• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.19-26
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• 2021

격자 구조체는 강도 및 강성, 초경량 및 에너지 흡수 능력 등의 우수성을 가지고 있어서 전방위 산업에서 주목을 받고 있으나, 다양한 장점에도 불구하고 복잡한 형상에 따른 제조 공정의 어려움으로, 현재까지 광범위한 상용화 및 사용은 제한되고 있다. 한편 적층 제조는 전통적인 제조 방법으로는 불가능한 복잡한 기하학적 형상 제조가 가능한 기술로써, 격자 구조체 제조를 위한 최적 기술로 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 3차원 좌표 방법으로 단위 셀을 형성하고, 단위셀의 바운더리 박스 크기 및 스트럿 반경에 따른 상대 밀도의 관계식을 도출하였다. 본 연구에서는 Simple Cubic(SC), Body-Centered Cubic(BCC) 및 Face-Centered Cubic(FCC)을 모델링 소프트웨어를 사용하여 상대 밀도 맞춤형 구조체를 설계하였다. 본 연구에서 제안한 상대 밀도 산출식 정확도는 SC, BCC 및 FCC에서 98.3 %, 98.6 % 및 96.2%의 신뢰성을 확보하였다. 격자 구조체를 대상으로 시뮬레이션 수행 결과, 동일한 셀 배열 조건에서는 상대 밀도가 커짐에 따라 항복 하중이 커지고, 동일 배열 조건에서는 SC, BCC, FCC 순으로 압축 항복 하중이 작아지는 결과가 나타났다. 최종적으로 20 mm × 20 mm × 20 mm 크기의 구조체는 SC 단위 셀을 3×3×3 배열로 구성하는 것이 압축 하중에 대한 구조적 최적화가 가능한 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.321-331
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• 2021

본 연구는 성인 1인 가구의 고위험 음주에 관한 영향요인을 분석하고자 시도되었다. 본 연구는 2018년 지역사회 건강조사 자료를 활용하였으며, 연구대상자는 만 19세 이상의 음주경험이 있는 1인 가구 32,389명이었다. 자료 분석을 위해 대상자를 지역사회건강조사의 고위험 음주율 지표에 따라 고위험음주군을 추출하여 인구사회학적 특성, 건강관련 특성의 차이 및 고위험음주 영향요인을 파악하였다. 자료 분석은 IBM SPSS 25.0 프로그램을 이용하여 복합표본설계를 적용하였다. 연구결과, 우리나라 1인 성인 가구의 고위험 음주율은 15.0%(남성 25.8%, 여성 5.8%)로 나타났고, 고위험 음주의 영향요인은 연령과 고등학교 이하의 교육수준, 서비스직 종사, 흡연을 하는 경우, 우울감을 경험한 경우, 고혈압을 진단받은 경우, 아침식사를 규칙적으로 하지 않는 경우가 남성과 여성의 공통요인으로 나타났으며, 남성에게만 영향을 주는 요인은 스트레스, 여성에게만 영향을 주는 요인은 당뇨 진단을 받은 경우로 나타났다. 연령의 경우 남성은 장년층에서, 여성은 20-30대 청년층에서 고위험 음주 위험성이 높은 것으로 나타났다. 국가 경제력의 원동력인 청장년층의 고위험 음주율이 높고, 특히 스트레스나 우울감 경험 등의 정신적인 요인이 고위험 음주 영향요인으로 나타난 본 연구결과는 1인 가구의 고위험 음주율을 낮추기 위해서는 건강행태 및 생활습관의 세밀한 분석을 통한 맞춤형 보건정책과 함께 정신건강 프로그램의 연계가 필요함을 시사한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.524-533
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• 2021

