• Design & Manufacturing
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• 제16권3호
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• pp.58-65
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• 2022

Micro-fluidic chip has been fabricated by lithography process on silicon or glass wafer, casting using PDMS, injection molding of thermoplastics or 3D printing, etc. Among these processes, 3D printing can fabricate micro-fluidic chip directly from the design without master or template for fluidic channel fabricated previously. Due to this direct printing, 3D printing provides very fast and economical method for prototyping micro-fluidic chip comparing to conventional fabrication process such as lithography, PDMS casting or injection molding. Although 3D printing is now used more extensively due to this fast and cheap process done automatically by single printing machine, there are some issues on accuracy or surface characteristics, etc. The accuracy of the shape and size of the micro-channel is limited by the resolution of the printing and printing direction or layering direction in case of SLM type of 3D printing using UV curable resin. In this study, the printing direction and thickness of each printing layer are investigated to see the effect on the size, shape and surface of the micro-channel. A set of micro-channels with different size was designed and arrayed orthogonal. Micro-fluidic chips are 3D printed in different directions to the micro-channel, orthogonal, parallel, or skewed. The shape of the cross-section of the micro-channel and the surface of the micro-channel are photographed using optical microscopy. From a series of experiments, an optimal printing direction and process conditions are investigated for 3D printing of micro-fluidic chip.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.249-256
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• 2015

현재 목포-제주간 해저터널은 타당성 검토를 위한 기본계획 중에 있으며, 노선의 길이가 108 km인 고속여객 전용선으로 단면형태는 유로터널과 같은 서비스터널을 설치한 단선쌍굴터널로 검토되고 있다. 또한 교통량은 10량 1편성의 열차가 일일 76편/편도 운행하는 것으로 계획하고 있다. 이에 본 연구에서는 터널의 피난연결통로의 적정 간격을 정량적 위험도 평가기법에 의해서 검토하는 것을 목표로 정량적 위험도 평가기법을 정립하였다. 또한 터널의 단면형태를 복선터널(Type 3), 쌍굴터널(Type 1) 및 복선터널을 격벽으로 분리하는 형태의 터널(Type 2)을 대상으로 단면형태별로 적정 피난연결통로 간격을 산정하였다. 본 연구결과, Type 2의 단면이 대피안전확보에 가장 효과적이며, 현행 국내 사회적 위험도 평가기준을 만족하기 위해서는 단면형태별로 350 m (Type 1), 400 m (Type 2), 1,500 m (Type 3)의 피난연결통로 간격이 요구되는 것으로 나타나고 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권3호
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• pp.5-12
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• 2011

본 연구는 국내에서 사용되고 있는 대표적인 파형강판 단면에 대하여 구조적 성능을 검토해 본 후, 현재 국내 제강업체에서 생산 가능한 최대 강판 폭을 고려한 최적 형상의 파형강판 단면을 제안하였다. 파형강판 단면의 검토에는 AISI(1986)를 사용하여 강판의 전단력과 모멘트를 고려하여 최적 단면의 역학적 한계를 정하였고, 성형성과 형상, 성형 후의 강판의 폭과 성형 전의 강판의 폭의 비율을 고려하여 기하학적 한계를 정하였다. 기존 파형강판에 본 연구에서 개발한 최적단면 탐색 알고리즘을 적용하여 강판의 성능을 검토 해본 결과, 굽힘반지름이 76mm이고, 내부굽힘각이 $50^{\circ}$ 부근에서 허용하중과 단면이차모멘트가 가장 큰 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한 현재 국내의 강판 제작성을 고려하여 강판폭 1,550mm, 길이 4,700mm의 SS490 강재를 사용하여 최적 단면 탐색 알고리즘을 적용한 결과, 기존 파형강판보다 두 배 이상의 성능을 발휘할 수 있는 새로운 단면들을 개발하였다.

• 지질공학
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• 제28권4호
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• pp.605-618
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• 2018

국내 비탈면 설계 기준은 국토교통부가 제정한 건설공사 비탈면 설계기준을 따르고 있다. 사면안정성 확보 대책으로서의 네일 설계의 경우가 있다. 네일 배치는 지반의 전체적인 안정성을 확보하도록 동일한 간격으로 배치하거나 또는 파괴토체의 활동 양상에 따라 배치를 달리할 수 있다. 대책 공법의 최적 설계는 치수와 형상의 최적화를 통해 사면의 안정성을 확보함으로써 결정된다. 그러나 사면 중 높이가 낮은 곳에 일률적인 네일 배치 시 기준 안전율을 초과하여 경제적인 설계를 저해하는 경우가 있다. 네일의 보강은 전체 사면에 걸쳐 배치하는 것이 바람직하다. 네일의 수평 간격이 비탈면 높이에 따라 위상 최적화 된 경우, 기준 안전율을 만족시키면서 보강재의 양을 최소화 할 수 있었다. 비탈면의 높이가 낮아지는 구간에서는 활동 하중이 감소하므로 보강 후의 안전율이 과도하게 증가 할 수 있다. 따라서 보강 형상 밀도를 이용한 경제적인 최적 설계 방법으로 위상 최적화 기법을 제안하였다. 또한 비탈면 높이별로 수평 간격을 최적 설계할 수 있는 관계식을 정립하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1214-1218
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• 2005

As demands for precision parts are increased, existing methods to fabricate them such as MEMS, LIGA technology have the technical limitations like high precision, high functionality and ultra miniaturization. A micro-stereolithography technology based on $DMD^{TM}$(Digital Micromirror Device) can meet these demands. In this technology, STL file is the standard format as the same of conventional rapid prototyping system, and 3D part is fabricated by stacking layers that are sliced as 2D section from STL file. Whereas in conventional method, the resin surface is cured as scanning laser beam spot according to the section shape, but in this research, we use integral process which enables to cure the resin surface at one time. In this paper, we deal with the dynamic pattern generation and $DMD^{TM}$ operation to fabricate micro structures. Firstly, we address effective slicing method of STL file, conversion to bitmap, and dynamic pattern generation. Secondly, we suggest $DMD^{TM}$ operation and optimal support manufacturing for $DMD^{TM}$ mounting. Thirdly, we examine the problems on continuous stacking layers, and their improvements in software aspects.

