학문목적 한국어 학습자를 위한 전공 기본어휘 선정 및 분석 : 기계공학 전공 기본 교재 분석을 중심으로

이혜선 연세대학교 교육대학원 2014 국내석사

최근 학문목적 한국어 학습자가 증가함에 따라 해당 학습자들의 전공 기본어휘 학습의 필요성뿐만 아니라 학습지원이 절실히 요구된다. 특히 전공 기본어휘 선정 관련 연구에서도 공학 관련 연구의 필요성이 더욱 증대되고 있다. 이에 본 연구는 학문목적 한국어교육 연구에서 기계공학을 전공하고자 하는 외국인 유학생을 위하여 전공 기본어휘 선정하고 그 특징을 살펴보는 것을 목적으로 한다. 이러한 연구 목적에 따른 연구 문제는 다음과 같다. 첫째, 기계공학 기본어휘를 선정하고 기계공학 기본어휘의 어종별, 품사별 비율에 따른 특징을 분석한다. 또한 번역문의 특성에 따른 출현빈도와 유형빈도의 비율이 어떠한지 살펴본다. 둘째, 기계공학 기본어휘를 기존 의미장 이론을 참고하여 의미 범주에 따라 분류하고 그 특징을 살펴본다. 셋째, 기계공학 기본어휘의 조어력 및 연어 관계 양상을 조사한다. 기계공학 기본어휘의 선정과 분석을 위한 연구 방법은 다음과 같다. 기계공학 전공 텍스트 일곱 권으로 말뭉치를 구축하여 빈도와 분포를 살펴보고 전문가 집단의 어휘 중요도 검사를 통하여 어휘를 선별하였다. 어휘 목록과 기계공학 사전의 일치여부를 검토하여 기계공학 기본어휘를 선정하였다. 빈도와 분포 및 전문가 집단에 의한 중요도 검사를 통하여 기계공학 기본어휘를 선정하고 분석한 결과를 통하여 밝혀진 연구 결과 및 한국어교육에서의 시사점은 다음과 같다. 첫째, 어종별 분석의 결과 기계공학 기본어휘에서 가장 많이 출현한 어종은 한자어였다. 이는 개념의 의미를 나타낼 때 고유어보다 한자어를 더 많이 사용하고 전공 텍스트에서 주로 다루는 내용이 개념에 관한 것이기 때문이다. 또한 경영학 기본어휘와 어종별 분포를 비교하였을 때 기계공학 기본어휘의 외래어 비율이 더 높았다. 이는 기계공학 전공어휘를 가르칠 때 한자어와 외래어가 텍스트에서 빈번하게 사용된다는 특성을 염두에 두어야 함을 의미한다. 둘째, 기계공학 말뭉치에서 가장 많이 사용되는 품사는 일반명사로 밝혀졌다. 이는 자연, 인문사회, 상경 계열의 다른 말뭉치에서도 동일하였다. 일반명사의 사용이 높은 것은 텍스트에서의 전문어휘 사용 비중이 높다는 것이다. 전문어휘의 대부분이 일반명사이다. 다음으로 높은 비율을 차지한 품사는 동사인데 앞으로도 기본어휘 선정에서 명사와 동사가 중심이 되어야 함을 나타낸다. 셋째, 기계공학 기본어휘를 의미 범주로 분류한 결과 기계공학 기본어휘에는 ㈜낱말밭에서 의미 범주로 분류한 일반 한국어 어휘에 비하여 언어나 문화, 제도와 같은 추상적 개념을 나타내는 ‘추상물’에 대한 어휘(함수, 역학)나, 인간이 지각할 수 있는 대상의 모양과 상태 또는 어떤 것의 상태정도를 포함하는 ‘상태’ 영역의 어휘(압축, 손실)가 많았다. 이는 외국인 학습자가 혼자서는 학습하기 쉽지 않을 것이며 반드시 전공 수업 전에 별도의 어휘 학습이 필요함을 시사한다고 할 수 있다. 넷째, 기계공학 기본어휘를 중심으로 구성된 복합어를 조사하고 연어 관계 양상을 살펴본 결과 다른 어휘에 비해 더욱 조어력이 뛰어난 어휘가 있었으며, 연어 관계에서는 주로 사용되는 표현은 문제와 해결에 관련된 것이었다. 이에 어휘 교수에서 조어력이 높은 어휘와 연어 관계에서 생산성이 있는 어휘를 주목하여 가르치고, 복합어를 구성하는 기계공학 기본어휘와 복합어를 묶어서 제시하는 것은 외국인 학습자가 어휘를 연상하여 기억하기에 유용할 것이다. 본 연구에서 선정한 기계공학 기본어휘를 기계공학을 전공하고자 하는 외국인 학습자의 전공 기본어휘 학습에 활용할 수 있으며 공학 한국어교육과정개발이나 교재 개발에도 사용될 수 있을 것이다.

