• 전산구조공학
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• 제8권4호
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• pp.87-97
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• 1995

2차원 유한요소 모델의 동일한 형상과 하중 조건에 있어서 6절점 요소의 굽힘 강성은 8절점 요소의 굽힘 강성보다 더 크게 나타난다. 이와 같은 현상은 3차원 16절점 요소와 20절점 요소에서도 나타나며, 완전 요소의 중간 절점들을 제거하므로 인하여 나타난다. 따라서 이 현상을 상대적 강성강화 현상이라 할 수 있다. 강성강화 현상을 보정하기 위한 매우 효과적인 방법으로 가우스 적분점 수정법을 도출하였으며, 이 방법은 확장적인 강성과 같이 다른 종류의 강성을 변화시키지 않으며, 또한 패취시험을 통과하였다. 적분점 수정량은 재료의 포아송비의 함수로 나타나며, 2차원 평면응력 상태와 평면변형율 상태에 대한 두개의 수정식을 구하였고, 또한 3차원 고체요소에 대하여 확장하였다. 가우스 적분점 수정법의 효과를 검증하기 위하여 보와 판의 자유 및 강제운동 문제를 해석하였으며, 등방성 적층 보와 판에 대해서도 단층보와 단층판과 같은 방법으로 적용하여 그 효율성을 입증하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.452-452
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• 2010

차세대 디스플레이로서 주목 받고 있는 유연성 정보표시 소자 개발에 대한 요구도가 날로 증대되고 있다. 유연성 정보표시 소자로서 플라스틱 기반 유연성 소자가 특히 주목 받고 있으나, 이의 실용화를 위해서는 플라스틱 기판에 적용 가능한 보호막 형성 기술 개발이 선행되어야 한다. 플라스틱 필름의 경우 높은 산소 및 수분 투과율 때문에 유연성 디스플레이의 응용에 걸림돌이 되고 있다. 플라스틱 기반 유연성 소자의 장수명화를 위해서는 수분과 산소의 투과를 방지하는 passivation layer 형성 기술이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는, polyethylene terephethalate (PET) 기판상에 증착된 $SiO_x$ 보호막의 합성에 있어서 중간층 유무에 따른 투습특성의 변화를 살펴보았다. 기화된 HMDSO (Hexamethyldisiloxane)와 Ar 및 $O_2$ 혼합기체를 이용하여 PECVD 방법으로 $SiO_x$ 박막을 합성하였다. 15 nm 두께의 $Al_2O_3$를 중간층으로 사용하여 중간층 유무에 따른 초기성장 거동 변화가 $SiO_x$ 박막의 투습 특성에 미치는 영향을 조사하였다. $SiO_x$ 박막 구조와 화학적 조성은 각각 FE-SEM과 FT-IR을 이용하여 분석하였으며, AFM을 이용하여 $SiO_x$ 박막 표면 미세 형상을 관찰하였다. 투습률은 MOCON사(社)의 Permatran-W 3/33 MA을 이용하여 측정하였다. 그리고 반복 굽힘 시험기를 이용하여 $SiO_x$ 보호막의 동적 투습 특성을 조사하였다. $Al_2O_3$ 중간층 유무에 따라 $SiO_x$ 박막의 투습률 (WVTR; water vapor transmission rate)은 ${\sim}10^{-1}g/m^2/day$(300 nm-thick $SiO_x$/PET)에서 ${\sim}5{\times}10^{-3}g/m^2/day$(300 nm-thick $SiO_x$/15 nm-thick $Al_2O_3$/PET)으로 변화하였다. 300 nm-thick $SiO_x$/15 nm-thick $Al_2O_3$/PET 시편의 경우 곡지름 50 mm에서 1,000회 반복 굽힘 후에도 투습률 변화를 보이지 않았다. 이와 같은 $SiO_x$ 박막의 투습 특성 변화는 $Al_2O_3$ 중간층 유무에 따른 초기 성장 거동의 변화로 해석된다. FE-SEM 및 AFM 표면 미세 구조 관찰을 통한 초기 성장 거동 변화 조사 결과, $Al_2O_3$ 중간층 없이 PET 기판위에 $SiO_x$ 박막 증착한 경우 3 차원 성장을 하는 반면, PET기판위에 $Al_2O_3$ 중간층 형성 후 $SiO_x$ 박막 증착하는 경우 2 차원 성장을 하게 됨을 관찰하였다. 따라서 본 연구를 통하여, 플라스틱 기반 유연성 표시 소자에 적용하기 위한 $SiO_x$ 보호막 합성 에 있어서 초기 성장 거동의 변화가 투습 특성에 민감한 영향을 미침을 알 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.488-496
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• 2023

