• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1997년도 제25회 춘계학술대회
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• pp.62-68
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• 1997

현재 널리 보급되어 있는 볼베어링은 몇개의 볼에 의해 작동하기에 회전이 불균일하며 진동과 소음이 크다. 이는 고속에서 한계를 갖는 주된 원인이 되고 있다. 또한 그리스의 손실로 인한 수명의 단축이나, 유출된 그리스로 인한 손상은 제품의 내구성에 치명적인 결과를 초래한다. 더욱이 기존에 사용하는 소형 정밀 베어링은 전량 수입에 의존하고 있으며, 기술 선진국의 기술이전 회피로 개발이 어려우며, 수입물량도 확보하기 어려운 상황이다. 이를 극복하기 위한 하나의 방법이 볼과 그리스를 대신해서 유체의 압력을 이용한 유체동압베어링의 개발이다. 유체동압을 이용한 베어링의 장점은 그리스의 누유가 없고, 이로 인한 설계상의 제약이 없으며, 볼베어링으로는 불가능한 고속회전에 적합하고, 안전성이 뛰어나며 회전이 균일하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 유체동압 함유소결함유베어링은 진동과 소음이 적고, 저렴하며 구조가 간단하고, 급유기를 필요로 하지 않는 자기윤활(self-lubrication)특성과 생산성 등 많은 장점을 가지고 그 사용범위가 점차 광범위하게 넓어지고 있지만, 저속상태에서의 유막형성, 고속상태에서 기름의 누유, 고하중상태에서 강도와 기공의 눌어붙음과 출발과 정지 시에 발생하는 두 금속간의 직접 접촉을 피할 수 없는 것과 같은 해결해야 하는 문제를 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 단점을 해결하기 위하여 유체동압 함유소결베어링이 마찰특성을 알아보고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.85.2-85.2
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• 2018

금속 나노구조체에서의 localized surface plasmon resonance와 surface-enhanced Raman scattering 현상은 센서를 비롯한 다양한 응용분야를 가지고 있다. 나노구조체 array 형성을 위한 대표적인 top-down 방식인 e-beam lithography 공정은 제조비용이 매우 높고 대량생산 및 대면적화에도 한계가 있기에 polystyrene(PS) bead의 self-assembly를 이용한 nanosphere lithography와 같은 bottom-up 방식이 폭넓게 연구되고 있다. Closed-packing된 PS bead의 monolayer를 얻기 위해서는 기판의 친수성 처리가 필요한데, 기존의 많은 연구에서는 기판의 표면개질에 화학적 공정을 이용하고 있다. 하지만 이는 기판 선택의 자유도를 떨어뜨리는 원인이 된다. 금속이나 실리콘 기판에서는 산성 용액을 이용한 화학적 처리방법을 적용할 수 있지만 SU-8과 같은 감광액 및 폴리머 기판에서는 산에 대한 내구성이 떨어져 화학적 공정의 도입이 불가능 하기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 한계점을 극복하기 위해 $UV-O_3$ 공정으로 친수성 처리된 다양한 기판에서 spin coating을 통한 PS monolayer를 제조하였는데, UV 램프의 에너지 조절을 통해 기판에 붙어있는 유기물들을 효과적으로 제거할 수 있었고 $O_3$ 생성 및 분해 과정에서 기판 표면에 친수성 화학 작용기를 생성시킬 수 있었다. 제조된 PS layer를 mask로 사용하여 Ag, Al, Au 등 다양한 나노구조체 array를 형성하여 array 주기에 따른 플라즈몬 공명 특성을 분석하였다. 레이저 조사로 나노구조체의 형상을 변화시킴으로써 동일한 물질과 주기를 가진 array에서도 플라즈몬 특성의 변조가 가능함을 확인하였는데, 이는 금속 나노구조체의 응용측면에서 매우 고무적인 발견이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.147-153
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• 2018

