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본 연구팀에 의해서 개발된 면도날의 쾌속 연삭제조 방법은 구체적으로 특수하게 설계된 형상을 갖는 한 쌍의 연삭숫돌을 사용하고 숫돌의 회전축을 경사시킴으로서 얻어지는 피삭물과 숫돌과의 특이한 접촉형태를 이용하여 면도날의 제조 속도를 대폭 향상시키는 수법이다. 본 방식에 하면 임의로 설계된 볼록한 형상의 면도날이 단일 공정으로 제조 가능하게되며, 또한 공급되는 소재가 점진적으로 제거됨으로서 얻고자 하는 설계된 면도날의 형상이 얻어짐은 물론 숫돌의 각 부위에서 제거 단위가 미분화되어 최종 에지(edge) 부위에서의 버(bur)의 발생이 방지된다. 따라서 본 연삭 제조방법을 면도날의 제조에 적용함으로서 생산성의 증대와 더불어 품질의 향상을 통하여 일층 높은 가격 경쟁력이 확보된다.
일반적으로 연삭가공이 공작물의 최종 가공 작업으로 가공 면의 정밀도를 향상시키는 목적으로 사용되는 것에 반하여 공구로 사용되는 유연성(flexibility)을 지닌 연삭디스크의 경우는 선박 및 자동차산업분야에서 활발히 사용되는 가공작업으로 용접잔류물(bead)의 제거 또는 가공 후에 남는 가공잔류물(burr)의 제거에 사용되어 왔다. 특히 로봇의 end-effector에 장착하여 연삭공구의 가공자유도를 증가시켜 임의 형상을 가공할 수 있는 단계까지의 연구가 진행되고 있다. 특히 공구와 공작물간에 작용하는 연삭저항에 따른 가공물의 단계별 가공형상에 관한 예측이 가능하여 이를 활용하여 곡면부분을 제거하고 평면만을 취득할 수 있도록 하는 연구가 진행되고 있다. 또한 가공 중에 나타나는 가공공정변수값의 예측이 가능하여 생산성을 극대화할 수 있는 가공조건의 선정이 가능하다. 현재 직경 5, 7인치 크기의 공구가 자동차분야에서 널리 활용되고 있다.
마이크로 전해연삭 가공에 의한 미세축 가공기술과 초음파 진동에 의한 미세 구멍가공기술을 접목하여 일반 가공기술(conventional machining)이나 방전가공, 연삭, 에칭 등의 다른 특수 가공기술(non-traditional machining)으로는 실현하기 어려웠던 세라믹, 유리, 폴리머, 실리콘 카바이드 등의 비전도성 소재나 취성재료의 마이크로 가공을 실현하여, 서브마이크로 단위의 정밀도와 우수한 기계적 성질을 지닌 마이크로 단위의 삼차원 구조체의 가공 공정 기술의 확보 및 미세 초음파 가공 기술 및 관련 기술을 이용한 응용 분야로의 적용을 목표로 하고 있다. 초음파 가공은 소성변형보다 취성파괴(fracture)가 기본 가공 메커니즘인 취성재료에 대하여 다이아몬드 입자 등을 매개로하여 초음파 진동을 가하면 공작물 표면에 미소 파괴가 큰 주파수로 반복·중첨됨에 따라 우수한 가공성능을 보이는 것을 이용한 가공방법이다. 피에조 진동자로부터 20 kHz의 초음파 진동을 발생시키며, 발생된 초음파는 혼과 공구를 거쳐 가공부위로 전달된다. 공작물은 정밀 X-Y 테이블을 이용하여 원하는 위치로 이동되며, 초음파 공구는 정밀 Z 테이블에 고정되어 피드백 제어된다. 이때, 피드백 신호로는 공작물과 테이블 사이에 설치된 로드셀로부터 절삭력신호를 받아 최적의 가공압력이 유지되도록 이송속도를 제어하도록 한다. 초기 가공 실험을 바탕으로 하여 마이크로 구멍 가공에 있어서 최적의 가공압력과 가공액 농도, 이송속도 등의 가공조건을 선정한 후 직경 100 μm 이하의 미세 구멍 가공에 적용시켜 보고자 한다.
