• Composites Research
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• 제14권1호
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• pp.47-56
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• 2001

공기정압 주축 시스템의 동적 안정성을 향상시키기 위해 섬유강화 복합재료 주축 자성 분말이 함침된 에폭시 복합재료 회전자 및 알루미늄 재질의 공구 연결부로 구성된 주축 시스템을 설계 및 제작하였다. 복합재료 공기정압 주축 시스템의 최적 설계를 위해 구조의 공진 주파수와 변형량 등을 고려하여 복합재료 주축의 적층 각도와 두께를 결정하였다 해석결과 설계된 복합재료 주축 시스템은 기존의 금속 주축 시스템에 비해 36% 더 높은 공진 주파수를 가지는 것을 알 수 있었다. 계산 및 실험 결과를 통해서 섬유강화 복합재료 주축과 자성 분말이 함침된 에폭시 복합재료 회전자로 구성된 복합재료 주축-회전자 시스템은 높은 비 강성으로 인해 기존 주축 시스템의 동적특성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제14권3호
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• pp.77-89
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• 2001

초고속 일체형 주축의 공진주파수가 일체형 주축 시스템의 모터 회전자의 질량과 주축의 굽힘 강성에 의존하기 때문에 초고속 주축 시스템의 동적 특성을 향상시키기 위해 주축과 회전자를 각각 고분자 기지 섬유강화 복합재료와 자성분말이 함침된 에폭시 수지를 이용하여 설계하였다. 설계된 복합재료 회전자의 자기 특성을 향상시키기 위해 내부에 강철 코어를 삽입하였으며, 강철 코어와 전도체 봉의 기하학적 형상의 변화가 전동기의 성능에 미치는 효과를 파악하기 위해 자기 해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통해 복합재료 회전자의 최적의 기하학적 조건을 제안하였다. 또한 복합 재료 회전자 재료의 열특성을 파악하기 위해 TMA, DMA및 VSM을 이용한 기계적, 전자기적 물성측정을 수행하여 복합재료 회전자의 최적 설계에 적용하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1995년도 춘계학술대회논문집; 전남대학교, 19 May 1995
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• pp.354-359
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• 1995

회전익의 소재로 복합재료를 선택하게 됨에 따라 헬리콥터의 유지, 보수 및 성능에서 유리하게 되었지만 허브 형태의 간소화로 인하여 해석상의 어려움은 확대 되었다고 할 수 있을 것이다. 따라서 회전익의 단면특성은 더욱 중요한 의미를 갖게 되었다. 회전익의 단면특성을 결정하기 위해서 우선적으로 각 방향운동의 연성항을 소거하는 것이 계산상 유리하고 따라서 관성주축방향을 결정하는 것이 중요하다. 그러나 회전익의 익형이 대칭형이 아니고 복합한 재료로 구성되어 있을 뿐 아니라 효율의 극대화를 위하여 축방향을 따라 비틀림을 부여하고 있기 때문에 관성주축의 방향을 결정하는데 많은 어려움이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 실제 회전익을 그 연구 대상으로 회전익 단면의 등가강성행렬을 추출하고 외팔보의 공학이론과 회전행렬을 이용하는 방법으로 관성주축방향을 결정하는 방법을 제시하였다. 해석방법의 타당성을 확보하기 위하여 엄밀해를 알고 있는 간단해 단면을 갖는 외팔보를 이용하여 검증하였다. 이러한 방법은 관성주축방향을 결정하는 새로운 프로그램의 개발이라는 부담을 최소화 하였을 뿐 아니라, 해석방법 자체가 가지는 간편성으로 인하여 많은 시간과 노력을 줄일수 있을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권11호
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• pp.1767-1776
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• 2001

For the stable operation of high speed air spindle, the low rotational inertia and high damping ratio of spindle shafts as well as high fundamental natural frequency are indispensable. Conventional steel spindles are net appropriate for very high speed operation because of their high rotational inertia and low damping ratio. In this study, a high speed spindle composed of carbon fiber epoxy composite shaft and steel flange was designed for maximum critical speed considering minimum static deflection and radial expansion due to bending load and centrifugal force during high speed relation. The stacking angle and the stacking thickness of the composite shaft and the adhesive bonding length of the 7teel flange were selected through vibrational analysis considering static and thermal loads due to temperature rise.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 추계학술대회 논문요약집
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• pp.289-289
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• 2003

• 한국항공우주학회지
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• 제33권10호
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• pp.35-41
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• 2005

재료주축과 경사진 중앙균열을 내포하는 직방성 복합재료 내 균열문제를 해석하였다. 이 균열체에는 외부경계에서 2축방향으로 작용하는 하중을 받고 있다. 복합재료 내 초기균열의 진전각을 예측하기 위하여 수직응력비 이론을 적용하였으며, 균열진전각에 미치는 2축하중과 섬유재료주축의 영향을 분석하였다. 본 해석을 통하여 균열진전각은 수평하중에 많은 영향을 받고 있으며, 또한 균열경사각과 섬유배향각에도 큰 영향을 받음을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제29권3호
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• pp.111-116
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• 2016

