• 대한기계학회논문집A
• /
• 제37권7호
• /
• pp.857-864
• /
• 2013

레이저 정밀 가공은 고품질의 집속 광에너지를 이용하여 재료를 미세하게 가공하는 특수 가공으로 정밀 제조 분야에 적용되고 있다. 그러나 레이저 가공 시 열적 효과로 인해 재료 특성을 저하 시킬 수 있다. 또한, 압연 강재 및 강판의 경우 공정 단계에서 강한 압력으로 제작하기 때문에 반드시 잔류응력이 존재한다. 하지만 압연 강재에 존재하는 잔류응력의 양은 정량적인 예측이 불가능하다. 이러한 잔류응력이 존재하는 재료의 레이저 가공 시 레이저에 의한 부가적인 응력 발생 및 재료에 미치는 열적 영향의 예측 및 평가는 정밀 가공에 있어서 반드시 고려해야 하는 사항이다. 본 연구에서는 레이저 홀 가공 시 발생되는 온도 및 응력을 유한요소 해석과 실험적 방법으로 분석하였다. 재료의 열응력을 예측하기 위해 레이저 홀가공 실험을 수행하여 가열 및 냉각 등의 대한 결과를 도출하였다. 또한 냉각 시간에 따른 응력의 변화를 파악하였고 유한요소 해석으로 예측된 응력을 홀드릴링 응력 측정 기법에 의해 도출된 응력과 비교 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2014

본 논문은 스트레쳐블 폴리머 디퓨저를 이용하여서 간섭성이 있는 레이저의 단점인 스페클 효과를 감소하는 결과를 비교 분석하였다. 자체 제작한 RGB 모듈을 기반으로 하여 빔 컴바이너를 거쳐서 레이저빔을 집속한 후 고전압 저주파수를 통해서 레이저빔을 균질화 하였다. 평균 180~300Hz 정도의 주파수를 가한 결과 레이저빔의 균질효과가 나타났다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 디퓨저와 DMD 반사경을 구현 하였으며, 808nm 레이저빔을 가상으로 조사하여서 디퓨저 유무에 따른 빔의 산란도 및 균질도를 검증 하였다. 결과적으로 디퓨저를 통한 빔의 균질도가 산란효과를 감소시켰고, 이를 통한 디스플레이 선명도를 개선할 수 있을 것으로 기대된다. 청색레이저의 투과도가 83% 정도로 적색이나 녹색 레이저에 비해서 상대적으로 취약하였는데, 이는 디퓨저 내부를 통과시 레이저 빔의 굴절의 양이 많아져서 확산 각이 증가하였기 때문으로 분석되었다. 레이저와 광학 장치 사이에 디퓨저를 사용하여 이미지 구현했을 때 스페클 패턴은 제거되었으며, 레드(650nm), 그린(532nm), 블루(405nm) 파장에서 10-20%정도의 밝기 감소가 나타났으며, 전체적인 밝기 감소는 13%정도 이루어졌다. 또한, 스트레쳐블 폴리머를 이용한 경우 시간축 균질도도 30fs에서 110fs로 개선 되었다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제29권1호
• /
• pp.15-20
• /
• 2009

초음파에 의한 결함평가 방법은 결과가 검사자의 경험과 지식에 의존되고 검사자에 따라 평가결과가 달라진다. 위상배열 초음파는 탐촉자 소자에 초음파를 발생하는 시간지연을 부여함으로서 초음파 빔의 집속방향과 위치를 전자적으로 제어할 수 있는 특징이 있으며 탐촉자를 움직이지 않고 결함의 평가가 가능하다. 본 연구에서는 위상배열 초음파의 전자적 스캔 특성을 이용하여 미소결함에 대한 크기평가의 기법에 대한 고찰을 하였다. 일반적으로 탐촉자를 움직여서 결함길이를 평가하는 기존의 방법은 결함의 길이가 아주 미소할 경우는 탐촉자의 이동거리 역시 미소하여 크기를 평가하기가 곤란하다. 따라서 전자적 스캔의 특성을 이용하여 미소결함에 대해서도 결함길이를 정확하게 평가할 수 있는 방법 및 기법에 대하여 고찰하여 그 유효성을 입증하였다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제35권5호
• /
• pp.299-306
• /
• 2015

