• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권10호
• /
• pp.319-330
• /
• 2016

3D 프린팅 기술은 다양한 산업분야에서 개념모델 및 기능성 시제품을 제작하는데 많이 응용되고 있지만, 3D 프린팅 소재 및 제작된 제품 신뢰성 등의 여러 가지 이유로 상용화 제품으로 적용되는 데 한계가 존재한다. 본 논문에서는 3D 프린팅 기술을 이용한 산업적 응용분야 중 하나로 발전소 저탄장에 사용되는 풀 코드 스위치 모듈의 부품들 중 잦은 돌발 상황으로 인해 파손이 자주 발생하는 허브 구동부와 레버 고정부 부품들에 대해 현장에서 작업자들이 단기 대체부품으로 적용이 가능하도록 하는 부품 최적 설계 및 FDM 방식 3D 프린팅 제조공정기술에 대한 연구결과를 제시하였다. 3D 프린팅 기술의 경우 소재 적용에 있어서 한계가 존재하므로, 본 논문에서는 구조 최적화 설계를 통해 구조 안정성을 확보하는 방안에 대해 연구를 수행하였다. 허브 구동부 부품에 대해 내부 구조 형상 및 구조 설계 변수 최적화를 수행하여 좌측구동모드에서는 안전계수가 153.67% 증가한 1.243을 확보할 수 있었으며, 우측구동모드에서는 404.96% 증가한 3.156을 확보할 수 있었다. 레버 고정부 부품의 경우, 반복적인 스위칭 구동에 의한 굽힘 모멘트로 인해 발생하는 파손을 최소화하기 위해 구조 최적화 설계를 수행하여 26% 증가한 구조 안전계수(7.52)를 확보할 수 있었다. 본 연구를 통해 3D 프린팅 기술을 단기 대체부품 제조공정에 적용함에 있어서 소재 최적화를 통한 설계보다는 3D 프린팅 공정의 적층특성을 활용한 구조적 최적화 설계기법 이 더욱 유연한 결과를 도출할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.402-410
• /
• 2017

본 연구에서는 실대형 실험과 구조해석을 통하여 현장에서 사용되는 기둥-서까래-도리, 기둥-도리-방풍벽 접합부를 적용한 강관 골조 플라스틱 연동온실의 정적 구조성능을 분석하였다. 실대형 재하실험 결과는 접합부를 강접합으로 가정한 구조해석 결과와 비교하여 구조물의 횡방향 강성과 각 부재의 하중분담률에서 많은 차이를 보였다. 동고 높이에서 측정한 수평변위는 실험과 구조해석의 차이가 40%이었고 수직변위는 89%의 차이를 보였다. S3 부재의 발생응력을 기준으로 한 각 부재별 하중분담률을 비교한 결과 실험과 구조해석에서 두 배 이상의 차이를 보이는 부재가 있었으며, 하부측벽이음(S2), 기둥 상부(S7) 등 주요 부재의 실험결과가 구조해석의 하중분담률을 재현하지 않았다. 현장에서 사용하는 접합부가 충분한 강성을 확보하지 않음으로써 구조물에 작용하는 외력을 각 부재에 적절하게 전달하지 못했으며 이로 인해 구조물의 강성이 저하되는 현상이 나타났다. 설계 단계에서 일반적으로 구조해석에 의해 결정되는 구조성능의 신뢰도는 접합부의 특성을 보다 면밀하게 고려했는지 여부에 따라 좌우 될 수 있다. 따라서 온실 구조 성능에 대한 신뢰성을 높이기 위해서는 온실에 사용되는 다양한 접합부를 고려할 수 있는 구조해석 기술의 개발이 필요하며 설계 기준에서 상세 설계 방법을 보다 명확히 규정해야 할 것으로 판단된다.

