• 한국생산제조학회지
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• 제23권4호
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• pp.361-367
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• 2014

Ultra-precision positioning plays a crucial role in emerging technologies such as electronics, bioengineering, optics, and various nanofabrication technologies. As a result, various nanopositioning methods have been presented. In particular, nanopositioning using a flexure mechanism and piezo-electric actuator is one of the most valuable methods because of its friction-free motion and subnanometer-scale motion resolution. In this study, a rotational nanoactuator based on a right-circular flexure mechanism and piezo-electric actuator was developed through a consideration of the kinematics and structural deformation. An experimental setup was constructed to verify the performance expectation. Consequently, it was demonstrated that the developed system had a maximum rotational angle of about 0.01 rad, as well as sufficient linearity with respect to the input voltage.

• 한국측량학회:학술대회논문집
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• 한국측량학회 2002년도 창립 20주년기념 국제학술대회
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• pp.85-91
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• 2002

인공위성을 이용한 위치결정시스템인 GPS(Global Positioning System)는 mm 단위의 정밀도로 정적, 동적 위치관측이 가능한 시스템으로 현재 여러 분야에서 활용이 증가하고 있다. 특히 교량, 댐 등 안전이 요구되는 사회기반 시설물의 동적 거동을 기록하고 감시하는데 있어서 GPS가 새로운 관측시스템으로 주목받고 있으며 이를 실용화하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 GPS를 이용하여 건물의 거동상태를 점검 하는 것을 목적으로 하고 있다. 초고층건물의 거동을 해석하기 위하여 건물 옥상에 GPS, 가속도계, 풍향계, 풍속계를 설치하였다. GPS와 가속도계를 이용하여 건물의 변위 및 가속도를 5Hz로 관측하였다. GPS를 이용한 변위관측은 1시간, 1분, 1초 등의 간격으로 3차원 변위를 계산하였으며, 계산된 3차원 변위를 가속도계, 풍속계, 풍향계와 연계하여 해석하였다. 대상 건물에 대한 최대 변위를 관측한 결과 시공 단계에 따라 큰 차이를 보였으며 건물의 안정성을 평가할 수 있는 척도인 건물의 고유 진동수의 경우 약 0.2Hz의 값을 얻을 수 있었다. 향후 모든 센서들을 통합하여 실시간으로 건물을 모니터링할 수 있는 시스템을 개발할 경우 건물의 안정성 해석 및 유지보수에 본 연구가 큰 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지형공간정보학회:학술대회논문집
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• 한국지형공간정보학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.17-22
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• 2002

인공위성을 이용한 위치결정시스템인 GPS(Global Positioning System)는 mm 단위의 정밀도로 정적, 동적 위치관측이 가능한 시스템으로 현재 여러 분야에서 활용이 증가하고 있다. 특히 교량, 댐 등 안전이 요구되는 사회기반 시설물의 동적 거동을 기록하고 감시하는데 있어서 GPS가 새로운 관측시스템으로 주목받고 있으며 이를 실용화하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 GPS를 이용하여 건물의 거동상태를 점검 하는 것을 목적으로 하고 있다. 계절풍에 의한 초고층건물의 거동을 해석하기 위하여 건물 옥상에 GPS, 가속도계, 풍향계, 풍속계를 설치하였다. GPS와 가속도계로를 이용하여 건물의 변위 및 가속도를 5Hz로 관측하였다. GPS를 이용한 변위관측은 1시간, 1분, 1초 등의 간격으로 3차원 변위를 계산하였으며, 계산된 3차원 변위를 가속도계, 풍속계, 풍향계와 연계하여 해석하였다. 대상 건물에 대한 최대 변위를 관측한 결과 계절에 따라 큰 차이를 보였으며 건물의 안정성을 평가할 수 있는 척도인 건물의 고유 진동수의 경우 약 0.2Hz의 값을 얻을 수 있었다. 향후 모든 센서들을 통합하여 실시간으로 건물을 모니터링할 수 있는 시스템을 개발할 경우 건물의 안정성 해석 및 유지보수에 본 연구가 큰 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국측량학회지
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• 제26권3호
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• pp.263-273
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• 2008

