석과 전체 복소 고유모드와 해당 부품의 부품모드간의 기여도해석을 통해 모드 연성의 가능성이 높은 모드를 알아보았다. 본 연구에서는 디스크 로터의 2차 굽힘모드와 토크멤버의 3차 축방향 횡모드의 연성에 의해 1.4kHz의 불안정 모드가 발생하는 것을 알 수 있었다. 이러한 모드 연성을 차단하기 위해 불안정성을 유발하는 토크멤버에서 해당모드의 주파수 변화에 대한 감도 해석을 실시하였다. 감도 해석 결과를 토대로 질량 가중에 의한 구조물 동특성 변경을 수행한 결과 저주파 영역에서 불안정 모드가 발생하지 않아 본 연구에서 제시된 저감방법의 유효성을 확인할 수 있었다.