본 연구는 보행형 관리기의 손으로 전달되는 진동특성을 실험적으로 해석하고 평가하며 방진 방안을 제시할 목적으로 수행되었다. 관리기의 작업기 중에서 설문을 통해 사용 빈도가 높은 3개의 작업기(중경로터리, 중경제초기, 구굴기)를 선정하였고 각 작업기별 진동수준을 측정하였다. 진동 방지 방안에 대해서는 4개의 방진 장치(고무 패드, 방진 장갑, 핸들 방진 장치, 엔진 마운트)를 선정하여 각 방진 장치별 진동수준을 측정하였다. 방진 장치의 성능을 정확하게 비교하기 위해 진동의 측정은 진동수준이 가장 높은 구굴기에서 수행되었다. 실험결과에 의하면 관리기 작업이 작업자의 인체에 해를 끼칠 위험이 매우 크지만 이 결과는 작업자가 매일 3시간씩 관리기를 사용할 경우를 기준으로 설정한 값이기 때문에 실제로 관리기 사용일수가 많지 알은 대부분의 우리나라 사용자들에게 적용하는데는 한계가 있음을 밝힌다. 그렇다 하더라도 관리기의 주 사용자는 보행형 관리기 뿐만 아니라 보행형 경운기나 보행형 이앙기 등의 손으로 전달되는 진동이 심한 기계를 함께 사용하는 경우가 많음을 고려하면 방진 장치를 개발하거나 진동수준이 낮은 농작업기계를 개발하여 작업환경을 개선하는 조치가 필요하다고 생각한다. 그러므로 농작업기계에 대한 진동수준에 대한 종합적인 연구와 그에 대한 대책 마련이 지속적으로 수행되어야 할 것이다.
최근 다양한 연구를 통하여 전신 진동기 운동이 신체의 근골격계, 순환계 및 내분비계 등에 효과적임이 보고되고 있다. 특히 전신 진동운동이 노인의 낙상예방, 파킨슨 및 뇌졸중 환자와 같은 신경학적 질환자의 자세조절 및 기능향상을 위한 재활치료 방법으로 효과가 있다고 밝혀졌다. 그러나 아직까지 전신 진동운동에 적합한 의료 허가를 받은 제품이 없으며, 일부 유사한 진동감을 제공하는 기기를 위주로 제작되고 있는 상황이다. 추후 의료기기의 수요를 고려할 때 고령사회로의 진입 속도가 빨라짐에 따라 노인들에게 적합한 진동기의 개발이 필요하다. 노인들은 운동참여에 보수적이며 사회성이 떨어지기 때문에 운동기의 기능적 요건과 더불어 참여를 유도하는 환경 요인을 함께 제공할 필요가 있다. 본 논문에서는 진동 운동기를 이용한 운동 효과를 분석하고 전신 진동운동에 적합한 가상현실 컨텐츠를 제시하였으며, 국내외 개발 및 연구 중인 기기와 컨텐츠 개발 동향을 제시하였다.
극저온이 요구되는 우주용 탑재장비의 냉각을 위해 일반적으로 Pulse Tube-type 압축기가 적용되고 있으며, 궤도상에서 압축기의 냉각성능, 임무수명 및 비대칭 온도분포에 의한 미소진동발생 방지를 위해 압축기를 허용온도 범위로 유지하는 열제어가 필요하다. 압축기는 궤도 운용 시 미소진동을 발생하여 관측성능이 요구되는 탑재체의 지향성능을 저하시키는 원인으로 작용한다. 본 논문에서는 압축기의 미소진동 방지를 목적으로 적용된 진동절연기의 성능유지 및 압축기의 허용온도범위 유지를 위한 열제어 성능을 동시에 만족하는 우주용 압축기 조립체의 열설계를 제안하였으며, 설계의 유효성을 해석적으로 입증하였다.
우주용 냉각기는 관측위성의 적외선 검출기 초점면부의 극저온 냉각을 위해 적용되며, 궤도운용 시 단일 주파수 형태의 미소진동을 발생한다. 상기 미소진동은 관측위성의 영상품질을 저하시키는 주된 요인이며, 이에 따라 미소진동 절연이 요구된다. 본 연구에서는 상기 우주용 냉각기의 미소진동 절연을 목적으로 별도의 발사구속장치 적용 없이도 발사진동 및 궤도 미소진동환경에 동시적용 가능한 적층형 블레이드 진동절연기를 제안하였다. 본 진동절연기에 적용된 블레이드는 얇은 금속 박판을 다층으로 적층하고 각 층 상호면에 점탄성 특성 부여가 가능한 테이프를 적용하여 발사환경에서의 피로 내구성 향상 및 고댐핑 특성 부여를 목적하였다. 제안된 진동절연기의 기본특성 확인을 위해 자유감쇠 시험을 실시하였으며, 인증수준에서의 발사진동 시험을 통해 설계유효성을 입증하였다.