제품의 소형화와 더불어 보다 정밀하고 미소한 부품의 가공에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히 현재의 미세가공에 많이 사용되는 반도체 제작공정을 응용한 리소그라픽 가공의 한계인 3차원 입체형상을 지닌 미소부품의 가공기술의 확보가 필요하다. 본 연구에서는 비접촉 방식인 방전가공의 극미세화, 초정밀화 기술을 이용하여 3차원 입체 형상을 지닌 미소구조를 가공하기 위한 미세 방전 가공 시스템을 개발함을 목적으로 한다. 가공물은 분해능 0.02㎛의 초정밀 스테이지위에서 위치제어 되며 전극과 가공물 간에는 RC회로로 이루어진 방전전원회로를 통하여 전원이 공급된다. 가공물의 표면거칠기를 최소화 하기 위하여 축전기의 용량은 50pF이하로 유지하였다. 또한 방전전원회로에서의 전류를 검출함으로써 방전가공 상태를 진단할 수 있으며 이를 토대로 전극의 위치를 제어하여 안정된 가공상태를 유지하도록 하였다. 직경 50㎛이내의 미소전극을 가공하기 위하여 와이어 방전연삭(WEDG)을 이용함으로써 방전에 의한 전극마모의 영향을 최소화 하였다. 현재까지는 직경 300㎛의 미세축 및 미세 구멍 등의 기초 가공을 수행하였으며 공구와 공작물 간의 간극, 절연액, 전원조건 등의 가공공정 파라메터와 가공성간의 관계를 규명하고 이를 토대로 하여 직경 50㎛, L/D Ratio 5 이상의 미세 장공을 지닌 광섬유 코넥터 금형가공에 응용하도록 한다.
본 연구실에서는 해석적인 방법(Analytical), 수치적 방법(주로 유한요소법), 실험 등을 통해 미소한 크기에서 대형 구조물까지의 구조물을 해석, 설계 및 최적화를 수행하고 있다. 특히 판 및 셸(plate and shell) 구조물에 대하여는 응력, 진동, 파괴, 파동 해석 등을 수행하는 이론 및 계산 능력을 갖추고 여러 분야에 적용하고 있다. 제일 작은 단위의 구조로는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 구조물로서, 본 연구에서는 의료기기용 micro-pump의 최적화를 수행하였다. 길이 2㎜ 두께 2㎛의 사각평판을 평평한 것과 주름진 박막을 제작하여 진동특성과 잔류응력의 영향을 고려하여 해석 및 설계하였다. 다음은 기존의 자동차용 CCV(Canister Close Valve)에 대한 구조해석을 수행하였고, 이를 기준으로 새로운 형상에 대한 접촉응력 및 구조물에 걸리는 응력에 대한 해석 결과를 비교하여 봄으로써 새로운 설계안을 제안하였다. 또한 인조다이아몬드 제조용 고온고압 장치의 열, 응력 해석을 수행하고 새로운 설계를 제안하였다. 약 4만 기압의 고압을 받는 ring set의 응력 및 파괴 해석을 통하여 안전성을 평가하고 최적화된 크기와 형태를 설계할 수 있었다. 가장 큰 단위로는 당산철교 세로보가 반복하중을 받을 때의 피로 해석 및 실험을 수행하여 문제점을 밝혔다. 피로수명을 예측하기에 앞서 중앙부에 하중이 가하여 졌을 때 중앙부에서 끝단으로 위치를 이동하면서 응력분포를 알아봄으로써 어느 부분에 응력이 집중되는 지를 알 수 있었다. 이를 통하여 피로 수명을 예측할 수 있었고, 또한 이를 이용하여 보강재를 통한 수명 연장 등을 설계에 적용할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 본 연구실에서는 초음파를 이용한 비파괴 평가기법을 확립하고 향상시키는 연구를 하고 있다. 열간 가공강의 기계적 물성치를 예측하기도 하고, 판 및 파이프의 균열을 찾아내는 이론 및 실험에 의한 연구를 계속 수행중이다. 본 실험실은 이론과 유한요소법 패키지와 S/W를 갖추고 기계 및 전자 부품의 해석, 설계 및 최적화를 통하여 국내 기업의 경쟁력 제고를 위하여 노력하고 있다.
