• Journal of Biosystems Engineering
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• 제41권3호
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• pp.263-272
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• 2016

Purpose: Pulse crop damage due to wild birds is a serious problem, to the extent that the rate of damage during the period of time between seeding and the stage of cotyledon reaches 45.4% on average. This study investigated a method of fundamentally blocking birds from eating crops by conducting vinyl mulching after seeding and identifying the growing locations for beans to perform punching. Methods: Infrared (IR) sensors that could measure the temperature without contact were used to recognize the locations of soybean cotyledons below vinyl mulch. To expand the measurable range, 10 IR sensors were arranged in a linear array. A sliding mechanical device was used to reconstruct the two-dimensional spatial variance information of targets. Spatial interpolation was applied to the two-dimensional temperature distribution information measured in real time to improve the resolution of the bean coleoptile locations. The temperature distributions above the vinyl mulch for five species of soybeans over a period of six days from the appearance of the cotyledon stage were analyzed. Results: During the experimental period, cases where bean cotyledons did and did not come into contact with the bottom of the vinyl mulch were both observed, and depended on the degree of growth of the bean cotyledons. Although the locations of bean cotyledons could be estimated through temperature distribution analyses in cases where they came into contact with the bottom of the vinyl mulch, this estimation showed somewhat large errors according to the time that had passed after the cotyledon stage. The detection results were similar for similar types of crops. Thus, this method could be applied to crops with similar growth patterns. According to the results of 360 experiments that were conducted (five species of bean ${\times}$ six days ${\times}$ four speed levels ${\times}$ three repetitions), the location detection performance had an accuracy of 36.9%, and the range of location errors was 0-4.9 cm (RMSE = 3.1 cm). During a period of 3-5 days after the cotyledon stage, the location detection performance had an accuracy of 59% (RMSE = 3.9 cm). Conclusions: In the present study, to fundamentally solve the problem of damage to beans from birds in the early stage after seeding, a working method was proposed in which punching is carried out after seeding, thereby breaking away from the existing method in which seeding is carried out after punching. Methods for the accurate detection of soybean growing locations were studied to allow punching to promote the continuous growth of soybeans that had reached the cotyledon stage. Through experiments using multiple IR sensors and a sliding mechanical device, it was found that the locations of the crop could be partially identified 3-5 days after reaching the cotyledon stage regardless of the kind of pulse crop. It can be concluded that additional studies of robust detection methods considering environmental factors and factors for crop growth are necessary.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권11호
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• pp.1499-1506
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• 2011

초고온가스로로부터 생성된 $950^{\circ}C$ 정도의 초고온 열을 이용하여 수소를 경제적이며 또한 대량으로 생산하려는 원자력수소생산시스템에서 중간열교환기는 원자로에서 생산된 초고온 열을 수소생산 공장으로 전달하는 핵심 기기중의 하나이다. 한국원자력연구원에서는 초고온가스로에 사용될 핵심 기기에 대한 성능시험을 위해 소형가스루프를 구축하였고 중간열교환기의 유력한 형태로 고려되고 있는 인쇄기판형 열교환기의 소형 시제품을 제작하였다. 본 연구는 인쇄기판형 열교환기 소형 시제품을 소형가스루프에서 시험하기 전에 루프 시험조건하에서 인쇄기판형 열교환기 소형 시제품의 고온 구조건전성을 미리 평가하기 위한 작업의 일환으로 수행한 결과, 즉 고온 구조해석 모델링, 거시적 열 해석 및 구조 해석 결과 등을 정리한 것이다. 해석 결과는 인쇄기판형 열교환기 소형 시제품 성능시험결과외 비교하고 향후 제작될 중형 시제품 설계/제작에 반영할 것이다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권2호
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• pp.33-42
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• 2009

