• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.483-489
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• 2017

본 연구의 목적은 직물의 발수도 판정 (KS K 0590) 시 이미징 기반의 판별을 통해서 측정 신뢰도를 향상하는 것으로 한다. 이를 수행하기 위하여 가장 먼저 우리는 Java 기반의 이미지 처리 프로그램을 통해서 발수도 판정 표준표를 정량화하였다. 이때 모든 이미지의 처리과정은 미 국립보건원(NIH)에서 개발한 오픈 소프트웨어인 Image J를 사용하였다. 발수도 판정 표준표(standard spray test rating)에 대한 이미지 처리과정은 면적 측정 기법을 통해서 수행하였으며, 이를 통해서 정량화한 결과, 습윤 면적비 수치를 기반으로 하는 손쉬운 판정기준을 확보 할 수 있었다. 또한 실제 직물에 있어서 이미징 기반의 발수도 판정을 도입하기 위한 최적화 처리기법을 도출하기 위하여 형광물질을 사용하였다. 형광 이미지를 도입하여 문턱값 (Threshold) 조절과 2치이미지 (Binary Image) 변환 등의 과정을 통해서 발수도 판정을 위한 데이터 처리과정을 진행하였다. 본 연구의 결과물은 향후 직물의 발수도 판정 (KS K 0590)에 있어서 기존의 정성적인 분석법에서 탈피하여 정량적인 측정 신뢰도 향상을 위한 방안으로 적용할 수 있으리라 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.98-106
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• 2020

본 연구는 고장 사례 분석을 통한 수중함용 디젤엔진 건전성에 관한 내용으로 수중함 건조 중 발생한 비정상 디젤엔진 정지 현상에 대한 발생 원인을 다각도로 분석하였으며 또한 2차 손상 부위에 대한 건전성을 검토하였다. 디젤엔진 정지 현상에 대해서는 비정상 전 후로 피스톤 내부 온도변화 및 손상부 점검 확인을 통해 분석 하였다. 또한 폭발로 인한 2차 손상 부위를 분석하기 위해 디젤엔진의 가장 핵심 부품인 크랭크 축으로 전달되는 인장응력 및 압축응력을 계산 하였고 유한요소 해석을 통해 응력분포를 검토 하였으나 크랭크 축은 설계적으로 안전하다는 것을 확인 하였으며, 최종적으로 디젤엔진을 함 외부로 취외하여 정밀 점검 하였을 때에도 크랭크 축에는 손상이 없는 것을 확인 하였다. 본 연구결과를 통하여 디젤엔진 비상정지 사고 발생에 대한 크랭크 축의 건전성을 사전 검증하였다. 이에 최소 범위에서 점검 및 복구하였으며 디젤엔진 품질을 확보 할 수있었다. 본 연구를 통하여 향후 디젤엔진 품질문제 검토 시 건전성확보를 위한 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.252-261
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• 2017

본 연구에서는 유정용 강관의 열처리 조건에 따른 미세조직 및 기계적 성질을 조사하였다. 실험에 사용된 유정용 강관의 종류는 J55 강재를 사용 하였고, 열처리 조건은 각각 오스테나이트 처리온도 ($880^{\circ}C$, $910^{\circ}C$, $940^{\circ}C$), 냉각방식 (수냉, 유냉), 템퍼링 온도 (미실시, $550^{\circ}C$, $650^{\circ}C$) 이다. 열처리 조건에 따라 얻어지는 미세조직을 예측하기 위해 J55 강재의 화학적 성분을 기준으로 평형상태도와 CCT 곡선을 시뮬레이션 하였으며, 그 결과 A1, A3 온도가 약 $20^{\circ}C$ 감소 하는 결과를 얻을 수 있었다. 냉각속도에 따라 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트등 예상되는 미세조직을 정성적으로 알 수 있었고 이 결과는 실제 실험값과 유사한 양상을 나타내었다. 오스테나이트 처리온도가 증가 함에 따라 구 오스테나이트 결정립이 조대화 되었으며, 특히 $920^{\circ}C$ 이상에서 결정립 크기가 급격히 증가하였다. 따라서 결정립 미세화 효과에 따라 경도와 강도는 감소 하였다. 열처리 조건이 변화함에 따라 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 등 다양한 조직이 생성되었으며, 이는 경도, 강도 및 연신율에 큰 영향을 미쳤다. 수냉의 경우 마르텐사이트 조직이, 유냉의 경우 베이나이트와 페라이트 조직이 형성되었으며 수냉한 시편이 더 우수한 기계적 성질을 나타내었다. 템퍼링 처리후 마르텐사이트 조직 내에 FeC 석출물이 생성되었고 템퍼링 처리온도가 증가함에 따라 FeC석출물이 조대화되면서 인성이 향상되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.151-159
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• 2017