수송기계, 정보 기기, 정밀 기기, 그리고 공정자동화용 기기 등에 많은 기구(mechanism)가 사용되고 있으며, 이러한 기구의 역할은 구동 부의 입력에 따라 정해진 출력을 오차 없이 반복적으로 제공하는 데 있다. 그러나 기구의 운동 특성은 대단히 비선형적 이어서 출력부의 원하는 운동을 설계자 임의대로 구현하기가 대단히 어렵다. 특히 수송기계나 공정자동화용 기기 등에 많이 쓰이는 3차원 기구는 주어진 설계에 대해 원하는 출력부의 변위, 속도, 가속도 등을 제어해야 하는데 기구가 가지는 고도의 비선형성으로 인하여 설계와 해석에 많은 애로를 겪고 있다. 본 연구의 목적은 기구설계에 있어서 설계자가 원하는 운동을 생성할 수 있는 일반적인 설계기법을 개발하는 것이다. 이를 위해서 기구의 형상에 관련된 설계변수들이 기구의 운동에 미치는 영향을 정량적으로 평가할 수 있는 기구학적 민감도해석을 통하여 설계자가 원하는 기구의 운동이 구현될 수 있도록 하는 최적설계기법을 개발하였다.
제철소나 화력발전소의 경우, 원료야적장에는 석탄, 코크스등 많은 원료들이 야적되어 있으며 강한 바람이 부는 경우 대기오염, 원료손실등과 같은 문제점이 야기된다. 본 연구에서는 야적원료의 비산을 방지하기 위한 대책의 일환으로 wind erosion될 때, 입자들의 비산mechanism에 대한 연구와 함께 방풍fence설치 유무에 따른 먼지 비산연구를 풍동모사 실험을 통해 수행한다. 이 연구를 통해 입자비산을 최소화시킬 수 있는 wind fence의 최적화 연구를 풍동실험을 통해 수행한다.
가스 터빈 연소실내의 연소유동 등을 해석하기 위하여 비직교 일반좌표계를 사용하는 범용 연소유동해석 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램은 유한체적법에 근간을 둔 비엇갈림격자계를 사용하며 직교좌표 속도성분을 종속변수로 하였다. 연소모델은 무한반응속도의 1단계 비가역 반응을 고려하였으며, 밀도가중평균된 지배방정식을 고려하였다. Conserved Scalar의 확률밀도함수를 clipped gauss 분포로 가정하였다. 경계밀착 좌표계를 사용하는 본 프로그램을 검증하기 위하여 C형 디퓨저의 유동을 고려하였다. 속도벡터 및 난류운동에너지는 디퓨저의 휨에 따른 영향을 잘 나타내고, 휨이 끝나는 단면에서 2차 순환류 및 와류가 존재함을 알 수 있었으며, 단면에서의 속도는 실험결과와 잘 일치하였다. 본 프로그램의 연소해석능력을 검토하기 위하여 Bluff-body를 가지는 난류확산화염을 계산하였다. 계산결과는 실험결과와 마찬가지로 두 개의 재순환영역을 보였으며, 속도, 난류운동에너지, 온도 및 농도 등이 실험결과와 양호하게 일치하는 결과를 얻을 수 있었다.
복합재료는 구조물의 경량화, 고강도화 및 고효율성 등의 잇점을 이용하여 큰 비강도, 비강성 등이 요구되는 기계구조물에 널리 이용되는 재료로서 항공기, 자동차 등의 수송기계뿐만 아니라, 고속운전이 요구되는 로봇팔 등의 산업기계에도 널리 이용될 수 있는 구조재료이다. 그러나 이들 구조물은 크기, 무게 등의 제한조건에 의해 충분한 구조적 특성을 얻을 수 없어 보강을 필요로 한다. 이들 보강방법중에는 I형, T형, H형 등의 빔요소가 보강재로 이용될 수 있으며, 샌드위치형태나, 혼합적층(Hybrid)방법 등을 이용하여 효과적인 구조특성을 얻을 수 있다. 원통쉘의 경우 보강재를 이용하여 길이방향 및 원주방향으로 보강을 할 수 있으나, 보강 방향에 따라 구조특성이 달라지며, 판의 경우 경계조건이나 형상비에 따라 보강하는 방향은 판의 구조특성을 크게 변화시킬 수 있다. 한편 과도하게 보강을 하면 구조물의 자중은 크게 늘어나며, 이로 인해 제작비가 증가하게 된다. 따라서 이와 같은 경계조건이나 기하형상 등의 영향을 분석하여 구조특성을 찾아 내여 효과적인 보강방법을 찾아야 한다.
