• 대한기계학회논문집A
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• 제41권10호
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• pp.975-981
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• 2017

알루미늄 합금과 같은 경량소재의 적용을 통한 무게 감소는 연료절감과 대기 오염 감소에 기여할 수 있다. 알루미늄 합금 재료는 피로수명에 대한 강도 측면에서 철강(steel) 소재에 비하여 취약한 단점을 가지고 있다. 부품들의 안전성을 희생시키지 않고 자동차 부품 경량화를 이루기 위해 많은 연구자들이 보다 가볍고 강한 서스펜션 링크들에 관한 연구를 진행해 왔다. 본 연구에서는 기존 STKM11A 철강소재로 설계된 토크 스트럿을 245 MPa의 인장강도 소재인 알루미늄 합금(A356) 소재로 대체하기 위한 경량화 설계 과정에 대하여 von-Mises 응력 변화를 분석하여 연구하였다. 최적화된 설계는 경량화 이전 강재로 설계된 링크보다 42% 이상 경량화 시킬 수 있었으며 이는 토크 스트럿 개발의 안전한 경량화 설계조건 및 경량화 설계에 대한 가이드에 참고가 될 수 있을 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.561-566
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• 2017

기존 STKM11A steel 소재로 설계된 자동차용 텐션링크를 인장강도 245 MPa인 알루미늄 합금(A356) 소재로 대체하기 위한 경량화 설계 과정이 인장, 굽힘 및 비틀링 강성의 변화 측면에서 연구하였다. 부품들의 안전성을 희생시키지 않고 자동차 부품 경량화를 이루기 위해 많은 연구자들이 보다 가볍고 강한 서스펜션 링크들에 관한 연구를 진행해 왔다. 기존 I-빔 형태의 단면을 지닌 링크는 특별한 방향에 대하여 약한 단점이 있을 수 있으므로 경량화 이후에도 모든 방향의 하중을 견딜 수 있는 최적의 링크부품 형상을 연구하였다. 다양한 형태의 링크들을 설계 및 분석하여 최적의 형상을 얻을 수 있었다. 최적화된 설계는 경량화 이전 steel 소재로 설계된 링크보다 40% 이상 경량화 시킬 수 있었으며 이를 통해 텐션링크 개발의 안전한 경량화 설계조건을 제시할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.725-732
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• 2017

경량화는 현재 자동차 산업에 있어 가장 중요하게 여겨지는 화두 중 하나이다. 내연기관은 물론 미래형 자동차, 친환경 자동차 개발을 위해 경량화는 자동차 산업에 있어서 결코 빠질 수 없는 소재이다. 친환경 자동차를 개발하는데 있어 연비향상과 주행성능향상은 경량화가 핵심이기 때문이다. 본 연구팀에서도 포뮬러 형태의 자작자동차를 제작하면서 경량화와 최적설계를 통한 주행 성능 향상에 주안점을 두고 연구를 시작하였다. 본 연구는 전년도 제작 차량을 바탕으로 다음의 네 가지 항목으로 나누어 진행하였다. 첫 번째, 엔진의 교체를 통한 엔진룸의 구조설계 및 경량화. 두 번째, 프레임의 최적설계를 통한 부재의 단순화 및 경량화 연구. 세 번째, 프레임의 최적설계에 따른 서스펜션의 구조설계 및 해석. 마지막으로, 업라이트와 허브의 설계 및 경량 부품 사용을 통한 경량화 등이다. 이러한 목표설정을 두고 차량 설계를 진행하였으며 결과적으로 전년도 차량 대비 48 kg을 감량하여 19.5% 만큼의 경량화 하였고 이에 가속도 또한 80 m 기준 6.65 s에서 5.8 s만큼 단축시켰다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2003년도 제14회 정기총회 및 03년 동계학술발표회
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• pp.96-97
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• 2003

