• 한국표면공학회지
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• 제49권6호
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• pp.580-586
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• 2016

Cr-Si-Al-N coating with different Si content were deposited by hybrid physical vapor deposition (PVD) method consisting of unbalanced magnetron (UBM) sputtering and arc ion plating (AIP). The deposition temperature was $300^{\circ}C$, and the gas ratio of $Ar/N_2$ were 9:1. The CrSi alloy and aluminum targets used for arc ion plating and sputtering process, respectively. Si content of the CrSi alloy targets were varied with 1 at%, 5 at%, and 10 at%. The phase analysis, composition and microstructural analysis performed using x-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscopy (FESEM) including energy dispersive spectroscopy (EDS), respectively. All of the coatings grown with textured CrN phase (200) plane. The thickness of the Cr-Si-Al-N films were measured about $2{\mu}m$. The friction coefficient and removal rate of films were measured by a ball-on-disk test under 20N load. The friction coefficient of all samples were 0.6 ~ 0.8. Among all of the samples, the removal rate of CrSiAlN (10 at% Si) film shows the lowest values, $4.827{\times}10^{-12}mm^3/Nm$. As increasing of Si contents of the CrSiAlN coatings, the hardness and elastic modulus of CrSiAlN coatings were increased. The morphology and composition of wear track of the films was examined by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy, respectively. The surface energy of the films were obtained by measuring of contact angle of water drop. Among all of the samples, the CrSiAlN (10 at% Si) films shows the highest value of the surface energy, 41 N/m.

• Elastomers and Composites
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• 제46권1호
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• pp.70-77
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• 2011

슬러리와 접하는 환경에서 사용되는 고무 소재의 슬러리 마모 거동을 평가하기 위해 새로운 형태의 슬러리 마모시험기(Slurry Wear Tester; SWT)가 본 연구에서 제안되었다. 슬러리 마모 거동을 평가하기 위한 기본 매트릭스로 천연고무(NR)와 클로로프렌고무(CR)가 선정되었다. SWT 장치의 챔버를 채우기 위한 유체로는 35% HCl 용액과 NaCl 용액이 사용되었다. SWT의 결과는 기존의 고무 마모시험 방법들중의 하나인 건식 상태에서 시험이 진행되는 Akron 마모시험의 결과와 비교를 하였다. Akron 마모 시험의 결과에 따르면 CR이 NR 보다 더 빠른 속도로 마모가 됨을 알 수 있었으며 재료의 히스테레시스 특성이 마모에 영향을 미침을 알 수 있었다. 그러나 SWT 결과에 따르면 CR과 NR의 슬러리 마모거동은 큰 차이가 없었으며 더구나 산의 농도와 HCl 용액과 NaCl 용액에 침지된 시간에 따라서도 슬러리 마모속도에는 큰 영향이 없었다. 이는 슬러리에 포함된 유체가 마모지와 시편 사이의 마찰을 감소시켰기 때문이라고 사료되었다. 또한 Akron 마모 시험의 경우 고무 소재의 히스테레시스가 마모에 영향을 미쳤지만, SWT의 경우 유체는 반복 변형에 의해 발생되는 열을 감소시키고 마모지 표면에 남아있는 마모 찌꺼기들을 제거하였기 때문에 Akron 마모 시험의 결과와는 다른 결과를 나타내었다. 따라서 슬러리에 의한 고무 소재의 마모를 평가하는데 있어서 기존의 방식인 건식방법으로 마모 거동을 평가할 경우 잘못된 결과를 초래할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.320-320
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• 2016

Nanocrystalline Carbon thin films have numerous applications in different areas such as mechanical, biotechnology and optoelectronic devices due to attractive properties like high excellent hardness, low friction coefficient, good chemical inertness, low surface roughness, non-toxic and biocompatibility. In this work, we studied the comparison of pure DC power and pulsed DC power in plasma sputtering process of carbon thin films synthesis. Using a close field unbalanced magnetron sputtering system, films were deposited on glass and Si wafer substrates by varying the power density and pulsed DC frequency variations. The plasma characteristics has been studied using the I-V discharge characteristics and optical emission spectroscopy. The films properties were studied using Raman spectroscopy, Hall effect measurement, contact angle measurement. Through the Raman results, ID/IG ratio was found to be increased by increasing either of DC power density and pulsed DC frequency. Film deposition rate, measured by Alpha step measurement, increased with increasing DC power density and decreased with pulsed DC frequency. The electrical resistivity results show that the resistivity increased with increasing DC power density and pulsed DC frequency. The film surface energy was estimated using the calculated values of contact angle of DI water and di-iodo-methane. Our results exhibit a tailoring of surface energies from 52.69 to $55.42mJ/m^2$ by controlling the plasma parameters.

