• 대한기계학회논문집A
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• 제35권3호
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• pp.281-287
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• 2011

얇은 관 탄성좌굴 공식의 불확실성을 고려하기 위해, 공식을 구성하는 파라미터인 튜브재료의 탄성계수, 푸아송 비, 튜브 두께 및 지름의 불확실성을 분석하였다. 본 연구는 원자로에서 연소되는 핵연료봉과 같이 사용 중 함몰을 엄격히 방지하고 있는 얇은 관의 설계신뢰도를 향상시키는 데에 중요하다. 분석 방법은 각각의 파라미터가 변화할 수 있는 범위를 충분히 포함할 수 있는 최소의 탄성좌굴 안전율을 구하고 이를 선형적으로 합하여 최종의 최소안전율을 구하였다. 최소 안전율에 가장 큰 영향을 미치는 파라미터는 관의 두께로 나타났다. 두께가 얇을수록 더 큰 최소안전율이 필요하며 예로 적용한 지르코늄 합금관의 경우, 두께가 0.254 와 0.87 mm 일 때 최소안전율은 각각 1.547 과 3.487 로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.330-335
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• 2017

최근 자동차 산업에서 전기 모터 연료 전지에 대한 수요가 급증했으며, 연료 전지 케이스로 사용되는 사각형 알루미늄 캔에 대한 수요 또한 증가하고 있다. 직사각형 배터리 케이스의 바닥에 있는 에어 벤트는 비정상적으로 높은 압력이 발생할 때 미리 압력을 방출하여 큰 폭발을 방지하는 역할을 한다. 직사각형 컵 배터리 케이스는 6 단계의 다단계 딥 드로잉으로 외형을 만들고 직사각형 배터리 케이스와 용접하여 벤트 부품을 제작해왔다. 그러나 본 연구에서는 직사각형 케이스의 바닥면에 공기 벤트 형상을 직접 추가 하는 연구를 수행하였다. 단조의 초기 형상으로는 사각 컵 다단식 딥 드로잉 성형 해석에서 추출한 두께와 형상을 이용한 유한 요소 해석 기법을 사용 하였다. 그 결과, 예측 정밀도가 향상되고, 배부름 및 파단 등의 결함을 미리 예측할 수 있었다. 초기 분석 결과를 토대로 두 가지 단조 형상이 후보로 제시되었고 성형 해석을 통해 최적의 단조 형상을 결정 하였다. 이러한 결과를 바탕으로 금형을 제작하고 실제 결과와 분석 결과를 비교하여 본 연구의 타당성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.528-534
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• 2020

판형 열교환기의 초기 개발 및 사용은 19세기 후반 유제품 내 존재하던 각종 바이러스의 살균에 대한 엄격한 법규 대응을 위해 시작되었고, 1920년대가 되어서야 본격적으로 상업화되었다. 이후 판형 열교환기의 기본 컨셉은 지금까지도 거의 변화가 없었지만, 고온, 고압 그리고 대용량 열교환에 적용되기 위해 설계 및 제작 방법들이 혁신적으로 발전하여 지금에 이르게 되었다. 현재의 형태와 같은 쉐브론 타입 주름 전열판의 개발은 1970년대 후반 오일 쇼크 이후 에너지 합리화 및 에너지 효율 향상을 위한 요구들이 강하게 제기되면서 시작되어 지금에 이르고 있다. 판형 열교환기의 개발 트렌드는 전열 효율이 좋으면서 압력강하가 낮고 또한 유체 분배가 잘되는 대형 전열판의 개발과 일치한다. 본 논문에서는 전열판 개발방향을 제시하고자 동일 골깊이와 주름피치를 가진 소형 전열판과 대형 전열판의 열성능을 각 채널(H, M, L type)별로 실험적으로 비교, 분석하였다. 실험결과, 대류열전달계수의 경우, 소형 전열판이 대형 전열판에 비해 H type의 경우 평균 16.5%, M type의 경우 25%, 그리고 L type의 경우 약 40% 정도 더 높았다. 압력강하의 경우는 소형 전열판이 H type의 경우 평균 19%, M type의 경우 46%, 그리고 L type의 경우 약 61% 정도 더 높은 것을 알 수 있었다. 이는 여러 예상되는 요인들 중 두 전열판의 유체분배부 차이에 의한 것으로 판단되었다.