인공위성 카메라에 장착되는 반사경의 경우 광학적 상의 열화에 영향을 미치는 자체 변형을 최소화하기 위해 경량화와 함께 높은 강성이 유지되도록 설계하여야 한다. 이를 위하여 일반적으로 반사경의 하판의 형상을 벌집구조로 만들거나 단일아치나 이중아치로 만드는 경우가 많다. 예로 벌집구조를 가진 경량화 반사경의 형상을 그림 1에, 경량화 형상을 정의하기 위한 기하학적 변수를 그림 2에 나타내었다. 여러 가지 반사경 형상에 따른 광학적 성능비교가 Valent와 Vukobratovich에 의해 시도되었다. (중략)

• 한국포장학회지
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• 제22권3호
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• pp.163-168
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• 2016

본 연구에서는 국내 페트병의 경량화 가능성을 파악하기 위해 780종 이상의 빈용기 무게와 표시 용량의 상관관계를 분석하였다. 페트병은 사용목적에 따라 상압병(생수류), 내열병(쥬스류), 내압병(탄산류), 및 장기보관사용병(소스류)으로 구분하였으며 수집된 빈용기 무게와 표시 용량을 기반으로 각 페트병 종류별 경량화 지수(Lightness Index; L)를 산출하였다. 페트병 원천감량 설계 시 이용가능한 권고 기준 및 최적 기준을 경량화 지수를 이용하여 설정하였다. 예로 500 mL 생수병을 감량화 설계 기준에 맞게 생산할 경우 최적기준 반영시 약 4 g의 감량화가 가능하다. 작성된 설계 기준은 이미 관련 업계에 배포되었으며 생수병을 중심으로 적정 기준 정도의 경량화가 이루어지고 있다. 제시된 페트병 설계 기준은 국내외에서 출시된 페트병을 분석하여 무게 분포 특성을 반영한 결과이므로 현재 출시된 제품의 경량화 정도와 향후 개발되는 제품이 시장에서 어느 정도의 원천감량설계인지 알 수 있는 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.353-358
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• 2018

본 연구는 전기자동차 충전시스템에서 전력변환장치의 경량화를 위한 최적화 분석프로세스에 대한 내용을 서술하였다. 최적화 설계는 재료 물성치에 대한 설계민감도와 수학적 최적화를 결합하여 주어진 재료량 제한조건 하에 최적의 재료분포를 찾는 설계기법으로 위상의 고정화, 자유도가 묶이는 문제 등을 해결할 수 있는 위상 최적화방법을 사용하였으며, 위상 최적화 방법 중 비교적 수식화가 간단하고 수렴성이 좋은 SIMP법(solid isotropic material with penalization)에 의해 경량화 설계를 수행하였다. 경량화 설계는 3단계의 절차로 구성하였으며, 첫 번째 단계로 전력변환장치의 기본 설계에 대한 유한요소모델을 구성하고, 하중에 대한 정적해석을 수행하였다. 두 번째 단계로 정적해석 결과에 대해 등방성 재료의 강성계수를 적용한 밀도법을 이용하여 위상 최적화를 수행하여 경량화를 위한 최적 형상을 도출하였다. 세 번째 단계로 최적 형상에 대해 차량 탑재 부품의 충격시험기준에 만족하는 반정현파 펄스형태 충격하중을 인가하여 충격해석을 수행하였다. 위상 최적화단계에서 사용 환경조건으로 설계영역 정의는 마운팅 브래킷 영역으로 제한하였으며, 마운팅 브래킷의 설계 최적화를 통해 최종적으로 기본설계대비 20%이상의 경량화가 가능한 설계기술을 확보하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.94-103
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• 1998

