• 대한기계학회논문집A
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• 제41권3호
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• pp.187-192
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• 2017

본 논문에서는 탄소나노튜브 전왜성 복합소재(Nano-Carbon Piezoresistive Composite, NCPC)를 기반으로 하며, 3D 프린팅 공정을 활용하여 제작된 압력센서의 개발 진행 연구를 소개하였다. 압력센서의 성능을 향상시키기 위하여 센서전극을 외팔보 형태로 설계하였고 3D 프린팅 공정을 활용하여 소형전극을 제작하였다. 압력을 전기적 저항의 변화로 바꾸는 전왜성 센서의 전극은 2wt%의 다중벽 탄소나노튜브/에폭시 전왜성 복합소재로 제작하였다. 센서는 압력시스템에 용이하게 적용하기 위하여 파이프 플러그 캡에 삽입하여 제작을 하였으며, 실험실 환경에서 압력교정기를 활용하여 실험을 하였다. 외팔보 전극의 압력센서는 16,500kPa까지 선형적인 출력전압 특성을 보였으며, 이는 벌크형 전극의 압력센서 대비 약 200% 압력측정 성능 향상을 보였다.

• 디지털융복합연구
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• 제18권11호
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• pp.187-194
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• 2020

본 연구는 최근 새로운 제조 수단으로 각광받고 있는 3D프린팅 기술의 통합제어 시스템과 품질개선을 위한 모니터링 SW 기술개발을 위한 프레임워크 및 연구개발 방향을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 금속프린팅 기술로 조명되고 있는 DED와 PBF 3D프린팅 기술의 통합 제어기술 개발 Framework와 최근 반도체 장비 등에서 큰 관심을 받고 있는 음향센서를 이용한 모니터링 기술 등 품질 개선을 위한 4가지 모니터링 기술을 제안 소개하고자 한다. 본 연구를 위하여, 국내 3D프린팅 전문기업인 (주)컨셉션, 원광이엔텍(주), (주)디이엔티 등에서 개발 중인 국내 최신 금속 3D프린팅 시스템 장비를 활용하여 연구하였으며(1KW급 Dual Laser PBF 및 DED 프린팅 시스템), 2017년 이래 지속적인 연구개발을 수행해온 경험을 바탕으로 다음세대 3D프린팅 개발자를 위한 연구초안을 제시함으로서 국내 3D프린팅 기술 발전 및 연구개발 협력을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.

• Composites Research
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• 제35권4호
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• pp.283-287
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• 2022

신축성 스트레인 센서는 웨어러블 기기나 건강 모니터링과 같은 미래 응용 분야에 적용하기 위하여 개발되고 있는데, 센서의 신뢰성을 높이기 위해 안정성과 반복성이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 3D 프린팅을 통해 키리가미 패턴이 있는 고분자 구조를 제작하여 센서의 신축성과 히스테리시스를 개선하였다. 견고한 전도성 네트워크를 구현하기 위하여 그래핀과 탄소나노섬유를 혼합한 하이브리드 소재를 고분자 구조에 코팅하였다. 제작한 신축성 스트레인 센서는 32%의 스트레인에 대해 게이지팩터가 36을 보였으며, 1%부터 30%까지의 다양한 스트레인에 대해서 안정적인 저항 변화 응답을 나타냈다.

• 한국기계가공학회지
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• 제19권1호
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• pp.63-71
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• 2020

Recently, to improve convenience, flexible electronics are quickly being developed for a number of application areas. Flexible electronic devices comprise characters such as being bendable, stretchable, foldable, and wearable. Effectively manufacturing flexible electronic devices requires high efficiency, low costs, and simple processes for manufacturing technology. Through this study, we enabled the rapid production of multifunctional flexible bending sensors using a simple, low-cost Fused Deposition Modeling (FDM) 3D printer. Furthermore, we demonstrated the possibility of the rapid production of a range of functional flexible bending sensors using a simple, low-cost FDM 3D printer. Accurate and reproducible functional materials made by FDM 3D printers are an effective tool for the fabrication of flexible sensor electronic devices. The 3D-printed flexible bending sensor consisted of polyurethane and a conductive filament. Two patterns of electrodes (straight and Hilbert curve) for the 3D printing flexible sensor were fabricated and analyzed for the characteristics of bending displacement. The experimental results showed that the straight curve electrode sensor sensing ability was superior to the Hilbert curve electrode sensor, and the electrical conductivity of the Hilbert curve electrode sensor is better than the straight curve electrode sensor. The results of this study will be very useful for the fabrication of various 3D-printed flexible sensor devices with multiple degrees of freedom that are not limited by size and shape.