• 전기화학회지
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• 제12권4호
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• pp.329-334
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• 2009

본 연구는 연료전지 운전시 전극 촉매 및 전해질막 내에서 발생하는 연료 및 산화제의 산화/환원 반응 메커니즘, 이동현상, 구성품 열화현상 등을 핵자기 공명 (NMR, Nuclear Magnetic Resonance)을 이용하여 연료전지의 분해나 시료 채취 없이 제자리 (in situ) 분석할 수 있는 진단장치용 연료전지 개발에 관한 것이다. NMR에 사용되는 연료전지는 특수하게 제작된 TCD (Toroid Cavity Detector) 탐침 내부에서 작동하여야 하며, TCD 탐침이 가지는 기하학적 제한 요소들로 인해 일반적인 평판형 연료전지와 달리 원통형으로 제작된다. 이로 인해 반응물의 공급이나 생성물의 제거가 어려우며 누수 현상 및 불균일한 압력 분배가 발생하여 성능이 낮다. 따라서, in situ NMR 분석용 연료전지가 가지는 구조상의 특징인 원통형에 적합한 유로를 설계하고 제작하여 물질 전달 특성을 개선해야 할 필요성이 있다. 본 연구에서는 NMR 장비 내의 자기장에 영향을 미치지 않는 비자성 물질을 이용해 원 통형 공기극 유로를 개발하여, 산소의 공급 및 반응물의 제거를 원활하게 하였다. 또한, 체결 압력을막-전극 접합체에 균일하게 분배하여 누수 및 누액을 차단하였다. 이를 통해, 상온에서 약 $36mW/cm^2$의 우수한 성능을 나타내는 in situ NMR 진단용 직접 메탄올연료전지 시스템을 개발하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.575-593
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• 2012

본 연구는 국제공동연구인 SKB Task 8에 대한 간단한 소개와 더불어, Task 8a 모델문제를 중심으로 유한차분과 유한체적법의 복합적 해석코드(integrated finite difference method)인 TOUGH2를 이용하여 벤토나이트 완충재와 현장암반의 수리학적 거동특성을 살펴보았다. 이를 위해 벤토나이트-암반의 상호작용을 중심으로 현장암반의 절리유무에 따른 완충재 내의 압력분포 변화 및 재포화 특성을 분석하였고, 벤토나이트 고유 특성인 높은 모세관 압력과 현장암반 내 절리영향을 TOUGH2 코드를 통해 성공적으로 구현하였다. 연구결과, 현장암반 내 절리를 고려함으로써 완충재의 포화속도는 약 2.5~12배 가량 차이가 발생하였으며, 무결암 및 절리암반 모두 완충재의 하단부가 상단부에 비해 포화속도가 상대적으로 빠르게 진행되었음을 확인할 수 있었다. 본 연구결과는 고준위폐기물 처분공 내의 완충재 설계와 관련하여, 완충재 포화 시기예측 및 최적 소요두께 결정 등에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.110-110
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• 2016

