• Tribology and Lubricants
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• 제37권6호
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• pp.253-260
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• 2021

Metal pipes are used in a wide range of applications, from plumbing systems of large construction sites to small devices such as medical tools. When a liquid is enforced to flow through a metal pipe, a higher flow rate is beneficial for higher efficiency. Using high pressures can enhance the flow rate yet can be harmful for medical applications. Thus, we consider an optimal geometrical design to increase the flow rate in medical devices. In this study, we focus on cannulas, which are widely used small metal pipes for surgical procedures, such as liposuction. We characterize the internal flow rate driven by a negative pressure and explore its dependence on the key design parameters. We quantitatively analyze the suction characteristics for each design variable by conducting computational fluid dynamics simulations. In addition, we build a suction performance measurement system which enables the translational motion of cannulas with pre-programmed velocity for experimental validation. The inner diameter, section geometry, and hole configuration are the design factors to be evaluated. The effect of the inner diameter dominates over that of section geometry and hole configuration. In addition, the circular tube shape provides the maximum flow rate among the elliptical geometries. Once the flow rate exceeds a critical value, the rate becomes independent of the number and width of the suction holes. Finally, we introduce a slippery liquid-infused nanoporous surface (SLIPS) coating using nanoparticles and hydrophobic lubricants that effectively improves the flow rate and antifouling property of cannulas without altering the geometrical design parameter.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.73-84
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• 1993

본(本) 연구(研究)에서는 분할기법(分割技法)을 이용하여 평면(平面)트러스구조물(構造物)의 형상최적화(形狀最適化)를 시도(試圖)하였다. 본(本) 연구(研究)의 제(第)1단계(段階)(Level 1)에서는 다른 연구(研究)와 달리 응력제약(應力制約)을 감도해석(感度解析)에 효율적(效率的)이라고 알려진 설계공간법(設計空間法)에 의해서 부재응력근사화(部材應力近似化)를 하므로서 비선형최적화문제(非線形最適化問題)가 선형계획문제(線形計劃問題)로 변환(變換)되어 해(解)를 효율적(效率的)으로 구할 수 있고 또한 감도해석(感度解析)을 위한 구조해석수(構造解析數)를 줄일 수 있다. 목적함수(目的凾數)는 구조물(構造物)의 중량(重量)이 최소(最小)가 되도록 중량함수(重量凾數)를 택하였다. 제약조건식(制約條件式)으로는 허용응력(許容應力), 좌굴응력(挫屈應力), 변위제약(變位制約) 및 설계변수(設計變數) 상하한치제약(上下限値制約)을 부과(附課)하였고 다(多) 재하조건(載荷條件)을 고려(考慮)하여 최적화문제(最適化問題)를 형성(形成)하였다. 제(第)2단계(段階)(Level 2)에서는 설계변수(設計變數) 및 조정변수(調整變數)를 절점좌표(節點座標)로 하고 목적함수(目的凾數)로는 중량함수(重量凾數)로 하여 최적화문제(最適化問題)를 형성(形成)하였다. 절점좌표(節點座標)만을 설계변수(設計變數)로 하므로서 무제약최적화문제(無制約最適化問題)로 형성(形成)되므로 최적화(最適化) 과정(過程)이 용이(容易)하다. 본(本) 연구(研究)의 제(第)1단계(段階)에서는 부재응력(部材應力)을 근사화(近似化)하여 단면(斷面)을 최적화(最適化)하고 제(第)2단계(段階)에서는 형상(形狀)만 최적화(最適化)하는 분할기법(分割技法)을 트러스구조물(構造物)에 적용(適用)한 결과 본(本) 연구(研究)는 트러스구조물(構造物)의 형태(形態), 제약조건식(制約條件式)에 구애받지 않고 최적해(最適解)에 부재응력근사화(部材應力近似化)로 인하여 효율적(效率的)으로 수렴(收斂)하였고 또한 타(他)의 연구(研究)와 거의 동일(同一)한 연구(研究) 결과(結果)를 얻었으며 형상최적화(形狀最適化)로 트러스구조물(構造物)의 중량(重量)을 5.4% - 15.4% 까지 감소(減少)시켰다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제1권1호
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• pp.43-67
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• 2014

