• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.677-687
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• 2017

항공기는 운용 중에 엔진, 유압펌프, 공력 등에 의한 진동 환경에 노출이 되어 기계구조와 각종 구성품이 고주기 피로로 인해 균열이나 파괴가 될 수 있다. 통상적으로 항공기용 유압 펌프는 액셜 피스톤 타입이 주로 적용되고 있으며, 펌프의 특성상 연속적인 회전에 의한 유량 맥동 발생은 필연적으로 수반된다. 이러한 유압펌프 맥동에 의한 진동을 감소시키기 위해 설치된 Dampener Fitting의 용접 부위에서 균열이 발생하였다. 용접 부위 균열의 원인 파악을 위해 파단면 분석 및 성분분석을 수행하였고, 균열 방지를 위한 설계 개선사항으로 일체형 Fitting 가공 방식을 적용하였다. 일체형 Fitting의 적용 타당성에 대한 설계검증을 위해 구조건전성 응력 해석, 피로수명 해석, 인증시험 및 항공기 체계 장착 시험을 수행하였다. 개선방안에 대한 해석 결과 재료의 요구수명 및 각종 시험의 요구조건에 만족하는 결과를 얻었으며, 개선방안을 운영 항공기에 적용 할 수 있는 것을 객관적으로 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.4815-4820
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• 2014

최근에 반도체 칩이 소형화, 대용량화, 고집적화가 되고 있어 그 정밀도 및 신뢰성의 확보를 위해 반도체 테스트 핸들러 장비에서 픽앤플레이스의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 반도체 테스트 핸들러 픽커 검사장비 프레임에 대한 진동해석을 하여 고유진동수와 하모닉 반응의 특성을 연구하였다. 해석모델로서는 세 가지 모델로서 픽앤플레이스 장치가 위 가이드라인의 왼쪽에 있는 경우(Case 1), 가운데에 있는 경우(Case 2) 및 오른쪽에 있는 경우(Case 3)이다. 이 프레임 모델들에 대해서 6차 모드까지의 고유진동수 범위는 80Hz~500Hz가 된다. Harmonic Response 해석 결과, 프레임에 공진이 발생할 때, Case 2는 Case 1과 Case 3보다 더 큰 52.802MPa의 최대 등가응력을 나타났다. 세 모델 중, Case 2의 경우가 진동에 의한 파손에 가장 강함을 알 수 있다. 본 연구의 해석 결과를 이용하여 시스템의 안전한 작업환경으로 실제 적용할 수 있는 모델 설계가 효율적으로 가능하다고 사료된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.367-381
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• 2007

전력 수요의 증가로 인해 송전철탑의 고용량, 대용량화가 요구되어왔지만 아직 대부분을 차지하고 있는 345kV급 송전철탑에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 현재 해석 설계되고 있는 방식은 2차원 트러스요소를 사용하여 양단은 힌지접합으로 축력만 작용하고 있는 것으로 가정한다. 이러한 방식을 3차원 트러스 요소에 적용하였을 때, 면 외로 작용하는 하중에 대해 무한변위가 발생하는 구조해석적인 문제점을 가지고 있다. 이에 본 연구는 보다 합리적인 요소 선택을 통한 구조해석 방식을 제안하기 위해 기존의 3차원 트러스요소 모델, 보요소 모델, 주주재와 수평재는 보요소로 모사하고 사재 및 기타 복재는 트러스로 모사한 보-트러스요소 모델 등 세 모델을 실제 설계 시공된 345kV급 송전철탑에 대해 설계하중 내에서 구조해석프로그램을 이용한 정적해석, 자유진동해석, 선형좌굴해석을 수행하였다. 구조해석 결과, 세 모델 모두 축력 및 축응력, 변위에서는 큰 차이가 나타나지 않았으나 보요소모델과 보-트러스요소 모델에서 휨응력의 비율이 축응력에 대해 크게 나타났다. 자유진동해석과 탄성좌굴해석의 결과를 통해 보-트러스요소 모델이 송전철탑 설계 및 해석에 있어서 더 안전측으로 고려될 수 있음을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권1호
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• pp.141-152
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• 2022

