• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.205-205
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• 2012

Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) 장치는 국내 유일의 초전도 자석을 이용한 핵융합 연구 장치로서 초고온의 플라즈마를 생성하여 차세대 에너지원인 핵융합 에너지를 획득하는 것을 목표로 두고 있다. 플라즈마를 생성부터 유지하기 위해서는 수소 동위원소를 토카막 내부로 공급해 주어야 하는데 이러한 수소동위원소를 "연료"라 부르며, 이 연료를 토카막 내부로 공급해 주는 시스템을 연료주입 시스템(Fueling System)이라고 한다. KSTAR에서는 토카막 내부로 고속의 연료 주입이 필요하고 정밀한 양의 연료를 공급하는 밸브를 사용하여야 하며, 이러한 밸브를 제어 할 수 있는 제어기를 필요로 한다. 위의 사항에 적합한 피에조 밸브(Piezoelectric Valve)는 2 msec 이내의 개폐시간과 500 Torr ${\ell}$/s 이상의 유량을 흘려줄 수 있는 피에조 밸브로 압전소자에 가해지는 전압(0~250 V)에 따라 변위의 양에 비례하여 연료가 진공용기 내로 유입된다. 압전소자의 변위는 최대 140 ${\mu}m$로 최적화되어 있어야 하며, 정전용량(Capacitance)는 30~40 nF이어야 한다. 또한 소자에 힘(Force)를 가해 최대 7 N으로 136 ${\mu}m$의 변위를 가진 소자를 사용해야 한다. 피에조 밸브의 특성으로는 아날로그 신호로 작동이 되어야 하며, 유량신호를 피드백하여 밸브의 구동 전압을 정밀하게 제어 되어야 한다. 피드백 제어를 위해 압력센서는 XCS-190 Series를 사용하여 낮은 유량에서도 민감하게 반응하도록 제작하였으며, 고전압이 유기 되었을 때 제어기를 보호하기 위한 정션박스를 설치하였다. 밸브 제어기는 피에조 밸브의 개방 속도를 높이기 위해 밸브 구동 전압을 순간적으로 높이는 POP 전압을 생성하는 기능과 유량 신호를 피드백해서 밸브 구동 전압을 정밀 제어 하는 기능을 가지고 있다. 제어장치는 아날로그 및 디지털 제어회로의 전원용 +15 V DC와 밸브 구동용 +250 V DC 출력용의 전원 공급 장치(Power supply unit), 펄스 및 트리거 신호를 생성하는 Master Programmer unit), Pop 전압과 피드백의 중요한 기능을 수행하는 Valve controller unit로 제작 되었다. 피에조 밸브와 제어기는 상호 작용하여 동작을 원활히 할 수 있도록 특성 실험을 진행하여야 하며, 진공상태에서 Lack의 유무를 확인하여야 한다. 현재 개발 제작된 밸브의 진공누설시험 및 특성실험을 진행하고 있으며, KSTAR 5차 캠페인에 적용할 계획이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.311-320
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• 2003

압밀계수는 지반과잉간극수압의 소산속도를 지배하므로 연약지반 개량공법 설계에 적용되는 매우 중요한 특성치의 하나로서 원위치의 압밀계수는 피에조 콘 소산시험을 통하여 추정된다. 간극수압 소산시험으로 추정되는 압밀계수 추정에 적용되는 기존의 이론해 들의 국내 해성점토 지반 적용성을 검토하고 점토 지반의 특성에 따른 압밀계수의 변화 특성을 파악하여 원위치 압밀계수에 대한 합리적 추정에 적합한 이론해를 선정하는 것이 이 연구의 목적이다. 이 연구에서는 경남 양산물금 지역의 해성 점성토층을 대상으로 피에조 콘 소산시험과 불교란 시료에 대한 실내시험(Rowe cell 등)을 실시하고 시험결과를 이론해에서 얻어진 수평압밀계수와 표준압밀시험(oedometer test), Rowe cell 시험결과와 비교하였다. 또한 점성토의 여러 지반 특성치(선행압밀압력 등)와 압밀계수의 관계를 고찰하여 합리적인 이론해 선정을 위한 기준을 마련하고자 하였다. 연구결과 Torstensson(원통형공동이론)해와 Teh & Houlsby의 해가 매우 유사한 값을 보이며, 표준압밀시험으로 추정한 수평압밀계수는 단계별 모두 Torstensson(원통형) 또는 Teh & Houlsby의 이론해와 유사하게 나타났다. 따라서, 피에조 콘 시험으로 수평압밀계수를 구하는 방법으로서 위의 이론해 들[Torstensson(원통형) or The & Houlsby]에 의한 산정치를 취하도록 추천되었다.