복합재료의 응용에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 복합재료는 기존의 재료에 비해 용접성이 떨어지므로 여러 개의 부품으로 구성되는 구조물에서 조립이 곤란하며, 일부분의 손상시에 수리가 어렵다. 이러한 어려움을 해결하기 위해서는 기존 재료에 적용하는 방법과는 완전히 다른 개념이 적용된다. 본 연구실에서는 현재 적용 가능한 여러 가지 체결방법과 부분 손상의 수리에 대한 실험 및 이론적 연구를 수행한 바 있다. 유리섬유 및 탄소섬유 복합적층판에 원공이 존재할 때 원공의 크기와 위치에 따른 응력집중 현상에 따른 파손을 실험적으로 고찰하였으며, 이로부터 이론적인 분석법을 개발하였다. 원공은 일반적인 복합재료의 체결시에 가장 일반적으로 적용된다. 따라서 산업현장에서 복합재료 구조물을 제작할 때 더욱 효과적인 설계 및 제작을 할 수 있다. 수리 방법에 따라 손상의 복구 정도가 다르게 나타났다. 경제성 뿐만아니라 환경보존 차원에서도 수리 기법에 대한 연구가 요구된다.
Resin Transfer Molding (RTM)은 형상이 복잡하고 부피가 큰 제품을 용이하게 생산할 수 있는 대표적인 복합재료 성형 공정의 하나이다. RTM 성형에 있어서의 금형 최적 설계 및 성형 조건의 최적화를 위해, 금형 충전시의 수지의 유동을 예측할 수 있는 수치해석 소프트웨어를 개발하였다. 가열된 금형과 수지 사이의 열전달, 수지의 경화 반응 및 보강섬유의 비등방성 등을 고려하였다. 기본적인 RTM 공정 뿐만 아니라, 고강도 제품 성형을 위한 개선된 방법들을 수치 해석할 수 있도록 하였다. 여러 개의 주입구를 적절히 설계된 순서에 따라 순차적으로 개방하는 다중순차주입법, 수지주입 성형과 압축 성형을 병행하는 Resin Transfer/Compression Molding (RT/CM) 등을 해석할 수 있도록 하였으며, 실험을 통해 수치해석 프로그램의 타당성을 검증하였다. 또한, 제품의 강도에 큰 영향을 미치는 미세 기공의 형성 모델을 프로그램 내에 포함시켜, 성형 완료 후의 기공의 함유율을 예측할 수 있도록 하였다. 수치해석 기법으로는 Control Volume Finite Element Method(CVFEM)을 사용하였으며, 이동 경계 문제를 효율적으로 처리하기 위해 Fixed Grid Method를 사용하였다. 성형 공정을 보다 손쉽게 최적 설계하기 위해 Graphic User Interface (GUI)를 채택하였다. 자체 내장된 post processor를 통해 해석 도중에 진행 과정을 확인할 수 있으며, 필요에 따라 설계 공정을 해석 진행 도중에 변경할 수 있도록 하였다.
근래에 들어서는 반도체 리소그래피와 같은 반도체 집적회로 제조장비 및 비구면 가공기를 비롯한 전자부품 제조장비에서 서브미크론 정도의 초정밀 이송 및 위치결정을 요구하고 있다. 또한, CNC 공작기계, 머시닝 센터, 정밀 측정기기에도 초정밀 이송기구가 필요할 뿐만 아니라, 전자제품 제조업체의 자동화기기에도 초정밀 이송 및 위치결정의 중요성은 점점 부각되고 있는 실정이다. 이런 현실에 맞추어 초정밀 볼스크류를 이용한 이송장치의 개발이 많이 이루어지고 있다. 이상과 같이 볼스크류의 수요는 급속히 늘고 있으며 볼스크류를 이용한 이송계의 고속, 고정도화에 대한 요구는 점차로 증가하고 있으나, 볼스크류의 선택방법 또는 이송시스템의 동특성 등 볼스크류를 이용한 이송기구 전반에 관한 연구는 아직 미비한 상황이다. 따라서, 공작기계 이송부 설계시의 볼스크류 설계방법에 대한 연구와 모터, 이송가이드, 볼스크류가 조합되어 구동할시 동특성 해석에 관한 연구 및 이송정밀도와 가공정밀도의 관련성을 연구함으로써 고속화, 고정도화, 저소음화에 대응하는 이송기구를 설계할 필요가 대두되고 있는 실정이다. 자동화기기 및 공작기계의 이송장치로서 볼스크류를 많이 이용하고 있지만 우리나라는 아직 이에대한 구체적인 연구가 실행되지 못하고 있다. 많은 공작기계 제조업체에서 이송기구를 설계할 때 카탈로그 수준에서 설계하고 있으며 이송시스템 전반에 대한 구조해석, 동특성해석, 소음·진동해석 또는 열변형에 대한 해석은 거의 이루어지지 못하고 있다. 따라서, 본 연구를 통하여 산업계에 새로운 설계개념을 부여할 수 있으며 그 외 다음과 같은 기대효과를 얻을 수 있다. 이송기구 설계기술 확보를 통한 생산업체의 국제 경쟁력 확보. 개발 내용을 데이타베이스화하여 산업현장에서 사용상의 편의 제공. 초정밀 이송시스템의 설계기술 확보를 통하여 3차원 측정기, 다기능 복합 가공기와 같은 초정밀 기계의 설계 및 생산능력 확보.
