• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.696-701
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• 2016

다단계 딥 드로잉(multi-stage deep drawing)은 산업현장에서 대형의 금속 제품 뿐만 아니라 소형의 제품에 까지 많은 제품으로 확대되고 있는 제조 공정 중 하나이다. 예를 들어, 스마트 폰에 사용되는 USB-C형 소켓은 매우 작고, 정밀하며 세장비가 큰 부품이며, 이 제품은 타원형 다단계 딥드로잉 방법으로 제조된다. 다단계 딥 드로잉에 최종 제품의 두께 분포를 보장하기 위해서 다단계 딥드로잉 전체 공정에서 제품의 두께 분포가 균일하게 유지되어야 한다. 따라서 첫 번째 드로잉 작업 후에 타원형 제품의 장변과 단변쪽 측벽의 높이 차를 최소화하는 것은 최종 제품의 균일한 두께를 보장하는 가장 중요한 공정 설계 인자이다. 본 연구에서는 첫 번째 드로잉 공정 후 소재가 균일한 높이를 지속적으로 유지될 수 있도록 하기 위해서 유한요소해석을 기반으로 초기의 타원형 소재 형상 결정에 대한 최적 설계를 수행하였다. 최적 설계된 초기 블랭크 형상으로 성형된 제품의 경우 전체 균일한 두께 분포를 가질 뿐만 아니라 드로잉 후 제품의 장변과 단변의 높이 단차가 최소화 되었다. 최종적으로 최적 설계로 예측된 초기 소재 형상은 실제 실험 결과와 비교하여 검증되었고, 매우 양호한 결과의 일치를 보여주었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권8호
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• pp.1097-1103
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• 2010

사출성형에서 사출압력은 제품의 특성을 결정하는 주요인자이므로 성형품의 품질 향상을 위해 사출압력은 최소화 되어야 한다. 또한 휨 변형과 웰드라인은 사출성형에서의 대표적인 불량요인으로 사출성형품의 품질 향상을 위해 방지되어야 한다. 본 논문에서는 사출성형품의 품질 향상을 위해 설계 절차를 2 단계로 나눈다. 첫 번째 설계에서는 공정조건을 제어하여 사출압력과 휨 변형을 최소화 하기 위해 직교배열표를 이용한 전산실험을 수행하고 이를 이용하여 근사모델을 생성한 후 최적설계를 수행한다. 두 번째 설계에서는 유동경로 개선을 통한 웰드라인의 발생을 방지하기 위해 해석모델의 두께를 변경하고 웰드라인 발생 유무를 평가한다. 이러한 설계절차를 통해 사출압력과 휨 변형을 최소화하면서 웰드라인을 방지하여 본 논문에서 제안한 설계방법의 유효성을 보이고자 한다.

• 전산구조공학
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• 제6권1호
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• pp.91-98
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• 1993

굴삭기 붐의 변위와 응력 제한조건에 대해 각 판의 두께를 설계변수로 선정하여 자중을 최소화 하였다. 변위와 응력 제한조건식을 구성하기 위해 붐을 판 복합 구조물로 모델링한 후 3절점 삼각형 판요소의 유한요소 해석 프로그램으로 해석하여 상용 구조해석 프로그램인 ANSYS결과와 비교 검토하였다. 유한요소 해석 결과로부터 구성된 변위와 응력 제한조건을 직접 미분법으로 민감도를 해석하고 차분결과를 기준으로 검토하였다. 최종적으로 민감도 해석 프로그램과 최적화 알고리즘을 결합하여 판의 최적설계 프로그램을 구성하고 균일응력의 외팔보 문제로써 해외 정확도를 검증하였다. 굴삭기 붐에 대한 자중 최소화를 수행한 결과, 붐의 반쪽 모델의 초기무게가 453kgf이었고 최적설계 결과가 331kgf로서 약 27%의 자중 감소 효과를 가져왔다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.183-190
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• 2006

2거더교를 위한 장지간 바닥판의 설계에서 바닥판의 안전성과 사용성을 만족시키면서 두께를 줄여 자중을 최소화하는 것은 중요한 요소 중의 하나이다. 이 논문에서는 2거더교를 위한 횡방향 프리스트레스트 콘크리트 바닥판의 설계 최소두께와 배근상세를 안정성, 사용성을 고려하여 제시하였다. 대상 교량은, 실용적인 2거더교를 대표할 수 있는 교량으로, 교량길이 40 m의 단순교이다. 대상교량의 바닥판의 지간을 4 m~12m로 변화시켜 가며 분석하였다. 바닥판의 이방성 거동을 고려하여 최소단면을 일방향 슬래브로 설계하고, 균열폭과 피로강도를 평가하였으며, 처짐제한을 충족시킬 수 있는 최소 수준의 두께와 비교하였다. 연구결과, 피로내구성의 확보를 위해서는 직경 16 mm이하의 철근을 사용하는 것이 좋으며, 지간이 8 m를 넘는 장지간 바닥판은 처짐에 대한 사용성이 두께 결정의 지배적 요소임을 확인하였다. 또한, 현행 도로교 설계기준의 배력 철근량 규정을 적용하면 지간 4 m 이상의 바닥판에서는 지간 3 m 이하의 바닥판에서 기대되는 정도의 교축방향의 구조적 연속성을 확보할 수 없는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.565-570
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• 2011

