• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.53-59
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• 2016

항공기 날개 구조물은 유체를 포함한 연료탱크로 사용되며, 연료탱크와 날개구조물을 연결하는 체결부는 복합재 구조물을 사용한다. 항공기 날개 구조물에 고속의 물체가 관통 또는 폭발하게 되면 수압램 현상이 발생하며, 수압램 현상에 의해 연료탱크에 높은 압력이 생성된다. 이러한 높은 앞력은 날개구조물 뿐만 아니라 연료탱크와 체결부의 파손을 야기하기 때문에 전투용 항공기의 기체 생존성 확보를 위해서는 수압램 효과에 대한 체결부의 거동을 확인해야 한다. 본 연구에서는 수압램 검증 시험에 앞서 항공기의 복합재 날개 외피와 스파 체결부를 모사한 4종류의 복합재 T-Joint에 정적 인장 시험을 수행하여 시편의 파손 거동을 스트레인 게이지와 초고속 카메라를 통해 확인하였다. 스트레인 게이지를 통해 얻은 변형률을 기준으로 동일한 형상과 하중 조건을 갖는 유한요소해석 모델링의 해석 결과를 비교하여 모델링의 타당성을 확인하였으며, 정적 하중에서 복합재 T-Joint의 파손응력을 확인하였다. 유한요소해석을 통해 향후 진행될 수압램 시험에서 각 시편이 파손되는 압력을 예측하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.71-78
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• 2014

회전익 항공기 중 군에서 운용하는 기동헬기는 전장상황에서 운용되기 때문에 연료셀 피탄 상황에 직면할 가능성이 높다. 연료셀 피탄에 따른 내부압력 증가로 내부폭발이나 화재가 발생할 수 있으며, 이는 승무원의 생존 가능성에 치명적인 영향을 주게 된다. 따라서, 승무원의 생존성을 극대화하기 위해서는 연료셀이 직면 가능한 극한 상황을 예측하여 설계에 반영해야 한다. 항공기 연료셀 설계시 고려해야 하는 데이타는 피탄에 의한 연료셀 내부압력, 수압램 영향에 의한 연료셀 자체 및 금속피팅부 응력, 탄환의 운동에너지 등이 포함될 수 있다. 이러한 설계 데이터 확보를 위해서는 실물 시험을 수행하는 것이 가장 바람직하지만, 시간과 비용의 부담과 더불어 시험실패와 같은 시행착오 위험성으로 많은 제약이 따른다. 따라서, 사전에 다양한 설계 데이터 예측과 시행착오의 최소화를 위해서는 피탄 상황에 대한 수치해석이 필요하다. 본 연구에서는 입자법을 사용하여 연료셀 피탄 조건에 대한 유체-구조 연성 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 전용 충돌해석 프로그램인 LS-DYNA를 사용하였고, 결과로 얻어진 탄의 거동과 에너지, 연료셀 내부압력과 등가응력의 평가를 통해 연료셀 설계와 관련한 데이터 확보 가능성을 타진하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권4호
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• pp.263-270
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• 2017

조선소에서 사용되는 대형 셧오프 밸브의 개폐를 위한 용기의 경우, 저압의 고정식 대형 공기탱크가 사용되고 있는데, 이는 먼 거리에 있는 밸브에 공압을 공급해야 할 경우, 추가 배관이 필요하며 수송도중 압력 강하가 발생하는 문제점이 있다. 이에 본 논문에서는 작업자들의 편의성을 증대시키고, 공기누설로 인한 폭발 방지를 위하여 고압의 휴대형 용접식 질소용기(11 kg, 10 L 및 50 bar)의 설계를 수행하였다. 구조적으로 취약한 용접부를 최소화하기 위하여 용기의 외형을 타원형으로 설계하였으며, 기준 무게 및 용적 충족과 사용압력에 대한 구조안전성을 확립하기 위하여 용기의 두께와 장단축 비를 설계하였다. 또한 용접 잔류응력 예측을 위해 APDL(ANSYS Parametric Design Language)을 이용하여 과도 열-구조 연성해석을 수행하였으며, 내압에 의한 구조안전 및 피로수명을 검증하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권7호
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• pp.936-944
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• 2019

