• 항공우주시스템공학회지
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• 제18권3호
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• pp.56-64
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• 2024

본 연구에서는 항공우주구조물의 낙하 충격 특성 및 기초 시험, 학술적 연구를 종합적으로 수행하기 위하여 낙하충격시험기를 개발하였다. 낙하충격시험기는 항공기가 지면과의 충돌 시 발생하는 동적인 응력과 변형에 대한 정확한 평가를 가능하게 하며, 안전성 및 기구 강도와 같은 중요한 설계 요소들을 확인할 수 있도록 한다. 낙하충격시험기는 전자석을 이용하여 시험체를 부착 및 낙하하며, 크레인을 이용하여 시험체 낙하 높이 조절이 가능하도록 구성하였다. 또한, 수직 낙하를 위한 낙하보조장치를 제작하였다. 시험을 위한 낙하 시험체의 수치해석을 수행하고 낙하충격시험기를 활용하여 기초 시험을 수행하였다. 해석 및 시험 결과를 통해 착륙장치 낙하 상황에서의 구조적 형상을 분석하고 각 부분의 거동을 종합적으로 평가하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1999년도 제12회 학술강연회논문집
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• pp.29-29
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• 1999

낙하추 방식의 저에너지 충격시험기는 일정한 질량을 가진 충격체를 금속재/복합재 구조재에 낙하시켜 줌으로써 인위적인 충격에너지를 금속재/복합재 구조재에 가하여 주는 장치로서 금속재/복합재 구조재의 충격으로 인한 손상 거동과 충격특성을 평가하기 위한 용도로 널리 활용되고 있다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 추계학술논문집 2부
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• pp.635-638
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• 2011

항공기 착륙 시 발생되는 높은 충격하중에서 승무원 및 기체를 보호하기 위해 높은 충격흡수율이 요구된다. 따라서 착륙 시 발생하는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 착륙장치는 항공기 핵심 구성요소이다. 다양한 종류의 완충장치가 존재하나, 소형항공기 주착륙장치에는 판스프링 방식을 이용하여 충격에너지를 흡수할 수 있다. 착륙장치의 완충 성능은 반드시 낙하시험을 통해 입증하여야 하며, 이는 미 연방 항공 규정에서 요구하고 있는 사항이다. 이 논문에서는 소형항공기 낙하시험을 위한 설비, 시험 절차 및 낙하시험 수행 결과를 제시한다.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.75-79
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• 2022

본 연구에서는 충격에 의해 파손된 열가소성 유리 섬유 강화 복합재료의 재성형을 통한 물성변화를 조사하였다. 복합재료 시편은 유리섬유 부직포와 폴리프로필렌 필름을 이용하여 핫 프레스 압축 성형 공정을 통해 제작하였다. 총 3번의 낙하 충격 테스트를 진행하였으며, 시편의 물성을 확인하기 위하여 인장시험, 굽힘시험, 낙하충격시험, 시차주사열량계, 주사전자현미경 측정을 진행하였다. 그 결과, 재활용 단계가 반복될수록 결정화도, 인장강도, 탄성계수, 굴곡강도는 증가하였으나 충격특성은 크게 감소하였다.

• Composites Research
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• 제12권5호
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• pp.54-64
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• 1999

본 연구에서는 낙하추 방식의 충격시험기를 이용하여 스티칭된 샌드위치 복합재의 저에너지 충격거동을 조사하였다. 스티칭된 샌드위치 복합재는 유리섬유직물의 면재와 우레탄 폼의 코아로 구성되어 있으며 위쪽 면재와 아래쪽 면재는 폴리에스터 보강섬유로 코아의 두께방향을 따라 스티칭하여 일체형으로 결합되어 있다. 이때 코아의 두께가 충격거동에 미치는 영향을 조사하기 위해 코아의 두께를 달리한 네 종류의 스티칭된 샌드위치 복합재를 고려하였다. 스티칭된 샌드위치 복합재에 작용되는 충격조건은 낙하추의 질량과 낙하추의 낙하높이를 조절함으로써 변화시켰다. 연구결과에 따르면 코아의 두께, 낙하추의 낙하높이, 그리고 낙하추의 질량 등의 변화는 스티칭된 샌드위치 복합재에서의 충격하중, 충격체와의 접촉시간, 면재에 형성된 변형율 등에 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한 스티칭된 샌드위치 복합재는 스티칭부의 보강효과로 인해 손상을 억제시킬 분 아니라 손상이 발생한 경우에도 구조물로서 역할을 담당할 수 있다. 그러나 스티칭된 샌드위치 복합재를 효율적으로 기존의 구조물에 적용하기 위해서는 스티칭부에서의 수지함침성을 개선할 수 있는 제작공법의 연구가 필요하다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.35.2-35.2
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• 2009

