• 컴퓨터교육학회논문지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.21-33
• /
• 2015

본 논문의 목적은 오픈하드웨어 기반의 고고보드를 사용하여 IT융합 기반의 로봇교육용 콘텐츠를 설계 및 개발하고 프로젝트 수행 사례를 제공하는데 있다. 연구자는 3회에 걸쳐 프로젝트를 실시하였으며 초등학생 및 중학생들의 작품 사진, 산출물, 설문지 자료, 팀별 활동에 관한 비디오, 교수자 및 학생들의 면담 자료를 수집하여 분석하였다. 개별 학생은 고고보드를 활용하여 차체의 전면과 후면에 부착된 터치 센서의 입력신호로 모터를 구동하는 범퍼카를 직접 제작하는 과정을 통해 센싱에 의한 디지털 보드 제어 원리와 전동장치의 작동을 이해할 수 있었다. 참여 학생들은 후속 단계에서 도미노 게임과 3단계 주행구간에서 고고 면허증을 따는 팀별 활동을 수행하였다. 영재반 학생들은 자신의 아이디어를 새롭게 고안하여 로봇예술의 일환으로 개인 창작품을 제작하였다. 사례 분석 결과 제안된 프로젝트는 참여학생들 이 교수자의 면밀한 도움 아래 공작 체험이 디지털 보드 활용에 관한 기술에 대한 친밀감, 재미, 집중력을 제공하였고 더 나아가 자신의 아이디어를 점진적으로 발전시켜 창의적 작품을 만들어나가는 확장성을 보여주었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권8호
• /
• pp.657-661
• /
• 2019

자동차 산업은 전 세계적으로 매출액이 1조 달러가 넘고 1천만 명 이상을 고용하고 있는 세계최대 제조업으로서, 약 2만 여개의 부품으로 완성되는 복합적 성격의 대표적인 산업이며 자동차 조립공정은 도장된 차체에 약 3천여 종의 내장, 계기판, 시트, 유리, 엔진, 트랜스미션, 차축 등의 유닛(Unit)을 조립하는 노동집약적 공정으로, 타 공정에 비해 자동화 비율이 가장 낮은 특징을 가지고 있다. 또한, 현재의 자동차 조립공정은 작업자의 조립작업에 대한 실시간 모니터링이 이루어지고 있지 못한 실정으로, 작업자의 작업 공구위치 측정시스템의 도입을 통해 공구의 위치를 실시간으로 파악하고 분석하여 일관된 작업 순서를 지시하면서 작업의 누락 및 가감을 체크한다면, 자동차 제조공정에서 발생할 수 있는 불량을 사전에 차단하여 조립공정의 생산성 및 품질향상을 이룰 수 있다. 따라서 본 논문에서는 작업자의 작업공구 위치 측정 시스템의 도입을 통해 일관된 작업 순서를 지시하면서 작업의 누락 및 가감을 체크하고, 제조공정에서 발생할 수 있는 조립불량을 사전에 차단하여 조립공정의 생산성 및 품질향상을 이룰 수 있는 실시간 공구 위치추적 시스템의 구성을 위하여 UWB(Ultra Wide Band) 무선측위를 활용한 공구의 실시간 위치추적시스템을 개발하고 그 효용성을 증명하고자 한다.

• 문화기술의 융합
• /
• 제8권6호
• /
• pp.905-910
• /
• 2022

졸음운전은 교통사고 발생률을 높이고 사망사고로 이어지기 때문에 많은 사회적 관심이 필요하다. 졸음운전으로 인한 사고 건수는 매년 증가하고 있다. 따라서 전 세계적으로 이 문제를 해결하기 위해 다양한 생체신호 측정을 위한 연구가 수행되고 있다. 본 논문에서는 그 중에 비접촉 방식의 생체신호 분석에 중점을 두고 있다. 주행중인 차량에서는 엔진, 타이어, 차체 진동 등 다양한 노이즈가 발생한다. 압전센서로 주행중인 차량에서 운전자의 심박수와 호흡수를 측정하기 위해 차량 진동을 완충할 수 있는 센서 플레이트를 설계했고 차량에서 발생하는 노이즈를 줄일 수 있었다. 또한 압전센서의 신호 기반 CNN-LSTM 앙상블 학습 기법으로 모델을 추출하여 운전자가 수면중인지 아닌지 분류하는 시스템을 개발했다. 수면 상태를 학습시키기 위해 30초마다 피험자의 생체 신호를 획득하였고, 797개의 데이터를 비교 분석하였다.