• Composites Research
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• 제18권6호
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• pp.9-18
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• 2005

복합재료가 항공기 구조물 및 기계부품 등에 폭 넓게 적용됨에 따라, 복합재료 구조물에서 가장 취약한 복합재료 체결부의 설계는 매우 중요한 연구 분야로 대두되고 있다. 본 논문에서는 기계적으로 체결이 된 단일 및 다중 핀 하중을 받는 복합재료 평판에서 응력분포에 대한 해석적인 연구를 수행하였다. 또한, 기계적체결부인 핀과 구멍간에서 접촉 문제를 다루기 위하여 접촉응력해석을 이용한 유한요소 모델이 사용되었으며, 응력분포를 정량적으로 비교하기 위하여 무차원화한 응력집중계수를 이용하였다. 단일 핀 하중을 받는 경우에 대하여 적층순서, 원공의 지름에 대한 평판 폭의 비 (W/D ratio), 원공의 지름에 대한 끝단에서 원공까지의 길이의 비 (En ratio), 마찰계수, 와셔의 조임력 등에 대한 영향을 알아보았으며, 다중 핀 하중을 받는 경우에 응력집중계수를 이용하여 핀의 개수, 피치, 열의 개수, 열 간격 및 원공의 배치형상의 영향에 대하여 알아보았다. 단일 핀 하중을 받는 경우에 대한 결과로부터, DBLT (Double-Bias-Longitudinal Transverse) 복합재료 평판에서 응력이 가장 민감하게 나타나는 것을 알 수 있었고, 원공의 지름에 대한 평판 폭의 비와끝단에서 원공까지의 길이의 비에 따른 응력의 변화가 민감하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 다중핀 하중을 받는 경우에 대한 응력해석의 결과로부터, 원공이 2열로 배치된 복합재료 평판에서 응력집중현상이 가장 적게 일어나는 것을 확인하였다. 이러한 해석을 통하여, 체결부에서 나타나는 응력분포로부터 복합재료 평판에서의 파손형태를 예측할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.1178-1185
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• 2010

철도차량의 고속화가 가속화되면서 화물을 운송하던 컨테이너 차량이 차륜의 파손에 의하여 탈선하는 사고가 발생하여 많은 물적 피해가 발생하고 있으며, 이러한 철도차량의 사고는 많은 인명 피해와 물적 피해를 가져오는 대형 사고로 발전할 수 있다. 따라서 이에 대한 재발 방지를 위한 차륜의 파손 해석에 대한 연구가 필요한 실정이다. 철도차량의 차륜은 기계적 하중과 열하중를 동시에 받으며, 기계적 하중으로는 철도차량의 무게에 의한 수직하중과 곡선 구간을 운행할 때 차륜과 레일의 접촉부에 수평하중이 발생하며, 철도차량의 제동시 답면제동에 의한 반복적인 열하중을 받는다. 이러한 차륜에 발생하는 기계적 하중과 열하중은 차륜의 균열과 잔류응력 등을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 차량 주행 시의 브레이크 이력과 하중 조건을 고려한 열 구조 연성해석을 수행하여 차륜에 부하되는 최대응력을 추정하였으며, 이 값을 파괴역학 파라미터인 응력확대계수에 적용하여 차륜의 안전성을 평가하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권1호
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• pp.99-106
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• 1999

인공관절용 재료의 내마모성 향상을 목적으로 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)을 가교시켜 기계적 성질과 내마모성을 조사하였다. 가교제로 dicumyl peroxide(DCP)를 사용하고 가교보조제로 triallyl cyanurate(TAC)를 사용하여 용융상태에서 UHMWPE를 가교시켰다. DCP와 TAC의 함량이 증가할수록 가교된 초고분자량 폴리에틸렌(XUMPE)의 젤 함량은 증가하고 녹는점, 결정화온도, 결정화도, 인장성질은 감소하였다. Pin-on-disk 마모시험과 작은 하중을 가한 ball-on-disk 마모시험에서는 기계적 성질의 감소에도 불구하고 XUMPE의 마모부피가 UHMWPE보다 감소하였다. 이 두 시험에서의 마모는 주로 변형에 의한 것으로 판단되었으며, 마모부피는 Hertz 접촉 이론으로 계산한 최대접촉응력과 XUMPE의 항복강도의 비에 비례함을 보였다. 큰 하중을 가한 ball-on-disk 마모시험에서는 기계적 성질이 낮을수록 더 큰 마모부피를 보였으며, 마모자국의 표면거칠기와 마찰계수도 증가하였다. 이는 인장강도를 넘는 응력이 가해졌을 때 항복강도와 인장강도가 더 낮은 XUMPEDml 변형과 파괴가 촉진되기 때문으로 생각되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권12호
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• pp.1005-1011
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• 2016