오늘날 업무 전산화는 광범위한 컴퓨터의 보급에 기인하여 세계적으로 이루어 지고 있는 추세이다. 전산화를 이루지 못한 기업들은 점차 낙후되고 있다. 업무의 전산화는 전산화를 이룩하지 못했을 때 발생하는 많은 시간적 낭비와 물자적 낭비를 막고 원활하고 신속하고 정확한 정보의 유통을 장점으로 하고 있다. 그러나, 업무의 전산화를 위한 컴퓨터 하드웨어의 보급은 상당한 수준으로 이루어 졌으나, 전산화를 위한 소프트웨어의 개발은 크게 뒤쳐져 있는 실정이며, 또한 모든 회사의 업무에 적합한 소프트웨어의 개발이란 극히 어려운 것이므로 아직 완전하게 업무의 전산화가 이루어지지 못하는 실정이다. 그러므로, 이와같은 문제점들을 전문인력의 투입을 통해 해결해야 함을 알 수 있다. 따라서 본 연구사업은 한국볼트공업주식회사의 설계 및 제작, 생산 과정에서 사용되는 작업표준서를 전산화함을 통하여 많은 인력과 시간, 경제적인 효율성을 얻고자 한다. 주문받은 볼트와 너트의 각 세부 명세 사항들과 작업조건들을 작업장에 전달하는 작업 표준서는 설계부서와 작업현장과의 중요한 정보교환의 수단 이므로, 정확하고 빠른 작업표준서의 작성과 전달을 필요로 한다. 그러나, 작업표준서의 작성은 많은 문서화 된 정보의 검색릉 필요로 하며, 작업자의 손으로 직접 행하여 진다. 이에 소모되는 시간적인 낭비와 작성된 작업 표준서의 정확성에 문제가 발생할 경우 많은 경제적, 시간적인 낭비가 수반된다. 이에 작업 표준서의 작성을 위한 일련의 작업들을 전산화 함을 통하여 앞에서 제시된 문제점들을 제거하고자 한다. 먼저 작업 표준서에서 필요로 하는 제조 번호, 개정 번호, 품명, 규격등의 작업 표준서의 작성을 위한 최소한의 정보들을 입력 받은 후, 구축된 데이터 베이스의 검색을 검색을 통해 하나의 작업 표준서가 빠르고 정확하게 작성된다. 이와같이 최소한의 정보를 받아 들이고 데이터 베이스를 검색하는 소프트웨어릉 본 연구사업에 행하게 된다. 작업 표준서 작성의 전산화를 통하여 적은 시간과 노력으로 정확한 작업 표준서를 얻을 수 있으며, 생산성 향상에 크게 기여할 것이다.