• 한국산업정보학회논문지
• /
• 제29권1호
• /
• pp.31-48
• /
• 2024

글로벌 자동차 산업은 연결, 자율주행, 공유, 전동화 등의 주요 방향 아래 지속적으로 발전하고 있으며, 국내 자동차 산업 또한 기존의 전통적인 자동차 부품 제조로부터 미래 트렌드에 부합하는 전략적인 업의 전환을 꾀하고 있다. 본 연구에서는 2013년부터 2021년까지 산업통상자원부에서 지원한 미래 자동차 분야 연구개발 과제를 대상으로 토픽 모델링을 수행하였다. 해당 기간을 3개 기간으로 구분하여 주요 토픽의 변화를 분석하였다. 센서와 통신, 운전자 보조 기술, 배터리 및 전력 기술은 전 기간 동안 지속적인 주요 토픽으로 나타났으며, 고강도 경량 차체와 같은 주제는 1기에서만 관찰되었다. 한편, AI, 빅데이터, 수소 연료전지와 같은 주제는 2기와 3기에 점점 더 중요한 토픽으로 부상하였다. 또한, 토픽별 정부 투자액과 투자 증가율을 기준으로 각 기수별 집중 투자 분야를 분석하였다. 이러한 연구 결과는 향후 자동차 분야의 정책 수립 및 연구개발 전략 마련 시 기초 자료로 활용될 것으로 예상되며, 증거 기반의 정책 수립과 결정에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권5호
• /
• pp.443-450
• /
• 2020

본 논문은 K105A1자주포에 적용중인 발사지지대 장치에서 발생한 하강운용간 멈춤현상을 해소하기 위한 설계 개선에 관한 연구이다. K105A1자주포는 기존의 105mm 견인곡사포를 차량에 탑재하여 기존의 궤도장비보다 신속한 기동성을 확보한 무기체계로써 사격충격력 및 부하를 지지하기 위해 발사지지대가 적용되어 있다. 이러한 발사지지대는 사격 전 지면에 단단히 고정되고 사격제원 유지, 차체 자세제어 등 사격임무 수행에 중추적인 역할을 하여 성능발휘에 대한 높은 신뢰성이 요구된다. 그러나, 야전운용시험 간 발사지지대를 설치하는 중 간헐적인 멈춤현상이 발생하여 지면에 고정되지 못하는 문제가 발생하였다. 이러한 문제를 해소하기 위하여 야전에서의 재연시험 및 부품단위 분해검사를 통해 고장원인을 분석 및 검토하였다. 더불어 발사지지대의 운용개념, 작동 메커니즘 및 구성품 단위의 설계분석을 통해 근본적인 원인을 도출하고 이를 해소하고자 관련된 부품의 설계를 변경하여 발사지지대의 멈춤현상을 해소하였다. 마지막으로 설계변경사항의 효과성을 확인하고자 완성체계 상태에 적용하여 발사지지대 성능 및 사격임무 수행이 정상적으로 이루어짐을 확인 및 입증하였다. 이에 따라, 본 연구에서는 K105A1자주포 발사지지대의 성능에 대한 안정성 및 신뢰성을 확보하였으며, 본 연구가 향후 군용장비 및 유사품목 개발시 많은 도움이 될 것으로 기대된다.

• 접착 및 계면
• /
• 제12권3호
• /
• pp.99-104
• /
• 2011

21세기 들어 자동차 도료산업은 엄격한 환경규제 및 생산 효율성 향상 및 더 낮은 생산비용으로 자동차용 도료를 생산하기 위하여 세정 및 전처리 과정을 삭제한 pre-primed 도장 시스템이 연구되고 있다. 이러한 pre-primed 도료 시스템의 경우, 차체 조립 전 단계에 강판이 유기 도막으로 도장되어있기 때문에 기존의 용접을 통한 조립이 힘들어 용접공정을 대체할 수 있는 새로운 비용접식 접합기술의 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서 비용접식 pre-primed 시스템에 적용하기 위하여 유연성과 성형성이 향상된 polyester계의 primer 1과 polyurethane계의 primer 2를 개발하였다. 개발된 도료의 물리적인 물성과 도장면의 부착력 평가 결과, primer 1이 primer 2에 비하여 연필경도, 내용제성, 유연성 및 접착제와의 부착력이 뛰어남을 알 수 있었으며, 용접공정을 대신한 비용접식 pre-primed 시스템의 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권12호
• /
• pp.880-887
• /
• 2020

