• 한국융합학회논문지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.141-149
• /
• 2021

20세기 후반에 등장한 3D 프린터는 21세기에 들어와 4차 산업혁명의 핵심 분야로 자리매김하고 있다. 메이커 운동의 핵심 장비이자 21세기 새로운 가내수공업의 시발점인 3D 프린터는 여전히 낮은 출력 속도와 한정된 필라멘트 재료로 대량생산의 한계를 드러내고 있지만, 최근 도자 공예가들의 3D 프린터 사용은 기하급수적으로 늘고 있다. 하지만 과거 공예사에서 지난하게 반복되어 온 공예의 경전과 새로운 기술과의 불협화음을 타계하는 방법의 일환으로 본 연구는 3D 프린터를 이용하는 '석고 캐스팅' 기법에 주목했다. 이에 세계 도자 공예분야에서 활발히 석고 기법을 개발해 작가만의 디자인에 적용하고 있는 도예가 토니 한센, 위베 반 간스베크, 제이드 크롬프톤, 류희도의 캐스팅 기법을 분석한 후 효과적인 3D 모델링 방법과 3D 프린터를 이용하는 최적의 슬립 캐스팅 방법의 사례를 제시함으로써 3D 프린터와 공예의 융합을 위한 접점을 찾고자 했다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제9권3호
• /
• pp.39-50
• /
• 2007

원형 혹은 H형 단면의 표지판지주에 소형차가 충돌할 때 차량 및 지주의 거동을 확인하기 위하여 Barrier VII 프로그램을 이용한 시뮬레이션을 실시하였다. 이 프로그램은 연성 베리어에 충돌하는 차량의 운동과 베리어의 변위를 해석하는 프로그램이나, 지주를 수평 빔 요소로 하고 각 노드에 강성을 조절한 기둥 요소로 연결함으로써 소형지주에 대한 충돌해석이 가능함을 보였다. 0.9ton 소형차가 기초와 강결된 파이프형태의 소형 지주에 30km/h, 60km/h, 70km/h 110km/h의 속도로 충돌하는 경우, 0.9ton 소형차와 1.35ton 중형차가 기초에 강결된 H형 단면 지주에 110km/h의 속도로 충돌하는 경우, 그리고 0.9ton 소형차가 분리되는(slip base) 형태로 기초에 연결된 파이프형태의 소형 지주에 110km/h의 속도로 충돌하는 경우 등 총 7가지 경우에 대한 시뮬레이션을 실시하여 지주의 변형과 충돌차량의 거동을 분석하였다. 시뮬레이션을 통하여 고속충돌 시 기초에 강결 된 원형지주의 경우 과다한 휨 변형으로 표지판과 차량 전면부와의 충돌위험성이 있고 H형 지주와 같이 비교적 큰 표지판용 지주는 소형차 충돌 시 지주의 변형은 거의 없고 차량에 가해지는 충격력, 지주가 과다하게 차체 안으로 침투할 위험성이 크다는 사실과 breakaway 장치로 단부처리를 하는 경우 위험이 줄어들 수 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권1호
• /
• pp.181-194
• /
• 2013

산사태는 토사, 거석, 유목 등 산사태 물질의 중력사면 이동현상이다. 산사태는 수리학적, 지형학적, 지반공학적 요인에 따라 다양한 흐름 및 퇴적특성을 보인다. 흐름특성은 아주 느리게 움직이는 산사태(활동, 이류 등)에서 아주 빠르게 움직이는 산사태(토석사태, 토석류 등)까지 다양하다. 이런 점에서 산사태 발생과 확산 메커니즘의 이해를 위해 전단변형률에 따른 전단강도특성에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 한국형 산사태에 적합한 링 전단시험장치의 개발과 활용성에 대한 것이다. 링 전단시험장치는 산사태 유형별 피해 및 영향성 평가에 사용되는 전단강도를 측정할 수 있으며, 전단속도에 따른 산사태의 유동성을 평가하기 위한 장치이다. 비배수 전단강도 측정용 링 전단시험장치는 기존에 개발된 링 전단시험기의 수정보완형으로 '포화-압밀-배수-전단' 순으로 시험조건을 자유롭게 조절할 수 있다. 링 전단상자내 흙 시료의 전단강도의 정확한 측정을 위해 미끄럼 방지, 밀폐성 및 회전성 향상 기능을 갖춘 시험장치이다. 링 전단시험장치는 모래와 자갈 시료에 대한 예비실험을 수행하였으며 기존 시험결과와 비교하여 신뢰할 만한 결과를 확인하였다. 회전속도 100 mm/sec 로 구속할 때 배수조건에 따른 일시적 액상화 현상으로 인한 강도저하 현상이 관측되며, 전단면에 따른 입자파쇄 현상이 뚜렷하게 나타났다. 마지막으로 토석류 유변학에 기초하여 링 전단시험장치를 이용한 산사태 유동성 평가기법을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제40권1호
• /
• pp.1-11
• /
• 2020

