• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.397-397
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• 2016

Triboelectric nanogenerators (TENG) can produce power from ambient mechanical sources and have strong points of high output performance, light weight, low cost, and easy manufacturing process. It is expected that TENG can be utilized in the fields of wireless electronics and self-powered devices in the world which pays attention to healthcare and the IoT. In this work, we focus on scavenging ambient rotational energy by using a durably designed TENG. In previous studies regarding harvesting rotation mode energy, the devices were based on sliding mechanism and durability was not considered as a major issue. However friction by rotation causes reliability problems due to wear and tear. Therefore, in this study, we convert rotary motion to linear motion utilizing a cam by which we can then utilize contact-mode TENG and improve device reliability. In order to increase output performance, bumper springs were used below the TENG and the optimum value for the bumper spring constant was analyzed theoretically. Furthermore, the inserting a soft substrate was proposed and its effect on high output was determined to be due to an increase in the contact area. By increasing the number of cam noses, the output frequency was shown to increase linearly. For the purpose of maximum power transfer, the input impedance of the device was determined. Finally, to demonstrate the use of the C-TENG as a direct power source, it was installed on a commercial bicycle wheel and connected to 180 LEDs. In conclusion we present a rotational motion TENG energy scavenger system designed for enhanced durability and optimized output by appropriate choice of spring constants and substrate.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.968-980
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• 1995

Al/Al$_{2}$O$_{3}$/C hybrid metal matrix composites are fabricated by the direct squeeze infiltration method. From the microstructure of Al/Al$_{2}$O$_{3}$/C composites, uniform distribution of reinforcements and good bondings are found. Optimum processing conditions for preforms and squeeze castings are suggested. Mechanical properties, such as elastic modulus, elongation, 0.2% offset yield strength and ultimate tensile strength are obtained. Through the abrasive were test and wear surface analsis, wear behavior and its mechanism of AC2B aluminum and Al/Al$_{2}$O$_{3}$/C composites can be characterized under various sliding speed conditions. Tensile strenght elongation of Al/Al$_{2}$O$_{3}$/C composites are decreased with increasing the addition of carbon fiber. On the contrary, elastic modulus of Al/Al$_{2}$O$_{3}$/C composites is slightly improved compared with that of the unreinforced matrix alloy. The addition of carbon fiber to al/al$_{2}$O$_{3}$/C composites gives rise to improvement of the wear resistance. Specially, carbon chopped fibers play an important role in interfering sticking between the counter material and metal matirix composites. Al/Al$_{2}$O$_{3}$/C composites are suitable to high speed due to solid lubication of carbon. And wear model of Al/Al$_{2}$O$_{3}$/C composites is suggested by the examination of worn surfaces.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.229-238
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• 2002

본 연구에서는 절리면 거칠기를 정량적으로 산출하기 위하여 표면 거칠기 계수, Rs를 이용한 측정방법을 제안하고, 이를 바탕으로 절리면 거칠기가 절리면 전단강도에 미치는 영향을 제시하였다. 제시된 Rs를 이용하여 새로운 절리면 전단강도 모델을 제안하였다. 연구 결과, 표면 거칠기 계수인 Rs는 암반의 절리면 거칠기를 정량적으로 표현할 수 있는 유용한 방법이 될 수 있음을 알 수 있었다. Rs에 의한 암코아 규모의 절리면 거칠기 측정에는 최대 측정간격으로 2mm, 최소 측정 길이로 5cm가 적당하나, 이를 대규모의 현장 절리면에 확대 적용하기 위해서는 변동규모(scale of fluctuation), $\delta_u$를 도입하여야 한다. 절리면 거칠기가 작은 경우, 전단강도는 절리면에서의 미끄러짐으로 유발되었으나, 거친 절리면에서의 전단강도는 거칠기의 일부분이 파괴됨으로 인하여 발생됨을 알 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제10권2호
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• pp.27-32
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• 2006