친환경 에너지원 개발에 관한 관심이 증가하면서, 해상풍력발전기 시장은 매년 높은 증가율을 보이면서 성장하고 있다. 이와 맞물려 대용량 해상풍력발전기를 설치할 수 있는 설치선의 수요 또한 급증하고 있다. 풍력발전기 설치 선박(Wind Turbine Installation Vessel)은 설치 및 해체를 위하여 레그(Leg)와 스퍼드캔(Spudcan)을 해저면에 관입시켜서 고정하며, 이때 스퍼드캔 구조 강도 안전성에 대한 검토는 전체 시스템과 연관된 중요한 문제이다. 본 연구에서는 현재 선급에서 제시하고 있는 절차서를 분석하고, 실제 발생할 수 있는 하중 시나리오를 반영한 새로운 절차서를 제안하였으며, 유한요소해석을 통한 검증을 하였다. 기존 방식은 해저면의 기울기와 레그에 발생하는 휨모멘트 그리고 형상에 따른 영향을 검토하지 않기 때문에, 허용응력보다 작은 최대 응력 값을 보이지만, 신규 절차에 따른 결과는 대부분 구조보강이 발생하였다. 이러한 현상은 해상풍력발전기의 크기가 커지면 커질수록 차이가 크게 나타나며, 실제 관입(Pre-load) 조건을 고려하면 상당수의 부재에서 구조적 문제가 발생할 가능성이 있다. 따라서 본 연구에서는 더욱 실제적인 작업조건을 고려한 절차서를 제안하였고, 적용 시 문제점들에 대해서 구조해석을 통한 검증을 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.237-246
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• 2019

전기기계식 제동장치(EMB : Electro Mechanical Brake)는 자동차 및 철도차량의 차세대 제동장치로서 현재 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재의 고속열차용 제동장치는 공압 실린더를 이용하여 제동 압부력을 발생시키나 전기기계식 제동장치 (EMB)에서는 전기 모터 및 기어와의 조합을 통하여 압부력을 발생시킨다. 본 연구에서는 고압부력 발생이 가능한 EMB 구동 메커니즘을 제안하고, 해당 메커니즘을 만드는 기구장치 중 핵심부품인 기어 및 샤프트 부품들에 대한 구조 및 진동해석을 수행하였다. 한편 모델에 대한 동적 진동해석 결과 압부력이 가해진 상태에서 외부가진이 주어졌을 때 부재의 최대 응력이 항복강도 이내임이 확인되었다. 또한, 구조해석 결과 모터샤프트의 축 직경을 최대한 크게하는 설계가 강도 상 유리함을 확인하였으며, 기어와 편심샤프트를 고정하는 볼트에서 큰 전단응력이 발생할 수 있음을 확인하였다. 한편 해석모델의 메커니즘을 재현할 수 있는 시험장치를 제작하여 가장 취약한 부위인 고정 볼트부의 변형률을 구동 토크가 가해진 상태에서 측정하였다. 변형률 측정결과는 해석결과와 오차가 10% 이내로서, 해석모델의 정확도를 검증할 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제3권5호
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• pp.459-465
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• 1993

SOG박막 밑에 층간 절연박으로 사용하는 PECVD산화막을 Si rich산화막으로 만들어 줌으로써 실리콘 dangling bond가 수소원자나 수분과 결합하여 SOG박막으로 부터 침투되는 수소원자나 수분의 확산을 억제하므로서 소작 열화되는 것을 방지한다. 이러한 Si rich산화막의 기본 특성을 알아보기 위하여 LF/HF power비와 $SiH_4/N_2O$ gas유량비를 변화시켜서 박막 특성을 조사하였다. 저주파 power만 변화시킨 경우, 증착속도가 감소하고 굴절율과 압축응력에 증가하며 FTIR에서 3300$\textrm{cm}^{-1}$~3800$\textrm{cm}^{-1}$영역의 수분에 의한 peak이 감소하는 것으로 보아 박막이 치밀해짐을 알 수 있고, $SiH_{4}$기체유량을 증가시킨 경우엔 증착속도, 굴절율, 식각속도는 증가하나 압축응력은 감소한다. FTIR에서 Si-O-Si peak의 세기가 감소하고 낮은 파수영역으로 이동하며, AES분석 결과에서 일반적인 oxide(Si:0=1:1.98)에서 보다 Si:O비가 1:1.23으로 낮아 PECVD산화 막내의 Si danling bond가 증가했음을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.55-66
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• 2015

우리나라 남서해안의 조차는 지역에 따라 3~8m까지 발생하며 이 지역의 풍력기초들은 조류의 다양한 흐름에 의한 세굴로 전체 구조물에 예상치 못한 진동에 의한 장기적인 불안정성이 야기될 수 있다. 본 연구에서는 흐름방향을 고려할 수 있도록 개선된 관수로식 수리저항성능 실험기를 이용하여 압밀압력과 흐름방향의 변화가 지반의 수리저항성능에 미치는 영향을 검토하였다. 실험결과 양방향 흐름에 노출된 시료의 세굴률이 일방향 흐름에서보다 크며, 한계전단응력은 감소하여 세굴에 더욱 취약해지는 것으로 나타났다. 또한 압밀압력이 증가함에 따라 세립질 토사의 한계전단응력과 같은 수리저항특성은 증가하여 세굴에 대한 저항성이 증가하나 조립토의 수리저항 성능은 크게 변화하지 않았다. 지반공학적 특성과 수리저항특성의 상관관계를 검토한 결과, 비배수전단강도는 한계전단응력과 비례관계이며 세립토 및 조립토의 흙 분류와 관계없이 하나의 상관관계로 효과적으로 한계전단응력을 예측할 수 있는 것으로 나타났으며 전단파 속도는 한계전단응력과 비례관계에 있으며 조립토와 세립토의 영역에 따라 비교적 명확히 구분되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권12호
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• pp.1005-1011
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• 2016

