• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.334-341
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• 2016

본 논문은 고 용량, Gbps급 데이터 전송을 만족하는 무선 백-홀 시스템에 적용하기 위한 도파관 개구 결합 급전 구조 안테나에 관한 내용으로 V-대역인 57GHz~66GHz 주파수 대역에서 사용 할 공동-급전 구조를 갖는 $32{\times}32$ 도파관 슬롯 서브-배열 안테나를 설계, 제작 하였다. 안테나 구성은 적층 형태로 되어있으며, 각각 복사 부(외부 홈과 슬롯, 캐비티), 개구 결합 부, 급전 부로 이루어져 있다. 안테나 설계는 3차원 유한 요소 법(FEM)을 기반으로 하는 HFSS를 이용 하였고, 안테나 제작은 알루미늄 재질로 정밀도 높은 밀링 머신을 사용하여 각 층을 가공 한 후 은(Ag)-도금 과정을 거쳐 조립하였다. 측정을 통해서 안테나의 특성을 분석한 결과 목표했던 적용 주파수 대역에서의 반사 손실은 전반적으로 -12dB이하 손실 특성을 나타냈으며, VSWR < 2.0기준으로 약 16 %에 달하는 광 대역 주파수 특성을 보였다. 측정된 안테나 복사패턴의 1차 부엽 레벨은 -12.3 dB미만 이고, 3 dB 빔 폭은 약 $1.85^{\circ}$ 로 좁은 빔 폭을 갖는다. 또한, 안테나 이득은 평균 38.5 dBi이상, 효율은 약 90% 이상으로 높은 효율을 얻었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.1585-1593
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• 2015

3차원 구조 알루미늄 판재(엠보싱 판재)는 표면적이 증가되어 방열효과가 뛰어나고 가공경화에 의해 굽힘강성 증가효과가 있으므로 자동차 열차단 부품에 널리 사용된다. 그러나 엠보싱 판재는 평판의 판재와 비교하면 기계적 특성이 상이하고 또한 3차원 형상으로 인해 프레스 가공에 있어서 많은 제약이 따른다. 본 연구에서는 프레스 가공공정을 대신하여 최근 신제품의 디자인 검증과 시생산에 널리 채용되고 있는 점진성형공정을 대상으로 엠보싱된 판재의 성형특성을 평가하였다. 본 연구에서 채용한 공구형상을 이용한 사각 원뿔의 점진성형 결과, 엠보싱된 판재의 경우가 평판의 경우보다 더 큰 기울기를 갖는 사각 원뿔을 파단없이 성형할 수 있음을 보였다. 이는 점진성형공정에서 CNC 공구의 이동경로(tool path)하에서 공구가 엠보싱 판재의 산과 골을 눌러 복원시키면서 재료의 소성변형을 증가시키기 때문이다. 또한 공구의 이동경로가 내향 경로보다 외향 경로인 경우가 보다 큰 기울기의 제품을 성형할 수 있지만 스프링 백의 발생으로 제품의 표면품질은 열세에 있음을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권10호
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• pp.4893-4901
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• 2013

방위 산업에서는 무기체계라 말하는 장비가 목표 수명동안 지속적으로 사용 할 수 있도록 설계에서부터 정비까지 많은 분야에 걸쳐 연구가 이루어지고 있다. 하지만, 장비를 수리하는데 필요한 수리부속이 저장 및 불출되는 군 보급 시설의 운용 관리는 현실적 연구가 부족한 상황이다. 그래서 이 글에서는 군 보급시설의 효율적인 운용 관리를 위하여 저비용 고효율을 얻을 수 있는 수리부속 배치에 대한 연구를 제시한다. 먼저, 수리부속을 MTBF(Mean Time Between Failure) 기준 하에 A/B/C 그룹으로 나누어 기본적인 배치 대안들을 정의한다. 이렇게 정의된 대안들은 시뮬레이션과 작업 자세 평가 도구인 RULA(Rapid Upper Limb Assessment)를 통해 대안 선정에 필요한 평가 속성인 작업 시간과 자세 위험도를 도출하고, 이를 엔트로피 척도를 통해 대안 결정을 한다. 본 연구는 작업 시간과 자세 위험도를 최소화 하여 군 보급 시설 내 효율적인 수리부속 배치 방법을 제시하였다. 이는 군 보급시설의 시스템 및 인간공학적 접근을 함께 고려한 점에서 앞으로의 연구에 새로운 방향을 제시하였다 할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.122-126
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• 2017

