• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.4C
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• pp.163-174
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• 2009

Mechanical device using the load cell or strain gage sensor can be influenced by tempearute changes because temperature change can cause a shift in the load cell or straing gage output at zero loading. In this paper, micro cone penetrometers with 1~7mm in diameter, are developed by using an optical fiber sensor (FBG: Fiber Bragg Grating) to compensate the continous temperature change during cone penetration test. Note the temperature compensated method using optical fiber sensor which has hair-size in diameter, and is not affected by environmental conditions because the measured data is the wavelength shifting of the light instead of the intensity of the electric voltage. Temperature effect test shows that the output voltage of strain gage changes and increases with an increase in the temperature. A developed FBG cone penetrometer, however, achieves excellent temperature compensation during penetration, and produces continuous change of underground temperature. In addition, the temperature compensated FBG cone shows the excellent sensitivity and detects the interface of the layered soils with higher resolution. This study demonstrates that the fiber optic sensor renders the possibility of the ultra small size cone and the new fiber optic cone may produce more reliable temperature compensated tip resistance.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.12
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• pp.2407-2414
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• 1992

Constant temperature hot wire air flow meter for automobiles requires temperature compensation system because hot wire output signal is sensitive to ambient temperature variations as well as fluid velocity. The objectives of the present study are to design an air flow meter circuit which is capable of compensating the hot wire output signal for ambient temperature variations and to investigate the mechanism of such temperature compensation. This circuit is composed of platinum hot wire, platinum resistor, two variable resistors, a constant resistor and a DC-amplifier. In particular, by simply replacing a constant resistor in one of the bridge arms of the conventional circuit with platinum resistor and a variable resistor for the purpose of temperature compensation, the deviation of output signal with respect to ambient temperature variations between 27deg. C 70deg. C could be reduced to less than 2.5% for mass flow rate and to less than 5% for velocity respectively. The mechanism of temperature compensation against ambient temperature variations was explained by means of measuring the heat transfer coefficient with hot wire temperature variations and analyzing and analyzing conventional empirical equations qualitatively.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.11
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• pp.907-914
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• 2014

The objective of this study was to increase the generating efficiency of concentrated photovoltaics (CPV) by using hybrid solar tracking. Further, the proposed system was demonstrated to have the ability to extract thermal energy from a concentrated photovoltaic system by using thermal absorbers containing heat pipe, which could then be used for a heating system or hot-water supply. The average electrical efficiency was 16 during the day, and the average thermal efficiency was 62. Therefore, this system demonstrated a total efficiency (electrical thermal) of 78. All the processes, i.e., tracking of the sun, calculation of the sun's position, reinstatement of the heating device toward the east for tracking on the next day, and system shutdown, were programmed using Simulink. A parametric analysis of the heat pipe, concentration ratio, and inlet velocity was also performed in terms of the operating temperature of the CPV and the outlet temperature. The simulation and experimental results for the thermal absorber were found to be in good agreement.

• Science of Emotion and Sensibility
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• v.26 no.3
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• pp.149-160
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• 2023

This study develops a time-varying system-based noncontact fabric sensor that can measure cerebral blood-flow signals to explore the possibility of brain blood-signal detection and emotional evaluation. The textile sensor was implemented as a coil-type sensor by combining 30 silver threads of 40 deniers and then embroidering it with the computer machine. For the cerebral blood-flow measurement experiment, subjects were asked to attach a coil-type sensor to the carotid artery area, wear an electrocardiogram (ECG) electrode and a respiration (RSP) measurement belt. In addition, Doppler ultrasonography was performed using an ultrasonic diagnostic device to measure the speed of blood flow. The subject was asked to wear Meta Quest 2, measure the blood-flow change signal when viewing the manipulated image visual stimulus, and fill out an emotional-evaluation questionnaire. The measurement results show that the textile-sensor-measured signal also changes with a change in the blood-flow rate signal measured using the Doppler ultrasonography. These findings verify that the cerebral blood-flow signal can be measured using a coil-type textile sensor. In addition, the HRV extracted from ECG and PLL signals (textile sensor signals) are calculated and compared for emotional evaluation. The comparison results show that for the change in the ratio because of the activation of the sympathetic and parasympathetic nervous systems due to visual stimulation, the values calculated using the textile sensor and ECG signals tend to be similar. In conclusion, a the proposed time-varying system-based coil-type textile sensor can be used to study changes in the cerebral blood flow and monitor emotions.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.71-71
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• 2017

