• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.107-114
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• 2017

터보차저는 배기가스로 구동되는 엔진 과급기를 말하며, 배기에너지를 이용하여 배기통로에 연결된 터빈의 회전력을 변화시켜, 혼합 가스의 충전효율을 높여 출력과 연비를 향상 시키는 부품이다. 이러한 목적에 따라 과급을 조절해주는 것이 중요하며, 핵심 부품 중 노즐 슬라이드 조인트가 있다. 소재는 현재 오스테나이트 계 스테인리스강으로 높은 내열성과 내식성 등의 우수한 기계적 성질을 이용하고 있다. 그러나 절삭성이 나쁘기 때문에 절삭가공에 의해 복잡한 형상의 제품을 만드는데 어려운 점이 많다. 현재 노즐 슬라이드 조인트의 가공방법은 금속분말 사출성형후 치수정밀도를 위해 절삭가공을 행하고 있다. 따라서 본 연구에서는 Nitronic 60을 이용하여 터보차저 과급유량을 조절해주는 노즐 슬라이드 조인트의 제작 공정에서 절삭가공이 필요 없는 정형가공 공정을 제안하기 위하여, 기계적 특징에 영향과 연관이 있는 소결온도, 제품의 응력 및 변형률, 형상과 관련이 있는 모따기 펀치각도 및 펀치의 곡률반경을 설계변수로 선정하였다. 그에 따라 유한요소해석과 실험계획법인 다구찌법 및 SN비를 이용하여 가장 좋은 공정 조건을 제안하였다. 최종제품과 유한요소해석 결과의 상대밀도 및 정수압을 비교하여 경향이 일치함을 알 수 있었다. 따라서 다구찌법을 이용한 금속분말의 성형공정 설계에 유용하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.23-30
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• 2015

대형 구조물의 건설과 지하공간의 활용을 위한 대규모 굴착 공사에 축방향 압축력에 대한 저항성능이 뛰어난 버팀보가 요구된다. 팔각형강관은 2축대칭 폐단면구조로 단위 길이 당 중량이 같은 경우 사각형강관에 비하여 단면2차모멘트가 크고 판의 폭-두께비는 작아 휨좌굴 및 국부좌굴에 대한 압축강도가 더 크다. 또한, 원형강관에 비하여 실제 시공단계에서 버팀보의 설치, 해체, 운반 및 적재 시 유리한 장점이 있다. 이 연구에서는 길이 9.6m의 팔각형강관 2개를 현장에서 볼트로 맞대기 이음하고, 양 끝에 주철로 제작한 지점연결요소를 볼트로 접합시킨 길이 20m의 팔각강관 버팀보에 대해 설계기준, 중심축의 초기폄심에 따른 유한요소해석 결과, 그리고 버팀보 재하 시험에서 얻은 결과를 서로 비교하고, 버팀보의 성능을 평가하였다. 시험 결과, 모든 버팀보 시험체의 축방향 압축강도는 도로교설계기준(2012)에 따른 값과 거의 동일하거나 그 이상인 것으로 나타났다. 초기편심은 측정한 변형률 값을 이용하여 추정할 수 있으며, 모든 버팀보 시험체의 경우 L/450 이하인 것으로 나타났다. 초기편심이 증가하면 버팀보의 압축강도는 감소하며, 횡방향하중으로 상재하중이 재하된 버팀보는 자중만 작용하는 경우에 비하여 초기편심의 증가로 인한 영향이 작은 것으로 나타났다. 이 연구 결과, 제작 및 설치에 의해 발생하는 오차와 자중에 의한 처짐을 고려한 초기편심을 L/350 이하로 관리하면 도로교설계기준(2012)의 압축강도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.241-250
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• 2007

