• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.573-584
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• 2016

최근 철도 열차제어시스템은 최첨단 기술로 인한 무선통신기반 개발의 수요와 이에 따른 환경의 다변화, 설계 정보의 복잡성, 시스템 설계에 대한 추적성 등 여러 요인으로 인해 모델기반 설계와 안전에 대한 쟁점도 증가하고 있다. 이에 따라 기존의 열차제어시스템에서 다루는 지상 설비 설계에 대한 모델기반 설계와 단계별 안전 활동 강화의 필요성 역시 강조되고 있다. 이를 해결하기 위해서 본 논문에서는 먼저 열차제어시스템에 대한 효과적인 개발을 위하여 모델기반 설계를 수행하였고 이는 SysML(System Modeling Language)을 활용하여 표현하였다. 열차제어시스템의 안전성 향상을 위하여 설계 모델을 활용할 수 있는 시험 시나리오를 생성하였다. 생성한 시험 시나리오에 모델기반 설계를 수행한 차상중심 열차제어시스템을 적용하여 사례 연구를 수행하였고 이에 대한 결과를 분석하여 본 연구의 활용 가능성을 입증하였다. 본 연구의 결과를 토대로 안전성 향상 접근에 대한 시험 활동 재정립을 통해 개선함으로써 향후 모델을 기반 설계로 수행된 열차제어시스템 개발시 개념설계에서 발생할 수 있는 비용 및 시간을 절감 시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.49-55
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• 2017

대부분의 모터 케이스는 방수기능과동심도, 직각도 품질 등이 우수한딥드로잉 제품을 채택하고 있으며 그외 방수기능이 필요없는 블로우모터, 시트모터 등 실내에 장착되는 모터 케이스는 멀티포밍 제조방법을 채택하고 있다. 딥드로잉 공정은 드로잉 성형, 트리밍 및 피어싱 등 약 12공정을 소화할수 있는 고가의 트랜스퍼 프레스가 필요하다. 하지만 멀티포밍 공법은 멀티포밍기 1대 또는 멀티포밍기 1대와 프레스 1대의 구성으로 이루어지기 때문에 저렴한 투자로도 완제품 생산이 가능하다. 멀티포밍기는 대부분 수입이 되는 고가설비 이고 국내 중소기업이 개발한 굽힘/전단가공 일체형 멀티포밍기는 생산원가를 줄이는데 부족하여 굽힘/전단 분리형 멀티포밍기를 본 연구를 통해 개발하였다. 일체형 멀티포밍기는 비교적 얇고 작은소형 제품을 제한적인 작업 방법으로 사용된다. 크고 소재가 두꺼운 제품은 전단 하중이 높아 단발 크랭크 프레스를 이용하고 블랭킹 후 멀티포밍기로 이동 작업자가 수작업으로 소재를 공급한다. 멀티포밍기에서 벤딩 작업이 이루어지면 다시 프레스로 이송해 치수를 교정한다. 이러한 작업공정 분산은 생산성 저하, 품질이슈 및 과도한 인원 투입으로 원가경쟁력 저하를 가져왔다 이에 굽힘/전단가공 공정분리와 설비자동화를 통하여 안정되고 원가가 절감되는 생산체계를 갖추고자 하는게 본 연구의 목적이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.493-500
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• 2017

본 논문은 서울도시철도공사 유피스 내 전동차관리 고장데이타(BOM)을 통해 지속적으로 관리된 데이터를 활용하여 노후 철도차량부품의 신뢰성분석을 하고 개선방안을 제시하고자 하였다. 분석대상인 서울도시철도공사 7호선 2차분 보조전원장치(Static Inverter)는 객실 내 각종 서비스장치에 전원을 공급하여 직접적으로 승객 만족도에 영향을 주는 핵심적인 장치이다. 경영정보시스템의 장기간에 걸친 필드데이타를 바탕으로 고장의 패턴을 분석하기 위해 운용환경 스트레스 인자를 고려한 통계 신뢰성분석을 하였다. 보조전원장치(Static Inverter)의 하절기 집중고장현상과 관련하여 고장과 온도 스트레스인자와의 상관성에 대해 통계적 분석을 하였고 IGBT 인버터의 수명분석을 통하여 수리 전 후의 온도 스트레스 인자의 영향을 분석해 보았다. 그리고 전동차 부하량과 외기온도의 두 변수를 고려한 최적운행조건을 분석하여 고장다수 발생조건과의 냉각용량차이가 발생함을 확인할 수 있었고, 이러한 분석을 바탕으로 최적의 운행을 위한 냉각용량차이를 줄일 수 있는 방안을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.453-458
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• 2016

