• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권12호
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• pp.3632-3637
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• 2009

본 논문에서는 단상 MJ81 전기선로전환기의 실용화를 위해 요구되는 현장설치시험을 수행한 결과를 기술하고 있다. 이러한 단상 MJ81 전기선로전환기는 경부고속철도 건설시에 프랑스 알스톰 및 코지프로부터 기술이전 받아 국산화한 3상 MJ81 전기선로전환기를 단상 220V를 사용하고 있는 국내 기존선에서도 선로 연변 전원설비의 변경 없이도 사용할 수 있도록 구동부의 성능 개선을 통해 공인인증시험을 통과한 제품이다. 한국철도기술연구원 및 삼성 SDS에서는 기존철도기술개발사업을 통해 기존선의 속도 및 안전성 향상을 위해 단상 MJ81 전기선로전환기를 국산화 하였으나 이의 실용화를 위해서는 연동장치와의 인터페이스 시험 뿐 아니라 실제 선로에서의 현장설치시험을 통해 성능을 입증하여야 한다. 본 논문에서는 이러한 시험을 진행한 과정과 함께 현장설치시험의 결과 분석을 통해 국산품인 단상 MJ81 전기선로전환기의 실용성을 입증하였으며, 입증된 결과를 바탕으로 2009년 2월 한국철도시설공단의 물량을 수주하여 현재 설치 중이다.

• 한국가스학회지
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• 제22권4호
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• pp.27-31
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• 2018

폭발위험장소의 구분은 인화성 물질을 취급하는 사업장에서 비용 및 안전 측면에서 매우 중요하다. 위험장소의 반경에 따라 전기기계 기구의 방폭기기 설치 여부가 결정되기 때문이다. 2017년 11월 6일부터 KS C IEC-60079-10-1:2015가 발행되어 새로운 기준으로 적용된다. 기존의 기준과 새로운 기준에 대한 차이를 이해하여 적용하는 것이 중요한 시점이다. 누출량 계산식에 누출계수 및 압축인자가 추가되었고 증발 풀 누출량 계산식, 누출공 크기 적용, 폭발위험장소의 모양이 추가 적용되었다. 안전계수 K값의 범위도 변경되었다. 또한 위험장소의 반경에는 기존기준은 가상체적에 환기횟수를 적용하였지만 개정기준은 누출 특성 값을 이용하여 산정된다. 본 연구에서는 환기 및 희석의 관점에서 기존 기준과의 차이점을 살펴보고 위험장소의 반경에 미치는 영향을 검토하였다. 기존 폭발위험장소를 선정한 기준과 개정기준을 기준으로 적용하여 비교 및 분석을 실시하였다. 연구결과 환기 및 희석이 잘 된다하더라도 실질적으로 위험반경에 영향이 없을 경우가 발생함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.1-7
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• 2017

분무식 노즐(spray nozzle)은 액체의 표면을 증가시키기 위해 에너지를 공급하여 액체를 다수의 액적으로 미립화시키는 장치로 연소과정에서의 연료의 미립화 또는 표면이나 입자의 코팅 등 여러 산업분야에 다양한 목적으로 응용된다. 초음파 미립화 노즐은 진동 발생장치로부터 고진동수의 전기에너지를 받아 같은 진동수의 기계적 에너지로 변환시키는 변환기를 갖고 있다. 변환된 에너지를 액체에 부가하여 고주파 진동에 의해 미세한 액적을 생성하여 분사한다. 코팅작업에서 가압되지 않은 저속의 분무는 액적이 튕겨나가지 않고 표면에 달라붙어 과도하게 분사되는 양을 줄일 수 있다. 초음파 미립화 노즐은 초음파 진동부 외벽에 공기를 공급해 줄 수 있는 공간을 통해 생성된 보조 공기흐름을 이용하여 저속의 액적을 운반하여 분무특성이나 분무형상을 조절할 수 있다. 따라서 주위 공기의 흐름을 이용하여 원하는 분무특성을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 액적의 분사 운동을 모사하기 위해 라그랑지안 분산상 모델(DPM)을 적용한 상용코드 FLUENT를 사용하여 액적 주위의 공기흐름을 동반하는 초음파 미립화 노즐을 해석하였다. 노즐 수축부 형상, 액적의 크기 그리고 공기 측 압력차의 크기를 변화시키며 수치해석을 수행하여 코팅용 분무를 위한 최적 조건을 연구하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.29-36
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• 2017