최근 무기체계 핵심부품 개발 필요성 증가 등으로 인해 무기체계 부품국산화 개발사업이 확대되고 있다. 개발된 핵심부품의 국내 무기체계 적용 및 해외시장 진출을 위해 사전 기술동향을 반영한 과제기획이 필요한 실정이다. 이에 본 연구는 무기체계 핵심부품 국산화 대상과제의 특허 조사 및 분석을 통한 부품국산화 개발기술 동향을 도출하였다. 또한 개발기술 동향 분석결과를 과제 선정 시 활용하기 위한 구체적인 방안을 제시하였다. 연구의 세부 추진 방법으로 2019년 선정된 과제 관련 특허를 조사하여, 최초 출원 시점부터 현재까지의 특허의 연도별 출원수, 출원인수를 분석하였다. 이를 종합하여 시계열에 따른 기술시장 성장단계를 도출하였다. 2019년 과제선정 시 산출된 선정기준 가중치를 이용하여 기술시장 성장단계와 부품국산화 과제선정 기준을 양축으로 하는 Matrix를 구성하였다. 각 영역별 배치된 부품국산화 기술의 포트폴리오 분석을 실시하였으며, 그 결과 Matrix 영역별 기술을 배치하고 해당 영역의 종합적인 기술동향을 분석하였다. 향후 효과적인 과제기획을 위해 기술동향 분석결과의 활용을 위한 절차개선 방안을 제안하였으며, 이를 통한 효율적인 과제기획 및 효과적인 국내 방위산업 중소기업 육성지원이 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.267-272
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• 2021

본 연구는 최근 증가하고 있는 건축물의 다양한 외벽 형상에 따라 적용이 가능한 비정형 건축물에의 적용을 위해 3D 프린팅 기법을 적용한 외장재의 제조를 위한 기초 연구로서 진행하였다. 3D 프린팅 외장재의 출력성과 적층성의 확보를 위하여 3D 프린팅 콘크리트를 몰드에 타설한 시험체와 급결제를 사용한 출력물 시험체의 단위중량과 강도특성을 분석하였다. 몰드에 타설한 콘크리트의 단위중량에 비하여 급결제를 사용한 3D 프린팅 콘크리트의 단위중량이 3.5%~5.0% 정도 감소하는 경향을 나타내었고, 압축강도는 몰드에 타설한 콘크리트의 압축강도에 비하여 3D 프린팅을 통한 출력물의 압축강도는 36%~46%정도 감소하는 경향을 나타냈다. 휨강도의 경우 몰드에 타설한 콘크리트의 압축강도에 비하여 3D 프린팅을 통한 출력물의 압축강도는 36%~46%정도 감소하는 경향을 나타냈다. 급결제를 사용한 3D 프린팅 콘크리트의 강도 특성에 관한 영향은 2.0~5.8%정도 감소하는 경향을 나타냈다. 따라서, 3D 프린팅 출력시 급결제의 사용에 따른 강도 특성에 영향은 출력에 의한 강도 특성의 감소 보다 적은 것으로 나타나 3D 프린팅 외장재 제조시 급결제의 사용이 가능한 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.248-258
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• 2021

본 논문은 국내 자본시장에서 이론적 그리고 실무적인 측면에서 추가적 연구가 필요하다고 판단되는 기업의 연구개발비 비중에 대한 재무적 결정요인에 대한 분석이다. 최근 국내에 수입되는 핵심 부품 및 재료 등에 대한 다른 국가(들)의 전례없는 제한과 관련된 경제 상황을 감안하여, 국내 중소기업들도 규모와 범위의 측면에서 적극적인 연구개발비 투자를 통한 대체재 개발문제에 당면하고 있다고 판단된다. 연구개발비 투자가 대기업들과 비교하여 상대적으로 미약하다고 판단되는 코스닥 상장 중소기업들을 표본자료로 선정하였고, 연구기간은 국제금융위기 이후의 기간 (2010넌~2018년)으로 설정되었다. 패널자료모형이 활용되었고, 토빗모형과 단계적회귀분석모형도 응용되었다. 상대적인 분석으로서 로짓, 프로빗, 보충적 로그-로그모형 등이 활용되었다. 전년도 연구개발비 지출 변수, 그리고 동 변수와 고부가가치 산업 간의 교호작용, 기업 규모 그리고 성장성 등이 연구개발비 비중에 유의미한 영향을 주었다. 전체 설명변수들 중, 대다수의 변수들이 비교 연도들 (즉, 2011년과 2018년)간에 유의미한 차이를 나타내었고, 표본기업들의 연구개발비 투자가 매출액 변화로 실현되기 위한 시간적 차이가 통계적으로 존재함이 판명되었다. 본 연구의 결과들이 향후 국내 중소기업들의 기업가치 극대화를 위한 최적의 연구개발비 수준에 대한 분석에서도 유익하게 활용될 수 있기를 기대한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.261-267
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• 2020

