• 한국전자통신학회논문지
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• 제9권12호
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• pp.1415-1420
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• 2014

3D 프린터는 3D도면을 입력받아 적층가공 방식으로 재료를 쌓아 원하는 제품을 제작하는 프린터이다. 3D 프린터는 다양한 입체 제품을 출력할 수 있고, 짧은 시간 내에 제품 출력이 가능하여 다양한 분야에서 사용되고 있다. 이러한 3D 프린터는 다양한 종류의 출력방식과 재료가 있는데 본 논문에서는 이중 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)수지를 녹여 쌓는 FDM(Fused Deposition Modeling)방식을 고려한다. 이 방식을 사용한 3D 프린터는 고온에서 제품을 출력하여 짧은 시간 내에 냉각이 진행되는데, 이 과정에서 출력물의 크기나 주변 환경의 상태에 따라서 휘어짐 현상이 발생한다. 이러한 휘어짐 현상을 최소화하기 위해 현재 사용되고 있는 방법은 온도를 적정선으로 유지해주는 방식이다. 이 방식은 온도 유지를 위한 추가적인 장비가 필요하여 본 논문에서는 휘어짐 현상을 최소화하기 위한 3D 프린팅 기법을 제안한다. 제안된 방식은 제품의 최초설계 시 휘어짐 위치를 고려하여 적당한 구멍(홈)을 생성시켜 출력하는 방법을 기반으로 한다. 제안된 방법에 대한 수학적 모델을 제시하고, 성능평가를 위해 일반적인 방식을 사용한 출력물과 제안된 방법으로 설계한 출력물을 측정하고 분석한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권11B호
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• pp.1394-1402
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• 2011

본 논문은 포물 반사경 방식 및 프레넬 렌즈 방식을 이용한 태양광 집광장치 및 이의 응용에 관한 것이다. 본 시스템은 대구경 반사경과 더불어 2차 광학계를 도입하여 광섬유로 입사되는 빛의 입사각을 광섬유의 개구수보다 작게 함으로써 집광효율을 극대화하였다. 또한 광섬유 단면에 입사하는 빛의 에너지 밀도를 낮게 하기 위해 광섬유 다발 직경 크기와 동일한 평행광이 광섬유로 입사되게 함으로써 반사경을 사용한 집광 시 문제가 되는 열발생 문제를 별도의 냉각장치 없이 근원적으로 차단하였다. 최근 각광받고 있는 식물공장에 주로 쓰이는 LED와 같은 인공광원 대신 본 연구에서 개발한 태양광 집광장치를 식물공장에 적용하여 인공조명과 태양광의 혼합조명장치를 통해 식물을 재배하였다. 그 결과 낮 시간대에 인공조명에 소요되는 전기에너지를 대폭 절감할 수 있었다. 혼합조명장치에서는 조도센서를 활용하여 항상 일정량의 빛이 식물에 제공되도록 LED등의 밝기를 조절하였다. 하루 10시간 기준으로 100형 규모의 식물공장에 태양광 채광시스템을 적용할 경우 한 달에 약 28,080KWh의 에너지 절감효과가 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권5호
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• pp.289-296
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• 2016

리튬이온전지 양극활물질 제조공정의 용제로 사용되는 NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidinone)는 전량수입에 의존하고 있으며 BASF와 ISP의 독과점에 따라 높은 가격을 유지하고 있다. 이로 인해 대부분의 리튬이온전지 제조업체들은 건조과정에서 배기되는 공기 중에서 NMP를 회수한 후 재사용하는 방식을 이용하고 있다. 국내에서는 주로 NMP의 친수성을 이용해 흡수탑에서 회수하는 흡수법을 사용한다. 이 방식으로 회수된 NMP의 순도는 80% 수준이며, 처리된 가스의 수분 함유량이 높아 100% 배기할 수밖에 없는 문제점이 있다. 본 연구에서는 냉각응축법과 농축법을 복합 구성하여 NMP 회수율이 99.6%, 회수된 NMP 순도가 96.1%인 하이브리드형 NMP 회수시스템을 개발하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권1호
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• pp.21-28
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• 2017