보 설계 시 세굴을 고려한 설계가 요구되지만 실험 시설의 한계와 제한된 실험 수행 기간 등으로 설계 기준 및 감세공의 효과 분석 연구는 부족하다. 따라서 본 연구에서는 보 하류부의 세굴 문제 개선을 위해 다방향 감세공의 세굴 감세효과를 분석하였으며 세굴을 최소화하기 위한 설계 기준을 제시하였다. 수리모형실험은 낙동강 합천창녕보를 대상으로 실험을 수행하였으며 수명 축척 1/25, 연직 축척 1/25의 모형으로 제작하였다. 실험 장치는 수로와 유량 공급부로 구분하였으며 최대 $2.0m^3/s$의 유하가 가능하도록 수중펌프를 설치하였다. 실험 시 유입 유량은 $1.3m^3/s$, 상류수위는 0.36 m, 하류 수위는 0.24 m이며 감세공인 배플은 나무를 이용해 지름 0.05 m 원기둥형으로 제작하였다. 배플 설치 전과 설치 후 뿐만 아니라 배플의 길이 변화에 대한 정확한 세굴심 비교를 위해 3D 광대역 레이져 스캐너를 활용하였다. 실험결과 배플의 V형 배치시, 배플 설치 전에 비해 흐름 감세로 인해 세굴성은 36%, 세굴 길이는 49% 감소 효과가 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.740-745
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• 2016

선박에는 아주 많은 기계와 장비들이 설치가 되고 이를 운용하고 제어하기 위해 수천에서 수만 가닥의 cable이 설치된다. 이러한 cable들이 복잡하게 설치되기 때문에 정확한 최단 경로 데이터가 필요하다. 하지만 cable 최단 경로를 찾기 위한 일반적인 방법인 다익스트라 알고리즘을 사용하더라도 최단 경로 내에는 반드시 overfill 구간이 생기게 마련이다. 이를 해결하기 위해 설계자는 각 구간마다 cable 점유율을 확인하지만 점유율은 data sheet 형태로 존재하기 때문에 3D cable way 모델상의 육안 식별이 어렵다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 3D CAD 상에서 cable 점유율 범위에 따라 cable 경로 색상을 다르게 표현함으로써 시각적으로 overfill 구간과 cable 경로를 바로 확인이 가능하도록 cable 경로 및 overfill 가시화 시스템을 제안 구현 하였다. 이를 통해 설계단계에서 overfill 구간을 쉽게 확인할 수 있고 정확한 회피경로의 산출과 최단경로 검증이 이루어져 설치 현장에 정확한 정보가 전달됨에 따라 재작업 비율이 감소하여 작업시간이 전체 7,000 시간에서 5,600 시간으로 단축 되었고 추가로 자재비 절감 효과를 얻을 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.557-564
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• 2017

대한민국 군의 K 계열 전차에 장착되어 있는 열영상장비의 목적은 시계가 제한된 환경에서 외부의 적외선 영역의 정보를 인간이 인지할 수 있는 시각 정보로 변환하는 것이다. 열영상장비의 시계, 배율, 분해능, 변조전달함수, 잡음등가온도차, 최소분해가능온도차 등의 지표 중에서 최소 분해 가능 온도차(MRTD)는 공간주파수와 온도분해능을 복합적으로 표현할 수 있기 때문에, 열영상장비의 성능 표현에 있어 가장 중요한 파라메터이다. 그러나 NATO의 MRTD 표준 측정 방법은 많은 주관적인 요소를 포함하고 있다. 즉, 측정자의 정신 상태, 시력 등의 차이와 측정환경에 따라 측정 결과의 오차가 발생하므로 MRTD의 측정결과는 안정적이지 못하다. 따라서 본 논문에서는 정성적인 MRTD 측정 방법을 gary scale을 바탕으로 이미지 연산을 통한 정량적인 지표로 변환하였다. 흑상과 백상의 Gray scale 차이의 평균을 최소분해가능온도로 변환하여, 국방규격서에서 요구하는 성능요구조건의 충족여부를 판단할 수 있다. 또한 gray scale은 MRTD의 탐지/인지/식별의 판별기준으로 활용할 수 있다. 전차에 열영상장비가 탑재되어 작전을 수행할 때의 탐지 가능 거리를 안개, 폭우, 맑은 날씨 등의 다양한 환경조건에 따라 분석하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제5권6호
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• pp.645-650
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• 2010

본 연구에서 울산 현대중공업 및 사천 유니슨에 설치사용 중인 공업용로의 연소문제 및 시스템을 분석하고 열효율 개선방안을 제시하여 연료절감 및 생산성 향상에 도움이 되고자 한다. 단조산업에 사용 중인 공업용로는 원소재의 가열 및 재료의 특성향상을 위한 설비로 운전조건 및 연소시스템에 따라 연료의 사용량 및 재료의 특성에 지대한 영향을 줄 수 있다. 따라서 현대중공업에 설치운전 중인 100톤 가열로 및 열처리로의 연소시스템의 특성을 분석하였다. 통상적으로 각 가열장치에 설치된 버너(Burner)는 용량에 맞는 공연비를 가지며 버너가 작동할 수 있는 Turndown ratio를 가지고 있다. 이는 각각의 공업용로 특성을 정하는 것으로서 가열성능 및 온도정밀도에 지대한 영향을 미친다. 용량이 큰 버너를 설치한 열처리로는 가열성능은 향상시킬 수 있어도 유지구간에서의 온도정밀도를 얻기 힘들다. 이에 버너의 성능을 최대한 발휘할 수 있도록 연소시스템을 개선하여 각 가열구간에 맞는 연소특성을 적용 분석한 현대중공업의 가열로 및 열처리로를 예시로 연료의 절감 및 온도정밀도를 향상시키도록 본 연구에서 방안을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.37-45
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• 2018