태양열 에너지를 이용하여 단순한 형태의 공기가열식 집열기를 이용하여 공기를 가열하고 이를 활용하여 생활공간의 난방문제를 해결하기 위한 장치를 개발하는데 목적을 두고 진행되고 있다. 현 시점에서 연구는 모델로 개발한 공기가열식 태양열에너지 집열기의 크기 변화에 따른 가용한 에너지의 량을 이론적으로 산출해 보고 이를 통해 개발 시스템의 가능성을 판단하고자 한다. 본 연구에서는 공기가열식 태양열 집열기의 공기가열성능을 판단하기 위하여, 특정 크기의 태양열 집열기에 일정한 일사량을 투하하였을 때, 모델 집열기 내부에서의 열전달 특성변화와 이를 통해 생산되는 공기의 온도($^{\circ}C$)와 생산량(kg/h)을, 유한체적법(Finite Volume Method)을 적용한 범용 열유동해석(CFD) 프로그램인 영국 CHAM사의 PHOENICS(1)를 이용하여, 분석한 결과를 구하였다. 분석한 결과에서 알 수 있듯이 집열기의 크기가 ($1.2m{\times}1.1m{\times}0.19m$)의 집열기에서 알루미늄으로 제작하는 내경 0.1m의 공기 가열관을 이용하여 가열할 수 있는 공기의 온도는 약 $40.5^{\circ}C$이며 이때 생산되는 공기의 생산량은 약 $161m^3/h$으로 산출되었다. 본 모델장치는 충분히 태양의 열에너지를 이용하여 실내공간의 온도를 인간이 활동하기에 적합한 활동의 환경을 유지하는데 활용할 수 있다고 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.730-736
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• 2016

이전 연구에서 기존의 재하실험을 통한 교량의 공용 중 내하력 평가방법을 개선하기 위하여 충격계수 응답스펙트럼과 그에 따른 내하성능 변화 추정 방법이 제안되었다. 본 논문에서는 제안된 방법의 적용성을 검증하기 위하여 공용 중인 단순지지 단경간 교량에 대한 현장 동적특성 평가 실험을 수행하였다. 실험을 통해 상시 교통하중 상태에서 무선 가속도계를 이용하여 교량의 고유진동수 도출이 가능한 수준의 동특성 응답을 획득할 수 있었다. 대상 교량의 가속도 데이터로부터 동적거동은 1차 모드에 지배되며 준공 당시에 비해 공용 기간의 증가로 인해 고유진동수가 감소한 것으로 나타났다. 충격계수 응답스펙트럼으로부터 대상 교량의 발생 가능한 최대 충격계수를 추정하였다. 도출된 이전 및 현재의 고유진동수와 충격계수를 바탕으로 성능감소계수를 적용한 내하력 평가방법을 이용하여 성능변화를 추정하였다. 이전에 비해 공용내하력이 감소하였으나 설계 활하중을 상회하여 내하성능에는 문제가 없는 것으로 나타났다. 상시 교통하중 하에서의 가속도 계측 데이터와 충격계수 응답스펙트럼을 이용하는 제안된 내하성능 변화 추정 방법은 실제 교량에 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.51-56
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• 2016

본 논문에서는 아두이노 기반의 공장 설비 모니터링 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 아두이노 플랫폼을 기반으로 하며 온도, 습도 그리고 조도를 측정하는 환경 센서와 압력 센서를 이용하여 공장의 환경 및 설비의 상태를 모니터링 한다. 모니터링 데이터는 RF(Radio Frequency) 트랜시버를 통해 서버에 연결되어 있는 지그비 코디네이터로 전송된다. 호스트 서버에 저장된 환경 센서와 압력센서의 데이터를 이용하여 공장의 환경과 설비의 압력 상태를 확인하고 설정된 알람 상태에 도달하면 관리자에게 보고하도록 설계하였다. 그리드 기반 키 선분배 방식을 사용하여 센서 노드를 인증하고 데이터 키를 동적으로 생성하여 모니터링 정보를 보호한다. 추가적인 배선 작업이 필요 없는 지그비 무선 센서 네트워크를 적용하여 공장설비 모니터링 시스템을 실제 구현함으로서 효율적인 공장의 작업 환경 모니터링이 가능하다. 또한 불량이 발생한 경우, 작업 환경을 역으로 추적하여 불량 원인 분석에 활용할 수 있다. 아두이노 플랫폼과 확장 보드를 이용하여 평탄도나 진동 같은 센서를 추가하거나 확장 보드에 연결된 포트로 제어 하는 등의 기능 확장이 용이하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.355-365
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• 2017

본 연구의 목적은 급성기 뇌졸중 환자를 대상으로 수공예 작업치료 프로그램 활동을 시행하였을 때 인지기능과 손 기능에 미치는 효과를 알아보고, 추후 급성기 뇌졸중 환자의 중재방법에 대한 유용한 자료를 제공하는 것이다. 본 연구의 진행은 서울 경기도에 위치한 A종합병원, B재활병원에 입원 중인 뇌졸중 환자 30명을 대상으로 2016년 3월부터 2016년 11월까지 두 그룹을 무작위 할당한 후 실험군에는 수공예 프로그램 활동을 4주 동안 주 2회, 30분간 적용하고 그룹 간 비교를 실시하였다. 치료 전 후에 뇌졸중 환자의 인지기능과 손 기능을 평가하기 위해서 사용한 평가도구는 Box & Block Test, Jebsen-Taylor Hand Function Test, Neurobehavioral Cognitive Status Examination(NCSE), Trail-Making Test이다. 결론적으로 중재 전 후 비교에서 수공예 프로그램 활동군의 손 기능 평가가 유의하게 향상되었고(p<.05), 인지기능도 유의하게 향상되었다(p<.05). 본 연구의 결과를 통해서 수공예 프로그램 활동이 급성기 뇌졸중 환자의 인지기능과 손 기능 향상에 더 효과적임을 파악한 점에서 연구의 의의를 지니며, 향후 급성기 뇌졸중 환자의 작업치료 중재 프로그램의 개발 및 적용 시 기초자료로 의미있게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.657-666
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• 2017