금속재료 중 철강은 기계적 성질이 우수하고 대량생산에 의한 뛰어난 경제성을 가지기 때문에 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 스테인리스강 등과 같은 일부 특수한 용도의 강을 제외하고는 부식 환경에 취약하기 때문에 그 용도에 따라 표면처리를 함으로서 내식특성을 부여하고 있다. 일반적으로 이러한 철강재료에 대한 부식문제를 해결하기 위한 방법으로는 습식프로세스 중 아연(Zn)도금이 사용되는데, 아연은 그 자체가 보유하고 있는 차폐(barrier)효과는 물론 상대적으로 이온화 경향이 크기 때문에 철에 대하여 전자를 공급하는 희생양극적(Sacrificial anode)역할을 하여 철을 방식하는 원리를 가지고 있다. 하지만 최근에 이르러 기존의 도금 프로세스 처리된 제품의 사용 및 적용분야가 확대되고 가혹해 짐에 따라서 내식성 향상을 위한 새로운 재료 및 신기술 개발이 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 친환경 프로세스 방법인 PVD법 중 하나인 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 0.8mm 두께의 냉연강판 (cold rolled steel) 상에 Al에 대한 Mg 함량을 10~30wt.%로 하여 약 $5{\mu}m$ 두께의 막을 제작하였다. 이때 20wt.% 막의 경우 공정압력조건을 증가시켜 증착 막의 결정배향성을 변화시켰다. 뿐만 아니라 제작된 막들에 대해서 $400^{\circ}C$온도에서 10분간 열처리함으로서 코팅막의 성분변화에 따른 영향을 살펴보기 위해 시편을 추가 제작하였다. 이와 같이 제작된 막들에 대한 형성메커니즘과 내식성의 상관관계 해명을 위해 막의 조성분포, 표면 및 단면의 모폴로지 관찰 및 결정구조 등 재료특성분석과 더불어 염수분무(Salt spray test), 침지시험 그리고 양극분극 시험 등을 통해 내식성 평가를 진행하였다. 이상의 종합적인 결과를 살펴보면 제작된 Al-Mg 막은 마그네슘 함량비 및 열처리 조건에 따라 조성분포와 막의 모폴로지 및 결정배향성이 변화한다는 것을 알 수 있었는데, 마그네슘 함량이 증가하고 열처리한 막의 내식성이 가장 양호한 것으로 나타났다. 이것은 Al-Mg 성분이 표면을 중심으로 균일 분산-분포하며, Al에 대한 Mg의 고용으로 인해 안정적으로 형성된 부식생성물과 금속화합물의 단계적 반응 효과에 의해 차폐효과와 희생양극적 특성이 동시에 향상되었기 때문으로 생각된다. 한편 공정 압력을 증가시켜 형성한 막은 결정학적 구조에서 보다 높은 표면 에너지와 증가한 격자 정수에 의해 Mg이 부식환경에서 빠르게 반응하여 안정적 피막을 형성하기 때문에 내식성이 향상된 것으로 보여 진다. 이상의 연구를 통해서 고내식성을 Al-Mg막의 유효성 확인하였으며, 설계에 대한 기초적인 응용지침을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제11권1호
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• pp.25-34
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• 2005

1. 트랙터 삼점히치탑재형 지중살포기 가. 5련 치즐푸라우에 의해 토양 파쇄가 이루어지고 용적식 워블판 펌프에 의해 지중에 압송 살포하는 구조로 설계 제작되었다. 나 슬러리 가축분뇨살포기의 지중깊이별 축분살포기 견인력은 토앙파쇄 깊이 50mm에 비해 100mm일 때 550kgf에서 600kgf로 조금 증가하였으나 토양파쇄 깊이 150mm에서는 약 800kgf로 급격히 증가하였다. 다. 슬러리가축분뇨 송출장치로 오수펌프와 토출관 사이 압력조절탱크 설치로 분뇨토출 분지관의 살포균일성을 높일 수가 있었다. 2. 트랙터 견인형 지중살포기 가. 5련 치즐플라우에 의한 토양파쇄 후베인형 진공펌프에 의해 슬러리 가축분뇨를 지중에 압송 살포하는 장치로 제작되었다. 나. 슬러리 가축분뇨 지중살포기의 살포 깊이별 견인력은 반 건조 상태인 논 토양의 경우 지표살포 683kgf, 살포 깊이 l0cm에서 1,062kgf, 깊이15cm에서 1,214kgf로 나타났으며, 살포 깊이 20cm에서는 트랙터의 슬립발생 증가하여 작업이 곤란하였다. 다. 시작기의 밭 토양에서 견인력은 지표살포 784kgf, 살포 깊이 l0cm에서 997kgf, 깊이 15cm에서 1,320kgf, 깊이 20cm에서 1,670kgf로 나타나 살포 깊이가 증가함에 따라 견인력이 크게 증가하는 경향이었다. 라. 슬러리가축분뇨를 토양에 압송$\cdot$살포하는 송출관에 분배관 설치로 토출관간 슬러리가 축분뇨의 토출균일성을 높일 수 있었고, 송출관의 압력조절밸브를 조정하면 10a당 살포량 조절이 가능하였으며, 지중살포 깊이는 10${\~}$15 cm 수준이 적합한 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.499-508
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• 2016