콘크리트 구조물 표면에 발생하는 균열은 사용자에게 심리적인 불안감을 제공하며, 장기간 열려있는 큰 폭의 균열은 구조물의 사용성능 및 내구성에 영향을 준다. 국내에서는 건축물을 포함한 시설물의 노후화에 따른 안전관리를 위해 균열정도를 파악하는 조사가 인력에 의한 육안조사로 수행되고 있지만 인력의 고비용성과 객관성 미흡 등의 문제점이 대두되고 있다. 이를 해결하기 위해 영상분석을 통한 균열 추출 등 다양한 연구가 수행되고 있으나 균열인식 정확도 향상에 2차원 영상 분석만으로는 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 기존 2차원 영상 분석의 한계를 극복하기 위하여 3차원 특성을 정확하게 파악할 수 있는 3차원 광삼각 스캐닝기법을 활용하여 콘크리트 구조물 표면의 균열정보를 획득하는 기법을 개발하였다. 본 하드웨어의 개발과 더불어 균열 패턴분석을 위한 획득된 균열의 세분화와 균열의 특성분석 알고리즘을 개발하였으며, 이를 실제 콘크리트 빔의 균열 탐지 적용을 통해 검증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.451-464
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• 2022

고준위방사성폐기물 처분장은 심지층 처분시스템으로 사용후핵연료를 취급하는 특성상 고온, 방사선 및 지하수 등의 복합적인 환경조건에 노출되어 있다. 지속적인 노출에 의해 시간이 지남에 따라 구조물의 균열 및 열화가 발생할 수 있다. 한편 고준위방사성폐기물 처분장은 초장기 기대수명이 요구되며 이에 따른 장기적인 구조물 건전성 모니터링이 필수적이다. 구조물 건전성 모니터링에는 가속도계, 토압계, 변위계 등 다양한 센서들이 활용될 수 있으며, 이 중 일반적으로 피에조센서가 사용된다. 따라서 피에조센서의 내구성 평가를 바탕으로 고내구성 센서를 개발할 필요가 있다. 본 연구에서는 피에조센서의 내구성 평가 및 수명예측을 위한 가속수명시험을 설계하였다. 문헌연구를 바탕으로 단일 스트레스 인자에 대한 가속 스트레스 수준 수 및 각 수준 별 시료 수를 선정하였다. 또한 고준위방사성폐기물 처분장 환경조건에서 발생할 수 있는 피에조센서의 고장모드 및 고장메커니즘을 분석하였다. 온도 스트레스 인자에 대한 최대 가혹조건 탐색 실험을 두 가지 방법으로 제안하였으며 피에조센서의 신뢰도 높은 동작한계를 도출하였다. 이를 이용하여 가속수명시험의 합리적인 가속 스트레스 수준을 설정하였다. 본 연구에서 제시된 최대 가혹조건 탐색 실험방법은 경제적이며 실용적인 아이디어를 담고 있으며, 추후 피에조센서의 가속수명시험 설계에 널리 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2001년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.13-13
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• 2001

현재 초고속 가공 공구의 국내 시장은 150억원이며 향후 3년 내에 1500억원으로 급성 장활 전망이다. 무윤활 초고속 가공을 실현하기 위해서는 윤활특성이 우수한 초고경도 코팅의 개발이 필요하며 이를 통해 기계설비의 수명향상과 폐유문제 해결을 기대할 수 있다. 기존의 고체윤활 코팅은 초고경도 코팅의 상부에 $MoS_2$, Graphite 등 윤활성 박막을 합성하였으나, 이들은 Hexagonal 구조의 연질 박막이며 수분이 존재하는 대기중에서는 윤활 및 내마모 특성이 급격히 저하된다. 환경친화 대체소재 개발의 일원으로 TiN, ZrN 박막 등이 이미 개발되었고 기계적 특성이 우수하여 널리 응용되고 있으나 아직 경도(약 20GPa 내외) 및 윤활성의 한계 (마찰계수 $\mu=O.6$)를 극복하지 못하고 있다. TiN박막 위의 Cu의 첨가는 TiN의 구조와 성질을 크게 변화시키는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 TiN 기지 위에 Cu를 도핑함으로써 경도의 상승을 통환 내구력의 향상과 마찰계수의 감소를 통한 윤활성의 향상을 보고자하였다. TiN합성의 안정화를 위하여 magnetron sputtering과 arc ion pIatingd을 병용한 hybrid 공정을 이용하였다. Cu첨가에 따른 결정 성장 거동의 변화를 보기 위해 XRD 분석을 실행하였고, EDS 분석을 통해 Cu target 전류밀도에 의한 기지내의 Cu의 함량변화를 고찰하였으며, 경도 및 윤활특성을 고찰하기 위해서 경도 시험과 마모 시험(ball-on disc type test)를 하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1778-1780
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• 2005

