共鳴에 關한 硏究

원종범 延世大學校 1986 국내석사

750kW급 풍력 발전기의 지진에 따른 진동 특성 연구

원종범 인하대학교 일반대학원 2007 국내석사

풍력발전기가 대형화 되면서 환경조건에 대한 풍력발전기의 구조적인 안전성이 중요시 되고 있다. 국내에도 대형 풍력발전 단지가 조성되면서 주변 환경조건에 대한 풍력발전기의 구조적 안전성 평가는 더욱 중시 되고 있다. 특히 한반도가 지진 예외 지역이 아니기 때문에 지진에 대한 구조적 안전성이 더욱 부각되고 있다. 본 논문에서는 유한 요소 해석 범용 프로그램인 ANSYS v10을 활용하여 국내에서 개발된 750kW급 풍력발전기의 극한 풍속 조건(EWM)에서 지진의 영향을 알아보기 위해 스펙트럼 해석을 수행하였다. 지진파는 El-centro(1940)를 적용하였다. 해석결과 자중에 의해 발생되는 최대 응력은 오프닝에서 발생하였고 지진에 의해 발생되는 응력은 자중에 의해 발생되는 응력의 10배에 달했다. 또한 외부 하중을 적용하였을 때는 최대 응력이 그렇지 않았을 때보다 약 21%정도 증가함을 보였다. This thesis presents the seismic analysis of the 750kW wind turbine under the extreme wind condition (EWM) using Ansys v10 to investigate the effect of earthquake on the wind turbine structure. At the foundation of the wind turbine was applied the ground excitation of El-centro (1940) in horizontal direction(NS). The wind load acting on the tower was considered based on the IEC extreme wind condition. The thrust generated by the reduction of velocity through the turbine blade was applied at the hub. The maximum stresses were concentrated around the door as expected. It's value increased up to 1100% due to only the earthquake only . And it increased up to 21% due to the wind load under the earthquake.