본 논문은 다수의 볼과 접촉하는 두개의 실린더 사이에서 발생하는 접촉응력과 마찰력을 유한요소법으로 해석하였다. LPG 충전기는 구름마찰 운동을 위해 다수의 볼이 평행한 두개의 실린더와 경사진 두개의 실린더 레이스에서 구름마찰 운동을 한다. FEM 해석결과에 의하면, SiC 볼과 SUS 304 볼은 주어진 수직하중, 즉 압축력에 대하여 높은 접촉응력과 마찰력 손실을 보여주고 있다. 반면에 PEEK 볼을 두개의 실린더에 대하여 구름마찰 운동을 유지하면, 대단히 낮은 접촉응력과 마찰력 손실을 나타내는 것으로 보아 폴리머 소재의 사용은 저마찰 접촉특성을 잘 구현하고 있다할 수 있다. 여기에 두개의 실린더가 평행하게 구름마찰 접촉운동을 하느냐, 또는 경사진 상태에서 구름마찰 운동을 하느냐에 따라 접촉거동 특성이 크게 달라지므로 특히 두개 실린더 사이의 상대적 경사도는 극도로 억제되어야 우수한 설계가 된다.

• 터널과지하공간
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• 제16권4호
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• pp.313-325
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• 2006

본 연구에서는 이방성 암반의 방향성 및 측압조건이 터널 변형거동에 미치는 영향을 조사하기 위하여 서로 다른 15가지 이방성 터널 모형에 대해 축소모형실험을 실시하였다. 이를 위해 모래 석고 물의 중량비를 달리한 모형재료에 대한 물성 실험을 통하여 모형재료의 특성을 연구하였다. 대부분의 이방성 터널 모형은 응력이 집중되는 곳에서 전단파괴 현상을 보였으며 절리면을 따라 미끄러짐이 발생하여 절리면의 경사 방향이 터널 변형거동에 큰 영향을 미친 것으로 나타났다. 절리 경사가 $30^{\circ}$보다 작은 모형에서는 반팽창현상이 두드러지게 나타났으며 절리경사가 $50^{\circ}$인 모형은 측압조건에 관계없이 수직 및 수평 내공변위가 가장 작게 나타나 실험된 모형중에서 가장 안정적인 모형으로 판단된다. 또한 모형터널의 파괴 및 변형양상은 측압계수 조건에 따라 매우 상이하게 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권11호
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• pp.1441-1446
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• 2012

유압피스톤모터는 정압베어링부분의 마찰손실과 용적손실, 기구적 운동부분의 마찰손실, 오일의 관로저항에 의한 압력저하, 압축성에 의한 체적손실 그리고 하우징 오일 처닝(churning) 손실 등이 있다. 이러한 손실 중에서 일정한 틈새의 유막(oil film, $8{\sim}15{\mu}m$)으로 고속 회전하는 피스톤 슈(piston shoe)와 슈 플레이트(shoe plate) 사이 정압베어링 부분의 마찰 및 용적손실이 유압모터의 전체효율을 좌우 한다. 본 연구에서는 최고압력 35MPa, 최고회전수 2500rpm, 배재용적 320cc/rev급 2속(2-speed) 초대형 굴삭기의 주행모터용 유압피스톤모터를 대상으로 정압베어링비가 유압모터의 전 효율에 미치는 영향을 실험적으로 분석하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제15권1호
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• pp.23-30
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• 2008

Ni-20Cr-20Fe-5Nb alloy with or without $Y_2O_3$ was manufactured by mechanical alloying process and consolidated by spark plasma sintering (SPS). The grain size of the alloy with $Y_2O_3$ was smaller than that of alloy without $Y_2O_3$ which results from the effect of $Y_2O_3$ suppressing grain growth. The tensile strength at room temperature was increased by the addition of $Y_2O_3$ but decreased abruptly at temperature above $600^{\circ}C$. It seems to result from the change of deformation mechanism due to fine grain size, that is, grain boundary sliding is predominant at above $600^{\circ}C$ while internal dislocation movement is predominant at below $600^{\circ}C$. After conventional heat treatment process of solution treatment and aging, a small amount of ${\delta}(Ni_3Nb)$ phase was formed in Ni-20Cr-20Fe-5Nb alloy while a large amount of ${\gamma}"(Ni_3Nb)$ was formed in Inconel 718 in the previous report. This is due to exhaustion of Nb content by the formation of NbC during consolidation.