• Design & Manufacturing
• /
• 제13권4호
• /
• pp.10-16
• /
• 2019

Semiconductor chip is bonded to the substrate by melting solder bumps. In general, the chip bonding is applied by a Reflow process or a Thermo-Compression(TC) bonding process. In this paper, we introduce a Laser Assisted Thermo-Compression bonding (LATCB) process to improve the anxiety of the existing process(Reflow, TC bonding). In the LATCB process, the chip is bonded to the substrate by irradiating a laser with a uniform energy density in the same area as the chip to melt only the solder bumps and press the chip with a Transparent Compression Module (TCM). The TCM consists of a fused silica header for penetrating the laser and pressurizing the chip, and a piezoelectric actuator (P.A.) coupled to both ends of the header for micro displacement control of the header. In addition, TCM is a structure that can pressurize the chip and deliver it to the chip and solder bumps without losing the energy of the laser. Fused silica, which is brittle, is vulnerable to deformation, so the header may be damaged when an external force is applied for pressurization or a displacement differenced is caused by piezoelectric actuators at both ends. On the other hand, in order to avoid interference between the header and the adjacent chip when pressing the chip using the TCM, the header has a notch at the bottom, and breakage due to stress concentration of the notch is expected. In this study, the thickness and notch length that the header does not break when the external force (500 N) is applied to both ends of the header are optimized using structural analysis and Coulomb-Mohr failure theory. In addition, the maximum displacement difference of the P.A.s at both ends where no break occurred in the header was derived. As a result, the thickness of the header is 11 mm, and the maximum displacement difference between both ends is 8 um.

• 헤리티지:역사와 과학
• /
• 제44권3호
• /
• pp.92-111
• /
• 2011

이 연구에서는 중동 및 반죽동 석조의 재질특성을 파악하여 탈락부의 복원석재를 선정하였으며, 다양한 비파괴기술을 활용하여 보존과학적 정밀안전진단을 수행하였다. 연구 결과, 두 석조 모두 몸체의 원부재 암석은 자철석 계열의 반상화강섬록암으로 화성선리가 발달되어 있고, 미사장석 반정, 세맥 및 염기성 포획암을 함유하고 있다. 부재의 산지추정 결과, 논산시 부적면 감곡리 일대에 분포하는 암석이 동일기원으로 해석되어 탈락부 복원용 석재로 적합한 것으로 판단하였다. 석조의 손상도 평가에서는 공통적으로 박리 및 박락과 흑화에 의한 손상이 심하며, 특히 반죽동석조의 전면은 흑운모의 화성선리를 따라 발생한 구조상 균열(760mm)의 보강이 필요한 것으로 나타났다. 석조 표면의 흑화오염물은 철 및 망간산화물과 점토광물이 결합하여 발생하였고, 백화오염물은 방해석(중동석조)과 석고(반죽동석조)가 주성분으로 작용하여 변색을 유발하였다. 이 석조의 물성은 원부재의 경우 3등급(중간 풍화단계)을, 신부재의 경우 2등급(약간 풍화단계)으로 확인되었다. 이 연구를 통해 중동 및 반죽동석조는 재질분석부터 복원석재 선정과 보존과학적 정밀진단까지 매우 유기적인 보존시스템이 구축되었다.

• 한국식품저장유통학회지
• /
• 제31권1호
• /
• pp.126-137
• /
• 2024

카라기난 기반 복합필름은 세 가지 다른 아연 염(zinc acetate, zinc chloride 및 zinc nitrate) 원료를 사용하여 합성한 ZnONPs를 카라기난에 첨가하여 solvent casting 방법으로 제작되었다. SEM 결과에 따르면, 사용된 아연 염의 종류에 따라 ZnONPs의 크기와 모양에 차이가 나타났지만, 모든 ZnONPs가 카라기난 복합필름 내에서 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 카라기난 기반 복합필름(Car-ZnONPs)의 두께는 아연 염의 종류와 관계없이 순수 카라기난 필름에 비해 증가하였다. 파단 연신율(EB)은 증가하였고, 인장강도(TS)는 유의적으로 감소하였으며, 탄성 계수(EM)는 유의적 차이를 나타내지 않았다. 이를 통해 복합필름의 기계적 특성인 TS와 EB는 첨가된 나노입자의 크기와 첨가량에 영향을 받는다는 것을 확인하였다. 또한, 모든 종류의 Car-ZnONPs 복합필름은 E. coli O157:H7 및 L. monocytogenes 에 대해 강한 항균 활성을 나타냈으며, 특히 zinc chloride로 합성된 Car-ZnONPs^ZC 필름이 가장 우수한 항균 성능을 나타냈다. 이는 zinc chloride에서 합성된 나노입자가 다른 아연 염에 비해 더 많은 아연 이온을 방출하기 때문으로 판단된다. 아연 염의 종류가 ZnONPs의 항균 능력에 영향을 미치며, 이러한 영향은 염의 종류에 따라 변화하는 ZnONPs의 크기, 형태 및 아연 이온 방출 정도에서 기인한다. 평가된 복합필름 중 Car- ZnONPs^ZC가 가장 높은 자외선 차단 특성을 보였으며, 파단 연신율도 순수 카라기난 필름에 비해 유의미하게 증가하여, 포장된 식품의 안전성을 유지하고 유통기한을 연장하는 데 활성 포장 필름으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국생물정보학회:학술대회논문집
• /
• 한국생물정보시스템생물학회 2003년도 제2차 연례학술대회 발표논문집
• /
• pp.26-51
• /
• 2003