환경 친화적인 자동차, 안전한 자동차, 편리하고 편안한 자동차 등 시장과 소비자의 다양한 욕구에 부응하기 위하여 기존의 기계식 자동차 부품들을 전기/전자식으로 대체하기 위한 노력이 꾸준히 진행되고 있으며, 특히 최근의 반도체 기술의 비약적인 발전과 더불어 자동차 부품의 전기/전자화가 급격히 진행되고 있다. 이에 따라 자동차에서 사용되는 전기에너지의 소요도 지속적으로 증가하여 기존의 14V 전원체계의 효율저하 및 용량의 한계를 초래하였고, 새로운 차량용 전원체계에 대한 필요성이 대두되게 되었다. 이와 같은 필요성에 의하여 새로운 차량용 전원체계에 대한 다각적인 검토가 이루어졌으며, 1990년대 중반 이후 차량용 전원 시스템의 새로운 대안으로 42V 전원체계가 제시되었다. 본 논문에서는 자동차 42V 전원체계의 도입에 있어서 핵심적인 역할을 수행하는 에너지 저장장치의 개발필요 및 동향에 관해 간략히 소개하고, 출력 및 내구성능을 개선한 에너지 저장 시스템 개발결과에 대해 소개하고자 한다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제45권3호
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• pp.51-58
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• 2008

본 논문은 반도체를 이용한 열화방지형 파워폴딩 제어기 설계에 관한 연구이다. 파워기술은 자동차용 사이드 미러 접이 콘트롤러, 와이퍼 콜트롤러, 안테나 콘트롤러, 파워윈도우 콘트롤러 등에 사용되고 있는 모터제어기술로 기존의 제어 방식은 DC 모터, 스위칭 소자 그리고 Relay 등을 조합한 방식을 채택하고 있다. 그러나 이러한 방식은 동작에 대한 신뢰성 및 내구성, 노이즈 등의 문제점을 극복하는데 한계를 갖고 있다. 따라서 본 논문에서는 모터의 동작을 감시하기 위한 방법으로 부하감지부에서 Motor의 Brush Noise를 감지하도록 하였고, R, C 충 방전 시정수에 의한 정밀시간 제어 방법으로 모터의 열화현상을 최소화하였다. 그리고 스위칭 소자로 반도체 소자인 MOSFET를 사용함으로써 동작의 안정성과 수명의 한계를 극복할 수 있는 제어장치를 설계하였다. 연구결과 모터의 반복 동작시간, Cut-off Time, 동작전압 범위, 전원 발생 노이즈 등에서 최대 11배 이상 향상된 효과를 얻을 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권12호
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• pp.83-92
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• 2018

사면 구조물은 시간이 경과함에 따라 대상지반에서 각종 열화 현상이 진행되어 내구성의 저하로 인한 붕괴가 발생할 수 있으며, 사용 연한을 감소시키는 결과를 초래하게 된다. 이러한 지반 열화에 따른 사면안정에 대한 접근방안은 지반의 물리적 특성 및 기하학적인 구조에 국한하여 분석하는 기존의 한계 평형 해석과는 또 다른 개념이라 할 수 있다. 본 연구에서는 사면의 열화 특성과 관련하여 각종 문헌 조사를 통하여 비교분석을 수행하고, 전단강도 저감에 대한 최적의 제안식들로서 지수함수, 로그함수 및 역쌍곡선 함수를 제시하고, 열화에 취약한 양산 단층대의 셰일층에서 붕괴가 발생한 경부고속철도 절토사면을 대상으로 사례분석을 실시하였다. 본 연구에서는 사례분석을 통하여 향후 열화로 인한 사면 안전성과 관련하여 정량적인 평가를 위한 최적의 강도 저하 곡선을 도출하고 한계평형해석에 의한 안정해석을 할 수 있는 접근 방법을 제시하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.51-62
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• 2007