기어소음의 근본적인 원인은 전달오차로 인해 발생하게 된다. 전달오차는 기어가 맞물릴 때 발생하는데 크게 정적전달오차와 동적전달오차가 있다. 이러한 오차들은 기어 이빨의 처짐 또는 치면 마찰에 의해 발생하고 이 요인들이 원인이 되어 기어 시스템에 진동이 발생하게 된다. 그리고 이 진동이 기어의 축으로 이동하게 되어 축을 떠받치고 있는 베어링에 전달되고 베어링에 전달된 가진은 최종적으로 기어의 케이싱으로 이동하게 되어 소음을 방출하게 된다. 본 논문에서는 이러한 전달오차에 의해 발생하는 최대 굽힘응력을 가지는 롤각을 찾기 위한 응력해석을 수행되었다. 본 논문에서는 이론적 바탕으로 설계되어 인볼류트 곡선을 가진 기어와 수정된 치형을 가진 기어의 전달오차에 대한 해석을 진행하였다. 또한, 급작스러운 작동이나 큰 백래쉬로 인해 발생하는 충격강도에 대한 영향을 알아보기 위해 유한요소해석을 통해 각각 정적 최대굽힘응력과 동적 최대굽힘응력의 결과를 이용하여 충격인자 값을 예측해 보았다.

• Composites Research
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• 제35권4호
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• pp.277-282
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• 2022

본 연구에서는 저가 재료인 전분과 물 기반의 현탁액을 이용하여 과속방지턱에 응용 가능한 스마트 소재를 개발하고 물성을 평가하였다. 유변물성측정기를 이용하여 전단율에 따른 점도 및 전단력을 측정하여 전분 농도별 전단농화 발생 현상을 확인하였다. 물체의 낙하 시험과 5-25 km/h의 주행 속도로 충격 후 진동을 측정한 자전거 주행 시험을 통해 거시적인 전단농화현상을 확인하였고, 과속방지턱의 적용 가능성을 확인하였다. 점도 측정 결과, 초기에 전단담화 구간에 이어 전단농화가 발생하였고, 전단농화 현상을 유발하는 임계 변형률은 농도가 증가함에 따라 감소하였다. 또한 전분 농도 증가에 따라 점도와 전단력이 크게 증가하였다. 낙하시험과 자전거 주행시험 결과 현탁액이 단시간에 고체 상태로 바뀌었고 충격 에너지가 유체에 흡수되었다. 유체의 농도와 가하는 충격(속도)이 증가할수록 전단농화현상이 쉽게 발생하였다. 최종적으로 물과 전분 기반의 비뉴턴 유체로 5-25 km/h 범위에서 구동하는 스마트 과속방지턱 재료의 개발을 제안하였다.

• 유변학
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• 제11권2호
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• pp.67-72
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• 1999

본 연구에서는 가해지는 자기장에 따라 항복응력이 변하는 자기유변유체를 이용한 제동 장치를 개발하였다. 현재 선진국을 중심으로 활발히 연구되어지는 자기유변유체는, 유체에 가해지는 자기장의 변화에 따라 유체의 항복응력이 변하는데, 이러한 성질을 이용하여 제동력의 정확한 제어가 가능하다. 본 연구에서는 개발된 제동 장치를 이용하여, 외부에서 회전체에 가해지는 토크가 변동할 경우에 회전체의 회전 속력를 일정하게 유지시키는 기능을 구현하였다. 회전체의 회전속력을 측정하여, 비례-적분 피드백 제어를 사용하여 구현하였다. 우선, 실험과 시뮬레이션 결과의 비교를 통해 개발된 제동 장치의 매개변수값을 구하였고, 이 값들을 이용하여 비례-적분 피드백 제어 시뮬레이션 결과를 예측하였다. 또한 초기 각속력이 있는 자유낙하실험, 수동 크랭킹 실험들을 수행하여, 개발된 장치를 통하여 회전체의 회전속력을 일정하게 유지할 수 있음을 확인하였다. 이러한 속력 제한 기능은 개발된 제동 장치의 응용의 한 예로서, 회전체의 적절한 물리량을 측정한 후. 적절한 피드백 제어를 가하면, 얼마든지 원하는 다른 기능을 구현해 낼 수 있다.