응용용접의 결함은 용접 구조물의 필요한 접합 성능(joinability)과 용접 구조물의 사용성능(performance)을 만족시켜 주지 못하고, 용접 이음 파괴의 원인이 될 수 있다. 이러한 용접물의 용접 결과에 대한 안정성과 신뢰성을 조사하는 용접 후 검사 방법은 크게 용접부를 절단, 굽힘, 인장 또는 소성 변형 등을 주어 시험하는 파괴 검사(destructive testing)와 피용접물을 파괴하지 않고 검사하는 비파괴 검사(nondestructive testing)가 있다. 본 연구에서는 비파괴 검사로써 3차원 비전 센서를 이용하여 실시간으로 용접부의 외부 결함을 판단하는 시스템을 제시하였다. 이 비전 시스템에는 고정밀도의 3차원 레이저 비전 센서가 사용된다. 비전 센서는 용접 방향을 가로지르는 가로 방향과 용접부의 깊이 방향의 정보를 픽셀 단위로 읽어들인다. 그러므로 이 데이터는 용접부 외관의 기하학적인 형상을 나타내게 된다. 이때, 비전 센서를 통해 들어오는 데이터(raw data)는 겹반사나 경면반사 등으로 인해 노이즈를 포함하게 된다. 그러므로 이 데이터를 다음 단계에 적용하기 위해 먼저 미디언 필터링의 전처리 과정(preprocessing)을 거치게 된다. 그 후 이 형상을 간단 명료하게 표현하기 위해 특징점(feature points)을 찾고, 각각을 선분 세그먼트(line segment)로 연결한다. 이러한 과정을 마친 이미지 형상으로 용접성을 판별한다. 그런데, 이 형상은 그 형태가 매우 다양하고 불규칙하다. 이러한 용접부 형상의 특성을 고려하여 각 세그먼트의 정보를 입력으로 하는 퍼지(fuzzy) 알고리즘에 적용하여 그 추론(inference)의 결과로 용접 결함의 종류를 판단하고, 용접성을 판별한다.
최근의 자동차엔진의 개발이 소형화, 고출력화되어 감에 따른 공급열량의 증가로 연소실 각부의 열적부하가 현저히 증가되고 있다. 이와 같이 증가된 열응력은 높은 가스압력과 동시에 작용하여 연소실 각부에 크랙을 발생시키고 유막을 파괴하여 피스톤과 실린더라이너의 마모를 촉진시킨다. 따라서 기관의 열적설계를 하기위해서는 연소실벽표면의 온도를 정확히 파악하고 관여하는 인자와 그 영향을 상세히 밝혀 충분한 열적대책이 요구된다. 열적부하는 연소실벽표면온도의 최고치에 좌우되므로 고응답성을 갖는 박막형 순간온 도프로브를 제작하여 연소실 각부의 비정상 벽표면온도와 열유속을 측정하였다. 고속으로 왕복운동하는 흡배기밸브와 피스톤의 열유속측정시에는 FEM법으로 열유속의 방향도 측정하였다. 측정결과 연소실각부의 비정상순간온도 및 열유속의 공간적분포의 파악이 가능하였고, 배기밸브브릿지 및 링그루브부근에 열적대책이 필요한 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 컴퓨터 비젼 시스템을 이용한 이물질 자동 검사 시스템 개발을 수행하였다. 이물질 검사를 위해 이미지 프로세싱 프로그램으로 노이즈 제거, 경계추출, 모폴로지 오퍼레이션인 대각선 채움을 실행하였으며, 이물질의 크기를 구하기 위해 경계 추적 과정을 통해 체인코드를 구성하여 면적을 계산하였다. 또한 시스템 운용을 위해 XY-로봇 이송 프로그램 및 자동취출 장치를 구현하였다. 검사 결과는 렌즈의 기종별, 트레이 종류별로 저장되어 불량 원인을 분석하는데 이용이 가능하도록 하였다.실제 공정 과정에 적용이 가능하도록 구성되어졌으며, 이물질의 크기가 미크론 단위로 측정이 되어 정확도와 더불어 실시간 검사가 가능하도록 하였다.
본 연구는 기계공학적인 해석 기법인 유한 요소법이나 광탄성법을 이용하여 우리 신체의 여러 부위를 해석함으로써 보다 합리적이고 효과적인 의료기술의 발전을 도모함을 목적으로 한다. 지금까지 보철 재료의 역학적 해석과 교정의 Mechanism을 공학적인 고찰을 보이고 있다. 이에 나아가 가장 합리적인 구조물인 인간의 모든 부위의 역학적 해석 및 구조적 해석을 통해 보다 나은 치료 방법 및 치료 기기를 개발하는데 이용할 수 있겠다.
