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CVD 다이아몬드 및 PCD이 드릴을 이용한 항공용 CFRP 복합재료의 홀 가공성 비교 (Comparison of Optimum Drilling Conditions of Aircraft CFRP Composites using CVD Diamond and PCD Drills)

  • 권동준;왕작가;구가영;박종만
    • Composites Research
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    • 제24권4호
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    • pp.23-28
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    • 2011
  • 최근 항공용 재료 산업 분야에서 널리 사용되고 있는 CFRP의 활용이 증가되고 있다. 하지만, CFRP와 같은 복합재료 부품의 결합 시에 단점이 있다. 복합재료를 이용한 다양한 구조를 제조하기 위해선 많은 홀 가공이 필요하다. 일반적으로 CFRP 홀 가공시 내구성이 매우 강한 polycrystalline crystalline diamond (PCD) 드릴을 사용한다. 하지만, 단가가 비싸고 가공 속도가 느리기 때문에 내구성은 PCD 드릴에 비해 약하나 드릴 형상 변화를 통해 가공 속도를 조절 할 수 있고, 비교적 가격이 저렴한 chemical vapor deposition (CVD) 다이아몬드 코팅 드릴의 사용량이 증가 되고 있다. 본 연구에서는. PCD 드릴과 CVD 다이아몬드 코팅 드릴의 홀 가공성을 비교 평가하였다. 먼저, 홀 가공 조건 식 (날당 이송량, 절삭 속도)을 이용하여 CFRP 홀 가공성을 평가했으며, CFRP 가공 시 드릴링 과정에서 발생하는 시편 내부의 열적 손상 정도를 비교했다. 열화상 카메라 촬영한 홀 가공 시 발생되는 온도를 이용한 경험식을 만들어 두 드릴의 발열 정도에 따른 홀 가공성을 비교 평가하였다. 또한, 홀 가공 시 발생하는 칩(chip) 배출 여부에 따른 홀 내부의 상태를 평가하여 CVD 다이아몬드 코팅 드릴과 PCD 드릴의 CFRP 홀 가공성을 비교했다. 전반적으로 PCD 드릴의 홀 가공성이 CVD 다이아몬드 드릴에 비해 우수한 성능을 나타냈지만, 홀 생성 속도는 CVD 다이아몬드 드릴이 PCD 드릴에 비해 빠른 결과를 나타냈다.

중공형 멘드릴을 이용한 광섬유 하이드로폰의 최적 구조 설계 Part II. 멘드릴의 형상 에 따른 광음향 감도 특성 (Structural optimizations of the optical fiber hydrophones with the hollow mandrel: Part II. The hydrophone's sensitivity with the mandrel's geometry)

  • 임종인;노용래
    • 한국음향학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.30-37
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    • 1998
  • 본 논문은 중공형 층상 복합체 멘드릴(mandrel)을 이용하여 기본 공진주파수가 15kHz이상이고, 우수한 감도 특성을 지닌 광섬유 하이드로폰의 최적 구조를 설계하는 것에 관한 것이다. 유한요소법을 이용하여 Al/foraming 및 Nylon/foaming층상 복합체의 공지주 파수를 분석하여 설계 변수의 범위를 결정하였고, 멘드릴 형상에 따른 광음향 감도 특성을 분석하여 최적구조를 결정하였다. 그 결과로 멘드릴의 외경이 감소할수록, 길이가 증가할수 록 감도가 향상되었다. AL 멘드릴의 경우, 내경/외경 비가 낮을수록, Nylon멘드릴의 경우 내경/외경 비가 높을수록 감도 증가를 위하여 효율적이다. 그리고 결정된 최적구조의 Al/foaming 및 Nylon/foaming멘드릴을 사용한 광섬유 하이드로폰의 감도는 각각 1rad./Pa 대비 약 82dB 및 85.7dB 정도 이었고, Al층상 복합체 보다는 Nylon층상 복합체를 이용하는 것이 고 감도의 광섬유 하이드로폰을 제조하는데 유리함을 알 수 있었다.