선박 및 교량 구조물은 일종의 길이가 긴 박스형 구조로서 수직 굽힘 모멘트에 대한 저항력이 설계의 주요 인자이다. 특히 선박 거더는 반복적으로 불규칙적인 파랑하중에 장시간 노출되어 있기 때문에 구조부재의 연속 붕괴 거동을 정확하게 예측하는 것이 무엇보다도 중요하다. 본 논문에서는 순수 휨모멘트를 받는 박스거더의 하중 변화에 따른 좌굴을 포함한 소성 붕괴 거동을 수치해석적 방법을 이용하여 분석하였다. 분석대상은 Gordo 실험에서 사용한 세 가지 박스거더로 선정하였다. 구조강도 실험 결과와 비선형 유한요소해석에 의한 결과를 비교하여 차이가 발생하는 원인에 대해서 고찰하였다. 본 논문에서는 카본스틸 재료의 제작 시 필연적으로 사용하는 용접열에 의한 초기 처짐의 영향을 반영하기 위하여 전체와 국부적인 처짐 형상의 조합을 제안하였고, 이 결과는 실험 결과와 거동 및 최종강도 추정율이 7% 이내에서 잘 일치하고 있었다. 논문에서 검토한 절차 및 초기 처짐 구성에 대한 내용은 향후 유사 구조물의 최종강도를 분석하는데 좋은 지침으로 사용할 수 있다.

• 항공우주기술
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• 제13권1호
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• pp.10-19
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• 2014

기존의 헬리콥터 로터 시스템에서 기계적 힌지/베어링 부품을 복합재 빔 구성품으로 대체하여 중량과 부품수를 줄인 무베어링 허브 시스템을 설계하였으며, 그 중 중요 구성품인 유연보와 토크튜브에 대한 피로 안전수명 해석을 수행하였다. VABS를 이용한 2차원 단면 해석 수행을 통해 인장, 굽힘 및 뒤틀림 강성을 도출하였으며 2차원 탄성 보 모델에 대한 단면 구조해석 방법을 적용하여 각 단면에 발생하는 변형율을 계산하였다. 각 복합재 소재에 대한 S-N 곡선을 Wohler equation을 적용하여 생성하였으며, 정적구조해석을 통해 피로파손에 취약할 것으로 판단되는 영역에 대한 피로해석을 수행하였다. 헬리콥터 운영시로부터 구성품에 발생하는 하중은 CAMRAD II를 통해 계산하였으며, 하중해석 결과를 HELIX/FELIX 표준 하중 스펙트럼에 적용하여 무베어링 로터 허브 시스템의 하중 스펙트럼을 생성한 후, 이를 통해 최종적으로 피로 안전수명을 산출하였다.

• Composites Research
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• 제26권4호
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• pp.230-234
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• 2013

본 연구에서는 연속 유리섬유 강화 폴리유산 복합재료를 직접함침방법을 이용하여 제조하였고, 이의 기계적 열적 물성이 고찰되었다. 프리프레그의 물성은 기존의 알려진 폴리유산의 물성과 사출 성형으로 제조된 유리섬유 강화 폴리유산 복합소재와 비교 평가되었으며, 섬유체적분율 27.7% 를 갖는 연속 유리섬유 강화 폴리유산 복합재료의 인장응력, 굽힘응력, 굴곡탄성율은 각각 331.1 MPa, 528.6 MPa, 24.0 GPa의 향상된 값을 보였다. 또한 향상된 열변형 온도와 결정화도가 확인되었다. 생산속도에 따른 함침도가 고찰되었고, 그 결과 본 연구에 사용된 공정조건에서는 분당 5 m의 섬유당김속도에서 함침도 90% 이상의 연속 유리섬유 강화 폴리유산 복합재료를 제조가능하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.246-254
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• 2016