본 연구는 고속열차가 개활지와 터널을 운행할 때, 풍압과 교행 등에 의한 외력이 차량에 가해질 때 고속열차의 주행안정성에 대해 고찰하기 위하여 진행되었다. 고속열차 교행에 의한 외력이 없을 때, 400 km/h 속도로 주행 시 8량 1편성의 고속열차의 주행안정성을 검토한 결과 윤중 감소량, 횡압, 탈선계수는 국내 법규인 고속철도차량 기술기준의 주행 안전 부분을 만족하였다. 선로중심 간격 4.6 m일 경우 터널 내, 개활지 강풍이 없을 때 고속열차 교행에 의한 외력의 영향은 차체의 횡가속도에 조금 영향을 주나 윤중 감소율, 횡압, 탈선계수에는 크게 영향이 없고, 고속철도차량 기술 기준에서 허용하는 기준치 이내였다. 선로중심 간격이 4.6~5.0 m이고, 열차가 400 km/h로 주행 시 개활지 강풍 20 m/s 및 교행에 의한 외력이 있을 때 윤중 감소율, 횡압 및 탈선계수는 허용치 이내이고, 강풍 30 m/s 및 교행에 의한 외력이 있을 때 윤중 감소율 및 횡압은 허용치를 초과하고, 탈선계수는 허용치 이내였다. 이 결과로 400 km/h급 고속열차는 풍속이 20 m/s 정도까지 안전하게 운행할 수 있으며, 풍속이 30 m/s에서는 감속 운행이 이루어져야 할 것으로 예측되었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권1A호
• /
• pp.31-43
• /
• 2009

본 논문에서는 다양한 차종의 영향을 반영할 수 있고, 차량과 교량의 연성 운동방정식을 구성하여 시간 단계별 직접해를 산정할 수 있는 수치해석기법을 제시하였다. 운동방정식의 해는 직접적분법인 Newmark ${\beta}$을 이용하여 해석 단계별로 구성된 유효강성행렬과 유효하중벡터를 바탕으로 정적평형방정식의 해를 구하는 원리와 동일하게 산정하였다. 또한 해석의 효율성을 증진시키기 위하여 유효강성행렬은 Skyline 법에 의해 재구성하였으며, Cholesky의 행렬 분해기법을 동시에 적용하여 직접적인 역행렬 계산에서 야기되는 오차의 발생을 최소화 하였다. 또한 기존선 철도차량인 새마을 PMC 열차와 디젤 견인 무궁화 열차에 대한 3차원 정밀수치해석 모델을 개발하였고, 각 차량은 차체와 전 후방 대차에 각각 6자유도씩 고려하여 총 18자유도로 수치모델을 작성하였다. 교량은 3차원 공간뼈대 요소를 이용하여 모델링하였고, 차륜과 레일 접촉면의 불규칙성은 미국의 FRA에서 규정하고 있는 연직방향 및 횡방향틀림에 대한 PSD 함수를 이용하여 궤도틀림을 수치적으로 구현하였다. 제시된 수치해석 기법은 12 m, 18 m형 판형교의 실측결과를 이용하여 타당성을 검증하였으며, 실측 및 수치해석결과는 교량의 1차 휨 고유진동수의 2.0배를 기준으로 Low pass filtering 하였다.

• 디자인학연구
• /
• 제16권4호
• /
• pp.185-196
• /
• 2003

WTO출범 이후 저에너지 소모, 저공해, 무공해 등의 환경친화적 운송수단의 발달이 요구됨과 동시에 세계적으로 고속전철기술의 지속적 발전과 시장 확대가 전망됨에 따라 프랑스, 독일, 일본 등과 같은 철도선진국들은 철도기술 개발에 막대한 기술 투자비를 투입하여 기술 우위를 유지하기 위해 노력을 경주하고 있다. 이러한 기술환경 변화에 적극적으로 대응함과 동시에 좁은 국토에서 도로정체에 의한 물류비 증가와 환경오염, 국민생활의 불편 등으로 인한 사회ㆍ경제적 손실을 최대한 억제하고, 국가경쟁력 제고와 환경친화적인 철도 발전을 이끌기 위해 고속전철기술에 대한 독자적 개발 능력은 절실히 요구되고 있다. 이와 같은 요구에 의해 1996년부터 2002년까지 6년간 수행된 G7 고속전철기술개발사업은 350km/h급 고속전철의 독자적인 설계, 엔지니어링 및 제작 능력을 배양하고, 2000년대 차세대 한국형 고속전철을 실현하기 위한 연구개발 프로그램이다. 본 고에서는 G7 고속전철기술개발사업에서 수행된 연구내용 중 차량시스템 엔지니어링기술개발과제의 디자인부문 개발 성과를 요약 소개하였다. 철도선진국에서는 차량설계 초창기부터 디자인 측면의 검토가 매우 활발히 이루어지고 있는 반면, 국내 철도차량개발에 있어 디자인 측면의 검토는 미비하고 소홀히 다루어지고 있는 것이 현실이었다. 하지만 본 사업에서는 차량개념설계 단계부터 디자인전문가들의 적극적인 참여를 통해 국내 철도차량디자인 개발의 새로운 전기를 마련하였을 뿐만 아니라 새로운 차량디자인의 수요에 능동적으로 대처할 수 있는 기반을 구축하였다. 한국형 고속전철시스템의 디자인 컨셉은 한국의 자연조건과 기술환경에 적합한 보다 빠르고, 보다 쾌적하고, 보다 조용한 한국 고유형 고속전철과 그 여행문화를 이루어내는 것이다. 고속전철의 한국 고유성이란 주로 승객의 고속전철여행을 통해서 인식되어지는 것이다. 따라서 우선적으로 한국의 행동양식과 생활문화를 고려한 일반 객실의 단면개념을 기준으로 공기역학적으로 유리한 단면 외형 형상을 구현하는 한편, 터널 개활지 주행 최적화를 위한 전두부 공력형상 구현, 차체 단면적 축소와 곡선화를 통한 공력저항 최소화, 인간공학적 실내 설계 및 부속실의 편의성 도모, 외관통합 색채디자인 등을 통해 한국 고유형 고속전철 차량 디자인을 개발하였다.