물의 증발에 따른 냉각 효과를 이용하는 증발냉각방식은 기존 증기 압축식 방식에 비하여 냉방에 소요되는 에너지를 현저히 감소시킬 수 있고 CFC 냉매를 사용하지 않아 친환경적이다. 본 연구에서는 습채널의 물 퍼짐성이 개선된 플라스틱/종이 재질로 크기 $300mm{\times}300mm{\times}300mm$, 채널 핏치 $5mm{\times}5mm$, $5mm{\times}7mm$, $7mm{\times}7mm$의 직교류 간접증발소자를 제작하고 간접증발효율 및 압력 손실을 측정하였다. 간접증발효율은 채널 핏치가 가장 작은 $5mm{\times}5mm$ 소자의 가장 크게 나타났다. 이는 작은 $5mm{\times}5mm$ 소자의 전열 면적이 가장 크기 때문이다. 또한 간접증발소자 설치로 인해 절약되는 에너지도 $5mm{\times}5mm$ 소자에서 가장 크게 나타났다. 한편 습채널의 압력 손실은 건채널의 값보다 크게 나타났다. 이론 해석 모델은 간접증발효율과 압력손실을 과소 예측하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.11-16
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• 2015

데이터센터는 전 세계적으로 클라우드 기반 IT 솔루션의 발전과 더불어 빅 데이터, 교육, 커뮤니케이션 수단의 발달과 전자기기 사용이 증가함에 따라 국내외로 그 수요가 꾸준히 증가하는 추세에 있다. 이러한 데이터센터의 증가는 IT장비의 발전을 가속화 시켰으며 서버 랙의 발열 또한 크게 높이는 결과를 가지고 왔다. 데이터 센터의 전산 발열량은 IT서버 전력사용의 99%이상이 열로 변환되므로, 서버의 크기와 용량이 증가할수록 발열량 또한 상승하게 된다. 본 논문에서는 공냉식 냉각방식을 중심으로, 데이터센터의 에너지 절감을 위한 공조시스템을 연구 하였으며, 해당 시스템의 성능분석 및 모의실험을 통하여 실제로 에너지 절감 효과가 있는 것으로 분석되었다.

• 분석과학
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• 제13권2호
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• pp.222-228
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• 2000

비분산 적외선 방식에 의한 대기 중 일산화 탄소 측정용 검출기를 제작하고, 감도 및 안정성을 조사하였다. 검출 감도를 향상시키기 위하여 동일 흡수셀 내에 3개의 반사거울을 장착하여 셀 안에서의 빛의 통과거리가 증가되도록 설계하였다. 50cm 길이의 셀 안에서 빛의 통과거리를 16m까지 늘릴 수 있도록 컴퓨터 모사에 의해 반사거울의 곡률반경 및 곡률중심, 셀 안에서의 위치 등을 산출하여 셀을 제작하였다. 빛의 경로와 광학적 특성은 모의 셀 안에서 laser beam alignment에 의해 확인하였다. 투과광의 검출에는 광전도성 PbSe센서를 사용하였으며, 센서소자는 열전냉각방식에 의해 냉각하였다. 제작된 일산화 탄소 검출기의 검출한계와 스팬 드리프트는 각각 0.24ppm과 0.03ppm(v/v)이었다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제29권4호
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• pp.48-54
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• 2000

