• Steel and Composite Structures
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• 제33권3호
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• pp.463-472
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• 2019

Initial thermo-elastic and steady state creep deformation of a rotating functionally graded simple blade is studied using first-order shear deformation theory. A variable thickness model for cantilever beam has been considered. The blade geometry and loading are defined as functions of length so that one can define his own blade profile and loading using any arbitrary function. The blade is subjected to a transverse distributed load, an inertia body force due to rotation and a distributed temperature field due to a thermal gradient between the tip and the root. All mechanical and thermal properties except Poisson's ratio are assumed to be longitudinally variable based on the volume fraction of reinforcement. The creep behaviour is modelled by Norton's law. Considering creep strains in stress strain relation, Prandtl-Reuss relations, Norton' law and effective stress relation differential equation in term of effective creep strain is established. This differential equation is solved numerically. By effective creep strain, steady state stresses and deflections are obtained. It is concluded that reinforcement particle size and form of distribution of reinforcement has significant effect on the steady state creep behavior of the blade.

• 대한금속재료학회지
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• 제47권5호
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• pp.316-321
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• 2009

Co nanoparticles on silica substrates were fabricated by inducing a thin-film dewetting through two different processes-furnace annealing and pulsed-laser annealing. The effects of annealing temperature, film thickness and laser energy density on dewetting morphology and mechanism were investigated. Co thinfilms with thicknesses between 3 to 15 nm were deposited using ion-beam sputtering, and then, in order to induce dewetting, thermally annealed in furnace at temperatures between 600 and $900^{\circ}C$. Some as-deposited films were irradiated using a Nd-YAG pulsed-laser of 266 nm wavelength to induce dewetting in liquid-state. Films annealed in furnace agglomerated to form nanoparticles above $700^{\circ}C$, and those average particle size and spacing were increased with an increase of film thickness. On the laser annealing process, above the energy density of $100mJ/cm^2$, metal films were completely dewetted and the agglomerated particles exhibited greater size uniformity than those on the furnace annealing process. A detailed dewetting mechanism underlaying both processes were discussed.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권7호
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• pp.2579-2585
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• 2022

Ceramics of quaternary garnets (Gd,Y)₃Al₂Ga₃O₁₂ doped with Ce, Tb have been fabricated and evaluated as prospective materials for indirect energy converters of α-and β-voltaic. Samples were characterized at excitation with an X-ray source and an intense 150 keV electron beam and showed good temperature stability of their emission and tolerance to irradiation. The role of X-rays accompanied the α-particle emitting in the increase of the conversion efficiency is clarified. The garnet-type structure of the matrix in the developed materials allows the production of quality crystalline mass with a light yield exceeding that of the commonly used YAG: Ce scintillator by a factor of two times.

• Smart Structures and Systems
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• 제28권6호
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• pp.827-838
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• 2021

The dynamic displacement is considered to be an important indicator of structural safety, and becomes an indispensable part of Structural Health Monitoring (SHM) system for high-speed railway bridges. This paper proposes an indirect strain based dynamic displacement reconstruction methodology for high-speed railway box girders. For the typical box girders under eccentric train load, the plane section assumption and elementary beam theory is no longer applicable due to the bend-torsion coupling effects. The monitored strain was decoupled into bend and torsion induced strain, pre-trained multi-output support vector regression (M-SVR) model was employed for such decoupling process considering the sensor layout cost and reconstruction accuracy. The decoupled strained based displacement could be reconstructed respectively using box girder plate element analysis and mode superposition principle. For the transformation modal matrix has a significant impact on the reconstructed displacement accuracy, the modal order would be optimized using particle swarm algorithm (PSO), aiming to minimize the ill conditioned degree of transformation modal matrix and the displacement reconstruction error. Numerical simulation and dynamic load testing results show that the reconstructed displacement was in good agreement with the simulated or measured results, which verifies the validity and accuracy of the algorithm proposed in this paper.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권9호
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• pp.3121-3125
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• 2023

Neutron conversion detectors that use ¹⁰B-enriched boron carbide are feasible alternatives to ³He-based detectors. We prepared boron carbide films at micron-scale thickness using direct-current magnetron sputtering. The structural characteristics of natural B₄C films, including density, roughness, crystallization, and purity, were analyzed using grazing incidence X-ray reflectivity, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, time-of-flight secondary ion mass spectrometry, and scanning electron microscopy. A beam profile test was conducted to verify the practicality of the ¹⁰B-enriched B₄C neutron conversion layer. A clear profile indicated the high quality of the neutron conversion of the boron carbide layer.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권4호
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• pp.250-257
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• 2015