본 논문은 열병합 복합발전이란 하나의 프로세스에서 전기 또는 기계 동력과 열에너지의 두 형태를 생산하는 것이다. 가스터빈 열병합 발전 시스템의 각 구성부의 성능을 변수로 전체 시스템의 연료 소모와 각 구성부의 열과 전기의 성능을 표현하여야 한다. 전체시스템은 상부 시스템인 가스터빈 2대와 하부시스템인 열회수 증기발생기(HRSG) 2대, 증기터빈 1대, 지역난방열교환기 2대로 구성되어 있다. 가스터빈 열병합 복합발전시스템에서 가동시간 기준 10,000시간 후 성능시험을 각종 시험장치 설치 및 ASME PTC 46에 준한 성능시험으로 실시하였고, 발전소 전체의 종합출력과 효율에 대한 성능을 분석하였다. 이러한 성능시험 실시자료를 기초로 시험성능을 비교하여 성능변화 값을 확인하였다. 이 논문에서 가스터빈, 열회수 증기발생기, 증기터빈의 열역학적 시스템 해석을 통하여 이론적 결과 값을 산출하였다. 비교 대상은 전체 시스템의 생산열량과 대기로 배출되는 열량을 이론값과 실험값을 비교하였고, 전기출력 및 열 출력에 대한 효율을 이론값과 실제 값을 비교하였다. 가스터빈 열병합 복합발전소 성능 특성에 대한 시험결과를 열역학적 효율 특성과 비교하였으며, 0.3%의 오차를 보였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권3호
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• pp.935-939
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• 2018

3D프린팅 기술은 산업적 응용을 넘어서 기계 설비 및 각종 장비의 부품생산뿐만 아니라 의료, 식품, 패션에 이르기까지 많은 시제품들의 개발 및 연구가 진행되고 있다. 3D 프린팅 기반 기술의 적용사례를 볼 때 정밀도와 제작 속도 측면에서도 다른 산업에 충분이 활용될 수 있는 기술의 개발이 보고되고 있으나, 아직까지는 시제품 위주로 이용되고 있으며, 향후 3D 프린팅 기술은 4차산업혁명과 관련하여 광범위한 분야에서 응용될 수 있는 완성품이나 부품제작에 이용될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 탄소나노 재료중 대표적으로 많이 이용되는 환원그래핀 [rGO(reduced graphene oxide)]과 전도성 고분자중 생체 친화적인 특성을 갖는 폴리피롤[Ppy(Polypyrrole)]의 복합체를 생분해성 고분자인 폴리카프로락톤 [PCL(polycaprolactone)]과 혼합하여 3D 프린팅용 전도성 레진을 개발하고자 하였다. 결과로, 폴리피롤과 환원그래핀 각각 5 wt%, 0.75 wt% 에서 최적의 전기적 특성을 나타내었으며, 환원그래핀의 농도에 따른 표면분석에서도 이와 부합하는 결과를 확인 할 수 있었다. 본 연구를 통하여 제조된 전도성 레진은 3D 프린팅 뿐만 아니라, 다른 산업분야의 전자재료에도 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.50-55
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• 2018

지진은 예보가 거의 불가능하고 짧은 시간동안 일어나 지진이 발생할 때 적극적인 대처를 할 시간적인 여유가 거의 없어 다른 자연재해에 비해 인명피해와 재산피해가 많이 발생한다. 최근 전 세계적으로 지진이 빈번하게 발생하고 있다. 이와 같이 지진의 증가에 따라 구조물의 안전성 확보에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만 상대적으로 비구조요소인 전기 시설 등에 대한 연구는 미비한 실정이다. 그리고 현재 국내의 전기설비는 지진에 대한 안전설계를 하지 않는 경우가 많아 지진이 발생했을 때 손상에 매우 취약하다. 따라서 본 연구에서는 ABAQUS를 통해 실제 수배전반과 유사하도록 모델링을 하였고 자연지진파를 이용하여 3D 동적비선형해석을 수행하였다. 송변전설비 내진설계 실무지침서의 지진구역I과 보통지반암 조건에 따르면 기능수행수준의 최대응답가속도는 0.157g이다. 하지만 본 연구에서 일반적인 수배전반에 대한 해석결과의 0.1g에서 한계상태 도달비율은 30%로 안전하다고 볼 수 없다. 그리고 해석결과를 통해 지진취약도를 도출하고 분석하였다. 도출된 지진취약도는 수배전반의 한계상태를 판별하는 정량적 근거로 제시하고 이와 관련된 연구의 기초자료로 활용되는데 목적을 가지고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.324-334
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• 2017

발전소 유닛마스터제어(UMC)용 시뮬레이터는 국내 및 해외에서 운전원 훈련 목적으로 개발되어 왔다. 일반적으로 UMC 시뮬레이터는 발전소 건설 마지막에 구축되는데, UMC 로직은 발전설비 내에 있는 많은 신호들 간의 간섭사항들을 사전에 확인하기 위해 시뮬레이션이 필수적으로 필요하지만 공정 일정 차이로 인하여 플랜트 로직 설계자나 시운전 엔지니어들이 UMC 로직을 시뮬레이션 하기는 쉽지 않다. 이러한 배경으로 본 논문에서는 발전소 로직 설계자와 운전원들이 매틀랩에서 제공하는 시뮬링크 환경에서 손쉽게 구현할 수 있는 시뮬레이션 방법을 제안한다. UMC의 핵심기능이 수학적 분석과 기능 블록 조합이 기본으로 구성된 독특한 시뮬레이션 알고리즘을 통해 구현된다. 또한, 로직 내 설비 목표값 제어를 위해 정수기반 구성도가 제안된다. 이러한 시뮬레이션 기법들을 통해 부하 분배, 상 하한치 제한, 주파수 보상 등의 기능들이 시뮬링크 내에서 성공적으로 구현될 수 있음을 보이고, 결과적으로 우리는 UMC 로직을 플랜트 시뮬레이터 없이도 시뮬링크에서 구현할 수 있음을 보인다. 본 논문에서 제시한 다양한 시뮬레이션 기법들은 발전소 건설 기간 중 플랜트 로직 설계자 또는 시운전 엔지니어들을 위한 시뮬링크 기반의 시뮬레이션 설계 관련한 양질의 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권4호
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• pp.461-469
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• 1999