일반 위상배열 시스템에서는 다수의 압전소자를 가지는 탐촉자의 개별 소자에 인가하는 시간지연을 조절함으로써 초음파빔을 전자적으로 제어하고 초음파 영상을 획득한다. 반면, full matrix capture(FMC) 기술은 위상배열 탐촉자에 대해 하나의 소자에서 초음파를 입사시킨 신호를 모든 압전소자에서 수신하고, 이 방법으로 모든 가능한 송수신 조합의 신호 데이터를 수집하는 방법이다. 이 FMC 데이터는 후처리를 통해 초음파 영상으로 재구성될 수 있으며, 기존 위상배열 초음파 영상과 동등한 영상뿐만 아니라 가상적으로 관심영역의 모든 지점에 집속하여 분해능과 선명도가 향상된 total focusing method(TFM) 영상으로도 합성이 가능하다. 본 논문에서는 일반 위상배열장치를 이용하여 FMC가 가능하도록 시스템을 구현하고, 취득된 FMC 신호로부터 sector B-scan 및 TFM 이미지를 영상화하는 알고리즘에 대한 연구를 수행하였다.

• 한국광학회지
• /
• 제7권2호
• /
• pp.129-135
• /
• 1996

고립전자쌍을 갖는 비정질 As$_{2}$S$_{3}$ 단층박막에서 처음으로 흡수형 광쌍안정현상을 관측하였다. 광원으로는 렌즈로 집속된 Ar$^{+}$ laser beam (.lambda.=514.5nm)을 사용하였다. 본 실험에서는 공진기가 없는 단층의 박막시료에서 시료의 흡수계수의 온도의존성에 의해 광쌍안정현상이 발생함을 알 수 있었고 이 효과는 물질내에서 흡수단의 가역적인 편이에 의해 설명되었다. 실험에서 광쌍안정조건은 매질의 초기흡수계수와 시료의 두께의 곱에 의해 결정되고 시료의 두께가 0.8.nu.m일 때 이 값은 약 0.12임을 알 수 있었다. 또한 입사 레이저광세기가 150-180mW일 때 스위칭이 뚜렷했고 스위칭시간은 약 $10^{-4}$초였다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제30권4호
• /
• pp.373-379
• /
• 2010

EMAT는 비접촉식 탐촉자인 동시에 모드 선택성이 우수하여 다양한 분야에 적용되고 있으나 근본적으로 에너지 전환효율이 낮아 신호 대 잡음비의 증가에 한계를 보인다. EMAT에 위상배열 기술을 접목하면 초음파의 집속 효과를 얻을 수 있으므로 낮은 전환효율의 문제를 극복하기 위한 하나의 해결방안이 될 수 있을 것으로 판단한다. 본 연구에서는 위상배열 EMAT에 대한 기초연구로 3~4개의 코일로 구성되는 표면파 및 수직횡파 발생용 위상배열 EMAT를 제작하고 각 요소코일에 공급하는 펄스의 지연으로부터 위상배열의 효과를 확인하고 방향특성을 측정하였다. 또한 시험편의 표면에 0.5 mm 깊이의 표면결함과 시험편 내부에 직경 0.5 mm의 측면 드릴 홀을 가공하여 제작된 위상배열 EMAT로 결함 신호를 검출하였으며, 이로부터 제작된 EMAT의 성능을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.263.1-263.1
• /
• 2013

