• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.249-257
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• 2013

This study newly presents a synthetic phase tuning technique to suppress the unwanted torsional mode while enhancing the desired torsional mode in a pipe. Specifically, we aim at the enhancement of the first torsional mode and the suppression of the undesired, second torsional mode. Earlier efforts were to enhance the desired wave mode only in the hope that the enhancement results in the suppression of the unwanted wave mode. Unlike these efforts, the suggested technique makes the complete cancellation of the unwanted wave mode but it is shown to enhance the desired first mode for torsional wave problems. In the present study, the synthetic phase tuning is developed for the cancellation of the unwanted wave mode, meaning that the number of necessary experimental equipments is reduced. Simulation and experiment were carried out to check the effectiveness of the proposed method. As an application of the suggested technique, we investigated the reflection and mode conversion characteristics of the first torsional mode according to the step thickness variation in a stepped pipe.

• Smart Structures and Systems
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• 제26권2호
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• pp.227-239
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• 2020

Despite proven effectiveness and accuracy in laboratories, the existing damage assessment based on guided ultrasonic waves (GUWs) or acoustic emission (AE) confronts challenges when extended to real-world structural health monitoring (SHM) for railway tracks. Central to the concerns are the extremely complex signal appearance due to highly dispersive and multimodal wave features, restriction on transducer installations, and severe contaminations of ambient noise. It remains a critical yet unsolved problem along with recent attempts to implement SHM in bourgeoning high-speed railway (HSR). By leveraging authors' continued endeavours, an SHM framework, based on actively generated diffuse ultrasonic waves (DUWs) and a benchmark-free condition contrast algorithm, has been developed and deployed via an all-in-one SHM system. Miniaturized lead zirconate titanate (PZT) wafers are utilized to generate and acquire DUWs in long-range railway tracks. Fatigue cracks in the tracks show unique contact behaviours under different conditions of external loads and further disturb DUW propagation. By contrast DUW propagation traits, fatigue cracks in railway tracks can be characterised quantitatively and the holistic health status of the tracks can be evaluated in a real-time manner. Compared with GUW- or AE-based methods, the DUW-driven inspection philosophy exhibits immunity to ambient noise and measurement uncertainty, less dependence on baseline signals, use of significantly reduced number of transducers, and high robustness in atrocious engineering conditions. Conformance tests are performed on HSR tracks, in which the evolution of fatigue damage is monitored continuously and quantitatively, demonstrating effectiveness, adaptability, reliability and robustness of DUW-driven SHM towards HSR applications.

• 비파괴검사학회지
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• 제21권4호
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• pp.406-414
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• 2001

폴리에틸렌 코팅 가스배관의 결함탐상을 위해 광범위 비파괴탐상기법인 유도초음파를 적용하였다. 가스배관의 내경은 190.7mm, 두께는 5.3mm, 그리고 바깥 표면은 $1.9{\pm}0.5mm$의 폴리에틸렌 층으로 코팅되어 있다. 폴리에틸렌 코팅 배관의 외면에 0.5MHz 탐촉자와 가변각 웨지를 사용하여, 비축대칭 유도초음파를 가진 시켰다. 주파수와 위상속도 조정을 통하여 가스배관의 결함 탐상을 위한 적절한 모드를 찾아내고, 모드의 특성을 단시간 퓨리어 변환을 이용하여 분석하였다. 결함탐상 결과를 두께 손실 및 원통형 관통결함에 대한 인위결함에 대해 나타내었다. 그리고 가스배관에 인위적으로 삽입한 두께 손실과 원통형 관통결함에 대한 검출 성능을 평가하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권11호
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• pp.1613-1622
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• 2010

본 연구는 고진공 환경중 초음파 리니어 스테이지의 나노미터 위치제어를 기술하고 있다. 고진공 환경 중 초정밀 위치 제어 시스템에 응용하기 위해 3 차 종진동 모드와 6 차 횡진동 모드를 가지는 BLT를 개발 했다. 안정적인 고출력을 위해 BLT 는 하나의 공진 주파수로 두 개의 모드 진동을 발생 시켜야 한다. 하나의 공진 주파수를 이용 하기 위해 어드미턴스를 변화시켜 각 모드의 공진 주파수를 일치시켜 조건이 다른 대기 환경에서 안정적인 고출력을 얻을 수 있었다. 기압 변화에 따라 구동 특성이 달라지는 시스템을 제어하기 위해 마찰력 변화에 따른 비선형 특성을 보상한 NCTF 제어를 사용했다. 설계된 제어기를 이용해 고진공 환경에서 시스템을 나노미터 정도로 제어하는 결과를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권4호
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• pp.333-336
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• 2017

