• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.121-127
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• 2018

액체침투탐상법(PT)을 이용한 직경 1 m, 길이 6 m의 초장대형 파이프내면 육성용접부의 표면결함 진단시스템을 개발하였다. 우선 CATIA를 사용하여 주요 유닛 및 PT machine 전체를 3D 모델링하였으며, 이를 구조강도 및 변형 해석에 사용하였고 또한 각 유닛의 동작 간섭현상을 체크하여 2차원 제작도면 생성으로 제작에도 사용하였다. ANSYS를 사용하여 구조강도 해석 및 변형 해석한 결과, 최대 등가응력은 44.901 MPa 발생하였고, 이는 PT machine의 재질인 SS400의 항복인장강도 200 MPa 보다 작으므로 안전하다고 판단되며, 또한 최대 변형은 0.15 mm 발생하였고, 이는 하중이 제거되면 원래대로 돌아간다고 판단된다. 개발된 장비의 성능을 검증하기 위하여 공작물의 최대이동속도 7.2 m/min., 최대회전속도 9 rpm, 반복위치정밀도 1.2 mm, 검사속도 $1.65m^2/min$. 등을 확인하였으며, 이 모든 검사 항목은 개발 목표치를 만족하였다. ASME SEC. V&VIII의 방법에 따라 육성용접층의 균열, 기공, 인더컷 등의 표면결함 유무를 확인하기 위하여 개발한 PT 자동검사시스템을 사용하여 PT검사를 실시한 결과, 표면층의 결함은 관찰되지 않았다. 부가적으로 육성용접부를 평가하기 위하여 ASTM G48-11의 방법으로 Ferric Chloride pitting test에 따라 육성용접층의 부식시험을 실시한 결과 weight loss는 $0.3g/m^2$으로 만족하였으며, 또한 ASTM A751-14의 방법에 따라 육성용접층의 화학성분을 분석 결과 모든 성분이 규격을 만족하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권1호
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• pp.126-132
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• 2018

본 연구에서는 쌍동형 카페리에 다수 존재하는 유공판의 좌굴강도 설계 수행 결과 및 개선사항을 논의하고 있다. 카페리와 같이 길이가 50미터 이상이고, 길이/폭의 비가 12보다 큰 중/소형 고속선박은 상대적으로 두께가 얇고 연강을 사용함으로서 좌굴강도가 취약해질 가능성이 농후하다. 특히, 작업자의 접근 및 통로로 활용되는 유공판에서 좌굴강도가 취약해질 가능성이 있다. 안전한 구조설계를 위해서는 유공주위의 면내 하중 재 분포에 의한 좌굴강도 및 최종강도에 대한 명확한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 유공판의 좌굴 및 최종강도 특성에 영향을 미치는 매개변수의 영향을 종합적으로 고려하기 위하여 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 활용한 비선형시리즈 해석을 수행하였으며, 주요 변수(종횡비, 유공비, 유공형상)들에 대한 영향을 검토하였다. 이 결과를 바탕으로 하여, 유공판의 좌굴강도를 결정짓는 가장 큰 인자는 유공비였으며, 종횡비와 유공의 형상은 그 영향이 미비하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.3442-3447
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• 2014

본 논문에서는 간단한 플라스틱전자패키지의 폴리머 흡습특성 평가 방법을 제시하였다. 흡습팽창에 의한 변형을 측정하고 유한요소법으로 해석하였다. 흡습특성 평가를 위해 시편제작을 제작하고, 흡습시간에 따라 폴리머에 내재된 수분질량을 측정하여, 수치해석 결과와 비교분석하였다. 흡습확산 방정식은 열전달 방정식과 유사한 형태를 가지고 있기 때문에 열전달 해석 절차에 따라 상용 유한요소코드를 적용하여 흡습압력비를 구하고, 자체코드로 흡습질량을 계산하였다. 비전도성 폴리머는 동일 제품이라도 생산시기에 따라 흡습특성에 변화가 있었다. 여러 가지 흡습특성에 대해 흡습질량을 수치해석으로부터 계산하고 측정치에 가장 근접한 흡습질량 변화의 그래프를 선택하여 최적의 확산계수와 용해도를 구하였다. 제시된 방법은 빠른 대응을 요구하는 생산현장에서 반도체 패키지 폴리머의 흡습특성을 신속하게 평가하는 데 적용될 수 있을 것이다. 또한 흡습팽창을 모아레 간섭계로 측정하고 수치해석으로 비교하였다. 결과적으로 흡습질량의 측정값과 수치해석 결과를 비교하여 용해도와 확산계수는 0.0320 [g/mm/N]과 0.243 [$mm^2/{\mu}s$]으로 결정하였고, ANSYS 구조해석에 의한 변형은 모아레 간섭에 의한 측정결과와 매우 유사하였다.