보이지 않는 힘으로도 불리는 잠수함은 수중에서 활동하는 은밀성을 장점으로 대함전, 대잠전 및 핵심표적 타격 등의 임무를 수행하는 전략 수중 무기 체계로 심해에서 높은 수압을 견디며 작전을 수행할 수 있어야 한다. 이러한 관점에서 잠수함 압력 선체는 잠항 깊이에 상응하는 외부 수압에 저항하는 가장 중요한 체계로서 누수, 화재, 충격 및 폭발과 같은 위험으로부터 안전성을 확보함으로써 생존성을 높임과 동시에, 작전 수행 능력을 유지할 수 있게 해주는 강도를 확보하고 있어야 한다. 이를 위해서는 잠수함 압력 선체의 구조형상 설계가 초기에 수행되는 것이 합리적이다. 특히, 함미 원추부 구조물과 압력선체 평형부 및 함미 비압력선체를 연결하는 함미 트랜지션 링의 경우, 설계된 잠수함에 따라 다양한 형상을 띄고 있다. 본 구조물 설계를 위해서는 응력 흐름과 연결성을 고려한 설계뿐만 아니라 복잡한 형상이 기인한 구조물 제작 투입 시수 증가로 인한 원가 상승 또한 검토해야 한다. 따라서, 본 연구에서는 4가지 서로 다른 형상을 갖는 함미 트랜지션 링에 대해서 비선형 유한요소해석을 통한 구조 강도 검토와 더불어 함미 트랜지션 링 형상 복잡도에 따른 작업 일수 및 자재비 검토를 통해 경제성 측면에서의 적정성 검토를 수행하였으며, 검토된 4가지 형상 중 가장 합리적인 잠수함 함미 트랜지션 링 형상을 제안하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제36권4호
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• pp.35-47
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• 2018

본 연구에서는 콘크리트 블록발파 실험과 AUTODYN 수치해석을 통해 몇 가지 전색제 및 충전재가 폭발결과에 미치는 효과를 분석하였다. 전색제와 충전재는 공기, 모래, 폴리머 겔을 이용하였다. 이들 재료들의 전색효과 및 충전효과는 밀장전 조건의 경우와 비교하였다. 매립된 콘크리트 블록을 사용하여 현장 누두공 시험을 실시하였다. 콘크리트 블록 실험 및 수치해석 결과 폴리머 겔을 사용한 경우가 모래 및 디커플링의 경우에 비해 누두공의 크기와 발파공 주위의 최대압력이 더 크게 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 수치해석 결과는 현장시험 결과와 잘 일치하는 경향을 보여주었다. 주변암반 중에서 계산된 최대압력은 폴리머 겔, 모래, 무전색 및 디커플링 조건일 때 각각 37, 30, 16 MPa로 나타났다. 수치해석 모델 내 밀장전 시 최대 압력은 52 MPa로 가장 높게 나타났다. 그러나 손상영역의 크기는 폴리머 겔을 사용한 경우보다 작게 나타났다. 또한, 밀장전은 기준 실험으로 사용되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권6호
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• pp.525-538
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• 2014

무기체계 개발에서 예상치 못한 고속의 총탄 충격을 받았을 때 반응 시스템의 폭발 반응을 예측하는 것은 안정성 확보를 위하여 매우 중요하다. 본 연구에서는 LX-17(92.5% TATB, 7.5% Kel-F)과 AP 기반의 고체 추진제(88% AP, 12% HTPB)가 충전된 반응 시스템에 한계 속도로 충돌하는 총탄 충격을 가했을 경우 발생하는 폭굉 현상 및 파괴 거동을 I&G 모델이 적용된 2차원 하이드로 수치해석을 통해 규명하고자 하였다. 해석 결과, LX-17의 경우 충격-폭굉 천이 현상(SDT)이 주요한 메커니즘으로 작용한 반면 고체 추진제는 상대적으로 안정한 모습을 보였다. 즉, 시스템의 파괴는 내부 압력의 급격한 증가와 격렬한 화학반응을 동반하는 고에너지 물질의 폭굉 현상이 그 원인이며, 폭발등급이 낮은 경우에는 고속 충돌에도 발화되지 않아 커버가 완전 파쇄에 이르지 않는 것으로 관찰되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.72-72
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• 2015