위치 센서를 기반으로 하는 디지털 지도의 구축과 이로부터의 도로의 추출과 같은 생성물의 정확도는 센서의 위치 정확도에 좌우되며, 센서의 위치결정을 위하여 GPS, 토탈스테이션, 레이저거리계 등 다양한 거리측정시스템들이 사용되어 왔다. 일반적으로 거리측정시스템들은 주위 다양한 환경에 따라 신호단절 및 감퇴의 문제점과 낮은 시간해상도를 가지고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 관성 장치와 같은 자동 항법 장치를 이용하여 상호 보완 및 통합하여 IMU/Range 통합 시스템을 구성 할 수 있다. 본 논문에서는 항법 및 측지분야에서 성공적으로 사용되어 왔던 선형필터인 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter, EKF)의 문제점을 지적하고, 비선형 변환과 선택된 시그마 포인트를 이용한 시그마 포인트 칼만 필터(sigma point Kalman filter, SPKF)와 비가우시안 가정과 샘플링 방식의 파티클 필터(Particle filter, PF) 등 두가지 비선형 필터를 구현하고, 시뮬레이션을 수행하여 그 결과를 확장 칼만 필터의 경우와 비교하였다. 시뮬레이션의 거리측정시스템으로 GPS와 토탈스테이션이 사용되었고 IMU의 경우, 정밀도 레벨에 따른 일반적인 3가지 센서(IMU400C, HG1700, LN100)가 선택되었다. 모든 IMU와 거리측정시스템에 대해서 샘플링 기반의 비선형 필터인 SPKF와 PF가 EKF에 비해 통계 결과에서 향상된 위치 결과를 보여 주었으며 특히 거리측정시스템의 갱신간격이 길어질수록(1초$\rightarrow$5초) 비선형 필터의 우수성이 나타났다. 따라서 저가형 위치센서의 경우, 비선형 필터를 적용하여 센서 위치의 정확도를 높일 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국정밀공학회지
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• 제21권12호
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• pp.174-181
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• 2004

Ultra precision positioning mechanism has widely been used on semiconductor manufacturing equipments, optical spectrum analyzer and cell manipulations. Ultra precision positioning mechanism is consisted of several actuators, sensors, guides and control systems. Its efficiency depends on each performance of components. The object of this study is to design, analysis and manufacture all of the inchworm linear motor system, which is one of the equipments embodied in ultra precision positioning mechanism. Inchworm linear motor system is consisted of a controller system and an inchworm linear motor, and its driving form is similar to a motion of spanworm. A design and manufacture of inchworm linear motor, which is consisted of three PZT actuators, a rod, two columns and a guide plate, are performed. Minimizing the von-Mises stress of the hinge using Taguchi method and simulation by FEM software optimizes the structural design in a column of flexure hinge. The designed columns and guide plates are manufactured by a W-EDM and NC-milling. A controller system, which is an apparatus to drive inchworm linear motor, can easily adjust driving conditions by varying resonance frequency and input-output voltage of actuators and amplifiers. The performance of manufactured inchworm linear motor system is verified and valuated. In the future, inchworm linear motor system will be used to make a more precision positioning by reinforcing a sensor and feedback system.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2001년도 추계학술대회(한국공작기계학회)
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• pp.68-74
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• 2001

This system is composed of fine and coarse apparatus, measurement system and control system. Piezoelectric actuator is designed for fine positioning. We make a study of precision apparatus that is used in the various industrial machine. The study was carried out to develope a precision positioning apparatus, consisting of servo motor and piezoelectric actuator. Coarse positioning using lead screw is drived by servo motor. Control system output a signal from laser interferometer to amplifier of servo motor and piezoelectric actuator after digital signal processing(DSP). Resolution of this apparatus measure with laser interferometer. In this study, design method and control system with ultra precision position apparatus are researched. As the first step, we have estimated for control performance and system stability before an actual apparatus is manufactured by MATLAB with SIMULINK including various functions those are composed of pre-design and system modeling.