에어컨 실외기 내부의 압축기 진동 소음은 실외기에서 발생하는 소음의 주 원인으로 인식되고 있었다. 하지만, 압축기의 작동 속도가 증가함에 따라 압축기에 연결된 배관계에서의 냉매 유동 기인 진동에 의한 소음의 상대적 기여도가 증가하였다. 본 논문에서는 에어컨 압축기 배기 배관계에서의 유체 기인 소음을 수치적으로 예측할 수 있는 해석방법을 정립하였다. 이 단계에서, 해석 결과와 실험결과의 비교를 통해 해석의 신뢰성을 확인하였다. 추가적으로, 압축기 배기 배관계 방사 소음에 대하여 압축기 맥동음과 압축기 진동에 의한 소음의 영향을 주파수 대역별로 비교하였다. 압축기 진동에 의한 소음이 저주파수 대역에 기여함을 확인하였으며, 압축기 맥동음이 고주파수에서의 소음에 영향을 줌을 확인하였다.
Communications for Statistical Applications and Methods
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제4권3호
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pp.617-628
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1997
시계열 자료의 변이상태(transition status)에 대한 판별은 여러 분야에서 연구되고 있다. 하지만 변압기의 진동신호와 같이 특정한 시계열모형을 적합시키기 힘든 자료는 변이 상태에 대한 판별이 쉽지 않다. 본 논문에서는 정상적인 변압기에서 발생하는 진동신호에 대하여 각 주기별 최대값, 자기상관계수 및 편자기상관계수 등의 경험적 표본분포를 연구한 후, 이를 이용한 관리도를 만들어 변압기 진동신호의 변이상태에 대한 판별을 하였다. 이 방법은 품질관리의 관리도 이론을 시계열자료에 응용한 것으로 비정상적인 변압기 진동신호의 판별에 만족스러운 결과를 가져왔다.
헤어드라이기, 자동차용 진공청소기, 면도기, 쥬서/믹서기등과 같은 소형 가 전제품은 사용시, 제품과 소비자사이의 거리가 짧아 진동/소음에 관한 인식이 대형 가전제품에 비해 크다. 과거에는 가전제품의 경우, 기본성능 및 각 회사만이 갖고 있는 독자적인 성능과 디자인을 최우선적으로 고려하여 설계하였다. 소음/진동에 관한 문제는 제품이 제작된 후에 필요에 따라 고려되었기 때문에 주어진 조건하에서 저진동/저소음을 위한 대책에는 한계가 있었다. 근래에는 진동/소음에 대한 관심이 증가하면서 제품의 설계단계부터 저진동/저소음 제품을 설계하기 위한 노력이 점차로 증가하고 있다. 본 연구는 이러한 추세의 한 예로서 헤어드라이기에 대해 결정된 디자인 및 성능이 크게 변경되지 않는 범위내에서 진동/소음이 적은 구조를 설계하는데 목적이 있다. 먼저, 헤어드라이기의 소음원 및 특성을 간단히 규명한 뒤, 벨마우스(bellmouth) 이용등과 같이 일반적으로 잘 알려진 소음저감법을 소음원에 대해 적용하였다. 헤어드라이기의 경우 소음원이 몸체에 삽입되는 순간 특정 주파수대역에서 소음이 증가하는 현상이 발생하는데, 헤어드라이기의 몸체에 대한 음향학적 특성을 수치해석 및 실험을 통해 파악함으로써 이에 대한 원인을 규명하였다. 이를 바탕으로 몇가지의 변경된 구조에 대해 소음에 관련된 현상을 고찰해 봄으로써 저소음을 위한 헤어드라이기의 설계방법을 제안하였다.
본 연구에서는 격자패널을 통한 소음전달을 감소시키기 위하여 외부 구조적 가진으로부터 유발된 경량 패널의 진동을 능동 제어하는 기법을 기술한다. 최적 되먹임제어기와 적응 앞먹임제어기가 결합된 혼합형 제어기가 진동제어기로 사용된다. 되먹임제어기는 주파수 영역의 모델규명법에 의해 추출된 다중 입/출력 패널진동계 모델에 대하여 LQG 최적기법을 이용하여 감쇠능을 향상시키도록 설계된다. 앞먹임제어기는 되먹임 궤환의 결합효과를 자동적으로 보정할 수 있는 제안된 학습법칙에 기초하여 패널의 잔류진동이 최소가 되도록 적응된다. 45.7${\times}$45.7${\times}$2.54 ${cm^3}$ 벌집형상의 고강도 패널, 4개의 관성형 구동기 및 이산신호처리장치에 의해 구현된 패널 진동계에 대한 능동제어 실험을 수행해 본 결과 600Hz 주파수대역에 대한 12dB 진동저감이 이루어 질 수 있었다.