환자감시장치는 중환자실, 수술실, 응급실 및 병실에서 환자의 상태인 심전도 파형, 맥박수 , 혈압등을 측정하고 감시하는 기본적인 의료장비이다. 본 논문에서 설계한 환자감시장치는 심전도-비관혈식 혈압 감지장치이다. 심전도는 심장 근육의 이완과 수축에 따라 발생하는 전기 현상으로 대부분의 의사들은 환자의 심장 상태를 심전도 신호 패턴으로 진단을 하고 있다. 심전도 감시장치는 장시간동안 환자의 심장상태를 감시하는데 사용된다. 환자의 혈압을 재는 일은 일반화된 임상 측정의 하나로, 진찰실에서나 또는 특별한 수술중에도 시행되고 있다. 본 논문에서는 동맥 내의 혈압을 비관혈적으로 측정하는 오실로메트릭 방식의 간접 측정 방법을 사용하였다. 개발한 환자감시장치를 수술실 장비와 비교, 검토하였다. 매회 심박수의 최대 차이는 1bpm이며,수축기 혈압 최대 차이는 15mmHg, 이완기 혈압 최대차이는 16mmHg, 평균 혈압 최대 차이는 25mmHg를 보였다. 그러나 결과적으로 나타나는 심박수의 평균 오차는 0.15bpm이며, 수축기 혈압의 평균 오차는 5mmHg, 이완기 혈압의 평균 오차는 10mmHg, 그리고 평균 혈압의 평균 오차는 9mmHg로 나타났다. 본 논문의 심전도-비관혈식 혈압 환자감시장치는 심전도 파형, 맥박수, 그리고 혈압을 측정하고 감시하는 의료 장비로서, 설계된 환자감시장치에 산소포화도.호흡.관혈식 혈압감시장치(IPB) 등의 다기능을 모듈로 구성하여 부착 및 제거가 용이하도록 확장 할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.493-500
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• 2017

본 논문은 서울도시철도공사 유피스 내 전동차관리 고장데이타(BOM)을 통해 지속적으로 관리된 데이터를 활용하여 노후 철도차량부품의 신뢰성분석을 하고 개선방안을 제시하고자 하였다. 분석대상인 서울도시철도공사 7호선 2차분 보조전원장치(Static Inverter)는 객실 내 각종 서비스장치에 전원을 공급하여 직접적으로 승객 만족도에 영향을 주는 핵심적인 장치이다. 경영정보시스템의 장기간에 걸친 필드데이타를 바탕으로 고장의 패턴을 분석하기 위해 운용환경 스트레스 인자를 고려한 통계 신뢰성분석을 하였다. 보조전원장치(Static Inverter)의 하절기 집중고장현상과 관련하여 고장과 온도 스트레스인자와의 상관성에 대해 통계적 분석을 하였고 IGBT 인버터의 수명분석을 통하여 수리 전 후의 온도 스트레스 인자의 영향을 분석해 보았다. 그리고 전동차 부하량과 외기온도의 두 변수를 고려한 최적운행조건을 분석하여 고장다수 발생조건과의 냉각용량차이가 발생함을 확인할 수 있었고, 이러한 분석을 바탕으로 최적의 운행을 위한 냉각용량차이를 줄일 수 있는 방안을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.740-745
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• 2016

선박에는 아주 많은 기계와 장비들이 설치가 되고 이를 운용하고 제어하기 위해 수천에서 수만 가닥의 cable이 설치된다. 이러한 cable들이 복잡하게 설치되기 때문에 정확한 최단 경로 데이터가 필요하다. 하지만 cable 최단 경로를 찾기 위한 일반적인 방법인 다익스트라 알고리즘을 사용하더라도 최단 경로 내에는 반드시 overfill 구간이 생기게 마련이다. 이를 해결하기 위해 설계자는 각 구간마다 cable 점유율을 확인하지만 점유율은 data sheet 형태로 존재하기 때문에 3D cable way 모델상의 육안 식별이 어렵다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 3D CAD 상에서 cable 점유율 범위에 따라 cable 경로 색상을 다르게 표현함으로써 시각적으로 overfill 구간과 cable 경로를 바로 확인이 가능하도록 cable 경로 및 overfill 가시화 시스템을 제안 구현 하였다. 이를 통해 설계단계에서 overfill 구간을 쉽게 확인할 수 있고 정확한 회피경로의 산출과 최단경로 검증이 이루어져 설치 현장에 정확한 정보가 전달됨에 따라 재작업 비율이 감소하여 작업시간이 전체 7,000 시간에서 5,600 시간으로 단축 되었고 추가로 자재비 절감 효과를 얻을 수 있다.