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Al어선 선체용접부의 신형상 개발 및 적용 가능성 검토 (The examination of application possibility and development of new welding joint shape for aluminum alloy)

  • 김종명;오종인;방한서
    • 대한조선학회논문집
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    • 제38권1호
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    • pp.99-107
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    • 2001
  • 어선 제작시 어선의 고속화 및 어로작업 등에 의한 내구성을 향상시키기 위해 선각재질이 가볍고, 강도, 화재 및 해수의 부식 등에 뛰어난 재료의 사용이 요구되어지고 있다. 이러한 어선으로서는 크게 FRP어선과 Al어선으로 대별할 수 있다. 그러나 FRP어선은 가볍고 강도는 우수하나 인화성이 높아서 열에 매우 약하고 선박 제작 과정에 있어 인체에 해로운 유해성분이 발생할 뿐만 아니라, 폐선의 경우 산업폐기물로써 환경 오염에 큰 영향을 미치고 있다. 그런 반면에, Al어선은 FRP어선의 단점을 보완할 수 있는 재료로써, 고강도 및 경량화의 효과를 낼 수 있고, FRP어선보다 인화성이 낮아서 열에 강하고, 내구성이 높아 해수의 부식방지에 뛰어나므로 Al 어선의 개발이 시급한 실정이다. 그러나, 알루미늄 합금은 용접성이 좋지 않고 용접변형 및 균열이 발생하고, 건조 비용이 비싸다는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 Al 합금 접합시의 문제점 해결방안으로 용접이음부의 새로운 형상을 개발하고 개발한 신형상에 대한 역학적 거동을 규명하고자 하였다. 이를 위해, 먼저 평판 이론을 이용하여 구조부재를 단순화하여 평판, 보강판, 신형상에 대하여 해석함으로써 강도를 비교 검토하고, 이러한 결과를 토대로 자체 개발된 용접열전도 및 용접열응력 수치해석 프로그램을 사용하여 평판과 신형상의 온도분포, 용접잔류응력, 인장, 압축시의 강도를 수치시뮬레이션을 통하여 비교, 검토하였다. 또한, 인장 시험편을 제작하여 실험을 통하여 강도를 비교함으로써 신형상에 대한 적용 가능성 및 역학적 우수성을 입증하고자 하였다.

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우리나라 가구의 자녀수 결정요인에 관한 Count 모형 분석 및 경제적 함의 (The Economic and Social Implication of Count Regression Models for Married Women's Completed Fertility in Korea)

  • 김현숙
    • 한국인구학
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    • 제30권3호
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    • pp.107-135
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    • 2007
  • 본 연구에서는 우리나라 가구의 자녀수 결정요인을 Count 모형을 이용하여 분석하였다. 분석 기법으로는 자녀수가 감마(Gamma) count 분포를 따른다는 가정 하에 기본적인 회귀분석과 40세 이하 기혼여성의 완결출산에 대한 대리변수로 예상출산자녀수에 대한 회귀분석, 허들모형 그리고 기혼여성의 노동시장 참여와 자녀출산간의 내생성을 고려한 모형을 각각 이용하여 다각적인 방법론으로 출산결정요인을 분석하였다. 분석결과, 가구의 소득수준이 높을수록 40세 이상 기혼여성의 자녀수는 많은 것으로 나타나는 반면, $18{\sim}39$세 기혼여성의 경우에는 소득이 자녀수에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 보인다. 기혼여성의 경제활동참여는 39세 이하의 비교적 젊은 여성들에게서 출산 예상자녀수에 부정적인 영향을 주는 것을 뚜렷이 확인할 수 있고, 출산과 경제활동참여 간에는 내생성이 존재하는 것으로 확인되었다. 허들모형을 이용한 결과, 기혼여성의 학력은 자녀출산 여부에는 긍정적으로 작용할 수 있으나 자녀수 결정에는 부정적으로 작용하여 기혼여성 학력이 높을수록 출산율은 감소하게 된다. 다양한 회귀분석 결과에 근거할 때 Becker의 Quantity-Quality 모형의 핵심내용은 우리나라의 자녀수 결정에 있어서도 대체적으로 적용됨을 확인할 수 있다.

