• 디자인학연구
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• 제17권1호
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• pp.383-392
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• 2004

본 연구의 목적은 우리나라에 유통되는 전동공구를 중심으로 사양과 디자인에 대한 비교를 통하여 각 제조사 디자인속성과 디자인 전략을 파악하는 것이다. 연구범위는 이 분야의 대표적인 3개 생산업체와 이들의 발전과정과 출시제품이며 연구방법은 각 제조업체의 제품 출시 수준(제품라인: product line)과 제품군별 다양화 수준(제품믹스: product mix)의 조사 비교, 그리고 이를 이미지 맵(image map)에 배치하여 디자인의 속성을 비교하는 것으로 했다. 전동공구는 동력원인 모터를 이용하여 각종 구조물을 제조ㆍ가공하는데 사용되는 공구로 구조적으로는 조립제품의 특징을 갖고 있고, 일반 사양은 소형, 경량인데다 견고한 제품속성과 함께 각 사양별로 규격과 종류가 다양한 것이 일반 소비재와 다른 점이다. 제품의 가장 중요한 요구조건이 사용 간편성과 우수성능이다. 이 때문에 장착 모터의 성능, 기어(gear)부의 정밀성, 내마모성 등이 전동공구의 품질을 좌우한다. 전동공구는 가정에서부터 중공업에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있으며 기계, 자동차, 조선, 항공, 전자 공업 등 첨단 산업의 핵심 분야이다. 전동공구는 종류에 따라 전기 드릴 류, 전기 그라인더, 전기 톱, 전기샌더 등으로 구분할 수 있으며 사용자에 따라 산업용과 가정용으로 구분할 수 있다. 또한 작업용도별로 천공 작업용, 연삭 작업용, 연마 작업용, 체결 작업용, 절단 작업용으로 분류할 수 있다. 보슈(BOSCH), 블랙앤데커(BLACK&DECKER), 계양전기의 전동공구들을 제품라인과 제품믹스로 분류하여 각 업체의 제품특성을 비교하는 방법으로 이미지 스케일을 적용하였으며 이를 통하여 각 기업의 디자인개발 전략에 대하여 기초적 수준의 특성을 파악할 수 있었다. 이미지 맵의 파라미터는 각 업체별 제품의 컬러, 형태 및 하우징에 사용된 재료로 하였고 이를 통하여 디자인의 지향성을 비교분석할 수 있었다. 이에 부가적으로 동급제품을 각각 선정하여 이들의 성능에 대한 수평비교와 심층 분석을 통해 기술력, 품질, 성능 등의 차이점도 알아보았다. 비록 기초적 수준의 조사지만 이 과정을 통하여 전동공구의 시장의 일반 특성, 각 기업의 제품특성과 시장목표, 제품전략 등을 비교해 봄으로써 향후 전동공구 시장의 방향 예측과 디자인에 대한 개발전략의 기초 마련에 기여하고자 했다.

• 생물환경조절학회지
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• 제13권1호
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• pp.1-7
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• 2004

본 연구는 오이수확기의 매니퓰레이터 개발을 위한 기구학적 분석을 하는 것이다. 매니퓰레이터의 정방향 기구학 및 역방향 기구학 분석을 한 후 실제 장치의 반복오차 측정실험을 통해 이론 값을 검증하였다. 매니퓰레이터는 총 세 개의 링크로서 한 개의 수직링크와 두 개의 호전링크로 구성되어져 있으며, 세 개의 스테핑 모터가 각 관절에 장착되어 링크에 동력을 전달한다. 주요 연구결과를 요약하면 다음과 같다. D-H Parameter를 이용하여 정방향 기구학에 의한 매리퓰레이터의 변환 연산자를 얻었다. 역방향 기구학의 해는 두가지로 나타났으며 삼각함수를 이용하여 해를 구하였다. 매리퓰레이터의 반복오차를 측정한 검증 실험에서는 X, Y, Z축에 대하여 반복 오차가 최대 2.60mm, 2.05mm, 1.55mm로 나타났으며, 정방향 및 역방향 기구학에서 오차의 최대지점 및 최소지점의 실제 좌표는 일치하였다. 반복오차 측정 결과는 매리퓰레이터의 목표지점인 오이의 직경에 비해 비교적 작게 나타났다. 측정오차는 실험중 발생한 실험오차로 판단된다. 매니퓰레이터의 오차를 줄이고 작업능률의 향상을 위해서는 링크의 수를 줄이고 오이의 품종 및 재배환경을 고려하여야 하며, 경량이면서도 견고한 재료를 사용하여 하중을 줄여야 한다.

• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.283-289
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• 2021

본 연구에서는 압축력을 받는 얇은 복합재 원통 구조에 대하여 기하학적 혹은 하중에 대한 초기 결함 모델을 이용하여 수치해석적으로 좌굴 Knockdown factor를 새롭게 도출하였다. 전역 좌굴이 발생하기 이전에 타원형상의 변형 형상을 갖는 복합재 원통 구조를 사용하였다. 복합재 원통 구조의 기하학적 초기 결함만 고려하기 위하여 Single Perturbation Load Approach를 이용하였으며, 기하학적 초기 결함과 더불어 하중 불균일을 함께 구현하기 위하여 Single Boundary Perturbation Approach를 사용하였다. 기하학적 초기 결함 모델의 좌굴 Knockdown factor는 NASA의 기존의 좌굴 Knockdown factor보다 약 84% 높게 도출되었으며, 좌굴 시험에 비하여서는 약 9% 낮게 도출되었다. 기하학적 초기 결함과 하중 불균일을 함께 고려하는 모델의 좌굴 Knockdown factor는 NASA의 좌굴 Knockdown factor에 비하여서는 약 75% 높게, 그리고 좌굴 시험보다 약 14% 낮게 계산되었다. 따라서, 본 연구의 좌굴 설계 기준은 고려된 초기 결함 모델과 상관없이 기존의 좌굴 설계 기준에 비하여 경량 설계의 제공이 가능함과 동시에 좌굴 시험 대비 적절히 보수적인 설계 기준을 제공할 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제35권3호
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• pp.139-146
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• 2022

본 연구에서는 CNT섬유에 적합한 복합소재 공정방법에 대해 연구하였다. CNT섬유가 아직 초기 연구단계로 생산성이 낮아 직조나 스티칭된 UD필름 제작이 어려운 점을 감안, 연구단계에서 적용 가능한 CNT섬유 복합소재 제조법을 개발하고자 하였다. 기존의 CNT섬유 기반 복합소재는 생산성 이슈 및 공정 적용의 어려움으로 인해 주로 single filament composite의 형태로 제조하거나 filament winding법을 이용하여 제조되고 있었으나, 본 연구를 통해서 필름 형상으로 준비된 CNT섬유에 수지를 함침한 후 바로 복합소재화 할 수 있는 공정을 개발할 수 있었다. CNT섬유에는 내부에 수많은 나노포어가 존재하기 때문에 이 부분에 수지가 함침됨에 따라 성형된 복합소재에서 수지의 비율이 과도하게 올라가는 문제가 있기 때문에, 이를 해결하는 것이 가장 핵심적인 이슈라 할 수 있다. VaRTM을 통해서 가해지는 압력은 과량의 수지 제거에는 충분하지 않았으며, 높은 힘으로 누르는 hot press 공정과, 섬유는 고정하면서 과량의 수지를 제거할 수 있는 폼 소재를 도입함으로써 높은 섬유비율을 가지는 CNT 섬유 복합소재를 제조할 수 있었다. 최종적으로 희석된 수지까지 이용하였을 때, 58.5 wt%의 질량비의 섬유로 구성된 CNT섬유 복합소재를 제조할 수 있었고, 비강도는 0.525 N/tex를 달성하였다. 본 연구는 향후 CNT섬유 복합소재 제조에 적용할 수 있는 새로운 공정 방법을 제시하였다.

