• 한국항행학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.731-737
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• 2012

새로운 개념의 인공위성 자세제어 작동기에 대한 타당성 연구를 수행하였다. 구체구동기는 단일장치로써 위성의 3축 자세제어가 가능한 구동기이며, 구체 플라이휠과 자기부상 및 회전구동을 위한 전자석으로 구성된다. 구체구동기에 대한 수학적 모델링 및 설계를 통하여 시제품을 제작하였으며, 자기부상이 적용된 조건에서 1축에 대한 구동성능 시험을 수행하였다. 구동성능은 최대속도 7,200rpm 그리고 최대토크 0.7Nm로 측정되었으며, 속도-토크 특성곡선을 이용한 개루프 속도제어를 통하여 우수한 가속 및 감속 속도제어 결과를 확인하였다. 본 구체구동기는 속도 및 토크 제어를 위한 추가적인 연구를 통하여 성능이 개선될 예정이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.306-313
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• 2019

전 세계적으로 자동차 산업에 있어서 현재 배기가스로 인한 대기오염과 화석연료의 에너지자원 고갈의 문제로 인해 배기가스 발생이 전혀 없고 다양한 방법으로 에너지원을 만들 수 있는 전기자동차의 전동 구동부 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 전기 자동차는 차량의 중량에 따라 모터의 용량 및 사양이 달라지는데 그 중 상용전기자동차에 사용하는 고용량의 전기모터는 크기가 크고 중량이 무거워서 제한된 배터리의 용량을 빨리 소비하여 주행거리를 단축시킨다. 이러한 모터의 출력은 일반적으로 고속회전하기 때문에 자동차에 필요한 초기가속능력이 부족하다. 따라서 본 연구에서는 모터의 출력을 변속기를 통하여 감속시켜 차량의 초기가속능력을 높이고 모터의 크기와 중량을 상대적으로 줄였다. 그리고 각각의 분리된 구조를 이루고 있는 구동모터와 변속기를 일체화하여 입 출력을 위한 커넥터의 간소화를 이루고 냉각시스템의 용량도 축소하여 차량을 설계하고 제작하거나 기존차량을 구조변경을 하는데 효과적인 기술을 제시하였다. 또한 모터와 변속기를 일체화하기 위한 스플라인의 설계 및 해석을 통하여 적합성을 증명하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제16권4호
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• pp.543-554
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• 1995

본 논문에서는 전동화 수동 휠체어 INMEL-VII를 위한 주행 안정성과 제어기의 개선에 관하여 연구하였다. 기 개발된 INMEL-VI의 2년 여에 걸친 현장 실험에서 오르막길에서의 후방 전복으로 인한 주행안정성, 모터의 PWM 제어로 인한 스위칭 노이즈, 심한 내리막길에서 주행 명령이 없어도 모터가 회전하는 문제들이 지적되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 INMEL-VII에서는 모터와 구동축을 직결하고 출력을 증가시켰으며 바퀴의 중심축을 이동하여 무게중심을 안쪽으로 이동시켜서 후방 전복 임계 경사각을 크게 증가시켰고, 스위칭 주파수를 5kHz로 설정하기 위해 하드웨어를 개선하였다. 또한 INMEL-VII에서는 다양한 가속 및 감속 루틴으로 소프트웨어의도 개선하였다. 현장 주행 실험 결과 기계적 구성과 소프트웨어의 개선으로 인한 주행 안정성이 증가되고 다양한 조작이 가능해졌음을 알 수 있었다. 본 연구결과로 장애자의 보행 보조기구연구에 기여하고 보행부자유자에게는 염가의 국산 전동휠체어를 사용할 수 있는 기화가 증가되기를 기대한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.415-424
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• 2019

최근 고령인구의 증가로 인해 실내 외에서 고령자들이 편리하게 생활할 수 있는 다양한 재활복지기기에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 논문에서는 거동이 불편한 노인 또는 장애인들 스스로가 좁은 실내에서 안전하고 편리하게 이동과 이승이 가능하도록 최소 회전반경과 문턱 극복을 포함하여 설계 제작하였다. 좌식문화가 발전한 실내 환경에서 골절질환, 노인질환 및 기타 무릎, 허리질환을 가진 사용자의 이승 편의성을 제공하고자 하였다. 먼저 실내에서 이 승강이 가능하도록 프레임에 기본적으로 링크, 시트, 암레스트, 커버, 모터, 감속기, 배터리, 충전기, 센서, 컨트롤러 기구물 등을 부착하였다. 사용자의 환경과 신체적 특징을 고려하여 제품 디자인과 구조물을 설계하였으며, 고령자 또는 장애인이 실내에서 일상생활을 지원할 수 있도록 IoT 기능을 추가하였다. 제작된 실내 이 승강 휠체어의 동작성능을 확인하기 위해 구동실험을 수행하였다. 연속 주행시간, 회전반경, 액추에이터 최대부하, 최대 승강 높이, 음압레벨, 운행 보조센서 센싱 최소거리, 서버 및 앱 프로그램 상호 연동과 기기호환성, 듀티 사이클 오차율 시험성능 테스트를 수행하였다. 시험결과, 제작된 휠체어는 각 항목의 성능시험 목표 값을 달성하였으며, 성공적으로 작동하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.170-177
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• 2020