자성재료에 자기장을 걸어주변 가열되고 자기장을 제거하면 냉각되는 성질이 있는데, 이를 자기열량효과(magnetocaloric effect)라고 하며, 이것을 이용해서 저온을 생성시키는 방법을 자기냉동(magnetic refrigeration)이라고 한다. 큐리 온도(Curie temperature) 부근의 강자성체에 자 기장이 가해지면 전자례도내에서 쌍을 이루지 않은 전자들의 자기모벤트들이 자기장에 평행 하게 배열되는데, 이로 인해 열역학적 무질서의 척도인 엔트로피는 낮아지고 이러한 손실을 보상하기 위해 재료의 온도가 올라가게 된다.반대로 자기장이 제거되면 자기모벤트가 본래의 무질서한 상태로 돌아오며, 엔트로피가 증가하 고 재료의 온도는 떨어지게 되는 것이다. 역사적으로 보면 1881년에 Warburg가 큐리온도 부근의 철에서 자기열량효과를 처음 발견하였으며. 1926년과 1927년에 Debye와 Giauque가 각각 단열소자볍 (adiabatic demagnetization)을 제안함으로써 실용화되기 시작하여 주로 극저온을 얻는 방법으로 이용되어 왔다. 1950년도 이전의 연구는 절대온도 영도(OK)에 도달하고 자 하는 순수과학적인 노력으로서 개방사이클(open cycle)을 이용한 단열냉각 방식을 추구하 였으나, 1950년 이후부터는 공학적인 응용을 목적으로 밀폐사이클(closed cycle)을 형성하는 자기냉동기에 관한 연구가 진행되었다. 1976년에 Brown은 희토류(rare earth) 금속인 가돌리늄(Gd)을 사용하여 유체(물 80%와 에틸 알코올 20%)를 재생시킴으로써 상온에서 작동 하는 자기냉동기를 보고한 바 있다. 그는 7 T의 큰 자장을 이용하였으며, 고온부와 저온부의 온도는 각각 $46^{\circ}C와\;-1^{\circ}C로서\;47^{\circ}C$의 온도간격을 얻었다. 자기냉동에 있어서의 또 하나의 중요한 진전은 1978년과 1982년에 Steyert와 Barclay에 의해서 능동자기재생기(active magnetic r regenerator)의 개념이 소개되고 개발된 것으로, 이는 자성재료가 냉매로서 뿐만 아니라 열전달 유체의 재생기로도 사용되는 방식이다. 이상과 같은 자기냉동기술의 발달에 이어서 1997년에 미국의 Astronautics사(Wisconsin주 Madison시 소재)와 Ames 연구소(Iowa주 Ames 시 소재)의 공동연구팀이 발표한 두 가지의 새로운 진전으로 인해 공기조화 및 냉동분야에 적용할 수 있는 자기냉동기의 실용화 가능성이 한층 높아졌다. 이들의 연구결과는 (1) 자기냉동이 실온에서도 실현 가능한 기술이며 증기압 축식 냉동에 필적할 만하다는 것을 보인 것과 (2) 이미 알려져 있던 자기냉동재료보다 자기 열량효과가 훨씬 큰 새로운 재료를 발견한 것이다. 이로써 자기냉동에 대한 관심과 기대가 한결 커지고 있다. 본 원고에서는 자기냉동의 원리가 되는 자기열량효과와 이를 이용한 자기냉동의 방법 그리고 최근에 이루어진 새로운 진전에 대해 소개하고 공기조화 및 냉동분야에의 적용 가능성을 전망해 보고자 한다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제10권2호
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• pp.1-10
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• 1992

