• 한국철도학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.413-421
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• 2012

하이브리드 실험은 구조물의 거동을 수치해석 모델과 물리적 부분구조 모델로 나누어 동시에 수행되는 실험법으로써 본 논문에서는 지진하중에 의한 1경간 2층 강 뼈대 구조에 대한 하이브리드 시험을 수행하였다. 1층 기둥 1개소를 물리적 부분구조모형으로 선택하고, 한 개의 액추에이터를 이용해 수평방향으로 변위를 가하여 수치해석과 하이브리드 실험결과 사이의 거동추이를 분석하였다. 입력 지진데이터로는 El Centro를 사용하였으며, OpenSees를 이용하여 강구조물의 선형 또는 비선형 거동을 비교 분석하였다. 그 결과, 선형해석은 수치해석과 하이브리드 응답형상이 매우 잘 일치하였으며, 비선형 해석은 재료 비선형성에 의한 영구변형의 차이는 발생하였으나 최대변위 및 전체응답형상은 매우 유사하였다. 또한, 하이브리드 실험 소요시간은 실제 가진 시간에 약 9.6%의 속도로 현재 국내에서 수행된 실험 중 가장 실시간에 근접한 실험이라 할 수 있다. 따라서, 본 하이브리드 실험은 구조물의 동적 거동을 예측하는데 적절하게 활용될 수 있으며, 공간적, 경제적 제약이 있는 진동대 실험을 대체할 수 있으리라 판단된다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제22권9호
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• pp.705-709
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• 2016

Micro-electro-mechanical systems (MEMS) gyroscopes are widely used in various robot applications. However, these conventional gyroscopes need to vibrate the proof mass using a built-in actuator at a fixed resonance frequency to sense the Coriolis force. When a robot is not moving, the meaningless vibration of the gyroscope wastes power. In addition, this continuous vibration makes the sensor vulnerable to external sound waves with a frequency close to the proof-mass resonance frequency. In this paper, a feasibility study of a new type of gyroscope inspired by insect halteres is presented. In dipterous insects, halteres are a biological gyroscope that measures the Coriolis force. Wing muscles and halteres are mechanically linked, and the halteres oscillate simultaneously with wing beats. The vibrating haltere experiences the Coriolis force if the insect is going through a rotational motion. Inspired by this haltere structure, a gyroscope using a thin mast integrated with a robot actuation mechanism is proposed. The mast vibrates only when the robot is moving without requiring a separate actuator. The Coriolis force of the mast can be measured with an accelerometer installed at the tip of the mast. However, the signal from the accelerometer has multiple frequency components and also can be highly corrupted with noise, such that raw data are not meaningful. This paper also presents a suitable signal processing technique using the amplitude modulation method. The feasibility of the proposed haltere-inspired gyroscope is also experimentally evaluated.

• 센서학회지
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• 제1권2호
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• pp.183-194
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• 1992

실리콘 기판을 HF용액 내에서 양극반응을 시켜 electropolishing법 또는 PSL 형성법으로 센서와 actuator에 유용한 다양한 모양의 실리콘 미세 기계구조를 제조하였다. 미세구조는 시편의 결정면에 관계없이 형성되었으며, 저농도 도핑된 단결정 실리콘이다. $n^{+}/n$ 실리콘 시편을 HF용액(20-48%)내에서 양극반응시켜 $n^{+}$ 영역에 선택적으로 PSL을 형성하였으며, HF농도, 반응전압 및 반응시간에 따른 PSL 형성의 특성을 조사였다. $n^{+}$ 영역에만 PSL이 형성되었으며 PSL의 다공도는 HF 농도 증가에 따라 감소하였으며, 반응전압에는 무관하였다. $n/n^{+}/n$형 구조를 이용하여 미세구조를 제조한 경우, 식각된 실리콘 표면이 균일하고 cusp가 제거되었으며, 미세구조의 두께는 전 영역을 통하여 n-epi.층의 두께로 일정하였다. HF용액(5 wt%)에서의 양극반응과 planar기술을 이용하여 가속도센서를 제조하여 기존의 IC 공정기술과 함께 사용이 가능함을 확인하였다. 또 모터의 회전자, 기어 등의 미세 기계구조를 PSL 형성법으로 제조하고 SEM 사진으로 조사하였다.

