• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.9-15
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• 2018

본 연구에서는 터보과급기의 성능을 저해하는 주요 인자 중 하나인 마찰손실에 대한 연구를 수행하였다. 실제 엔진에서 빈번하게 사용되는 저속 구간에서의 승용차용 터보과급기의 마찰손실 측정 장치를 개발하고, 저속 영역에서 작동하는 터보과급기의 마찰손실을 측정하였다. 플로팅 타입의 승용차용 터보과급기 저널 베어링를 실험 대상으로 선정하였으며, 마찰손실 측정 장치는 구동 모터, 오일 공급 시스템, 마그네틱 커플링으로 구성하였다. 실제 차량의 저속 운전 상황을 모사할 수 있도록 설계, 제작되었고, 터보과급기 회전속도, 오일 온도 및 압력을 실험 변수로 선정하였다. 또한, 마찰손실 측정 장치는 로드 셀을 사용하여 발생하는 마찰 토크를 직접 측정하여 마찰손실을 산출하였으며, 커플링을 통해 구동 모터의 동력을 터보과급기 축에 전달하고, 오일 온도 및 압력을 조절하였다. 오일 압력 3bar와 4bar로 오일을 공급하는 상태에서 오일 온도를 $50^{\circ}C$에서 $100^{\circ}C$까지 $10^{\circ}C$ 간격으로 변화시키면서 터보과급기를 회전수 30,000~90,000rpm으로 작동시켰다. 터보과급기 회전속도 증가할 때 마찰손실은 증가하였으며, 과급기 회전속도의 1.6 승에 비례함을 보였다. 오일 온도가 증가함에 따라 마찰손실은 감소하였으며, 오일 압력이 증가함에 따라 마찰손실은 증가하였다. 따라서 적절한 오일 온도와 압력을 유지하는 것이 필요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.585-591
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• 2017

본 연구에서는 터보과급기의 성능을 저해하는 주요 인자 중 하나인 마찰손실에 대한 연구를 수행하였다. 실제 엔진에서 빈번하게 사용되는 저속 구간에서의 승용차용 터보과급기의 마찰손실 측정 장치를 개발하고, 30,000~90,000rpm의 저속 영역에서 작동하는 터보과급기의 마찰손실을 측정하였다. 플로팅 베어링 타입의 승용차용 터보과급기를 실험 대상으로 선정하였으며, 마찰손실 측정 장치는 구동 모터, 오일 공급 시스템, 커플링으로 구성되었다. 실제 차량의 저속 운전 상황을 모사할 수 있도록 설계, 제작되었고, 회전속도, 오일 온도 및 압력을 실험 변수로 선정하였다. 또한, 마찰손실 측정 장치는 로드셀을 사용하여 발생하는 마찰 토크를 직접 측정하여 마찰손실을 산출하였으며, 마그네틱 커플링을 통해 구동 모터의 동력을 터보과급기 축에 전달하고, 오일 공급 시스템을 오일 온도 및 압력을 조절하였다. 온도 $60^{\circ}C$와 $90^{\circ}C$, 압력 4bar의 오일을 공급하는 상태에서 터보과급기가 회전수 30,000~90,000rpm으로 작동할 때 터보과급기 회전속도 증가할 때 마찰손실은 증가하며, 대략적으로 과급기 회전속도의 1.4~1.8 지수승에 비례함을 보이고 있다. 또한 오일온도가 $60^{\circ}C$에서 $90^{\circ}C$로 증가할 때 마찰손실은 최소 41%, 최대 63% 감소하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.609-614
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• 2017

본 연구에서는 부피는 기존 1단 감속기와 동일한 수준을 유지하면서 2단의 감속비를 갖는 소형감속기에 대한 개발을 위하여 새로운 형태의 편심캠을 이용한 감속기의 연구를 진행하였다. 따라서 자동차에 적용되는 무단변속기의 개념을 이용하여 2단 감속기를 설계하였다. 캠은 감속풀리와 가속풀리에 각각 연결되어있는 V-벨트를 압착하여 미끄러짐을 최소화하기 위하여 텐셔너 역할을 할 수 있도록 $180^{\circ}$의 위상차를 두고 편심형태를 가지는 구조로 설계하였다. 또한 캠의 직경을 35mm로 하고, 외경의 폭을 18mm로 하여 v-벨트의 외측부분과 캠이 완벽하게 접촉할 수 있는 구조로 설계하였다. 감속을 위한 저속 풀리는 입력축에 지름 50.8mm의 풀리를 설치하고, 출력축에 지름76.2mm의 풀리를 설치하였다. 가속을 위한 고속 풀리에는 입력축에 지름 76.2mm의 풀리를 설치하고, 출력축에 지름 50.8mm의 풀리를 설치하였다. 설계된 내용을 토대로 변속기의 동력전달효율실험과 발열특성에 대한 실험을 진행하여 타당성을 검증하였다. 또한 타당성 검증을 통하여 감속기의 적합성을 증명하였다.