기어소음의 근본적인 원인은 전달오차로 인해 발생하게 된다. 전달오차는 기어가 맞물릴 때 발생하는데 크게 정적전달오차와 동적전달오차가 있다. 이러한 오차들은 기어 이빨의 처짐 또는 치면 마찰에 의해 발생하고 이 요인들이 원인이 되어 기어 시스템에 진동이 발생하게 된다. 그리고 이 진동이 기어의 축으로 이동하게 되어 축을 떠받치고 있는 베어링에 전달되고 베어링에 전달된 가진은 최종적으로 기어의 케이싱으로 이동하게 되어 소음을 방출하게 된다. 본 논문에서는 이러한 전달오차에 의해 발생하는 최대 굽힘응력을 가지는 롤각을 찾기 위한 응력해석을 수행되었다. 본 논문에서는 이론적 바탕으로 설계되어 인볼류트 곡선을 가진 기어와 수정된 치형을 가진 기어의 전달오차에 대한 해석을 진행하였다. 또한, 급작스러운 작동이나 큰 백래쉬로 인해 발생하는 충격강도에 대한 영향을 알아보기 위해 유한요소해석을 통해 각각 정적 최대굽힘응력과 동적 최대굽힘응력의 결과를 이용하여 충격인자 값을 예측해 보았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1363-1372
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• 2014

선행연구에서 제안된 조립식 프리캐스트 콘크리트 아치의 구조성능이 실험적으로 평가되었다. 본 연구에서는 이에 대하여 재료 및 접촉 비선형을 고려한 유한요소해석을 수행하였으며, 실험결과와 비교하여 콘크리트 블록 간의 마찰계수를 결정하였다. 아치부재 단면의 강도를 평가하기 위해 탄성해석으로 단면력을 산정하여 이를 단면의 공칭강도와 비교하였다. 모든 실험체에서 평가된 최대 하중은 부재단면의 공칭강도를 상회하였으며, 실험과 유사한 결과를 보였다. 따라서 탄성해석과 단면의 극한강도모델에 의한 방법은 설계시 콘크리트 블록과 보강된 이음부로 구성된 조립식 프리캐스트 콘크리트 아치의 단면 강도를 효과적으로 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제19권4호
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• pp.815-819
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• 2018

본 논문에서는 Foot Placement Estimator (FPE)를 사용하여 point foot을 갖는 이족 로봇의 3차원 시뮬레이션을 진행하고 이족로봇의 균형유지를 연구하였다. FPE 방법은 에너지 보존에 근거한 제어 방법으로서 보행 중인 로봇의 모든 에너지가 위치 에너지로 변환되는 지점에 로봇이 발을 디뎌 몸체가 넘어지지 않고 균형을 유지하며 이동하도록 하는 제어방법이다. 본 연구에서는 로봇이 이동하지는 않고 제자리에서 균형을 유지하며 서 있는 시뮬레이션을 진행하였다. 이를 위해 point foot을 갖는 6자유도 이족 로봇을 모델링하였으며 바닥과의 접촉 및 마찰 환경을 구현하였다. 로봇의 무게는 1kg이며 지면과 무게 중심점과의 거리는 1m로, 무게중심점은 로봇 몸체의 정 중앙에 위치하도록 설계하였다. 다음으로 로봇 몸체의 각속도와 직선속도 그리고 무게 중심점의 높이로 부터 FPE 지점을 계산하고 로봇이 해당 지점을 디뎌 균형을 유지하게 끔 하였다. 몸체의 초기 각도를 $5^{\circ}$, $-5^{\circ}$로 변화시키며 시뮬레이션 한 결과, 모든 초기 조건에서 로봇이 쓰러지지 않고 자세의 균형을 유지하며 서 있는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권10호
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• pp.55-62
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• 2016

매년 이상기후로 인하여 비탈면 붕괴 빈도는 좀처럼 줄어들지 않고 막대한 인명 및 재산 피해로 연결되어 피해규모도 점차 증가하고 있는 상황이다. 이를 억제하기 위해 기술자들은 보다 나은 보강재를 개선하고 인발력이나 전단력을 향상시키는 노력을 계속하고 있다. 본 연구에서는 쏘일 네일 공법을 발전시킨 것으로 네일 선단에 강화구를 장착하여 인발저항력을 증대하고 네일과 일체된 강화구는 접촉면적을 극대화 시켜 지반-그라우트체간 마찰력을 증대시킴으로써 비탈면 안정에 증가효과를 보인다. 보강효과를 검증하고자 일반적인 쏘일 네일과 강화구 네일의 실내인발시험과 현장실험을 통한 거동 특성과 적용성을 확인하기 위하여 실험을 진행하였다. 실험결과 강화구 네일의 경우 인발시험을 통해 일반 네일의 인장력과 비교하여 약 20% 증가하는 것을 분석하였다.