최근 국내에서는 교면포장의 파손에 따른 교량 바닥판의 열화 및 운전자 안정성의 문제가 대두되고 있다. 기존 아스팔트 재료는 교량에서 발생하는 열악한 환경에 적용하기에는 한계가 있어 교량 바닥판을 보호하고 상대적으로 큰 처짐에 대하여 장기간 견딜 수 있는, 피로저항성이 우수한 고내구성 교면포장 아스팔트 혼합물의 개발이 필요하게 되었다. 이에 SBS 첨가물과 첨가제를 사용하여 생산성 및 작업성이 우수하고 피로균열저항성이 뛰어난 교면포장용 아스팔트 바인더를 개발하였다. 새로운 아스팔트 바인더는 회전점도시험 (RV test), 인화점시험 (Flash point test), 동적전단시험(DSR test), 저온빔시험(BBR test) 등을 통하여 PG 70-34의 공용등급으로 확인되었다. 본 연구에서 개발된 아스팔트 바인더를 사용한 혼합물의 공용성을 평가하기 위하여, 피로시험, 휠트래킹시험, 수분손상시험 등을 실시하였으며 실물크기의 윤하중시험을 통하여 소성변형 저항성 및 피로균열 저항성에 대하여 평가하였다. 실내공용성 시험을 통하여 교면포장용 아스팔트 혼합물이 SBS 개질 혼합물에 비하여 3배 이상의 피로수명을 가졌다. 또한, 윤하중시험에서도 소성흐름이 발생하지 않았고, 피로균열은 250,000회 이상을 재하하여도 PG 64-22 혼합물의 38% 밖에 나타나지 않았다.

• 기계와재료
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• 제22권3호
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• pp.96-109
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• 2010

자동차는 다양한 형상과 기능을 가진 부품소재의 집합체라 할 수 있다. 자동차의 고출력화에 의한 연비향상과 각국의 환경규제 강화 요건을 충족시키기 위해 자동차 엔진의 작동온도와 이에 따른 배기가스의 온도가 꾸준히 높아지는 추세이다. 따라서 고온재료의 선택과 사용이 보다 중요해 지고 있다. 자동차에 사용되는 고온 부품은 설계사양에 맞추어 그리고 경제적인 측면을 고려하여 내열재료를 사용하는 방법과 표면처리를 하는 두 가지 방법이 주로 채택되고 있다. 내열재료를 사용하는 대표적인 부품은 엔진을 구성하는 부품과 연소실로부터 나오는 고온 고압의 배기가스가 이동하는 배기계 부품이다. 엔진을 구성하는 부품 중에는 냉각수에 의해 온도가 제어되는 부분은 경제적인 소재가 사용되나 밸브와 같은 부품은 고온재료가 채용된다. 가장 높은 온도에서 사용되는 배기계 부품에는 경제성이 감안되면서도 높은 열적, 기계적 안정성이 동시에 요구되고 있다. 전통적으로 배기부품에는 구상흑연주철이 널리 사용되어 왔고 현재에도 원가 측면의 강점을 이용해 대부분의 차량에 적용되고 있으나 일부 고출력, 고배기량 엔진의 경우에는 주철의 한계온도 이상의 배기온도가 요구되어 스테인리스 강을 도입하고 있다. 또한 내열 타이타늄 합금, 금속간화합물과 같은 고온재료가 개발됨에 따라 고가의 차종에는 신재료가 이들 부품으로 채용되고 있다. 이 글에서는 배기계 부품의 설계적인 요소에 의한 열적, 기계적 측면의 내구 특성을 살펴보고, 이들 부품에 보편적으로 적용되는 고온 금속재료의 종류 및 기계적 특성을 소개하였다. 아울러 미래의 환경친화적 자동차용 고온 부품을 개발하기 위하여 연구되고 있는 Super Si+MO, 스테인리스 강, TiAl, 고온 타이타늄 합금 등과 같은 자동차 내열 부품으로 사용되는 신소재의 연구개발 동향에 관하여 기술하였다.