• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.283-289
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• 2021

본 연구에서는 압축력을 받는 얇은 복합재 원통 구조에 대하여 기하학적 혹은 하중에 대한 초기 결함 모델을 이용하여 수치해석적으로 좌굴 Knockdown factor를 새롭게 도출하였다. 전역 좌굴이 발생하기 이전에 타원형상의 변형 형상을 갖는 복합재 원통 구조를 사용하였다. 복합재 원통 구조의 기하학적 초기 결함만 고려하기 위하여 Single Perturbation Load Approach를 이용하였으며, 기하학적 초기 결함과 더불어 하중 불균일을 함께 구현하기 위하여 Single Boundary Perturbation Approach를 사용하였다. 기하학적 초기 결함 모델의 좌굴 Knockdown factor는 NASA의 기존의 좌굴 Knockdown factor보다 약 84% 높게 도출되었으며, 좌굴 시험에 비하여서는 약 9% 낮게 도출되었다. 기하학적 초기 결함과 하중 불균일을 함께 고려하는 모델의 좌굴 Knockdown factor는 NASA의 좌굴 Knockdown factor에 비하여서는 약 75% 높게, 그리고 좌굴 시험보다 약 14% 낮게 계산되었다. 따라서, 본 연구의 좌굴 설계 기준은 고려된 초기 결함 모델과 상관없이 기존의 좌굴 설계 기준에 비하여 경량 설계의 제공이 가능함과 동시에 좌굴 시험 대비 적절히 보수적인 설계 기준을 제공할 수 있음을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제25권4호
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• pp.49-56
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• 2021

액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas)는 Propane(C₃H₈)과 Butane(C₄H₁₀)을 주성분으로 한 가스를 액화한 것으로 구분된다. LPG는 혼합 성분에 따라 품질의 차이가 커 성분 함량을 정확하게 측정하는 것이 중요하다. 이와 같은 물질은 혼합물의 성분별로 상온에서는 액체와 기체가 같이 공존해 정확한 측정이 까다롭다. 따라서 탄화수소의 성분별 농도의 측정 불확도가 높아 실제 함량 기준과 많은 차이가 발생하는 문제점을 안고 있다. 그러므로 탄화수소 물질의 조성과 정확한 농도 측정을 위해 혼합 액체 프로판 표준가스의 개발이 필요하였다. 혼합 액체 프로판 표준가스는 ISO-6142(2015)의 중량법으로 벨로즈형 정압실린더에 제조되었다. 제조한 4병의 표준가스에서 균질성이 GC-FID로 확인되었다. 제조 상대확장불확도는 0.01 % - 0.30 %, 균질성은 0.03 % - 0.25 %이었다. 이 혼합 액체 프로판 표준가스에서 중량법, 제조 일치성, 실린더 흡착 여부 및 장기 안정성에 대한 상대확장불확도는 0.26 % - 1.39 %(신뢰도 약 95 %, k=2)이내로 개발되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.115-119
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• 2020

선택적 레이저 용융 (SLM, Selective Laser Melting) 기술은 미세한 금속 분말 위에 레이저를 조사하여 특정 영역의 융착을 진행하고 이 과정을 반복적으로 진행함으로써 최종적으로 3차원 형태의 구조물을 제작하는 최신의 적층 공정 기술이다. 적층 공정 기술 특성상 레이저에 의한 금속 소재의 용융 현상은 레이저의 조사 방향과 적층 방향 등 공정 조건에 의해 방향성을 가지게 되며 이로 인해 구조물 내에서 금속 소재 조성은 불균일 특성을 보인다. 본 연구에서는 SLM 기술을 적용하여 알루미늄 (AlSi10Mg) 시편을 제작하고 시편 내부의 소재 조성 특성을 분석하였다. 시편은 적층 제작 방향을 기준으로 0°, 45°, 90°로 구분하여 실린더 형태로 제작하였으며 시편 평면의 표면 형상을 광학적으로 분석하였다. 그리고 레이저 조사로 생성되는 시편 내부의 멜팅풀 형상을 대상으로 하여 멜팅풀 내부와 경계면에 대해 각각 TEM 분석을 수행하였다. 분석 결과로부터 멜팅풀 내부와 경계면의 미세 셀 구조의 차이를 확인하였고, Si 의 조성 비율이 셀의 경계면에서 더 높게 보임을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제34권3호
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• pp.155-160
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• 2021

메타물질은 자연발생 물질에서 발견되지 않는 특성을 만들 수 있는 여러가지 요소들의 복합체로, 힘의 방향을 변환하거나, 음의 강성을 만들거나, 진동 및 충격 특성을 바꿀 수 있다. 제작이 용이하고, 수직방향의 진동과 충격을 저감시키는데 탁월한 성능을 지닌 우드파일 메타물질의 경우, 충격 저감을 위해 충격 전달에 영향을 끼치는 변수에 대한 기초 연구가 필요하다. 최근 기하학적 요소에 따른 충격저감에 대해 연구가 진행되고 있지만, 재료적 변수가 충격저감에 끼치는 영향에 대한 연구는 미흡하다. 본 논문에서는 우드파일 실린더의 기하학적 특성(적층각도, 직경, 길이)과 재료적 특성(탄성계수, 비중, 포아송 비)을 변수화하여 유한요소해석이 진행되었다. 유한요소해석을 통해 우드파일 실린더가 충격을 전달하는 양상을 확인하고, 주효과도 분석을 통해 충격 힘과 에너지의 저감에 대한 변수 별 영향이 고찰되었고, 고속 푸리에 변환(FFT)을 통해 주파수 대역에 대한 분석이 진행되었다. 충격 힘과 진동을 저감시키기 위하여 실린더의 접촉 면적에 영향을 주는 변수들이 크게 영향을 끼치는 것으로 나타났다.

