• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.3176-3183
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• 2010

본 논문은 다축 하중을 받는 복합재 압력용기의 멀티 스케일 피로수명 예측 방법을 제시하였다. 멀티 스케일 접근법은 복합재료의 기본 구성재료인 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면의 거동으로부터 복합재 플라이, 적층판 및 구조물의 전체 거동을 예측한다. 멀티 스케일 피로수명은 거시적 응력 해석과 미시적 피로파손 해석을 통해 예측된다. 유한요소법을 이용하여 복합재 압력용기의 적층판에 가해지는 다축 피로하중을 구하며, 고전적층판이론을 이용하여 적층판의 플라이 응력을 계산하였다. 미소역학 모델을 이용하여 플라이 응력으로부터 각각 섬유, 기지 및 섬유/기지 경계면에 발생되는 응력을 계산하였다. 복합재 구성재료의 피로수명은 섬유에 대해서는 최대응력법을, 기지에 대해서는 등가응력법을, 섬유/기지 경계면에 대해서는 임계평면법을 사용하였다. 평균응력을 고려하기 위하여 수정된 Goodman 식을 적용하였다. 모든 피로하중에 의한 손상은 Miner 법칙을 이용하여 선형 누적이 되고, 이를 통해 최종 피로파손을 판단한다. 섬유와 기지의 물성값, 섬유체적비 및 와인딩 각도의 확률분포에 따른 복합재 압력용기의 피로수명 영향을 분석하기 위해 몬테카르로 시뮬레이션을 수행하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.233-240
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• 1996

Analyses of the viscous and end effects on electromagnetic (EM) pumps of annular linear induction type for the sodium coolant circulation in Liquid Metal Fast Breeder Reactors have been carried out based on the MHD laminar flow analysis and the electromagnetic field theory. A one-dimensional MHD analysis for the liquid metal flowing through an annular channel has been performed on the basis of a simplified model of equivalent current sheets instead of three-phase currents in the discrete primary windings. The calculations show that the developed pressure difference resulted from electromagnetic and viscous forces in the liquid metal is expressed in terms of the slip, and that the viscous loss effects are negligible compared with electromagnetic driving forces except in the low-slip region where the pumps operate with very high flow velocities comparable with the synchronous velocity of the electromagnetic fields, which is not applicable to the practical EM pumps. A two-dimensional electromagnetic field analysis based on an equivalent current sheet model has found the vector potentials in closed form by means of the Fourier transform method. The resultant magnetic fields and driving forces exerted on the liquid metal reveal that the end effects due to finiteness of the pump length are formidable. In addition, a two-dimensional numerical analysis for vector potentials has been performed by the SOR iterative method on a realistic EM pump model with discretely-distributed currents in the primary windings. The numerical computations for the distributions of magnetic fields and developed pressure differences along the pump axial length also show considerable end effects at both inlet and outlet ends, especially at high flow velocities. Calculations of each magnetic force contribution indicate that the end effects are originated from the magnetic force caused by the induced current ( u x B ) generated by the liquid metal movement across the magnetic field rather than the one (E) produced by externally applied magnetic fields by three-phase winding currents. It is concluded that since the influences of the end effects in addition to viscous losses are extensive particularly in high-velocity operations of the EM pumps, it is necessary to find ways to suppress them, such as proper selection of the pump parameters and compensation of the end effects.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.106-112
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• 2016

본 연구에서는 각기 다른 각도와 시트장수(3T, 5T 및 7T)로 제작된 카본시트 튜브로 구속된 원형 콘크리트 기둥의 압축강도 실험을 수행한 후 압축강도 실험실과 강도감소계수를 제안하였다. 실험체는 $300mm{\times}600mm$ 크기로 제작하였으며, 탄소섬유의 각도는 $90^{\circ}{\pm}0^{\circ}$, $90^{\circ}{\pm}30^{\circ}$, $90^{\circ}{\pm}45^{\circ}$, $90^{\circ}{\pm}60^{\circ}$, $90^{\circ}{\pm}75^{\circ}$ 및 $90^{\circ}{\pm}90^{\circ}$이다. 압축강도 실험은 10,000 kN UTM을 이용하여 0.01 mm/sec 가력속도의 변위 제어법으로 실험을 수행하였다. 실험결과의 회귀분석을 통하여 각도별 압축강도 및 극한변형률을 예측하는 실험식을 제안하였으며, 국내 콘크리트 부재의 설계법인 극한강도 설계법 적용을 위한 강도감소계수를 제안하였다. 강도감소계수는 Monte Carlo Analysis를 이용하여 해석을 수행하였으며 그 값은 0.64로 제안하였다. 탄소섬유시트를 이용하여 카본튜브를 제작하는 것은 시공자의 기술력에 따라 구조성능이 좌우될 수 있으므로 카본튜브 제작 및 시공 시 각별한 현장관리가 요구된다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.977-983
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• 2007

