• 기계와재료
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• 제25권3호
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• pp.130-136
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• 2013

철도차량용 제동장치 성능시험기는 제륜자의 마찰계수, 마모량, 열반점 등의 물리적 성질을 실차와 유사한 환경조건에서 시험을 수행함으로써 제륜자의 연구개발 및 성능평가의 목적으로 활용한다. 제륜자는 차량의 운동에너지를 열에너지로 변환한다. 성능시험기는 철도차량의 주행 운동에너지에 해당하는 관성질량으로부터 회전 운동에너지에 해당하는 관성모멘트를 조성하여야 한다. 공용 시험기에서 각종 철도차량에 대한 관성모멘트를 기계적 관성모멘트인 플라이휠로 모의하기에는 용량도 크고 구조가 복합하여 현실적으로 한계가 있다. 본 연구에서는 기계적 관성모멘트의 한계를 극복하고자 전기적 관성모멘트를 부가적으로 활용하는 기법을 제시하고 이를 적용한 시험기를 소개하고자 한다. 이러한 연구는 시험기의 외형적인 크기를 줄이고 또한 각종 철도차량에서 요구하는 정량적인 관성질량의 모의가 가능하리라고 사료된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2009년도 정기 학술발표대회
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• pp.119.2-119.2
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• 2009

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.395-402
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• 2016

이 논문은 직렬형 머니퓰레이터의 관성 성질을 고려하여 에너지 효율을 향상 시키기 위한 설계 방법에 대해 논하였다. 이 방법은 운동방정식에 가장 많은 영향을 끼치는 관성 행렬을 분석하여 최적화 문제의 구속 조건에 대입하는 방식이다. 이를 위해, 첫 번째로 초기에 설계된 머니퓰레이터에 대한 동적 모델링을 도출하고 여기서 표현되는 관성 행렬의 특성을 분석한다. 두 번째로 분석된 관성 행렬의 변화 정도를 정량화하는 지표를 정의하여 구속 조건과 설계 파라미터의 경계조건을 설정하였다. 마지막으로 토크를 목적 함수로 정하고 앞서 정의된 구속 조건과 경계조건을 통하여 최적화를 수행한다. 또한, 목적 함수 외에 관성, 에너지 및 질량에 관련된 보조 지표를 정의하고 최적화된 파라미터가 요구성능을 만족하는지 다시 한번 확인하는 과정을 거치는 설계 알고리즘을 제안하였다. 제안한 설계 알고리즘의 수행 결과로 토크 최소화를 통하여 에너지 효율이 향상되었으며, 제안된 방법을 공간상의3 자유도 직렬 머니퓰레이터에 시뮬레이션 테스트 하였다. 이 설계 알고리즘은 일반적으로n 자유도를 가지는 머니퓰레이터에도 적용이 가능하다.

• 전력전자학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.266-273
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• 2003

풍력 발전 시스템의 제어 알고리즘 개발 및 개발 제품의 성능 시험을 위해 회전자 블레이드를 대신하여 발전기축에 토오크를 입력할 수 있는 풍력 발전기 시뮬레이터를 개발하였다. 제안된 알고리즘은 풍속의 변화에 따른 블레이드의 출력 토오크 변화를 실시간으로 계산하여 직류 전동기 구동을 위한 토오크 지령값으로 사용하며, 특히 회전자 블레이드의 관성이 일반적으로 전동기보다 매우 큰 점에 착안하여 가감속시 회전자 관성에 의한 영향을 고려할 수 있도록 설계되었다. 즉, 바람으로부터 획득하는 운동에너지 중에서 미리 회전자 블레이드 관성 모멘트에 저장/변환되는 에너지를 계산하여 나머지 성분만 발전기 축에 전달하도록 하여 실제로 커다란 관성체를 사용하지 않고도 효과적으로 회전자 블레이드와 발전기부의 동특성을 실제 상황에 가깝게 모의할 수 있다. 직류 전동기를 사용하여 풍속의 변화에 따른 풍력 터빈 시뮬레이터를 설계 제작하고, 시뮬레이션 및 실험을 통해 그 성능을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.171-171
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• 2022

