• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.30 no.12
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• pp.1303-1312
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• 2013

We report an ultra-precision lathe designed to machine micron-scale features on a large-area roll mold. The lathe can machine rolls up to 600 mm in diameter and 2,500 mm in length. All axes use hydrostatic oil bearings to exploit the high-precision, stiffness, and damping characteristics. The headstock spindle and rotary tooling table are driven by frameless direct drive motors, while coreless linear motors are used for the two linear axes. Finite element method modeling reveals that the effects of structural deformation on the machining accuracy are less than $1{\mu}m$. The results of thermal testing show that the maximum temperature rise at the spindle outer surface is approximately $0.5^{\circ}C$. Finally, performance evaluations of the error motion, micro-positioning capability, and fine-pitch machining demonstrate that the lathe is capable of producing optical-quality surfaces with micron-scale patterns with feature sizes as small as $20{\mu}m$ on a large-area roll mold.

• The Korean Journal of Nuclear Medicine Technology
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• v.21 no.2
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• pp.65-73
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• 2017

Purpose 3D 프린팅 기술은 3D 스캔이나 모델링을 통하여 적측가공 방식으로 제작하는 기공기술로서 금형 없이 직접 생산이 가능하고 빠른 시간 내에 제작이 가능하여 최근 다양한 산업분야에서 본격적으로 적용되고 있다. 3D 프린팅 기술은 의료분야에 있어, 영상의학 및 방사선 치료분야에서 다양하게 활용되고 있지만 핵의학 분야에서는 관련 연구가 미비한 실정이다. 그러므로 본 연구는 기존에 적용되고 있는 핵의학분야 팬텀과 3D 프린팅 기술로 제작된 텀의 특성을 비교하고 적용 가능성을 평가하는데 목적을 두었다. Materials and Methods 방사선 투과도 변화측정 국제기준 팬텀인 알루미늄(Aluminum) 계단 쐐기(step wedge)를 기준($140mm{\times}62mm{\times}35mm$)으로 PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate)와 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)재질로 각각 동일한 크기의 팬텀을 제작하였다. PMMA 팬텀은 핵의학 분야에서 주로 적용되는 팬텀의 성분과 동일한 소재로 제작하였고, ABS 팬텀 제작은 3D 프린팅 기술의 액체 기반형의 SLA(Stereo Lithography Apparatus)기법을 사용하여 제작하였다. 본 연구는 SPECT/CT장비 BrightView XCT(Philips Health Care, Cleveland, USA)를 이용하였다. 영상 획득은 Rectangular Flood phantom(Biodex, New York, USA) $^{99m}TcO_4$ 3, 6 mCi와 $^{57}Co$ lood phantom(adqual, New Hampshire, USA) $^{57}Co$ 20 mCi를 이용하여 Aluminum, PMMA, ABS 팬텀에 대해 60 min 리스트모드(List mode)로 획득하였다. 획득한 영상의 분석을 위해 관심영역(ROI)을 설정하여 각 팬텀의 단계별로 평가하였다. Results 방사선원의 종류 및 방사선량에 따라 ABS 팬텀의 계수치는 PMMA 팬텀의 계수치와 유사한 값을 나타내며, 두께의 증가에 따라 선형적으로 감소하였다. Aluminum, PMMA, ABS 팬텀의 선감약계수를 비교했을 때, Aluminum 팬텀의 선감약계수는 나머지 두 팬텀보다 수치가 높았고, PMMA, ABS 팬텀에서는 근사치의 선감약계수가 나타났다. Conclusion 3D 프린팅 기술로 제작된 ABS 팬텀을 기준으로 PMMA 팬텀은 두께가 증가함에 따른 계수치의 변화가 유사하게 선형적으로 감소하였고, 선감약계수도 근사치로 나타내었다. ABS 팬텀의 핵의학적 적용 가능성을 확인할 수 있었으며, 추후 연구를 통해 세부적인 교정치(correction value)를 적용한다면 활발한 적용이 가능하리라 사료된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.36-36
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• 1999