본 연구에서는, 50인치 이상 대형 텔레비전의 높낮이의 마찰을 줄이기 위한 요인 분석이 실시되었다. 첫째는 피스톤 로드의 정확한 위치 제어를 위한 관형 전단면 제어에 대한 것이다. 여기서 관형 오리피스 전단면과 미로형 오리피스 전단면이 비교되었다. 두 번째 연구는 가스 씰 립 기술에 의한 마찰력 줄이기가 시행되었다. 세 번째는 실린더의 체적의 보상을 위한 주변장치가 피스톤 로드의 체적을 압축함으로서 세부사양을 결정하고 체적 보상 실험을 수행하는 것이다. 이로 인한 연구 결과들은 다음과 같다. 첫째는 CAE 및 실험적 고려를 통한 관형과 미로형 사이의 오리피스 전단면에 있어서, 미로형 오리피스의 전단면이 마찰을 줄이는데 뛰어났다. 둘째는 가스 씰 립 기술에서, 중공 로드의 실험 결과에서 외경 20 mm, 내경 8 mm의 직경을 가지는 것이 30 킬로그램을 가정한 50인치 이상의 텔레비전에 가장 적합한 것으로 확인되었다. 셋째는 사양결정과 체적 보상 실험을 위한 체적 보상의 안전성 문제와 성능의 총체적 고려사항 결과 중공로드 외경 8 mm, 내경 4 mm와 리벳 시스템이 결정되었다. 마지막으로, 300 mm의 이동거리에서는 관형, 미로형 오리피스에 있어 직경 0.4~0.6의 오리피스에서는 미로형 오리피스가 발견되지 않았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.93-98
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• 2017

트리메틸올멜라민에 의한 세리신 정착 거동을 고찰하기 위해 멜라민과 포름알데하이드를 몰 비 1:3으로 세리신정착액을 조성하여 실크 생사를 정착시켰고, 정련에 의해 세리신 정착 거동을 살펴보았다. 정착 과정에서 세리신의 정착이 일어나는 동시에 열수에 의해 세리신 I의 일부가 제거되었다. 정착 중의 감량과 정련에 의한 연감율은 멜라민과 포름알데하이드의 농도가 증가할수록 크게 감소했다. 0.011몰 멜라민과 0.033몰 포름알데하이드로 정착한 실크 생사는 불충분한 정착과 탄산나트륨에 의한 세리신의 알칼리 가수분해로 인해 많은 정련이 일어났다. 그러나 0.055몰 멜라민과 0.165몰 포름알데하이드로 정착한 실크 생사는 강한 세리신 정착으로 인해 3-8%의 매우 적은 연감율을 보였는데 이는 트리메틸올멜라민에 의해 세리신 I 분자 간에 많은 가교결합이 형성되었기 때문으로 사료된다. 또한 15% owf 유연제의 정착액으로 처리한 경우 정착에 의한 감량과 정련에 의한 연감율이 가장 작게 나타났는데 이는 유연제의 양이온이 세리신 중의 아스파르트산의 음이온과 이온결합을 형성하고 유연제의 소수부와 세리신의 소수성 영역 간에 반데르바알스력이 형성되어 세리신 I의 제거가 다소 억제된 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.806-816
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• 2017

본 연구는 국지온도에 영향을 미치는 요소를 도출함으로써 국지온도 관리 및 열섬현상 저감을 위한 효과적인 정책제시를 위한 기초데이터 확보를 목적으로 한다. 국지온도에 영향을 미치는 요소로 자연환경, 토지이용, 토지피복 등의 세 가지를 선정하였다. 이를 위해 2007년, 2011~2016년 7월과 8월의 전국 자동기상관측시스템(AWS. Automatic Weather System) 측정 지점 500m 반경($0.79km^2$) 내의 토지피복도, 토지이용 면적 데이터를 활용하였다. 연구를 위해서 다중회귀분석을 바탕으로 위계적 회귀분석(Hierarchical Regression Analysis)을 이용하여 각 변수의 투입에 따른 모델의 설명력을 검토하였다. 연구결과, 도시열섬 저감 및 국지온도 상승을 억제하기 위해서 교통관련 인자들에 대한 조절을 위한 적절한 정책적 수단이 필요하며, 그리고 국지온도 상승을 억제하기 위해서 산림지 면적을 증가시킬 수 있도록 토지이용계획상의 배려가 필요하다는 결론을 얻을 수 있었다. 본 연구는 추후 열섬현상 저감을 위해 보다 효과적인 정책 수립과 도시의 지속성 제고 전략을 마련 할 수 있는 방안을 제시했으며, 토지이용과 토지피복면적 등의 상세한 자료들을 분석에 활용했다는 점에서 의의가 있다.