사출 성형 방법은 금형내부에 가소화된 수지를 높은 압력으로 사출한 후 경화시켜 제품을 만드는 방법으로 자유로운 형상제조가 가능하며 수 만개의 제품생간이 가능한 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 사출성형 해석을 통하여 차량용 도어래치 공정조건을 결정하는 것이다. 적합한 사출성형 공정의 사출 유량을 선정하기 위하여, 사출 시간, 압력, 유동 패턴, 고화영역, 전단응력, 전단률, 웰드라인을 비교한1차 해석과 금형 온도 안정화 및 보압과 냉각 공정 조건 결정을 위한 2차 해석을 진행하여, 사출성형 특성과 제품 품질에 미치는 영향을 고찰하였다. 이에 따라 선정된 사출 성형 공정 조건으로 금형을 설계하고, 제품을 생산하였을 때 성형품의 외관을 관찰한 결과 웰드라인과 기공들이 존재하지 않음을 알 수 있었고, 시제품과 변형량을 비교하였을 때 문제가 없음을 확인할 수 있었다. 따라서 선정된 조건으로 제품을 생산하였을 때 기존 제품에 비해 불량률을 줄일 수 있으며, 제품 생산 시간의 손실을 최소화 하여 경쟁력을 확보할 수 있을 것이라 판단된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제36권4호
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• pp.1-8
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• 2018

본 수치해석 연구는 하프장전 발파법의 채광발파 및 터널발파에의 적용성을 평가하기 위해 수행되었다. 하프장전 발파란 한 차례의 천공공정 중에 설계된 공깊이보다 2배로 깊은 발파공을 미리 천공한 다음, 연속적인 두 차례의 발파공정을 통해 굴착하는 방법을 말한다. 이 방법의 목표는 발파효율의 향상뿐만 아니라 광산발파나 터널굴착 프로젝트에서 공사비용과 공기를 단축시키는 데 있다. 본 연구에서는 ANSYS AUTODYN 프로그램 상의 Euler-Lagrange 해석기를 사용하여 몇 차례의 해석을 실시함으로써 제안된 방법이 지하굴착에서의 발파결과에 어떠한 영향을 미치는지를 확인하였다. 해석모델은 오일러 모델(폭약, 공기 및 전색 재료)과 라그랑쥬 모델(암석 재료)로 구성되어 있다. 해석 결과, 제안된 발파방법의 경우에는 긴 발파공의 바닥부에 형성되는 에어데크로 인하여 통상의 발파방법에 비해 발파공 부근에서 더 높은 충격압력과 입자속도를 발휘하는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.15-23
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• 2023

그라우팅 공법은 연약지반의 차수 및 보강을 목적으로 시공되는 공법이다. 그라우트가 지반 내에 주입될 때, 지반을 구성하는 지반의 형태, 토립자의 크기, 공극율 및 지하수의 유무에 따라 그라우트가 침투 및 확산하는 형태가 다양하게 나타나고 있으나, 그라우팅 설계 시에는 이러한 요인을 적용하기 어려운 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 전도성 재료를 함유한 그라우트를 지반내로 주입하는데 있어서 전도성 재료 첨가에 따른 그라우트의 침투 성능을 파악하기 위하여 실내시험을 수행하였다. 주입시험에서는 전도성 재료를 혼합수의 0%, 3% 및 5%를 그라우트에 첨가하고, 원지반 조건을 자갈과 규사로 구성된 다양한 지반으로 조성하였다. 전도성 그라우트는 전용주입장치를 사용하여 모형지반 내로 압력에 의해 주입되면서 주입시간(t), 압력(p), 유속(v) 및 주입량(q)를 계측하고, 모형지반 내 주입된 경화체를 채취하여 침투성능을 평가하였다. 그라우트 주입실험 결과에서는 전도성 재료의 사용량과 그라우트 주입율은 역의 관계를 나타내었으며, 모형지반 토립자 크기에 따라 침투형태가 변화되는 것을 확인하였다. 전도성 재료를 함유한 그라우트는 지반 내 침투가 비교적 양호하고 경화체의 강도 및 내구성이 우수하여 그라우트의 침투범위 측정을 위한 첨가제로 사용하는 것이 가능하다고 판단하였다.