• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.902-907
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• 2004

In this paper, a multi-step optimization using a G.A. (Genetic Algorithm) with variable penalty function is introduced to the structural design optimization of a 5-head route machine. Our design procedure consist of two design optimization stage. The first stage of the design optimization is static design optimization. The following stage is dynamic design optimization stage. In the static optimization stage, the static compliance and weight of the structure are minimized simultaneously under some dimensional constraints and deflection limits. On the other hand, the dynamic compliance and the weight of the machine structure are minimized simultaneously in the dynamic design optimization stage. As the results, dynamic compliance of the 5-head router machine was decreased by about 37％ and the weight of the structure was decreased by 4.48％ respectively compared with the simplified structure model.

• Composites Research
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• 제36권6호
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• pp.454-460
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• 2023

최근 온실가스 배출량에 대한 규제가 높아지면서 IMO는 온실가스 배출량을 2050년까지 순 배출량 '0'을 목표로 하며 온실가스 규제를 강화하고 있다. 또한 조선/해양 분야에서는 추진 효율 향상, 구조 경량화와 같이 운항비 절감이 중요하다. 현재 이와 관련하여 구조 경량화와 고강성을 만족하기 위하여 3D 프린트 복합재료를 이용한 위상 최적화에 대한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 3D 프린트 복합재료를 활용하여 선박 구조물인 방향타의 내부에 3가지 위상 형상(육각형, 사각형, 삼각형)을 적용하였다. 방향타에 위상 형상을 적용하였을 때 적합한 형상을 알아보기 위해 구조해석을 수행했다. 선속 8 knots의 조건에서 타 각 0°에서 30°까지 10° 간격으로 CFD 해석을 수행하였으며, CFD 해석 결과를 바탕으로 하중조건을 설정하였다. 방향타 내부 위상 형상을 고려한 구조 해석 결과 삼각형, 사각형, 육각형 위상 형상 순으로 우수한 성능을 갖는 것을 확인하였다. 사각형 위상 형상을 가지는 방향타가 삼각형 위상 형상을 가지는 방향타 대비 78.5%의 무게를 가지며 경량화 측면을 고려하였을 때 사각형 위상 형상이 우수하다고 판단된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제45권1호
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• pp.53-61
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• 2017

본 연구에서는 고강성, 고인성의 경량화된 목질접합부를 제작하기 위하여 슬릿 가공된 기둥부재 중앙에 강판 대용인 목질접합물을 삽입하고 기둥부재와 목질접합물만 결합된 시험편들을 제작하였다. 시험편들은 강판을 사용한 대조군 시험편과 모멘트 저항성능을 비교분석하였다. GFRP보강목질적층판과 핀으로 제작된 시험편들은 강판삽입형 시험편 보다 평균 24% 저하된 최대모멘트가 측정되었으나 양호한 인성이 관찰되었다. 파괴형상은 기둥부재의 연단부분에서 연륜을 따라 파괴되었다. 집성재와 목질적층판을 접착제로 일체화한 강절형 시험편은 대조군 시험편보다 초기강성이 2.8배 향상되었고, 최대모멘트도 평균 40% 향상된 경향을 보였다. 강절형 시험편들은 접착층 주위에서 파단되었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권3호
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• pp.146-153
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• 2005

In this paper, a multi-step optimization using genetic algorithm with variable penalty function is introduced to the structural design optimization of a grinding machine. The design problem, in this study, is to find out the optimum configuration and dimensions of structural members which minimize the static compliance, the dynamic compliance, and the weight of the machine structure simultaneously under several design constraints such as dimensional constraints, maximum deflection limit, safety criterion, and maximum vibration amplitude limit. The first step is shape optimization, in which the best structural configuration is found by getting rid of structural members that have no contributions to the design objectives from the given initial design configuration. The second and third steps are sizing optimization. The second design step gives a set of good design solutions having higher fitness for lightweight and minimum static compliance. Finally the best solution, which has minimum dynamic compliance and weight, is extracted from the good solution set. The proposed design optimization method was successfully applied to the structural design optimization of a grinding machine. After optimization, both static and dynamic compliances are reduced more than 58.4% compared with the initial design, which was designed empirically by experienced engineers. Moreover the weight of the optimized structure are also slightly reduced than before.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권1호
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• pp.63-69
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• 2015

