• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권3호
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• pp.70-78
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• 2018

탄소섬유 복합재료를 적용하는 일체형 접이식 날개 개발에 대한 연구를 수행하였다. 설계 요구조건을 검토하고 상용 소프트웨어를 적용한 최적설계기법을 통해 복합재료 날개 설계를 실시하였다. 복합재료 제조공정인 핫프레스, 펄트루전, 오토클레이브를 평가하고 성능과 비용을 고려하여 일체형 날개제작에 가장 적합한 다중공정을 결정하였다. 설계개념 확정을 위해 두 차례의 설계개발시험으로 제작공정을 검증하고 구조해석을 통해 복합재료 날개의 강성과 강도를 예측하였다. 시험하중을 먼저 산출하고 양쪽 날개를 대상으로 설계제한하중과 설계극한하중에 대한 정하중 구조시험을 수행하였다. 그 결과, 시험의 각 평가기준을 만족하였으며 일련의 구조해석과 시험을 통해 구조안전성을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1239-1243
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• 2014

탄소섬유 강화플라스틱은 비강도, 비강성이 크고, 높은 감쇠 특성과 중량감소 측면에서 우수한 특성을 나타낸다. 그러나 탄소섬유 강화플라스틱은 재료의 적층각 또는 적층 순서에 따라 기계적 특성 차이가 크다. 또한 인장과 굽힘과 같은 하중을 받을 때 금속과 달리 파괴 예측이 어렵다. 본 연구에서는 최근 실생활에 밀접한 휴대용 스마트기기에 CFRP 적용을 위한 외부 충격에 정형화, 최적화 설계방식을 제시하고자 한다. CFRP 를 적층각도별 기계적 특성을 얻고자 인장실험을 하였고, 각 적층각도별 체결 특성을 얻고자 판에 탭 가공 후 토크 측정기를 이용하여 풀림 토크와 체결토크를 측정하였다. 위 두 실험에 비교 분석하여 최적의 조건을 찾고자 한다. 인장실험에서 적층각이 Woven 시편에서 강도와 강성 값이 가장 우수하였다. 또한 복합재료에서는 기지와 적층배열 때문에 풀림방지 코팅나사의 효과를 보기 힘들다. [$0_8/+45_2/-45_2/90_8$]s 에서 체결력이 가장 우수했으나, 인장응력이 상대적으로 낮았다. 핸드폰에 적용을 위해 인장 특성과 체결력을 모두 충족하는 최적의 시편은 Woven 이다.

• 한국정밀공학회지
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• 제23권6호
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• pp.96-103
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• 2006

To establish of standard technique of nano-length measurement in 2D plane, new AFM system has been designed. In the long range (about several tens of ${\mu}m$), measurement uncertainty is dominantly affected by the Abbe error of XY scanning stage. No linear stage is perfectly straight; in other words, every scanning stage is subject to tilting, pitch and yaw motion. In this paper, an AFM system with minimum offset of XY sensing is designed. And XY scanning stage is designed to minimize rotation angle because Abbe errors occur through the multiply of offset and rotation angle. To minimize the rotation angle optimal design has performed by maximizing the stiffness ratio of motion direction to the parasitic motion direction of each stage. This paper describes the design scheme of full AFM system, especially about XY stage. Full range of fabricated XY scanner is $100{\mu}m\times100{\mu}m$. And tilting, pitch and yaw motion are measured by autocollimator to evaluate the performance of XY stage. As a result, XY scanner can have good performance. Using this AFM system, 3um pitch specimen was measured. The uncertainty of total system has been evaluated. X and Y direction performance is different. X-direction measuring performance is better. So to evaluate only ID pitch length, X-direction scanning is preferable. Its expanded uncertainty(k=2) is $\sqrt{(3.96)^2+(4.10\times10^{-5}{\times}p)^2}$ measured length in nm.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.139-145
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• 2018

아웃리거 시스템은 지진이나 풍하중에 의한 동적 응답을 줄이기 위하여 고층 건물의 횡방향 강성을 증가시키는데 널리 사용되고 있다. 풍하중과 지진하중의 동적 특성은 매우 다르기 때문에 스마트 진동 제어 시스템이 아웃리거 시스템과 함께 사용된다면 두 가지 동적 하중에 대해서 효과적으로 사용될 수 있을 것이다. 본 논문에서는 아웃리거 댐퍼 시스템 기반 멀티 해저드 적응형 스마트 구조 제어 시스템에 대한 연구를 수행하였다. 스마트 아웃리거 댐퍼 시스템을 개발하기 위하여 MR 댐퍼를 사용하였다. 수치 해석을 위해 미국에 있는 LA, 찰스턴, 앵커리지의 세 도시에 대한 멀티 해저드 지진하중과 풍하중을 생성하였다. 스마트 아웃리거 댐퍼 시스템의 최적 설계를 위하여 MR 댐퍼 용량에 대한 파라메터 연구를 수행하였다. 유전자 알고리즘으로 최적화된 퍼지 논리 제어기를 이용하여 스마트 제어 알고리즘을 개발하였다. 해석결과를 통하여 아웃리거 댐퍼 시스템 기반 적응형 스마트 구조제어 시스템이 풍하중과 지진하중의 멀티 해저드에 대해서 우수한 제어성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

• 국제초고층학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.251-262
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• 2016

Tall Buildings have been one of the most prominent symbols of economic growth for nearly a century. Yet, in the aftermath of the tragedies of September 11, "signature" Tall buildings have become the focus of much debate. The structural systems today are undergoing a major evolution to address the ability of providing flexibility in the design and use of the building together with sustainability (Green) and cost-effective system. This paper describes a new invented structural system, evolutionary structural analysis and design of Tall buildings, which involves the entire analysis process, including conceptual and design stages and comparison with the existing Tall building. This study presents an new innovative structural system, Beehive (Hexagrid), for Tall buildings. The final results are achieved by modeling an 80 story Tall building with the optimized angle and topology of hexagon members by using a computer analysis, ETABS finite element analysis. The objective function of this system is to use one structural system in order to both maximize Eigen frequency for resisting dynamic responses and minimize mean compliance for static responses. Finite element analysis is carried out by using standardized materials. Optimal Hexagrid topologies with the highest stiffness are finally determined to resist both static and dynamic behaviors. Holistic design integration approaches between structures and facades to save energy for environmental control are studied. Innovative design ideas to control structural motion as well as to utilize that motion to harness energy are discussed. Considering abundant emergence of tall buildings all over the world in recent years, the importance of the studies presented in this paper cannot be overemphasized for constructing more sustainable built environments.