• 대한치과교정학회지
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• 제29권4호
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• pp.411-424
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• 1999

Utility arch wire를 이용한 상악 4절치 압하시 중절치와 측절치의 초기 응력 분포를 알아보기 위하여 컴퓨터 단층 촬영된 정상 교합자의 치아 사진으로부터 유한요소 모델을 만든 후 beam요소로 만든 utility arch wire의 구치부에 $45^{\circ}$ tipback을 부여하고 전치부에 $5^{\circ},\;10^{\circ},\;15^{\circ}$ crown lingual torque를 부여하여 activation한 후 치아와 치근막 유한요소 모델에 적용하여 해를 구한 다음 중절치와 측절치의 치경부, 치근 중간부, 치근첨부의 세 부분에서 초기 응력분포를 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 중절치는 $5^{\circ},\;10^{\circ},\;15^{\circ}$ activation 했을 때 치경부의 원심 구개측과 치근첨의 근심 순측에서는 압축이, 치경부의 근심순측과 치근첨의 원심 구개측에서 약한 인장이 나타나는 양상이 각각의 경우에 거의 비슷하게 나타났다. 주응력의 크기 또한 거의 비슷하였다. 그러나 $10^{\circ}$ activation 했을 때 그 양상이 가장 강하였다. 2. 측절치는 $5^{\circ},\;10^{\circ},\;15^{\circ}$ activation했을 때 치경부의 순측과 치근 첨부의 구개측에서 압축이 치경부의 구개측과 치근첨부의 순측에서 인장이 나타나는 양상이 각각의 경우에 거의 비슷하게 나타났다. 그러나 $10^{\circ}$ activation했을 때 그 양상이 가장 강하였다.

• Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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• 제30권4호
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• pp.331-338
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• 2004

Stress transfer to the surrounding tissues is one of the factors involved in the design of dental implants. Unfortunately, insufficient data are available for stress transfer within the regenerated bone surrounding dental implants. The purpose of this study was to investigate the concentration of stresses within the regenerated bone surrounding the implant using three-dimensional finite element stress analysis method. Stress magnitude and contours within the regenerated bone were calculated. The $3.75{\times}10-mm$ implant (3i, USA) was used for this study and was assumed to be 100% osseointegrated, and was placed in mandibular bone and restored with a cast gold crown. Using ANSYS software revision 6.0, a program was written to generate a model simulating a cylindrical block section of the mandible 20 mm in height and 10 mm in diameter. The present study used a fine grid model incorporating elements between 165,148 and 253,604 and nodal points between 31,616 and 48,877. This study was simulated loads of 200N at the central fossa (A), at the outside point of the central fossa with resin filling into screw hole (B), and at the buccal cusp (C), in a vertical and $30^{\circ}$ lateral loading, respectively. The results were as follows; 1. In case the regenerated bone (bone quality type IV) was surrounded by bone quality type I and II, stresses were increased from loading point A to C in vertical loading. And stresses according to the depth of regenerated bone were distributed along the implant evenly in loading point A, concentrated on the top of the cylindrical collar loading point B and C in vertical loading. And, In case the regenerated bone (bone quality type IV) was surrounded by bone quality type III, stresses were increase from loading point A to C in vertical loading. And stresses according to the depth of regenerated bone were distributed along the implant evenly in loading point A, B and C in vertical loading. 2. In case the regenerated bone (bone quality type IV) was surrounded by bone quality type I and II, stresses were decreased from loading point A to C in lateral loading. Stresses according to the depth of regenerated bone were concentrated on the top of the cylindrical collar in loading point A and B, distributed along the implant evenly in loading point C in lateral loading. And, In case the regenerated bone (bone quality type IV) was surrounded by bone quality type III, stresses were decreased from loading point A to C in lateral loading. And stresses according to the depth of regenerated bone were distributed along the implant evenly in loading point A, B and C in lateral loading. In summary, these data indicate that both bone quality surrounding the regenerated bone adjacent to implant fixture and load direction applied on the prosthesis could influence concentration of stress within the regenerated bone surrounding the cylindrical type implant fixture.