운반설비 중 보편적 기술의 하나인 EMS (Electric Monorail System)는 천장 트러스에 매달려 운반물을 이송하는 장치로, 공간 활용의 극대화라는 장점과 더불어 저소음 등 작업 환경이 개선된다는 점에서 널리 이용되고 있다. 본 논문에서는 운반물의 하중을 지지하고 고속 이송시 가이드 역할을 하여 이탈을 방지하는 EMS 레일에 대하여 다양한 방법으로 해석하고, 이를 바탕으로 레일 단면 설계의 최적화 방향을 모색한다. 경량이면서 고강성을 지닌 레일은 트러스에 가해지는 하중을 최소화 하고 이로 인한 레일 생산비 절감 및 설치 작업성 향상 등을 기대할 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.501-504
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• 2011

본 연구에서 터보프롭 항공기의 프로펠러 블레이드에 대한 구조 설계 연구를 수행하였다. 프로펠러는 고속으로 비행할 수 있는 추력을 얻기 위해 구조적으로 높은 강도가 요구된다. 본 연구에서는 로펠러 구조 설계 시 고강도 및 고강성의 특성을 지닌 카본/에폭시 복합재료가 적용되었으며, 경량화를 위하여 스킨-스파-폼 샌드위치 구조 형태를 채택하였다. 구조 설계 하중은 블레이드에 작용하는 공력하중과 원심 하중을 분석하여 결정하였으며, 스파 플렌지는 굽힘 하중을 담당하고 스킨은 전단 하중을 담당하도록 복합재료 설계 개념을 반영하였다. 구조 안전성을 평가하기 위하여 상용 유한 요소 해석 코드인 나스트란을 활용하여 구조 해석을 수행하였다. 최종 공력 및 구조 설계 결과 분석을 통하여 설계된 프로펠러 블레이드의 효율이 우수하며 안전한 구조인 것으로 검토되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권4호
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• pp.336-343
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• 2014

깃끝단 후퇴각을 가지는 현대 터보프롭 항공기의 최신 프로펠러는 고속으로 비행할 수 있는 추력을 얻기 위해 구조적으로 높은 강도가 요구된다. 본 연구에서는 프로펠러 구조 설계 시 고강도 및 고강성의 특성을 지닌 카본/에폭시 복합재료가 적용되었으며, 경량화를 위하여 스킨-스파-폼 샌드위치 구조 형태를 채택하였다. 구조 설계를 위한 구조 하중은 블레이드에 작용하는 공력하중을 분석하여 결정하였으며, 스파 플렌지는 굽힘 하중을 담당하고 스킨은 전단 하중을 담당하도록 복합재료 설계 개념을 반영하였다. 구조 안전성을 평가하기 위하여 상용 유한 요소 해석 코드인 나스트란을 활용하여 구조 해석을 수행하였다. 시제품 블레이드의 구조 시험을 통하여 적용된 구조설계 방법론이 적절함을 확인하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.81-85
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• 2005

In this paper, the structural design optimization of a wafer grinding machine using a multi-step optimization with genetic algorithm is presented. The design problem, in this study, is to find out the optimum configuration and dimensions of structural members which minimize the static compliance, the dynamic compliance, and the weight of the machine structure simultaneously under several design constraints. The first design step is shape optimization, in which the best structural configuration is found by getting rid of structural members that have no contributions to the design objectives from the given initial design configuration. The second and third steps are sizing optimization. The second design step gives a set of good design solutions having higher fitness for lightweight and minimum static compliance. Finally the best solution, which has minimum dynamic compliance and weight, is extracted among those good solution set. The proposed design optimization method was successfully applied to the structural design optimization of a high precision wafer grinding machine. After optimization, both static and dynamic compliances are reduced more than $92\%\;and\;93\%$ compared with the initial design, which was designed empirically by experienced engineers. Moreover the weight of the optimized structure are also slightly reduced than before.