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두 가지 임플란트 드릴 조합에 따른 온도 변화 및 효율 비교 (Temperature change and performance of bur efficiency for two different drill combinations)

  • 황보흥;박재영;이상윤;손큰바다;이규복
    • 대한치과보철학회지
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    • 제60권2호
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    • pp.143-151
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    • 2022
  • 목적: 본 연구의 목적은 두 가지 다른 임플란트 드릴 조합을 사용하여 열 발생과 드릴링 시간에 따른 성능 효율성을 평가하는 것이다. 재료 및 방법: 본 연구에서는 소갈비뼈를 연구재료로 사용하였다. 표본을 시험하기 위해 소의 뼈에서 근막 및 근육을 제거하고 드릴링 영역 주위에 온도 센서를 장착했고, 드릴링 후 온도 및 시간을 측정하였다. 실험군은 이니셜 드릴 전에 사용하는 드릴에 따라 가이드 드릴 사용 그룹과 린드만 드릴 사용 그룹으로 나누었다. 가이드 드릴 사용 그룹의 드릴 사용 순서는 다음과 같다; guide drill (ø 2.25), initial drill (ø 2.25), twist drill (ø 2.80), 그리고 twist drill (ø 3.20). 린드만 드릴 사용 그룹의 드릴 사용 순서는 다음과 같다; Lindmann drill (ø 2.10), initial drill (ø 2.25), twist drill (ø 2.80), 그리고 twist drill (ø 3.20). 통계적 분석은 Mann-Whitney U test 및 Friedman test를 이용하여 집단간 차이를 분석하였다 (α = .05). 결과: 가이드 드릴 사용 그룹의 각 시편에 대한 평균 성능 효율은 0.3861 - 1.1385 mm3/s 범위를 보였고, 린드만 드릴 사용 그룹의 평균 성능 효율은 0.1700 - 0.4199 mm3/s를 보였다. 가이드 드릴을 사용한 드릴 조합은 드릴링 시간으로 계산했을 때 우수한 성능 효율을 보였다 (P < .001). 결론: 가이드 드릴 사용 그룹이 린드만 드릴 사용 그룹보다 우수한 성능 효율을 보였기 때문에, 1차 드릴링을 수행하는 과정에서 가이드 드릴의 사용이 더욱 적합하였다.

드릴비트 파손 검출에 적합한 센서 및 그 신호 특성

  • 김선호;목원성이;송준엽;박화영
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 1993년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.79-82
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    • 1993
  • 본 연구는 드릴가공중 발생하는 드릴비트(Drill Bit)의 파손검출에 적합한 센서를 선택하고, 드릴비트 파손시 나타나는 센서신호의 특성에 대한 연구를 수행했다. 연구결과 이송축 전류신호 및 주축진동신호가 절삭시 나타나는 Power 및 진동의 특성을 잘 나타내고 있으며, 드릴비트의 파손을 판단할 수 있는 특징의 보완적 요소가 강하다는 결론을 얻었다.

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해석적 방법에 의한 멘드릴 광섬유 음향센서의 설계 (Designs of fiber-optic mandrel acoustic sensor with an analytical method)

  • 임종인
    • 한국음향학회:학술대회논문집
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    • 한국음향학회 1998년도 학술발표대회 논문집 제17권 2호
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    • pp.255-258
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    • 1998
  • 본 연구에서는 해석적인 방법을 사용하여 고감도 멘드릴형 광섬유 음향센서를 설계하고자 하였다. 음향감지부의 형상으로 실린더형 멘드릴 및 중공원통형 층상복합체 멘드릴을 선정하고, 음향감도에 대한 이론식을 유도하여 재질변수 및 형상변수 등에 따른 음향감도를 해석하였다. 또한 해석적 방법 및 유한요소법을 이용한 분석결과를 비교하여 해석적인 방법의 타당성을 검증하였다. 그 결과, 멘드릴의 외경변화에 의한 감도변화 경향만이 다소 차이를 보이고 있으나 그 이외의 재질변수 및 형상변수에 의한 음향감도 변화 경향은 서로 잘 일치하는 것으로 분석되었다.

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드릴링 작업의 가공 정밀도 개선에 관한여

  • 이상조
    • 기계저널
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    • 제30권1호
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    • pp.29-35
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    • 1990
  • 본 글에서는 드릴링 작업의 가공정밀도 개선방안에 관하여 살펴보았다. 그러나 이러한 결과들은 현재 산업계에서 그 필요성이 점증하고 이는 small-deep hole 드릴링에 적용하기 위하여는 앞으 로도 계속 연구가 진행되어야 하며 특히 (1) 칩의 처리 문제, (2) Burr의 처리 문제, (3) 작업 상태에서 드릴휨의 모델링 등의 분야에 대한 연구가 선행되어야 할 것이다.