• 대한기관식도과학회:학술대회논문집
• /
• 대한기관식도과학회 1972년도 춘계종합 학술대회 초록집
• /
• pp.5-6
• /
• 1972

1960년이래 우리나라 산업은 현저하게 발달하였으며 이에 따르는 부수적인 현상이라고 할 수 있는 교통기관의 발달과 도시인구의 비대도 병행하였다. 그리나 이미 선진국가에서 겪었던 경험과 같이 기계문명의 발달과 함께 자연 환경의 파괴라는 문제에 봉착하게 되었다. 대기오염과 도시소음은 호흡기 질환, 이비인후과 질환, 안질환, 그리고 도시민에 주는 불안감과 피로촉진 적인 요인이 되고 있음은 이미 밝혀졌으며 또한 활발하게 이에 관련되는 연구들이 진행되고 있다. 때문에 인류의 사회복지 향상을 위한 노적의 결과가 우리들의 건강을 위협하는 이율배반적인 현상을 초래하게끔 강요하였다는 모순을 볼 수 있다. 대기오염을 유발시키는 원인은 연료의 연소에 기인되므로 연료사용량의 증가는 대기오염도를 심하게 하여 주는 원인이 된다. 대기 오염물질의 발생원은 연료를 많이 사용하는 곳으로 일반적으로 교통기관, 산업장, 화력발전소 및 난방, 취사 등으로 구분한다. 따라서 연료 사용량과 연소방법을 기초로 하여 연간 대기로 배출하는 오염물질을 추정할 수 있다. 1960년에서 1969년 즉 10년간의 우리나라 연료사용량을 기초로 하여 향후 1980년까지의 대기오염물질의 연간 배출량 추세를 보면 1970년도에 연간 약 80만톤의 오염물질을 전국의 대기속으로 배출하였으며 향후 뚜렷한 대책을 강구치 않는 한 1975년도에는 약 3배로 증가할 것이며 10년 후인 1980년에는 약 6배로 증가된 462만들을 배출할 것으로 추산할 수 있다. 미국의 경우 1968년도의 연간 오염물질 배출량을 보면 2억 1천 4백만 톤을 배출하였으며 1966년도보다 약 70%증가하였다. 그러나 우리나라의 경우를 보면 같은 연도의 증가율은 2.3배로서 3년간의 배출 증가는 미국보다 훨씬 높은 추세를 나타내고 있었다 국토 단위면적(km$^{7}$ )으로 볼 때 우리나라의 1975년도에는 약 24톤을 배출하였으며 미국의 1968년도와 비슷한 배출량이라 할 수 있다. 1975년도에 서울에서 배출되는 오염물질의 양은 연간 36.4만 톤이며 하루에 약 1,000톤을 배출할 것으로 산출된다. 이 사실을 오염원 별로 보면 연간 배출되는 총량의 약 40%는 자동차의 배기에 의하여 오염되고 있으며 산업장은 약 30%를 차지할 것으로 추정된다. 한편 1970년도에 전국에서 배출된 양의 22.8%가 서울에서 집중적으로 배출되었음은 심각한 문제이며 이와 같은 현상을 보존키 위한 대책의 필요성을 암시하여 주고 있다. 서울시에서 배출되고 있는 유해가스 중 자극성이 있는 가스로써 비인후계 질환을 일으키는 유독가스 유황산화물, 질소산화물, 탄화수소는 전 배출량의 절반 이상을 차지하고 있다 특히 유황산화물의 배출원인은 유황분의 농도가 높은 방카C유를 도시에서 많이 사용하고 있기 때문에 라고 생각된다. 실제로 서울시의 대기중에 배출되는 연간 총량의 95%는 벙커 C유라고 지적한 바 있다. 