• 대한기계학회논문집A
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• 제22권2호
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• pp.372-379
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• 1998

A new 6 degrees-of-freedom micro stage, based on parallel mechanisms and actuated by using piezoelectric elements, has been developed for the application of micro positioning such as semiconductor manufacturing devices, high precision optical measurement systems, and high accurate machining. The micro stage structure consists of a base platform and an upper platform(stage). The base platform can effectively generates planar motion with yaw motion, while the stage can do vertical motion with roll and pitch motions with respect to the base platform. This separated structure has an advantage of less interference among actuators. The forward and inverse kinematics of the micro stage are discussed. Also, through linearization of kinematic equations about an operating point on the assumption that the configuration of the micro stage remains essentially constant throughout a workspace is performed. To maximize the workspace of the stage relative to fixed frame, an optimal design procedure of geometric parameter is shown. Hardware description and a prototype are presented. The prototype is about 150mm in height and its base platform is approximately 94mm in diameter. The workspace of the prototype is obtained by computer simulation. Kinematic calibration procedure of the micro stage and its results are presented.

• 대한교통학회지
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• 제25권2호
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• pp.73-81
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• 2007

본 연구는 개별차량에 대한 미시적 분석이 가능한 고속도로의 실제 항공사진자료를 분석함으로써 고속도로-연결로 접속부를 포함한 합류구간의 교통류 특성을 차로별로 미시적으로 분석하여 기존 연구결과에서 찾아내지 못한 차로별 상호영향에 대한 기초연구를 수행함을 목적으로 한다. 본 연구에서는 고속도로-연결로 접속부에서 수집한 항공사진 원시 자료를 Matlab 프로그램을 사용하여 차로별 30초 단위의 교통량, 속도, 밀도자료를 생성하였고, 또한, 미시적 분석을 위하여 개별차량 차두시간(headway) 데이터를 차로별로 생성하였다. 연구수행 내용으로는 개별차로에 따른 속도, 점유율, 교통량, 차두시간 변화추이를 각각의 차로별로 비교하여 차로특성을 분석하였고 연결로 진입교통량으로 인한 본선 교통류의 정체과정을 분석하였고, 시간과 거리에 따른 시공간도를 작성하여 합류구간 교통류 특성에 대해 해석해보았다. 전체구간을 3개의 지점(합류전, 합류, 합류후)으로 구분하여 차로별 교통류 전이과정을 분석하였으며, 합류구간을 50ft지점으로 세분화하여 교통와해(breakdown)가 발생되는 정확한 위치를 찾아내어 교통류 전파과정을 면밀히 관찰하였다. 본 연구는 혼잡교통류 상태의 연결로 교통류와 본선 교통류간의 관계에 대한 미시적 분석을 수행하여 교통와해현상에 대한 정밀한 분석과 합류구간의 교통와해에 대한 다양한 분석방법을 제시하였으며, 이는 교통와해의 동적변화로 인한 고속도로 동적용량 결정을 할 수 있는 기초이론을 제공한다는 데에 의의가 있다.

• 암석학회지
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• 제10권3호
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• pp.179-189
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• 2001