• 한국기계가공학회지
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• 제19권1호
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• pp.81-88
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• 2020

In this paper, the performances of the electrical characteristics of the Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-printed flexible resistance sensor was evaluated. The FDM 3D printing flexible resistive sensor is composed of flexible-material thermoplastic polyurethane and a conductive PLA (carbon black conductive polylactic acid) polymer. While 3D printing, polymer filaments heat up quickly before being extruded and cooled down quickly. Polymers have poor thermal conductivity so the heating and cooling causes unevenness, which then results in internal stress on the printed parts due to the rapidity of the heating and cooling. Electrical resistance measurements show that the 3D-printed flexible sensor is unstable due to internal stress, so the 3D-printed flexible sensor resistance curve does not match the increases and decreases in the displacement curve. Therefore, annealing was performed to eliminate the mismatch between electrical resistance and displacement. Annealing eliminates residual stress on the sensor, so the electrical resistance of the sensor increases and decreases in proportion to displacement. Additionally, the resistance is lowered in comparison to before annealing. The results of this study will be very useful for the fabrication of various devices that employ 3D-printed flexible sensor that have multiple degrees of freedom and are not limited by size and shape.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제6권3호
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• pp.75-80
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• 2020

최근의 IoT 센서의 소형화와 센서의 소형화로 인하여 다른 센서 및 구조물들과의 간섭 및 견고성을 고려하여 더욱 복잡해 지고 있다. 최근 3D 프린팅 기술은 센서 직접 제작이나, 센서 소자를 포함하는 기구를 만드는 분야에 다양하게 적용이 되고 있다. 그 중에서, fused deposition modeling(FDM) 기술은 장비 및 소재의 가격이 상당히 저렴하며, IoT 기기의 제작이 활용이 가능한 가장 유력한 기술중에 하나이다. 그런 FDM 프린팅 기술은 플라스틱 소재 기반의 필라멘트를 녹여서 적층하여 3D 형상을 만들어 내는 기술이며, 최근에 특허 종료와 아울러 오픈 소스 기반의 저가형 프린터가 개발됨으로 일반인들에게도 널리 사용되고 있다. 이런 FDM 기술을 이용하여 출력된 출력물에 있어서 기계적 물성치는 소재의 종류와 다양한 공정 변수들에 의해서 영향을 받는다. 그 중에서도 내부 채움(infill)은 기계적 물성치에도 큰 영향을 주면, 출력 시간에도 영향을 준다. 따라서 본 논문에서 내부 채움과 기계적 물성치 및 출력 시간 사이의 관계를 규명하여, 기계 기구물을 제작할 때 출력 시간과 기계적 물성치를 고려한 최적의 내부 채움 조건 선정 방법을 제시하고자 한다. 제시된 방법을 증명하고자, 다른 공정은 모두 고정하고, 내부 채움 조건만을 변경한 인장 시편을 제작하고, 제작된 시편을 인장 실험을 통하여 내부 채움에 따른 출력물의 기계적 물성치를 비교 분석하였다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2020년도 정기학술대회 발표논문집
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• pp.243-243
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• 2020

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.681-686
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• 2022

본 연구에서 상용 아크릴 기반 레진에 PPO 유기섬광체 및 MMA를 각각 1 wt% 및 5 wt% 첨가하여 3D 프린팅이 가능한 섬광체 레진을 제작하였다. 개발된 섬광체 레진을 사용하여 상용 3D DLP로 간편하면서도 저렴하게 3D 모양의 플라스틱 섬광체 방사선 센서를 성공적으로 제작할 수 있었다. 제작된 센서는 45 MeV 양성자 빔의 빔 전류 1 ~ 10 nA 범위에서 R제곱값이 0.998로 우수한 선량 대 출력 직선성을 보였다. 개발된 3D 플라스틱 섬광체는 광출력이 낮아서 저선량율 감마선이나 X선 선량 측정에 활용하기에는 제한이 있지만, 조직등가물질로서 인체흡수선량을 직접 측정할 수 있기 때문에 양성자 빔, 초고선량율 빔 등 고에너지 또는 고선량율 방사선 선량 측정에 유용하게 활용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.617-619
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• 2022

3D 프린팅 기술을 이용하여 광섬유가 내장된 임베디드 센서 구조물을 제조하였으며, 광주파수 반사 산란광 측정법 기반의 분포 센서 기술을 이용하여 대상 구조물에 인가된 스트레인 분포를 측정하였다. 측정된 분포 데이터는 대상 구조물 형상에 실시간 대입하여 3차원 시각화 표현하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권6호
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• pp.553-560
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• 2017

최근 신체 생물학적 인터페이스와 인체 유사 로봇 공학(Human-like robotics) 분야에서 요구하는 임의적인 형상 제작이 가능하다는 이유로 3D 프린팅 기술에 대한 그 관심이 높아지고 있다. 본 연구의 주된 고려사항은 PDMS로 제작한 탄성 중합체로 지지되는 3D 패키징 생물학적 센서(bio-sensor)의 제작이다. 3D 프린팅 공정을 이용한 PDMS 성형 몰드의 제작은 신체의 표면에 따라 달라지는 임의적인 형상에 적합한 bio-sensor의 제작 뿐만 아니라 고형화 과정 중 균일한 두께분포의 PDMS 성형이 가능하다는 점에서 기존 공정과는 차별화된 중요성을 갖는다. 이와 관련하여 본 연구에서는 몰드를 이용한 PDMS의 제작 과정 중 이형과정 에서의 유연성과 PDMS의 고형화 과정에서 제작 공정의 특성을 만족시키기 위한 PDMS 성형 몰드의 설계에 있어 여러 소재의 부분 별 선택적 배열과 관련한 유한요소해석과 실제 몰드 제작을 통한 실험을 진행하였다.