초대형 유류 저장탱크의 후판 용접은 작업자가 직접 손용접을 수행하는데 이로 인해 제품의 품질이 저하되고 재용접율 증가로 인하여 품질 불균일이 발생하며 작업 외부환경 등에 따른 용접 제약성도 많이 따른다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하고 용접의 신뢰도를 높이며 공사기간 단축 및 원가절감으로 생산성을 향상시키고자 자동으로 수직 용접이 가능한 용접 캐리지 시스템을 개발하였다. 수직 용접 캐리지 시스템은 용접 플랫폼 시스템, 용접 캐리지 구동장치 및 제어장치 등으로 구성되고 도출된 설계 사양이 만족되도록 개념설계가 이루어졌으며 각각의 서브시스템은 모듈로서 설계되어지고 제작, 조립되었다. 개발된 시스템에 대해 구조적 안정성 평가와 사전 문제점을 파악하고자 구조강도 해석을 수행하여 구조적 안정성을 확인하였고 그 결과를 설계에 반영하고자 하였다. 또한 개발된 시제품의 성능평가를 위해 수직 용접된 후판에 대한 인장시험, 굽힘시험, 충격시험 및 용접시간 등을 요구조건 및 수동용접과 비교 평가를 수행하였고 만족스러운 결과를 획득할 수 있었다. 특히, 수직 용접시간은 수동용접과 비교한 결과 87%이상 향상되었음을 확인할 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1995년도 춘계학술대회논문집; 전남대학교, 19 May 1995
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• pp.313-317
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• 1995

최근 환경오염이 심각한 사회문제로 대두됨에 따라 환경오염원을 제거하기 위한 여러 가지의 집진장치가 개발되고 있는데 화력발전소에서는 건식정전집진장치(dry electrostatic precipitator)를 이용하고 있다. 건식정전집진장치는 햄머(hammer) 방식의 충격장치를 설치하여 집진극과 방전극에 충격을 가함으로써 충격력을 극대화시키고 높은 분진박리 효과를 꾀하고 있는데 환경오염원이 되고 있는 집진판의 분진의 분리율을 높이기 위해서는 집진판의 전체 영역에서 분진을 동일하게 떨어뜨릴 수 있는 충격장치가 설계되어야 하는데, 이를 위해서는 충격하중에 따른 집진판의 진동 형태를 정확하게 분석하여야 한다. 본 연구에서는 집진판의 충격하중에 따른 진동의 형태를 분석하기 위해 펄스 레이저를 이용한 2중 노출 홀로그래피 시스템을 구성하였다. 홀로그래픽 간섭계는 이미 오래 전에 개발된 레이저 응용 계측기법으로서 주로 정현적인 진동을 하는 진동체의 진동 현상을 연구하는 데에 많이 사용되어 왔는데 그 기술 개발은 상당한 수준에 있다. 그러나 종래의 기술들은 주로 헬륨-네온(He-Ne)레이저와 같은 연속 레이저(continuous wave laser)를 이용한 기술들인데 최근에는 루비(ruby) 레이저와 같은 펄스 레이저 (pulse laser)를 이용한 기술이 많이 응용되고 있다. 이 펄스 레이저 홀로그래픽 간섭계를 Gottenberg는 응력파에 의해서 발생된 변형을 측정하기 위해 사용하였고 Aprahamian등은 보(beam)와 평판의 굽힘파(bending wave)의 전파 특성 연구에 이용하였다. 그 실험적 결과는 수치적 해석 결과와 비교되어 매우 좋은 일치성을 보였는데 이러한 펄스 레이져 홀로그래픽 간섭계 기법의 주요 장점은 어떠한 특정한 순간에 관찰하고자 하는 시험편의 전체 영역의 파동 전파 형상을 관찰할 수 있다는 것이다. 따라서 본 연구에서는 펄스 레이저를 응용한 2중 노출 홀로그래피법(double exposure holography method)을 이용해서 집진판에 충격하중이 가해졌을 때 발생하는 진동이 발생과 전파 특성을 충격하중의 방향에 따라서 분석하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제40권4호
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• pp.344-350
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• 2004

