• 소성∙가공
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• 제19권5호
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• pp.283-289
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• 2010

Extrusion process in the bulk material for fabrication of miniature helical gears has problems such as a high forming load and short tool life because the cross-section is complex and asymmetry. To overcome these problems, in this study, miniature helical gears were fabricated by Zn-22Al powder hot extrusion. The included die angle for minimum extrusion load and improving die filling was determined by FE-simulation. The Zn-22Al spheroidal powder produced by gasatomization were compacted and sintered for extrusion experiment. The dimension of helical-gear is 0.3mm in module, 3.35mm in pitch diameter, $15^{\circ}$ in helix angle and the number of teeth is 12. All of the extrusion experiments were performed with internal helical gear die which was machined by precision electric discharge machining using the electrode. The experiment was conducted at $190^{\circ}C$ to $310^{\circ}C$ to obtain extrusive and mechanical properties. The extruded helical gears were analyzed through extrusion load, Vickers hardness and SEM images for each extrusion temperature. The powder hot extrusion process was successfully applied to fabricate a miniature helical gear.

• 소성∙가공
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• 제19권6호
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• pp.352-356
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• 2010

This paper was designed to fabricate the micro-spur gear by the LIGA and hybrid powder extrusion process. It is important to manufacture a micro-die with a high aspect ratio and determine appropriate extrusion conditions for a microforming. Ni has been used to fabricate micro-dies. LIGA process was capable to produce micro-extrusion dies with close tolerance, longer bearing length and adequate surface quality. Superplastic Al-78Zn powders have the great advantage in achieving deformation under low stresses and exhibiting good micro-formability with average strain rate raging from $10^{-3}$ to $10^{-2} s^{-1}$ and constant temperature ranging from 503 to 563K. Al-78Zn powders were compacted into a cylindrical shape ($\Phi3\times$h10mm) under compressive force of 10kN and, subsequently, the compacted powders were extruded by the hybrid powder extrusion process controlling of the temperature holing time for a improvement on formability of Al-22Zn powder. Micro-extrusion has succeeded in forming micro-gear shafts.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제9권12호
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• pp.1-9
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• 2009

인형은 여러 가지 재료를 사용하여 사람의 모습을 축소하여 만든 모형으로써 인형극의 한 구성요소를 담당하며 지금까지 인간의 문화 활동의 일부분을 담당해왔다. 그러나 전문가들의 감소, 기술 전수의 어려움 등으로 인해 인형극의 수요와 공급 감소현상이 지속됨에 따라 인형극의 자동화를 목적으로 하는 Robotic Marionette에 대한 연구가 세계적으로 진행되고 있다. 즉, 실제 전통적 줄 인형을 제어하는 컨트롤러를 모터로 대체하기 위한 구조 설계와 줄 인형의 동작표현을 위한 효율적인 프로세스의 개발이 필요하다. 따라서 본 논문은 첫째, 모셥캡쳐와 3D 프로그램을 통해 나온 모션 데이터의 가공 및 생성방법과 둘째, 줄 인형의 동작표현에 효과적인 방안을 제시한다. 셋째, 3차원 모션 데이터를 활용, 시뮬레이션의 선행 방안을 제시함에 따라 실제 Robotic Marionette System을 구축할 때 발생하는 제작 오류와 비용을 최소화하는 방법을 제안하도록 한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권2호
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• pp.136-143
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• 2018

3-D templates are produced to evaluate completeness of the shell plates during the forming process, which is an essential step for the ship production. They are mostly produced in advance during the detail/production design stage, but occasionally they are requested by the shell plate forming department, because it is impossible to predict accurately the necessities of them at the design stage. This results in a huge loss of man-hour and a bottleneck. In order to resolve this issue while reducing the dependence on other department, the process of manufacturing the 3-D templates needs to be automated. Therefore, this study proposes an automatic system that calculates the manufacturing information of the 3-D templates with only geometric information of the shell plates. The system considers the thickness and the cutting method of the parts of the 3-D templates and some options are provided to reflect the intention of the worker.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권5호
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• pp.9-15
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• 2022

Discarded bio-wastes, such as seeds and rinds, cause environmental problems. Multiple studies have recycled bio-wastes as eco-friendly energy sources to solve these problems. This study uses bio-waste to fabricate a mandarin peel powder based triboelectric nanogenerator (MPP-TENG). The MPP-TENG is based on the contact separation mode. It generates an open-circuit voltage and short-circuit current of 156V and 2µA, respectively. In addition, MPP-TENG shows stable operation over continuous 3000s without any deviation in output. Also, the device exhibits maximum power density of 5.3㎼/cm² when connected to a resistance of 100MΩ. In an energy storage capacity test for 1000s, the MPP-TENG stores an energy of 171.6µJ in a 4.7µF capacitor. The MPP-TENG can power 9 blue LEDs and 54 green lettering LEDs. These results confirm that the MPP-TENG can provide a new avenue for eco-friendly energy harvesting device fabrication.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.334-341
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• 2016