• 한국광학회지
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• 제33권5호
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• pp.218-229
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• 2022

실리콘 카바이드(SiC) 소재를 이용해서 위성용 대구경 망원경의 경량 반사경을 제작하는 과정에서 발생할 수 있는 결함과 SiC 소재의 기계 및 열적 특성을 조사했다. SiC 반사경 제작에는 advanced ceramic material (ACM) 공법이라고 불리는 탄소성형체를 이용한 액상 실리콘 침투 소결법 및 화학기상 증착법이 사용되었으며, 크기와 형상이 다른 네 가지 SiC 반사경을 개발했다. 반사경의 크기 및 형상에 따라 구분하여 광학 소재의 결함을 검사하는 기준과 방법을 체계적으로 제시했고, 경면 표면검사 및 소재 내부 결함 탐지를 위한 비파괴 검사법과 결과에 대해 분석했다. 또한, 반사경을 설계하고, 최종 완성품의 기계적 열적 안정성을 계산하고 예측하기 위해 필요한 밀도, 탄성계수, 비열, 열전달 계수 등을 포함한 14종의 물성 계수 측정값을 공인시험을 통해 추출했으며, 특히 측정 신뢰도 향상을 위해 주요 물성인 탄성계수, 열팽창 계수, 굽힘 강도 측정 방법과 결과에 대해 자세히 연구했다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.173-181
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• 2021

철근콘크리트 구조물은 다양한 환경에 노출되어 수분 침투로 인한 철근 부식이 발생하며, 부식으로 인한 구조물의 내구성능 저하 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 철근에 비해 인장강도, 비부식성, 경량화 등 뛰어난 장점을 가진 FRP 보강근에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRP 보강근은 철근과 달리 항복 구간이 없으므로 파괴 시까지 선형탄성거동이 나타나고 탄성계수가 낮아 과도한 처짐이 발생할 수 있으므로 한계상태 조건에 대한 적용성 검토가 필요하다. 한계상태에서 FRP 보강 콘크리트 의 휨 설계 시 ACI 440.1R은 FRP 보강근의 재료적 불확실성을 고려하여 환경감소계수와 강도감소계수를 모두 적용하여 휨강도가 크게 낮아진다. 따라서 본 연구에서는 국내·외 다양한 문헌을 조사하여 유효단면이차모멘트 제안식의 처짐 해석 결과와 실험결과를 비교하였으며, ACI 440.1R 및 Fib bulletin 40의 설계휨강도를 분석하였다. 실험 결과에 따른 휨강도는 ACI 440.1R에 비해 Fib bulletin 40의 설계휨강도와 유사한 경향이 확인되었으며, 인장지배단면에서 ACI 440.1R은 설계휨강도를 보수적으로 평가하는 것으로 나타났다.

• 한국광학회지
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• 제33권2호
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• pp.74-83
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• 2022

위성 관측 카메라용 대구경 초경량 반사광학계를 제작하기 위해 소재 개발부터 최종 시스템 인증시험까지 전 과정을 수행했다. 완성된 비점보정 3반사경 구조의 위성용 반사광학계 망원경은 주반사경의 구경이 700 mm이고, 망원경 전체 질량은 66 kg이다. 광학소재 및 구조물에 적용하기 위한 반응소결법을 개발했고, 이 방법을 이용해서 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 재질의 광학 몸체를 제작하고 소결체의 화학특성, 표면특성, 결정구조를 확인했다. 광학 몸체의 기계적, 화학적 성질을 고려한 연마와 코팅 방법을 개발했으며 화학기상증착법을 적용해 SiC 경면 표면 위에 치밀한 SiC 박막을 170 ㎛ 이상 증착함으로써 광학 성능이 우수한 경면을 만들 수 있었다. 반사경 제작 후 반사경과 지지 구조를 조립하고 정렬해서 다양한 광학 시계에 대해 파면 오차를 측정했다. 아울러 우주 환경 및 발사환경에 대한 우주 인증에 맞추어 구성품 및 최종 조립체를 온도와 진동에 대한 환경시험을 실시하여 설계 목표 성능을 달성했음을 확인했다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.78-85
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• 2023