최근 선박의 고속화와 경량화가 중요시되면서 고속화에 적합한 선형과 경량화를 위한 재질의 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 논문에서는 고속화와 경량화에 적합한 복합재료를 이용한 쌍동형 초고속선의 최소 중량 설계를 위한 구조 설계 기법과 전산 프로그램을 개발하였다. 또한 개발된 프로그램을 이용하여 복합재료의 대표적인 구조 형식인 샌드위치 형식과 Single skin 형식, 두가지가 혼용되는 Hybrid 형식에 대하여 각각 최적 설계를 수행하여 우열을 비교 검토하였다. 설계과정은 먼저 종강도 관점에서 주요 부재의 최적 설계를 수행하고, 쌍동선형 특유의 비틀림 모멘트를 고려하여 횡부재 설계를 수행하였다. 전체적인 설계 알고리즘은 미해군의 군함설계방법(Structural Synthesis Design Program)을 따르고 설계하중, 강도기준은 DnV 선급규정을 적용하였으며, 최적화 알고리즘은 ES 1+1을 사용하였다.

• 전기의세계
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• 제15권2호
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• pp.22-24
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• 1966

신재료와 합리적인 설계로 폐사에서는 소형 경량화의 국제적인 경향에 호응하여 대폭 소형 경량화한 E종 절연 전동기를 제작하였다. Frame size는 종래 A종보다 1-2단 소형화 되었고 특성은 A종 전동기와 대등하다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.192.2-192.2
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• 2012

위성시스템 소형화, 탑재체 수용증대, 발사비용절감, 탐사임무 효율화 등의 요구로 인하여, 위성 설계에 있어 경량화는 오랜 기간 진행되어온 연구 주제였다. 이러한 연구결과로서, 위성 구조체를 복합재료로 대신하기 위한 구조 경량화 연구와 적용이 성과를 거두었으며, 현재 위성체 프레임이나 전개형 안테나, 광학구조물 등에 경량 탄소섬유 강화 복합재료의 적용은 보편화되어 있다. 한편, 위성시스템에서 전력, 통신, 명령/데이터처리, 자세제어 및 관측기기의 각종 전자장비를 보호하는 하우징 구조물에는 여전히 금속재료가 광범하게 적용되고 있다. 특히, 알루미늄 합금은 하우징 재료로 널리 사용되는데, 강도, 강성, 열전달, 우주방사, 전기전도도 및 EMI 차폐특성과 더불어 가공성이 우수하다는 장점을 지닌 반면에, 금속재료로서 중량이 상당하여 위성 경량화 관점에서는 한계를 갖게 하는 단점이 있다. 전자장비에 부여된 전자기능 측면에서 보면, 하우징은 기생 구조물로서, 경량으로 제공될수록 전자장비 전체 무게에서 전자유닛만의 무게가 차지하는 전기전자기능비가 향상되고 위성 경량화에 크게 기여할 수 있다. 구조 경량화를 위하여 전자장비 하우징을 경량 복합재로 대체하여 설계 및 제작하였으며, 복합재 하우징의 강도, 강성, 열전달, 우주방사, 전기전도도 및 EMI 차폐를 검증할 수 있는 방법에 대하여 검토하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권2호
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• pp.213-221
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• 2011

알루미늄 재질의 도시철도차량 차체의 경량화를 위해 이중 판재구조로 이루어진 철도차량용 알루미늄 압출재의 최적설계를 수행하였다. 위상최적설계 기법을 이용하여 알루미늄 차체에서 가장 큰 중량을 차지하는 하부 프레임 베이스 플레이트의 경량화된 위상을 도출하였고, 이를 기반으로 압출재 부재별 치수 최적화를 수행하였다. 하부 프레임 다음으로 큰 중량을 차지하는 측면 프레임 압출재에 대해서는 치수 최적화를 통하여 경량설계를 수행하였다. 최적설계안과 현재 설계의 최대발생응력과 최대 변형량을 비교하여 최적설계결과의 타당성을 검증하였다. 이 과정을 통하여 언더프레임과 사이드프레임의 중량을 현재보다 평균 12% 줄일 수 있었고, 차체 전체로는 8.5%의 경량화 효과를 얻었다.