• Composites Research
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• 제17권4호
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• pp.18-24
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• 2004

본 논문에서는 복합재 구조물에 대하여 형상기억합금 선을 이용한 능동 형상 제어에 관한 연구를 수행하였다. 형상기억합금 선의 열-기계적인 특성을 실험적으로 측정하였으며, 복합재 보 시편의 표면에 볼트를 이용하여 형상기억합금 작동기를 고정하는 방법으로 하이브리드 복합재 구조물을 제작하였다 형상기억합금 작동기는 온도 상승에 의한 상변화에 의해 작동되며, 본 연구에서는 형상기억합금 작동기에 전력을 가하여 내부 저항을 통해 발생하는 열을 이용하여 구동하였다. 보다 빠르고 정확한 형상 및 변형 제어를 위하여 수치적 시뮬레이션을 통한 PID 되먹임 제어기를 설계하였으며, 형상기억합금 작동기에 적용하는 실험을 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권11호
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• pp.1-6
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• 2005

본 연구에서는 형상기억합금 작동기의 열-기계적 특성과 구조물의 응용을 살펴보았다. Lagoudas 모델을 기본으로 3-D 형상기억합금의 구성방정식을 FORTRAN으로 해석 알고리즘을 만들어 user material(UMAT) subroutine을 개발하였다. 개발된 형상기억합금 해석 UMAT subroutine을 상용 프로그램 ABAQUS와 연계 해석하여 형상기억합금 작동기와 주 구조물간의 상호 특성을 수치적으로 살펴보았다.

• Composites Research
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• 제22권2호
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• pp.37-42
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• 2009

이 논문은 형상기억합금 선재를 이용한 굽힘 작동기의 실험적인 설계방법을 다루고 있다. 제안된 굽힘 작동기는 유리섬유 프리프레그를 이용하여 만든 스트립, 스프링 그리고 형상기억합금 선재로 구성된다. 굽힘 작동기에서 스트립은 초기에 형상기억합금 선재에 초기하중을 가하기 위하여 굽힘 형태로 정되며, 스프링은 형상기억합금 선재가 작동 후 빠른 시간내에 초기 형상으로 돌아오기 위한 보조수단으로 사용된다. 먼저 형상기억합금 선재의 특성을 알아보기 위하여 시차주사열량계(DSC)를 이용한 실험, 여러 종류의 초기 하중을 가한 후 작동 성능 실험, 인장 시험, 온도 변화에 따른 기계적 거동을 조사하였다 이를 바탕으로 스트립, 스프링, 인가 전압에 의한 영향을 관찰하고 소모전력을 분석하여 굽힘 작동기를 설계하였다. 특정 조건을 갖는 굽힘 작동기는 낮은 소모전력으로 빠른 응답성능을 나다내었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권8호
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• pp.1083-1089
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• 2010

형상기억합금은 지능형 재료와 구조물에 널리 쓰인다. 큰 힘과 변위를 발생시키는 것이 특징이며 작동기, 소음 및 진동감쇠, 동역학적 튜닝, 형상의 변형 제어 등의 다양한 분야에 응용될 수 있다. 본 논문에 서는 형상기억합금튜브와 초탄성 스프링으로 구성된 형상기억합금 비틀림 작동기를 제안하였고 각각의 거동 특성을 알아보았다. 열전달 해석을 통해 저항열과 히터의 열을 동시에 형상기억합금튜브에 가하면 작동기의 성능을 더 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 접촉 해석으로는 실제 작동기의 거동을 시뮬레이션하였고 정상적으로 작동함을 알 수 있었다. 3 차원 형상기억합금의 거동을 표현하기 위해 비선형 구성방정식을 유한요소 법으로 풀고 ABAQUS 의 U-MAT 기능을 이용하여 비선형 해석을 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권4호
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• pp.44-52
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• 2003

형상기억합금은 스마트 구조물에서 작동기로 널리 쓰인다. 형상기억합금은 초기변위를 부고 열을 가하게 되면 단위 부피당 큰 회복력과 변위를 발생한다. 형상기억합금의 이론 특성은 인공근육, 작동기, 소음 및 진동감쇠, 형상의 변형 제어 등에 응용될 수 있다. 본 논문에서는 형상기억합금의 3차원 비선형 구성방정식을 이용하여 재료의 거동특성을 해석하고, 형상기억합금이 부착된 스마트구조로 응용될 수 있는 공기 흡입 덕트, 항공기 및 잠수함 동체 등의 구조를 압력이 존재하는 원형 및 복원을 해석하였다. 수치해석결과, 형상기억합금 엑츄에이터가 내압 하에서 작동하자 단면은 변형전의 모습(낮은 응력상태)으로 회복되었다.

