• 대한기계학회논문집A
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• 제38권5호
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• pp.475-482
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• 2014

유압밸브 구동용 서보 액추에이터는 항공기, 자동차의 유압시스템 그리고 산업용 유압시스템의 정밀한 작동에 중요한 장치이다. 서보 액추에이터의 신뢰성 있는 동작은 전체 유압시스템의 정밀한 제어에 큰 영향을 미친다. 서보 액추에이터의 주파수 응답특성, 스텝 응답특성과 같은 응답특성은 액추에이터의 성능을 판단하는 중요한 기준이 된다. 본 논문에서는 신뢰성해석을 통해 신뢰성 있는 동작과 응답특성을 만족시키기 위한 구성 부품에 대한 분석을 실시하였다. 또한 신뢰성 있는 동작과 빠른 응답성을 구현하기 위해 현장의 경험적 지식과 문헌 및 전문가의 전자기 이론을 통해 유압밸브 구동용 서보 액추에이터의 설계 파라미터를 도출하였다. 보빈, 요크, 플런저의 설계값, 그리고 코일의 감긴 수와 같은 서보 액추에이터의 설계값들을 결정하는 설계 파라미터를 제안하고, 설계방정식을 통해 산출한 설계값을 유한요소해석을 통해 타당성을 검증하였다. 또한 서보 액추에이터가 장착된 유압밸브의 성능시험을 통해 제안한 설계 방안의 타당성을 검증하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.538-539
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• 2013

수평 자세제어에 관한 연구는 플랜트 외부에서 발생하는 미지의 진동이나 불특정 외란이 인가되었을 때 이러한 외란을 적절히 제거하여 플랜트의 안전성을 확보할 수 있는 중요한 기술이다. 특히 수평 자세제어에 대한 문제는 선박이나 항공기 등 진동이나 미지의 외란이 발생하는 비선형시스템에 대하여 플랜트의 안전성을 확보하기 위하여 다양한 제어 알고리즘을 적용하여 진동 및 외란을 제거하고 있다. 본 논문에서 활용하고자하는 수평 자세제어용 액추에이터는 전자기적 에너지를 직선운동을 하는 기계적 운동 에너지로 변환하는 장치로서 산업현장에서 많이 활용하고 있는 액추에이터이다. 이러한 리니어 액추에이터(linear actuator) 3개로 구성된 3축을 활용하여 리니어 액추에이터 상부에 놓여진 플랜트의 수평을 제어하고자 한다. 또한 플랜트의 수평 상태를 계측하기 위한 센서로는 플랜트에 인가되는 외란을 계측하기 위한 가속도 센서 및 정확한 플랜트의 자세를 계측하기 위한 자이로 센서를 활용하여 플랜트의 수평 상태를 계측하도록 하며, 3개의 리니어 액추에이터를 제어하기 위한 마이크로프로세서를 기반으로 PID 제어기를 설계하여 리니어 액추에이터를 활용한 수평제어 성능을 제시하고 한다.

• Elastomers and Composites
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• 제42권3호
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• pp.159-167
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• 2007

산업기계에서 공기압 또는 유압용 액추에이터(actuator)가 넓이 사용되는데 액추에이터의 중요 부품으로 탄성중합체로 만들어진 시일을 사용한다. 우수한 밀봉특성을 요구하는 시일의 재료로 내유성과 내마모성이 비교적 우수한 NBR(nitrile butadiene rubber) 재료가 가장 많이 사용한다. 산업기계의 액추에이터는 적용환경에 따라 낮거나 혹은 높은 온도에서 사용되는데 여러 온도에서 NBR은 그에 따른 특성이 다르게 나타난다. 본 연구에서는 새롭게 만들어지고 있는 재료 중 공기압, 유압용 시일(Seal)재료로 사용하는 Hs70, 80, 90등 3종의 NBR을 각각 $-10^{\circ}C,\;20^{\circ}C,\;80^{\circ}C,\;100^{\circ}C$온도에서 소재의 비선형(nonlinear) 특성의 시험과 유한요소해석에 필요한 재료상수를 알아보고 각각의 온도에서 하중 반복조건에 따른 소성변형 경향을 살펴보았다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권5호
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• pp.269-274
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• 2013