현대전의 양상은 점차 네트워크 중심전으로 변화해가고 있으며, 이의 중심인 정보 전자전 역시 나날이 발전하는 모습을 보이고 있다. 최근 국산화에 성공한 국내 지상용 전자전장비는 운용환경의 특성상 고지대와 강한 풍속, 상고대 등의 영향을 많이 받는다. 따라서 ES 장비의 마스트와 안테나를 연결하는 안테나전환기의 구조적 신뢰성은 가장 중요한 부분이라 할 수 있다. 본 논문에서는 안테나전환기의 구조분석 및 환경적 영향성을 분석하여 기존의 안테나전환기 구조보다 향상된 ES안테나 구조 지지능력을 가진 안테나전환기를 제안하였다. 안테나전환기의 용접방식의 변경과 보강 블록부를 통하여 개선된 구조를 시뮬레이션하고 하중시험을 통해 안테나전환기의 구조개선 타당성을 검증하였다. 시뮬레이션 결과 개선된 안테나 전환기 용접부 및 보강블럭부의 안전율은 기준 보다 각 5.3배, 1.5배의 높은 안전율을 확보한 것으로 확인되었다. 시제품에 대한 하중시험을 181kg까지 진행한 결과 용접부의 경우 3.7 Mpa, 보강블럭 부위는 64.4Mpa 정도가 측정되었다. 이 시험 결과는 구조 해석한 시뮬레이션 결과값과 유사한 것으로 제안한 안테나전환기의 하중지지 능력이 기존 대비 향상된 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.321-327
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• 2020

최근 2년간 군 기동화력장비의 엔진 생산 공정 중에 발생한 주요 품질문제 중에는 엔진오일 누유가 가장 많은 비중을 차지하고 있다. 이를 최소화하기 위해서는 엔진오일 누유에 대한 근본적인 원인 파악과 다빈도로 발생되는 누유 부위에 대한 파악이 필요할 뿐만 아니라 더 나아가 품질비용 감소를 위해서는 엔진 조립 및 검사공정에서 누유에 대한 사전식별이 필요하다. 본 연구에서는 형광염료가 주입된 엔진오일을 통하여 누유를 가시화하고 엔진오일 누유 현상에 대한 식별성을 증대시켜 군 기동화력장비 엔진의 생산품질을 향상시키고자 하였다. 이를 위하여 기존에 사용하는 엔진오일과 형광염료가 주입된 엔진오일의 특성분석을 통하여 대체 가능성에 대해 검토하였으며 엔진오일 주입 공정과 누유검사 공정을 개선하여 엔진오일 누유에 의하여 발생할 수 있는 정비기간 및 시간을 최소화 시키고자 하였다. 최종적으로 본 연구결과를 토대로 군 기동화력장비 엔진의 신뢰도 확보 및 엔진 생산업체의 품질관리 능력 향상을 통하여 엔진 생산 공정간 발생할 수 있는 품질비용을 최소화 시킬 수 있다고 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.49-56
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• 2020

