• 대한기계학회논문집A
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• 제34권6호
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• pp.771-780
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• 2010

본 논문에서는 제작이 용이한 십자형 구조를 기본구조로 사용하여 판스프링 고정단을 가진 유연한 6축 로드셀을 설계하였다. 이를 위하여 유한요소법해석을 이용하여 강체 고정단과 판스프링 고정단에 대한 변형 분석을 하였으며 이로부터 특성이 우수한 6축 힘/토크 센서를 설계하였다. 변형률 분포를 이용하여 각 축의 하중에 대한 출력변형률이 비슷한 수준이 되도록 스트레인 게이지 위치를 정하고 상호간섭 변형률이 최소화 되도록 이들로 연결된 브리지회로를 구성하였다. 강체 고정단 대신에 스프링판 고정단을 이용하면 고정 경계부의 조건을 변화시킬 수 있어서 십자형 로드셀의 특성을 획기적으로 개선시킬 수 있었다. 치수 변경을 통하여 설계된 6축 로드셀에 대한 상호 간섭오차는 모든 축에서 0으로 계산되었으며 각 축에서 발생하는 출력변형률 값도 $400\;{\mu}m/m$의 비슷한 수준으로 결정되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권3호
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• pp.284-290
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• 2013

본 연구는 시설재배에서 참외를 수확할 수 있는 로봇의 엔드이펙터를 개발하기 위한 전단계로서, 참외의 엔드이펙트 중에서 소프트 핸드링이 가능한 그립퍼와 참외줄기를 절단하는 커터를 설계하기 위해 참외의 기하학, 압축, 절단, 마찰 특성 등을 분석하였다. 그 결과 참외의 길이는 평균 108mm, 직경은 중간지점에서 평균 70mm, 중량은 평균 188g, 부피는 평균 333mL, 진원도는 평균 3.8mm로 나타났다. 참외의 중량(W)에 대하여 길이(L)와 직경(D2)을 변수로 하는 식 $W=L^a{\times}D_2^b$로부터 비선형 회귀분석을 실시한 결과 a는 2.0279, b는 -0.9998의 상수값을 가지는 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 참외줄기의 지름은 평균 3.8mm이며, 참외 줄기는 중심으로부터 반경 5mm 범위 내에서 대부분 분포하였다. 참외의 항복치와 압축강도, 경도의 평균값은 각각 $36.5N/cm^2$, $185.7N/cm^2$, $636.7N/cm^2$이며, 참외 줄기의 절단력과 절단강도는 각각 $2.87{\times}10^{-2}N$와 $5.60N/cm^2$로 나타났다. 참외의 마찰계수는 고무가 0.609으로 가장 높게 나타났고, 그 다음으로 알루미늄이 0.393, 스테인레스강이 0.177, 테프론이 0.079로 나타났다. 분석된 자료를 토대로 엔드이펙터 설계시 동작에 따른 위치 오차와 안전율을 감안하여, 그립퍼의 및 커터의 크기, 선회반경, 설치위치, 구동모터의 동력, 재료 및 재질의 선정 등에 적용할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권10호
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• pp.629-636
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• 2016

미세 회로 기판 제조에 적용되는 습식공정 중 도금조에서 미세 기판의 정밀한 가공을 위해 산성용액 반응조 내부의 유동특성을 관찰하는 것이 중요하다. 하지만, 상용 유속계 중 내산성을 갖춘 센서가 거의 없어 측정이 매우 어렵다. 본 연구에서는 내산성을 갖는 압저항 센서에 신호처리 기술을 적용하여 유속을 측정할 수 있는 센서를 개발하였다. 상용유속계 수준의 유속데이터 획득을 위해서는 높은 임피던스를 갖는 압저항 센서에 증폭회로 및 저역통과필터를 부착하였으며, 이 때 사용되는 신호처리회로의 출력과 상용유속계의 출력이 일치되도록 하는 신호처리회로의 선정을 위해 Butterworth, Bessel, Chebyshev 필터 회로를 제작하여 유속 측정을 통해 출력을 상용유속계의 출력과 비교한 결과 0.0128 %, 0.0023 %, 5.06 %의 MSE를 확인할 수 있었다. 인가 유속을 변경하면서 내산성 센서의 측정 가능 영역을 확인해 본 결과, 저속 저압 구간에서는 신호와 노이즈 구분이 어려워 신호 처리 알고리즘을 적용해도 원하는 결과를 얻지 못하였고, 2~6 m/s에서 2.7 % 미만의 오차를 갖는 신뢰성 있는 측정이 가능하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권8호
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• pp.5-12
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• 2008