탄소나노튜브(CNT)를 이용한 초소형 X선 튜브는 근접 암치료, 비파괴 X선 영상 장치, 휴대용 X선 분광계 등에서 X선 발생소스로 많이 연구되고 있다. 2극형 CNT 에미터의 경우 구조가 단순하여 초소형 X선 튜브에 쉽게 장착할 수 있지만 아노드의 전압과 전류가 연동되기 때문에 튜브의 조작성이 제한적이다. 3극형은 상대적으로 복잡한 구조이고, CNT에서 방출된 전자가 게이트 전극으로 흐르는 누설 전류 그리고 절연체와 충돌하여 차징을 발생시킬 수 있기 때문에 직경이 좁은 초소형 X선 튜브에 구현하기가 쉽지 않다. 하지만 초소형 X선 튜브를 다양한 X선 장치에 응용하기 위해서는 아노드 전압과 전류의 독립된 조작이 가능한 3극형 CNT 에미터가 반드시 구현되어야 한다. 본 발표에서는 전자빔의 아노드 집속을 강화하고 절연체에서의 차징을 줄이는 포커싱 기능의 게이트(FFG) 구조를 제안하였고. 이를 적용하여 초소형 X선 튜브들을 제작하고, 분석하였다. FFG 구조가 성공적으로 적용된 초소형 X선 튜브는 게이트 누설 전류 없이 뛰어난 전류 및 X선 방출 특성을 보였다. 이와는 달리, 몇몇 초소형 X선 튜브들에서는 게이트 누설 전류가 나타났고, 아노드 전압에 의한 게이트 전압 상승이 발생하여 불안정한 구동 특성을 보였다. 초소형 X선 튜브를 밀봉하지 않고 진공 챔버에서 실험한 결과, 유도된 게이트 전압은 상당한 시간이 흐르거나 진공챔버에 공기를 주입하고 다시 진공상태로 만들면 유도전압이 제거되는 것을 볼 수 있었다. 결론적으로 CNT에서 방출된 전자빔이 정상궤도를 벗어나 게이트 누설전류와 차징에 의한 게이트 유도전압을 발생시키면 초소형 X선 튜브가 불안정한 구동을 하고, 결국 튜브의 심각한 결함으로 나타나게 된다. 즉, 게이트 누설 전류와 유도된 게이트 전압은 3극형 CNT 에미터가 장착된 초소형 X선 튜브의 디자인과 제작에 있어서 성공 기준이 될 수 있다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제36권5호
• /
• pp.370-376
• /
• 2016

구조물 표면은 부식으로 인하여, 크랙이나 감육이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 구조물의 파단으로 귀결되어 많은 인명 피해와 재산 손실을 초래할 수 있다. 이에 따라, 박판 구조물이나 배관 구조물과 같이 검사 면적에 비해 두께가 얇은 구조물에 대한 레이저 영상화 기법은 최근 10여년간 꾸준히 연구가 진행되었다. 가장 많이 사용되는 방법으로는 펄스 레이저를 이용한 영상화 시스템이다. 이 방법을 이용하여 평판 구조물, 배관 등 다양한 구조물을 스캐닝하여 비교적 짧은 시간에 원하는 영역을 검사하고 영상화하는 기법이 개발되었다. 하지만, 이 기법은 음파가 결함에 의해 반사되는 반사파를 이용하여 영상화하는 기법으로 검사 위치마다 수 ms의 시간지연이 필요하며, 검사 위치마다 레이저 빔을 집속해주는 렌즈가 필요하여 고가의 복잡한 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 연속 가진기법을 이용하여 구조물에 정상파(standing wave)를 가진하고, 이 정상파를 위치별로 스캐닝하여 결함을 영상화하는 기술을 제안하였다. 평판 구조물에 두께가 변화하는 결함을 인공적으로 삽입하여, 제안된 기술의 두께 변화 탐지 가능성을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권9호
• /
• pp.25-31
• /
• 2020

본 연구에서는 휴대용 초음파 피부 미용기 사용시 집속 초음파의 조사 위치를 증강현실 (Augmented Reality: AR) 기법을 통해 사용자에게 보여주어 안전하게 셀프시술을 하도록 하는 안드로이드 앱을 개발하고 시험을 통해 유용성을 보인다. 사용자가 초음파 미용기로 얼굴 부위를 시술하는 동안에 스마트폰 카메라를 통해 사용자의 얼굴과 얼굴위의 초음파 조사 위치를 실시간 검지한 후, 얼굴 영상위에 조사 위치를 표시하여 사용자에게 보여줌으로서, 초음파가 동일한 부위에 과도하게 중복되어 조사되지 않도록 한다. 이를 위해 ML-Kit를 이용하여 사용자 얼굴의 랜드마크(landmark)들을 실시간 검지하고 얼굴형상 기준 모델과 비교하여 얼굴의 회전과 이동 등의 자세를 추정한다. 미용기의 초음파 조사부위에 LED를 장착하고 조사 중에 작동시킨 후, LED의 불빛의 위치를 탐색하여 스마트폰 화면상의 초음파 조사 위치를 알아내고, 추정된 자세정보를 토대로 얼굴 영상위에 조사 위치를 정합시켜 표시한다. 앱에서 수행되는 각 작업들을 스레드와 타이머를 통해 구현하여 전체 작업이 75ms 이내에서 실행된다. 시험 결과, 120개의 초음파 조사 위치를 정합하고 표시하는 데 걸린 시간은 25ms 이하이고, 얼굴이 크게 회전하지 않는 경우 표시 정확도는 20mm 이내 임을 알 수 있다.