• 지질공학
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• 제21권4호
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• pp.349-359
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• 2011

점성토의 압밀거동은 투수성과 변형성에 영향을 받으며 그 중 투수성은 흙의 종류 및 상태, 특히, 이방성에 영향을 받는다. 연약지반의 투수계수는 피에조 콘 소산시험 및 실내압밀시험 (Oedometer test)에 의해 구할 수 있으며, 피에조 콘 시험으로 과잉간극수압 소산측정이 가능하여 수평압밀계수와 수평투수계수 평가에 유용하게 사용된다. 본 연구에서는 국내 서해안 및 남해안 지역의 해성 점성토층을 대상으로 피에조 콘 소산시험을 실시하였으며, 불교란 시료에 대한 실내시험(Oedometer, Rowe cell)을 실시하고 각 이론해 별로 비교 분석을 실시하였다. 연구결과 Jamiolkowski(M적용) 등(1985)의 해로 추정한 kh/kv가 이 연구 대상지반의 투수특성과 가장 유사하게 나타나 국내의 연약지반에서 피에조 콘 소산시험 및 실내시험 (Oedometer test)에 의하여 투수특성(kh/kv, kh)을 평가하는 방법으로서 이들 이론해의 적용을 추천한다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권6호
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• pp.45-56
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• 1998

대상 연약지반의 적절한 개량기술 선택과 개량 효과들을 평가, 관리하기 위해서는 현장 연약 점토지반 특성을 정확히 평가할 수 있는 적절한 현장 시험기법의 적용이 필수적이다. 본 논문에서는 여러 현장시험 방법 중에 경제적이면서도 효과적인 것으로 알려져 국내에서 그 수요가 증가하고 있는 피에조 콘(piezocone)과 딜라토메터(dilatometer)를 이용하여 연약지반의 현장 물성을 평가하고 비교하였다. 연구결과 두 장비 모두 유사한 흙 분류 결과를 제공하였으나. 특히 간극수압으로부터 도출한 흙 분류 결과가 연약점토층 사이에 실트나 모래층 들이 산재한 우리나라 실정에 보다 적절하며 일관성 있는 결과를 주는 것으로 평가되었다. 점토층의 비배수 전단강도는 피에조 콘의 경우 간극수압과 선단저항력으로부터 도출된 간들이 유사하였고 딜라토메터로부터 추정된 비배수 전단강도는 피에조 콘의 두 관측 값으로 유추된 결과들의 평균간에 근접한 것으로 평가되었다. 그리고 실트 또는 모래층이 산재하는 경우 연약지반의 압밀특성을 평가하기 위해서는 관입과정에서 유발되는 소산효과를 고려한 이론적 시간계수가 보다 적절한 것으로 평가된다.

• 한국분무공학회지
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• 제25권1호
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• pp.1-7
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• 2020

In the common rail fuel injection system, which is the core of diesel high efficiency and NO_X reduction, injection strategies such as high pressure injection of fuel, accurate injection rate control, and multistage injection are important to increase fuel atomization. In this study, the bypass type piezo injector for the electronic control based common rail injection system applied to diesel fuel vehicle was studied. In particular, the injection rate and internal fuel flow characteristics of the high-pressure injector according to the piezo stacking number and applied voltage were analyzed by theoretical numerical method. When the applied voltage changes, it is determined that additional fuel flow through the bypass compensates for the reduced valve driving force due to the change in the driving voltage.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.169-179
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• 2003