• 공업화학
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• 제24권3호
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• pp.274-278
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• 2013

자동변속기유(ATF)는 자동차의 자가변속 또는 자동변속에 사용되는 동력전달 유체로서 최근 자동차사에서는 무점검 무교환 또는 80000~100000 km를 주행한 뒤, 교체하도록 권장하고 있다. 하지만 한국석유관리원의 설문조사에 의하면 많은 운전자들이 50000 km 이하에서 자동변속기유를 교환하고 있으며, 이는 차량유지비의 증가 및 폐유에 의한 환경오염으로까지 발전될 수 있다. 본 연구에서는 신유와 실제 차량 주행 후 회수된 사용유(50000 km, 100000 km)에 대한 대표적 물성으로서 인화점, 동점도, 저온점도특성, 전산가, 윤활성 등에 대해 분석하였다. 분석결과 기포성을 제외한 모든 물성이 신유규격에 적합하였으며, 50000 km와 100000 km 주행 후 회수된 자동변속기유의 물성차이는 크지 않았다. 따라서 자동차사에서 권장하고 있는 교환주기(80000 km 이상)에서 자동변속기유를 교환하여도 큰 문제가 없을 것이라 판단되며, 이로 인해 비용절감 및 환경오염 방지에 기여할 수 있을 것이라 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.794-805
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• 2017

본 논문에서는 풍력발전기의 제어시스템에 대한 성능평가를 위한 실시간 처리 기반의 Hardware-In-Loop(HIL) 시뮬레이터와 안정적으로 운용할 수 있는 시스템 제어 알고리즘을 제시한다. 기존의 수행된 연구는 모터와 발전기가 결합되어 동력이 전달되는 구조로서, 소형풍력발전기의 발전기 토크와 전력변환장치의 대한 특성분석으로 그 시험 범위가 제한적이나, 제안하는 실시간 처리 기반의 풍력발전기 시뮬레이터를 통해서 정상운전과 비상운전을 포함하여 제어시스템의 알고리즘과 하드웨어 요소에 대한 시험 성능평가가 가능하다. 한편, 제안하는 시뮬레이터는 세부적으로 하드웨어와 동기화되어 운영 될 수 있도록 MATLAB, CODER 그리고 PLC Library를 활용하여 동적모델과 제어시스템을 포함한 실시간 처리 기반의 풍력발전기 모듈, 바람 데이터를 생성/처리하는 모듈, 전력계통 모듈 그리고 전체 시뮬레이터의 운용을 위한 'Host PC'로 구성된다. 실제 풍력발전기가 설치되는 환경을 기반으로 외부적/내부적인 요소를 변수로 다양한 시나리오에 대한 시험을 수행하여, 풍력발전기 제어시스템의 성능평가를 통하여 본 논문에서 제시한 HIL-시뮬레이터의 우수성과 효용성을 입증한다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.181-188
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• 2010

본 논문은 능동형 보행보조기 이동시 사용자의 보행의지에 의해 바퀴에 걸리는 외력을 추정하여 보행보조기를 제어하기 위한 차량제어 알고리즘에 관한 논문이다. 최근 노인 인구의 증가로 인해 노인 및 장애인을 위한 보행보조기에 대한 관심이 증가되고 있다. 이에 따라 다양한 보행보조기가 개발되고 있으나, 대부분의 경우 동력이 없는 시스템으로써 경사 등의 공간에 취약성을 가지고 있다. 이에 능동형 보행보조기에 대한 관심이 증가되고 있으나, 능동형 보행보조기의 경우 사용자의 의지 파악이 정확히 이루어지지 않아 보행보조기의 조종이 여의치 않다. 이를 극복하기 위해 사용자의 보행의지를 파악할 수 있도록 다양한 장치를 연구 중에 있으나, 정확한 보행의지력 인지가 어려운 형편이다. 이에 본 논문에서는 이러한 사용자 보행의지력을 기존에 외부에 다양한 장치를 통해 인지하는 방법에서 벗어나, 특별한 장치 없이 차량의 바퀴에 걸리는 외력을 기초로 차량을 제어한다. 이를 위해 먼저 바퀴에 전달되는 전압과 바퀴의 현재 속도를 통해 바퀴에 걸리는 외력을 추정하고 이를 토대로 바퀴에 걸리는 외력을 추정한다. 이 추정된 외력을 기초로 사용자의 보행 속도와 방향을 추정할 수 있도록 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.237-246
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• 2019

전기기계식 제동장치(EMB : Electro Mechanical Brake)는 자동차 및 철도차량의 차세대 제동장치로서 현재 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재의 고속열차용 제동장치는 공압 실린더를 이용하여 제동 압부력을 발생시키나 전기기계식 제동장치 (EMB)에서는 전기 모터 및 기어와의 조합을 통하여 압부력을 발생시킨다. 본 연구에서는 고압부력 발생이 가능한 EMB 구동 메커니즘을 제안하고, 해당 메커니즘을 만드는 기구장치 중 핵심부품인 기어 및 샤프트 부품들에 대한 구조 및 진동해석을 수행하였다. 한편 모델에 대한 동적 진동해석 결과 압부력이 가해진 상태에서 외부가진이 주어졌을 때 부재의 최대 응력이 항복강도 이내임이 확인되었다. 또한, 구조해석 결과 모터샤프트의 축 직경을 최대한 크게하는 설계가 강도 상 유리함을 확인하였으며, 기어와 편심샤프트를 고정하는 볼트에서 큰 전단응력이 발생할 수 있음을 확인하였다. 한편 해석모델의 메커니즘을 재현할 수 있는 시험장치를 제작하여 가장 취약한 부위인 고정 볼트부의 변형률을 구동 토크가 가해진 상태에서 측정하였다. 변형률 측정결과는 해석결과와 오차가 10% 이내로서, 해석모델의 정확도를 검증할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.717-727
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• 2017