Biot는 균질하며 등방성인 포화된 물질에서의 혼합체 연동이론(coupled theory mixtures)을 이용하여 탄성파 전파의 진동수 의존성에 관한 이론을 제시하였다. Biot의 이론에 의하면 포화된 지반을 전파하는 탄성파의 진동수는 지반의 투수계수에 관한 정보를 가지고 있음을 보여주고 있다. 지반의 투수계수 산정에 사용되는 특정 진동수는 '특성 진동수 (characteristic frequency)'라 불리며, 특성 진동수는 진동수의 연속변화를 통한 I/Q(inverse quality factor)와 진동수의 관계도에 의하여 구할 수 있으며, 지반의 투수계수는 Biot의 식을 이용하여 산정할 수 있다. 본 연구에서는 시험상자 (test box)를 이용한 실내 시험을 미시시피 주립대학에서 수행함으로써 특성 진동수를 측정하였으며, 또 이를 이용하여 투수계수를 계산하였다. 모르타르 모래 시료에 대하여 시험한 결과 특성 진동수는 3500Hz에서 나타났으며 이를 Biot 식을 이용하여 시료의 투수계수를 산정한 결과 투수계수는 2.01 $10^{-4}m/sec$로 나타났다. 이는 실내 정 수두 투수계수 시험 값인 1.49 $10^{-4}m/sec$ 와 비교했을 때 다소 크게 나타났다 그러나 이 차이는 투수계수의 통상적인 오차범위를 고려할 때 매우 합리적인 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구는 음파를 이용하여 보다 쉽고 빠른게 지반의 투수계수를 산정할 수 있는 가능성이 있음을 보여 주었다. 본 논문에서는 특별히 고안된 장치를 통하여 시료의 특성 진동수를 실험적으로 결정하는 세부적인 방법과 그 이론적인 배경을 기술하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권3호
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• pp.191-202
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• 2007

한반도 남부지역의 세부적인 지진파 감쇠특성 규명을 위해, 기존에는 적용이 불가능하였던 Q 토모그래피 역산을 위한 사전 수치검증 연구를 수행하였다. 특히 강지진동모사를 위해 일반적으로 사용되고 있는 추계학적 점지진원 지진동 모델(stochastic point-source ground-motion model; Boore, 2003)에서 사용되는 Q 값에 대한 2차원(2D; 2 Dimensional) 토모그래피 역산을 시도함으로써 역산 결과가 강지진동모사에 직접 활용될 수 있도록 하였다. 수치검증 방법으로는 Q 토모그래피 checkerboard 시험방법이 사용되었는데, 이를 위해 광역 단일 Q 모델의 추계학적 지진동모델 파라미터 역산결과의 지진원과 부지효과 모델 파라미터 값을 이용해서 관측자료와 지진규모-거리-주파수-오차 분포가 동일한 스펙트럼 합성자료를 생성하였다. 수치검증을 위한 Q 블록 격자의 총 개수는 75개(내륙지역=69개(약 $35{\times}44km^2$의 격자크기); 해양지역=6개)로 설정하였으며, $Q_0f^{\eta}$ 함수형태의 Q 블록 값은 $Q_0$=100, 500, ${\eta}=0.0{\sim}1.0$의 분포를 갖도록 하고, 파선의 깊이는 별도로 고려하지 않았다. 스펙트럼 합성자료 생성에 이용된 모델파라미터의 정해와 모델파라미터의 역산결과를 비교하기 위한 checkerboard 수치검증은 3단계에 걸쳐 수행되었는데, 1단계는 블록별 Q의 초기값 추정 단계이며, 2단계는 관측소별 부지증폭함수를 추정하는 단계, 마지막 3단계에서는 최종적인 Q를 도출하는 단계이다. 관측소별 부지증폭함수의 초기 추정값으로는 기 분류된 관측소 등급에 대한 평균 부지증폭함수(연관희, 서정희, 2007)가 사용되었으며, 3단계의 checkerboard 수치검증 결과 최종적으로 추정된 부지효과 모델에는 오차가 발생하였으나 블록별 Q의 정해는 만족할 정도로 추정할 수 있었다.