소총 사격 중 발생하는 고온의 열은 총기의 성능을 저하시킬 뿐 아니라 사용자의 원활한 운용에 제한을 가져온다. 본 연구에서는 인간공학 설계 기준을 참조하여 사격에 따른 총열덮개의 온도변화를 측정하고 재질에 따른 운용성을 검토하였다. 인간공학 설계 기준은 피부에 직접적으로 닿을 경우 단열재를 필요로 하는 것을 명시하고 있다. 이에 따라 사격시험을 위하여 총열덮개의 재질별로 대한민국 제식소총 3종과 해외 모델 1종을 선정하였으며, 접촉식 온도 측정기를 이용하여 사격시험을 실시하였다. 시험결과 열전도도가 낮은 플라스틱 총열덮개를 사용하는 소총과 열전도도가 높은 알루미늄 총열덮개를 사용하는 소총 모두 낮은 온도에서 100발 이상 사격에도 맨손으로 운용이 가능하였다. 그러나 평균 대기온도에서 약 60발 이상 사격 시 알루미늄 총열덮개는 맨손으로 운용이 제한되며, 다량으로 빠른 시간에 사격이 이뤄질 경우 덮개 재질에 관계없이 총열덮개의 운용이 제한되었다. 소총의 발열에 의한 운용제한 해소를 위해서는 장갑 또는 손잡이, 덮개 등을 활용하여 피부와 직접적인 접촉 차단이 필요하다. 본 연구를 통해 소총의 열 위험에 대한 운용성을 파악할 수 있었으며, 타 소총 및 군수품의 인간공학적 설계를 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.182-188
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• 2016

어뢰회피용 기만기는 수중에서 적 어뢰의 공격으로부터 자함을 보호하는 무기체계로 유사 시 우리 군의 피해를 최소화하기 위해 운용 간 고장없이 정상적으로 임무를 수행하여야 한다. 기만기는 운영 특성 상 내부로 해수가 유입되면 정상적인 임무 수행이 불가하기 때문에 운용환경을 고려하여 외부로부터 해수유입 방지를 위한 완벽한 기밀이 요구된다. 일반적으로 기만기의 수밀성능 확보를 위해 고무재질의 오링을 사용하는데 이러한 고무재질의 제품들은 시간의 경과와 주변 환경의 영향을 받아 노화되어 고무 초기 특성이 상실되어진다. 따라서 요구되는 수밀성능을 유지하기 위해 오링에 대한 정비 또는 교체가 필수적이다. 본 논문에서는 기만기에 사용되는 오링의 대표적인 물성 지표인 경도와 신장률 값을 기준으로 오링의 가속수명시험 수행을 통한 시험데이터를 바탕으로 적합한 정비주기를 선정하는 것을 목적으로 한다. 기만기 수밀성능을 보장하기 위해 사용되는 오링의 재질은 NBR(Nitrile Butadiene Rubber)로써, 선행 연구 자료를 참고하여 주요 고장 환경 인자를 온도로 선정하였으며, 고장의 기준은 대상 제품이 가지는 물성 값 중 경도와 신장률이 초기 대비 50%까지 저하되는 시점으로 선정하였다. 또한 시험에 사용되는 시편 준비 및 물성 값 측정방법은 KS M 6518 규격을 참고하여 진행하였다. 시험결과는 컴퓨터 프로그램을 통해 분석하여 기만기에 적용되는 오링의 수명을 예측하였으며, 이를 통해 오링에 대한 정비주기를 산출하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.609-619
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• 2017

