차세대 전력반도체 중 하나인 GaN HEMT(Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor)는 낮은 온 저항, 고속 스위칭 및 낮은 출력 커패시턴스 특성을 가지므로 더 높은 전력밀도를 달성할 수 있다. 그러나 낮은 문턱 전압 및 높은 dv/dt로 인해 외부 요인에 취약하다. 본 논문에서는 GaN HEMT를 3kW급 단상 인버터에 적용 시 발생한 문제점을 분석하고 해결방안을 제시한다.
본 논문은 GaN(Gallium Nitride)전력모듈과 GaN IPM(Intelligent Power Module)의 DPT(Double Pulse Test)를 통한 스위칭 특성 분석에 대해 다룬다. GaN 소자는 낮은 스위칭 손실로 인하여 고속 스위칭이 가능하여 최근 각광받는 소자 중 하나이다. 본 논문에서는 GaN 소자의 DPT를 위한 테스터를 설계/제작하고, 이를 활용하여 전압/전류 별 스위칭 특성을 실험적으로 확인하였다.
협동로봇은 4차 산업혁명에서 제시하고 있는 생산시스템 중 하나로 작업자의 정교한 손기술과 로봇의 단순 반복작업 능력을 조합하여 효율성을 극대화할 수 있는 시스템이다. 또한, 작업자와 로봇 간의 작업공간 공유에서 발생하는 안전문제의 해결과 함께 효율적인 인터페이스 방법 개발에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 이를 위하여 작업자의 편리성과 집중도를 강화하기 위해 작업자의 수신호를 인식하여 로봇을 제어하는 방법을 제시하였으며 안전공간의 개념을 도입하여 작업자의 안전을 확보하였다. 이를 구현하기 위하여 로봇제어, PLC, 영상처리, 기계학습, ROS 등 다양한 기술을 사용하였다. 또한 이를 교육매체로 활용하기 위하여 제시된 기술들의 역할과 인터페이스 방법을 정의하여 제시하였다. 학습자들은 소개된 여러 기술들을 연계하여 시스템을 구축하고 조정하는 일을 수행한다. 따라서 현장에서 필요한 기술의 필요성을 인식시키고 이에 대한 심화 학습을 유도할 수 있는 큰 장점이 있다. 또한 문제를 제시한 뒤 스스로 문제를 해결하는 방법을 모색하는 형태로 진행해 자기 주도적으로 학습할 수 있도록 유도할 수 있다. 이를 통해 4차 산업혁명의 주요 기술들을 학습하고 다양한 문제에 대한 해결 능력을 향상시킬 수 있다.
과거 10년 동안 마이크로 전자 공학의 극소형화는 실리콘 기판상에서 평면구조를 제작하는 기 술의 발전을 가져왔으며 정보처리 분야에 일대 혁명을 가져왔다. 그런데 지금은 이 기술의 발 전으로 기계공학에서도 이에 상응하는 연구개발이 진행되고 있으니 이를 총칭하여 마이크로 가 공기술(micromachining)이라 부른다. 기계, 광학, 전자 부품의 마이크로 집적화는 하나의 마이 크로 시스템으로 구현되어 기술혁신의 새로운 영역을 개척할 것으로 예상되고 있다. 이 새로운 기술은 마이크론 단위의3차원 초정밀 가공을 가능케 함으로써 미래 메카트로닉스 (mechatronics)의 새로운 영역으로 자리잡게 될 것으로 전망한다. 이 글에서는 마이크로 시스템에 대해서 기술하고자 한다.
본 연구에서는 미소 비대칭 링을 대상으로, 맥놀이의 주기를 조절하는 실용적 기법을 제시한다 미세한 비대칭성은 하나의 링 모드를 근접한 주파수를 갖는 모드 쌍으로 분리시키는데, 이 모드 쌍이 동시에 가진되면 근접한 주파수 성분이 간섭함으로써 진동과 음향의 맥놀이가 발생한다. 단순화된 종형상의 링 시편을 대상으로 모드 쌍 데이터를 정밀 측정하고, 측정된 모드 쌍 조건을 만족하는 등가 링 모델을 만든다. 등가 링에 대한 유한요소해석을 통하여, 질량을 부착시키거나 두께를 감소시킬 때, 모드 쌍의 조건 변화를 예측하고 맥놀이 주기를 조절하는 방법을 제시한다. 구조변경에 따른 맥놀이 주기 변화의 예측치와 측정치를 비교하여 제시된 맥놀이 조절기법의 타당성을 검증한다.