• 한국재료학회지
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• 제31권10호
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• pp.562-568
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• 2021

(Bi_1/2Na_1/2)TiO₃ (BNT)-based ceramics are considered promising candidates for actuator application owing to their excellent electromechanical strain properties However, to obtain large strain properties, there remain several issues such as thermal stability and high operating fields. Therefore, this study investigates a reduction of operating field in (0.98-x)Bi_1/2Na_1/2TiO₃-0.02 BiAlO₃-xSrTiO₃ (BNT-2BA-100xST, x = 0.20, 0.21, 0.22, 0.23, and 0.24) via analyses of the microstructure, crystal structure, dielectric, polarization, ferroelectric and electromechanical strain properties. The average grain size of BNT-${\underline{2}}$BA-100xST ceramics decreases with increasing ST content. Results of polarization and electromechanical strain properties indicate that a ferroelectric to relaxor state transition is induced by ST modification. As a consequence, a large electromechanical strain of 592 pm/V is obtained at a relatively low electric field of 4 kV/mm in 22 mol% ST-modified BNT-2BA ceramics. We believe that the materials synthesized in this study are promising candidates for actuator applications.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제27권11호
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• pp.707-711
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• 2014

The $0.99Bi_{0.5}(Na_{0.78}K_{0.22})_{0.5}TiO_3-0.01LaAlO_3$, $0.01LaMnO_3$ or $0.01LaFeO_3$ (0.99BNKT-0.01LA, 0.01LM or 0.01LF) ceramics were prepared by a conventional mixed mothod. The structure and morphology of the lead free ceramics were characterized by XRD (X-ray diffraction) and FE-SEM (field emission scanning electron microscopy). XRD results indicated that the BNKT ceramics modified by LA, LM or LF induced a transition from a ferroelectric tetragonal to a non-polar pseudo-cubic phase, leading to decrease in the remnant polarization ($P_r$) and coercive field ($E_c$) in the P-E hysterisis loops. The effects of the BNKT ceramics modified by La-based $ABO_3$ pervskite structure on the electric-field induced strain were investigated, and the largest normalized unipolar strain ($S_{max}/E_{max}$) was found in BNKT-0.01LF ceramic.

• 실천공학교육논문지
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• 제14권2호
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• pp.387-392
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• 2022

세계적인 탄소 중립에 동참하고자, 대한민국 정부에서도 '녹색건축물 조성 지원 법' 시행령을 통해 2030년까지 모든 건축물에 대해 제로에너지 건축물 인증을 진행할 계획에 있다. 이에 따라 국가적으로도 비교적 생활 밀접 접근성이 좋은 태양광 발전과 관련한 여러 사업을 지원하고 있다. 특히 지붕 설치형 태양광 발전 시스템의 경우 환경 파괴 없이 유휴 공간을 활용하여 에너지를 생산한다는 측면에서 주목받고 있지만, 다른 태양광 발전 설비 대비 낮은 발전효율이 단점으로 지적되고 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 부분을 해소하고자, 단축형 태양광 추적을 위한 태양광 패널 구조물에 관한 연구를 통해 효율적인 태양광 패널 각도 가변 시스템을 제안하고 더불어 지붕 설치형 태양광 발전 시스템의 적용 환경을 고려해 태양광 패널의 파손 및 2차 피해 예방을 위한 방안을 제안한다. 더불어 ICT 융합을 통해 태양광 패널을 제어, 사고 예측 안전 시스템 구성을 프로젝트 기반의 교육 프로그램 연계 구성이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권7호
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• pp.899-903
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• 2013