Large scale protein interaction maps provide a new, global perspective with which to analyse protein function. PSIMAP, the Protein Structural Interactome Map, is a database of all the structurally observed interactions between superfamilies of protein domains with known three-dimensional structure in thePDB. PSIMAP incorporates both functional and evolutionary information into a single network. It makes it possible to age protein domains in terms of taxonomic diversity, interaction and function. One consequence of it is to predict the most important protein domain structure in evolution. We present a global analysis of PSIMAP using several distinct network measures relating to centrality, interactivity, fault-tolerance, and taxonomic diversity. We found the following results: ${\bullet}$ Centrality: we show that the center and barycenter of PSIMAP do not coincide, and that the superfamilies forming the barycenter relate to very general functions, while those constituting the center relate to enzymatic activity. ${\bullet}$ Interactivity: we identify the P-loop and immunoglobulin superfamilies as the most highly interactive. We successfully use connectivity and cluster index, which characterise the connectivity of a superfamily's neighbourhood, to discover superfamilies of complex I and II. This is particularly significant as the structure of complex I is not yet solved. ${\bullet}$ Taxonomic diversity: we found that highly interactive superfamilies are in general taxonomically very diverse and are thus amongst the oldest. This led to the prediction of the oldest and most important protein domain in evolution of lift. ${\bullet}$ Fault-tolerance: we found that the network is very robust as for the majority of superfamilies removal from the network will not break up the network. Overall, we can single out the P-loop containing nucleotide triphosphate hydrolases superfamily as it is the most highly connected and has the highest taxonomic diversity. In addition, this superfamily has the highest interaction rank, is the barycenter of the network (it has the shortest average path to every other superfamily in the network), and is an articulation vertex, whose removal will disconnect the network. More generally, we conclude that the graph-theoretic and taxonomic analysis of PSIMAP is an important step towards the understanding of protein function and could be an important tool for tracing the evolution of life at the molecular level.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권4호
• /
• pp.23-32
• /
• 2023

지진 시 매설 PE관은 파단시 신장율이 우수하여 상대적으로 우수한 내진성능을 보이는 것으로 보고되고 있다. 국내 융착식 PE관의 응답변위법 기반 내진성능평가 절차를 제안한 바 있으나, 기계식 이음 PE관에 대한 절차는 부재한 실정이다. 이에 본 연구에서는 기계식 이음 PE관의 응답변위법 기반 내진성능평가 절차를 제시하였다. 기계식 이음 PE관의 경우 분절관의 평가 절차를 따르며, 관체 발생응력, 이음부 신축변형률 및 이음부 휨 각도 평가를 수행하도록 제안하였다. 또한 지반의 축방향 변형률 산정에 필요한 지반의 불균질성 계수를 도입하였다. 지반 액상화 우려가 있는 지반에 대한 측방 변위 및 재압밀 침하량 계산 방법도 함께 제안하였다. 국내 지반 환경을 고려한 민감도 해석 결과, 일정 품질이 확보된 기계식 이음 PE관은 지반 액상화를 고려하지 않을 때, 양호한 구조적 지진 안전성을 보였다. 본 절차는 주로 소규모 관경의 배관 접합에 사용하는 기계식 접합 매설 PE관의 내진설계 및 내진성능평가에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.47-54
• /
• 2014