양성자 치료를 위해서는 Snout이 부착된 받침대(gantry)를 사용하는데 빔의 형태를 만들기 위해 환자 종양의 크기와 거리에 맞게 황동 차폐체(aperture)가 많이 사용된다. 또한 빔의 거리를 보정하기 위해 PMMA를 이용한 거리 보상체도 사용된다. 이렇게 황동으로 만들어진 차폐체의 경우 가공하는데 많은 시간이 소요되며 비용 발생이 높다. 또한 치료 사용되었던 차폐체의 방사선 노출에 따라 재사용이 어렵다. 이러한 단점을 보안하기 위해 황동 차폐체 대신 X-선 치료에서 사용되는 수동형 다엽 콜리메이터 시스템을 도입하였다. 수동형 다업 콜리메이터는 여러 개의 황동판을 조립하여 차폐체를 제작하는 방식이다. 본 연구는 제작된 수동형 다엽 콜리메이터의 방사화 실험 및 필름을 이용해 선량측정을 진행하였다. 다엽 콜리메이터를 투과한 2차 발생 선량 1% 이하였으며, 여러 번의 230 MeV의 빔에서도 방사화가 2시간 이내에서 감소하였다. 이렇게 개발된 수동형 다엽 콜리메이터를 임상에 적용하여 일반 차폐체와 수동형 다엽 콜리메이터를 감마지표 분석을 했을 시 99.74%의 높은 일치도가 측정되었다. 또한, 일반 황동 차폐체에 비해 수동형 다엽 콜리메이터를 제작하는데 소요되는 비용과 시간을 1/10 이상 단축시킬 수 있다. 개발된 수동형 다엽 콜리메이터는 성공적으로 양성자 환자치료에 사용하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제14권1호
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• pp.54-68
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• 2004

본 연구에서는 경제성장기에 고층 구조물 시공에서 널리 사용된 철근콘크리트(RC, Reinforced Concrete) 구조물을 대상으로 발파해체 축소모형실험을 수행하고 전산실험결과와 이를 비교하였다. 발파해체 공법으로는 파괴거동을 비교적 쉽게 확인할 수 있는 점진붕괴공법을 적용하였으며, 축소모형실험은Hobbs(1969)에 의한 축소율의 개념에 따라 차원해석을 실시하여 축소된 강도특성을 계산하였다. 사용재료로는 석고, 모래, 물의 혼합액을 콘크리트 대용으로 사용하였다. 모래와 석고의 중량 비를 다양하게 변화시키면서 이에 따른 강도의 변화를 측정하고 최적의 강도 값을 갖는 배합 비를 결정하였다. 또한 연성을 가지고 있으며 축소강도로 비교할 때 철근과 유사한 특성을 지니는 땜용 납선을 철근대용 재료로 사용하였다. 수치해석 프로그램으로는 요소의 파괴거동을 육안으로 확인할 수 있는 개별 요소법(DEM Distinct Element Method)에 의해 수행되는 상용코드인 PFC2D(Particle Flow Code 2-Dimension)을 사용하였다. 모형의 제작은 실내에서 미리 양생된 부재들을 현장으로 옮겨 연결부만을 타설하여 일체화시키는 방법으로 이루어졌다. 먼저 3차원 무근 콘크리트 라멘 구조의 모형을 설계하고 그 축소 모형을 발파해체하여 그 거동을 촬영하였다. 이를 수치적인 해석과 비교하는 과정을 통해 2차원 해석이라는 한계성은 존재하지만 대체로 유사한 형태의 거동을 보임을 알 수 있었다. 사전해석의 경험과 RC 보의 실내 굴곡 실험결과를 근거로 하여 RC 구조모형의 발파해체 사전해석을 실시하였다. 시차는 200㎳로 하여 점진적으로 붕괴되도록 설계하였다. 모형실험과는 달리 2차원 해석이라는 한계에도 불구하고 900㎳까지 매우 유사한 거동을 보이며 붕괴되었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제10권8호
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• pp.565-569
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• 2016