보-기둥 접합부를 고려한 5층 철골골조구조물의 비탄성 정적해석 (Pushover Analysis of a Five-Story Steel Framed Structure Considering Beam-to-Column Connection)

  • 강석봉;이재환
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제22권2호
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    • pp.129-137
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    • 2010
  • 본 연구에서는 횡력을 받는 구조물 거동에 대한 보-기둥 접합부의 영향을 확인하기 위하여 5층 철골구조물을 KBC2005 건축구조설계기준에 맞게 구조설계 하였으며 접합부를 완전 강접합부로 이상화한 경우와 반강접 접합부로 설계하였다. 철골 보 및 기둥의 모멘트-곡률관계는 화이버모델을 이용하여 확인하였으며 반강접 접합부의 모멘트-회전각 관계는 3-매개변수 파워모델을 이용하여 나타내었다. 구조물 거동에 대한 고차모드의 영향을 확인하기 위하여 KBC2005 등가정적 횡하중과 고차모드를 고려한 횡하중을 재하하였다. 5층 철골구조물은 개별 골조와 연결골조의 2차원 구조물로 이상화하였다. 횡하중을 받는 2차원 구조물에 대한 푸쉬오버 구조해석을 실시하여 지붕충변위-밑면전단력, 초과강도계수, 연성계수, 반응수정계수와 같은 설계계수, 접합부 요구연성도 그리고 소성힌지 분포 등을 확인하였다. 예제 구조물은 기준의 반응수정계수 보다 큰 값을 보였고 고차모드의 반응수정계수에 대한 영향은 거의 없었고 KBC2005 횡하중은 안전한 편에 속했다. TSD 접합부는 예제 구조물에서 경제성과 안전성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.

100 kHz 대역의 자계 환경내(內)에서의 페라이트 코어의 계(界) 해석 (Field Analysis in the Ferrite Core at 100 kHz Band Magnetic Field)

  • 구본철;유재성;김미자;김윤명
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제18권8호
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    • pp.977-983
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    • 2007
  • 최근 근거리에서 수신 모듈에 무선으로 전력을 전달하는 시스템이 많아지고 있다. 무선으로 전력을 공급할 때, 수신 공간의 효율적인 사용을 위하여 ferrite core 주변에 코일을 감아 유도기 전력을 얻는다. 본 논문에서는 100kHz 균일한 단방향의 자계 환경 내에 위치한 페라이트 코어 내부의 자계 분포를 분석한다. 수치 분석을 위 한 시뮬레이터는 유한요소 기법을 적용한 Ansoft사의 Maxwell Tool을 사용하였다. 페라이트 코어의 비투자율의 변화에 따라 집속되는 자속 밀도의 변화를 알아보고, 코일의 권선을 위해 코어의 일부를 잘라내었을 시 총자속의 변화량을 알아보았다. 계산 결과, 100 kHz 자계 환경 내에서 작은 페라이트 코어를 이용하면 코어 내에 약 $3.5{\sim}4$배의 자속 밀도가 증강됨을 확인하였다. 비투자율이 800이면서 반지름의 길이가 4.75 mm인 페라이트 코어의 가장자리에 0.5mm를 도려내었을 때 총 자속은 23% 감소함을 확인하였다.

