• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.567-573
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• 2017

자동차 부품 중 드라이브 샤프트는 엔진에서 발생하는 토크를 바퀴에 전달하는 동력 전달장치의 핵심 부품이다. 엔진에서 입력되는 비틀림 하중과 주행 중 발생하는 실동하중에 의한 부품의 파손을 방지하기 위해, 고주파 열처리로 강도 및 피로수명이 개선되고 있다. 본 연구에서는 고주파 열처리에 따른 드라이브 샤프트의 피로수명을 정량적으로 평가할 수 있는 피로수명 평가기법을 구축하였다. 드라이브 샤프트의 소재인 SAE10B38M2 강재로 모재 및 경화깊이가 서로 다른 고주파 열처리 시편 두 종을 제작하여 비틀림 하중 하에서의 전단 변형률 제어 피로시험을 진행하였고, 변형률-수명 피로수명 평가에 필요한 피로 물성값을 구하였다. 얻어진 피로 물성값을 이용하여 드라이브 샤프트의 변형률 기반 피로해석을 진행하였으며, 얻어진 피로수명 결과를 시제품 피로시험 결과와 비교하여 해석기법의 타당성을 검증하였다.

• 한국가스학회지
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• 제24권4호
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• pp.10-17
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• 2020

신뢰도 기반 평가법은 천연가스배관의 기하학적 형상 변화, 기계적 특성, 하중변화 및 운영조건을 평가 인자로 사용하여 천연가스배관의 건전성 평가 관리의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 구조신뢰성 평가 시 배관의 파손확률은 외부하중에 대한 배관재료의 저항성과의 관계에 의해 평가된다. COMREL 프로그램을 사용하여 내압, 열응력 및 굽힘응력과 같은 복합응력에 의한 천연가스배관의 파손확률을 평가했다. 천연가스배관의 파손확률 평가 시 매설깊이는 1.5~30m, 차량바퀴하중은 2.5~20톤, 온도차는 45℃, 운전압력은 6.86MPa 그리고 토양밀도는 1.8kN/㎥를 사용하였다. 천연가스배관의 파손확률은 Von-Mises 응력 기준에 의해 복합응력 하의 최대허용응력 기준으로 평가하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권1호
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• pp.53-63
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• 2016

자동차 주행 중 도로면으로부터 차량 바퀴에 전달되는 동하중을 측정하기 위해 휠 동력계가 사용된다. 본 논문에서는 전단 변형과 굽힘 변형을 이용한 두 가지 타입의 6축 휠 동력계를 설계하고 비교 평가하였다. 유한요소해석을 이용하여 휠 동력계 기본 구조에 대한 전단 변형 거동과 굽힘 변형 거동을 분석하였으며 이로부터 전단형 휠 동력계와 굽힘형 휠 동력계를 설계하였다. 변형률 해석을 반복 수행하여 각 하중에 대한 출력변형률이 미리 결정된 비슷한 값이 되도록 하고 상호간섭 변형률이 최소화 되도록 설계를 수정하고 브리지 회로를 구성하였다. 전단형 휠 동력계는 균일한 변형률 분포를 얻을 수 있어 제작시 안정된 특성치를 얻을 수 있는 반면에, 굽힘형 휠 동력계는 각 하중에 대한 출력 변형률 값이 더 일정하여 균일한 감도의 좋은 성능을 얻을 수 있을 것으로 예측된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.495-495
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• 2017