연약지반에 축조되는 구조물 설계에 매우 중요한 지반 특성치인 점토지반의 비배수 전단강도를 깊이에 따라 연속적으로 측정할 수 있는 현장 원위치 시험법으로서 피에조 콘의 활용도가 점점 높아지고 있다. 피에조 콘 시험으로 추정되는 비배수 강도의 신뢰성은 이에 적용되는 콘 계수 값의 신뢰성에 크게 의존한다. 콘 계수에 대한 여러 연구자들의 제안이 우리의 실정에 맞는지 검증하고 점토지반의 특성에 따른 콘 계수 값의 변화 특성을 파악하여 콘 계수 선정에 대한 합리적인 기준을 마련하는 것이 이 연구의 목적이다. 이 연구는 경남 양산물금 지역의 해성점토층을 대상으로 피에조 콘 시험과 비교란 시료에 대한 실내 전단강도시험(일축압축시험, 비압밀 비배수 삼축압축시험)과 압밀시험을 실시하였다. 시험 결과를 이용하여 콘 계수와 점토의 여러 역학적 특성치(비배수 전단강도, 선행압밀압력, 소성지수, 간극수압비, 강성지수, 마찰비)의 관계를 고찰하여 콘 계수 값의 합리적 선정을 위한 기준을 마련하고자 하였다. 연구 결과로부터 얻은 결론으로서는, 상관관계가 비교적 높은 특성치의 짝은 비배수 전단강도와 콘 계수$(N_{kt}, N_{ke}, N_{\Delta u})$, 선행압밀압력과 $(N_{kt}, N_{ke})$, 간극수압비(B$_{q}$ )와 $(N_{ke}, N_{\Delta u})$이었고 선행압밀압력과 $(N_{\Delta u}), B_q와 (N_{kt})$는 상관 관계가 나타나지 않았으며, 소성지수, 강성지수, 그리고 마찰비도 콘 계수와 상관 관계가 없는 것으로 나타났다. 또한, 비압밀 비배수(UU) 삼축압축시험으로 구한 점토의 비배수 전단강도를 기준으로 할 때, 여러 제안자들이 제안한 피에조 콘 시험결과를 이용한 비배수 전단강도 추정에서 $(N_{\Delta u})$가 다른 두개의 콘 계수보다 선행압밀압력의 크기에 상관없이 변화폭, 표준편차 및 분산도가 모두 작아서 신뢰성이 가장 높게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권12호
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• pp.47-54
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• 2011

점성토 지반의 거동은 압축성뿐만 아니라 투수특성에 크게 영향을 받으며, 특히, 투수특성은 흙의 특성, 이방성에 따라 다르게 나타난다. 투수계수는 주로 실내 압밀시험과 현장 피에조 콘 시험으로부터 산정이 가능하다. 피에조 콘에 의한 투수계수 산정방법은 과잉간극수압의 소산시험 결과로부터 추정할 수 있다. 본 논문에서는 간극수압 소산시험 및 실내시험결과(Oedometer test)를 이용하여 기존의 투수성 평가에 이용되는 이론 해들의 적용성을 검토하고자 하며, 점성토지반 특성에 따른 ${k_{h}/k_{v}}$의 변화를 파악하여 원위치 ${k_{h}/k_{v}}$를 합리적으로 추정할 수 있는 적합한 해를 선정하였다. 연구대상지반은 경남 양산물금 지역의 점성토층이며 원위치 시험인 피에조 콘 소산시험과 비교란 시료에 대한 실내압밀시험(Oedometer test)을 실시하고 각 투수계수 추정해 별로 비교 분석을 실시하였다. 연구결과 피에조 콘 소산시험으로 산정된 투수계수비가 5.85로 나타나 실내시험(Rowe cell/Oedometer)으로 산정된 투수계수비 5.28과 매우 유사한 값을 나타냈다.

• 한국분무공학회지
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• 제17권3호
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• pp.158-163
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• 2012

This paper presents spray characteristics of piezo-driven type common-rail injector and comparisons to those of solenoid-driven type. Experiments were conducted to measure spray penetraion and SMD distributions using a spray visualization system and PDPA (phase Doppler particle analyzer) system. Injection conditions including injection pressure and energizing durations were varied in order to analyzing effects of injection conditions on spray characteristics. Furthermore, ambient pressures were increased for keeping ambient gas density close to in-cylinder pressure of diesel engine. Results showed that injection delay of piezo-driven type injector was much shorter than those of solenoid driven type and exhibited enhanced atomization performances.

• 한국분무공학회지
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• 제24권2호
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• pp.66-72
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• 2019

Diesel vehicles suffer from poor starting and running problems at cold temperatures. Diesel vehicles have the characteristic that CO and PM are reduced or similarly discharged when going from low temperature to high temperature. In this study, a bypass type piezo injector for electronic control based common rail injection system was used. Numerical analysis using injector drive analysis model was performed to analyze injector drive and internal fuel flow characteristics according to fuel temperature change. The results show that the rate of density change due to the fuel temperature is proportional, and that the effect of the kinematic viscosity is relatively large between $-20^{\circ}C$ and $0^{\circ}C$. Comparing the results of temperature condition at $0^{\circ}C$ and $20^{\circ}C$, it is considered that the viscosity is more correlated with the needle displacement than the pressure chamber of the delivery chamber.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.163-164
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• 2012