저탄소강은 일반적으로 용접성이 우수하지만 완전한 접합 강도와 용접부에서의 결함을 방지하기 위해서는 많은 주위가 필요하다. 용접부의 기계적 성질은 그 미세구조에 따라 좌우되는데, 이 구조는 모재의 화학조성, 용접 조건 그리고 후열처리에 의하여 결정이 된다. 이와 같이 용융용 접에 의한 저탄소강의 접합부는 저탄소함량으로 응고 균열에 대한 저항이 높다. 그러나 탄소의 함량이 증가하므로서 용접성은 저하하여, 0.3% 이상에서 용접부는 과열, 과냉, 저온 균열과 porosity에 취약하게 된다. 구조용강애 있어서는 용접성에 대한 일반적인 기준이 없으므로 이 러한 재료는 모재와 용접부의 기계적 성질, 고온 및 저온 균열성, 열간 및 냉각가공성등을 고려 하게 된다. 그러나 가장 중요한 것은 용접부의 신뢰도이다. 탄소강과 저합금강에 있어서 용접은 높은 강도를 얻을 수 있어야 하며 접합부에서 모재의 원래의 특성을 유지하여야 하고 결함이 없어야 할 것이다. 이와 같은 결함은 모재의 융접 이하에서 접합을 실시하는 고상접합으로 충 분히 억제할 수가 있다. 고상접합에서는 근본적인 미세조직의 결정화도 피할 수 있으며 고온균 일과 같은 결함의 위험도 배제할 수 있다. 고상접합은 용융용접과는 달리 모재를 용융시키지 않고 고체상태에서 접합을 하는데, 신금속 및 신소재의 개발과 첨단산업의 발달로 고상접합 기 술이 크게 각광을 받고 발전하게 되었다. 이와 같은 접합기술의 발전으로 기존의 용접으로는 접합이 불가한 소재, 용접기술의 적용이 곤란한 복잡한 형상, 복합기능 소재, 고품질 및 고정밀 성이 요구되는 소재등이 접합이 가능하게 되었다. 이러한 접합기술로는 brazing, 확산접합, 마찰 용접 등이 주로 많이 이용되고 있다. Brazing은 융점이 낮은 filler metal이 모재의 사이에서 용 융상태로 유입되어 냉각되면서 접합되는 방식이고 확산접합은 모재의 접합계면에서 원자의 상호 확산으로 접합을 하게 된다. 한편 마찰용접은 계면에서 회전에 의한 마찰열고 접합하는 방식 이다. 본 기술해설에서는 이러한 고상접합 기술을 이용한 철강재료의 접합에 대하여 고찰하도록 하겠다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.424-426
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• 2008

초소형 가스터빈에 사용되는 소형 고속 구름베어링의 연료윤활 특성을 실험적으로 조사하였다. 윤활유로는 항공용 가스터빈에서 사용되는 MIL-PRF-7808 터빈오일과 항공용 가스터빈의 추진연료로 사용되는 JP-8 연료를 사용하여 운용특성을 비교하였고, 시험용 베어링으로는 내경 17 mm의 깊은 홈(deep groove) ball bearing과 내경 20 mm의 원통형(cylindrical) roller bearing을 사용하였다. 베어링의 연료윤활에 따른 특성을 비교하기 위하여 오일 및 연료를 공급하며 고속베어링 시험을 수행할 수 있는 시험 장치를 개발하여 하중, 냉각공기 온도, 윤활유량 및 회전속도를 변화시키면서 시험을 수행하였다. 30,000 rpm에서 70,000 rpm까지 회전속도를 변화시키면서 시험한 결과 깊은 홈 볼베어링은 축하중과 회전속도가 증가하는 경우 베어링 케이지에 마모가 발생하였으며 마모상태는 오일윤활보다 연료윤활시 마모가 더 많이 발생하였고 본 베어링의 속도한계인 59,000 rpm까지는 연료 윤활로 운용이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 연료윤활의 경우가 오일윤활의 경우보다 베어링 온도가 더 낮은 것을 알 수 있었는데 이는 베어링의 냉각특성이 연료윤활인 경우가 오일윤활의 경우보다 더 좋기 때문이라 판단된다. 본 실험을 통하여 소형 항공용 가스터빈의 주축 베어링 윤활방식으로 연료윤활 방식이 적용 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.291-295
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• 2011

복사냉각 방식의 연소기 노즐확장부의 열/구조적인 안정성을 평가하기 위하여 열/구조해석을 수행하였다. 노즐확장부에 적용된 재료는 초내열합금인 니오븀 합금을 사용하였다. 노즐확장부는 확대노즐부에 비하여 팽창비가 크기 때문에 구조물의 사이즈가 연소실이나 확대노즐부에 비하여 상대적으로 크다. 이러한 이유 때문에 노즐확장부의 두께를 최소화 하는 것이 중요하다. 이를 위하여 구조물의 두께를 1.0 mm에서 0.4 mm까지 감소시켜 두께의 변화에 따른 열/구조적인 안정성을 평가하였다. 구조해석결과 0.4 mm 두께의 노즐확장부도 열/구조적으로 안정하게 작동할 수 있음을 보여주었다. 실제 연소기가 작동할 때 발생되는 진동에 의한 영향은 추후에 추가적으로 고려할 예정이다.