硏究開發 結果의 活用性 向上 改善方案에 관한 硏究

元鍾凡 충남대학교 1999 국내석사

작금의 우리 나라는 기업의 구조조정의 소용돌이 속에서 경기침체, 투자의욕 위축, 비용 증가 등으로 기업의 생존 자체가 크게 위협받고 있다. 이같은 기업환경을 극복하기 위해서는 기업발전에 핵심이 되는 기술 및 사업의 성과를 효과적으로 창출하여야 하는데 이는 연구개발의 효율성을 제고시킴으로써 가능하게 될 것이다. 연구개발 결과는 후속연구를 위한 기초자료로 활용되던지, 현업 부서의 당면한 문제점을 해결해 주는데 활용되던지, 기업의 정책을 수립하는데 유용하게 활용되던지, 자체내의 기술력을 축적하는데 활용되던지, 제품으로 실용화되어 기업의 경쟁력을 높이는데 활용되던지 어떻든 간에 활요되어지고 있으나 활용되어지는 정도에는 상당한 차이가 있다. 연구개발은 연구과제의 선정단계에서부터 충분한 검토와 평가가 이루어져야함은 재론의 여지가 없지만 궁극적으로는 연구개발 결과가 많이 활용되어져서 기업경영에 기여해야만 하기 때문에 연구개발의 효율성을 제고시키기 위해서는 연구개발 결과의 활용성을 향상시킬 수 있는 방안을 강구하는 것이 필요하다. 본 연구의 목적은, 연구개발 결과의 활용성 향상을 위한 활용성과 지표의 개선방안을 제시하고자 함에 있다. 먼저 연구개발 평가에 대한 문헌조사와 모델개발 및 가정을 설정하고, 연구결과의 활용성 향상에 대하여 실증적으로 측정하여 개선방안을 제시하기 위하여 연구원 295명의 설문응답 결과를 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 연구개발 과제의 특성에 관한 변수들이 연구결과의 활용도에 미치는 영향을 분석해본 결과 연구개발과제의 목표가 구체적으로 설정되어 있거나 연구개발 과제의 성격이 실제로 현장에 적용하는 실용화 과제일수록 연구결과의 활용도가 높은 것으로 분석되었다. 둘째, 연구개발 과제에 대한 활용부서의 관심에 관한 변수들이 연구결과의 활용도에 미치는 영향을 분석해본 결과 연구개발 과제의 중간 및 최종평가시 연구개발 결과를 활용할 대상부서와의 활발한 의견교환으로 활용대상 부서의 관심을 제고시킬수록 연구결과의 활용도가 높은 것으로 분석되었다. 셋째, 연구개발 성과에 관한 변수들이 연구결과의 활용도에 미치는 영향을 분석한 결과 기술적 성과와 경제적 성과가 클수록 연구결과의 활용도가 높은 것으로 분석되었다. 넷째, 연구개발 결과의 유용성에 관한 변수들이 연구결과의 활용도에 미치는 영향을 분석해본 결과 활용효과가 오랫동안 지속되는 것과 활용싯점에 맞게 연구결과를 제공하는 적시성을 가질수록 연구결과의 활용도가 높은 것으로 분석되었다. 다섯째, 연구개발 결과의 전파노력에 관한 변수들이 연구결과의 활용도에 미치는 영향을 분석해본 결과 활용계획과 사후관리 계획을 구체적으로 수립하여 추진하거나 활용대상 부서에 연구결과를 지속적으로 홍보 및 연구결과물을 인계하는 활동에 노력을 많이 기울일수록 연구결과의 활용도가 높은 것으로 분석되었다. 또한 연구개발 결과의 활용도에 큰 영향을 미치는 변수를 조사하여 본 결과 목표설정의 구체성, 활용지속기간, 활용부서의 관심, 연구결과의 홍보, 기술적 성과가 중요하게 영향을 미치는 것으로 분석되었다. Most of the Korean enterprises are being threatened by a industrial structural reform which, in general, cause many difficulties for existence itself such as business slowdown, declination of investment plan, and increasement of production cost. In order to overcome these kinds of difficulties and to increase the company's profits, core technologies should be developed by conducting more practical research. The results of research and development(R&D) can be used to several applications more or less such as database for subsequent research, dramatical solution for company's current problem, and a clue for new product. But there are big difference in the degree of applications. Plans of projects should be set up carefully at the beginning of research because the practical use of the research products is the most important to strengthen the company competitiveness. The objective of present study is to propose a plan to improve application achievement index for enhancement in practical use of R&D results. As a first step, the literature survey for R&D evaluation and the questionnaire for application program of research products is conducted to identify an appropriate guide of R&D from the views of 295 members of research institute. Followings are the summary of the results: First, either the research projects which have concrete objects or the practical use projects get higher degree of field application. Second, it produce good results to heighten the interest of field department by involving the people who are in charge of the field application to project evaluation programs or by actively exchanging information with them. Third, the higher technical and/or economical achievement, the better application from a viewpoint of research activities. Fourth, the application duration and/or the time is one of the key points to consider. Finally, the concrete establishment of management plan for research products, publicity work and transmission of the research products to application department help to get better results. To ensure better application of a research result, several factors should be considered such as concrete establishment of research objective, duration of field application, interest of application department, publicity work of research products, and technical achievements.