본 논문은 전기기계식제동장치(EMB : Electro Mechanical Brake, 이하 EMB)의 제동 압부력(clamping force) 제어방법과 제동시험장비(dynamo test equipment)를 활용한 제동성능 평가결과에 대하여 다룬다. EMB와 관련한 연구는 자동차 분야에서 대부분 수행되었으며, 다양한 제어방법에 대한 정적상태의 압부력 시험결과를 주로 다루고 있으나 본 논문은 동적상태에서의 성능평가를 수행하였다. EMB의 구동을 위해 3상 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, 이하 IPMSM)가 적용되었으며 유한요소법(FEM : Finite Element Method, 이하 FEM) 해석 소프트웨어인 JMAG을 통하여 설계 및 해석을 수행하였다. EMB의 압부력제어를 위해 전류제어, 속도제어 및 위치제어가 수행되었으며, 전류제어기는 단위전류당 최대토크제어(MTPA : Maximum Torque Per Ampere, 이하 MTPA)가 적용되었다. 제동성능평가는 공압식 제동장치의 비상제동 성능시험 절차와 동일한 방법으로 수행되었으며 시험장비에 설치된 고속철도차량의 차륜을 110 km/h, 230 km/h 및 300 km/h로 회전하는 상태에서 각각의 속도 조건에 따른 EMB의 제동 압부력을 인가하여 감속성능을 확인하였다. 최고속도(300 km/h) 상태에서 비상제동 시험결과는 73초의 시간이 소요되었으며 차세대고속철도차량(HEMU-430X)에 적용된 공압식 제동장치의 성능시험 결과와 비교를 통하여 제동소요 시간 및 감속패턴의 유사함 확인하였다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.73-73
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• 2017

가축의 영양소 요구량 유지, 비육, 증체, 생산, 번식, 계절환경에 따라 달라지는 변동요인을 감안하여 하루 동안에 필요로 하는 영양소 요구량을 충족하도록 여러 종류의 사료를 혼합한 TMR(Total Mixed Ration)사료의 중요성이 커지고 있다. 이에 가축의 생산성 향상(등급 향상)과 축산농가의 영농비용 절감, 생력화를 위해 범용적으로 사용가능한 TMR플랜트의 개발이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 사료비절감을 위한 식품부산물 발효탱크의 개발을 통해 발효탱크 밑 부분을 구성하고 있는 스위프오거와 이를 고정하면서 Z축으로 회전하는 고정부를 대상으로 하여 시각화 할 수 있는 FEM 시뮬레이션 기법을 이용하여 작업 중 적용되는 하중에 대해 충분한 구조 안전성을 가지고 있는지 해석하였다. 스위프오거의 재질은 SM45C, 작용하는 하중은 감속기의 출력량, RPM을 이용하여 토크 값을 구하고 조사료와 부산물사료가 포함된 TMR사료의 무게와 스위프오거의 단면적을 이용하여 압력 값을 도출하였다. 하지만 부산물사료가 발효되면서 저장탱크를 통해 배출되기 때문에 전체 사료 무게가 줄어 스위프오거에 작용하는 압력 또한 작아지는 것을 확인하였다. 이에 본 연구에서는 저장탱크에서 TMR사료가 배출되기 직전의 가장 높은 압력 상태를 가정하였다. 이 가정을 통해 토크 값은 $1.4N{\cdot}m$, 압력 값은 43 Mpa으로 나타났고 이를 바탕으로 구조해석을 진행하였다. 그 결과 스위프오거는 고정단 부근에서 최대 폰 미세스 응력 310 Mpa이 발생하여 구조적으로 가장 취약한 것으로 나타났다. 하지만 이는 SM45C의 항복강도인 343 Mpa 보다 낮아 안전한 것으로 분석된다. 또한 사료가 배출되면서 스위프오거에 작용하는 압력이 작아져 폰 미세스 응력도 작아지는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.493-501
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• 2016

본 연구에서는 급곡선과 급구배가 많은 산악 도로 상의 궤도에서 운행할 수 있는 산악트램의 추진시스템 핵심 기술을 개발하였다. 국내 산악 관광지는 겨울철 폭설과 결빙에 의해 교통이 통제되고 있어 지형 조건 뿐만 아니라 기후 조건에도 무관한 산악철도가 필요하다. 먼저, 일반적인 120‰ 구배 등반에 소요되는 견인전동기 출력을 고려하여 추진시스템을 설계하였으며, 추진장치 설치 공간을 고려하여 동력 전달 계통을 설계하고 감속기 및 동력 전달축을 개발하였다. 급구배 상승을 위해 필요한 랙앤피니언 추진장치의 강체 접촉에 의한 진동 소음을 줄이기 위해 탄성 피니언을 개발하여 적용하였으며, 충격 비교 시험을 통해 기존 강체 피니언에 비해 진동이 1/3이하로 감소됨을 확인하였다. 반경 10m의 급곡선을 운행할 수 있도록 개별 회전 차륜 차축을 개발하였다. 또한 급구배 주행중 제동력 향상을 위해 밴드 제동장치를 개발하였으며, 제동력 시험을 통해 요구 제동력을 발휘할 수 있음을 확인하였다. 개발된 주요 부품은 시험을 통해 성능을 검증하였고, 최종적으로 급구배 및 급곡선 운행 대차시스템에 적용된다.