뇌로부터 뉴런의 움직임을 탐지할 수 있는 폴리머 계열 기반의 유연한 뉴런 프로브가 개발되었다. 삽입 강도 증가를 위해서 5 ${\mu}m$ 두께의 생체 적합성이 우수한 금을 상하층 폴리머 사이에 전기도금 하였다. 개발된 뉴런 프로브는 실제 뇌 조직과 비슷한 강도를 지닌 젤에 조금의 균열도 없이 삽입되었다. 또한 기계적 잔류 스트레스 및 이로 인해 발생하는 뉴런 프로브의 휘어짐을 최소화하기 위하여 두 가지의 새로운 방법이 적용되었다; (1) 제작 완료 후 후열처리 과정을 통하여 잔류 스트레스를 최소화하는 방법 (2) 상하층을 서로 다른 물질로 제작하여 상호 간의 잔류 스트레스를 보상하는 방법. 위 두 가지의 방법을 적용한 후에는 제작된 직후 뉴런 프로브의 끝부분에서 보여졌던 휘어짐이 뚜렷하게 제거되었다. 전기적 특성 측정 결과 뉴런 프로브는 뇌로부터 뉴런의 신호를 기록하기에 적절한 임피던스 값을 가지고 있음을 보였으며 측정된 임피던스 값은 72시간 후에도 변함이 없었다. 또한 생체 외 신호 측정 실험 결과 제작된 프로브는 잔류 스트레스의 완전한 제거뿐만 아니라 우수한 신호 기록 능력을 보였다. 일주일 후에도 측정 결과에는 변함이 없었으며, 이는 제작된 전극이 생체 내에서 뉴런 파이어링(firing)으로부터 장기간의 안정적인 신호 기록의 가능성을 보인다고 할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7667-7671
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• 2015

아연말 코팅은 친환경성 및 고성능으로 인하여 널리 사용되고 있다. 일반적으로 코팅온도가 코팅층 두께 및 코팅품질을 결정하는 주요한 요소이므로 아연말 코팅의 경우에도 최적의 코팅온도가 요구되고 있다. 본 연구에서는 아연말 스프레이 코팅 룸의 온도분포를 해석하기 위해 룸 내부의 공기유동을 포함하는 열 유동 전산 시뮬레이션을 수행하였다. 3차원 CAD 프로그램인 SolidWorks를 이용하여 스프레이 코팅 룸 전체와 예열실과 건조실을 모두 고려한 모델링을 수행하였으며 Flow Simulation 프로그램을 이용하여 열 유동 해석을 수행하였다. 해석된 결과는 열화상카메라를 이용한 실험으로 검증하였다. 해석결과 제1스프레이실과 제2스프레이실의 온도분포 특성을 파악할 수 있었으며, 현재의 상태로는 목표 온도 값인 $25^{\circ}C$에 미달하고 있었음을 알 수 있었다. 단순히 히터를 추가하는 방법 대신, 현재 조건에서 스프레이실의 온도를 높이는 방안으로 배기팬을 사용하지 않는 경우에 대해 시뮬레이션을 수행하였으며, 그 결과 제1스프레이실의 온도가 $6.2^{\circ}C$, 제2스프레이실의 온도가 $5.8^{\circ}C$ 상승하였다. 본 연구 내용은 향후 스프레이 코팅 룸의 성능향상을 위한 설계에 이용될 수 있다.

• 멤브레인
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• 제27권2호
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• pp.154-166
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• 2017

식품 포장, 전자 기기 등에 활용되고 있는 고분자 기반 기체 차단성 필름은 경량성, 낮은 제조 원가, 높은 가공성으로 인하여 많은 주목을 받고 있다. 특히 전자기기에 활용되기 위하여, 기체 차단 필름은 매우 높은 수준의 기체 차단성을 요구받고 있다. 하지만 현재 수준의 고분자 기반 기체 차단 필름은 다른 소재와 비교하여 상대적으로 높은 수준의 기체 투과유량을 보이고 있다. 따라서 기존의 고분자 필름이 가지고 있는 장점을 유지하면서 더 높은 수준의 기체 차단성을 부여하기 위한 요구가 증대되고 있다. 최근 그래핀 소재는 기체 차단을 위한 2차원 소재로서 각광받고 있다. 그러나 그래핀 소재의 낮은 가공성과 어려운 대면적화 문제 때문에 산화그래핀이 그 대안으로서 떠오르고 있다. 산화그래핀은 높은 종횡비를 가지는 2차원 층상구조의 그래핀에 산소관능기를 함유한 형태로서, 수용성 혹은 극성 용매에 잘 분산되는 성질을 가지며, 따라서 대량 생산에 용이한 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는, 산화그래핀이 함유된 폴리이미드 나노복합막을 제조하였다. 폴리이미드는 현재 널리 이용되고 있는 기체 차단성 고분자 중의 하나로서 높은 기계적 강도, 열적 안정성 및 내화학성을 가지고 있다. 본 연구를 통하여 산화그래핀이 함유된 폴리이미드 나노복합막이 기체 차단성을 가지고 있음을 확인하였다. 더 나아가, Triton X-100이나 sodium deoxycholate (SDC) 등의 계면활성제를 나노복합막에 도입함으로써 산화그래핀의 고분자 매트릭스 내에서의 분산성을 향상시켜 기체 차단성을 높이고자 하였다. 그 결과로서, Triton X-100이 도입된 나노복합막이 예상치와 유사한, 향상된 기체 차단성을 보임을 확인하였다. 본 연구를 기반으로 고분자 기반 나노복합막의 기체 차단성 분야로의 활용성이 증대될 것으로 기대한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.924-930
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• 2018