탄소 섬유강화 에폭시기지 복합재의 경면 가공한 스테인리스강 상대재와 마찰과 마모에 바탕을 둔 연구에서는 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 복합재의 비마모율은 하중이 증가하면 N방향와 P방향에서는 증가하는 경향을 보이며,AP방향에서는 감소한다. 이것은 마모 메카니즘의 영향으로 속도가 증가하면 마모 이착막의 생성이 빨라져 이착막 속의 탄소섬유가 윤활제의 역할을 하기 때문이다. (2) 복합재의 마찰계수는 하중이 증가하면 N방향과 AP방향에서는 하중 39.2N까지 증가하다가 그 이상의 하중에서는 감소되며 AP방향에서는 하중이 증가함에 따라 서서히 증가하며, 또한 그 값은 N방향에서 가장 크고, AP방향이 가장 적다. (3) 일방향 탄소섬유 강화 복합재의 마모 거동에 미치는 하중의 효과는 다르며 마찰초반에 발생한 섬유에 의한 쟁기질과 섬유 굽힘 및 미소크랙에 의한 섬유 균열과 파괴에 따른 마모 메카니즘의 형태에 의한 것이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.88-88
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• 2017

Zn코팅은 우수한 내식성과 경제성을 바탕으로 자동차나 건축자재 등 산업의 전반적인 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 하지만 최근 한정된 Zn의 매장량으로 인한 원자제의 가격상승과 습식 도금과정의 환경오염 물질 배출 문제가 기존 Zn 코팅의 약점으로 지적되고 있다. 따라서 새로운 원소의 첨가로 인한 Zn의 사용량 감소나 친환경적인 공정방법을 적용하는 연구가 대두되고 있다. 최근의 연구 결과에 따르면 Zn-Mg 합금이 다른 Zn계 합금에 비해 내식성이 우수하며, 이와 같은 우수한 내식성은 $Mg_2Zn_{11}$, $MgZn_2$와 같은 Mg-Zn 이원계의 합금상에 의한 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 친환경적인 비대칭 마그네트론 스퍼터 공정을 활용하여 다양한 공정조건 하에서 Zn-Mg 박막을 합성하여 최적의 공정 조건을 도출하고자 하였다. Zn-Mg 박막 합성 시 Mg타겟의 조성은 3~10 wt.%로 변화하였으며 Zn-Mg 합금 타겟의 온도를 제어하여 박막의 Mg 조성과 타겟 온도가 Zn-Mg 도금강의 내식성 및 밀착성에 미치는 영향을 평가하였다. 합성된 Zn-Mg 박막은 FE-SEM, EDS, XRD를 사용하여 미세조직, 두께, Mg 조성, 합금상 등을 분석하였으며, 염수분무시험 및 0T 굽힘 시험을 활용하여 Zn-Mg 박막의 내식성 및 내식성을 비교 분석하였다. FE-SE및 EDS분석 결과 Zn-Mg 박막의 Mg 조성은 합금 타겟의 조성이 증가함에 따라 증가하였으며, Mg 함량이 증가할수록 미세구조가 치밀하게 변화하였다. 또한 Zn-Mg 박막 합성 중 타겟의 온도가 상승할수록 박막의 치밀도는 감소하였다. XRD분석 결과 박막을 이루는 주요 합금상은 Zn상과 $Mg_2Zn_{11}$상이며 본 연구에서는 증착 조건에 따른 합금상의 큰 변화는 보이지 않았다. 염수분무실험 및 밀착성 평가 결과 박막의 미세조직이 치밀할수록 Zn-Mg 도금강의 내식성은 향상되었으나, 밀착성은 오히려 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 Zn-Mg 박막이 치밀한 미세구조일수록 부식환경에서의 강판에 대한 보호 효과는 증가하는 반면, 변형 시 박막의 파괴로 인한 박리 현상이 가속되기 때문으로 판단된다.

• 대한조선학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.54-61
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• 1998

본 논문에서는 보유추 이론을 적용하여 초기 설계된 선체거더에 대한 상하 고유진동해석을 수행함과 동시에 설계변수 변경에 따른 고유진동수 및 고유모드의 변화율을 계산하는 감도해석방법을 활용하여 설계변경 또는 적화상태 변화시의 선체 고유진동 특성을 신속하게 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. 이때, 이산화 해석방법은 전달행렬법을 적용하였으며, 설계변수로는 각 이산화 요소의 선체 중량, 2차원 부가수질량 및 동 3차원 수정계수, 유효굽힘강성 등으로 설정하였다. 감도해석 결과를 이용하여 중형 광석/살물운반선의 적화상태 변경시의 고유진동수를 추정한 결과는 통상적 재해석 결과와 비교하여 오차 2%이내의 매우 양호한 부합성을 나타내었다.