도로변에 설치된 중대형 지주구조물은 적절히 방호되지 않고 차량에 노출된 경우 충돌 시 심각한 차량 파손과 탑승자 상해로 이어진다. 북미지역이나 유럽은 차량에 노출된 지주에 대한 충돌피해를 줄이기 위하여 일반적으로 분리식 지주를 사용하고 있으나 분리된 지주의 낙하 시 2차 사고의 위험이 상존한다. 이를 해결하기 위한 방법으로 슬라이딩 지주가 제안되었다. 본 논문은 국도와 지방도에 많이 쓰이는 무게 507 kg의 편주식 지주구조에 대하여 기존의 방식으로 기초에 강결된 경우와 슬라이딩 지주로 개선된 경우에 대한 1.3 ton-60 km/h, 1.3 ton-80 km/h의 충돌실험을 실시하여 강결지주의 위험도를 보이고 슬라이딩지주의 감충성능(Crashworthiness)을 입증하였다. 한편 차량중심에서 계측된 가속도가 차량과 지주의 운동을 동시에 나타낸다고 보는 기존의 충돌해석 방법 대신 고속촬영 데이터를 이용하여 지주를 차량의 운동과 분리시켜 충돌과정을 단계별로 설명함으로써 감충성능을 갖는 지주설계의 기초를 제시하였다.

• 대한치과보철학회지
• /
• 제38권5호
• /
• pp.595-605
• /
• 2000

Dental ceramics have good aesthetics, biocompatibility, low thermal conductivity, abrasion resistance, and color stability. However poor resistance to fracture and shrinkage during firing process have been limiting factors in their use, particularly in multiunit ceramic restorations. A new method for making all-ceramic crowns that have high strength and low processing shrinkage has been developed and is referred to as the Vita In-Ceram method. This study was performed to investigate the effect of $CeO_2$ addition in borosilicate glasses on the strength of alumina-glass composites. Porous alumina compacts were prepared by slip casting and sintered at $1,100^{\circ}C$ for 2 hours. Dense composites were made by infiltration of molten glass into partially sintered alumina at $1,140^{\circ}C$ for 4 hours. Specimens were polished sequentially from #800 to #2000 diamond disk. and the final surface finishing on the tensile side was received an additional polishing sequence through $1{\mu}m$ diamond paste. Biaxial flexure test was conducted by using ball-on-three-ball method at a crosshead speed of 0.5mm/min. To examine the microstructural aspect of crack propagation in the alumina-glass composites, Vickers-produced indentation crack was made on the tensile surface at a load of 98.0 N and dwell time of 15 sec, and the radial crack patterns were examined by an optical microscope and a scanning electron microscope. The results obtained were summarized as follows; 1. The porosity rates of partially sintered alumina decreased with the rising of firing temperature. 2. The maximum biaxial flexure strength of 423.5MPa in alumina-glass composites was obtained with an addition of 3 mol% $CeO_2$ in glass composition and strength values showed the aspect of decrease with the increase of $CeO_2$ content. 3 The biaxial flexure strength values of alumina-glass composites were decreased with rising the firing temperature. 4. Observation of the fracture surfaces of alumina-glass composites indicated that the enhancement of strength in alumina-glass composites was due to the frictional or geometrical inter-locking of rough fracture surfaces and ligamentary bridging by intact islands of materials left behind the fracture front.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제11권10호
• /
• pp.3873-3879
• /
• 2010