회전을 고려한 브레이크 디스크의 마찰열전달 연구 (Study for Characteristic of Frictional Heat Transfer in Rotating Brake System)

  • 남지우;유홍선;조성욱
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권10호
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    • pp.817-822
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    • 2017
  • 제동 장치는 기계장치의 사용자나 시스템의 안전관점에서 가장 중요한 요소 중 하나이며, 작동 조건 내에서 신뢰성 있는 제동력이 유지 되어야 한다. 일반적으로 브레이크는 운동에너지를 마찰을 통해 열에너지로 변환하여 회전하는 기계장치를 제동한다. 운동에너지가 열에너지로 전환되는 과정에서 고온의 열이 발생하여 기계적 거동에 영향을 준다. 마찰열은 브레이크 시스템의 열팽창 및 마찰계수 변화 등에 영향을 주고 제어되지 않는 고온은 브레이크 성능을 저하시킨다. 따라서 브레이크의 발열을 예측하고 이를 제어하는 것은 중요하다. 마찰열을 예측하기 위한 다양한 수치해석 연구들이 수행되었지만, 계산의 효율 및 재원의 한계로 수치해석의 경계조건을 다양한 형태로 가정하여 마찰열 예측 연구를 수행하였다. 가정된 마찰열 거동은 실제 열전달 온도 분포 경황과 차이가 있고 이를 이용한 냉각 효과나 열응력 수치해석 결과의 신뢰성이 부족하다. 이러한 한계점을 극복하고 마찰열 예측 시뮬레이션 절차를 정립하기 위하여 본 연구에서는 열-구조 결합 요소를 사용하여 브레이크 시스템의 마찰열 발생을 직접적으로 모사하는 시뮬레이션을 수행하였다. 본 논문은 Finite Element Method(FEM)을 이용하여 브레이크 작동에 따른 마찰열 발생을 모사하고 열분포 특성을 분석하기 위해 브레이크 모델을 대상으로 열-구조 연성요소를 적용한 수치해석 연구를 수행하였다. 이 연구는 마찰열 직접 모사의 필요성을 제안하고 시뮬레이션에 필요한 정보를 제공할 수 있다 판단된다.

상악 중절치 근관치료후 수복 방법에 따른 응력 분포의 유한 요소 분석 (FINITE ELEMENT ANALYSIS OF STRESS DISTRIBUTION ACCORDING TO THE METHOD OF RESTORATION AFTER ROOT CANAL THERAPY)

  • 이재영;이정식
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제19권2호
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    • pp.549-567
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    • 1994
  • Restoration of severly damaged teeth after endodontic treatment had been an interest to many dentists, and it is a fact that there have been lots of studies about it. In these days, although we have used Para-Post, pins, threaded steel post, cast gold post and core, and so on, as a method of restoration frequently, it has been in controversy with the influence of them on the teeth and surrounding periodontal tissue. In this study, we assume that the crown of the upper incisor have severly damaged, so, after the root canal therapy, 4 types of restoration had been carried out; 1) coronal-radicular amalgam restoration, 2) after setting up the Para-Post, restore with composite resin core only, 3) after setting up the Para-Post; restore with amalgam core, then cover with the PPM crown 4) after setting up the Para-Post, restore with composite core, then cover with the PPM crown. After restoration, in order to observe the concentration of stress at internal portion of the teeth and the sourrounding periodontal tissue, developing a 2-dimensional finite element model of labiopalatal section, then loading forces from 3 direction - direction of 45 degrees from lingual side near the incisal edge, horizontal direction from labial height of contour, vertical direction at the incisal edge-were applied. The analyzed results were as follows: 1. Stress of the normal central incisor was concentrated on the dentin aroundpulp chamber, labiocervical portion of a tooth and root apex, but with the alveolar bone, in the case of load from the direction of 45 degrees from lingual side near the incisal edge showed remarkable concentration of stress: 2. Coronal-radicular amalgam technique -showed less concentration of stress on the root and surrounding periodontal tissue than the restoration with the Para-Post. 3. The von Mises equivalent stress on the Para-Post showed maximum value at root-core junction rather than both ends and model with PPM restoration with amalgam core showed the least concentration of stress. Only the force from horizontal direction showed large shear stress on internal portion of the root, root apex and alveolar bone. 4. PPM crown with composite core rarely showed the concentration of stress on root and periodontal tissue. 5. As for alveolar bone, remarkable shear stress was concentrated on labial and palatal side by horizontal load.