메모리 반도체 세계 시장 점유율 1위 뿐만 아니라 국내 전체 산업 가운데 가장 중추적인 역할을 하는 반도체 산업의 지속적인 성장과 국가 경제의 발전을 위해서 소자 업체 뿐만 아니라 장비, 소재, 부품 산업의 동반 성장은 반드시 필요하다. 그 중에서 특히 소재, 부품 산업을 발전시키는 것이 국산 반도체 장비의 시장 점유율이 낮은 현 시점에서 가장 필요한 선택이다. 반도체 소재, 부품 산업의 발전을 위해서 제일 먼저 해야할 일은 영세한 국내 반도체 소재, 부품 산업을 활성화 시키는 것이며, 지속 적인 연구 개발, 성능 평가 방안 확보, 수요 업체와의 연계 방안 확보 등이 주요 현안이다. 반도체 소자 업체, 장비 업체에서 원하는 소재 및 부품의 성능을 만족하는 제품을 만들기 위해서는 우선 소재 및 부품의 기본 특성을 만족하는지에 대한 평가가 필요하고, 더 나아가서는 디바이스의 특성을 만족시켜줄 수 있는 한 단계 상향된 수요자의 요구 조건을 만족 시켜줄 수 있어야 한다. 본 연구에서는 그 중 특히 중요한 요소인 성능 평가에 대해서 논하고자 한다. 우선 반도체 공정용 소재에 대해서 살펴 보면 대표적인 반도체 소재로 증착용 Precursor, Photo Resistor, Sputter Target 등이 있다, 평가 방법으로는 ALD용 Precursor의 경우 대기 노출시 폭발, 화염 발생 등의 위험 요소를 안고 있어 특별한 주의가 요구 된다. PR이나 Sputter Target은 상대적으로 위험성은 적으며, 다양한 성능 평가 들이 가능하다. 다음으로 부품 평가에 대해서 살펴 보자. 본 원에서 가장 많이 진행된 부품 평가는 개발된 Pump의 성능 평가이다. 개발된 Pump는 1차적으로 KRISS 진공센터 에서 기본 Pumping 능력 평가를 실시하고, 다음으로 공정 평가를 실시한다. Pump마다 특성이 달라서 각 펌프의 성능 평가에 적합한 공정과 장비를 우선 선정하고 그에 합당한 공정을 진행하여 평가를 실시한다. 고 진공용인 Cryo Pump는 순수한 물질의 증착이 중요한 Metal Sputter 공정 장비에 장착하여 공정용 Gas를 흘리면서 Pump의 구동에 따른 성능 평가를 하고, 다음으로 실제로 Metal Sputter를 실시해서 Wafer에 증착된 물질의 특성을 확인한다. 다음으로 Turbo Pump의 경우 Etch 장비에 장착하여 Etch Uniformity, Etch Rate, By-product 배출 정도에 대해서 평가를 한다. Dry Pump는 비교적 공정 압력이 낮은 PECVD 공정 장비에서 평가를 진행 한다. 마지막으로 공정 진단, 챔버 상태 진단 등을 할 수 있는 별도의 부품 또는 장치로 PBMS, PCDS, OES 등의 평가에 대해서 논한다. 본 장치들은 실제 반도체 공정 장비와 환경에서 평가가 되어야지만 최종 사용자 입장에서 신뢰를 가지고 결과에 대해서 접근할 수 있다. 위에 논의된 장치들은 현재 공정 장비에 부착되어서 판매 되고 있는 것이 아니라 수요가 많지 않으나, 자체 성능 개선과 적합한 평가를 통해서 장치의 성능이 인정되면 300 mm 이상 Wafer 공정에서 반드시 필요한 실시가 공정 진단을 위해서 폭발적인 수요를 창출할 수 있으리라 본다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.511-517
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• 2016