서비스 로봇은 사람이 생활하는 환경에서 동작한다. 이런 환경에서는 일반적인 휠베이스 모빌러티(Mobility) 방식의 이동로봇은 동적인 장애물과 정적인 장애물에 둘러싸여 있으므로 로봇의 움직임에 있어 자유로운 주행에 제약을 받게 된다. 이것은 소위 비홀로노믹(Non-Holonomic) 시스템 특성으로 주행 중인 이동로봇은 장애물을 만나면 별도의 조향장치를 사용하거나 차동 휠 구조 로봇의 회전 과정을 수행한 후 이동하고자 하는 방향으로 진행할 수 있다. 이런 장애물을 신속하게 회피하려면 홀로노믹(Holonomic) 시스템 특성이 필요하다. 홀로노믹 시스템은 별다른 회전과정 없이 단순히 좌우로 이동만 하면 된다. 이러한 특성으로 민첩하게 주행할 수 있고 좁은 공간에서 비홀로노믹 로봇보다 효율적이고 자유로운 주행이 가능하다. 그러므로 본 논문에서는 세 개의 옴니휠(Omni-wheels)을 사용한 홀로노믹 이동로봇 시스템을 개발한다. 세 개의 옴니휠을 사용한 이동로봇의 동역학과 모터 비선형 운동방정식을 고려한 정밀한 비선형 동역학 모델을 유도하여 제시한다. 유도된 식을 통해 각각의 모터 속도를 계산하고. 기본 속도제어기로는 PID방식을 사용한다. 그런데, 옴니휠을 이용한 홀로노믹 이동로봇의 추적제어는 정확한 방위각 센싱 데이터와 기준값(Reference Value)을 필요로 한다. 방위각 센싱은 부정확성과 불확실성(Uncertainty)을 갖는다. 부정확성은 센서 시스템의 노이즈와 얼라이어싱(Aliasing)으로 인하여 발생하고, 불확실성은 모바일 로봇의 왜란(Disturbance)과 미끄러짐(Slip)으로 발생한다. 본 논문에서는 퍼지 논리 추론에 의한 퍼지 방위각 추정기(Estimator)를 개발하여 방위각 제어의 새로운 개념을 제시한다. 끝으로, 퍼지 방위각 추정을 이용한 세 개의 전 방향 바퀴 구조의 이동로봇이 실시간으로 제어되는 실험을 통하여 이동로봇 시스템의 성능을 분석한다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권11호
• /
• pp.861-869
• /
• 2020

대용량 유도전동기용 인버터 개발을 위한 부하 장치는 고가의 제작 비용 및 제작에 많은 시간이 필요하므로 유도전동기 및 부하 장치를 대체할 수 있는 시뮬레이터 개발에 대한 필요가 증대되고 있다. 기존의 대용량 3상 유도전동기의 인버터용 부하 시뮬레이터는 리액터와 3상 PWM 정류기를 사용하여 시험용 인버터의 전류를 제어함으로써 단지 인버터의 부하로만 작용할 뿐 유도전동기의 특성을 모사하기 어렵다. 본 논문에서는 LCL 필터와 3상 PWM 정류기를 이용하여 3상 유도전동기의 모델과 부하 특성을 모사할 수 있는 실시간 시뮬레이터를 제안한다. PWM 인버터에 흐르는 전류는 3상 유도전동기의 고정자 전류를 모사하며 LCL 필터의 인덕터에 흐르는 전류와 커패시터 전압에 의해 제어된다. LCL 필터의 커패시터 전압은 3상 유도전동기의 회전자 자속에 의해 고정자 권선에 유기되는 유도기전력을 모사하며 인덕터 전류와 PWM 정류기에 의해 제어된다. 3상 유도전동기의 회전자 전류, 고정자 및 회전자 자속, 전동기 토크, 슬립 주파수 및 회전자 속도는 인버터에 흐르는 전류와 유도전동기의 상수로부터 유도된다. MATLAB/Simulink 시뮬레이션을 통하여 제안된 3상 유도전동기용 실시간 시뮬레이터의 전기적, 기계적 모델 특성 및 벡터제어 동작을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제32권4호
• /
• pp.5-14
• /
• 2016