농용트랙터의 운전자는 작업, 주행으로 인한 유해한 저주파 진동에 장시간 노출된다. 이에 따라 운전자에게 전달되는 노면 진동을 감소시켜주기 위한 전방차축 현가장치의 역할이 커지고 있다. 트랙터의 전방차축 현가장치는 주로 유압식으로 설계되어 있으며 이를 구성하는 유압요소 선정이 현가장치의 성능에 중요한 영향을 미친다. 하지만, 실제와 유사한 조건에서 트랙터 차체 무게만큼 큰 부하를 제공하여 유압회로의 성능을 실험하는 것은 비용과 시간 측면에서 비효율적이다. 본 연구에서는 이를 대체하기 위하여 개별 유압요소의 성능을 테스트 할 수 있는 현가장치 유압회로 요인 시험기를 설계제작 하였다. 이를 이용하여 개별 부품의 성능곡선을 센서를 이용 측정하였고 얻은 특성값을, 구성한 유압 시뮬레이션 모델에 반영하여 실제조건의 유압특성을 얻을 수 있는 유효한 시뮬레이션 모델 개발에 활용하였다. 또한, 실험실 환경에서 유압식 현가장치를 간소화 시킨 형태로 유압회로의 성능을 예비시험해 볼 수 있도록 다양한 센서를 장착 데이터를 취득할 수 있도록 하였다. 개발한 요인 시험기는 하부에 설치된 가진 실린더를 이용하여 상부에 설치된 현가장치 실린더의 스트로크 변위와 속도에 따른 힘을 측정할 수 있도록 구성하였다. 이를 위해 현가장치 실린더의 헤드부와 로드부에 각각 압력센서를 설치하였으며 헤드부, 로드부의 압력 차이와 로드셀을 이용해 측정한 가진 실린더의 힘의 관계를 확인하였다. 상부의 현가 실린더 장치는 복동 형태로 제작되어 헤드부, 로드부 양쪽 방향으로 유량이 흐를 수 있도록 설계되었다. 이를 이용해 헤드부와 로드부 사이에 어큐뮬레이터, 가변 오리피스, 릴리프 밸브 등으로 유압회로를 구성하였으며 어큐뮬레이터 용량에 따른 힘의 변화, 가변 오리피스의 개도량에 따라서 전달되는 힘의 크기 등을 측정하였다. 하부의 가진 실린더는 사인파, 삼각파, 계단 입력, DC 레벨 등의 신호를 발생시킬 수 있도록 제작되었다. 신호의 주파수는 0~4Hz, 범위에서 사용자가 조절할 수 있도록 설정되었으며 계단응답 성능 측정 시험을 평가한 결과 정상상태오차는 0.470mm~0.536mm, 입상시간은 0.194초~0.202초, 정착시간은 0.230초~0.421초로 나타났다.

• Composites Research
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• v.20 no.3
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• pp.50-54
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• 2007

The Ionic Polymer Metal Composite (IPMC), an electro-active polymer, has many advantages including bending actuation, low weight, low power consumption, and flexibility. These advantages coincide with the requirements of a bio-related application. Thus, IPMC is promising materials for bio-mimetic actuator and sensor applications. Before applying IPMC to actual application, basic mechanical properties of IPMC should be studied in order to utilize IPMC for practical uses. Therefore, IPMCs are fabricated to investigate the mechanical characteristics. Nafion is used as a base ionic polymer. Mason samples cast with various thicknesses are used to test the thickness effects of IPMC. Subsequently, IPMC is fabricated using the chemical reduction method. The deformation, blocking force and frequency response of the IPMC actuator are important properties. In this present study, the performances of the IPMC actuators, including the deformation, blocking force and natural frequency, are then obtained according to only the input voltage and IPMC dimensions. Finally, the empirical performance model and the equivalent stiffness model of the IPMC actuator are established using experiments results.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.4
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• pp.355-364
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• 2010

Filiform hairs that respond to movements of the surrounding medium are the mechanoreceptors commonly found in arthropods and vertebrates. In these creatures, the filiform hairs function as a sensory system for raider detection. Parametric analyses of the motion response of filiform hairs are conducted by using a mathematical model of an artificial flow sensor to understand the possible operating ranges of a microfabricated device. It is found that the length and diameter of the sensory hair are the major parameters that determine the mechanical sensitivities and responses in a mean flow with an oscillating component. By changing the hair length, the angular displacement, velocity, and acceleration could be detected in a wide range of frequencies. Although the torques due to drag and virtual mass are very small, they are also very influential factors on the hair motion. The resonance frequency of the hair decreases as the length and diameter of the hair increase.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.26 no.6
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• pp.68-73
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• 2009

One of the traditional optical methods to monitor a tool is a CCD sensor-based vision system which captures an aspect of the tool in real time. In the case using the CCD sensor, specific lens-modules are necessary to monitor the tool with higher resolution than its pixel size, and a microprocessor is required to attain desired data from captured images. Thus theses additional devices make the entire measurement system complex. Another method is to use a pair of an optical source and a detector per measuring axis. Since the method is based on the intensity modulation, the structure of the measurement system is simper than the CCD sensor-based vision system. However, in the case measuring the three dimensional position of the tool, it is difficult to apply to micro machine-tools because there may not be space to integrate three pairs of an optical source and a detector. In this paper, in order to develop a tool-origin measurement system which is employed in micro machine-tools, the improved method to measure a tool origin in x, y and z axes is introduced. The method is based on the intensity modulation and employs one pair of an optical source radiating divergent beams and a quadrant photodiode to detect a three dimensional position of the tool. This paper presents the measurement models of the proposed tool-origin sensor. The models were verified experimentally The verification results show that the proposed method is possible and the induced models are available for design.