전자현미분석 기를 이용한 저어콘 및 모나자이트의 화학적 연대측정은 미량의 U, Th 및 Pb의 정량분석을 통해 이루어지는데, 측정에 이용되는 M-line의 특성 X-선은 발생효율이 낮고 피크강도가 작아 측정하한과 오차범위가 고려된 분석조건이 설정 되어야한다. 총 분석시간을 줄이고, 측정조건의 변위에 따른 오차를 감소시키고자 PET결정을 갖춘 3개의 분광기를 이용하여 U, Th 및 Pb를 동시에 측정하였고, 파고분석기를 이용하여 피크/배경 비율을 증가시켜 측정하한을 낮추었다 최적 분석조건하에서 U, Th 및 Pb에 대한 이론적 값인 측정하한을 30 ppm (99%유의수준)까지 낮출 수 있었고. 저어콘의 단일측정 시 800 ppd의 Pb농도에서 $\pm$10% ($2{\sigma}$), 2330 ppm의 U에서 $\pm$5% ($2{\sigma}$) 그리고 측정된 연대에서 $\pm$10% ($2{\sigma}$)이내의 상대오차범위에서 분석결과를 얻었다. 저어콘 및 모나자이트의 연대측정을 수행하는데 있어, 3 $\mu\textrm{m}$ 이하의 공간분해능, 100 ppm ($3{\sigma}$) 이하의 측정하한과 $\pm$10% ($2{\sigma}$) 이하의 분석오차를 고려한 가속전압은 15~20 keV, 빔 전류는 100~200 nA, 그리고 총 측정시간을 300~l200초 (피크와 배경위치에서 각각 동일한 시간으로 측정)로 설정하여 보다 정밀하고 정확한 분석자료를 얻을 수 있었다. 높은 전류에 따른 시료의 손상을 줄이기 위해선 전자빔 직경을 3~5 $\mu\textrm{m}$로 증가시키거나 보다 짧은 시간동안의 측정을 반복하여 그 평균값을 이용하는 것이 필요하다. 빔 전류를 증가시키거나 분석시간을 늘려 측정하한을 낮추고 정밀도를 향상시킴으로서 보다 젊은 시기의 암석이나 상대적으로 U, Th 및 Pb의 함량이 적은 광물의 연대측정에 이용할 수 있다.

• 암석학회지
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• 제15권4호
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• pp.180-193
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• 2006

경상분지 의성지괴의 중앙 북부에 위치하는 안동시 길안면 지역은 선캠브리아기 변성암류, 트라이아스기 청송화강암, 백악기 초 하양층군, 백악기 말-고제3기 화성암류 등으로 구성되어 있다. 이 지역에는 다양한 방향의 단층(남북 내지 북북서 방향의 옥산단층, 북서 방향의 길안단층, 서북서 방향의 황학산단층, 그리고 동서 방향의 임봉산단층)들이 발달하고, 경상분지의 기반암류에 해당하는 청송화강암내에는 다수 단열조의 상대적 시간관계(선후관계 및 공존관계)와 전단단열의 운동감각을 결정하는데 이용되는 기하학적 지시자가 잘 관찰된다. 본 논문은 이들 단열조의 기하학적 특성(연결, 종료, 교차형상 및 절단관계)에 대한 정밀한 분석을 통하여 경상분지 의성지괴 길안면 지역에 발달하는 인장단열의 발달사와 전단단열의 운동성을 연구하였다. 그 결과, 길안면 지역에 발달하는 단열계는 적어도 7회의 변형단계(Dn 이전 단계에서 Dn+5 단계로 명기)를 걸쳐 형성되었고, 단열조의 우세 방향성은 길안면 주변지역에 발달하는 지질도 규모의 단층 우세 방향성과 거의 일치하는 (서)북서, 북북서, 북북동, 동서, 북동 순서로 나타난다. 단열조의 발달사와 운동성를 요약하면 다음과 같다. (1) Dn이전 단계: 남북 내지 북북서 또는 서북서 내지 동북동 방향의 인장단열 형성기. 이후 응력장 변화와 함께 남북 내지 북북서 방향의 절리조는 좌수향 ${\rightarrow}$우수향${\rightarrow}$좌수향 전단단열운동으로 그리고 서북서 내지 동북동 방향의 절리조는 (우수향${\rightarrow}$)좌수향 전단단열운동으로 각각 재활동하였다. (2) Dn 단계: 북서 방향의 인장단열 형성기. 이 단계의 절리조는 이후 좌수향${\rightarrow}$우수향 순서의 전단단열운동을 경험한다. (3) Dn+l 단계:북북동 내지 북동 방향의 인장단열 형성기. 이후, 좌수향 전단단열운동으로 활동하게 된다. (4) Dn+2 단계: 동북동 내지 동서 방향의 인장단열 형성기. (5) Dn+3 단계: 서북서 내지 북서 방향의 인장단열 형성기. (6) Dn+4 단계: 북북서 방향의 인장단열 형성기. 이후, 우수향 전단단열운동으로 활동하였다. (7) Dn+5 단계: 북북동 방향의 인장단열 형성기.