• 비파괴검사학회지
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• 제19권6호
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• pp.439-447
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• 1999

복합재료-금속 접착접합부가 사용 중 반복하중을 받을 때 발생하는 피로손상을 실시간에 평가할 수 있는 기법으로 음향초음파(acousto-ultrasonics; AU)법을 채택하였으며, 피로시험 중의 단일겹치기(single-lap) 및 이중겹치기 (double-lap) 평판형 시험편에서 취득한 신호로부터 계산된 음향초음파변수(acousto-ultrasonic parameters: AUP)와 피로손상도 사이의 상관관계를 나타내는 곡선을 얻을 수 있었다. 곡선은 피로손상에 의한 고분자기지 복합재료의 강성율 저하($E/E_o$)를 나타내는 곡선과 매우 유사하며, 이를 바탕으로 피로손상도의 실시간 예측이 가능하다. 다만 단일겹치기 시험편의 경우에는 Amplitude와 AUP2를, 이중겹치기 시험편의 경우에는 Amplitude와 AUP1을 기준 변수로 채택할 때 보다 일관성 있는 결과를 얻고 있는 점으로부터 실제 구조물에 적용함에 있어서는 각각의 형상에 따른 최적변수를 선택하여 활용해야 할 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.2350-2355
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• 2015

본 연구에서는 축과 베어링으로 구성된 공작기계 주축 설계를 위한 1차원 유한요소 해석을 자동화하기 위한 툴을 개발하였습니다. 객체지향 프로그래밍을 기반으로 하기 때문에, CAD 시스템의 객체를 사용할 수 있습니다. 스핀들 시스템을 정의하기 위한 축의 단면과 베어링 강성과 같은 최소한의 데이터를 입력할 필요가 있으며, 그 데이터를 기반으로 형상 모델을 먼저 만들고, 그리고, 1차원 빔과 스프링 요소로 구성된 유한요소 모델로 변환합니다. 본 툴을 위해서 개발된 사용자 인터페이스는 사용자가 툴과 상호교류할 수 있도록 도와줍니다. 본 툴은 다수의 설계 변경과 그 후에 수행되는 유한요소해석 과정을 자동화함으로써 최소한의 시간과 노력으로 공작기계 주축 시스템의 근사 최적 설계를 발견할 수 있도록 해줍니다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권6호
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• pp.729-736
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• 2015

본 논문에서는 Goal-Driven Optimization(GDO)을 바탕으로 한 양방향 차도선의 차량갑판의 구조설계에 대하여 최적화를 수행하였다. 차량갑판의 강도와 변형에 대한 영향을 검토하여 경제적 비용을 절약할 수 있는 최적점을 결정하였다. 실험계획법(DOE)과 반응표면법을 바탕으로 한 갑판두께를 110% 증가시켜 차량갑판의 강도와 강성을 높일 수 있었다. 이 결과에 대한 회귀분석을 수행하여 3차 다항식 모형인 최적 회귀모형식으로 제안하며 결정계수 $R^2$ 0.98정도로 나타내어 신뢰성을 확보할 수 있었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.196-202
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• 2017

초고속열차 추진용 실모델 선형동기전동기(Linear Synchronous Motor, LSM)의 고속운전시험을 위해서는 매우 긴 노선이 필요하고, 이로 인해 막대한 비용이 요구되며, 개발 도중 시행오차가 발생할 경우 경제적 손실이 크게 발생할 우려가 있다. 따라서 저 비용의 축소모델을 이용한 LSM 설계 기술의 타당성 검증 연구가 개발 초기 단계에 이루어져야 한다. 회전형 구조를 갖는 LSM 축소모델을 적용한 성능시험기를 통하여 LSM의 지상전기자 권선의 최적방식 도출 및 기기적 특성 파악이 가능하며, 제어시스템의 선행연구 수행에 활용이 가능하다. 따라서 본 논문에서는 600km/h급 초고속열차 추진용 LSM의 요구사양에 부합하는 회전형 시험기의 설계 모델을 도출하고, 전자계 해석 및 기구적 강성 해석을 통하여 1500rpm 이상의 고속 회전 조건에서의 최적 모델을 도출하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권3호
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• pp.353-359
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• 2010

최근 환경문제로 인한 차량의 연료절감이 중요해지면서 수송산업에서도 대형 수송기계의 경량설계에 대한 필요성이 지속적으로 커지고 있다. 본 연구에서는, 고강도강으로 대체된 대형 평판 트레일러 프레임의 경량모델을 개발하기 위하여 구조해석을 수행하였다. 이를 위하여, 트레일러 프레임의 주요 설계변수들을 선정하고 다구찌 기법을 적용하여 응력, 처짐량 그리고 비틀림 강성에 대하여 최적화된 결과를 도출하였다. 또한, 도출된 경량설계안의 타당성을 검토하기 위하여 시작품을 제작하여 실제 내구시험을 수행하였다.