본 논문은 고 용량, Gbps급 데이터 전송을 만족하는 무선 백-홀 시스템에 적용하기 위한 도파관 개구 결합 급전 구조 안테나에 관한 내용으로 V-대역인 57GHz~66GHz 주파수 대역에서 사용 할 공동-급전 구조를 갖는 $32{\times}32$ 도파관 슬롯 서브-배열 안테나를 설계, 제작 하였다. 안테나 구성은 적층 형태로 되어있으며, 각각 복사 부(외부 홈과 슬롯, 캐비티), 개구 결합 부, 급전 부로 이루어져 있다. 안테나 설계는 3차원 유한 요소 법(FEM)을 기반으로 하는 HFSS를 이용 하였고, 안테나 제작은 알루미늄 재질로 정밀도 높은 밀링 머신을 사용하여 각 층을 가공 한 후 은(Ag)-도금 과정을 거쳐 조립하였다. 측정을 통해서 안테나의 특성을 분석한 결과 목표했던 적용 주파수 대역에서의 반사 손실은 전반적으로 -12dB이하 손실 특성을 나타냈으며, VSWR < 2.0기준으로 약 16 %에 달하는 광 대역 주파수 특성을 보였다. 측정된 안테나 복사패턴의 1차 부엽 레벨은 -12.3 dB미만 이고, 3 dB 빔 폭은 약 $1.85^{\circ}$ 로 좁은 빔 폭을 갖는다. 또한, 안테나 이득은 평균 38.5 dBi이상, 효율은 약 90% 이상으로 높은 효율을 얻었다.

• Composites Research
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• 제34권4호
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• pp.241-248
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• 2021

전기자동차 시장이 성장함에 따라 배터리 효율을 증가시키기 위해 차량 경량화 이슈가 대두되고 있다. 이에 전기자동차 배터리 모듈을 보호하는 배터리 모듈 커버를 기존 알루미늄 소재에서 알루미늄 대비 절반 수준의 무게를 가지는 고강도/고내열성 고분자 복합소재로 대체하고자 한다. 또한 복잡한 형상에 대한 제약이 없고, 다품종 소량생산에 유리한 3D 프린팅 기술을 접목하여 기술 변화가 빠른 초기 전기자동차 시장에 대응하고자 한다. 복합소재 역학에 기반하여 압출기를 통해 가공한 단섬유 GF(glass fiber)/PC(polycarbonate) 복합소재 내 유리섬유의 임계길이(critical length)가 453.87 ㎛임을 도출하였고, 사이드 피딩(side feeding) 방식의 가공법을 택함으로써 기존 365.87 ㎛이었던 잔류섬유길이를 향상시킴과 동시에 분산성을 향상시켰다. 이에 30 wt%의 GF가 함유된 GF/PC 복합소재로 인장강도(tensile strength) 135 MPa, 탄성계수(Young's modulus) 7.8 MPa의 최적의 물성을 구현하였다. 또한 3D 프린팅 필라멘트가 상용 필라멘트 규격인 두께 1.75 mm, 표준편차 0.05 mm를 만족하기 위해서 필라멘트 압출 조건(온도, 압출속도)을 최적화하였다. 제작된 필라멘트를 통해 기공률을 최소화하며 강도를 최대화하고, 동시에 생산성 향상을 위해 프린팅 속도를 최대화하는 다중 최적화 문제를 통해 3D 프린팅 공정조건(온도, 프린팅 속도)을 최적화하였고, 이로써 기존 상용화 되어있는 동일 소재 필라멘트 대비 인장강도 11%, 탄성계수 56%가 향상된 결과를 얻었으며, 출력물의 후처리(post-process)를 통해 후처리 전 대비 인장강도 5%, 탄성계수 18%를 추가로 향상시켰다. 끝으로 유한요소해석(finite element analysis, FEA) 기법을 활용하여 전기자동차 배터리 모듈 커버의 시험 규격(ISO-12405)의 Mechanical Shock test의 기준을 만족하도록 배터리 모듈 커버의 구조를 최적화하였고, 이로써 배터리 커버 시험규격을 만족하면서 동시에 알루미늄을 사용했을 때 대비 37%의 경량화를 달성하였다. 해당 연구 결과 및 연구 방법을 활용하여 향후 다양한 분야에 고분자 복합소재 3D 프린팅 기술이 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.593-601
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• 2021