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철도차량용 기초제동장치의 제동레버 강도에 대한 해석적 연구 (Analytical study to the Brake Lever in Basic Brake System for Railway Vehicle)

  • 박수명;박재영
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권8호
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    • pp.624-629
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    • 2016
  • 철도차량에서 기초제동장치의 제동레버는 제동통으로부터 발생되는 작용하중을 받아서 제동패드로 전달하는 중요한 안전장치로 설계 시 높은 안전성이 요구되는 기구이다. 그러나 철도차량의 설계기준인 【철도차량 안전기준에 관한 규칙】에 의하면 충분한 강도를 가져야 한다와 같이 정성적인 기준만을 제시하고 있어 실제 안전율 1.27로 설계된 전기기관차용 제동레버가 절손되어 재질을 바꿔 강도를 높인 적이 있고 또한 철도차량의 종류에 따라 각기 다른 구조의 제동레버를 사용하고 있어 본 논문에서는 분리형 구조로 설계된 고속철도차량과 일체형으로 설계된 전기동차와 전기기관차에 적용된 각각의 제동레버에 대해 이론적 해석, 구조해석을 시행하여 응력분포 및 취약부분을 확인하였다. 또한 제동 시 발생되는 수평응력과 굽힘 응력의 관계를 확인하기 위해 파단시험을 실시하여 제동레버가 굽힘 응력을 많이 받음을 확인하였다. 이와 같은 해석과 실험을 통해 실제 운행 중인 철도차량의 각 제동레버에 적용된 안전율을 확인하였으며, 실제 적용된 안전율을 바탕으로 최소 정량적인 안전율의 기준 값을 제시하였다. 그리고 일체형으로 제작된 전기동차의 제동레버에 대해 동일조건하에 분리형으로 설계 변경하여 구조해석을 시행하여 일체형으로 설계된 제동레버를 분리형으로 설계 변경하였을 경우 안전율 향상에 어느 정도 영향을 미치는지를 분석하였다.

몬테카를로 코드를 활용한 표준 감마선 조사장치의 성능평가에 관한 연구 (A Study on the Performance Evaluation of Standard Gamma Irradiation System Using Monte Carlo Code)

  • 박원석;허승욱;김장오;민병인
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제12권2호
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    • pp.179-184
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    • 2018
  • 본 연구는 표준 감마선 조사장치의 유효빔 크기를 실측과 시뮬레이션의 결과를 비교하여 유효빔 영역의 결정에 유용한 수단을 제공하고자 하였다. 시뮬레이션과 전리함을 이용한 실측의 결과는 공기커마율의 경우는 상대오차 4.5~7.3% 범위에 분포하였다. 유효빔 영역의 크기는 시뮬레이션의 경우 수평 방향 27cm, 수직 방향 21.6cm로 구현되었고, 필름을 이용한 실측결과는 수평 방향 26.5cm, 수직 방향 21.9cm로 유사한 결과가 도출되었다. 수평방향의 상대오차는 1.85%, 수직 방향은 1.38% 이며 유효빔 영역도 감마선장을 중심으로 유사하게 분포하였다. 감마선 조사장치에 있어서 시뮬레이션의 유효성이 충분함을 확인하였다. 특히 공기커마율보다 유효빔 크기의 상대오차가 적은 것은 빔의 크기가 표준선원의 용량보다는 기하학적 요인으로 결정되기 때문인 것으로 판단된다. 향후 시뮬레이션을 이용한 광자 에너지 분포도의 신뢰성을 높이기 위한 연구가 필요 할 것이다.