이 연구는 하이브리드 섬유시트를 이용하여 보강된 철근콘크리트 기둥의 구조성능평가에 관한 연구이다. 내진보강 공법은 보강이 필요한 노후 콘크리트 구조물에 아라미드섬유와 PET섬유를 일축으로 배열하여 직조한 하이브리드 섬유시트를 에폭시로 함침하고, 이를 구조물에 부착시켜 보강 구조물의 내하력을 증진시키는데 그 목적이 있다. 특히, 강재보다 가벼운 섬유를 사용함으로써 얻어지는 재료의 경량화뿐만 아니라, 사용된 섬유 중 저강도 고인성의 섬유요소가 고강도 저인성 섬유요소의 취성적 파괴를 지연시켜 기존의 섬유보강 공법과 비교해 안전성 측면에서 우수하다. 연구는 구조실험과 그 결과에 대한 구조성능평가로 진행되었다. 총 4개의 실험체는 하이브리드 보강방법 및 파괴모드를 주요변수로 계획하였으며, 실험체 크기 및 가력조건 등은 기존연구에서 수행한 실험결과와 비교가 가능하도록 계획하였다. 실험체의 구조성능은 에너지소산능력, 연성평가등을 사용하여 평가하였다. 다음과 같은 분석을 통하여 하이브리드 섬유시트의 보강하였을 때 우수한 성능 결과를 보일 수 있다는 결론은 얻었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권4호
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• pp.10-17
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• 2023

본 논문은 한국항공대학교에서 연구 및 개발한 태양광 무인기에 관한 것으로, 주익 4.2 m 장기체공 태양광 무인항공기 KAU-SPUAV-2019에 대한 연구를 기반으로 하여 임무 비행을 위해 개발한 주익 3.0 m 태양광 무인항공기 KAU-SPUAV-2020의 시스템 설계에 관하여 기술하였다. 기체의 경량화를 위하여 동체에 복합재료를 적용하였고, 태양광 충전 시스템을 적용하였다. 임무 수행 활용성을 위하여 비상시 긴급하게 착륙하기 유리하도록 Deep Stall Landing이 가능하도록 제작하였으며, 강제 실속 착륙 시 항공기에 가해지는 충격을 흡수하기 위한 에어백 모듈을 장착하였다. 개발된 3.0 m 태양광 무인항공기의 비행 성능 및 임무 수행 능력은 비행 실험을 통해 그 수행 능력을 검증하였으며, 147 km에 달하는 제주도 해안선을 3 시간 50 분 만에 비행하는 것에 성공함으로 태양광 무인항공기가 다양한 분야에서 촬영, 모니터링 임무에 활용 가능함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.119-127
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• 2006

고로 수쇄슬래그는 선철의 제철과정에서 생산되는 부산물로서 자연 해성모래와 유사한 입자형상을 가지고 경량이며 큰 전단강도와 투수성을 나타낸다. 특히, 고로 수쇄슬래그는 시간경과와 더불어 경화하는 잠재수경성을 가진다. 따라서 고로 수쇄슬래그가 안벽이나 옹벽의 뒷채움 재료로 사용 되어졌을 때, 경화에 의한 전단강도의 증가로 토압감소가 기대되며, 결과적으로 항만구조물의 건설비용이 감소하게 된다. 본 연구에서는 모형토조를 이용하여 고로 수쇄슬래그와 Toyoura sand에 대해 토압, 벽 마찰력, 가동벽체 표면에서의 토압분포를 측정하는 모형실험을 실시하였다. 실험에서 상대밀도는 25%, 55% 및 70%로 설정하였으며 벽체는 저점을 중심으로 주동 및 수동토압측으로 회전시켰다. 벽체 상부에서의 최대 수평변위는 ${\pm}2mm$로 설정하였다. 모형실험 결과, 고로 수쇄슬래그에서 얻어진 주동토압이 Toyoura sand보다 작음을 알았다.