최근 본 연구실에서 무연 솔더를 위한 새로운 Cu-Zn 합금 젖음층을 개발하였다. 전해도금을 통하여 Cu-Zn 합금층을 형성한 뒤 그 위에 Sn-4.0wt% Ag-0.5wt% Cu (SAC 405) 솔더를 리플로 솔더링을 통해 솔더접합부를 형성하였으며 계면에서 생성된 금속간 화합물의 형성 및 성장 거동을 연구하였다. SAC/Cu 시스템의 경우, $150^{\circ}C$에서 시효 처리를 실시하는 동안 솔더와 도금된 Cu 계면에서 $Cu_6Sn_5$ 상과 미세한 공공이 형성된 $Cu_3Sn$ 상이 발견되었다. 반면에 SAC/Cu-Zn 시스템에서는 계면에서 $Cu_6Sn_5$ 상만이 형성되었다. 또한 큰 판상형의 $Ag_3Sn$ 상이 SAC/Cu 시스템에 비해 현저하게 억제되었다. SAC/Cu-Zn 계면에서의 금속간 화합물의 성장 속도가 SAC/Cu 계면에서 형성된 금속간 화합물의 성장 속도보다 느리게 나타났다. Cu-Zn 젖음층의 Zn가 솔더와 Cu-Zn 층 사이에서 Cu와 Sn 원자의 상호 확산을 방해하기 때문이다. 본 연구에서는 Cu와 Cu-Zn 층을 이용한 솔더 접합부의 낙하 충격 신뢰성을 연구하였다. 낙하 충격 시험 시편은 두 개의 인쇄 회로 기판을 SAC 405 솔더볼을 이용하여 리플로를 통해 상호연결 하여 제조되었다. 이 때, 각각의 인쇄 회로 기판의 패드에는 Cu 층과 Cu-Zn층을 전해도금을 통하여 각각 $10{\mu}m$두께의 젖음층을 형성하였다. 낙하 시험 시편을 제조한 뒤, 시효 처리에 대한 낙하 저항 신뢰성의 특성을 연구하기 위해 250, 500 시간동안 시효처리를 한 후 각 조건에서 계면에 형성된 금속간 화합물의 성장 거동을 관찰하였으며, 낙하 충격 시험을 실시하였다. 낙하 시험은 daisy chain으로 연결된 시편의 저항이 100 Ohm 이상 측정되었을 때 중단되도록 하였다. Cu-Zn/SAC/Cu-Zn 시편의 경우 초기 리플로를 하였을 때 불량이 발생하는 평균 낙하 수는 350이며, Cu/SAC/Cu 시편의 평균 낙하수는 200 미만으로 나타났다. Cu/SAC/Cu 시편의 경우, 시효처리 시간이 증가함에 따라 평균 낙하수는 큰 폭으로 감소하였지만, Cu-Zn/SAC/Cu-Zn 시편은 불량이 발생하는 평균 낙하수의 감소폭이 보다 완만하게 나타났다. Cu 층에 Zn를 첨가함으로써 솔더와 젖음층 사이에서 형성된 금속간 화합물의 성장 및 미세 공공의 형성이 억제되었고, 솔더 접합부의 과냉을 감소시킴으로써 큰 판상형의 $Ag_3Sn$ 상의 형성을 억제함으로써 Cu-Zn/SAC/Cu-Zn 솔더 접합부에서 Cu/SAC/Cu 솔더 접합부보다 낙하 충격에 대한 저항성 및 신뢰성이 향상되었다. 이는 무연 솔더에 Zn를 첨가하여 낙하 충격 신뢰성을 향상시킨 것과 동일한 효과를 나타냈음을 확인하였다. 본 연구는 한국 과학 기술 재단의 전자패키지 재료 연구 센터(CEPM)와 지식 경제부의 부품 소재 기술 개발 사업의 지원을 받아 수행되었습니다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.2079_2080
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• 2009

