내압구조물의 구조적 성능에 영향을 주는 주요 요소로 형상, 쉘 두께, 보강재 배치 안 그리고 제작 재료 등을 나열할 수 있다. 전통적인 이론적 방법론에 근거한 내압구조물의 설계는 신속하며 만족할 만한 결과를 제공하지만 이는 일부 특정한 형상, 쉘 두께 및 제작 재료 등에 제한되어 있다. 본 논문에서는 최적화된 형상, 쉘 두께, 보강재 배치 안 그리고 복합재료 적층 정보 등을 얻을 수 있는 최적설계 기법에 근거한 진보된 대체 방법론을 다루고 있다. CAE 기반의 최적설계 기법을 활용하여 내압구조물 설계에 요구되는 구조적 성능과 최적화된 설계 인자들을 얻었다. 상용화된 유한요소 프로그램임 ANSYS의 CAE 플랫폼으로부터 메타모델 기반 최적화 기법을 수행하여 원통형 내압구조물의 설계를 위한 최적의 타원형 형상을 결정하였다. 또한 최적설계 프로그램인 OptiStruct의 기울기 기반 최적설계 방법을 이용하여 복합재료 기반 내압구조물의 설계시 최적의 적층순서와 쉘 두께가 얇은 내압구조물에 대한 최적의 보강재 배치 안을 각각 도출하였다. 최적설계 예제를 통해 본 논문에서 제시하고 있는 최적설계 기법에 근거한 방법론이 내압구조물의 설계에 효과적임을 확인할 수 있었다.
인쇄기판형 열교환기는 금속박판에 유체의 유로를 형성하여 고온고압 환경에서 금속분자의 확산을 이용하여 접합하는 방식으로 제작하므로 고온고압 유체의 열교환에 유리한 장점을 가지고 있다. 또한 금속박판에 유로를 미세하게 식각하여 형성시킬 수 있으므로 단위체적당 전열면적을 크게 할 수 있어 열교환 집적도가 향상되어 고효율의 열전달 효과를 낼 수 있다. 집적도를 향상시키기 위해서는 금속부분을 줄일수록 유리하나 미세채널 내에 고압 유체가 흐르게 되면 압력에 의한 변형이 발생할 수 있으므로 채널간 금속박판의 변형이 일어나지 않도록 채널 형상 및 구조를 설계하여야 한다. 또한 미세채널이 모여서 배관으로 연결되는 헤더 부분의 내압설계도 중요하다. 본 연구에서는 기존 내압규격을 이용하여 운전 조건에 따라 인쇄기판형 열교환기를 설계할 수 있는 방법론을 제시하고 유동조건에 따른 전산해석을 통하여 설계 결과를 검증해 보고자 한다.
원전 발전소 터빈계통을 구성하는 열교환기 튜브는 일반적으로 구리합금, 스테인리스강, 탄소강, 티타늄합금 등의 재질로 제작된다. 이들 재질중에서 페라이트계 type-439 스테인리스강은 자성 재질로서 오스테나이트계보다 더 높은 열전달율 가지며, 부식에 의해 유발되는 결함에 대해 더 높은 저항성을 가진다. 페라이트계 스테인리스강은 보통 발전소 열교환기의 저압급수가열기와 습분분리재열기에 사용된다. 저압급수가열기는 일반적으로 두께가 얇은 type-439 스테인리스강을 이용하는 반면에 습분분리재열기는 더 두꺼운 핀튜브를 사용한다. 이와 같이 터빈 습분분리재열기 튜브로 사용되는 type-439 스테인리스강 핀튜브는 터빈계통의 운전으로 인하여 손상이 발생할 수 있다. 손상에 의한 가장 대표적인 결함은 진동에 의해 발생할 수 있는 마모, 피로균열 등이며 마모성 결함은 일반적으로 튜브-튜브지지판에서 발생되는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 type-439 스테인리스강 자성체 튜브에 발생할 수 있는 결함을 검출하고 크기를 측정할 수 있는 자기포화 와전류탐상검사 기법의 능력을 평가하였다.