철도 차량에 쓰이는 기존 유입식 형태의 계기용 변압기는 장치 내부에 절연유가 충진 된 형태이므로, 차량 운행 중에 내부 압력이 상승할 수 있는 가능성이 있으며. 그에 따른 폭발위험성이 존재한다. 따라서 폭발 방지를 위해 몰드형 건식 계기용 변압기를 개발 중에 있다. 몰드형 건식 계기용 변압기 개발시 주의 하여야 할 점은 몰드를 구성하는 절연용 에폭시 수지를 주입할 때 권선 코일이 감겨진 코어 주변에 기공이 없어야 한다는 것이다. 이는 몰드 내부의 기공에서 스파크 등의 발생 위험이 있기 때문이다. 몰드 내의 기공 발생 요인으로는, 수지 내에 미세 기공(micro void)이 잔재되어 있는 경우와, 성형 중 함침 구조물의 형태에 따라서 대형 기공(macro void)이 발생할 수 있는 점 등이다. 현재 개발 중인 코어는 변압기 성능 향상을 위해 중공(cavity)이 존재하는 형태이며 점도가 높은 에폭시 주입시 중공 내부에 대형 기공이 갇힐 위험이 있다. 따라서 이번 연구에서는, 몰드 내부에 발생할 수 있는 대형 기공의 형성 과정을 이해하고, 기공 형성 요인을 제거할 수 있는 방안으로, 개선된 성형 조건 적용시 기공 형성 결과를 확인하기 위해, 몰드 충진 과정을 VOF기법을 적용한 자유 표면 유동의 수치해석을 통하여 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제51권5호
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• pp.380-387
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• 2014

Piper Alpha disaster drew attention to the damage likely to arise from explosions and fires on an offshore platform. And great concerns have been increased to prevent these hazards. Blast wall is one of the passive safety systems; it plays a key part of minimizing the consequences. However, a buckling due to explosion loads is a factor which can reduce the strength of blast wall. The buckling often occurs between web and flange at the center of blast wall. This study aims to find a solution for reinforcing its strength by installing a flat plate at the spot where the buckling occurs. First of all, ANSYS finite element method is adopted to numerically compute the structural resistance characteristic of blast wall by using a quasi-static approach. Sequentially, the impact response characteristics of blast wall are investigated the effect on thickness of flat plate by using ANSYS/LS-DYNA. Finally, pressure-impulse diagrams (P-I diagram) are presented to permit easy assessment of structural response characteristics of stiffened blast wall. In this study, effective use is made to increase structural intensity. of blast wall and acquired important insights have been documented.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.35-42
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• 2019

회분식 축합반응에 의하여 폴리에스터 수지를 제조하는 중 소규모 화학 공장에 대하여 공정안전관리제도 (PSM)의 시행에 활용되는 위험성평가 방법들 중의 하나인 K-PSR 기법을 이용하여 위험성 평가 및 분석을 진행하였다. K-PSR 기법은 중 소규모 화학공장에 대한 위험성 재평가 시에 나타나는 인프라 부족에 의한 어려운 점을 보완하기 위하여 KOSHA에서 개발한 위험성 평가 기법이다. K-PSR 기법을 적용하기 위하여 선택된 화학 공장의 전체 공정을 축합반응공정과 희석/여과 공정의 2 개의 검토구간을 설정하고, 이에 대한 4가지 가이드워드(누출, 화재 폭발, 공정 트러블, 및 상해)를 기초로 하여 공정상의 잠재위험을 찾아내어 분류하였다. 연구의 결과로서, 위험도 등급을 고려한 안전조치로는 첫째, 누출 및 화재 폭발의 잠재 위험성을 예방하기 위한 구체적인 조치로서는 노후설비에 대한 비파괴 검사 및 전기설비의 LOTO 절차서의 마련이 반드시 필요한 것으로 확인되었다. 둘째, 열매체 공급 배관에는 압력계 및 온도계를 설치하여 공정 트러블을 최소화하고, 마지막으로 국소배기장치를 설치하여 잠재적인 상해를 예방해야 함을 알 수 있었다.