• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.190-194
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• 2016

자연에서 안정적이고 경제성이 높은 구조로 벌집 구조가 많이 언급이 된다. 이러한 벌집 구조의 특징으로 인해 많은 공학자들이 그 구조를 모방하여 적용하고 있다. 벌집 구조에도 다양한 종류가 존재하지만 그 중 음의 푸아송 비(Poisson's ratio)를 갖는 Chiral Honeycomb 구조가 많이 연구되고 있다. 푸아송 비는 물질이나 구조의 고유한 물성치로 종, 횡 방향의 변형율로 나타내며 이 값으로 외부 조건으로부터의 변형을 예측 할 수 있게 된다. 흔히 푸아송 비는 양의 값을 가지지만 Chiral Honeycomb 구조는 음의 푸아송 비를 가져 기존의 구조와는 다른 기계적 성질을 가지게 된다. 이 논문에서는 Chiral Honeycomb 구조 중에서도 4개의 관절(ligament)를 가지는 Tetra Chiral Honeycomb 구조에 대해 EDISON용 CASADsovler 프로그램을 통해 유한 요소 해석을 수행하여 등가 물성치를 구해 보았으며 기존 실험의 값들과 비교를 통해 해석을 위해 필요한 적절한 대표 체적에 대해 확인해 보았다.

• Composites Research
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• 제37권4호
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• pp.310-315
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• 2024

음의 푸아송 비를 갖는 오그제틱 구조는 일반적인 구조와 상반된 거동 특성을 지니고 있어 에너지 흡수, 로봇 등의 다양한 분야에서 관심받고 있다. 하지만, 현재까지는 오그제틱 구조의 설계 및 최적화에 대한 연구가 중점적으로 진행되고 있으며 이를 활용하는 연구는 미비한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 3D 프린팅 기술을 활용하여 삼각형 형태의 천공을 가진 소프트 오그제틱 구조를 제작하여 기하학적 구조에 따른 기계적 물성을 확인하고, 푸아송 비의 변화를 계산하였다. 또한, 제작한 소프트 오그제틱 구조 내에 형상기억합금을 삽입함으로써 오그제틱 구조의 능동적 2차원 변형을 구현하고 이의 선택적 물체 투과성을 확인하였다. 이 기술은 소프트 로봇, 웨어러블 전자기기, 통기성이 제어되는 차세대 의류, 스마트 유연 센서 등 넓은 범위에 걸쳐 다양한 산업분야에 파급효과를 불러올 수 있을 것이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.195-204
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• 2004

기존의 다축응력 상태의 콘크리트 크리프 실험으로부터 제안된 푸아송비에 대한 연구결과는 서로 큰 차이를 나타내고 있다. 측정된 변형률로부터 계산된 푸아송비는 작은 실험 오차에 의해서도 매우 민감하며, 이러한 민감성은 푸아송비의 시간에 따른 변화와 응력상태에 따른 경향을 파악하는 데 있어 큰 어려움을 초래한다. 따라서 이러한 연구결과의 불일치를 해결하고 신뢰성 있는 결과를 도출하기 위해서 새로운 분석방법이 요구된다. 이 연구는 다축응력 상태의 크리프 실험결과에 대한 새로운 분석방법으로 미세평면 모델을 적용하였다. 미세평면 상에서 체적과 편차컴플라이언스에 대한 수학적 모델로는 이중지수 법칙을 사용하였다. 체적과 편차성분의 컴플라이언스는 여섯 개의 변수로 구성되며 실험결과를 최적으로 모사하는 변수를 최적화 기법으로부터 구하였다. 여섯 변수에 대한 회귀분석결과로 부터 계산된 푸아송비는 시간에 따라 변화하였다. 또한 시간에 따라 푸아송비가 일정하다는 조건에서 네 변수를 결정하였으며 이 때의 회귀분석결과와 실험 측정값 사이의 오차는 여섯 변수가 사용된 회귀분석결과의 오차에 비해 다소 크게 나타났다. 네 변수에 대한 회귀분석결과로부터 얻은 시간에 따라 일정한 푸아송비는 큰 오차 없이 실제의 구조해석에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.9-9
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• 2017