전체 산업에서 원재료사용의 40%, 에너지소모의 30%, 그리고 $CO_2$ 배출량의 30% 이상을 차지하는 건설 산업에서의 온실가스 배출에 대한 연구는 LCA를 통한 연구가 주류를 이루고 있다. 하지만 건설 산업의 생애 주기에서 $CO_2$ 배출량이 많은 단계는 운영단계 보다 시공단계가 더 큰 것으로 평가되며, 시공단계에서 환경부하를 가장 크게 유발하는 요인은 화석연료를 사용하는 건설기계일 것이다. 따라서 본 연구에는 국내 건설기계 등록대수 중 두 번째로 많고 실제 건설 현장에서 활용도가 가장 높은 굴삭기를 대상으로 작업 형태에 따른 생산성과 엔진부하 특성을 분석하였다. 그리고 굴삭기의 운행 특성을 공회전 무부하상태와 동력이 전달되는 부하상태로 구분하여 배기가스를 PEMS 장비를 이용해 직접측정방식으로 분석하였다. 실제 운행 상태에 따른 엔진 부하량과 배기가스 배출 특성요인들과의 상관관계를 분석하여 $CO_2$ 배출량을 산정하였다. 그리고 본 연구를 통해 산정된 건설기계의 $CO_2$ 배출량과 탄소배출계수를 이용하는 방법으로 산정된 $CO_2$ 배출량과의 차이를 분석하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.257-265
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• 2016

이 연구는 과수원에 높은 통관 작업 기계에 적용되는 전동식 트럭 주행 시스템을 적용한 최적 설계가 제안되어 있습니다. 견인 성능과 언덕 등반 능력은 예측 및 기계 작업이 높은 틈새를 이용하여 과수원의 토양 특성을 고려하여 최적의 모터 주행 시스템을 평가 하였다. 견인 성능을 위한 설계 기준은 운동 저항을 뺀 견인력으로부터 산출 된 견인능력에 기초를 두었다. 등판 능력은 20%의 경사면을 3km/h의 속도로 수행되도록 하는 설계기준을 가지고 있다. 견인 및 등판 능력의 평가 결과에 따라 두 개의 DV48V, 4500rpm, 16kW AC 모터는 좌우 양쪽에서 독립적인 괘도를 갖는 것으로 적용된다. 각각의 모터는 50:1 감속기어 비율을 통하여 트랙형 주행 시스템의 구동 스프로켓에 동력을 전달하도록 설계되었다. 본 연구의 전동 트랙형 주행 시스템은 충분한 견인성능 및 등판 능력을 충분히 입증하고 20%의 경사지면을 갖는 과수원의 토양에서의 등반저항보다 12.5%가 더 높은 396kgf의 견인능력을 가지고 있는 것으로 밝혀졌습니다.

• 생물환경조절학회지
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• 제13권1호
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• pp.1-7
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• 2004

본 연구는 오이수확기의 매니퓰레이터 개발을 위한 기구학적 분석을 하는 것이다. 매니퓰레이터의 정방향 기구학 및 역방향 기구학 분석을 한 후 실제 장치의 반복오차 측정실험을 통해 이론 값을 검증하였다. 매니퓰레이터는 총 세 개의 링크로서 한 개의 수직링크와 두 개의 호전링크로 구성되어져 있으며, 세 개의 스테핑 모터가 각 관절에 장착되어 링크에 동력을 전달한다. 주요 연구결과를 요약하면 다음과 같다. D-H Parameter를 이용하여 정방향 기구학에 의한 매리퓰레이터의 변환 연산자를 얻었다. 역방향 기구학의 해는 두가지로 나타났으며 삼각함수를 이용하여 해를 구하였다. 매리퓰레이터의 반복오차를 측정한 검증 실험에서는 X, Y, Z축에 대하여 반복 오차가 최대 2.60mm, 2.05mm, 1.55mm로 나타났으며, 정방향 및 역방향 기구학에서 오차의 최대지점 및 최소지점의 실제 좌표는 일치하였다. 반복오차 측정 결과는 매리퓰레이터의 목표지점인 오이의 직경에 비해 비교적 작게 나타났다. 측정오차는 실험중 발생한 실험오차로 판단된다. 매니퓰레이터의 오차를 줄이고 작업능률의 향상을 위해서는 링크의 수를 줄이고 오이의 품종 및 재배환경을 고려하여야 하며, 경량이면서도 견고한 재료를 사용하여 하중을 줄여야 한다.