제조성숙도평가(Manufacturing Readiness Assessment, MRA)는 제조 준비상태를 평가하는 방법으로 체계, 부체계의 개발 및 양산에서 발생할 수 있는 일정지연, 비용 상승, 품질 저하 등을 방지하지 위해서 2012년에 제도화되었다. 제조성숙도 평가는 군수품의 양산단계의 제조상 위험성을 사전에 식별하여 관리한 결과, 군수품의 품질수준이 개선되는 등 긍정적인 효과가 있었으나 실제 수행 시 피평가자가 평가항목에 대해 맞춤형으로 준비를 하면서 평가점수가 점차적으로 높아지는 등 준비상태 점검이라는 본래의 목적과는 달리 점수만 상승하는 평가점수 인플레 현상이 심화되는 문제점이 식별되었다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하고 과거 업체의 MRA 평가항목 이력을 반영하기 위해 HOM8, 평가항목 난이도를 반영하기 위한 DOM8, 평가항목의 중요도 및 사업별 특성을 고려한 ICOM8과 M8RA를 각각 정의하여 네가지 지표 가중치를 적용한 MWV(Manufacturing Readiness Level 8 Weighted Value)을 정의한 정량적인 MRA 평가모델을 제안한다. 제안된 모델을 통해 기존에 실시된 4개 사업에 대한 평가항목 간 MWV를 계산하였으며, 이를 통해 제안된 MRL 8 평가 방법론의 개선결과를 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.74-79
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• 2019

군용차량은 별도의 발전기 장착공간을 마련하지 않고 엔진과 연결되어 발전하는 엔진일체형 직렬 하이브리드 발전기를 통해 전력을 생산한다. 그러나 발전기와 엔진 간 연결 방식이 가지는 기계적 특성에 따라 내부 방청 및 윤활용 그리스가 비산하여 산화철이 발생했다. 산화철이 시동기에 고착되어 시동성능이 저하되고 기어마모에 따른 레틀 소음이 증대되는 문제가 발생하였다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 엔진의 연결 스플라인 재질 및 표면처리를 개선하고 형상을 그리스 밀봉형으로 변경하여 내부의 산화철 발생을 방지하였다. 축계를 구성하는 발전기 연결기의 형상이 변경됨에 따라 비틀림 내구 시험을 통해 구조의 건전성을 확인하였다. 또한 실차 부하시험을 통하여 내부 부식 없이 목표한 내구수명 동안 부식이 발생하지 않음을 검증하였다. 그리스 비산 방지구조가 실제로 산화철의 발생을 억제함으로써 발전기에서 발생하는 소음을 감소시키는지 확인할 수 있었다. 본 논문은 엔진과 변속기 사이에 장착하는 직렬 하이브리드 발전기에서 발생하는 배부 부식을 방지하여 시동기의 성능저하 현상과 소음 발생 현상에 대한 근본적인 해결방안을 제시하였다고 할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.472-482
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• 2019

본 논문은 수중용 TAS윈치 전개/회수 성능 안정화 방안에 대한 내용을 서술하고 있다. TAS윈치는 함미에 장착되어 자함과 이격되어 운용되는 센서, 예인케이블 및 꼬리로프의 전개/회수 기능을 수행하고, TAS에 대한 전원공급 경로, 수중환경 정보 및 수신된 음향신호 송/수신을 위한 데이터 전송 경로 제공 역할을 수행한다. TAS윈치 시험평가 과정에서 간헐적으로 TAS 전개 중 멈춤현상 및 회전속도 변동현상이 식별되었다. TAS 전개/회수에 필요한 토크를 제공하는 구성요소인 윈치모터에 대한 고장분석 결과, 구성품 중 회전자의 정렬 틀어짐으로 인한 편심현상에 따른 자기장 왜곡이 발생한 것을 확인하였다. 자기장 왜곡 발생 방지를 위해 윈치모터 회전자 및 슬립링 등 윈치모터 구성품의 고정성 향상 방안을 제안하였다. 제안된 방안에 대한 신뢰성 확보를 위해 LBTS 환경에서 TAS윈치 운용환경을 모사하여 TAS윈치 전개/회수 성능을 검증하였다. 최종적으로 TAS윈치 전개/회수 성능 뿐만 아니라 해상에서 TAS윈치를 운용할 경우 요구되는 함 속력 및 타각별 TAS 지속 운용능력과 같은 여러 가지 항목에 대한 해상 시험평가를 수행함으로써 설계 요구조건 만족 및 제안 방안에 대한 타당성을 검증하였다.