본 연구에서는 전기식 밸브 액추에이터의 개폐 정도를 입력신호에 비례하여 제어하기 위한 PCU (Proportional Control Unit), CPT (Current Position Transmitter)와 액추에이터의 회전위치를 측정하는 Rotary Absolute Optical Encoder를 설계 및 제작 하였고, DAQ 하드웨어와 LabView를 사용한 테스트 시스템을 설계하여 성능시험을 하였다. PCU는 1-5V, 0-5V, 0-10V, 2-10V 전압 신호와 4-20mA의 전류신호를 일정한 범위의 0.5-2.5V 전압신호로 변환하도록 설계하였다. CPT는 MCU의 PWM 신호를 입력받아 밸브의 개폐 정도를 4-20mA의 전류신호로 출력 하도록 하였다. Infrared LED와 Infrared Transistor를 사용하여 20bit Optical Encoder를 개발하였으며, Main Board와 Serial 통신을 하도록 설계하였다. DAQ 하드웨어와 Labview를 통한 테스트 결과 PCU는 ${\pm}0.003V$, CPT는 ${\pm}0.01mA$의 오차범위 내에서 작동하여 산업용 밸브 액추에이터가 안정적으로 작동하는 것을 관찰하였으며, Encoder는 $11.25^{\circ}$의 분해능을 갖고, 최대 32,768 회의 모터회전수 범위까지 측정할 수 있도록 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권11호
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• pp.1109-1117
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• 2017

PLC 시스템은 자체 모듈에 의한 부분적 확장성을 지원하고 있지만, 확장을 위한 비용이 크고, 센서 및 기타 제어기들과의 언어 호환성 또한 문제가 되고 있다. 본 논문에서는 빠르게 변화하는 기술에 대처하기 위해 텍사스 인스트루먼트 사의 DSP(디지털 시그널 프로세서)를 이용하여 PLC를 대체 및 보조할 수 있는 시스템을 제안한다. 이 시스템은 기존 PLC의 기능을 통합적으로 구현하며, 범용으로 쓰이는 PLC 에 비해 속도가 빠르고, 약 50% 이상의 비용 절감이 가능하다. 또한, 모듈 형태의 24V의 범용 디지털 I/O핀을 구성함으로써 선택적으로 입력과 출력의 부분적 확장을 용이하게 하였다. 일반적 산업 장비의 제어를 위해 널리 사용되고 있는 모드버스 통신을 RS-485 인터페이스를 기반으로 DSP에서 구현함으로써, 장비 간 다대다 통신을 할 수 있도록 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.617-622
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• 2018

자동차, 반도체, 플랜트 등 다양한 산업현장에서 PLC(Programmable Logic Controller) 기반으로 생산자동화 시스템을 제어하여 제품 양산이 이루어지고 있다. 이에 따라 산업현장에서는 PLC를 능숙하게 사용할 수 있는 전문 인력과 PLC 교육을 위한 교육 플랫폼이 필요하다. 기존에 개발된 교육 플랫폼들의 경우 PLC를 기반으로 하여 다양한 액추에이터와 센서를 제어할 수 있다. 하지만 화면상 나타나는 생산자동화 시스템이 화면에 2D로만 나타나 현실성이 결여되기 때문에 학습 시 정확한 이해가 힘들다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하여 가상현실에서 학습이 가능한 교육용 V-Factory 시스템을 제안한다. 개발한 V-Factory 시스템은 가상 I/O 드라이버를 도입하여 다양한 종류의 센서 및 액추에이터를 제어할 수 있고, 가상현실에서 가시화된 생산자동화 시스템이 구동되는 모습을 확인할 수 있다. 또한 HMD(Head Mounted Display)를 사용하여 현실적인 PLC 시뮬레이션이 가능하다. 개발한 V-Factory 시스템을 통해 가상현실에서 효과적인 PLC 학습이 이루어질 것으로 기대한다.