• 구강회복응용과학지
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• 제27권4호
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• pp.371-392
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• 2011

본 연구는 임플란트의 지대주와 고정체의 식립 기울기 변화에 따른 교합력의 응력 분산을 비교 분석하고자 하였다. 치아 장축에 평행하게 식립한 임플란트 위에 직선적 지대주를 체결한 것을 기준 모델로 하여, $15^{\circ}$, $25^{\circ}$ 설측 경사진 지대주를 체결한 모델 2종류, 고정체를 $15^{\circ}$, $25^{\circ}$ 설측 경사 식립 후 동일 각도의 협측 경사의 지대주를 체결한 모델 2종류, 총 5개의 연구 모델에 각각 수직하중과 경사하중을 부가하여 나타난 응력분포를 3차원 유한요소법(finite element analysis)를 이용하여 분석하였다. 연구 결과, 지대주와 고정체의 식립 기울기가 증가할수록 복합하중에서 임플란트와 주위조직의 응력은 증가하였다. 다만 하중의 위치와 종류에 따라 응력의 변화가 모델에 따라 부분적으로 다르게 나타나기도 했다. 이는 응력이 하중의 작용선과 임플란트 고정체의 중심선과의 거리인 수평적 편심부하(horizontal offset)가 변화한 결과이며, 편심부하가 증가할수록 응력도 증가하는 결과를 보였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권4호
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• pp.77-86
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• 2008

본 연구에서는 유연솔더인 63Sn37Pb와 무연 솔더인 95.5Sn4.0Ag0.5Cu와 97Sn2.5Ag0.5Cu BGA(Ball Grid Array) 패키지를 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)에 위치에 따라 장착하고 보드레벨의 낙하시험(Board Level Drop Test)을 실시하여 충격에 대한 유 무연 솔더의 특성을 분석하였고 4점굽힘시험(board Level 4-point Bending Test)을 실시하여 굽힘에 대한 솔더볼의 기계적 저항특성을 분석하였다. 또한 유한요소법(Finite Element Modeling, FEM)을 이용해 낙하시험과 4점굽힘시험에서 솔더 조인트에 미치는 응력과 변형률을 해석하였으며, 시험 설계 시에 솔더 조인트의 응력변화에 영향을 미칠 수 있는 변수를 고려하여 해석하고 결과를 비교 분석하였다. 낙하시험과 4점굽힘시험에서 모두 무연솔더는 유연솔더보다 2배 이상 높은 신뢰성을 보였으며, PCB의 중앙에 위치한 패키지는 외각에 위치한 패키지 보다 매우 낮은 신뢰성을 보였다. 유한요소법을 통해 해석한 결과 최외각 솔더에서 가장 큰 응력이 발생하였고, 솔더의 조성과, 시험설계변수에 의해 응력의 발생 정도가 다름을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.106-111
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• 2017

본 연구에서는 해양구조물의 상부(top side) 구조물을 설치할 때 필요한 장치인 LMU(Leg Mating Unit)의 강성을 구조해석을 통하여 검토하였다. 이것은 구조물의 지지 점에 장착되어 설치 시 충격을 흡수하고 안정적으로 구조물을 지지하는 데 사용된다. LMU는 가운데가 비어있는 원통형 구조로서 수직 하중을 지지하기 위해서 일래스토머릭 베어링(Elastomeric Bearing, 이하 EB)과 철판을 여러 층으로 적층한다. EB의 강성은 기본적으로 베어링의 크기에 영향을 받지만, 동일한 크기에서도 내부 보강판의 적층 수에 따라 강성이 변하게 된다. 일반적으로 보강판과 압축 강성 사이의 관계를 분석하여 적합한 설계를 한다. EB의 강성은 변위를 제어하면서 반력을 산출하는 방식으로 분석을 한다. 먼저 보강판의 크기와 압축 강성 관계를 검토하고, 보강판의 적층 수와 압축 강성 관계를 검토한다. LMU는 장착되는 지점마다 다른 하중이 요구된다. 해석을 통해 각 지점에서 동일한 변형이 발생하도록 압축 강성을 다르게 설계하는 것이 목표이다. 본 연구의 유한요소해석을 위하여 상용 프로그램인 ANSYS를 이용하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.465-473
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• 2018