산업용 로봇의 동적 모델링 및 오프라인 제어에 관한 연구

원종범 경남대학교 산업대학원 2012 국내석사

대부분의 로봇에 의한 자동화 교시작업이나, 변경된 시스템의 성능실험은 온라인 방식으로 수행되는 실정이어서, 현재 로봇을 통한 무인 FA는 빈번한 작업환경 변화에 경쟁력 있게 대처하기보다는 오히려 시간과 인력을 더욱 소모하는 문제점으로 대두되고 있다. 더욱이, 작업의 빈번한 변화에도 적응할 수 있는 숙련된 기능공은 이전의 국내 사정과 달리 상당한 임금을 요구하고, 이로 인하여 각 기업을 중심으로 생산성 향상을 위한 로봇의 도입을 통한 공장 자동화가 산업 전반에 걸쳐 진행되어 오고 있다. 유동적으로 변화하는 작업환경에 유연하게 대처하기 위해 외부 환경변화 및 외란에 유연한 로봇의 오프라인 제어가 필요하다. 또한, 보다 간편하고 안전하게 로봇의 작업을 교시할 수 있고, 로봇의 다양한 정보를 보다 손쉽게 사용자에게 전달할 수 있는 사용자 인터페이스를 갖추어 작업의 변화에 신속하게 대응할 수 있는 로봇 제어시스템이 요구되고 있다. 현재 로봇을 통한 교시작업은 온라인 방식으로 교시되고 있으므로 공정제어 방법은 대부분 주어진 조건에 따른 성능 실험을 하기 위해서는 별도의 개발라인이 요구되고 있으므로, 작업경험이 풍부한 전문가에 의하여 교시 및 성능 실험이 수행되어야 한다. 따라서 프로그래밍을 위해서는 전체 시스템이 정지되어야 하며, 로봇의 동작 오차에 의한 작업공정의 오작동으로 사고가 생길 위험성을 초래한다. 이러한 문제점은 실제 작업과 유사한 환경을 오프라인 제어를 통하여 해결될 수 있다. 오프라인 제어 시스템은 컴퓨터 그래픽의 방법에 의하여 충분히 확장된 로봇 프로그래밍 언어로서 로봇에 직접 접근하지 않고도 로봇 프로그램을 개발할 수 있는 시스템을 지칭한다. 그러므로 오프라인 프로그래밍 시스템을 이용하면 로봇의 가동 중에도 동적 시뮬레이션이 가능하며, 작업교시, 궤적계획, 제어 알고리즘 등의 개발 및 성능평가를 소프트웨어로 수행할 수 있다. 따라서 오프라인(Off-Line)방식으로 교시와 성능실험을 수행하면 생산라인의 작업 중단도 방지할 수 있고, 동시에 작업에의 적용과 성능평가도 용이하게 된다. 현재 대부분의 오프라인 제어 시스템은 그래픽 유저 인터페이스(Graphic User Interface)가 지원 가능하도록 만들어지는 추세이며, 지금까지 개발된 대부분의 오프라인 프로그래밍 시스템은 워크스테이션에서 운용되어야 하고, 고가인 관계로 아직까지 보편화되지 못한 상태이다. 본 연구에서는 로봇에 대한 3차원 그래픽 시뮬레이터인 오프라인 프로그래밍 시스템을 현재 일반 PC의 OS인 마이크로소프트사의 Windows XP 버전으로 개발한다. 전용 로봇 모델을 설계하고, 이 로봇에 대한 정기구학, 역기구학 해석을 프로그램에 해석하였으며, 로봇의 동역학적 모델링을 수행하여 오프라인 프로그램에서 모의 성능 실험이 가능하게 하였다. 본 연구에서 개발된 프로그램은 편리한 사용자 인터페이스를 위하여 다양한 그래픽적 기능들을 보유하고 있다. 이러한 기능들을 위해서는 3차원적 데이터베이스의 구축 및 그래픽적 알고리즘의 구축이 필요하게 된다. 특히, 본 시뮬레이터는 PC에서 운용될 수 있도록 설계된다. 그래픽을 이용한 시뮬레이터의 경우 가장 빈번히 사용되는 기능중의 하나가 시각위치 변경기능이므로 본 연구에서는 보다 편리하게 시각위치를 변경할 수 있는 기능을 갖추었다. 오프라인 프로그램내의 로봇과 다른 물체들에 대해 은선, 은면을 제거하고 음영 처리한 결과는 와이어 프레임으로 물체를 표현한 그림들에 비해 상당히 현실감을 높일 수 있음을 알 수 있다. 그러나 처리속도의 저하로 인하여 은선, 은면 제거와 음영처리된 상태로서 실시간 처리는 힘든 상황이므로, 사용자가 한 화면을 지정하여 음영 처리된 화면을 볼 수 있도록 프로그램이 구성되어 있다. The equipment of industrial robot in manufacturing and assembly lines has rapidly increased. In order to achieve high productivity and flexibility, it becomes very important to develop the visual feedback control system with Off-Line Programming System(OLPS). We can save much efforts and time in adjusting robots to newly defined workcells by using OLPS. A proposed visual calibration scheme is based on position-based visual feedback. The calibration program firstly generates predicted images of objects in an assumed end-effector position. The process to generate predicted images consists of projection to screen-coordinates, visible range test, and construction of simple silhouette figures. Then, camera images acquired are compared with predicted ones for updating position and orientation data. Computation of error is very simple because the scheme is based on perspective projection, which can be also expanded to experimental results. Computation time can be extremely reduced because the proposed method does not require the precise calculation of tree-dimensional object data and image Jacobian.