한국중공업(주)에서 수행한 KSTAR 진공용기 시작품 제작이 완성됨에 따라 제작과 관련된 종합기술을 분석하여 보았다. KSTAR 진공용기 시작품(그림1)은 전체의 1/4섹터인 90도 부분으로서 NBI(Neutral Beam Injection) 포트를 포함하는 45도 섹터와 축소포트(Reduced Port)를 포함하는 45도 섹터를 각각 먼저 제작한 후 두 부분을 용접하여 최종 시작품을 완성하였다. 용접은 SMAW법과 GTAW법 등 두가지 방법을 사용하였으며, 초기 용접시는 용접 면적이 작기 때문에 GTAW법을 이용하였고, 마무리 용접과 같이 용접 면적이 넓고 거친 부분에는 SMAW법을 이용하여 용접하였다. 모든 용접이 완전통과 용접이기 때문에 구조적 안전 면에서 좋으나, 진공측면에서는 다소 미흡한 점이 있다. 시작품은 상하 대칭구조로서 원통부분, 원형부분, 원추부분, 너클부분 (그림2) 등으로 나뉘어 지며 이중 원형품은 금형을 이용하여 성형하였고, 나머지 부분은 굽힘가공 후 절단적업을 하였다. 진공용기 조립은 안쪽과 바깥쪽 내벽부터 용접한 후 폴로이달 리브를 용접하고 외벽을 용접한다. 수평포트와 수직포트를 위해 스터브를 용접한 후 미리 용접해둔 NBI 포트 및 축소포트를 부착시켰다. 용접부위의 누설시험을 위한 방법으로, 용접주위 표면에서 개구하고 있는 홈에 적색 침투액을 침투시켜 침투 후 이 액을 홈의 개구로부터 빨아 내어 용접부위 표면상태에서 실제의 홈의 폭보다 확대한 홈의 지시모양으로 나타내게 하여 누설여부를 알기 쉽게 하는 액체 침투 탐상법을 적용하였다. 지시모양의 크기가 5mm 이상인 부분에 대해서는 재용접을 하였다. 누설 시험으로 초음파 탐상시험이 본제품 제작시 수행되어야 한다. 완성된 시작품에 대해 3군데의 위치에서 각각의 부분들이 용접되기 전과 후에 치수를 각각 측정하여 비교하였다. 또한 포트들에 대해서도 용접 전후 치수를 각각 측정하였다. 이러한 측정은 줄자를 사용하여 측정하였으므로 차 후 3차원 정밀 측정이 수반되어야 한다. 이상과 같이 시작품 제작을 통하여 문제점을 파악하고 개선책을 마련함으로서 향 후 KSTASR 진공용기 본 제품 제작할 때 반영코자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.41 no.3
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• pp.181-186
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• 2017

Single point incremental forming (SPIF) is a sheet-forming technique. It is a die-less sheet metal manufacturing process for rapid prototyping and small batch production. The Critical parameters in the forming process include tool diameter, step depth, feed rate, spindle speed, etc. In this study, these parameters and the die shape corresponding to the Varying Wall Angle Conical Frustum(VWACF) model were used for forming 0.8mm in thick Al5052-O sheets. The Taguchi method of Experiments of Design (DOE) and Grey relational optimization were used to determine the optimum parameters in SPIF. A response study was performed on formability, spring back, and thickness reduction. The research shows that the optimum combination of these parameters that yield best performance of SPIF is as follows: tool diameter, 6mm; spin speed, 60rpm; step depth, 0.3mm; and feed rate, 500mm/min.

• Composites Research
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• v.28 no.4
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• pp.226-231
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• 2015

Various characteristics(thermal expansion, microstructure, etc.) and mechanical properties of CNT-aluminum nano composites manufactured by volume production system were evaluated. Also, formability and durability were evaluated for potential applications in automotive parts, via compared with high-elasticity material (A390) and the current commercial product. As a result, this composite has excellent mechanical properties and formability, therefore, to verity its potential for application as light and high strength materials in automobile part.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.3
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• pp.345-352
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• 1989

Upsetting of non-circular blocks is characterized by the three-dimensional deformation with lateral sidewise spread as well as axial bulging along thickness. A kinematically admissible velocity field for the upsetting of prismatic or non-prismatic blocks is proposed which considers the different frictional conditions at the top and bottom surfaces of a billet. From the proposed velocity field the upper-bound load and the deformed configuration are determined by minimizing the total power consumption with respect to some chosen parameters. Experiments are carried out with annealed SM 15C steel billets at room temperature for different billet shapes and frictional conditions. The theoretical predictions both in the forging load and the deformed configurations are shown to be in good agreement with the experimental observations. Therefore, the velocity field proposed in this work can be used for the prediction of forging load and deformation in upsetting of prismatic or non-prismatic blocks, considering the different frictional conditions at two flat dies.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.139-139
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• 1999