• 기계저널
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• 제44권6호
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• pp.34-39
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• 2004

형상기억합금(SMA : Shape Memory Alloy)은 일반적인 금속이나 합금에서는 찾아볼 수 없는 형상기억효과(shape memory effect)와 초탄성 (superelasticity) 거동을 보이고 있다. 이러한 특성은 1951년에 금-카드뮴(Au-Cd) 합금에서 처음으로 발견되었으며, 1963년에 미국 해군병기연구소(Naval Ordnance Laboratory)에서 니켈-티타늄 (Ni-Ti) 합금에서 형상기억효과를 발견한 후로 널리 상용화되었다. 니티놀(nitinol)이라고 불려지는 니켈-티타늄 계열의 형상기억합금은 단위 부피당 많은 에너지를 낼 수 있고, 내 부식성(corrosion resistance)과 생화학적 적합성(bio-compatibility)이 뛰어나다. 또한 100,000사이클 이상의 긴 사용수명을 갖기 때문에 작동기(actuator)로서 우수한 특징을 갖는다. (중략)

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.172-172
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• 2004

형상기억합금 작동기는 스마트 작동기의 대표주자로서 부피 대비 발생력이 다른 어느 재료보다 우수하고, 모터와 같은 작동소음이 발생하지 않으며, 온도변화에 의한 간단한 작동원리로 근래에 많은 연구자들의 관심을 받아왔다 그러나, 온도변화 대 변위 곡선을 살펴보게 되면 이력곡선, 포화현상 등의 강한 비선형성을 내제하고 있고, 대류조건에 따른 온도외란에 민감하다. 이로 말미암아 정밀한 위치제어에 상당한 문제를 수반하고 있으며, 기존의 PID제어기나, 모델기저 제어기를 사용하게 될 경우 정상 상태오차와 한계싸이클 등의 현상이 나타나는 것으로 문헌에 보고되고 있다.(중략)

• 한국항공우주학회지
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• 제44권7호
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• pp.562-567
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• 2016

비행속도와 조건에 따라 최적화된 형상을 갖는 모핑 날개는 작동기 기술, 구조 기계장치 기술, 유연 외피 재료, 제어법칙 기술 등 해결할 문제가 많다. 본 연구에서는 빠른 응답속도를 갖는 모핑 날개를 개발하기 위한 첫 단계로 형상기억합금 선을 작동기와 복원용 비틀림 스프링으로 구동되는 단일 플랩을 갖는 에어포일 설계하고 제작하였다. 제작된 모핑 에어포일의 작동실험을 통해 설계 개념의 타당성을 검증하였다. 실험을 통해 측정한 결과 원활한 작동과 매우 빠른 반응속도를 확인하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.343-346
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• 2010

형상기억합금이 삽입된 복합체는 힌지나 추가적 작동기 없이 그 자체로서 지능 구조의 역할을 할 수 있어 많은 분야에서 활발히 연구되고 있다. 본 논문에서는 형상기억합금(Shape Memory Alloy) 선이 삽입된 $\cap$자형 복합재를 제안하고, 형상기억합금과 모재가 정해진 경우의 곡률 변화에 영향을 주는 주요 설계 변수를 복합재의 너비, 두께, 형상기억합금의 편심률을 설계변수로 가정하고 유한요소 해석과 패널 제작 및 실험을 통해 검증한다. 먼저 라고다스(Lagoudas)모델을 형상기억합금의 구성방정식으로 이용한 유한요소해석모델을 구성하여 수치해석을 수행하고, 11 종류의 형상기억합금 선이 삽입된 유리섬유강화복합재(Glass Fiber Reinforced Plastic) 패널을 제작하여 열하중에 따른 곡률변화를 관찰한다. 해석결과와 실험결과의 비교를 통해 해석모델의 타당성을 검증하며, 해석을 통해 각 설계 변수들의 곡률변화에 대한 영향을 파악한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.157.2-157.2
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• 2005