한국종은 거시적으로 축 대칭 구조이나, 복잡한 문양과 주조 오차로 인해 미세한 비대칭성을 갖는다. 작은 비대칭성은 하나의 진동모드를 미세한 주파수 차이를 갖는 모드 쌍으로 분리하고, 모드 쌍이 서로 간섭하여 맥놀이를 만든다. 적절한 주기의 선명한 맥놀이는 종소리를 웅장하게 만들고 생동감을 준다. 본 연구에서는 인공 덤쇠를 사용하여 선명한 맥놀이를 만드는 방법을 제시한다. 설계 단계에서 종의 비대칭성을 압도하는 크기의 인공 덤쇠를 만들어 선명한 맥놀이 조건을 구현하면 주조 후에 주기만 조절하면 된다. 이를 위해 현대에 제작된 대형 한국종의 맥놀이 주기 데이터를 분석하고 등가 종 모델을 이용하여 비대칭성의 크기를 정량화시킨다. 등가 종 모델의 유한요소해석을 통해 덤쇠의 위치와 크기에 따른 모드 쌍의 이동을 예측하고 선명한 맥놀이를 내는 인공 덤쇠의 설계사례를 소개한다.
최근 미래지향적 고부가가치의 첨단 산업 전반에 걸친 세계 각국의 연구 개발 노력이 더 한층 가속되 어지면서 특히 항공, 우주, 신운송기기, 정보 통신기기, 메카높틱스, 전자산업, 메카트로닉스 등에 있어 보다 더 가혹한 조건과 분위기 하에서도 우수한 특성과 다양한 기능성 등을 유지할 수 있는 신소재로의 소재 대체화 요구가 높아지게 되어졌다. 국내 역시 최근 다양한 종류의 세라믹스를 생산 하고있긴 하나 이와 같은 기계적 특성치를 구하기 위한 시험편의가공 및 제작을 최적화 수행하지 못하는 관계로 인하여 동일한 소재를 갖고도 충분히 신뢰도있는 데이터들이나 높은 값의 데이터들을 제시하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 굽힘 강도측정용 세라믹스 시험편을 최적 가공함으로써 기계적 특성치를 최대로발휘하 고자 한 바, 기 발표한 연삭 가공 조건 변화에 따른 최적화 가공 연구에 영향을 미칠 수 있는 것으로 보여지는 연삭 공구에 대한 "In-process dressign"을 최초로 도입하여 일반 연삭 가공을 실행해 봄으로써 그 효과를 명확히 규명하고자 하였으며, 이를 토대로 실제 부품화에 있어서나 Creep-feed grinding에 있어서도 적용할 수 있는 가에 대해서도 알아보고자 하였다.알아보고자 하였다.
최근 기계공업에 있어서 컴퓨터 이용은, 메카트로닉스 및 CAC/CAM 등에서 볼 수 있듯이 급속히 진전되고 있다. 이와 더불어 생산 기술에 있어서도 소프트웨어의 비율이 중대함과 더불어, 그의 질적 향상 및 생산성 향상이 강력히 요망되고 있다. 이와 같이 소프트웨어의 중요성이 널리 인식 됨에도 불구하고, 생산시스템 전체를 통합적으로 취급할 수 있는 소프트웨어의 체계는 아직 확립되어 있지 않다. 금후 기계공업을 더욱 고도화 시키고, 국제경쟁력을 확보하기 위해서는 이의 연구개발을 한층 강력히 추진하지 않으면 안될 상황이다. 특히, 숙련공의 기술 및 Know-How에 의존 하는 일이 많은 연삭 가공분야에서는 이러한 전문가의 경험 및 연구로부터 얻은 지식을 컴퓨터의 지식베이스에 집어넣어 인공지능(AI) 기술 및 Expert System을 이용하여 문제를 해결하는 방법은 극히 유효하다고 볼 수 있다. 이에 연삭 작업 표준 설정의 연구의 발전적 연구로서, 최근 급 속히 연구 개발이 진행되고 있는 지식공학을 연삭가공분야에 응용하여, 지금까지 개발한 Siumlation 수법을 상호보강시켜 하나의 지식 처리 system을 구성하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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