본 연구는 파인 블랭킹(fine blanking) 프레스로부터 기능면으로 사용되는 100% 매끄러운 전단면을 얻는 파인 블랭킹 공정에서 다이 롤(die roll) 크기를 최소화하기 위한 목적으로 실험을 통해 다이 챔퍼(die chamfer) 형상에 따라 성형되는 제품의 다이 롤 크기 변화를 검토한 것이다. 다이 챔퍼가 다른 여러 가지 다이 편(die insert)을 제작하여 파인 블랭킹 실험을 실시한 후 다이 챔퍼 형상에 따른 다이 롤 크기를 측정 분석하여 두께 방향 다이 롤 크기의 경향을 파악하였다. 이 연구 결과는 파인 블랭킹 판재 성형에서 두께 방향 다이 롤 크기를 최소화하기 위한 다이챔퍼 설계에 유용하게 적용될 것으로 판단된다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제5권3호
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• pp.32-39
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• 2000

3차원 Euler 방정식과 adjoint법을 이용한 공력설계코드를 개발하였으며, 이를 초음속수송기의 주날개 설계에 적용하였다. 표면형상의 변화를 위해 Hicks-Henne함수를 사용하였으며, 내부격자점의 수정을 위해 타원형방정식법을 이용하였다. 나셀의 수직이동과 관련되지 않은 설계변수에 대해서는 내부격자점의 이동을 무시함으로써 계산시간을 크게 단축할 수 있었다. 양력과 날개단면두께를 일정하게 유지하면서 항력을 최소화하도록 단면형상을 최적화하였으며, 성공적인 결과를 얻음으로써 본 설계시스템의 타당성 및 효율성을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.372-372
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• 2014

반도체 검출기는 입사되는 X선 에너지에 의하여 이온화되어 발생하는 전자 전공쌍을 수집함으로 방사선 정보를 확인하는 선량계로써 많은 연구와 활용이 이루어지고 있다. 하지만, X선 에너지에 의하여 반도체 검출기에서 발생하는 전기적 신호량이 높지 않기 때문에 누설 전류의 저감이 필수적이다. 누설 전류를 저감시키기 위한 방안으로 반도체 층과 전극 층의 Schottky Contact 구조의 설계, Insulating Layer의 사용, 높은 비저항의 반도체 물질 연구 등이 이루어지고 있다. 하지만, 기존에 누설 전류 저감을 위하여 Insulating Layer를 전극층과 반도체 층 사이에 형성하는 연구에 있어서 Insulating Layer와 반도체 층의 계면 사이에서 발생하는 Charge Trapping으로 인하여 생성되는 신호의 Reproducibility 저하, 동영상 적용의 제한 등의 문제점을 겪어왔다. 이에 본 논문에서는 누설 전류를 저감시킴과 동시에 Charge Trapping의 최소화를 이루기 위하여 Insulating Layer의 두께 최적화 연구를 수행하였다. 본 연구에서 사용한 Insulating Layer는 검출기 표면에 입사하는 X선 정보 손실을 최소화 시키는 동시에 누설 전류와 Charge Trapping을 최소화 시키는 방법으로써 CVD방법으로 검출기 표면에 균일하게 Insulating Layer를 코팅하였다. Insulating 물질은 Parylene을 사용하였으며, 그 중 온도, 습도 등 외부환경에 영향을 적게 받는 type C를 사용하였다. 증착에 사용한 장비의 진공도는 Torr로 설정하여 증착되는 Parylene의 두께가 약 $0.3{\mu}m$가 되게 하였으며, 실험에는 반도체 물질 PbO를 사용하였다. Parylene의 절연 특성은 Dark Current와 Sensitivity를 측정한 SNR을 이용하여 Parylene코팅이 되지 않은 동일 반도체 검출기와의 신호를 비교하였으며 또한 Parylene를 다층 제작한 검출기의 수집 신호량을 비교하였다. 제작한 검출기의 X선 조사 시의 수집 전하량 측정 결과, 100 kVp, 100mA, 0.03s의 X선 조건에서 $1V/{\mu}m$의 기준 시, Parylene를 코팅하지 않은 PbO 검출기의 Dark current는 0.0501 nA/cm2, Sensitivity는 0.6422 nC/mR-cm2, SNR은 12.184이었으며, Parylene단층의 두께인 $0.3{\mu}m$로 증착된 시편의 Dark current는 0.04097 nA/cm2, Sensitivity는 0.53732 nC/mR-cm2으로 Dark current가 감소되고 sensitivity도 감소하였지만 SNR은 13.1150으로 높아진 것을 확인할 수 있었다. Perylene이 $0.6{\mu}m$로 증착된 시편의 경우, Dark Current는 0.04064 nA/cm2, Sensitivity는 0.31473 nC/mR-cm2, SNR은 7.7443으로써 Insulating Layer가 없는 시편보다 SNR이 약 40% 낮아진 것을 확인할 수 있었다. Parylene이 $0.9{\mu}m$로 증착된 시편의 경우 Dark current는 0.0378 nA/cm2, Sensitivity 0.0461 nC/mR-cm2로 Insulating Layer가 없는 시편에 비해 SNR은 약 1/12배 감소한 1.2196이었고, Parylene이 $1.2{\mu}m$로 증착된 시편의 SNR은 1.1252로서 더 감소하였다. 따라서 Parylene을 다층 코팅한 검출기일수록 절연 효과의 영향이 커짐으로써 SNR 비교 시 수집되는 신호량이 줄어드는 것을 확인하였다. 반도체 검출기의 누설 전류를 저감시킴과 동시에 신호 수집율에 영향을 최소화시키기 위하여 Insulating Layer의 두께를 적절하게 설정하여 적용하면 Insulating Layer가 없는 검출기에 비해 누설전류를 최소한으로 줄일 수 있고 신호 검출효율이 감소하는 것을 방지할 수 있을 것이라 사료된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.107-107
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• 2003