스피커 진동판은 고유 특성에 의해 분할진동을 발생 시킨다. 이 분할진동은 진동판의 형상 변화를 가져올 정도로 뚜렷한 영향을 주는데, 본 논문에서는 IT 분야의 첨병인 스마트 폰을 포함한 초박형 멀티미디어 기기에서 많이 사용되는 마이크로 스피커를 그 대상으로 삼는다. 마이크로 스피커는 일반적인 스피커와 다른 평판형의 구조적인 형태와 공간적인 제약이 존재한다. 특히 구동 공간이 밀폐형으로 설계되어 무빙 코일에서 발생하는 열의 냉각이 열악하고 보조적인 서스펜션 구조를 갖추기 어렵다. 본 연구에서는 진동판의 열전달과 분할진동 모드의 연관성을 연구한다. 이를 위해 진동판의 레이저 스캔을 통한 분할진동 측정과 열화상 카메라 촬영을 통한 열변화 측정의 두 단계로 나누어 실험을 진행한다. 이를 통해 특정 주파수 범위에서 분할진동 모드와 열전달 형태를 비교함으로써, 열화상 카메라를 통한 촬영 결과로 진동판 분할진동 모드의 경향성을 빠르게 예상할 수 있어, 마이크로 스피커의 최적 설계에 도움이 되는 지표를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제23권5호
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• pp.37-42
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• 2005

The non-destructive Inspection of the fillet weldment has difficulties due to its geometrical complexity and uneasy access. The surface shear horizontal wave (SH-wave), however, has been successfully applied to the detection of cracks on the surface and sub-surface of the filet weldment heel part. The conventional ultrasonic inspection using the surface SH-wave is usually a contact method using piezoelectric transducer. Thus, it is not suitable for a field application because the reliability and repeatability of inspection are significantly affected by test conditions such as couplant, contact pressure and pre-process. In order to overcome this problem, a non-contact SH-wave inspection method using EMAT is propose. The experimental results with this non-contact method are compared with those with a conventional ultrasonic method in fillet weldment with slit type defects. It is shown that the non-contact inspection technique requires simple procedure and less time in the fillet weldment inspection.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제18권11호
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• pp.1157-1169
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• 2008

This paper presents spectral element formulation which approximates Lamb wave propagation by PZT transducers bonded on a thin plate. A two layer beam model under 2-D plane strain condition is introduced to simulate high-frequency dynamic responses induced by a piezoelectric (PZT) layer rigidly bonded on a base plate. Mindlin-Herrmann and Timoshenko beam theories are employed to represent the first symmetric and anti-symmetric Lamb wave modes on a base plate, respectively. The Euler-Bernoulli beam theory and 1-D linear piezoelectricity are used to model the electro-mechanical behavior of a PZT layer. The equations of motions of a two layer beam model are derived through Hamilton's principle. The necessary boundary conditions associated with the electro-mechanical properties of a PZT layer are formulated in the context of dual functions of a PZT layer as an actuator and a sensor. General spectral shape functions of response field and the associated boundary conditions are obtained through equations of motions converted into frequency domain. Detailed spectrum element formulation for composing the dynamic stiffness matrix of a two layer beam model is presented as well. The validity of the proposed spectral element is demonstrated through numerical examples.

• 한국추진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.66-73
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• 2018

밀폐용기 내 Zirconium/Potassium Perchlorate의 연소를 수치적 모델링을 통해 전산해석을 수행하였다. 5차 WENO 공간차분법과 improved delayed detached eddy (IDDES) 난류모델을 사용하여 충격파가 동반되는 내부 유동구조를 모사하였고, 라그랑지안 연소모델을 통해 화약 입자를 계산하였다. 옆면 중앙에 센서가 설치된 원통형 밀폐용기 내부 유동분석을 통해 압력 진동이 발생하는 원인을 규명하였다. 또한 센서 다이어프램 깊이 변화에 따라 측정되는 압력 데이터를 실험값과 비교분석 하였다. 그 결과 센서 탭의 깊이가 약 2.36 mm 이상으로 커지면 유동속도가 아음속으로 감쇠하고 복잡한 eddy가 발생하여 측정값에 큰 불규칙성을 야기하는 현상을 관측하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.1-10
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• 2018

초음파 진동자에 의해 미립화된 탄화수소계 액체연료를 분사하는 버너에서 생성되는 화염의 거동을 고찰하기 위한 실험이 수행되었다. 고속카메라와 열화상 카메라를 이용하여 slit-jet 버너에서 생성된 화염과 연소장 이미지를 획득하였으며, 후처리 과정을 통해 화염과 연소장의 구조변이를 면밀히 분석하였다. 그 결과, 수송기체 유량이 증가하면 연소반응이 촉진되어 연소반응영역이 신장되고, 반응온도가 증가하였다. 또한, 시간 변화에 따른 가시화염과 IR 연소장의 거동변화 비교를 통해 화염의 진동원인을 고찰하였으며, 화염면적의 FFT분석을 통해 생성화염의 진동주파수도 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제24권6호
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• pp.573-580
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• 2004

본 연구는 cMUT 제작을 위한 미세공정기술을 개발하기 위하여 수행되었다. 이를 위하여 외국의 관련 제조공정 연구결과들을 분석하였다. cMUT 제작의 주요 공정인 미소 진동 박막 형성, 희생층 형성, 식각 공정에 대한 실험을 수행하여 적절한 공정조건을 찾고자 하였다. 각 제작 공정조건들을 변화시켜 가면서 증착된 실리콘 질화막의 두께, 균일도, 잔류응력을 측정하였다. 희생층으로서 실리콘 산화막의 공정조건을 변화시켜 가면서 산화막의 성장률을 분석하였다. 마지막으로 희생층 식각을 위한 최적 식각공정을 얻기 위한 실험을 수행하였다. 본 연구에서 얻어진 주요 미세공정 조건은 추후 cMUT 제작에 적용될 예정이다.