전기자동차는 내연기관 자동차와는 달리 배출가스가 없어 친환경 차량을 대표하지만, 장착된 축전지에 충전된 전기로 구동되기 때문에, 1회 충전으로 갈 수 있는 거리가 전지의 에너지 밀도에 의해 좌우된다. 따라서 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬이온 배터리가 전기구동자동차용 전지로 많이 사용하고 있다. 리튬이온 배터리의 효율을 지배하는 중요한 구성품은 전극이므로 전극 제조공정은 리튬이온 배터리 전체생산 공정에서 중요한 역할을 한다. 특히 전극의 제조 공정 중 건조공정은 성능에 큰 영향을 미치는 매우 중요한 공정이다. 본 논문에서는 전극제조에서 건조공법의 효율성 및 생산성 증대를 위한 혁신적인 공정을 제안하고, 장비 설계 방법 및 개발 결과에 대하여 기술하였다. 구체적으로, 극판 결착력 향상 기술, 대기압 과열증기 건조 기술, 그리고 건조로 폭 슬림화 기술들에 대한 설계 절차 및 개발방법을 제시하였다. 결과로 세계최초의 개방형/일체형 대기압 과열증기 Turbo Dryer 양산기술 확보를 통해 전기차 전지용 극판 고속건조기술을 확보 하였다. 기존의 건조공정과 비교할 때 건조로 길이 생산성을 향상시켰다 (건조 Lead Time 0.7분(分) ${\rightarrow}$ 0.5분(分)기준).

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.715-721
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• 2018

청각 및 후각의 다감각 자극을 통하여 에너지를 절감하기 위하여 불쾌해진 촉각을 보상함으로써 에너지는 절감하면서 근무자의 뉴로에너지(쾌적성, 집중력, 신체적 및 심리적 안정 등)는 증강시키는 연구를 하였다. 온도 $25[^{\circ}C]$, 상대습도 50[RH%], 조도 1,000[lux] 및 기류 속도 0.02[m/sec]의 항온 항습실에서 1/f의 변동리듬으로 청각을 자극하고 아로마 향기로 후각을 자극하여 실험을 진행하였으며, 접촉식으로 인체의 심리상태를 측정하는 뇌파, 학습능력 및 심박동변이도와 비접촉식으로 심리상태를 측정하는 진동이미지 방법을 사용하였다. 피험자는 신체적으로 활동하는데 지장이 없고, 심신의 안정과 집중력의 최대 상태를 가져오는 상대 ${\alpha}$파(8~13[Hz])의 활성도가 후두엽에서 높은 유형인 20대 대학생 8명(남성 4명, 여성 4명)으로 선정하였다. 측정자세는 쾌적한 열적 환경에서 의자에 착석해 안정을 취하고 있을 때의 활동량으로써 1met로 하였으며, 착의량 상태는 약 0.7clo로 통일하였다. 측정결과 쟈스민 향기와 변동리듬 a=1.106 음원의 다감각자극에서 감성 및 심신안정과 집중력이 가장 높아졌으며, 상대$M{\alpha}$파와 상대$M{\beta}$파가 각각 70.49[%], 89.72[%] 증가하였고, HRT는 38.09[%] 감소하였으며, 피로도와 긴장 불안은 각각 36.85[%], 15.54[%] 감소하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.739-744
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• 2017

탄성변형과 피로손상은 카트의 주행성능에 영향을 미치는 것으로 카트 프레임에 영구변형을 유발할 수 있다. 카트프레임은 현가장치와 다른 장치를 포함하지 않으므로 두 가지 변형에 결정적인 영향을 미칠 수 있는 코너주행 시 동적 거동은 비틀림 변형이 원인이 된다. 선회주행 시 카트의 동적 거동을 분석하기 위해 카트의 GPS추적이 실시간으로 이루어지고 카트 프레임에 작용하는 비틀림 응력값을 측정하였다. 레저카트와 레이싱카트의 재료물성치들은 인장실험을 통해 얻었다. 비틀림 응력집중과 프레임 변형은 얻어진 결과 값을 토대로 프레임의 응력해석을 통하여 파악하였다. 개발된 주행분석장치를 이용하여 레저카트와 레이싱카트를 각 조건별로 실차실험을 수행하였고 이를 통한 코너에서 카트의 주행거동을 살펴보았다. 카트가 곡선주행 시 원심력으로 인해 하중이동이 발생하였으며 카트프레임에 비틀림 응력이 발생하였다. 예를 들어 레저카드의 경우, 40 km/h의 속도로 운전할 때 최대 비틀림 피로한도를 측정한 최대 비틀림응력은 230 MPa이며 비틀림 피로한도계수는 0.65를 나타내었다. 뿐만 아니라 카트의 선회 시 운전요소들을 운전측정시스템을 인스톨한 실측장비에서 측정하였으며 카트의 운전거동은 수직변위에 의해 측정하였다.