MEMS 기술을 이용한 다양한 센서의 개발과정에서 신뢰성 확보는 매우 중요한 문제이며, 여러 가지 신뢰성 항목 가운데 낙하시험은 가장 기본이 되는 항목이다. 단시간 내에 낙하에 대한 내충격성을 확보하는 MEMS 센서를 개발하기 위해 본 논문에서는 FEA와 high-level 모델을 결합한 낙하시험 모의진단법을 제안하였다. 제안된 모의진단법을 통해 MEMS 소자에서의 최대응력과 응력분포, 최대변위, 그리고 낙하시의 과도응답과 오신호 등의 결과를 확보할 수 있으며 이들을 토대로 MEMS 소자에서의 취약부위를 파악하고 이를 보완할 수 있으며 낙하시의 오동작을 제거하도록 신호처리 회로 등을 보완할 수도 있을 것이며 이를 통해 단시간 내에 최소의 비용으로 내충격성을 확보한 MEMS 센서를 개발하는 것이 가능해질 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권12호
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• pp.1037-1044
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• 2014

연구에서는 달환경을 고려한 달착륙선 충격흡수장치의 시험장치 구성 및 시험을 수행하였다. 달착륙선은 착륙 시 충격 완화를 위하여 토양이 있는 지역을 착륙지점으로 선정한다. 착륙 시 발생하는 달착륙선의 가속도는 착지면의 특성의 영향을 받아 결정된다. 달착륙선의 충격흡수장치의 시험에서 달 토양을 직접 사용할 수 없기 때문에, 복제토를 사용하여 착륙시험을 수행해야 한다. 본 연구에서는 NASA의 달탐사 프로젝트를 통해 획득된 달 토양의 정보를 기반으로 달 토양과 기계적 성질이 유사한 달 복제토 KAUMLS를 개발하여 달착륙선 충격흡수장치의 낙하시험을 수행하였으며, 지면특성에 따른 충격특성 분석을 위하여 단단한 철판과 건조된 모래위에서의 낙하시험을 수행하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권2호
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• pp.197-204
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• 1994

원자로운전정지시 사용되는 제어봉집합체는 제어봉구동장치에서 분리되어 핵연료집합체의 안내관으로 자유낙하한다. 이 제어봉집합체의 주요변수로는 낙하시간과 충격속도가 있는데, 낙하시간은 원자로 안전정지와 관계가 있으며, 충격속도는 핵연료집합체의 건전성과 관계가 있다. 따라서, 제어봉 낙하시간과 충격속도의 적절한 결정은 제어봉집합체와 핵연료집합체의 설계에 매우 중요하다. 제어봉집합체는 낙하도중 유체저항이나 마찰력 및 부력과 같은 여러 힘들에 의해 낙하시간이 감소하게 되는데, 이러한 여러가지 힘의 복잡한 결합으로 인해 낙하시간과 충격속도를 해석적으로 유추하는 것은 매우 어렵다. 본 논문에서는 국산핵연료집합체에 적용되는 해석적인 방정식을 포함하고 있는 프로그램을 개발하였고, 이 프로그램을 단일제어봉 낙하시험과 비교하였다. 비교결과 시험 및 해석결과가 잘일치하고 있음으로써 개발된 프로그램의 검증을 확인할 수 있었고, 따라서 이 프로그램이 제어봉및 안내관의 설계변경시 매우 유용하게 사용할 수 있게 되었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2012년도 춘계학술대회
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• pp.282-283
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• 2012

국제표준규격(ISO 12215-5) 및 국내 플레저보트 검사지침의 개정에 따라 길이 6미터 미만의 플레저보트의 낙하시험에 의한 강도시험기준을 적용 가능하게 되었다. 하지만 현재 낙하시험은 자유낙하 시 내력 및 외력에 의한 선체 내부의 찌그러짐, 크랙, 박리, 파손 등을 육안으로 검사하는 방법으로 시험결과의 정량적인 판단이 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 레저선박의 낙하시험을 위한 시스템 및 운용프로그램을 개발하여 플레저보트의 구조안전성의 정량적 평가가 가능한 시스템을 개발하고 다단 롤포밍 기법을 적용한 5m급 알루미늄레저보트에 적용하여 시스템의 성능을 검증하였다.