최근 근거리에서 수신 모듈에 무선으로 전력을 전달하는 시스템이 많아지고 있다. 무선으로 전력을 공급할 때, 수신 공간의 효율적인 사용을 위하여 ferrite core 주변에 코일을 감아 유도기 전력을 얻는다. 본 논문에서는 100kHz 균일한 단방향의 자계 환경 내에 위치한 페라이트 코어 내부의 자계 분포를 분석한다. 수치 분석을 위 한 시뮬레이터는 유한요소 기법을 적용한 Ansoft사의 Maxwell Tool을 사용하였다. 페라이트 코어의 비투자율의 변화에 따라 집속되는 자속 밀도의 변화를 알아보고, 코일의 권선을 위해 코어의 일부를 잘라내었을 시 총자속의 변화량을 알아보았다. 계산 결과, 100 kHz 자계 환경 내에서 작은 페라이트 코어를 이용하면 코어 내에 약 $3.5{\sim}4$배의 자속 밀도가 증강됨을 확인하였다. 비투자율이 800이면서 반지름의 길이가 4.75 mm인 페라이트 코어의 가장자리에 0.5mm를 도려내었을 때 총 자속은 23% 감소함을 확인하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.109-117
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• 2009

본 논문에서는 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기(PMA-RSG : Permanent magnet assisted-synchronous reluctance motor)에 대한 등가 자기 회로를 사용한 해석모델에 대해서 제시하고, 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기의 외형과 고정자 권선 그리고 특성을 결정하기 위해서 영구자석형 릴럭턴스 통기 발전기의 집중변수 모델(LPM : Lumped parameter model)을 제안한다. 집중변수 모델을 통하여 제안된 기기의 회전자 브리지에서 발생되는 자기 포화 현상에 대해서 예측하고, 기기의 성능에 대해서 효과적으로 검토한다. 집중변수 모델은 유한 요소법(FEM : Finite element method)에 비하여 정확하지는 않지만 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기의 자기적인 특성을 분석하는데 있어서 많은 시간이 걸리지 않으며, 초기 회전기기의 시제품 제작과 최적 설계에 있어서도 많은 장점을 가지고 있다. 집중변수 모델과 유한요소법을 통하여 영구자석형 릴럭턴스 동기발전기폭 초기 설계하고, 실제작을 고려하여 기기를 최적화하여 유한 요소법을 이용하여 설계 검증을 한다. 집중변수 모델의 선형 비선형 모델을 위해서 Matlab을 이용하였다. 제안된 영구자석형 릴럭턴스 통기발전기의 정당성을 검증하기 위해서 실제 역기전력 파형을 측정하였다.

• Composites Research
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• 제20권4호
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• pp.31-41
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• 2007

시스템 요구 조건에 따른 다양한 돔 형상 설계를 위하여 외부 하중이 고려된 돔 형상 설계 식이 제시되었고, 동일 원통부와 보스 오프닝을 가지면서 다른 돔 형상을 갖는 압력 용기의 성능(파열압력*내부용적/복합재무게) 변화를 유한요소해석을 통하여 평가하였다. 해석 결과는 돔 형상이 낮아질수록 파열 압력이 저하되어 압력 용기 성능이 저하됨을 나타내었다. 특히 원통부 반경과 보스 오프닝간의 비를 나타내는 보스 오프닝 크기 비율(${\rho}\;o$)이 큰 경우는 돔 형상이 낮아짐에 따라 복합재 무게 증가율이 크게 나타남으로서 압력 용기 성능 저하의 원인이 되었고, 파열 압력 상승을 위하여 돔 부위에 추가적인 보강설계가 요구되었다. 예를 들어 ${\rho}\;o=0.35$ 이하의 돔인 경우, 돔 형상 변화가 크지 않음으로서 돔 형상 변화에 따른 압력 용기 성능 변화도 크지 않은 것으로 나타난 반면, ${\rho}\;o=0.54$ 이상의 압력 용기인 경우 낮은 돔으로 변화됨에 따라 파열 압력 감소와 복합재 무게 증가로 압력 용기 성능 저하가 비교적 크게 나타나서 압력 용기 내부 용적 증가나 스커트와 돔간의 공간 확보가 우선인 설계 조건을 제외하고는 낮은 돔 형상 설계가 바람직하지 않은 것으로 나타났다.