• 한국재료학회지
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• 제22권1호
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• pp.42-45
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• 2012

The mechanical behavior and microstructural evolution during high temperature tensile deformation of recrystallized Ni3Al polycrystals doped with boron were investigated as functions of initial grain size, tensile strain rate and temperature. In order to obtain more precise information on the deformation mechanism, tensile specimens were rapidly quenched immediately after deformation at a cooling rate of more than $2000Ks^{-1}$, and were then observed by transmission electron microscopy (TEM). Mechanical tests in the range of 923 K to 1012 K were carried out in a vacuum of less than $3{\times}10^{-4}$ Pa using an Instron-type machine with various but constant cross head speeds corresponding to the initial strain rates from $1.0{\times}10^{-4}$ to $3.1{\times}10^{-5}s^{-1}$. After heating to deformation temperature, the specimen was kept for more than 1.8 ks before testing. The following results were obtained: (1) Flow behavior was affected by initial strain size; with decreasing initial grain size, the level of a stress peak in the true stress-true strain curve decreased, the steady state region was enlarged and elongation increased. (2) On the basis of TEM observation of rapidly quenched specimens, it was confirmed that dynamic recrystallization certainly occurred on deformation of fine-grained ($3.3{\mu}m$) and intermediate-grained ($5.0{\mu}m$) specimens at an initial strain rate of $3.1{\times}10^{-5}s^{-1}$ and at 973 K. (3) There were some dislocation-free grains among the new recrystallized grains. The obtained results suggest that both dynamic recrystallization and grain boundary sliding are operative during high temperature deformation.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권12호
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• pp.2581-2589
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• 2002

In this research, fretting tests were conducted in air to investigate the wear characteristics of fuel cladding materials with the fretting parameters such as normal load, slip amplitude, frequency and the number of cycles. A high frequency fretting wear tester was designed for this experiment by KAERI. After the experiments, the wear volume and the shape of wear contour were measured by the surface roughness tester. Tribologically transformed structures(TTS) were analysed by means of optical and scanning electron microscopes to identify the main wear mechanisms. The results of this study showed that the wear volume were increased with increasing slip amplitude, and the shape of wear contour was transformed V-type to W-type. Also, it was found that the critical slip amplitude was 168${\mu}{\textrm}{m}$. These phenomena mean that wear mechanism transformed partial slip to gross slip to accelerate wear volume. The wear depth increased with an increase of friction coefficient due to increase of normal load and frequency. The fretting wear mechanisms were believed that, after adhesion and surface plastic deformation occurred by relative sliding motion on the contact between two specimens, TTS creation was induced by surface strain hardening and wear debris were detached from the contact surface which were produced by the micro crack propagation and creation.

• 터널과지하공간
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• 제17권5호
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• pp.372-380
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• 2007

침하로 인한 지표 손상대는 지하 채굴로 인해 발생되는 결과로서, 오랜 기간 동안 서서히 또는 급작스럽게 발생할 수 있다. 이러한 지표 손상대는 싱크홀 혹은 트러프형 침하에서 대규모 슬라딩에 이르기까지 다양한 형태로 관찰된다. 침하 발행 위험에 대한 평가는 광산 침하의 영향을 받는 지역에 있어서는 매우 중요하다. 이러한 위험도 평가나 침하 예측을 위해 경험적 모델, 프로파일함수, 영향 함수 그리고 수치해석과 같은 다양한 방법들이 적용되어 왔다. 본 연구에서는 다양한 인자들 중 지배적으로 침하 현상을 유발할 수 있는 채굴적과 관련한 정보, 즉 채굴적의 위치 및 규모의 정보를 확산이론과 연계한 비교적 간단한 침하 위험도 평가 기법을 제안하였다. 확산 모델은 지반 침하 기구를 설명할 수 있는 입자 모델과 상사관계를 가진다. 확산 모델을 폐금속광 및 폐석탄광 지역의 침하 위험도 작성에 적용하였다. 침하 위험도 평가를 위한 확산 모델은 매우 간단하지만 효율적인 방법임을 확인할 수 있었다.