콘크리트의 가격이 상대적으로 높고 콘크리트 부재의 중량이 중요시되는 곳에서 중공 기둥을 사용하는 것이 경제적이다. 낮은 축력비와 적당한 종방향 철근비에서의 중공기둥은 원형 R.C 기둥과 유사한 휨강도와 연성능력을 갖는다. 그러나 높은 종방향 철근비와 축력비를 갖는 중공기둥 안쪽면에서의 구속력 부족으로 인한 압괴로 취성적인 거동을 보인다. 그래서 중공기둥의 안쪽면에 강관을 삽입한다면 기둥의 취성적인 거동을 방지할 수 있다. 본 연구에서는 콘크리트 교각의 내부에 강관을 삽입하여, 재료비의 절감과 중량의 감소 및 중공교각의 연성을 증가시키고, 이의 해석을 위해 강관의 삽입효과를 나타낼 수 있는 해석 프로그램을 개발하여, 상용 프로그램의 원형기둥 및 중공기둥의 해석치와 비교하여 타당성을 입증하였다. 휨강도와 연성을 표현하기 위해서는 모멘트-곡률 해석법이 사용되었으며, 콘크리트의 구속효과를 나타내기 위해 Mander의 통합된 콘크리트 모델이 사용되었다. 이러한 결과를 토대로 하여 매개변수 해석을 수행하여 강관 보강 중공 R.C 기둥의 거동특성을 연구하였다.
The purpose of this study is to promote the substitution of rice flour for wheat flour in making bread and thus the consumption of rice by examining the effect of particle size of rice flour on leavening rice bread. For this purpose, several experiments were carried out. With regard to particle size distribution, 59.45% of wheat flour had passed 200 mesh and 3 kinds of rice flour milled to penetrate into 20, 35, and 45 mesh (S1, S2 and S3) had passed 21.88%, 33.1% and 36.38% of those for 200 mesh, respectively. To leaven the rice flour dough to bread, 25% of vital gluten was needed. To determine the optimal water quantity for rice bread dough, the hardness of wheat and rice flour dough was measured by rheometer. The appropriate water quantity for S1, S2 and S3 was set at 285 ml , 295 ml and 335${\sim}$340m1, respectively. The loaf volume index of the wheat flour bread was 6.24, while that of and rice flour bread S1, S2 and S3 was 5.38, 5.50 and 5.75, respectively. These results indicated that the loaf volume index of rice flour bread is lower than that of wheat flour bread, but that the volume of rice flour bread was increased with fuel particle size of rice flour. Scanning electron microscopy (SEM), image of the wheat bread tissue at a magnification of 35 times showed long, large, oval-shaped, air cells and thin cell membrane, as well as small air cells, whereas the images of rice flour showed angular, circular, air cells and rough and thick cell membrane. The size and number of air cells in the rice bread were larger in S2 and S3 with fuel particle flours than in S1. In particular, the bread made with S3 contained many air cells that were as large as those in the wheat bread were. In addition, when the inner cell wall was magnified 1500 times, almost no small air cell was observed in C and S3, whereas many fine air cells were observed in the cell wall of S1 and S2.
본 연구에서는 뿌리 없이 분지된 줄기에서 기원한 포충낭으로 먹이를 빠르게 포획하는 수생형 통발 포충낭의 형태 구조적 특징을 전자현미경으로 연구하였다. 이들의 흡입식 포충낭에서는 입구 부위 및 덧문에 발달하는 구조들이 능동적 먹이 포획에 있어 다른 어느 구조보다도 중요한 기능을 수행할 수 있도록 분화되어 있다. 포충낭 입구에는 분지된 안테나 및 부속지들이 위치하고, 덧문 중앙 부위에는 4개의 감각모가 발달하여 먹이의 접촉자극을 감지하였다. 자극신호는 입구의 무병, 유병의 다양한 capitate형 분비모들이 소수성 점액물질을 분비하게 하여 이들을 피복하며 덧문을 닫아 먹이를 포획하였다. 덧문 안쪽의 threshold는 입구부분, pavement epithelium 층, 내부 구역으로 구분되며, 입구와 내부구역의 중간에 있는 pavement epithelium 층에는 소수성 큐티클이 피복된 밸름층이 형성되었다. 먹이가 포충낭의 내강으로 들어오면 내벽에 발달하는 2분지선과 4분지선들이 효소 등의 물질을 분비하여 이들을 소화 및 흡수하는 중요한 기능을 하였다. 이와 같이 통발의 흡입식 포충낭에서는 안테나, 감각모, 덧문, capitate형 분비모, 내벽의 분지선 등이 체계적이고 효율적인 방법으로 그 구조와 기능이 분화되어 식충의 기작을 수행하였다. 이후 포충낭의 분화발생을 생장단계별로 추적 연구하여 본 연구의 결과에 접목시키면 더 유용한 통발속 포충낭 구조 자료가 될 것이다.