• 한국가스학회지
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• 제25권6호
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• pp.53-65
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• 2021

수소충전소의 빠른 확장 및 설치와 동시에 수소충전소의 고압수소 충전 압력용기에 대한 안전 검사가 매우 중요하게 이루어져야 한다. 이 중 ASME에 따르면 일정 압력 이상의 수소를 보관하는 용기에 대해서는 수소 취성 검사를 반드시 해야 한다. 수소취성 검사의 주된 시험방법으로 고압의 수소분위기에서 파괴시험 및 피로 파괴시험을 실시해야 하며, 이를 통해 수소 분위기에서 압력용기의 내구한계를 측정하고, 사용한계를 결정하도록 되어 있다. 세부적으로 stress intensity factor(K)로부터 한계균열깊이를 계산하고, da/dN(피로성장율)로부터 사용수명을 결정할 수 있다. API579-1/ ASME FFS-1 part 9에서 crack-like flaws의 모드에 따른 계산방법을 예시하고 있으나, 플레이트, 실린더 등 다양한 형태의 형상에 대하여 균열의 형상, 위치 등에 의하여 대략 55개 모드가 있고, 상당히 복잡한 수식으로 인하여 쉽게 접근을 못한다. 본 연구에서는 엑셀 및 VBA를 통하여 수치해석적으로 파괴역학계산하는 방법을 소개하고자 한다. 또한, 이를 적용하여 압력용기의 두께와 내경이 수명에 미치는 영향을 분석해 보았다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제26권2호
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• pp.77-83
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• 2023

이 논문에서는 타원 기둥 형태의 이상체에 의한 자력 벡터와 자력 변화율 텐서 반응식을 유도하였다. 화성암 관입이나 킴벌라이트 구조 등은 축 대칭성을 가지면서 주향 방향과 수직한 방향의 반지름이 서로 다른 타원 기둥 형태를 가지는 경우가 많다. 이런 타원 기둥의 자력 반응은 이전 논문에서 유도한 중력 변화율 텐서에 자화 방향에 대한 정보를 포함시킨 포아송 관계식을 이용하여 유도하였다. 타원 기둥의 자력 변화율 텐서는 벡터 자력을 미분하여 유도하는데 삼중 적분으로 표현되는 타원 기둥의 인력 퍼텐셜을 각 축방향으로 3회 미분한 총 10개의 삼중 미분 함수를 구하는 것과 동일하다. 미분과 적분의 순서는 바꾸는 것이 가능하므로 결과적으로 자력 변화율 텐서는 타원 기둥의 인력 퍼텐셜을 3회 미분한 후, 깊이 방향으로 적분하고 나머지 이중 적분은 복소 평면에서 타원 기둥의 단면을 폐곡선으로 하는 경로를 따라 선적분으로 변환하여 유도된다. 이 논문에서 복소 평면에서 선적분으로 유도한 자력 및 자력 변화율 텐서 반응식은 립쉬츠-한켈 적분으로 유도한 원기둥의 자력 및 자력 변화율 텐서 반응식과 완벽하게 일치함을 보였다.

• 분석과학
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• 제19권5호
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• pp.369-375
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• 2006

ISO 6145-5에 의거한 동적 부피 측정법을 이용하여 교정용 혼합가스를 제조하고 그 불확도를 평가하였다. 내경 0.25 mm, 길이 50 cm 규격의 10개의 모세관을 병렬 배치하고, 성분 가스와 희석 가스가 흐르는 모세관 개수를 조절하는 방법으로 혼합 가스의 희석 비율을 결정하였다. 모세관은 각종 가스에 대하여 낮은 흡착 용량을 가진 PTFE 재질의 것을 사용하였으며, 유로의 설정은 열을 발생시키지 않는 mechanical valve를 사용하였다. ISO 6145-5의 요건을 구현하는 본 장치를 이용하여 제조된 희석 가스의 농도는 (주)리가스에서 제조한 마스터급 표준가스를 이용하여 비교 평가하였다. ISO 6143의 비교법을 이용한 교정 후 제조된 산소 표준가스의 농도 편차는 대부분의 희석 영역에서 상대비 0.2% 이내, 황화수소 표준가스의 농도 편차는 상대비 1% 이내임을 확인하였다. 이 결과는 본 장치를 통해 제조한 표준가스가 대기환경 측정용 등 저농도 표준가스를 이용한 교정 곡선 획득용으로 사용하는데 충분한 성능을 가지고 있음을 증명하는 것이다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제22권5호
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• pp.163-181
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• 2023

