와전류를 이용한 전위강하법은 시험체에 와전류를 비 접촉식으로 발생 시킬 수 있어 기존의 방식에 비해 결함 검출시 발생하는 오차를 줄일 수 있고 물체의 결함 검출신호의 신뢰성을 향상 시킬 수 있다. 본 논문에서는 와전류를 이용한 전위강하법의 전자기 유한요소해석을 수행하였다. 3차원 유한요소해석과정에서 해석시간을 단축시키기 위해 각 영역별로 MVP, ESP, RMSP, TMSP의 미지수 변수를 부여하여 유한요소해석을 수행하였다. 기존의 전위강하법에 와전류의 개념을 적용하기 위해서 주파수에 대한 결함 깊이의 영향과 결함에 대한 주파수에 대한 영향을 검토해본 결과 결함의 깊이가 깊어질수록 또한 높은 주파수에서 신호의 크기가 선형적으로 증가하는 패턴을 보였다. 연구결과 와전류를 이용하여 ACPD법을 시행할 경우 데이터 처리 과정과 실험 장비를 단순화 시킬 수 있어 결함 검사를 손쉽게 할 수 있을 것이라 예상된다.
와전류를 이용한 전위강하법은 시험체에 와전류를 비접촉식으로 발생 시킬 수 있어 기존의 방식에 비해 결함 검출시 발생하는 오차를 줄일 수 있고 물체의 결함 검출신호의 신뢰성을 향상 시킬 수 있다. 본 논문에서는 와전류를 이용한 전위강하법의 전자기 유한요소해석을 수행하였다. 3차원 유한요소해석과정에서 해석시간을 단축시키기 위해 각 영역별로 MVP, ESP, RMSP, TMSP의 미지수 변수를 부여하여 유한요소해석을 수행하였다. 기존의 전위강하법에 와전류의 개념을 적용하기 위해서 결함의 깊이와 주파수에 대한 영향을 검토하였다. 정확한 결함검출을 위해 검사과정을 초기검사와 정밀검사로 나누어서 실시하여 결함의 위치를 $\pm$2[mm]까지 도출해 낼 수 있었으며 결함의 폭과 크기도 어느 정도 추측해 낼 수 있었다.
본 연구에서는 전자기-열 연동 모사를 기반으로 한 고주파 유도경화 해석방법을 제안하였다. 고주파 유도가열 해석 시 온도에 따른 재료의 물성치 변화 및 냉각 요소를 고려한 유한요소해석 및 이를 S45C 시편을 이용한 고주파 유도경화 실험결과와 비교하였다. S45C 시편을 마이크로 비커스를 사용하여 경도를 측정하여 경화깊이를 확인하였고 이를 유한요소해석 결과와 비교하였다. 고주파 유도가열 해석결과 온도는 S45C의 A2변태점인 $750^{\circ}C$도 이상 가열되었으며, 급랭 시 $200^{\circ}C$이하였다. 유한요소해석결과와 실험에 의한 경화깊이 차이는 0.2mm 수준인 것을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 선형동기전동기(Linear Synchronous Motor)의 회전형 시험기 설계를 위해서 그 기본 모델이 되는 선형동기 전동기의 기초 설계 과정을 통해 주요 파라미터를 선정하고 FEM 모델을 도출하였다. 또한 유한요소법을 이용하여 전자계 해석을 수행하여 선형동기전동기의 특성을 분석하였고, 설계된 선형동기전동기를 바탕으로 회전형으로 모델링하여 시험기의 형태로 설계하였으며, 유한요소해석을 통해 요구 사양을 만족함을 확인하였다.
본 논문에서는 3차원 형태의 결함을 가진 관에 대한 와전류탐상의 유한요소 수치해석에 대하여 연구하였다. 3차원 와전류탐상 문제를 기술할 수 있는 전자기 수치해석기법으로 3차원 유한요소법을 사용하였다. 맥스웰방정식으로부터 지배방정식을 구하고, 갤러킨 가중잔차법을 이용하여 유한요소정식화를 수행하였다. 해석대상으로는 INCONEL 600 증기발생기 전열관을 사용하였으며, 관의 내부 및 외부에 존재하는 결함을 모델링하여 수치해석을 수행하고, 임피던스로 표현되는 와전류탐상 신호를 계산하였다. 결함 시험편에 존재하는 결함에 대하여 본 논문에서 계산된 결과와 실험결과를 비교하였으며, 잘 일치하는 결과를 얻어 본 논문에서 제안된 수치해석 방법의 타당성을 검증하였다. 이를 바탕으로 결함의 깊이 변화(38%, 58%, 75%) 및 원주방향으로의 결함각도 변화$90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ},\;360^{\circ}$)에 따른 탐상 신호를 계산하여 결함의 크기변화에 따른 신호의 변화특성을 살펴보았다.
본 연구에서는 전력계통에서 발생되는 surge나 고장전류에 의해서 변압기의 고압측 코일에 유도되는 전자력의 크기를 유한요소 전자계해석 프로그램(FLUX2D)의 축대칭FEM을 이용하여 해석하였다. 1MVA, 22900/220(V) 단상 외철형 Cable형 변압기의 권선의 각방향의 전자력을 분석하고, 변압기 권선의 고유진동mode를 Transfer Matrix Method를 이용하여 Cable형권선의 고유진동주파수를 파악하고 ANSYS와 비교하였다. 변압기 권선의 전자력과 진동mode 분석결과는 변압기의 절연설계 및 단락기계력에 대한 프레임 구조 설계를 위한 자료로 활용될 수 있다.
본 논문에서는 소형위성 발사장치에 적용할 수 있는 EML의 일종인 코일건에 관한 내용을 다루고있다. 단일 스테이지 코일건 설계를 위해서 수학적 및 물리적 모델을 구축하고 설계 인자에 따른 물리적 특성을 파악하였다. 또한 구축된 수학적 및 물리적 모델을 전자기 유한요소해석을 통하여 검증하였다.
최근 전원부의 소형화 경향에 따라 에너지 변환 소자인 변압기의 소형 경량화 요구가 가속화 되고 있다. 전원부의 고효율 소형화를 위해서 평면 변압기가 대두되고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 8[W]급 플라이-백(Flyback) 평면 변압기의 PCB(Printed Circuit Board) 패턴을 FERROXCUBE 사의 평면 변압기 설계 방법을 따라 개념 설계를 하였다. 120[kHz]의 스위칭 주파수에서 동작하는 평면 변압기의 자계 분포(magnetic intensity), 와전류(eddy current), 전계 분포(electric intensity)를 유한 요소법(Finite Element Method)을 이용하여 분석하였다.
동기기의 현재의 지상과제는 그 첫째가 단위기용량의 증대에 있는데 현재의 추정으로서는 그 용량이 300MVA가 현기술상의 한계점이 될 것이며 그 이상이 되면 계기적 새로운 기술, 예를 들어 초전도도체 사용등의 기술이 개발되어야 할 것으로 믿어지는 바이다. 또 현재 대형기설계에 있어서는 유한요소법이 많이 적용되어 성과를 거두고 있음을 알 수가 있다. 그리고 전력전자공학, 전자공학의 발달이 동기기의 운전이나 그의 특성해석에 활용되고 있음을 알 수 있었고 앞으로의 과도특성해석을 위해서 더 정밀한 해를 얻을 수 있는 시뮬레이숀 프로그램이 많이 개발되어야 하겠고 또 시스템의 복잡화에 따라 기계에 미치는 영향을 복잡한 전기기계의 해석방법 방향에 의해서 해결해야 한다고 볼 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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