• 한국염색가공학회지
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• 제20권3호
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• pp.31-38
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• 2008

Regenerated composite fibers were prepared from solution of styela clava tunics(SC) and poly vinyl alchol(PVA) using N-methylmorpholine-N-oxide(NMMO)/water(87/13)(wt%/wt%) as a solvent by dry jet-wet spinning. Structure and physical properties of regenerated composite fibers were investigated through birefrngence, x-ray diffratograms, tenacity, fibrillation and SEM. Optimal blend ratio of SC/PVA for mechanical properties of composite fibers was 70/30 and total weight was 4wt% concentrations in NMMO/$H_2O$ solvent system. Crystallinity index of composite fibers were decreased as the PVA contents increased. Fibrillation of $10{\sim}20wt%$ PVA blended fibers were occurred less than pure SC fiber. Shape of composite fibers were a circle cross section within 10wt% PVA content. But the cross section of fibers were changed as crushed flat with the PVA contents increased.

• Tribology and Lubricants
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• 제37권6호
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• pp.253-260
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• 2021

Metal pipes are used in a wide range of applications, from plumbing systems of large construction sites to small devices such as medical tools. When a liquid is enforced to flow through a metal pipe, a higher flow rate is beneficial for higher efficiency. Using high pressures can enhance the flow rate yet can be harmful for medical applications. Thus, we consider an optimal geometrical design to increase the flow rate in medical devices. In this study, we focus on cannulas, which are widely used small metal pipes for surgical procedures, such as liposuction. We characterize the internal flow rate driven by a negative pressure and explore its dependence on the key design parameters. We quantitatively analyze the suction characteristics for each design variable by conducting computational fluid dynamics simulations. In addition, we build a suction performance measurement system which enables the translational motion of cannulas with pre-programmed velocity for experimental validation. The inner diameter, section geometry, and hole configuration are the design factors to be evaluated. The effect of the inner diameter dominates over that of section geometry and hole configuration. In addition, the circular tube shape provides the maximum flow rate among the elliptical geometries. Once the flow rate exceeds a critical value, the rate becomes independent of the number and width of the suction holes. Finally, we introduce a slippery liquid-infused nanoporous surface (SLIPS) coating using nanoparticles and hydrophobic lubricants that effectively improves the flow rate and antifouling property of cannulas without altering the geometrical design parameter.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.477-486
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• 2009

이 논문은 정다각형 중실 변단면을 갖는 정적 최강아치에 관한 연구이다. 아치의 지간길이와 체적은 정다각형 단면깊이의 형상함수에 상관없이 항상 일정하다. 아치에 정적 연직 집중하중과 수평 집중하중이 작용하는 경우에 단면에 발생하는 최대 수직응력을 산정하였다. 산정된 최대 수직응력이 최소가 되는 정적 최강아치의 변단면 형상, 즉 일정체적 변단면 아치의 단면비를 산정하였다. 부정정 아치의 부정정력을 구하기 위하여 최소일의 원리를 이용하였다. 일련의 수치해석 예를 통하여 정적 최강아치의 단면비를 표 및 그림에 나타내었다. 이 연구의 결과는 아치구조의 최소중량 설계에 매우 유용한 자료를 제공 할 수 있다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.108-113
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• 2002

This paper presents a multi-step structural design optimization method fur machine tool structures using a genetic algorithm with dynamic penalty. The first step is a sectional topology optimization, which is to determine the best sectional construction that minimize the structural weight and the compliance responses subjected to some constraints. The second step is a static design optimization, in which the weight and the static compliance response are minimized under some dimensional and safety constraints. The third step is a dynamic design optimization, where the weight static compliance, and dynamic compliance of the structure are minimized under the same constraints. The proposed design method was examined on the 10-bar truss problem of topology and sizing optimization. And the results showed that our solution is better than or just about the same as the best one of the previous researches. Furthermore, we applied this method to the topology and sizing optimization of a crossbeam slider for a high-speed machining center. The topology optimization result gives the best desirable cross-section shape whose weight was reduced by 38.8% than the original configuration. The subsequent static and dynamic design optimization reduced the weight, static and dynamic compliances by 5.7 %, 2.1% and 19.1% respectively from the topology-optimized model. The examples demonstrated the feasibility of the suggested design optimization method.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제9권5호
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• pp.499-508
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• 2017

This paper uses optimization techniques to obtain bow hull form of a 66,000 DWT bulk carrier in calm water and in waves. Parametric modification functions of SAC and section shape of DLWL are used for hull form variation. Multi-objective functions are applied to minimize the wave-making resistance in calm water and added resistance in regular head wave of ${\lambda}/L=0.5$. WAVIS version 1.3 is used to obtain wave-making resistance. The modified Fujii and Takahashi's formula is applied to obtain the added resistance in short wave. The PSO algorithm is employed for the optimization technique. The resistance and motion characteristics in calm water and regular and irregular head waves of the three hull forms are compared. It has been shown that the optimal brings 13.2% reduction in the wave-making resistance and 13.8% reduction in the added resistance at ${\lambda}/L=0.5$; and the mean added resistance reduces by 9.5% at sea state 5.