셀프베어링 모터는 하나의 자기 구동기(magnetic actuator)로 회전 구동과 자기부상을 동시에 구현한 전동기로 베어링리스모터 혹은 베어링 내장 모터로 불리기도 한다. 셀프베어링 모터에서 자기부상제어를 구현하기 위해 부상력과 제어전류 간의 모델을 역변환하여야 하는데, 힘-전류 간의 모델을 결정하는 변환행렬이 정방행렬이 아니며, 의사역행렬(pseudo-inverse) 또한 회전자의 각도에 따라 특이점을 가지게 된다. 본 논문에서는 힘-전류 모델에 제한조건을 추가하여 연속적 역변환이 가능한 새로운 방법을 제시하고, 역변환 행렬을 해석적으로 구하였다. 연속적 역변환을 이용한 부상제어기를 구현하여 안정적 부상제어가 이루어짐을 확인하였다. 힘-전류 모델에 추가한 제한조건으로 상전류의 총합이 0 을 유지하여 전류에 의한 고정자 자속밀도를 제거함으로써, 이전 연구에서의 자기포화 문제를 근본적으로 해결하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.37-43
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• 2015

압전소자(Piezoelectric transducer, PZT)는 구조물의 안정성 평가를 목적으로 하는 구조 건전성 모니터링 기법(Structural Health Monitoring, SHM)의 센서(sensor) 및 구동기(actuator)로 많이 활용되고 있다. 사용되는 센서 및 구동기의 성능을 사전에 파악하고, 잔존수명 및 결함을 탐지하는 센서 자가 진단법은 안정적인 SHM의 결과를 얻기 위해 매우 중요한 절차이다. 본 연구에서는 Admittance 값을 기반으로 한 센서 자가 진단절차를 통하여 압전체 센서의 결함을 탐지하였으며, 센서 진단과정에 영향을 줄 수 있는 접합층 및 온도 등의 영향인자에 대해 실험적 분석을 실시하였다. 분석 결과 Admittance와 온도 및 접착제의 상관관계를 파악할 수 있었으며, admittance를 기반으로 한 센서 자가 진단 절차를 통해 센서의 접착상태와 접착제의 성능평가가 가능함을 검증하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.709-717
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• 2013

This paper presents the development of a specialized underwater leg with a manipulator function(convertible-to-arm leg) for the seabed walking robot named CRABSTER200(CR200). The objective functions of the convertible-to-arm leg are to walk on the seabed and to work in underwater for precise seabed exploration and underwater tasks under coastal area with strong tidal current. In order to develop the leg, important design elements including the degree of freedom, dimensions, mass, motion range, joint structure/torque/angular-speed, pressure-resistance, watertight capability and cable protection are considered. The key elements of the convertible-to-arm leg are realized through concept/specific/mechanical design and implementation process with a suitable joint actuator/gear/controller selection procedure. In order to verify the performance of the manufactured convertible-to-arm leg, a 25bar pressure-resistant and watertight test using a high-pressure chamber and a joints operating test with posture control of the CR200 are performed. This paper describes the whole design, realization and verification process for implementation of the underwater convertible-to-arm leg.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제25권12호
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• pp.990-995
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• 2012

A piezoelectric ultrasonic bone surgical instrument, usually used to remove the tartar out of teeth or to cut the dentine of the tooth, is a recently popular instrument for dental treatment due to its several merits such as small size, low-electric power and precision control of surgical operation. It has typically two parts of a tip and vibration system which is also composed of head, piezoelectric elements and tail-mass. In order to improve the performance of the instrument, it is important to standardize the size of the vibration system without tip for high performance. In this study, a Finite Element Analysis (FEA) was utilized to optimize the structure of ultrasonic instrument in vibration system. Consequently, this study revealed that influence of several tips on property were minimized and it showed good property at the frequency range of 22~32 kHz.