탄소막은 고분자막에 비해 높은 선택성과 투과성, 열적, 화학적 안정성을 가지고 있어 기체 분리, 특히 휘발성 유기화합물(VOCs) 분리막으로 많은 관심을 받고 있다. 활성탄소중공사막은 기공 표면(pore wall)에 형성된 흡착성 미세기공에 의해 선택적으로 응축성 성분이 흡착, 확산되는 흡착-확산 기구에 의해 흡착성-비흡착성 물질이 분리된다. 본 연구에서는 다공성 알루미나 중공사막 지지체에 phenolic resin (novolac type)을 코팅한 후 산화, 탄화 및 활성화 등의 열분해 과정을 통해 막 표면과 기공 표변에 흡착성 미세기공이 형성된 활성탄소중공사막을 제조하였다. 또한 열분해 조건에 따른 phenol/alumina 복합 활성탄소중공사막의 물리적 특성과 기체 투과특성에 대해 살펴보았다. 그 결과, 제조된 phenol/alumina 복합 활성탄소중공사막이 휘발성 유기물질의 대부분을 차지하고 있는 탄화수소를 선택적으로 분리 회수하는데 매우 효과적인 특성을 갖고 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 개발된 phenol/alumina 복합 활성탄소중공 사막은 VOCs의 분리, 농축에 매우 효과적으로 활용 가능할 것으로 기대된다.
기존 liquid crystal display(LCD) 공정에서 Indium Tin Oxide(ITO) 투명전극과 폴리이미드 배향막의 러빙 공정은 액정을 정렬하고 전계를 인가하기 위하여 필수적인 공정이다. 하지만 ITO의 증착은 높은 진공을 요구하며, 러빙 공정은 정전기에 의해 소자가 손상될 수 있는 단점이 존재한다. 본 논문에서는 기존 ITO 투명전극을 대체하기 위하여 PEDOT:PSS와 Multi-wall carbon nanotube(MWNT)를 혼합하여 PEDOT:PSS 나노복합체를 제조하고, 러빙 공정을 대체하기 위하여 나노 주름 구조 몰드를 통한 나노임프린팅을 통하여 박막을 형성함으로써 기존 액정 디스플레이의 투명전극과 배향막 두 가지 박막을 PEDOT:PSS/MWNT 나노복합체 박막 하나만으로 기능하게 하여 공정을 단순화 하였다. 전사된 나노 주름을 따라 액정이 잘 배향됨을 확인하였으며, 이를 기반으로 만들어진 액정 셀에서 박막 내 MWNT의 함량이 높아질수록 박막의 전기전도도가 증가하여 낮은 구동 전압과 빠른 응답 속도를 갖는다는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 공정 단순화와 용액공정에 의한 공정 단가 절감, 기존 러빙 공정의 단점을 해결하는데 기여 할 수 있을 것으로 기대된다.
이 연구는 플레이트의 추가가 중단열 외벽 시스템과 같은 얇은 콘크리트 패널에 설치되는 단일 앵커 콘크리트의 파괴 강도에 미치는 영향을 평가하였다. 탄성론 기반의 단순화된 해석모델을 이용하여 CCD(concrete capacity design)이론을 통해 나타난 콘크리트 파괴 강도에 대한 플레이트의 휨 응력을 예측하였으며, 실험을 통해 나타난 플레이트의 휨 응력과 비교하였다. 앵커의 콘크리트 파괴 강도에 대한 실험은 100 mm의 얇은 패널을 대상으로 수행되었으며, 플레이트의 크기는 플레이트의 휨 응력과 항복 응력이 가장 근사값을 갖는 $PL130{\times}9mm$를 기준으로 계획되었다. 실험 결과를 통해, 플레이트의 너비 또는 두께 증가에 의해 콘크리트 파괴 강도는 향상되는 것으로 나타났지만, 콘크리트 파괴 강도의 향상 수준은 지속적으로 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 탄성론 기반의 단순화된 탄성해석모델을 이용하여 해석과 실험 결과를 비교했을 때, 콘크리트 파괴 강도에 대한 플레이트의 영향을 비교적 잘 부합하는 것으로 나타났다.
최근 사용자의 편의성과 냉장고 저장 공간의 확보를 위해 냉장고 문과 내벽을 얇게 제작하고 있다. 따라서 냉기차단 벽두께의 감소로 인하여 내 외부 온도차가 일정수준 이상으로 발생하고 이에 따라 표면의 이슬 맺힘 현상이 문제가 되는데, 이는 냉장고 설계에 있어 해결되어야 할 중요한 문제이다. 문제를 해결하기 위해 지금은 일반적으로 전기히터와 같은 발열체를 사용하였는데, 이 경우에 불필요한 전력소모가 뒤따른다. 본 연구에서는 기존방식과 달리 전기를 사용하지 않고 기계적 구조변경을 통한 해결방안으로 가스켓 최적화와 냉동냉장실 내벽두께 조정을 통해 표면에 이슬 맺힘 현상을 저감하는 방법을 제안한다. 해석결과를 살펴보면, 히터의 사용 없이 이슬 맺힘이 발생하는 부분에서의 온도가 국부적으로 $0.39{\sim}3.07^{\circ}C$까지 상승하는 효과를 얻어서 이슬 맺힘 현상을 저감시켰다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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