도시화는 불투수면의 증가를 야기 시켜 물순환 왜곡, 다양한 오염 물질의 유입으로 인한 비점오염물질 유출, 인공 배출열의 증가로 인한 도시열섬효과 등 다양한 문제를 유발한다. 이러한 수리수문학적 및 환경생태학적 문제를 저감하기 위하여 도시지역과 같은 개발 사업에서는 수환경을 가능한 자연 상태로 복원하는 저영향개발(Low Impact Development, LID)기법이 중요한 대안으로 제시되고 있다. LID기법 중 하나인 옥상녹화는 에너지 이용을 최소한으로 한 자연 녹음의 효과적인 이용을 도모하여 환경공생도시 조성과 식물을 매개로한 자연 순환 과정을 도시구조에 도입하여 순환 시스템 재생이 가능 하도록한다. 노지녹화는 두꺼운 자연 토양을 이용하는 반면 옥상녹화는 적재하중의 제약(옥상의 적재하중 조건은 $150{\sim}180kgf/m^2$이다. 비중이 1.6~1.8인 토양을 20cm 객토한 경우, 약 $320kgf/m^2 $이상의 적재하중이 되기에 식재기반의 경량화는 중요한 사안이다.)으로 인해 용적밀도가 작은 인공경량토양 또는 개량토양을 이용하며, 토양 두께도 얇게 설정된다. 또한 토양의 두께는 식물의 크기와 종류 및 토양의 조성에 따라 다르기에 적재하중 조건을 고려한 적절한 토양과 식재 식물의 크기와 종류 결정은 중요하다. 이에 본 연구에서는 옥상녹화식생에 대한 평가와 이에 대한 시험 프로세스가 가능한 실험 장치를 개발하였다. 옥상녹화 효율성 검증실험장비는 1m*1m*0.6m 아크릴 재질의 녹화셀로 경사조절이 가능하도록 설계하여 경사변화에 따른 유출, 침투, 증발산량의 탄성도 모의 평가를 할 수 있다. 또한 4점식 형태의 로드셀을 이용하여 녹화셀에서 발생하는 증발산량을 측정하고 관측된 증발산량은 RS-232c 이상의 통신프로토콜을 사용하여 주기적인 관측치의 송수신이 가능하며 주기적 자료송수신 외에도 옥상 녹화셀의 측면에 하중 표시기를 설치하여 관측이 가능하다. 또한 저면에 바퀴설치를 통하여 이동 실험이 용이하며 현재 부산대학교 양산캠퍼스 한국 GI&LID 실증단지 연구센터 내 옥상녹화 실험장에 옥상녹화 효율성 검증 실험 장비를 설치하여 자연 혹은 인공강우를 통한 유출, 침투, 증발산량의 시험계측을 실시중이다. 이러한 옥상녹화 효율성 검증실험장비는 최대 하중 2,000kg, 측정해상도 0.02kg 이상을 허용하는 로드셀과 녹화셀을 이용하여 하중을 고려한 식생의 종류에 따른 평가가 가능하므로 최적 식재기반 단면구조 개발에 이용될 수 있을 것이다. 또한 토양 함수량 변화 측정으로 옥상녹화에 이용되는 다양한 종류의 식물의 염분에 대한 저항성과 식물의 성장능력을 평가하여 녹화공간에 따른 옥상녹화에 사용할 식생을 결정할 수 있다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.79-86
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• 2008

차량의 동적하중이 도로상에 작용하는 위치를 계측하기 위한 원더링 계측용 사선센서의 적정 설치각도를 제안하였다. 이를 위해서 테이프스위치 센서를 이용하여 원더링 계측용 장비를 개발하였고, 개발된 장비와 실험차량을 이용하여 평가용 자료를 수집하였다. 수집자료 분석 결과, 사선센서의 설치각도가 커질수록 원더링 수집자료의 오차가 감소하였고, 이러한 오차의 감소는 통계적으로도 의미가 있는 것으로 분석되었다. 그러나 사선센서를 $30^{\circ}$ 이상으로 설치할 경우, 탠덤축의 제원상의 이유로 인해 오류자료가 수집되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 국내 차량제원 등을 종합하여 원더링 계측용 사선센서의 적정 설치각도를 $20^{\circ}{\sim}25^{\circ}$로 제안하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2017년)
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• pp.204-215
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• 2017

비공기압 타이어(Non-Pneumatic Tire)는 공기압 타이어(Pneumatic Tire)와는 다르게 스포크(Spoke)를 이용하여 공기압을 대체하는 타이어이다. 비공기압 타이어는 기존 공기압 타이어가 가지고 있는 펑크 발생이 없고, 공기압을 유지할 필요도 없다. 또한, 온도가 급격하게 변하는 우주에서도 사용이 가능하다. 이런 점에서 비공기압 타이어는 차세대 바퀴로써 주목 받고 있다. 하중이 가해지는 Honeycomb구조를 Edison을 이용하여 유한요소 해석을 진행하고, 각각의 결과를 비교하여 최적의 허니콤 구조를 찾았다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권6호
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• pp.744-750
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• 2015

본 연구에서는 해상에서 선박의 외측 표면 검사를 위한 모바일 로봇의 개발에 대해 언급하였다. 해상에서 선체 측면에 대한 검사를 육안으로 진행하기 어려우며 이러한 검사를 효과적으로 수행하기 위해 모바일 로봇은 선체 측면에 부착되어 주행할 수 있는 기능을 갖추어야 한다. 이를 위해 선체 측면과의 부착력을 발생시키기 위해 영구 자석 모듈을 도입하였고, 곡면 주행 시 자기력의 변화를 최소화하는 구조로 설계를 하였다. 이러한 설계를 바탕으로 4개의 네오디움 자석, 4개의 구동바퀴, 영상 획득 모듈로 구성되는 모바일 로봇을 제작하였다. 제작된 로봇에 대해 선체와의 부착력을 확인하기 위한 하중 실험을 실시하였고, 주행이후 정지 시 측면 미끄럼 실험과 주행 속도 측정 실험을 실시하였다. 실험 결과 13 [Kgf]까지 선체와의 부착력을 유지할 수 있었고, 미끄러짐이 없는 하중은 8 [Kgf]까지였다. 주행 실험에서는 6.5 [A]의 전류에 대해 0.82 [m/s]의 속도로 주행할 수 있는 것을 확인하였다. 선박의 표면 검사를 위해 개발한 모바일 로봇의 특성 실험을 통해 로봇의 유용성을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.64-70
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• 2018