본 연구의 목적은 수소연료전지 자동차의 난방부하 대응을 위한 스택 냉각수를 활용하여서, 전동식 히트펌프 시스템에 대한 난방성능 특성을 다양한 운전조건 변화에 대해서 고찰하는 것이다. 냉각수와 냉매(R-134a)와의 열교환을 위해서 판형열교환기를 적용하였고, 전동식 히트펌프 시스템에 적용되는 실내열교환기 입구의 공기온도와 압축기 회전수를 변화시키면서 난방 성능 특성을 분석하였다. 실내열교환기 입구 공기 온도 변화에 대해서 난방 성능은 거의 동일한 결과를 보이고 있는데, 이는 입출구 온도차와 공기 측 밀도의 변화가 균형을 이루었기 때문으로 판단된다. 반면, 히트펌프 시스템 효율(COP)의 경우, 난방 성능은 온도변화에 따라 동일하였지만, 유량 변화로 인하여서, 압축기 소모동력이 감소하였기 때문에, 실내열 교환기 입구 온도가 감소함에 따라서, 시스템 효율은 증가하는 경향을 보이고 있다. 추가적으로, EEV개도가 45%정도까지 열리는 구간에서는, 압축기 소모전력 감소하였기 때문에, 시스템 효율이 증가하였고, 그 이후에는 동일한 시스템 효율을 유지하는 것을 알 수 있었다. 압축기 회전수 변화 시에는 난방성능이 증가하면, 시스템 효율은 감소하는 경향을 보여주고 있다. 이러한 원인은 압축기 회전수 증가에 따른 유량의 증가로 판단된다. 향후, 열원으로 사용하는 냉각수에 대한 운전조건을 변화시켜가면서, 난방성능 특성을 분석하여, 전동식 히트펌프의 난방부하 대응을 위한 제어 방안을 연구하고자 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.39-55
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• 2022

본 연구는 경주 중·저준위 지하 처분환경에서의 사일로 콘크리트의 음향방출(AE) 신호 감쇠계수(α)를 결정하기 위해 신호감쇠 실험을 수행하였다. 활용된 시료들은 경주 중·저준위 처분장 사일로에 사용된 콘크리트 배합비로 제작하였으며 28일간 수중 양생 후 처분환경에 맞도록 온도 및 포화유무에 따라 추가적으로 노출시켰다. 처분조건 별 각 3개씩의 공시체에 대하여 신호전달거리에 따른 AE 신호를 측정한 결과, 초기구간에서는 포화콘크리트의 AE 진폭과 절대에너지가 건조콘크리트의 경우보다 더 높게 나타났지만, α는 포화콘크리트의 경우가 더 높게 산정되었다. 또한, 포화유무와 상관없이 온도가 증가함에 따라 α는 감소하는 경향을 보였다. α는 온도조건보다는 포화유무에 따른 영향이 큰 것으로 분석되었으며, 이는 콘크리트 처분구조물의 감쇠신호 측정 시 포화여부를 고려한 판단이 중요하다는 것을 의미한다. 처분환경에서의 콘크리트 α는 균열이 발생한 위치에서의 실제 AE 특성 파라미터 값을 추정함으로써 경주 중·저준위 처분환경에서 사일로 콘크리트의 건전성을 예측하고 센서의 최적 배치를 결정하는 데 도움이 될 것으로 기대한다.