폭발하중을 받는 콘크리트 구조물을 섬유 복합재 등의 보강 재료를 사용하여 보강하는 경우에는 강성 증가와 함께 적절한 연성을 확보할 수 있어야 한다. 그러나, 폭발하중을 받는 구조물의 설계 및 해석에 일반적으로 사용되는 기존의 근사적이며 단순화 모델은 보강 재료에 대한 효과를 정확히 반영할 수 없을 뿐 아니라 해석 결과의 정확성 및 신뢰성에 문제가 제기되어왔다. 또한, 동적 하중에 대한 콘크리트와 철근의 응답은 정적 하중에 대한 응답과 상이하기 때문에 기존의 정적, 준정적하에서 정의된 재료물성값들을 폭발하중에 대한 응답 계산에 사용하는 것은 부적절하다. 따라서, 본 연구에서는 명시적(explicit) 해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하여 매우 빠른 재하속도를 갖는 폭발하중에 대하여 강도 증진 및 변형률 속도 효과가 반영된 재료 모델을 포함하고 있는 정밀 HFPB(high fidelity physics based) 유한요소해석 기법을 제시하였다. 제시된 해석적 기법을 통하여 탄소섬유 복합재와 유리섬유 복합재를 사용하여 보강된 콘크리트 벽체의 폭발하중에 대한 거동을 해석하였으며, 이를 보강하지 않은 벽체의 해석 결과와 비교함으로써 보강 성능 분석을 실시하였다. 해석 결과 보강에 따른 최대 처짐이 약 $26{\sim}28%$ 감소하는 보강 성능을 확인하였으며, 제안된 해석 기법이 보강 재료와 보강 기법의 유효성을 평가하는데 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.53-59
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• 2016

항공기 날개 구조물은 유체를 포함한 연료탱크로 사용되며, 연료탱크와 날개구조물을 연결하는 체결부는 복합재 구조물을 사용한다. 항공기 날개 구조물에 고속의 물체가 관통 또는 폭발하게 되면 수압램 현상이 발생하며, 수압램 현상에 의해 연료탱크에 높은 압력이 생성된다. 이러한 높은 앞력은 날개구조물 뿐만 아니라 연료탱크와 체결부의 파손을 야기하기 때문에 전투용 항공기의 기체 생존성 확보를 위해서는 수압램 효과에 대한 체결부의 거동을 확인해야 한다. 본 연구에서는 수압램 검증 시험에 앞서 항공기의 복합재 날개 외피와 스파 체결부를 모사한 4종류의 복합재 T-Joint에 정적 인장 시험을 수행하여 시편의 파손 거동을 스트레인 게이지와 초고속 카메라를 통해 확인하였다. 스트레인 게이지를 통해 얻은 변형률을 기준으로 동일한 형상과 하중 조건을 갖는 유한요소해석 모델링의 해석 결과를 비교하여 모델링의 타당성을 확인하였으며, 정적 하중에서 복합재 T-Joint의 파손응력을 확인하였다. 유한요소해석을 통해 향후 진행될 수압램 시험에서 각 시편이 파손되는 압력을 예측하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권6호
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• pp.635-642
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• 2011

일반적인 용접법은 용접 그루브(groove) 각도가 크기 때문에 용접 결함 발생의 원인이 된다. 따라서 원자력 발전소 배관 용접 시, 용접 그루브 각도가 작고 용접부 비드 폭이 좁은 협개선 용접법을 다수 수행하고 있다. 이러한 협개선 용접법은 용접시간 단축, 용접부 변형과 잔류응력의 감소, 용접 결함의 감소 등과 같은 장점을 갖고 있다. 본 논문에서는 협개선 용접부의 실제 용접 공정을 모사함으로써, ER308L 용접재의 변형 거동과 용접잔류응력을 비선형 2차원 유한요소해석을 통하여 예측하였다. 특히 용접방법 및 순서가 다른 두 형상에 대한 결과를 비교하고, 용접부 폭 넓이 변화에 따른 잔류응력 분포를 분석하였다. 본 논문의 결과는 향후 협개선 용접부의 용접 개선과 용접부 결함의 건전성 평가 등을 위해 적용될 수 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권4호
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• pp.77-86
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• 2008

본 연구에서는 유연솔더인 63Sn37Pb와 무연 솔더인 95.5Sn4.0Ag0.5Cu와 97Sn2.5Ag0.5Cu BGA(Ball Grid Array) 패키지를 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)에 위치에 따라 장착하고 보드레벨의 낙하시험(Board Level Drop Test)을 실시하여 충격에 대한 유 무연 솔더의 특성을 분석하였고 4점굽힘시험(board Level 4-point Bending Test)을 실시하여 굽힘에 대한 솔더볼의 기계적 저항특성을 분석하였다. 또한 유한요소법(Finite Element Modeling, FEM)을 이용해 낙하시험과 4점굽힘시험에서 솔더 조인트에 미치는 응력과 변형률을 해석하였으며, 시험 설계 시에 솔더 조인트의 응력변화에 영향을 미칠 수 있는 변수를 고려하여 해석하고 결과를 비교 분석하였다. 낙하시험과 4점굽힘시험에서 모두 무연솔더는 유연솔더보다 2배 이상 높은 신뢰성을 보였으며, PCB의 중앙에 위치한 패키지는 외각에 위치한 패키지 보다 매우 낮은 신뢰성을 보였다. 유한요소법을 통해 해석한 결과 최외각 솔더에서 가장 큰 응력이 발생하였고, 솔더의 조성과, 시험설계변수에 의해 응력의 발생 정도가 다름을 나타내었다.