압전재료를 이용한 능동진동제어에 관한 연구동향과 연구결과를 살펴보았다. 능동 진동제어에 사용되고 있는 감지기/작동기들 중 압전세라믹은 몇 가지 장점을 지니고 있어 그 적용에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있는 것이 현실이며 실제 구조 물로의 적용이 이루어지고 있다. 압전세라믹을 이용한 진동제어는 박판으로 이루어진 국부구조물의 진동제어에 적합하며 그래서 자동차의 진동소음제어, 위성체 태양판의 진동제어에 사용할 수 있고 또한 겹쳐놓은 형태의 압전세라믹은 트러스 구조물의 능동 멤버로 활용할 수 있다. 이렇게 겹쳐놓은 압전세라믹 구조는 진동 고립(vibration isolation)을 원하는 장비의 지지대로 사용할 수 있어 그 응용분야가 넓다. 최근까지 도 압전세라믹을 이용한 진동제어는 주로 외팔보, 또는 평판과 같은 단순한 기하학적 형상을 가진 구조물에 국한되어 연구가 진행되어 왔고 제어기법 또한 그동안 전기 제어분야에서 개발되어 온 기법들을 적용하는 현상을 보였는데 구조물의 자유도가 무한대임을 고려할때 앞으로 구조물에 합당한 제어기법의 개발이 요망된다고 하겠다. 이 논문에서 선보인 PPF와 SRF 제어 기법은 필자가 간단히 회로를 구성하여 실험을 수행하였는데 압전재료의 진동제어 기법으로 단순하면서도 효율적인 제어기법이라고 말할 수 있다. 압전재료를 이용한 진동제어에 관한 국내의 연구활동이 미미한 상태 이으로 이분야에 대한 연구자들의 관심을 모을 필요가 있다. 압전세라믹 감지기와 작동기의 설치는 그동안 압전세라믹 판을 직접 구조물에 접착시킨 형태로 진행되었 는데 새로운 형태의 압전세라믹 작동기의 개발이 시급하다. 이는 높은 전압을 필요로 하는 진동제어는 필수적으로 커다란 부대시설을 요구하게 됨으로 전압을 높이지 않고 도 진동제어를 효율적으로 할 수 있는 압전세라믹의 제조가 필요하다고 하겠다. 필자 는 이런 목적으로 다층 압전세라믹(multilayer piezoceramic plate)을 제작한 적이 있었는데 실험결과는 신통치 않았다. 또한 압전세라믹을 길고 얇은 조각으로 잘라 사용하는 방법로 있었으나 세라믹의 절단시 다이아몬드 컷터를 사용해야 되어 제작이 곤란했다. 또한 압전세라믹이 부서지기 쉬운점을 개선한다면 진동제어에 있어 아주 효과적인 감지기/작동기가 될 수 있을 것이다.
도시철도의 대기 중의 오염 물질을 정화하여 공기 질을 개선하기 위해 사용되는 전기 집집기시스템은 터널 내의 제한된 공간내의 설치문제로 인해 소형화가 매우 중요하다. 따라서, 집진 시스템의 탈진 설비 또한 소형화가 매우 중요한 실정이다. 이를 위해, 고효율 소형 전자기 진동 가진기를 이용한 전기 집진기 탈진 설비가 최근 활발히 연구 중에 있다. 유한요소해석은 전자기 진동 가진기의 설계 및 동적성능을 해석을 위해서 가장 널리 이용되고 있는 방법이지만, 해석 시간이 매우 길고, 특히 최적화를 위한 반복 계산에서 많은 시간을 소비한다. 집중매개변수해석은 짧은 시간에 정확하게 반복 계산을 할 수 있는 장점 때문에 유한 요소해석을 대신하여 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 전기 집진기의 진동 탈진을 위한 전자기 진동 가진기의 집중매개변수 모델링을 생성하고 이를 통해 동적 해석을 수행하였다. 또한, 집중매개 변수 해석 결과를 검증하기 위해 유한요소해석을 수행하고 두 해석 결과를 비교 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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