• Composites Research
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• 제31권2호
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• pp.63-68
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• 2018

열가소성 복합재료는 다양한 장점에도 불구하고 기계적 특성이 낮아 고성능 항공산업 분야에서는 제한적으로 사용되어 왔으나 최근 열가소성 방향족 폴리머 복합재들이 많이 연구/활용되고 있다. 본 연구에서는 대표적인 열가소성 방향족 폴리머인 PEEK와 PPS Neat 수지 필름을 DSC 기기를 이용하여 가열, 냉각 및 재 가열 사이클을 연속적으로 수행하여 유리전이온도 및 용융온도 등의 특성변화를 확인하고 냉각속도에 따른 결정화도(Crystallinity)의 차이를 평가하였다. 1차 가열단계에서 각 폴리머의 용융온도보다 높은 온도에 5분간 유지시켜 이전 열이력을 제거하였고 2차 냉각단계에서 냉각속도를 분당 2, 5, 10, 20 및 $40^{\circ}C$로 조절/적용함으로서 결정화반응을 제어하였으며, 3차 가열단계에서 재가열하여 용융엔탈피를 측정함으로서 결정화도 차이를 확인하였다. 높은 비정질 영역을 가진 시편의 첫 번째 가열시 냉각결정화 현상이 일어나고 뚜렷한 유리상 전이구역을 확인할 수 있었던 반면에 결정질 영역이 증가된 재가열시에는 냉각결정화 현상이 일어나지 않고 상대적으로 유리상 전이구역이 약해지는 것을 확인하였다. 2차 냉각단계에서 냉각속도가 느려짐에 따라 결정화도가 높아졌는데 PEEK의 경우 냉각속도의 차이에 따라 21.9~39.3% 결정화도를 보였으며, PPS는 29.1~31.2% 결정화도 차이를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권11호
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• pp.755-759
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• 2016

전자 통신 분야에서 히트파이프를 활용한 방열기술은 점차 늘어나고 있다. 특히 전자 패키지 응용에서는 원형 단면 히트파이프에 비해 평판 형상의 얇은 히트파이프가 보다 더 적용하기에 용이하다. 압출 공정에 기반한 평판 히트파이프는 내벽에 사각 단면 그루브들로 이루어진 단순한 모세관 윅 구조를 갖는다. 그루브 윅이 내벽에 다수 개 설치가 된다고 하더라도 상대적으로 높은 모세관력을 달성하기는 어렵다. 본 연구에서는 그루브 윅의 모세관력 향상을 위해 와이어 다발을 적용한 평판 히트파이프의 제작 및 성능평가 실험을 수행하였다. 실험을 통해 와이어 다발을 윅으로 갖는 평판 히트파이프의 열저항 및 열전달률이 그루브 윅 평판 히트파이프에 비해 각각 3.4배와 3.8배 가량 우수한 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 와이어 다발을 통한 모세관력 향상 효과를 실험적으로 확인하였으며, 향후 상용화를 위한 연구를 진행할 계획이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권4호
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• pp.393-399
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• 2017

왕복동식 압축기에서 피스톤과 커넥팅로드는 중요한 부분이다. 이러한 주요부에 기계적 부하가 과도하게 가해지면 해당 기부속이 손상될 수 있으며, 교체하기도 쉽지 않고 비용도 많이 든다. 따라서 내구성과 수명에 영향을 미치는 요인을 분석할 필요가 있다. 본 연구의 주요 목적은 피스톤과 커넥팅로드의 최대 응력 집중 위치를 확인하는 것이다. 이를 위해 설계된 공기압축기의 작업 공정의 동적계산을 기반으로 피스톤 및 커넥팅로드의 응력 분석을 수행하였다. 공기압축기의 피스톤과 커넥팅로드의 3 차원 모델을 따로 설계하고, 이러한 부품들의 유한요소 해석은 수치해석적인 근사해법을 사용하였다. 피스톤은 열 경계 조건 없이 크랭크 샤프트의 각도에 따라 압력 부하를 받는다. 시뮬레이션 결과는 피스톤과 커넥팅로드의 응력 집중 위치와 그 값을 예측하고 추정할 수 있다. 그 결과 크랭크 각도 $135^{\circ}$와 $225^{\circ}$에서 피스톤은 190MPa, 커넥팅로드는 123MPa 이상의 최대 등가응력이 나타났으며 이는 인장 항복강도 이하의 값이다. 또한, 커넥팅로드와 피스톤에 계산 된 안전 계수는 1보다 높게 나타났다. 더욱이, 이러한 결과는 왕복동 공기압축기 제작사에 피스톤 및 커넥팅로드를 설계함에 있어서 최적화를 위한 참고 자료로 활용 될 수 있다.