자율주행자동차의 센서에 대응하는 시설물의 검지성능을 향상시키는 것은 주행안전성을 향상시키는 데에 도움이 된다. 도로·교통 분야에서는 이를 위하여 도로 인프라 또는 시설물의 개선을 통해 센서에 대한 검지성능을 향상시키기 위한 연구를 수행하고 있다. 본 연구는 이러한 자율주행 지원 인프라 개발 연구의 일환으로 강우 상황에서도 충분히 LiDAR의 검지성능이 확보되어 공사구간에서 시선유도 기능을 유지할 수 있도록 교통콘과 드럼의 형상을 변형하여 이의 개선효과를 실증 실험으로 확인하였다. 개선의 원리는 반사 성능이 증대되며 기존의 시설물과 형상적으로 크게 차이가 나지 않도록 교통콘은 원뿔형 대신 사각뿔형으로, 드럼은 원기둥형 대신 6각기둥형과 8각기둥형으로 각각 제작하였다. 맑은 날과 강우 20 mm/h, 40 mm/h 상황에서 시설물에 대한 LiDAR 검지 데이터를 확인하였으며, 사각뿔형 교통콘과 8각기둥형 드럼은 기존 시설물에 비해 검지성능이 향상되었음을 확인하였다. 다만, 반복 측정에 따른 편차가 발생하였고, 통계적 해석으로는 유의미성을 확인하지 못한 것이 본 연구 결과의 한계이며, 이 결과를 반영하여 향후 연구에서는 측정환경의 다양성에도 균일하게 데이터가 취득될 수 있는 형태로 개선할 필요가 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제27권2호
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• pp.108-118
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• 2024

이 논문에서는 타원판의 자력과 자력 변화율 텐서 반응식을 유도하였다. 화성암 관입이나 킴벌라이트 구조 등은 축 대칭성을 가지면서 단면이 타원인 경우가 많다. 타원 단면의 넓이가 변하는 타원 기둥은 타원판의 조합으로 모사할 수 있다. 타원판의 자력 반응은 이전 논문(Rim, 2024)에서 유도한 중력 변화율 텐서에 자화 방향에 대한 정보를 포함시킨 포아송 관계식을 이용하여 유도하였다. 타원판의 자력 변화율 텐서는 벡터 자력을 미분하여 유도하는데 타원판의 인력 퍼텐셜을 각 축방향으로 3회 미분한 총 10개의 삼중 미분 함수를 구하는 것과 동일하다. 미분의 순서는 바꾸는 것이 가능하므로 결과적으로 자력 변화율 텐서는 타원판의 인력 퍼텐셜을 3회 미분한 후, 복소 평면에서 타원판의 경계를 폐곡선으로 하는 경로를 따라 선적분으로 변환하여 유도된다. 이 논문에서 복소 평면에서 선적분으로 유도한 자력 및 자력 변화율 텐서 반응식은 립쉬츠-한켈 적분으로 유도한 원판의 자력 및 자력 변화율 텐서 반응식과 완벽하게 일치함을 보였다.

• 대한치과교정학회지
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• 제32권4호
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• pp.293-300
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• 2002

본 연구의 목적은 산부식된 법랑질에 수분이나 타액이 오염되어도 적절한 접착력을 얻을 수 있다고 소개된 교정용 친수성 프라이머를 이용한 교정용 브라켓 접착시 타액 오염 정도에 따른 전단결합강도와 접착 파절 양상을 기존의 소수성 프라이머와 비교함으로써 임상적 유용성을 평가하는 것이다. 사람의 소구치를 강철 원통에 교정용 레진으로 포매하여 만든 시편에 기존의 소수성인 Transbond XT primer와 친수성인 Transbond MIP primer각각에 대하여 광중합형 접착 레진으로 브라켓을 접착시, 인공 타액을 이용한 오염정도에 따른 전단결합강도를 만능시험기로 측정하고, 접착 파절 양상을 stereomicroscope로 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 건조 상태에서 Transbond XT primer와 Transbond MIP primer의 전단결합강도는 유의한 차이가 없었다. 2. 타액 오염시 그 정도에 상관없이 Transbond MIP primer는 Transbond XT primer에 비해 유의하게 높은 전단결합 강도를 나타냈다(p<0.001). 3. Transbond MIP primer는 한 겹의 타액 오염시 건조 상태와 전단결합강도의 유의한 차이가 없었으나, 두 겹의 타액 오염시에는 유의하게 낮은 결합강도를 나타냈다(p<0.01). 4. 접착 파절 형태는 타액 오염의 정도에 따라 평균 접착제 잔류 지수가 낮아지는 경향을 나타냈다. Transbond MIP primer는 타액 오염시에도 반 이상이 브라켓-레진 계면에서의 파절을 보였으나, Transbond XT primer는 타액 오염시 대부분의 경우 레진-법랑질 계면에서의 파절을 나타냈다. 이상의 실험 결과, 교정용 친수성인 Transbond MIP primer는 수분 조절이 어려운 임상 상황에서 적절한 결합강도를 얻을 수 있는 좋은 방법으로 생각된다.