휴대용기기에 대한 경박단소 및 빠른 속도에 대한 요구는 반도체 패키징 기술에도 변화를 가져왔다. 이에 대한 대응의 하나로 stacked chip scale package(SCSP)가 업계에서 사용되고 있다. SCSP를 구현하기 위한 핵심소재 중의 하나가 die attach film(DAF)이다. 특히, 다이와 기판을 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 경우, DAF의 접착필름은 기판의 단차나 본딩 와이어 사이를 기공의 발생 없이 채우기 위해 우수한 고온 유동성이 요구된다. 그러나 이 경우 경화 크랙의 발생을 최소화하기 위해 2단계 경화가 종종 요구되나, 공정시간 단축을 위해서는 1단계 경화가 바람직하다. 본 연구에서는 DAF 접착필름의 조성물을 경화 성분(에폭시 수지), 유연 성분(고무성분), 딱딱한 성분(페녹시수지, 실리카), 3개 군으로 분류하고, 조성물의 변화에 따른 1단계 경화시 경화 크랙, 고온 유동성, die attach (DA) 기공발생에 대한 영향을 혼합물 실험 설계법를 통해 살펴보았다. 경화 크랙은 딱딱한 성분 함량에 가장 크게 영향을 받았으며, 함량이 증가할수록 경화 크랙이 감소하였다. DA 기공의 발생은 딱딱한 성분의 함량이 감소할수록 감소하였으며, 특히, 딱딱한 성분의 함량이 적은 경우는 경화 성분의 함량이 감소할수록, 기공의 발생이 억제되었다. 고온 유동성은 100℃ 저장탄성 계수와 120℃에서의 블리드 아웃(BL-120)으로 평가되었다. 100℃의 고온 저장탄성률은 딱딱한 성분의 감소가 중요하였고, 유동성 지표인 BL-120의 경우는 경화 성분의 함량의 증가와 딱딱한 성분의 감소가 동시에 중요하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.434-439
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• 2020

최근, 치과 산업에서 레이저를 열원으로 합금을 제조하는 선택적 레이저 용융법(Selective laser melting, SLM)이 소개되고 있다. 하지만 SLM으로 제작된 금속-세라믹 수복물에 대한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 SLM 그리고 CAST(casting)에 의해 제조된 Co-Cr 합금의 금속-세라믹(metal-ceramic) 결합 강도(bond strength)를 평가하는 것이다. SLM 그리고 CAST 방법을 사용하여 Co-Cr 시편을 제조하고 세라믹을 소결하여 시료를 제작하였다. 연구의 실험은 표본 준비 및 분석을 통해 2020년 1월부터 6월까지 수행되었다. 금속-세라믹 결합 강도는 만능 시험기에 의해 측정되었다. 부착 세라믹의 면적분(The area fraction of adherence ceramic, AFAC)은 SEM/EDS로 시편의 Si 함량을 측정하였다. 금속-세라믹 결합 강도 및 AFAC 결과는 t-test를 사용하여 분석하였다(α = .05). SLM 그리고 CAST Co-Cr 합금 사이의 결합 강도에 대해서는 유의한 차이가 발견되지 않았다(P>.05). SLM은 CAST 그룹보다 많은 세라믹 부착성(ceramic adherence)을 나타냈다(P<.001). 세라믹과 합금의 결합 강도는 제조 방법엥 영향을 받지 않았다. 그러나 SLM은 더 우수한 세라믹 부착성을 보였다. 이는 향후 임플란트 상부 보철물 제작에도 SLM으로 제작한 합금이 사용 가능한 것을 시사한다. CAST 방식의 단점을 극복하고 시간과 비용을 절약할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.446-452
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• 2021