냉동실 도어에 얼음디스펜서와 냉장실 도어에 홈바가 장착된 빌트인 양문형 냉장고 모델에 대하여 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 사용하여 캐비닛과 도어를 통합한 유한요소모델을 구성하고 변형해석을 수행하였다. 하중으로는 냉장고가 조립된 조건, 그리고 캐비닛 선반과 도어 배스킷에 적재되는 식품 부하물 하중과 냉장고 정상 작동 시의 온도분포에 의한 열하중조건을 고려하였다. 캐비닛과 도어의 변형량 해석결과에 기반하여 냉동실 도어와 냉장실 도어 사이의 상하단차와 앞뒤단차를 평가하고, 냉기 밀봉에 영향을 미치는 캐비닛 전면과 도어 내면 사이에 위치한 도어 개스킷의 간극의 증가량을 평가하였다. 부하물이 없고 냉장고가 작동하지 않는 조건의 해석결과 계산된 상하단차와 앞뒤단차는 제품 출하 시의 허용기준을 만족하는 것으로 나타났다. 부하물이 투입되고 냉장고가 정상 작동하는 열하중조건의 해석결과 계산된 상하단차와 앞뒤단차는 조립조건에 비해 증가하며 특히 앞뒤단차가 크게 증가시키는 것으로 나타났다. 열하중조건의 해석결과 계산된 캐비닛 전면과 도어 내면의 변위로부터 도어의 사각 테두리에 부착되는 개스킷 간극의 증가량을 평가하였다. 최대 간극 증가량은 냉동실 도어의 좌측 테두리에서 발생하며 제조업체에서 정한 허용기준을 만족하는 것으로 나타났다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.835-841
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• 2013

Modern solid-state gyroscopes (HRG) with hemispherical resonators from high-purity quartz glass and special surface superfinishing and ultrathin gold coating become the best instruments for precise-grade inertial reference units (IRU) targeting long-term space missions. Designing of these sensors could be a notable contribution into development of Korea as a space nation. In participial, 40mm diameter thin-shell resonator from high-purity fused quartz, fabricated as a single-piece with its supporting stem has been designed, machined, etched, tuned, tested, and delivered by STM Co. (ATS of Ukraine) several years ago; an extremely-high Q-factor (upto 10~20 millions) has been shown. Understanding of the best way how to match such a unique sensor with inner glass assembly of the gyro means how to use the high potential in a maximal extent; and this has become the urgent task. Inner quartz glass assembly has a very thin indium (In) layer soldered the resonator and its silica base (case), but effects of internal resonances between operational modal pair of the shell-cup and its side (parasitic) modes can notable degrade the potential of the sensor as a whole, instead of so low level of resonator's intrinsic losses. Unfortunately, there are special combinations of dimensions of the parts (so-called, "resonant sizes"), when intensive losses of energy occurs. The authors proposed to use the length of stem's fixture as an additional design parameter to avoid such cases. So-called, a cyclic scheme of finite element method (FEM) and ANSYS software were employed to estimate different combinations of gyro assembly parameters. This variant has no mismatches of numerical origin due to FEM's discrete mesh. The optimum length and dangerous "resonant lengths" have been found. The special attention has been paid to analyses of 3D effects in a cup-stem transient zone, including determination of a difference between the positions of geometrical Pole of the resonant hemisphere and of its "dynamical Pole", i.e., its real zone of oscillation node. Boundary effects between the shell (cup) and 3D short "beams" (inner and outer stems) have been ranged. The results of the numerical experiments have been compared with the classic model of a quasi-hemispherical shell band with inextensional midsurface, and the solution using Rayleigh's functions of the $1^{st}$ and $2^{nd}$ kinds. To guarantee the truth of the recommended sizes to a designer of the real device, the analytical and FEM results have been compared with experimental data for a party of real resonators. The consistency of the results obtained by different means has been shown with errors less than 5%. The results notably differ from the data published earlier by different researchers.