축류팬은 여러 산업분야에서 사용되며, 환기 및 제연을 목적으로 사용하는 송풍기의 핵심 요소이다. 유체 운동을 이용하는 축류팬의 연구는 공력성능에 대한 연구가 많이 진행되어 왔다. 본 연구 대상은 100마력의 송풍기에 사용되는 축류팬이며, 직경 1800 mm의 대형 송풍기이다. 송풍기의 축류팬은 블레이드, 허브, 허브 캡, 보스로 구성되어 있으며, 블레이드와 허브는 중요한 구성부품이다. 공력성능에 많은 영향을 미치는 블레이드에 대한 설계는 공력성능 예측 프로그램을 이용해 3차원 점 데이터를 추출하여 이를 3D 모델링 형상을 생성하게 된다. 중요 구성부품이 절삭가공을 이용해 가공하게 되면 제품의 수정이 용이하다. 하지만, 블레이드와 허브는 다이캐스팅이나 중력주조를 통해 제작하는 환경으로 인해 금형 제작 전에 구조안전에 대한 연구가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 축류팬 정격운전속도와 그 이상의 운전속도에서 주요 구성부품에 대한 구조안전성에 대한 특성과 취약부위에 대한 해석결과는 최대응력과 안전계수를 통해 검증하고 설계시 반영된 여유간극은 블레이드의 회전과 다른 부품과의 간섭 여부를 확인하기 위해 변위 결과를 도출하여 축류팬의 구조안전성에 대해 검증하고자 한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.35-42
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• 2022

본 논문에서는 SSPA(Solid state amplifier) 의 핵심 모듈인 결합기의 효율 및 격리 특성을 높이는 방법에 대해 연구하였다. 구체적으로 도파관 결합기에서 공용 포트와 격리 포트 정합을 이루어 격리도를 확보 하였다. 정합을 위한 매칭 구조는 원형 디스크 형태로 도파관 결합기 내부에서 음각으로 가공하게 된다. 구조는 매우 단순하여 안정적인 성능 확보가 가능하다. 그리고 이러한 구조는 이전 연구 대비 60배 이상의 높은 임계전력 성능을 보여 고출력에 적합함을 확인하였다. 그리고 1단의 T-junction과 2, 3단의 MagicT 결합기를 조합하여 소형화를 이루고, 삽입손실을 줄여 결합 효율을 최적화 하였다. 제작된 도파관 결합기는 16dB 이상의 격리도와 86.2% 의 결합 효율을 얻었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.335-341
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• 2018

의료수준의 향상과 더불어 환자들의 첨단의료장비에 대한 기대수준이 증가하고 있으며 특히 자기공명영상(Magnetic Resonance Image : MRI)은 현재 모든 임상 분야에서 가장 핵심적인 영상진단 도구로서 사용되고 있다. 그러나 검사 중에 발생하는 심각한 소음으로 많은 환자가 심리적인 불안을 경험한다고 한다. 이에 본 연구에서는 자기공명영상검사실의 기존 헤드셋 흡음재에서 차음재를 추가한 헤드셋의 소음저감평가와 차음재별 영상 아티팩트(artifact) 유무를 알아보고자 하였다. 3D 프린팅한 헤드셋 내부에 흡음재(스펀지)와 차음재(아크릴판, 구리판, 3D copper plate)를 교차 배열하여 MRI 검사소음을 녹음하여 스피커로 같은 dB 값의 소음을 발생시키며 3D 프린팅 된 두부모형의 내부에 소음측정기로 dB 값을 측정하여 정량분석을 하며 자체 제작한 헤드셋을 물팬텀에 밀착시킨 후 MRI영상 아티팩트 유무를 검사한다. 드셋의 정량평가를 한 결과, 헤드셋 평균 dB 값은 81.8 dB로 나타났으며, 차음재를 추가한 헤드셋에서 가장 방음효과가 뛰어난 재료조합(구리, 아크릴판, 스펀지, 스펀지) 헤드셋의 평균 dB 값은 70.4 dB 값이 측정되었지만 MRI 시뮬레이션 결과 구리가 반자성체이기 때문에 아티팩트가 나타나 배제하였고 두 번째로 방음효과가 뛰어난 (스펀지, 아크릴판, e-copper plate, 스펀지) 헤드셋의 평균 dB 값은 70.6 dB 값이 측정되었고 MRI 시뮬레이션 결과 인공물 나타나지 않았다. 구리분말이 약 40%가 포함된 e-copper PLA로 출력한 재료를 동일하게 시뮬레이션을 한 결과 인공물 나타나지 않았으므로 3D 프린팅 재료의 사용이 적합하였고 구리보다 경제성이 우수하며 가공이 용이하므로 적합한 재료로 선정하였다. MRI관련 연구에 있어 3D 프린팅을 이용한 상호발전이 매우 기대된다.