• Composites Research
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• 제13권5호
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• pp.50-59
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• 2000

본 논문에서는 복합재료 패널 플러터를 억제할 수 있는 두 가지 방법에 대해서 연구하였다. 첫번째, 능동제어 방법에서는 선형 제어 이론을 바탕으로 제어기를 설계하였으며 제어입력이 작동기에 가해진다. 여기서 작동기로는 PZT를 사용하였다. 두 번째, 인덕터와 저항으로 구성되어진 션트회로를 사용하여 시스템의 감쇠를 증가시킴으로써 패널 플러터를 억제할 수 있는 새로운 방법인 수동감쇠기법에 대한 연구가 수행되었다. 이 수동감쇠기법은 능동적 제어보다 강건(robust)하며 커다란 전원 공급이 필요하지 않고 제어기나 감지 시스템과 같이 복잡한 주변 기기가 필요 없이도 실제 패널 플러터 억제에 쉽게 응용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 최대의 작동력/감쇠 효과를 얻기 위해서 유전자 알고리듬을 사용하여 압전 세라믹의 형상과 위치를 결정하였다. 해밀턴 원리를 사용해서 지배 방정식을 유도하였으며, 기하학적 대변형을 고려하기 위해 von-Karman의 비선형 변형률-변위 관계식을 사용하였으며 공기력 이론으로는 준 정상 피스톤 1차 이론을 사용하였다. 4절점 4각형 평판 요소를 이용하여 이산화된 유한 요소 방정식을 유도하였다. 효율적인 플러터 억제를 위해 패널 플러터에 중요한 영향을 미치는 플러터 모드를 이용한 모드축약기법을 사용하였으며, 이를 통해 비선형 연계 모달 방정식이 얻어지게 된다. 능동적 제어 방법과 수동 감쇠 기법에 의해 수행되어진 플러터 억제 결과들을 Newmark 비선형 시분할 적분법을 통해 시간 영역에서 살펴 보았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권3A호
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• pp.161-169
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• 2012

본 연구에서는 중 소규모 교량에 적용이 가능한 초간편 H형강 강합성 교량의 안전성 및 성능평가를 위하여 유한요소해석 및 종국강도실험을 수행하였다. 범용유한요소해석 프로그램 ABAQUS(2007)를 사용하여 강합성 단위주형 모델과 4주형 모델이 검토되었으며, 해석결과를 토대로 모델별 거동특성을 분석하고, 실험체에 설치될 변위계(LVDT)와 변형률 게이지 위치를 결정하였다. 두 개의 실험체 정적하중실험을 통하여 신형식 초간편 H형강 강합성 교량의 하중 횡분배율을 분석 및 제안하였다. 강합성 단위주형 실험체의 H형강 하부플랜지가 항복응력에 도달하는 시기의 재하하중은 500 kN으로 나타났으며, 실험체 종국하중은 840 kN이다. 강합성 4주형 실험체 재하하중에 의한 항복모멘트와 소성모멘트는 도로교설계기준(2005)을 토대로 산정된 활하중 설계모멘트에 각각 2.4배, 4.1배의 강도를 나타내었다. 초간편 H형강 강합성 교량 실험을 통하여 본 신형식 교량은 시공 중 및 시공 후 안전성과 강도가 충분히 발휘됨을 확인할 수 있었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 1991년도 하계학술발표회 한국항해학회
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• pp.37-44
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• 1991