우리나라 생활수준의 향상과 더불어 식품소비의 양적인 요구가 충족되면서, 세분화된 식품의 기호 성향을 충족시킬 수 있는 닭고기 소비가 증가하고 있다. 2003년 3월 축산물 품질평가원에서 고시(농림부 고시 제2003-14호)한 닭 도체 품질판정세부기준은 닭 도체 부위별 이물질 부착, 피·멍의 크기 및 중량에 따라 품질 등급을 기준을 제시하였다. 그러나 현실적으로 검사관 개개인의 주관적인 평가 기준으로 적용된 고시로 수천 마리의 닭 도체 등급판정을 유지하기가 어려운 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 닭 도체 품질 세부기준에 따라 닭 도체 부위 분할하기 위해 비접촉/비파괴방식인 컴퓨터 시각 기술 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 실시간으로 빠르게 움직이는 닭 도체를 부위 분할하기 위하여 조명 외란에 강인하도록 보정하는 과정과 닭 도체와 배경을 구분하기 위한 EM(Expectation maximization), Erosion 및 Labeling 알고리즘, 그리고 닭 도체의 기하학적 형태를 분석하여 부위별 특징점을 찾고 점들의 위치를 계산하여 부위를 분할 할 수 있는 알고리즘을 사용하였다. 총 78마리의 닭 도체 샘플에 대하여 제안한 영상처리 알고리즘을 적용한 결과 닭 도체 부위 분할 알고리즘이 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.597-602
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• 2021

4차 산업혁명의 시대에서도 여전히 산업 재해 예방은 산업 현장에서 중요한 문제이다. 그런데, 산업 안전의 문제를 해결하는 과정에서 개발된 제품이 신뢰성 있는 성능평가에 대한 기준이나 방법의 부재로 시장 출시에 대한 어려움이 큰 상황이다. 본 연구의 목적은 산업 현장에서 추락 사고에 대응하기 위해 새롭게 개발된 추락 인체 보호용 착용형 에어백 제품에 대한 시험 방법개발 및 평가이다. 연구 방법으로는 기존에 없는 융합 신제품 평가개발 process 4단계(1단계: 제품검토, 2단계: 자료조사, 3단계: 전문가 회의, 4단계: 평가기준도출)를 통해 신뢰성 있는 평가 기준을 개발하고 적용하였다. 또한 개발된 평가 기준에 따라 추락 인체 보호용 착용형 에어백 소재에 대한 충격력을 평가하였다. 평가로 얻어진 추락 충격력은 기존 충격력 대비 96% 정도의 감소 효과를 나타내어 에어백 적용 시 추락 충격력이 현저히 줄어듦을 확인할 수 있었다. 이를 통해 융합 신제품이 시장 출시를 할 수 있도록 하였으며, 산업 현장 근로자가 안전하게 작업할 수 있는 환경을 조성하게 될 것으로 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.429-438
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• 2021

과학기술의 발전, 특히, 4차 산업의 스마트개념과 국방 정책적인 요인으로 군의 무기체계는 첨단화·과학화되고 운용병력은 획기적으로 감소되고 있다. 미래전의 양상은 현재보다 4배 이상으로 확장된 작전지역에서 첨단화·과학화된 무기체계로 축소된 병력으로 부대를 운용하는 것이 특징이다. 이러한 상황적 고려요소를 반영하여 전장환경 변화와 발전된 무기체계를 기반으로 한 미래 전투수행방법의 개선을 위한 노력이 절대적으로 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 변화하는 전쟁양상에서 보다 효율적인 미래 보병부대 전투수행방법을 모색하기 위해 현재 육군에서 활용하고 있는 분석용 모델인 비전21 워게임 모델을 활용한 전투실험 방법론을 적용하였으며, 정보, 화력, 장애물 측면에서 실험방법에 대한 시나리오를 구성하였다. 이를 바탕으로 최종적으로 미래 전투수행 방법 및 부대구조를 검증하는 것이 본 연구의 목적이다. 따라서 첫째, 변화되는 지상 작전 환경 및 무기체계 변화를 반영한 시나리오 구성 및 전투실험방법을 설계 하였으며, 둘째, 미래 보병 부대의 효율적인 전투수행 방법 및 부대 구조를 검증하기 위한 전투효과도 기반의 분석 방법을 적용하여, 미래전의 군 구조 및 전투수행 방법에 대해 효율적인 대안을 제시하고자 한다.