This paper presents a new conceptual design model ACAD (Adaptable Conceptual Aircraft Design), which differs from the other models due to its considerable adaptability to the different classes of aircraft. Another significant feature is the simplicity of the process which leads to the preliminary design outputs and also allowing a substantial autonomy in design choices. The model performs the aircraft design in terms of total weight, weight of aircraft subsystems, airplane and engine performances, and basic aircraft configuration layout. Optimization processes were implemented to calculate the wing aspect ratio and to perform the design requirements fulfillment. In order to evaluate the model outcomes, different test cases are presented: a STOL ultralight airplane, a new commuter with open-rotor engines and a last generation fighter.

• 전자공학회논문지A
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• 제30A권12호
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• pp.125-134
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• 1993

This paper describes the design and implementation of a CAD object management system for the design library in VHDL design environment. For the efficient manipulation of design objects, the library is managed independently of the underlaid CAD system. Management and revision of design objects can be performed by a batch script of server commands or through the user interaction in the X/MOTIF graphic environment. Through the library server, design management tasks can be efficiently performed, such as configuration of design objects, version control, and management of attributes and methods for versions. Experimental results show that the proposed system is a viable tool for the management of design data in VHDL design environment.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제29권5호
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• pp.41-49
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• 2015

In this paper, we studied an optimal design and efficiency improvement of the BLCD motor used in home electronic appliance. The number of stator slots is chosen depending on the rotor poles, phase number, and the winding configuration. In general, a fractional slots/pole design is preferred to minimize cogging torque. To reduce the winding resistance, we reduced the coil length and we improved the coil space factor. We proposed three types of stator slot shape design for the optimal BLDC motor design. One of them, U-type slot shape is a best optimal design, it proved by the simulated and tested. Optimal design of essential parameters aiming at high winding factor are presented to create for a high-quality system implementation. Design analysis is verified by testing and building a prototype motor.

• 한국추진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.8-14
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• 2017

로터크래프트의 동력전달장치용 기어박스는 엔진에서 생성된 동력을 승하강 및 전진 비행을 위한 팬 및 푸셔로 전달하며, 사용목적에 따라 메인기어박스, 보조기어박스로 구분된다. 로터크래프트 동력전달장치용 기어박스의 주 설계 목표는 주어진 요구사항(전달동력, 장착공간 등)을 모두 만족시키는 범위에서 가능한 경량화 설계를 하는 것이다. 특히 기어박스는 같은 기능을 하더라도 시스템 구성에 따라 전체 중량이 크게 달라질 수 있기 때문에 경량화를 위해서는 초기 개념 설계가 매우 중요하다. 본 연구에서는 엔진의 장착 위치에 따른 기어박스의 다양한 개념 설계를 수행하였다. 또한 각 개념 설계에 따른 기어, 베어링 등의 요소부품 설계를 수행하여 시스템 구성에 따른 예상 중량을 비교 검토하였다.

• 한국전자거래학회지
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• 제9권4호
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• pp.117-136
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• 2004