영산강 하구언 방조제의 건설로 인한 항만 및 이의 인접해역 해면의 변화는 예상한 바 있으며 실제 여러개소에서 월 2회정도의 주기로 목포 구항부근 상업지역에서 해면상승에 따라 주기적으로 침수되는 현상이 나타나고 있다 목포항의 영산강 하구언 방조제 조성으로 인한 조류성분중 최고기록을 가진 수로에서는 6kts 정도로 감소된 것으로 보고되고 있으나 주위자연환경 변화에 따른 수면 상승 및 해수면의 주기적인 변화 등에 대한 상세한 언급 및 깊이 있는 분석은 회피되어왔다. 수자원의 효율적관리를 위해 하구언 방조제는 이미 건설되었고 앞으로 대규모의 항만개발과 대불산업단지조성을 위해 추가 3개의 만입해안해역에 댐으로 해역을 막아 매립공사를 추진하고 있다 그러나 이 지역에 대한 분석은 타당성의 여부만을 강조한 상업적 용역이 이루어지고 있고 장래 개발에 대해 학술적이고 실질적인 문제점 추출과 해결방아네 대해서는 무시하거나 경시한 바가 많다 더구나 태풍 저기압 등과 같은 자연재해를 고려한 분석은 시도되지 못하고 있다 따라서 개발전후의 현상에 대한 상세한 자료 및 현장 조사와 극한 상태를 고려하여 개발에 따른 수위상승 부진동, 조류 수질등 이해역의 변화요소를 수집하고 분석하며 과학적 접근방법에 기초를 둔 수치모델의 실험을 포함하여 현장관측 및 측정자료를 검증하는 것이 필수적이라고 사료되어 종합분석의 한단계로 여기서는 하구언 및 하구간척(Land Reclamatic of Estuary barren)으로 해역축소에 따른 해면변화의 실제현상을 조사하여 정리하고 이를 수치모델을 통해 시뮬레이션하여 보았다 이는 종합개발의 좋은 기초자료로 이용됨은 물론이로 이지역의 개발에 기여할 것으로본다.적절하게 가정된 지반의 응력-변형률 관계와 간극수압특성에 의하여 고려되었다. 그 결과 응력 및 변위가 심하게 발생하는 지역은 황색 점토층이었으며 이로부터 황색 점토층에서 부터 파괴면이 생성되어 다른 지역으로 전파되었음을 유추할 수 있었다.form trap with 2.88[eV] deep of injected space charge from the chathode in the crystaline regions. The origin of ${\alpha}$$_2$ peak was regarded as the detrapping process of ions trapped with 0.9[eV] deep originated from impurity-ion remained in the specimen during production process of the material, in the crystalline regions. The origin of ${\beta}$ peak was concluded to be due to the depolarization process of "C=0"dipole with the activation energy of 0.75[eV] in the amorphous regions. The origin of ${\gamma}$ peak was responsible to the process combined with the depolarization of "CH$_3$", chain segment, with the activation energy of ca

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.7-13
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• 2019

본 연구에서는 이종경량재료의 마찰교반용접을 모사할 수 있는 유한요소 해석모델을 개발하고, 이를 통해 기초분석과 실용적 적용 가능성에 대해 고찰하였다. Coupled Eulerian Lagrangian 에 기반한 유한요소모델을 구성하였으며, 해석 모델은 외연적 시간적분을 이용하여 열-온도, 변위-응력 물리계로 이루어진 다중 물리계를 복합적으로 계산하며, 용접툴 표면과 피용접 재료 간 마찰, 극심한 소성변형으로 인한 열에너지 발생, 그리고, 밑면을 통한 열에너지 소산 등 열발생원과 열전달 메카니즘이 모두 고려되었다. Al6061T6와 AZ61 판재의 맞대기용접을 고려하였으며, 주요 용접변수인 용접 속도와 용접툴 회전속도를 변화시킨 세 가지 조건에 대해 해석을 실시하였다. 각 해석은 피용접물의 온도분포, 결함의 분포, 소성변형률 분포가 출력이 가능하였다. 구축한 모델을 이용한 해석 결과 알루미늄보다는 마그네슘부에서 더 높은 온도가 발생하였으며, 회전속도가 커질수록 최대 온도가 증가하기보다는 알루미늄쪽으로 높은 온도가 분산되어 가는 경향을 보였다. 또한, 회전속도가 커질수록 피용접물 재료가 위로 올라오는 플래시 결함의 경향 예측이 가능하였으나, 툴 주변 결함 형성예측은 메시가 세밀하지 못하여 정확한 결과를 산출하기에는 부족하다고 볼 수 있다. 본 모델은 마찰교반용접 중 발생 가능한 여러 물리계의 여러 물리적 현상을 실제에 가깝게 반영하고 있으며, 실험적으로 밝히기 어려운 기초 분석에 응용될 수 있으나, 1달이 넘는 해석소요시간을 감안하면 실용적으로 최적의 용접조건 도출에 응용되기는 어렵다고 판단된다.