• Journal of KSNVE
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• v.5 no.3
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• pp.275-283
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• 1995

본 글에서는 지능구조물의 개념설명과 더불어 ERF의 특성, ERF를 함유란 함유 한 지능구조물 시스템의 구성, 동적 모델링과 진동제어 그리고 그 응용성에 관한 연구 현황과 방향에 대해 살펴보았다. 설명한 바와 같이 지능구조물은 새로운 차원의 신생 하는 첨단분야로서, 소음 및 진동에 관련된 무한한 잠재력과 다양한 응용성으로 미루 어 볼때 아주 매력적인 연구 분야이다. 그러나, 여러 응용 시스템의 상품화 단계로의 도약에 있어서 각 시스템 구성 요소 분야별 해결해야할 연구 사항들이 있다. 먼저, 액추에이팅을 수행하는 ERF 자체의 내구성 문제로서 고온에서 ERF의 효과 하락과 장시간 사용시 ERF에 의한 마멸, 고체 입자의 침전에 의한 초기 상태 불안정 등이 있다. 아울러 기존의 장치의 성능을 능가하기 위해 보다 큰 효과를 나타내는 새로운 차원의 ERF개발이 요구된다. 그리고 센서기술 분야에서는 호스트 재료에 보다 쉽게 결합이 되고 여러가지 형태의 요구조건을 만족시킬 수 있으며 외부 환경조건에 강건 하고 다양한 센서 개발이 요구된다. 또한, 보다 일번적인 동적 모델링을 통해 적용 시스템에 적합하고 강건한 제어기에 대한 연구가 진행되어야 한다. 마지막으로 능동 제어기를 실제로 구현하기 위한 호스트 재료 각 요소마다 센서의 설치, 페회로 피드백 시스템 장착, 상호간의 인터페이스 등의 기술 발전이 요구되며, 아울러 보다 효율적 인 시스템의 성능 특성을 실현할 수 있는 호스트 재료와 기계 메카니즘이 필요로 된다. 이상의 설명에서 알 수 있듯이 지능구조물에 대한 연구는 어느 한 분야에서만 아니라 기계, 전기전자, 토목, 물리, 재료과학 등 통합형식에 의한 접근 방향으로 추진되어야 할 것이다.서 세탁기의 진동 소음을 저감시키기 위해 진동 소음원에 대해 논술하고, 진동해석을 위해 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 이용한 저진동 기술 개발에 대하여 기술하고자 한다.rotary piston)식 압축기는 약 20여년 전 부터 냉방용 압축기에서부터 널리 쓰이게 되었다. 약 10여년전부터 상용화 된 스크롤(scroll) 형 압축기도 현재 상대적으로 용량이 큰 가정용 냉방기를 중심으로 많이 쓰이고 있다. 스크류형 압축기는 보통 중대형 상업용에 주로 쓰인다. 해결하려 하였고, 수치해석은 피스톤의 운동을 배제한 단순화한 흡배기계의 정상상태 유동해석이 주를 이루어왔다. Taghaui and Dupont 등[5]은 KIVA코드를 사용하여 흡기포트와 연소실 그리고 밸브의 움직임을 동시에 고려한 수치해석을 도입하였다. 하지만 이들이 밸브의 운동을 고려하기 위해 사용한 이동격자는 격자점은 시간에 따라 변화하지만 그 격자의 수가 일정하게 유지되어 있어서 밸브의 완전개폐를 해석할 수가 없다. 강희정[6]은 단일 실린더와 단일 배기밸브를 갖는 문제로 단순화하여 피스톤과 밸브의 움직임을 고려하므로써 배기행정 후 소음이 어떻게 전파해 나가는가를 연구하였다. 본 연구에서도 최소밸브간격과 최대밸브간격 사이에서만 계산이 가능하나 흡기의 경우는 밸브가 닫힐 때 생기는 압력파가 중요하므로 실린더와 밸브사이에 벽면조건을 주어 밸브의 개폐를 모사하였다.술을 보유하고자 한다. 이용한 해마의 부피측정은 해마경화증 환자의 진단에 있어 육안적인 MR 진단이 어려운 제한된 경우에만 실제적 도움을 줄 수 있는 보조적인 방법으로 생각된다.ofile whereas relaxivity at high field is not affected by τS.

• Journal of Biosystems Engineering
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• v.33 no.1
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• pp.7-13
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• 2008

The tillage depth control system is one of the most salient control system of tractor implements. A contact-type height sensor was developed to measure ground clearance for the tillage depth control. The height sensor was fabricated in this study, and its efficacy in a tillage depth control system was evaluated. Experiments were conducted in order to determine both static and dynamic detection characteristics of the height sensor using soil bin system on the sampled soil (sandy loam, sand, clay loam). The results of the static detection characteristics showed that in the case, sandy loam soil despite and clay loam soil at a wet basis moisture content of 30%, large measurement errors were observed a due to penetration of a plastic puck into the sampled soil. The results of the dynamic detection characteristics showed that the height sensor detected the distance from the ground of sandy loam soil despite the uneven nature of the ground surface and the changes in traveling speed $1km/h{\sim}5km/h$ at a wet basis moisture content of 10%.