다이아몬드는 지구상에서 가장 단단한 물질로 잘 알려져 있을 뿐만 아니라 공업적 측면에서 볼 때, 여러 가지 특출한 성질들을 동시에 지니고 있다. 인장강도, 압축강도, 탄성계수 등 기계적 특성이 우수하고 넓은 광투과성과 내열, 내화학, 내방사성을 지니고 있으며, 열전도율이 높고 전기적으로 절연체이다. 또한 hole이동도가 높고 도핑에 의해서 반도체적 특성을 나타낸다. 이와 같이 매우 뛰어난 성질을 공업적으로 응용하기 위하여 이전부터 많은 연구가 행해져 왔으며, 1980년대에 들어와 박막이나 코팅 형태로의 합성이 가능한 기상합성법이 큰 발전을 보임으로써 다이아몬드의 우수한 특성을 여러 분야에서 폭넓게 응용할 수 있게 되었다. 특히 마찰 응용분야에 최적의 재료로 추천되고 있다. 지금도 Epitaxial 다이이몬드를 기지 위에 성장시키고 다결정질박막을 여러 가지 비다이아몬드(Si, W, Mo 등) 기지 위에 성장시키는 연구가 계속되고 있으며 공구강 위엥 경질코팅으로써 한층 개선된 다이아몬드박막 제조를 위한 수많은 연구노력들이 집중되고 있다. 그러나 일반탄소강에 다이아몬드박막을 성장시키기 위한 많은 노력들은 크게 바람직하지 않은 non-diamond carbon(black carbon or graphitic soot)의 형성 때문에 방해를 받고 있다. 계면에서 이들의 형성은 증착된 다이아몬드박막과 금속기지의 저조한 밀착력을 나타내게 된다. 이외 같이 다이아몬드박막의 응용을 위하여 다이아몬드피막에 요구되는 중요한 조건은 기지에 대해서 강한 밀착력을 나타내는 것이며, 동시에 상대물에 대하여 낮은 마찰계수를 가져야 한다. 그러나 다이아몬드와 금속기지는 서로 다른 열챙창계수(각각 0.87$\times$10-6K-1, 12$\times$10-6K-1)의 차이로 인하여 밀착력이 현저히 떨어진다는 단점으로 인해 산업화에 많은 제약을 받아왔다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 다이아몬드박막과 금속기지 사이에 중간층을 이용하는 방법을 제안하였다. 이러한 시도는 일반적으로 중간층 형성 금속인 Ti 또는 TiN 등이 적용되었으나 원하는 결과를 얻지 못하였다. 즉 carbon과 Fe의 상호확산, non-diamond carbon상의 형성 그리고 열잔류응력을 완화시키고 일반탄소강 위에 다이아몬드박막을 형성시켜 우수한 밀착력을 얻기 위한 목적에 미흡하였던 것이다. 이에 중간층으로 Cr 또는 Cr계 화합물 박막을 이용하였는 바, 이 중간층을 이용한 결과 우수한 밀착력을 나타내는 다이아몬드박막을 얻었으며 열적, 구조저으로 모재와 다이아몬드에 적합한 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구에 의해 얻어진 결과들은 재료 가공을 위하여 높은 경도와 내마모성등이 요구되는 절삭공구나 금형의 수명 향항에 크게 기여할 것이며 산업적으로 큰 응용이 기대된다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.1
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• pp.560-567
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• 2020

Incremental Sheet Forming (ISF) is a unique sheet-forming technique. The process is a die-less sheet metal manufacturing process for rapid prototyping and small batch production. In the forming process, the critical parameters affecting the formability of sheet materials are the tool diameter, step depth, feed rate, spindle speed, etc. This study examined the effects of these parameters on the formability in the forming of the varying wall angle conical frustum model for a pure Al3004 sheet with 1mm in thickness. Using Minitab software based on Back Propagation Neural Network (BPNN) and Genetic Algorithm (GA), a second order mathematical prediction model was established to predict and optimize the wall angle. The results showed that the maximum forming angle was 87.071° and the best combination of these parameters to give the best performance of the experiment is as follows: tool diameter of 6mm, spindle speed of 180rpm, step depth of 0.4mm, and feed rate of 772mm/min.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.12 no.4
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• pp.1581-1588
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• 2011

In this study, flow characteristics in a multi-cavity injection molding process were investigated. One of main problems occurred in the multi-cavity molding is a flow imbalance among cavities since it affects physical properties and quality of products. Charge imbalance is caused by the uneven shear stress. Therefore, changes in viscosity affect the physical properties of resin and injection conditions differ in the filling imbalance phenomenon. Through, this study focus on experimental studies of flow imbalance for PC and PP resin occurring in a balanced delivery system. Experimental results were compared with CAE results. By experimental and CAE analysis, main cause for the flow imbalance is temperature distribution in cross section of runner. New runner system with a simple change of runner shape was suggested to avoid the flow imbalance. A series of simulation to confirm feasibility of Volume Runner's effects was conducted using injection molding CAE.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.15 no.5
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• pp.1-7
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• 2021

Demand for Ti-6Al-4V alloy is increasing in various industries because of its superior strength to weight and high-temperature strength properties. However, due to its low formability at room temperature, it is formed at high temperature, where its productivity and efficiency are low. The current high-temperature forming method has many limitations because it involves heating the specimen by heating the lower mold. It is expected that a process using high frequency induction heating, which can locally heat the product, can improve its productivity. In addition, time and cost can be saved if the process is simulated in advance with a reliable analysis. In this paper, we verified the reliability of the analysis by comparing the result of heating the specimen to 850 ℃ by high frequency induction heating and the temperature obtained through the co-simulation analysis.