치열한 경쟁 환경 하에서 빠른 시간 안에 고객이 원하는 제품을 생산해야 하는 즉, 시장 출시까지의 시간 (time to market) 단축의 필요성이 더욱 높아짐에 따라, 제품 설계 시에 협업(collaborative) 설계와 편집(configuration) 설계의 중요성이 커지고 있다. 이를 위해서 효율적인 부품 검색 방법이 필요하고, 그 방법의 하나로써 전자 카달로그 (e-Catalog)가 많이 사용된다. 편집설계를 통한 설계 모델 재사용을 위해서는 파라메트릭 정보가 필수적이다. 따라서 전자 카달로그는 파라메트릭 (parametric) 정보가 포함된 CAD 모델 라이브러리를 제공해야 한다. 그러나 제품의 구성에 따라 무수히 많은 조합이 존재하기 때문에, 기존의 방법으로는 파라메트릭 CAD 모델 라이브러리를 구축하기가 어렵다. 예를 들어, 몰드베이스 종이 카달로그의 한 페이지에는 8000만개 이상의 조합이 존재한다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 본 논문에서는 파라메트릭 CAD 모델 자동 생성을 위한 테이블 파라메트릭 (table parametric) 방법을 제안하고, 테이블 파라메트릭 모델을 선정하는 방법과 설계 파라메트릭 세트를 구성하는 방법에 대해서 설명한다. 테이블 파라메트릭 방법을 적용하게 되면, 전자 카달로그 시스템의 분류체계와 테이블 파라메트릭 모델의 설계 파라메터 세트 (design parameters set) 와의 매핑을 통해, 모든 조합의 몰드베이스 CAD 모델을 자동으로 생성할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권9호
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• pp.712-722
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• 2018

본 논문에서는 곤충 모방 날갯짓 비행체의 가장 중요한 설계 변수 중 하나인 날개에 대한 파라메트릭 연구에 대해 서술하였다. 추력, 피칭모멘트, 소비전력, 추력 대 전력비의 비교 및 분석을 통해 날개 형상에 대한 실험적 연구를 진행하였다. 힘과 모멘트는 2축 밸런스를 이용하여 측정되었으며 날갯짓 주파수는 홀센서를 이용하여 측정되었다. 날개 형태는 겹 날개 형태를 채택하였으며 이를 통해 Clap and fling 효과를 구현하였다. 기준 날개 형상으로 잠자리의 날개를 선정하였고, 이를 기준으로 가로세로비 및 면적에 대한 실험을 진행하였다. 결과적으로, 가로세로비와 면적이 증가할수록 추력, 피칭모멘트, 소비전력이 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 일정 수준 이상의 가로세로비 혹은 면적을 가지는 날개를 메커니즘에 적용하였을 때 메커니즘이 정상적으로 구동되지 않는 것을 확인하였다. 최종적으로 날개 형상 선정은 필요한 최소추력을 만족시키는 날개 중에서 추력 대 전력비를 비교함으로써 이루어졌다. 하지만 추력선과 무게중심의 불일치로 인한 모멘트의 발생으로 안정성을 확보할 수 없었다. 이에 안정성을 확보하기 위해 상단과 하단에 댐퍼를 부착한 실내 비행 시험을 통해 날개의 파라메트릭 연구 결과에 대한 간접적인 성능 검증을 수행하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제18권8호
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• pp.164-173
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• 2001

The configuration of injection molded part can be classified into primary feature and supplementary feature. Even though supplementary features such as ribs, snap fits and bosses make mold more complicated, which cause the increasement of the mold cost, supplementary features should be attached to primary features because of assembly, reinforcement, moldability and other functional purposes. But it is not easy for novice designers to design them appropriately because of the profound knowledge related to Injection molding. In this paper, the intelligent design tool called ISFD(Intelligent Supplementary Feature Designer) which supplies easy, simple, time and cost-effective design method has been studied and developed. A knowledge-based design system is a new tool which enables the concurrent design and CIM with integrated and balanced design decisions at the initial design stage of injection molding.

• 한국기계가공학회지
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• 제10권2호
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• pp.16-25
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• 2011

A Turbo-impeller is widely used in industries as well as in aero engines. Its design technology has been developed since the early 20th century. However, the final configuration of the impeller depends on the designers. In this study, a whole design process was introduced and an optimization method to design an impeller was studied in order to design a better impeller without influence by designers. In particular, as the Artificial Neural Network was applied to the optimization, the computational time for the optimization was equivalent to the time consumed by the gradient method and its result was guaranteed as the optimum in the whole design domain. Using this method, any impeller can be improved by selecting design variables after measuring profiles of the impeller.