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TiN 박막을 코팅한 드릴의 수명향상에 관한 연구 (A Study on the Life Enhancement of TiN Coated Drill)

  • 김홍우;김문일
    • 대한기계학회논문집
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    • 제16권12호
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    • pp.2340-2348
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    • 1992
  • 본 연구에서는 드릴(SKH9종)에 스퍼터링법으로 Ti 중간층을 약 0.2$\mu\textrm{m}$의 두께 로 코팅한후, 그 위에 플라즈마 화학증착법으로 TiN박막을 코팅한 드릴로 드릴링 시험 을 행하여 수명을 평가하였으며, 드릴의 내마멸성 및 드릴링한 구멍 내면의 조도를 코 팅하지 않은 드릴 및 TiN 코팅한 드릴과 비교하므로서 Ti/TiN코팅처리에 의한 공구성 능 및 수명향상 효과를 평가하고자 하였다.

복합재 적층판 강도저하에 대한 구멍가공 품질 특성화에 관한 연구 (A Study on Characterization of Hole Quality Effect on Composite Laminate Strength Reduction)

  • 이정환;공창덕
    • 한국추진공학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.25-36
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    • 1999
  • 본 연구의 목적은 복합재 적층판의 드릴링작업시 양호한 구멍과 불량한 구멍의 제작에 관한 드릴링기술을 실험적으로 설명하며 복합재 적층판의 강도저하에 드릴링변수가 어떤 영향을 미치는지 조사하고 어떤 형태의 시험이 드릴링변수의 영향을 잘 보여주는지 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 복합재 시편을 다섯가지 드릴링변수에 따라 드릴링작업하여 압축, 인장, 굽힘하중에 대한 실험을 수행하였다. 드릴링변수들이 시편의 구멍가공 품질에 중요한 영향을 미친다는 것을 알 수 있었고 빠른 스핀들 회전속도, 낮은 이송율, 잘 고정된 상태에서 드릴작업이 된 시편이 우수한 구멍가공 품질을 보여주었다. 굽힘실험결과가 구멍가공 품질에 대한 드릴링변수와 관련하여 가장 분명한 파괴강도를 보여주어 굽힘실험이 구멍 강도저하에 드릴링변수가 미치는 영향을 잘 나타내는 것을 알 수 있었다.

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유한요소법을 이용한 방향성 시추의 굴진율 연구 (A study on the excavation rate of directional drilling using finite element method)

  • 정태준;신영기
    • 플랜트 저널
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    • 제17권3호
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    • pp.42-46
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    • 2021
  • 드릴 스트링의 진동 문제는 수년간 드릴링 성능 저하의 주요 원인 중 하나로 인식되어 왔으며, 굴착 작업 시 발생하는 과도한 진동은 드릴링의 효율성, 파이프 피로, 비트의 수명 단축으로 인하여 고장을 초래할 수 있다. 이러한 진동의 원인은 드릴 스트링이 굴착 작업 중 궤적에 따라 파이프의 굽힘과 wellbore와의 접촉으로 인해 마찰이 발생하고 이러한 진동은 일반적으로 축 방향, 굴곡 및 비틀림 변형을 일으킨다. 본 연구에서는 Khulief와 Al-Naser가 제시한 모델을 바탕으로 드릴 스트링에 6자유도(DOF)의 구성요소를 갖는 모델을 적용하여 curved beam의 수치해석 값과 Analytical값을 비교하여 검증하고 드릴 스트링에 hookload와 WOB 경계조건을 주어 각 element 마다 동적 거동을 분석하였다. 실제 궤적을 적용하여 드릴 파이프의 굽힘이나 중력으로 인하여 Wellbore와 접촉되는 부분에 마찰을 적용하였고, 또한 마찰 작용 시 일정한 축 방향 속도를 유지하기 위한 PI제어 값을 설계하여 drillstring 전체의 각속도 변화와 실제 드릴 굴착 작업 중 발생하는 stick slip현상을 관찰하였다.

다면 드릴의 성능 해석과 최적화 (Analysis of multi-facet drill(MFD) performance and optimization of MFD geometry)

  • 이상조;윤영식
    • 대한기계학회논문집
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    • 제14권6호
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    • pp.1523-1532
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    • 1990
  • 본 연구에서는 다면드릴을 연구 대상으로 하여 다면 드릴의 기하학적 형상인 자들을 이용하여 드릴 작업시 추력과 토크를 예측하는 데 적합한 절삭력 예측 모델을 유도하였으며, 추력과 토크를 최소화하는 방향으로 다면드릴의 각 형상인자를 최적화 하였다.