건조토 지반에 근입된 지반-말뚝 시스템의 동적 거동을 정확히 예측하기 위해 3차원 수치 모델링을 수행하였다. 제안된 모델은 강진 시 지반의 비선형 거동을 적절하게 모사하기 위해 상용 유한 차분 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 시간 영역에서 해석이 수행되었다. 모델링 방법론으로써 지반 구성 모델은 Mohr-Coulomb 탄소성 모델을 적용하였으며 지반 전단 탄성 계수의 비선형적인 감소를 모사할 수 있는 이력 감쇠 모델을 적용하였다. 진동 시 지반-말뚝 간의 완전 접촉, 미끄러짐, 분리 현상을 모두 모사하는 경계요소 모델을 적용하였으며 경계요소 모델을 구성하는 스프링 계수는 탄성이론에 기초하여 결정되어, 내장 함수인 FISH를 통해 깊이에 따라 연속적으로 입력되었다. 경계 조건의 경우, 지반-말뚝 상호작용의 영향을 받는 근역 지반만 메쉬를 생성하고 근역 지반의 경계부에 원역 지반의 가속도-시간 이력을 입력하는 방식인 단순화 연속체 모델링 기법(Kim et al., 2012)을 적용함으로써 해석 효율을 증가 시키고자 하였으며 적절한 최대지반탄성계수와 항복 깊이의 설정으로 지반의 비선형 거동을 더욱 정확히 모사하고자 하였다. 수치 해석의 오차를 최소화하고 모델의 신뢰성을 확보하기 위해, Yoo(2013)이 수행한 원심모형시험 결과와 수치 해석 결과와의 비교를 통해 제안된 기법의 캘리브레이션을 수행하였으며, 말뚝 최대 휨 모멘트와 말뚝 횡방향 최대 변위의 깊이 별 분포가 다양한 입력 하중 조건에서 실험 결과를 적절히 모사하고 있는 것을 확인하였다. 또한, 제안된 수치 모델의 적용성 평가를 위해 다른 실험 결과와의 비교 검증을 수행하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제36권5호
• /
• pp.553-568
• /
• 2020

Steel-concrete composite structures have been extensively used in building, bridges, and other civil engineering infrastructure. Shear stud connectors between steel and concrete are essential in composite members to guarantee the effectiveness of their behavior in terms of strength and deformability. This study focuses on investigating the shear stiffness of headed studs embedded in several types of concrete with wide range of compressive strength, and their effects on the elastic behavior of steel-concrete composite girders were evaluated. Firstly, totally 206 monotonic push-out tests from the literature were reviewed to investigate the shear stiffness of headed studs embedded in various types of concrete (NC, HPC, UHPC etc.). Shear stiffness of studs is defined as the secant stiffness of the load-slip curve at 0.5V_u, and a formulation for predicting defined shear stiffness in elastic state was proposed, indicating that the stud diameter and the elastic modulus of steel and concrete are the main factors. And the shear stiffness predicted by the new formula agree well with test results for studs with a diameter ranging from 10 to 30 mm in the concrete with compressive strength ranging from 22.0 to 200.0MPa. Then, the effects of shear stiffness on the elastic behaviors of composite girders with different sizes and under different loading conditions were analyzed, the equations for calculating the stress and deformation of simply supported composite girders considering the influence of connection's shear stiffness were derived under different loading conditions using classical linear partial-interaction theory. As the increasing of shear stiffness, the stress and deflection at the most unfavorable section under partial connected condition tend to be those under full connected condition, but the approaching speed decreases gradually. Finally, the connector's shear stiffness was recommended for fully connection in composite girders with different dimensions under different loading conditions. The findings from present study may provide a reference for the prediction of shear stiffness for headed studs and the elastic design of steel-concrete composite girder.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권11호
• /
• pp.7934-7940
• /
• 2015

도시철도의 표정속도를 증가시키기 위한 여러 가지 방법 중 가속도를 높이는 방법이 있다. 전동기의 견인력을 높이면 일정 목표 수준까지는 가속도를 향상시킬 수 있으나 점착력 제한 등으로 어느 수준 이상에서는 슬립이 발생하여 목표 가속도를 낼 수 없게 된다. 주행저항도 목표 가속도 선정 시 고려해야 할 요소이다. 견인력과 점착력 및 주행저항은 속도에 따라 변하는 함수이므로 가속도 규격을 선정하기 위해서는 속도에 따른 견인력, 점착력, 주행저항 등의 변화에 대한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 차세대전동차를 대상으로 하였는데 이 전동차의 경우 전두부가 유선형이고 1C1M 방식의 모터제어를 수행하므로 기존의 주행저항 수식과 점착력 수식을 적용하는 것은 적합하지 않다. 따라서, 본 연구에서는 견인력과 점착력 수식으로부터 가속도 제한을 구하고 실제 시험 결과와 비교하여 대상 전동차에 맞는 점착력 수식을 도출한다. 이를 바탕으로 차세대전동차의 M카, T카 편성을 변경할 경우 수치적으로 가능한 최대 가속도 규격을 도출한다. 이렇게 이론적 한계를 제시함으로써 실제 가속도 규격 선정 시 도움이 될 수 있도록 한다.