Discovery of unexplored van der Waals crystals based on cation-eutaxy structure

원종범 Graduate School, Yonsei University 2024 국내박사

결정 구조는 주기적인 위치의 원자 및 기초 구성 요소에 의해 정의되며, 자연계의 다양한 물질에 대한 핵심 특성을 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 이러한 결정 구조를 예측하고 제어하는 것은 고체 화학 및 재료 과학 분야에서 핵심과제 중 하나이지만, 다양한 요인에 의해 달라지기 때문에 매우 어렵다. 극성 공유 고체와 이온성 고체의 경우, 상 안정성과 구조적 안정성을 예측하는데 사용되는 현상학적 모델들이 많이 있다. 하지만 이러한 예측 모델 및 규칙은 결정 구조의 제어 측면에서 한계가 있어서 결정 구조의 예측과 제어에 대한 새로운 접근 방법과 혁신적인 연구가 필요하다. 반 데르 발스 결정은 기존의 등방성 벌크 재료와는 다른 독특한 전자 및 결합 특성을 갖추어 전통적인 고체 물질의 특성 범주를 벗어나 다양한 응용 분야에서 중요한 역할을 할 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 그러나, 반 데르 발스 결정은 내재된 구조적 선호가 필수적이기 때문에 그래핀, h-BN, 전이금속 디칼코게나이드, 금속 할로겐화물, 금속 질화물 및 산화물을 포함한 제한적인 재료 소재군에 국한된다. 이로 인해 우수한 물성 및 높은 관심도를 지님에도 불구하고 반 데르 발스 결정의 소재군 확장은 한계에 직면하고 있다. 현대 이론적 접근 방식 중 하나인 고효율 전산 스크리닝은 재료 연구의 패러다임을 혁신적으로 변화시켰다. 이러한 접근 방식은 새로운 물질의 탐색과 발견을 위한 새로운 지평을 열어놓은 것으로 평가되고 있다. 데이터 기반 물질 발견은 광범위한 화학 공간 내에서 실험적 합성 노력을 지원하고 안내하는데 중요한 역할을 한다. 대규모 화학 데이터에서 패턴을 발견하도록 훈련된 컴퓨터 알고리즘은 연구 대상으로서 합리적인 후보 소재를 체계적으로 식별하는데 기여하여 재료 연구의 효율성을 향상시키고, 새로운 물질의 개발을 가속화하는 도구로 인식되고 있다. 본 논문은 양이온 정렬 구조를 기반으로 새로운 반 데르 발스 결정 소재의 탐구 및 실험적 발견에 초점을 맞춘 연구를 제시한다. 먼저, 선택적 이온 침출을 통해 양이온 정렬 구조의 삼원 화합물에서 파생된 다형체 반 데르 발스 비소화철 결정의 제조를 제시하고 이의 적층 구성에 따른 물리적 특성의 변화가 보고한다. 다음으로, 계산 과학을 통한 다양한 미개척 반 데르 발스 물질의 모상 화합물을 식별하는 방법론을 제시한다. 이어서, 고효율 스크리닝을 사용하여 확인된 후보 화합물로부터 반 데르 발스 질화 갈륨 결정의 제조를 보고한다. 마지막으로, 반 데르 발스 질화갈륨 결정의 전기화학적 분극 거동을 기반으로 한 맴리스티브 소자를 제시한다. 이 논문은 5 개의 장으로 구성되어 있으며 각 장의 내용은 다음과 같다. 1 장에서는 이론적 배경을 소개한다. 2 장은 반 데르 발스 비소화철 다형체의 제작 및 적층 형태에 따른 물성 변화에 관한 것이다. 3 장에서는 양이온 정렬 구조의 3 원계 화합물을 위한 고효율 탐색 과정에 관한 것이다. 4 장에서는 새로운 2 차원 반도체로써 질화갈륨의 합성과 이의 멤리스티브 소자 적용을 제시한다. 마지막으로 5 장은 이 논문의 전반적인 결론을 요약한다. The crystal structure, governed by a lattice and a basis, constitutes a pivotal determinant of the intrinsic attributes exhibited by diverse materials. Predicting and controlling these crystal structures is one of the key challenges in solid-state chemistry and materials science, but it is very difficult because it varies depending on various factors. For polar covalent and ionic solids, there are many phenomenological models used to predict phase and structural stability. However, these prediction models and rules have limitations in terms of controlling the crystal structure, so new approaches and innovative research on prediction and control of the crystal structure are needed. Van der Waals (vdW) crystals exhibit distinctive electronic and bonding characteristics, setting them apart from conventional isotropic bulk materials. Their unique properties