입자거동해석소프트웨어(EDEM)은 DEM(Discrete Element Method)기법을 이용한 입자 거동 전용 해석툴로 입자 유입량, 위치 등을 조절하여 입자거동과 관련된 제품 개발, 프로세스 최적화를 위한 비용 및 시간 절감에 활용도가 뛰어난 소프트웨어이다. EDEM을 활용하기 위해선 적용대상에 대한 물성치를 적용하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 EDEM를 이용하여 현재 연구개발 중인 카드클리너 방식의 고추 선별기의 성능을 분석을 수행하기 위해 고추 물성측정 실험을 수행 하였다. EDEM을 이용한 입자거동해석에 필요한 개인 물성치에는 포아송비, 전단탄성계수, 밀도가 있다. 또한 입자-입자, 입자-Geometry 간의 상호관계를 위한 물성치인 반발계수, 정지마찰계수, 구름마찰계수가 필요하다. 공시 시료인 고추는 광주광역시 남구 승촌동 소재의 개인농가 Plastic 온실로 재배된 '천상'품종을 사용하였다. 푸아송 비와, 전단 탄성계수를 측정하기 위한 인장시험기기로는 만능인장시험기(TA-XT2, Stable Micro, 영국)를 이용하였으며, 인장에 의한 고추의 변형량 축정은 초고속카메라(NX4-SI, IDT, 미국)을 이용하였다. 밀도는 비중병법에 기초하여 질량과 부피를 측정하여 밀도를 계산하였다. 반발계수는 고추의 충돌 실험을 통해 변화한 높이를 이용하여 계산하였고, 충동 실험을 통해 변화한 높이는 초고속카메라를 이용하여 측정하였다. 정지마찰계수와 구름마찰계수는 고추의 미끄러짐이 시작하는 각도와 등속도 운동으로 구르는 각도를 초고속카메라를 이용하여 측정 후 계산하였다. 모든 실험은 3번 반복을 통해 평균값을 시험 결과 값으로 이용하였다. 고추의 대한 물성치 실험결과 고추의 푸아송 비는 0.294(std : 0.2), 전단탄성계수 4.624E+06 Pa, 밀도 $600kg/m^3$로 나타났다. 또한 입자-입자 간의 물성치인 반발계수는 0.383, 정지마찰계수는 0.455, 구름마찰 계수는 0.043로 나타났다. 추후 본 연구에서 측정한 고추의 물성치를 적용한 EDEM 입자거동해석 시뮬레이션을 통해 카드클리너 방식의 고추 선별기의 성능에 대한 분석을 하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권2호
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• pp.237-244
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• 2016

산업에서 널리 사용되고 있는 압축 원통 코일 스프링은 제작 시 스프링 고유의 특성을 유지할 수 있는지 실험을 통해 검증해야 한다. 이 과정에서 많은 시간과 비용을 소비한다. 따라서 본 연구에서는 선형 정적 구조 해석 방법을 이용하여 스프링의 구조 건전성 평가를 수행하였다. 본 연구의 타당성을 입증할 목적으로 설계 규격 및 각종 국제적 평가 규격에 의한 실험적 방법과의 비교 및 검증을 수행하였다. 양 끝단 처리를 하지 않은 스프링 형상을 사용하여 구조 해석을 수행한 결과, 해석 모형 제작에 필요한 시간은 절감하고 격자의 질은 향상할 수 있었다. 푸아송 비는 구조 해석 결과에 별다른 영향을 미치지 않았다. 그리고 구조 해석만으로 스프링 구조 건전성을 검증할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권11호
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• pp.1521-1528
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• 2011

자동차용 고무부품에 대한 유한요소 해석의 신뢰 향상을 위하여 고무소재 물성치에 대한 연구를 수행하였다. 마운트 설계를 위하여 수백 종의 고무 물성치를 모두 측정하는 것은 현실적으로 어렵다. 그래서 시험 값을 대신하는 순수전단 시험 데이타의 변환 방법을 제시하여 유효성을 확인하였다. 순수전단시험의 응력-변형 관계의 변환은 단순인장시험 데이터와 주 연신률의 함수로 정의한 푸아송의 비를 사용하였다. 카본 충진 고무의 변환 순수전단시험 데이터는 100%변형까지 시험 데이터와 상당히 유사하다. 단순인장시험 데이타와 함께, 순수전단시험의 변환 데이타와 시험 데이터를 각각 사용한 허브베어링 씰의 접촉력에 대한 유한요소해석 결과들은 시험 데이터와 거의 일치하였다. 해석에 사용된 재료상수는 Ogden 상수이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권9호
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• pp.1209-1217
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• 2002

The use of a two dimensional hierarchical elements are investigated for the incompressible flow computation. The construction of hierarchical elements are explained by both a geometric configuration and a determination of degrees of freedom. Also a systematic treatment of essential boundary values has been developed for the degrees of freedom corresponding to higher order terms. The numerical study for the poisson problem shows that the computation with hierarchical higher order elements can increase the convergence rate and accuracy of finite element solutions in more efficient manner than the use of standard first order element. for Stokes and Cavity flow cases, a mixed version of penalty function approach has been introduced in connection with the hierarchical elements. Solutions from hierarchical elements showed better resolutions with consistent trends in both mesh shapes and the order of elements.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권5호
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• pp.489-495
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• 2009