대형트럭으로 견인되는 트레일러는 무게중심이 일반 차량에 비해 상대적으로 높기 때문에 전복사고 위험이 높게 된다. 곡선 주행 구간에서 차체를 기울여 곡선부의 주행속도를 향상시키는 원리를 적용하는 틸팅 시스템은 고속철도 차량에서 먼저 그 개념이 연구되고 사용되어 왔는데, 이 논문에서는 일반 대형트럭의 트레일러 적재함에 이 틸팅 시스템을 적용함으로써 아주 작은 틸팅각의 변화로도 급회전 시 주행 안정성을 크게 개선할 수 있는 가능성에 대해 연구하였다. 틸팅 가능한 트레일러의 동역학적 모델을 사용하여 선회주행 시 운동 관계식을 유도함으로써 주어진 도로 선회반경과 하중조건에 대해 원심력 효과와 수직력의 균형으로 전복임계속도를 결정할 수 있었다. 본 논문에서는 보수적인 기준을 선택하여 한쪽 바퀴가 지면으로부터 떨어지는 순간을 전복임계상태로 정의하였다. 실제로 틸팅 시스템을 작동시키기 위해서는 조향각과 주행속도로부터 최적 틸팅각을 계산해야 한다. 트레일러가 달린 대형트럭을 간단하게 모델링하고 시뮬레이션을 통해 곡선주행시 차량의 틸팅각에 따른 전복임계속도의 변화를 분석하고, 틸팅의 효과를 입증하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.298-303
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• 2010

접속부는 교량에서 토공, 터널에서 토공, 콘크리트궤도에서 자갈도상궤도로 옮겨가는 구간과 같이 궤도 하부구조의 지지강성이 변화하는 구간으로 경부고속철도에서는 터널 및 교량 구조물 접속부만 450여개에 달한다. 접속부의 상태는 열차주행 안정성과 신뢰성에 큰 영향을 미치기 때문에 유지보수의 문제가 발생하지 않도록 모든 조치를 취할 필요가 있다. 이에 본 논문에서는 국내외에서 보편적으로 적용하고 있는 교량/토공 접속부 에서의 보강방안과 추가보강방안의 효과를 보다 합리적으로 검토하기 위하여 이동윤하중 재하방식의 수치해석을 수행하였다. 이동윤하중 재하방식은 열차바퀴를 실물로 모델링한 후 레일위에서 실시간으로 이동시켜 이때 발생하는 궤도 각 위치에서의 변형특성을 검토함으로써 시간영역에서의 상세해석 결과를 얻을 수 있다. 해석 대상은 고속철도에서 적용 가능한 접속부 보강방안 종류별 및 어프로치블럭의 연장별 변형특성이며 이를 통하여 현재 건설조건하에서의 접속부 보강효과를 검토하였다.

• 구강회복응용과학지
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• 제26권4호
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• pp.373-388
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• 2010

보철물의 실패는 파절로 인해 다수 발생하게 되지만 파절 발생시 그 원인을 파악하는 것은 어렵다. 보철물의 실패를 예방하고 예후를 예측하기 위해 보철물의 원인을 분석하는 것이 중요하며, 원인을 밝히기 위해 파절면 분석을 시행하게 된다. 파절면 분석은 파절면 뿐 아니라 주위 환경(응력 상황)에 대한 분석이 동반되며, 이를 이용하여 균열 진행, 파절 양상, 파절 원인 등을 파악하게 된다. 이 연구의 목적은 임상적으로 기능 시 파절된 임플란트 유지나사의 파절면 분석을 시행하여 파절 기전 및 파절 원인(하중 양상)을 밝히는 것이다. 파절된 임플란트 유지나사는 3년간 강릉-원주 대학교에 임플란트 유지나사의 파절을 주소로 내원한 환자를 대상으로 수집하였다. 먼저 임상 및 방사선 사진 분석을 시행하였으며, 시편 세척 과정을 거쳐 주사 전자 현미경을 이용한 파절면 분석을 시행하였다. 임플란트 파절면 분석 시 피로 줄무늬, 톱니바퀴 모양, 벽개 파절, 딤플 파절 등의 파절 지표를 통해 제작 금속, 파절 시 하중상태에 따른 각기 다른 파절 양상을 관찰할 수 있었다.