• 원예과학기술지
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• 제30권4호
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• pp.449-462
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• 2012

본 연구는 신체재활을 위해 다양한 꽃꽂이 작업들을 이용하기 위해서 꽃꽂이 작업 시 주로 사용되는 작업들을 분류하고, 각 작업 수행 시 사용되는 상지의 관절가동범위와 근육 활성도를 측정하였다. 또한 꽃꽂이 작업 시 상지의 관절 가동범위와 근육활성도 측정결과를 근거로 뇌졸중 환자의 상지기능 향상을 위한 꽃꽂이 프로그램을 개발하여, 실제 임상현장에서 적용하여 그 효과를 조사하였다. 상지 움직임을 정량적으로 분석하기 위해 주요한 꽃꽂이 작업을 분류한 다음, 작업 분석을 토대로 8가지 꽃꽂이 기본 작업(자르기 1, 굵은 줄기; 자르기 2, 가는 줄기; 꽂기 1, 긴 줄기; 꽂기 2, 짧은 줄기; 말기; 관엽 이용; 휘기 1, 굵은 줄기; 휘기 2, 가는 줄기; 감기, 절화용 와이어 이용)을 재분류하였다. 강원도 소재 대학의 8명의 남학생(평균 연령 $24.1{\pm}2.5$세)들이 8가지 꽃꽂이 작업을 수행하는 동안 삼차원 실시간 동작 분석 시스템과 근 전도 측정기를 이용하여 상지의 관절가동범위와 각 근육부위별 활성도를 각각 측정하였다. 이 측정결과를 토대로 상지기능 향상을 위한 꽃꽃이 프로그램을 개발하여, 서울시 소재 재활병원에 입원한 뇌졸중 환자들을 대상으로 실시하였다. 참여대상자들의 의사에 따라 4명은 원예치료군에 나머지 4명은 작업치료군에 배정되었다. 원예치료는 1일 2회(총 33회기)로 실시되었으며, 프로그램 전과 후에 뇌졸중 환자들의 상지기능 평가를 위해서 관절가동범위와 장악력 및 전반적인 상지기능평가가 수행되었다. 꽃꽂이 작업 수행 시 어깨관절은 자르기 1 작업에서 관절가동범위의 변화가 가장 큰 것으로 나타났고, 팔꿈치 관절은 감기 작업에서, 손목부위 관절은 휘기 1 작업에서 가장 큰 관절가동 범위를 나타냈다(P < 0.001). 수행된 꽃꽂이 작업에 따라 상지 근육의 부위별 근육 활성도는 다양한 변화를 보였으며, 한 가지 작업에 대해 여러 부위의 근육들이 동시에 사용되었다(P < 0.001). 또한 같은 방법으로 수행하는 작업일지라도 재료의 굵기나 길이에 따라 관절가동범위와 근수축의 차이가 나타났다(P < 0.001). 뇌졸중 환자의 상지기능 향상을 위해 실시된 꽃꽂이 작업을 이용한 원예치료 프로그램은 뇌졸중 환자들의 상지(어깨, 팔꿈치, 손목관절)의 가동범위와 장악력 및 전반적인 상지 기능에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구는 꽃꽂이의 주요 작업을 이용하여 특정 신체부위의 기능향상이 필요한 대상자의 재활치료를 위한 프로그램 개발에 유용한 기초자료를 제시하였다. 추가적으로 실제 재활환자의 상태에 따라 효율적인 맞춤형 원예치료 프로그램을 개발하여 그 효과를 규명하는 연구가 필요할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.394-399
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• 2017