A novel technique to measuret of viscoelastic properties of polymers is proposed to investigate complex Poisson's ratio as a function of frequency. The forced vibration responses for the samples under the normal and the shear deformation are to be measured with varying load masses. The measured data were used to obtain the viscoelastic properties of the material based on an accurate 2D numerical deformation model of the sample. The 2D model enabled us to exclude data correction by the empirical form factor used in 1D model. Comprehensive measurements of viscoelastic properties of two slightly varied silicone RTV rubber ($Silastic^{(R)}$ S2) compositions were performed. Standard composition (90% PDMS polymer + 10% catalyst) and modified composition (92.5% polymer + 7.5% catalyst) were tested in temperature range from $30^{\circ}C$ to $70^{\circ}C$. Shear modulus, modulus of elasticity, loss factor, and both the real and the imaginary parts of the Poisson's ratio were determined for frequencies from 50 to 400Hz in the linear deformation regime (at relative deformations $10^{-4}{\sim}10^{-3}$).

• Composites Research
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• 제26권2호
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• pp.85-90
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• 2013

본 논문에서는 탄소섬유강화플라스틱 면재와 알루미늄 샌드위치 심재를 가지는 복합재 샌드위치의 제조와 3절점 굽힘 실험에 대해 연구하였다. 시편은 3가지 하니컴 종류(3.18 mm, 4.76 mm, 6.35 mm의 셀 크기)와 3가지 곡률 반지름(평판, r = 1.6 m, r = 1.3 m)을 가지도록 제작하였다. 샌드위치 곡률의 기준은 W-방향을 기준으로 제작 하였다. CFRP $2{\times}2$ 트윌의 인장에서 기계적 물성치(탄성계수, 강도, 푸아송 비)를 측정하여 그 값들을 다른 CFRP 섬유 적층판의 값과 비교하였다. 실험결과 평판 샌드위치 패널의 3절점 굽힘 실험에서 심재의 전단강도는 공개된 데이터에 비해 11-30% 낮게 나왔다. 제한된 시편 크기에서 1.3미터 곡률을 가지는 패널은 평판 패널에 비해 심재의 극한 전단강도가 0.8-3.8% 감소한 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.408-408
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• 2012

반세기가 지나는 동안 우리는 반도체의 크기가 계속해서 작아지는 것을 경험해왔다. 반도체 디바이스들의 차원이 100 nm 이하로 작아지면서, 나노와이어나 나노튜브로 이루어진 나노 소자들은 필연적으로 양자효과[1] 같은 저차원효과가 나타나게 된다. 특히 1차원 반도체 구조에서는 전자상태 밀도의 변화에 수반되는 전자-포논의 상호작용이 감소되어 전자이동도가 증가할 것으로 예측되었고, 이러한 이동도의 증가는 그동안 나노와이어나 나노튜브의 전기 전도도 증가가 일어난 실험적 데이터를 설명하는 이론적 받침이 되었다[2]. 한편 일차원 반도체 구조 체에서는 채널의 저차원화에 따른 전기장의 불균일성이 심화되고 이로 인하여 벌크와 매우 다른 전기수송 특성이 나타날 수 있는데 이러한 점이 그동안 간과되어 왔다. 본 연구에서는 시뮬레이션을 통하여 양자효과를 배제한 정전기적인 저차원 효과만으로도 전기 전도도가 증가할 수 있음을 보이고자 한다. 우리는 푸아송 방정식과 표동-확산 방정식을 SILVACO사의 ATLAS 3D 시뮬레이터를 이용하여 풀었다. 이 시뮬레이션에 사용된 실리콘 나노와이어는 길이를 $2{\mu}m$로 고정시키고 다양한 정사각형 단면적을 가진 구조로 하였다. 여기서 정사각형의 한변을 10nm 에서 100 nm까지 변화시켰다. 실리콘 채널의 도핑농도가 $1{{\times}}1016cm-3$일 경우, 낮은 전압, 즉 < 0.5 V 이하 영역에서는 벌크와 같은 선형적인 전류-전압 특성이 나타나지만, 그 이상의 전압 영역에서는 전류-전압 그래프가 위로 휘어지며(super-linear) 전기전도도가 확연히 증가함을 알 수 있었다. 예를 들어 2 V에서는 벌크에 비하여 흐르는 전류가 2배나 더 향상되었다. 이런 비선형적인 성질은 높은 전압을 인가하였을 때 나노와이어 채널 전반에 걸쳐 charge neutrality가 깨지게 되고 전하밀도가 증가하여 전도도 증가가 일어나는 것으로 밝혀졌다. 이 결과는 기존의 나노선에서의 전기전도도 증가 현상을 설명할 수 있는 대안을 제공할 수 있다.