원자층 증착(ALD, Atomic Layer Deposition)기술은 기판 표면에서의 self-limiting reaction을 통해 매우 얇은 박막을 형성할 수 있고, 두께 및 조성 제어를 정확히 할 수 있으며, 복잡한 형상의 기판에서도 100%에 가까운 step coverage를 얻을 수 있어 초미세패턴의 형성과 매우 얇은 두께에서 균일한 물리적, 전기적 특성이 요구되는 초미세 반도체 공정에 적합하다. 특히 반도체의 logic 및 memory 소자의 gate 공정에서 절연막과 보호막으로, 그리고 배선공정에서는 층간절연막(ILD, Inter Layer Dielectric)으로 사용하는 silicon oxide 박막에 적용될 경우, LPCVD 방법에 비해 낮은 온도에서 증착이 가능해 boron과 같은 dopant들의 확산을 최소화하여 transistor 특성 향상이 가능하며, PECVD 방법에 비해 전기적·물리적 특성이 월등히 우수하고 대면적 uniformity 증가가 기대된다. 본 연구에서는 자체적으로 설계 및 제작한 장비를 이용하여 silicon oxide 박막을 ALD 방법으로 증착하고 그 특성을 살펴보았다. 먼저, cycle 수에 따른 증착 박막 두께의 linearity를 통해서 원자층 증착(ALD)임을 확인할 수 있었으며, reactant exposure(L)와 증착 온도에 따른 deposition rate 변화를 알아보았다 Elipsometer를 이용해 증착된 silicon oxide 박막의 두께 및 굴절률과 그 uniformity를 관찰하였고, AES 및 XPS 분석 장비로 박막의 조성비와 불순물 성분을 살펴보았으며, 증착 박막의 치밀성 평가를 위해 HF etchant로 wet etch rate를 측정하여 물리적 특성을 정리하였다. 특히, 기존의 박막 증착 방법인 LPCVD와 PECVD에 의한 silicon oxide박막의 물성과 비교, 평가해 보았다. 나아가 적절한 촉매 물질을 선정하여 원자층 증착(ALD) 공정에 적용하여 그 효과도 살펴보았다.

• Composites Research
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• 제25권6호
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• pp.224-229
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• 2012

정찰 및 감시를 위한 어레이 안테나가 내장된 날개는 컷아웃이 수반되기 때문에 구조성능이 저하된다. 본 논문에서는 단순화된 복합재 날개에 어레이 안테나 탑재시 안테나성능 저하와 날개구조 성능 저하를 최소화할 수 있는 복합재 모자형 보강재의 두께에 대해 최적설계를 수행하였다. 최적의 모자형 보강재 형상 선정을 위하여 모자형 보강재의 웹 경사도와 플랜지의 길이에 변화를 주어 상용 유한요소해석 프로그램을 이용하여 구조 해석을 수행하였다. 복합재 모자형 보강재형상에 대하여 응력과 좌굴에 대한 구속조건으로 상용 최적화 프로그램인 VisualDOC와 상용 유한요소해석 프로그램을 이용하여 최적화를 수행하여 보강재의 두께를 결정하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.789-791
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• 2001

이전에 개발된 Magnetic Fluid Linear Pump는 자기 회로가 솔레노이드 형식으로 자기회로의 대부분이 공극이기 때문에 자기저항이 크다. 이런 문제로 인해서 Linear Pump의 자성유체에 영향을 주는 자기장이 크지 않고 펌핑 압력은 높지 않다. 따라서 본 논문에서는 Permalloy Yoke를 이용하여 Linear Pump를 소형화하고 자기 저항을 최소화함으로써 펌핑 압력을 향상시켰다. 또한 Linear Pump의 3D해석을 통하여 Yoke의 폭, 두께, 간격에 대한 최적 크기를 계산하였다.