선체 내구성은 기존 선급 규격에 의하여 구조 치수를 결정한 후 이러한 치수의 선체구조에 대하여 스펙트랄과 결정론적 및 간이 방법에 의하여 평가되고 있다. 이러한 방법은 선체재료를 선급 규격에서 제안하고 있는 재료로 구성하는 경우에는 적용할 수 있으나 선체 재료를 신소재로 구성하는 경우에는 적용할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 폴리에틸렌 보트 선체에 대한 피로 손상을 평가하기 위하여 선체에 부하되는 단기간 선체 가속도를 직접 측정하고 이러한 데이터를 기초로 구조설계와 피로수명평가방법이 확립되지 못한 소형 선박의 선체 내구성을 선형누적손상 법칙으로 평가하는 방법을 제안하였다. 개발된 폴리에틸렌 보트의 경우 최대 가속도 상태에서 보트에 부하되는 최대 Von-Mises 응력은 1.8MPa로서 $1{\times}10^9$ 사이클 피로강도 5.9MPa 아래에 있고 유한피로수명개념을 적용한 폴리에틸렌 보트의 내구수명은 415년으로 평가되어져 거의 무한수명을 가지고 있다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제7권3호
• /
• pp.181-190
• /
• 1998

현재 제주도 서귀포시 제주감귤연구소에서 개발중인 내풍형 2중 아치 비닐하우스에 풍하중을 재하하여 탄성수치해석을 시도한 결과, 풍동실험에 의하면 파풍망의 효과는 풍속이 5∼25m/s 일 때 파풍망을 통과한 유출속도가 86∼98%까지 감소하여 매우 효과적임을 알 수 있었다. 본 연구에서는 일반적으로 사용하고 있는 파이프를 지반에 고정시키는 경계조건을 주지 않고 설치한 피라미드형 콘크리트 지지대의 사하중을 지점에 재하하여 경계조건을 준 결과, 하우스가 풍하중의 양력에 의하여 위로 들리는 거동을 나타내고 있었다. 이러한 거동은 현장에서 목격되는 파괴형상이 기초 전체가 인발되고 파이프가 콘크리트 기초로부터 인발됨으로써 야기되는 파괴요인이 된다. 본 연구에서 재하한 45m/s의 풍하중은 재현기간이 100년에 대한 값으로 반영구적인 구조물에 기준으로 비닐하우스의 내구수명이 상대적으로 짧으므로 이 풍하중을 감소시켜서 설계할 수 있었다. 또한 본 연구에서는 지붕아치가 연결되는 Y-형 접속장치를 내부힌지로 모델링한 것을 제외하고는 모든 연결을 고정연결로 보아 해석하였다.

• 한국농촌건축학회논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.11-18
• /
• 2018

The study aims to address the energy crisis and realize self-sufficiency of building as part of local energy independence, breaking away from a single concentrated energy supply system. It is intended to develop modules of the outside insulation composite panels that conform to passive certification criteria and for site-assembly systematization. The method of study first identifies trends and passive house in literature and advanced research. Second, the target performance for development is set, and the structural material is selected and designed to simulate performance. Third, a test specimen of the passive outside insulation curtain wall module designed is manufactured and constructed to test its heat transmission coefficient, condensation performance and airtightness. Finally, analyze performance test results, and explore and propose ways to improve the estimation and improvement of incomplete causes to achieve the goal. The final test results achieved the target performance of condensation and airtightness, and the heat transmission coefficient was $0.16W/(m^2{\cdot}K)$, which is $0.01W/(m^2{\cdot})K$ below the performance target. As for the lack of performance, we saw a need for a complementary design to account for simulation errors. It also provided an opportunity to recognize that insulated walls with performance can impact performance at small break. Thus, to be commercialized into a product with the need for improvement in the design of the joint parts, a management system is needed to increase the precision in the fabrication process.