난류 수체에서 관성입자의 침강속도는 정지 수체에서보다 빠르고, 그 침강속도의 증가비율은 입자의 관성력과 난류의 길이 스케일에 큰 영향을 받는다고 알려져 있다(Wang and Maxey, 1993; Yang and Shy, 2003; Wang et al., 2018). 본 연구에서는 개수로 흐름에서 난류의 영향을 받는 관성입자의 침강속도를 측정하고, 정지 상태의 침강속도에 대한 침강속도의 증가비율과 난류 인자의연관성에 대해 조사하였다. 실험에 사용된 관성입자는 비중 1.35, 직경 300 ㎛에서 2000 ㎛까지의 구형 플라스틱(PE; polyethylene) 입자이며, 해당 입자들의 침강속도는 PTV(particle tracking velocimetry) 방식을 통해 측정하였다. 그리고 PIV(particle image velocimetry) 기법을 통해, 개수로 흐름의 난류 에너지 소산율(energy dissipation rate, ϵ)과 그에 따른 Kolomogorov 길이 스케일을 측정하였다. 실험 결과, 모든 직경 조건에서 플라스틱 입자는 난류 흐름에서의 침강속도가 정지 수체에서의 침강속도보다 빠름을 보였으며, 그 비율은 입자 직경이 난류의 길이 스케일과 유사하거나 작아질 때 큰 폭으로 증가하는 것을 확인하였다. 또한 유체 내에서의 관성입자의 거동에 대한 이론식과 비교하여 관성입자의 침강에 미치는 여러 힘들의 상대적 관계를 파악하였다. 본 연구의 결과는 자연 수체에서 미세플라스틱의 거동을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.855-861
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• 1989

본 연구에서는 평행 사변형 구조를 갖는 매니퓰레이터의 운동에너지와 포텐셜 에너지를 구하고, 운동 에너지 식에서 매니퓰레이터 관성 모멘트 행렬 (manipulator inertia matrix)를 구한다.

• 원자력산업
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• 제14권8호통권138호
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• pp.26-31
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• 1994

• 원자력산업
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• 제14권10호통권140호
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• pp.54-61
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• 1994

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.521-526
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• 2016

본 논문에서는 환자의 대장 내에서 자율적으로 이동이 가능한 자율주행 형 대장 내시경의 주행 메커니즘으로서 회전관성을 이용하여 환자의 장내 주행이 가능한 새로운 주행메커니즘의 설계 방법에 대해 제안한다. 상업용 대장 내시경은 시술할 때 환자에게 장시간의 고통과 불쾌감을 제공하여 환자들이 시술을 꺼리게 되어 내시경 검사가 필요한 대장 암 등의 조기 진단에 차질을 빚고 있다. 이 문제를 해결하기 위하여 환자의 장관 내에서 자율적으로 이동함으로써 불쾌감이나 고통을 줄일 수 있는 로봇 형 차세대 내시경에 대한 연구가 진행되어 왔다. 회전관성을 이용하는 주행 메커니즘에서는 회전관성을 일으키기 위하여 flywheel을 모터로 구동하여 에너지를 저장한다. flywheel에 의한 에너지 저장과 방출에 의하여 장내에서 로봇이 주행할 때 일어나는 stick-slip 현상을 효율적으로 극복할 수 있다. 이를 위해 flywheel의 속도제어가 가능하고 고주파 노이즈에 강건한 제어기를 설계하고 구현하였다. 여기서 제시하는 회전관성을 이용한 주행 메커니즘은 다른 메커니즘에 비해 구조가 간단할 뿐 아니라 주행도 효율적임을 실험을 통하여 증명하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.23-30
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• 2009

충격흡수시설은 주행차로를 벗어난 차량이 도로상의 고정된 구조물과의 직접적인 충돌을 방지하도록 하기 위한 보호시설이다. 이러한 기능은 충돌차량이 안전하게 점진적으로 멈추도록 속도를 감소시킴으로써 이루어진다. 기존의 일반적인 충격흡수시설에는 이러한 기능을 수행하기 위해서 다음의 두 가지 개념 중 하나가 적용된다. 첫 번째 개념은 파괴 또는 소성변형이 가능한 재료에 의해 충돌차량의 운동에너지를 흡수하는 것이고, 두 번째 개념은 충돌차량의 운동량을 차량의 이동경로에 놓인 소모성 재료의 질량체에 전달하는 것이다. 일반적으로 첫 번째 개념을 이용한 충격흡수시설은 압축(비관성) 충격흡수시설로 분류되고, 두 번째 개념을 이용한 충격흡수시설은 관성 충격흡수시설로 분류된다. 본 논문의 목적은 위에서 언급한 두 가지 개념을 동시에 적용한 압축형 충격흡수시설의 개발이다. 실물차량 충돌시험을 최소화 할 수 있도록 관성 에너지와 마찰 에너지 소산을 고려한 예비설계 가이드를 수립하고 충격흡수시설 개발을 위한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션을 위하여 도로안전시설물 해석에 가장 많이 사용되는 LS-DYNA를 이용하였다. 개발된 충격흡수시설은 국내지침 CC2급의 다양한 충돌조건에 대한 성능 평가 기준을 만족하였다.