석탄 화력 발전소에서 발생하는 석탄회(Fly Ash)는 년간 약 300만톤이며 대부분 매립하여 발전소주변 환경오염, 민원발생, 회처리장 부족 등의 문제점이 있다. 석탄회를 콘크리트의 혼화재로 사용하면 강도 증가, 황에 의한 부식방지, 비용절감 등의 큰 잇점을 갖고 있다. 그러나 석탄회에 함유된 미연탄소분은 콘크리트의 강도를 저하시켜 석탄회 재활용에 어려움이 있다. 그래서 본 연구는 석탄회를 콘크리트 혼화재로 재활용하기 위해 7∼15%의 미연탄소분을 함유한 석탄회를 미연탄소분을 3%미만으로 감소시키기 위하여 간단한 구조와 분급효율이 뛰어난 마찰 정전 분급장치 개발에 관한 것이다. 주된 원리는 미연탄소분이 섞인 석탄회를 구리표면(Tribocharger)에 부딪혀 미연탄소분이 함유된 입자는 양전하, 그리고 재활용 석탄회는 음전하로 대전시킨후 집진극판에 부착하여 미연탄소량이 적은 양질의 석탄회를 분리하고자 한다. 분급 장치의 특징은 125μm이상의 석탄회를 1차적으로 제거하는 원심분급장치와 2차적으로 125μm이하의 미세입자에 섞여 있는 석탄회의 미연탄소분을 마찰대전시켜 양질의 석탄회를 정전집진판으로 분리하는 조합형 고효율 2단식 원심 및 정전분급장치를 개발하여 상업화하는 것이다. 분급 실험결과 원시료 탄소 함량이 7∼15%이었으나, 1차 원심 분급을 통해 125μm이하의 석탄회에서는 평균탄소함량이 4∼5%였고, 마찰 정전 분급에 의하여 탄소함량 3% 이하인 양질의 석탄회가 80%이상 회수가 가능하였다.
가변용량 유압 피스톤 펌프는 유압 시스템의 효율을 향상시키는 목적과 하이드로스테틱 트랜스미션에서 엔진 스톨링 현상을 방지할 목적 드응로 널리 사용되는 펌프이다. 이러한 유압 시스템에서 가변 용량형 펌프의 동특성은 시스템의 동특성에 영향을 미친다. 우수한 동특성을 가진 유압 펌프를 설게함에 있어서 설계 변수 민감도 해석 기술은 교과적인 이론적 도구이다. 펌프의 동적 성능에 영향을 크게 미치는 주요 설계 변수를 조사하고, 주요 설계 변수에 대한 최적값을 결정하게 된다. 설계 변수 민감도 해석 기술을 이용한 가변 용량 피스톤 펌프의 설계 순서는 다음과 같이 정리된다. (1) 가변 용량형 피스톤 펌프의 비선형 모델 유도 (2) 설계 변수의 공칭값( nominal value) 선정 (3) 성능 지수 ( 예, 응답시간)의 선정 (4) 성능 지수에 대한 민감도 해석 (5) 민감도가 높은 순서 설계변외 최적값 결정.
섬유강화 복합재료는 첨단 신소재의 하나로서 비강도, 비강성의 우수성이 요구되는 우주항공분야를 비롯하여 각종 산업 구조물에 적용이 가능하다. 그러나 국내 업체에서는 몇몇 스포츠용품에 국한하여 적용되고 있다. 본 연구실에서는 그 동안의 복합재료분야의 강도, 피로 등에 대한 연구 경험을 바탕으로 기존의 금속재료로 된 구조물을 고강도 경량 복합재료 구조물로 대체 개발하는데 관심을 갖고 있다. 특히, 탄소복합재료는 강성, 진동특성, 내피로성이 뛰어나므로 이를 각종 구조물에 적용할 경우 경량화에 따른 에너지 절감, 제어성 향상, 교체비용 절감 효과 등이 기대된다. 구체적인 적용 사례로, 제철소의 래들 노즐 교환용 로봇의 팔을 탄소섬유/에폭시 복합재료로 대체하여 설계, 제작함으로써 향상된 성능을 얻을 수 있었다. 피로 파괴로 인한 막대한 경제적 손실과 인명피해를 경험하고 있는 현실에서 본 연구실에서는 복합재료의 피로현상에 대한에 관심을 갖고 있으며, 이를 개발되는 제품에 적용하여 피로수명 예측 및 진단기법을 개발하고, 제품의 내구성과 신뢰성 향상에 대한 이론적 기반을 제시하고자 한다.