전술한 바와 같이 서울시에서 배출되는 오염물질의 40%는 자동차의 배기에 의하여 오염되고 있으므로 자동차의 문제만 해결한다면 대기오염물질의 40%에 해당되는 연간 배출량인 15만톤(1975년도)은 제거가 가능하며 또한 벙커 C유를 다른 연료로 대치한다면 약 10만톤 유황산화물을 제거할 수 있다 즉 1975년도의 연간 총 배출량 36.4만 톤 중 약 70%에 해당되는 25만톤은 해결할 수 있다는 결론을 얻을 수 있으며 여러 실험결과를 종합하면 최소 약 50%의 배출물을 제거할 소 있는 것으로 믿는다. 도시소음의 발생원은 교통소음, 산업소음, 건설소음 및 일반소음 등으로 구분될 수 있으며 연간 시민들에 의하여 60%가 소음으로 인한 피해에 대한 호소였음을 볼 때 가장 큰 비중을 차지한다고 할 수 있다. 도시소음은 자연의 정숙을 파괴하는 가장 큰 원인이라 할 수 있지만 한편 너무나 큰 비중을 차지하는 공공성을 띄우고 있거나 또는 취재대상이 명확히 구분되지 않는 경우가 많다는 것이 특징이다. 따라서 건설소음은 현재 세계적으로 행정적 규제를 강력히 시행 못하고 있으며 다만 공정에 사용되는 기계류를 기계공학적인 면에서 개선하고 있는 실정이며 교통기관의 경우는 운행노선의 조절(교통량분산) 항로조절, 역사이전 등의 소극적인 방법을 취하고 있으며 일반소음은 경범죄 및 선거법으로 단속하고 있는 실정이다. 도시소음의 가장 큰 비중을 차지하는 소음원은 교통소음이라 할 수 있으며 서울시의 주간도로 주변의 소음도는 평규 75㏈이며 최고 소음도는 85㏈이다. 특히 경적음은 100㏈ 전후로서 도로주변 소음으로서 가장 문제가 된다. 자동차의 운전상태에 따라 소음발생도는 달라서 대형 차량의 경우 발차시의 가장 크며 소형자동차는 속도에 비례하여 크다. 노후차량일수록 소음도는 커서 그 원인은 정비 불량으로 발생되는 차체소음이라 할 수 있다. 따라서 대책면에서 볼 때 정비강화, 교차로와 주차장의 감소 그리고 운행 장애물 제거등에 주력을 두어야 하며 독일의 소음방지 법령중 Hessen 경찰명령(제11조)에 의하면 라인에 경고하는 그의 목적에 자동차 경적을 사용하였을 때에는 200마르크 이상 500마르크 이하의 벌금을 과료하고 있으며 우리나라의 경우는 거의 없다고 할 수 있다. 서울시는 급진적으로 비대하여져 과거 교외에 있던 역이 현재 13개소가 주택지의 가운데 있게 되었으며 기차소음으로 인한 생활환경의 파괴는 크다. 실제로 신촌역의 경우 철로에서 200m 지점에서 소음을 측정한 결과 듸젤기관차에서는 68㏈에서 79㏈였으며 석탄기관차는 68㏈에서 98㏈였다. 공해방지법의 소음평가 방법(NRN)으로 소음분석 및 평가하면 최소 200m 지점에서는 모두 공해방지법에 저촉을 받고 있으며 특히 경적음과 석탄기관차의 주행은 NRN 60을 초과하였으며 이 수치는 ISO의 평가내용에 의하면 주민들의 지역사회 활동에 강력하게 장해를 준다는 결론을 얻을 수 있다. 기차소음의 대책면에서 볼 때 경적을 경종으로 대치하며 또한 주행속도를 조절한다면 많은 도움이 될것으로 추측된다. 일본의 경우 연속철(long rail)의 채용, 탄성체, 결장치의 사용 침목과 철로의 연결지점에 진동흡수재료사용 그리고 필요한 지점에 1~1.5m 높이의 방음벽설치등으로 많은 효과를 얻었다고 한다.