본 국내 교류전철변전소에서는 주변압기 2차측의 위상각이 $90^{\circ}$인 단상 전원을 얻도록 한 스코트 결선 변압기를 설치 운용 하고 있다. 변압기 보호계전기는 내부에서 고장이 발생하는 경우 변압기 전단에서 전력을 차단시키고 변압기 외부 계통의 사고나 일반차량 운행의 경우에는 동작하지 않아야 한다. 정확한 고장의 판단으로 오동작을 줄이는 것이 전력계통을 안정적으로 유지하고 신뢰성을 향상시키는 측면에서 매우 중요하다. 주 변압기 내부 고장 검출장치로는 브흐홀쯔계전기와 비율차동계전기를 설치하여 변압기를 보호하고 있지만 비율차동계전기의 오동작으로 인해 보호기능을 비활성화 시켜놓은 상태로 운용하는 사례가 있다. 본 논문에서는 스코트 변압기의 특성과 비율차동계전기의 특성을 제시하고 보호계전기의 오동작 사례를 분석하였다. 이를 위해 전력계통 해석프로그램을 이용하여 스코트 변압기에 사용되는 비율차동계전기를 모델링하고 A변전소의 Comtrade 파일로 저장된 고장파형을 입력데이터로 사용하여 동작여부를 판단하여 고조파 분석을 수행하였다. 또한, 고장파형 분석을 통해 오동작 사례에 대한 개선 방안을 도출하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.1288-1295
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• 2012

2008년도 지식경제부의 전망에 의하면 신재생에너지전원 중 풍력발전의 보급전망은 2020년 37%, 2030년 42%에 달하고, 2012년부터 시행 예정인 신재생에너지 의무할당제(Renewable Portfolio Standard-RPS)의 도입으로 태양광 및 풍력 등의 신재생에너지가 향후 지속적으로 배전계통에 연계 운용될 것으로 예상된다. 현재 풍력은 배전계통에 전용선로로 연계되어 계통에 미치는 영향은 미미하지만, 3[MW] 이상의 대규모 풍력발전이 일반 배전선로로 확대 운용되면, 풍력발전 연계용 변압기 및 풍력발전기의 %임피던스에 의한 사고전류 변동으로 보호계전기(OCR, OCGR)의 오 부동작을 야기할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 대표적인 풍력발전기인 이중여자유도발전기(Double-Fed Induction Generator-DFIG)가 고압 배전선로에 연계되어 운전되는 경우, 3상단락, 2선단락 및 1선지락의 사고특성을 분석하기 위하여, 전력계통 상용소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 풍력발전기의 모델링과 시뮬레이션을 수행하고, 대칭좌표법을 통한 이론적인 수치해석의 결과치를 비교/분석하여, 제안한 수법의 유용성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.688-695
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• 2017

본 논문은 파력 에너지 수집 장치에 사용할 수 있는 영구자석 선형 동기발전기의 특성 해석에 관한 것이다. 파력 에너지는 요요시스템과 같은 기구로 부터 얻어진다. 영구자석을 이용한 선형 발전기는 영구자석의 자력을 통해 별도의 전원공급이 필요 없고 유지 보수가 간단한 장점을 가지고 있다. 또한 높은 에너지 밀도를 갖는 희토류의 사용으로 영구자석 기기는 소형화 및 경량화가 가능하며 보다 높은 에너지 변환 효율을 얻을 수 있다. 영구자석 선형 동기발전기 특성 해석을 위해 2차원 극 좌표계 및 자기 벡터 포텐셜에 근거하여 영구자석과 전기자 반작용 자계해석을 수행 하였다. 해석 해를 이용하여 정현적인 속도입력에 의해 유도되는 유기기전력의 특성 식을 유도하고, 동일한 방법으로 역기전력 상수, 저항, 자기인덕턴스와 상호인덕턴스와 같은 전기적 파라미터를 얻었다. 본 논문에서 사용한 공간고조파법의 결과는 2차원 유한요소해석법 결과와 비교하여 잘 일치하는 것을 확인하였다. 이 결과는 영구자석 형 선형 발전기의 특성을 이해하는 것과 해석방법의 비교연구, 설계 최적화, 그리고 기기의 동적 모델링에 기여할 수 있다.