최근 다엽콜리메이터를 부착한 선형가속기를 이용한 방사선수술의 빈도가 점차 높아지고 있다. 이러한 정교한 방사선 수술은 소조사면 내에 고선량의 방사선이 집중적으로 조사되기 때문에 체계적이고 정확한 정도관리가 필수적이다. 본 연구는 PIB(Particle in Binder) 방식 중 침전법을 이용하여 $400{\mu}m$ 두께의 요오드화납($PbI_2$)과 요오드화수은($HgI_2$) 광도전체 센서 시편를 제작하였다. 제작된 시편의 전기적 특성은 암전류, 출력전류, 응답특성 및 선형성을 평가하였다. 평가 결과, $HgI_2$ 가 우수한 신호발생량과 선형성을 보였다. 끝으로, 두께에 따른 $HgI_2$ 센서의 신호반응 특성 결과, $400{\mu}m$ 두께에서 신호발생효율이 가장 높았고, ${\pm}2.5%$ 이내의 우수한 재현성을 보였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.909-917
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• 2018

3D 프린팅 기술은 4차산업 혁명 중 제조업의 혁신적인 기술로서 전망되고 있으며, 현재 바이오 의료 분야를 포함한 다양한 분야에서 활용되고 있다. 본 연구에서는 이러한 3D 프린팅 기술을 이용한 제작 원료에 대한 방사선 차폐능을 평가하고자 몬테카를로 전산모사를 통해 프린팅 원료에 대한 검증을 수행하였다. 현재 범용으로 사용되는 FDM 방식의 3D 프린터에서 이용 가능한 원료들을 대상으로 하였으며, ICRU phan tom과 차폐체를 모의 모사한 후 방사선의 종류 및 에너지에 따른 입자 플루언스 평가를 통해 차폐 효과에 대해 분석하였다. 그 결과, 광자선의 경우 에너지 증가에 따라 차폐 효과는 점차 감소되는 경향을 보였고, 원료별 차폐 효과는 TPU, PLA, PVA, Nylon, ABS 순서로 점차적으로 낮아지는 결과를 나타냈다. 중성자선의 경우, 5~10 mm의 낮은 두께에서 반대로 선속이 증가되는 현상을 보였으나, 일정 두께 이상에서는 유효한 차폐 효과를 나타내었으며, 프린팅 원료별 차폐 효과는 Nylon, PVA, ABS, PLA, TPU 순서로 점차 낮아지는 결과를 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.241-241
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• 2016

반도체 선폭이 20 nm급까지 감소함에 따라 기존에 수율에 문제를 끼치던 공정 외부 유입 입자뿐만 아니라, 공정 도중에 발생하는 수~수십 나노의 작은 입자도 수율에 악영향을 끼치게 되었다. 이에 따라 저압, 극청정 조건에서 진행되는 공정 중 발생하는 입자를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 장비에 대한 수요가 발생하고 있다. Particle beam mass spectrometer (PBMS)는 이러한 요구사항을 만족할 수 있는 장비로 100 mtorr의 공정 조건에서 5 nm 이상의 입자의 직경별 수농도를 측정할 수 있는 장비이다. PBMS로 입자의 수농도를 측정하기 위해서는 PBMS 전단에서 입자를 중앙으로 집속할 필요가 있다. 공기역학렌즈는 PBMS 전단에서 입자를 집속시키기 위해 일반적으로 널리 사용되고 있는 장비로 여러 개의 오리피스로 이루어져 있다. 공기역학렌즈를 지나는 수송 유체와 입자는 이러한 연속 오리피스를 거치면서 팽창과 수축을 반복하며, 관성력의 차이로 인해 입자가 중앙으로 집속된다. 그러나 기존 공기역학렌즈는 고정된 직경의 오리피스를 사용하기 때문에 설계된 공정조건 이외에는 입자의 집속효율이 감소한다는 단점을 지닌다. 따라서 공정조건이 바뀔 경우 공기역학렌즈를 교체해야 되며, 진공이라는 환경하에서 이러한 교체는 많은 시간과 노력을 요구로 한다. 본 연구에서는 이러한 공기역학렌즈의 문제점을 해결하기 위해 다양한 공정조건에서 교체 없이 사용할 수 있는 새로운 형태의 직경 가변형 공기역학렌즈인 조리개형 공기역학렌즈를 제안하였다. 기존 연구를 통해 조리개형 공기 역학 렌즈가 다양한 압력 범위 내에서 나노입자를 성공적으로 집속할 수 있음을 보였지만, 장비를 상용화하기 위해서는 사용자가 좀 더 쉽게 렌즈직경을 결정 할 수 있어야 한다. 이에 본 연구에서는 조리개형 렌즈의 중공 직경에 따른 입자 집속 특성을 평가하였으며, 최종적으로 압력과 집속하고자 하는 직경에 따라 렌즈 중공 직경을 결정할 수 있게 해주는 데이터 베이스를 제작하였다.