offer potential applications that extend beyond the purview of traditional solid materials. Nevertheless, the realm of vdW crystals remains constrained to a specific group of materials, encompassing graphene, h-BN, transition metal dichalcogenides, metal halides, metal nitrides, and oxides, owing to their inherent structural predilections. Consequently, despite their exceptional attributes and the significant interest they generate, the expansion of the materials repertoire within the domain of vdW crystals encounters inherent limitations. In the modern scientific landscape, high-throughput computational screening has staged a paradigm shift within the domain of materials investigation. This transformative approach has been hailed for its potential to usher in new vistas for the unearthing and unveiling of novel materials. Data-driven materials discovery plays an indomitable role in supporting and guiding experimental synthesis endeavors across the expansive expanse of chemical space. Computational algorithms, meticulously attuned to discern patterns within extensive chemical datasets, stand out as instrumental tools in the amplification of research efficiency and the expeditious development of novel materials. This thesis presents an investigation focused on the exploration and experimental discovery of new vdW materials employing cation-eutaxy structure. Initially, we showcase the fabrication of polymorphic vdW iron arsenide crystals derived from cation-eutaxy ternary compounds through topochemical deintercalation, revealing alterations in physical properties according to the stacking configuration. Subsequently, we introduce a methodology to identify the parent compounds of various unexplored vdW materials through computational methods. Further, vdW gallium nitride is fabricated from the identified candidates using high-throughput (HT) screening for cation-eutaxy ternary compounds. The development of a memristive device based on the electrochemical polarization behavior of vdW gallium nitride is demonstrated, marking a significant advancement in the application of these materials. This thesis consists of five chapters and the contents of each chapter are summarized as follows: In Chapter 1, the theoretical backgrounds are introduced; In Chapter 2, the realization of vdW iron arsenide polytypes with high anisotropy is presented; In Chapter 3, HT screening for cation-eutaxy ternary compounds is presented; In Chapter 4, synthesis of vdW gallium nitrides is presented. Finally, Chapter 5 summarizes the overall conclusion of this thesis.