터보/컴프레셔(Turbo compressor)용 틸팅 패드 저널 베어링(Tilting pad journal bearing)은 고속, 고하중의 주축(Rotor)을 지지하는 역할을 하며, 화이트 메탈(White metal)이 대표적인 소재로 널리 사용되어왔다. 그러나 예기치 않은 윤활유 공급 중단 상황(Oil cut situation) 또는 베어링과 주축 사이에 유막(Oil film)이 제대로 형성되지 않을 경우, 기존의 화이트 메탈 베어링은 융착(Seizure) 현상에 의해 바로 정지하게 되고 주축에 심각한 손상을 유발한다. 이러한 융착 문제를 해결하기 위해 기존의 화이트 메탈에 비해 높은 비강성, 비강도 그리고 뛰어난 마찰 특성(Tribological characteristic)을 가지는 탄소섬유 강화 복합재료(Carbon fiber reinforced composite)가 틸팅 패드 저널 베어링에 사용될 수 있다. 본 연구에서는 고 내열성 탄소섬유/에폭시 복합재료 틸팅 패드 저널 베어링의 오일공급 중단 상황에서의 내구성에 대한 연구를 진행하였다. 이를 위해 상온 및 오일공급 중단상황의 고온에서 인장, 압축, 전단 등의 기초적인 복합재료 물성 실험을 진행하였고, 복합재료 틸팅 패드 저널 베어링에 있어 가장 중요한 물성인 층간 계면 강도를 측정하기 위해 Short Beam Shear 실험을 진행 하였다. 오일 공급 중단 상황에서 복합재료 틸팅 패드 저널 베어링의 파손(Failure) 가능성을 알아보기 위해 유한 요소 해석(Finite element analysis)을 진행함으로써 베어링 표면에 가해지는 최대 응력을 도출하였고, 해석 결과와 물성 시험으로부터 측정된 강도 값을 이용하여 Tsai-Wu Failure index를 계산하였다. 해석 결과를 검증하기 위해 산업용 테스트 벤치를 이용하여 탄소섬유/에폭시 복합재료로 제조된 틸팅 패드 저널 베어링의 오일 공급 중단 실험을 진행하였다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.262-267
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• 2020

고속 가공과 저중량 설계에 대한 수요가 증가함에 따라, 공작기계 주축의 진동 발생 가능성이 증가하고 있다. 또한 초정밀 가공에서 주축의 진동은 공작물 표면 형상에 큰 영향을 끼치게 된다. 다양한 가공 공정의 가공 정밀도를 향상시키기 위해, 공작기계 주축 진동 문제를 해결하여야 한다. 이 논문에서, 공작기계 주축의 진동 억제를 위해 TiC-SKH51 금속 기지 복합재가 사용되었다. TiC-SKH51 복합재의 동적 특성을 확인하기 위해 충격 망치 시험을 수행하였다. FEA의 모드 분석 결과와 충격 망치 시험 결과를 비교하여 FEA의 신뢰성을 확인한 후, 공작기계 주축 모델의 해석이 실행되었다. FEA 결과로부터 진동 발생 억제를 위해 TiC-SKH51 복합재를 적용한 공작기계 주축이 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권10호
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• pp.1997-2007
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• 2002

Composite air spindles are appropriate for the high-speed and the high-precision machining as small hole drilling of printed circuit board (PCB) or wafer cutting for manufacturing semiconductors because of the low rotational inertia, the high damping ratio and the high fundamental natural frequency of composite shaft. The axial load and stiffness of composite air spindles fur drilling operation are determined by the thrust ben ring composed of the air supply part mounted on the housing and the rotating part mounted on the rotating shaft. At high-speed rotation, the rotating part of the thrust bearing should be designed considering the stresses induced by centrifugal force as well as the axial stiffness and the natural frequency of the rotating shaft to void the shaft from failure due to the centrifugal force and resonant vibration. In this work, the air supply part of the thrust bearing was designed considering the bending stiffness of the bearing and the applied load. The rotating part of the thrust bearing was designed through finite element analysis considering the cutting forces during manufacturing as well as the static and dynamic characteristics under both the axial and con trifugal forces during high-speed rotation.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 1999년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.134-138
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• 1999

For the stable operation of high speed aerostatic spindle, the low rotational inertia and high damping ratio of spindle shafts as well as high fundamental natural frequency are indispensable. Conventional steel spindles are not appropriate for very high speed operation because of their high rotational inertia and low damping ratio. In this study, the composite spindles with aerostatic bearing were designed and manufactured with carbon fiber/epoxy composite. The fundamental natural frequency of the composite spindle was evaluated through the modal testing.