진동 측정법을 이용한 PC교량 외부텐던의 장력 추정 (Tension Estimation of External Tendons in PC Bridges Using Vibration Measurement Method)

  • 박성우;정하태;정수형
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제18권3호
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    • pp.84-92
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    • 2014
  • 본 연구에서는 PC교량의 외부텐던의 장력을 평가하기 위하여 신속하고 경제적으로 적용할 수 있는 텐던의 진동을 이용한 고유진동수 측정 방법의 적용성을 검토하였다. 길이별로 다양한 여러 종류의 외부텐던 덕트 표면에 가속도 센서를 부착하고 고유진동수를 측정하였다. 센서의 방향과 위치변경 등 여러 종류의 다양한 진동시험을 실시한 결과 고유진동수의 차이는 1% 이내로서 충분한 정확성을 확보하고 있음을 보였다. 측정된 고유진동수로부터 장력을 추정하기 위해서는 현의공식, 다중모드법, 저차 모드의 실용적 공식을 활용한 방법 (Zui et al., 1996), 양단고정 경계조건에 의한 휨강성을 고려한 현의공식 (Sag$\ddot{u}\grave{e}$s et al., 2006) 등의 장력 추정법을 적용하였고 그 결과값을 비교하였다. 휨강성을 반영하지 못한 현의 공식이나, 다중모드법은 길이가 짧은 텐던에 대해 장력을 과대평가하는 결과가 도출되어 텐던의 장력평가에 적절하지 않음을 알 수 있었다. 텐던의 장력 추정에 적절한 방법은 양단고정 경계조건과 휨강성을 고려한 단단한 현의 공식에 의한 방법임을 알 수 있었으며, 이 방법을 실제 공용중인 PC 교량의 외부텐던에 적용한 결과 방향전환블록에 의한 마찰력으로 긴장단과 고정단에 텐던의 장력 차이가 발생한다는 것을 알 수 있었다.

하악지시상분할골절단술 시행 후 von-Miese 항복강도에 대한 유한요소법적 연구 (A STUDY OF VON-MISES YIELD STRENGTH AFTER MANDIBULAR SAGITTAL SPLIT RAMUS OSTEOTOMY)

  • 윤옥병;김여갑
    • Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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    • 제28권3호
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    • pp.196-204
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    • 2002
  • For the study of its stability when the screw has been fixed after sagittal split ramus osteotomy(SSRO) of the mandible, the methods of screw arrangement are classified into two types, triangular and straight. The angles of screws to the bone surface are classified as perpendicular arrangements, the $60^{\circ}$ anterioinferior screw, known as triangular, and the most posterior screw, called straight arrangement, thus there are four types. The finite element method model has been made by using a three dimensional calculator and a supercomputer. The load directions are to the anterior teeth, premolar region, and molar region, and the bite force is 1 Kgf to each region. The distribution of stress, the von-Mises yield strength, and safety of margin refer to the total sum of transformed energy have been studied by comparison with each other. The following conclusion has been researched : 1. When shear stress is compared, in the triangular arrangement in the form of "ㄱ", the anterosuperior screw is seen at contributing to the support of the bone fragment. In the straight arrangement, substantial stress is seen to be concentrated on the most posterior angled screw. 2. When the von-Mises yield strength is compared, it seemed that the stress concentration on the angled anteroinferior screw is higher, it shows a higher possibility of fracture than any other screw. In the straight arrangement, stress appeared to be concentrated on the most posteriorly angled screw. 3. When the safety margins of the transfomed energy are compared, the energy conduction is much greater in the case of the angled screw than in the case of the perpendicular screw. The triangular arrangement in the form of "ㄱ" shows a superior clinical sign to that of the straight arrangement. Judging from the above results, when the screw fixation is made after SSRO in practical clinical cases, two screws should be inserted in the superior border of mandibular ramus and a third screw of mandibular inferior border should be inserted in the form of triangular. All screws on the bony surface should be placed perpendicularly-$90^{\circ}$ angles apparently best promote bony support and stability.