• 전자공학회논문지S
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• 제36S권7호
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• pp.62-70
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• 1999

통상적으로 삼단 적층 테이블은 수 cm에서 수십 cm까지 이송하는 작업영역에 주로 사용되나 작업영역에서 비해 차지하는 공간이 큰 단점이 있다. 최근에는 산업현장에서 테이블이 단소 경박하면서 작업영역이 $5mm{\times}5mm$이내이고 위치제어 정밀도가 최소 ${\pm}4{\mu}m$정도의 고정밀 위치제어용 테이블이 요구되고 있다. 본 논문은 이런 요구에 부응하여 고정밀 위치제어용 병렬 $XY{\theta}$테이블을 설계 제작하며 고정밀 위치제어를 위해 새로운 전동 리니어 액추에이터와 화상처리 알고리즘을 제안한다. $XY{\theta}$의 자유도를 갖도록 테이블 베드의 단일 평면상에 액추에이터를 수평방향으로 한 개 수직방향으로 두 개를 설치한다. 두 대의 CCD 카메라를 이용한 화상처리 알고리즘은 테이블 위에 놓인 패널을 목표 지점으로 고정밀 위치제어를 수행한다. 제작된 테이블로 상기의 작업영역과 위치제어 정밀도를 충족시켜 주는 실험 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37C권11호
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• pp.1036-1044
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• 2012

IT기술의 발전에 힘입어 지능형 센서 및 지능형 액추에이터 채택이 증가하면서 차량내 통신 네트워크를 통한 데이터 전송은 꾸준한 증가 추세를 보이고 있다. 2015년에는 차량내 통신 네트워크를 통한 전송 데이터량이 2010년 대비 2배 이상 증가하며, 차량제어에 필요한 네트워크 노드 수는 2010년 대비 1.5배 이상 증가할 것으로 전망된다. 이와 같이 차량내 데이터량의 증가가 예상됨에 따라 최근 자동차 산업계에서는 차량용 통신 네트워크로서 EtherCAT, TTEthernet 등 산업용 Ethernet에 대한 관심이 증대되고 있다. 본 논문에서는 차량내 데이터 전송을 위한 산업용 Ethernet으로 주목받고 있는 EtherCAT의 전송지연 특성과 고장복구 특성을 분석할 수 있는 모델을 제안한다. 실험용 EtherCAT 네트워크를 구성하여 제안한 모델의 정확성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.677-684
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• 2017

스마트 기기는 휴대하기 편리하고 애플리케이션이 개발이 쉬운 장점으로 다양한 산업 분야에 적용되고 있다. 그러나 산업용 장비 분야에서는 장비에서 제공되는 정보에 대한 보안 문제 및 원격지에서 장비의 액추에이터를 제어할 경우 사고가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 위 문제에 대한 해결 방법과 스마트 제어 시스템을 산업용 자동화 장비에 적용할 경우 장점에 관한 연구를 수행하였다. 이런 문제 해결을 위해 장비 조작 시 발생할 수 있는 사고에 대해 질의를 이용한 매뉴얼 조작 방법과 스마트 기기를 이용한 장비 제어 시 스마트 제어 접근 허용 절차를 제안하였으며, 통신 데이터 보호 및 사용자 인증 방법으로 다중 암호화 프로토콜을 이용한 데이터 전송 방법과 단말기 고유 정보 및 Q&A를 이용한 사용자 인증 방법 제안하였다. 구현된 스마트 제어 시스템의 성능을 평가하기 위해 스마트 제어 시스템의 동작 실험과 사용자 인증 비교 실험을 하였으며, 장비에 적용 시 장점을 파악하기 위한 실험에서 스마트 제어 시스템은 티칭 팬던트 보다 편리하게 티칭 조작이 가능하였고, 다양한 정보 취득과 하드웨어 조작이 가능하였다. 또한, 스마트 제어 시스템 적용 시 장비의 에러 조치 시간을 약 13% 단축할 수 있었다.

• 정보와 통신
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• 제31권4호
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• pp.44-52
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• 2014

사물에 부착 또는 내장되는 IoT 디바이스는 센서/액추에이터, 전원모듈, 디바이스 플랫폼, 통신모듈, 네트워크 및 지능화 기술로 구성되고 서비스 환경과 유형에 따라 매우 다양한 형태로 개발되고 있다. 최근에 스마트 폰과 연계되는 개인화 서비스를 중심으로 다양한 IoT 디바이스 제품과 개방형 디바이스 플랫폼이 출시되고 있으며 스마트 디바이스에 센서를 가상화 시켜 다양한 센서 앱 개발이 가능한 플랫폼이 개발되고 있다. 또한 에너지, 환경, 산업 분야로 적용을 확대하기 위한 수 Km 통신, 10년 이상의 배터리 수명, 고신뢰 제어, IPv6 기반의 네트워크, 집중된 데이터를 유연하게 분산 처리하기 위한 네트워크 및 전원공급 문제 해결을 위한 에너지 하베스팅 기술 개발 등이 활발하다.