국내학자들의 문헌인용행태에 대한 연구 : 경영학 및 기계공학분야 교수들을 중심으로

유현진 梨花女子大學校 大學院 1988 국내석사

리튬이온 배터리셀의 비선형 구조-전기화학-열 연성해석 기법 개발 및 기계적 오용에 의한 열폭주 및 전기적 용량손실에 대한 연구

이동찬 한양대학교 대학원 2020 국내박사

최근 전기자동차 증가로 인하여 기계적 하중으로 유발되는 리튬이온 배터리 (LIB) 열폭주 및 용량 손실 사례가 증가하고 있다. 기계적 하중으로 인한 열폭주 및 용량 손실 매커니즘을 실험을 통해 분석하는 것은 매우 위험하기 때문에 전산 수치 해석을 통한 매커니즘 분석이 대안으로 떠오르고 있다. 하지만 기존 연구에서 사용된 균질화된 LIB모델 및 RVE (Representative volume element) 모델은 열폭주 및 용량 손실을 유발하는 기계적 응답을 정확히 계산할 수 없었다. 본 연구에서는 비선형 상세 레이어 (Nonlinear mechanical detailed layered, NDL) 모델을 개발하고 NDL 모델을 기반으로 정확한 기계적 응답을 계산하여 열폭주 및 용량 손실 해석용 비선형구조-전기화학-열 연성해석 기법을 개발하였다. 이를 활용해 국제 표준에서 명시한 기계적 오용(Crush, Shock) 조건에서 열폭주 및 용량 손실을 성공적으로 해석하여 NDL 모델 기반으로 개발된 연성 해석 기법의 정확성과 실용적인 우수성을 나타냈다. NDL 모델은 LIB셀의 기계적 비선형 거동과 분리막 파손으로 인한 내부단락 매커니즘을 정확히 예측하기 위해 알루미늄 포일, 구리 포일, 분리막, 음극, 양극 레이어 갯수와 두께를 정확히 반영하여 상세 레이어로 구성하였다. 또한 변형 속도로 인한 경화 특성을 고려한 재료의 비선형성과 전극과 분리막의 이방성을 고려하여 분리막 파손으로 인한 내부단락을 정확히 예측하도록 했다. NDL 모델은 3가지 압입 시험에 의한 하중-변위 곡선, 내부단락 발생 순간 및 위치, 그리고 분리막 파손 형태를 시험 결과와 비교하여 정확히 검증되었다. NDL 모델을 활용해 기계적 하중에 의한 열폭주 현상을 분석하기 위해 내부단락으로 인한 전압강하, 온도상승을 동시에 해석할 수 있는 비선형 기계-전기화학-열 연성 해석 기법을 구현하였다. 전기화학 모델은 Randle circuit으로 구성되며 충전량에 따른 에너지 총량을 고려하였으며 방전과 내부단락에 따른 발열량을 계산하였다. 열 모델은 전기화학 모델에서 계산된 발열을 입력 받아 시간에 따른 온도를 계산하였다. 파우치 셀에 대한 구형 펀치 압입 시험과 기계적 반력, 전기적 전압, 전류, 그리고 시간에 따른 온도 변화 결과를 비교하여 제안된 연성 해석 기법을 검증하였다. 그리고 전기화학-열 모델만을 고려한 기존 설계 방법으로 용량 증가를 위해서 LIB셀 설계를 변경할 경우, Crush test 조건에서 열폭주 안전성이 확보되지 못함을 보였다. 이를 개선하기 위해 기존 설계 방법에서 추가로 열폭주 예측용 연성 해석 기법을 이용해 Crush test 조건에서 분리막 두께에 대한 파라메트릭 스터디를 수행하고 열폭주 안전성이 확보된 설계안 도출 과정을 보였다. 이를 통해 NDL 모델을 기반한 연성 해석 기법의 유용성을 확인하였다. LIB 분야에서 또 다른 문제인 용량 감소 현상을 분석하기 위해 shock test 조건에서 기계적 파손과 용량 감소를 해석할 수 있는 비선형 기계-전기화학-열 연성 해석 기법을 NDL모델을 기반으로 구현하였다. 전기자동차용으로 상용화된 60Ah 파우치 셀과 단면적은 동일하고 용량에 비례하여 길이를 증가시킨 가상의 대용량 파우치 셀 (120, 180, 240Ah)에 대해 국제 표준(UN.38.3.T4) 명시된 Shock test를 수행하였다. 셀은 길이가 증가할수록 집전판과 전극사이 박리 비율은 증가하였고 박리 비율이 높을수록 용량 손실이 증가되었다. 용량 손실 원인은 박리로 인한 분극 증가로 나타났다. 이에 대한 근거로 분극으로 인한 발열량이 용량 손실량과 일치함을 확인하고 HPPC 시험을 통해 분극 증가를 확인하였다. 이를 통해NDL 모델의 정확한 기계적 응답을 기반한 연성해석 기법의 유용성을 다시 한번 확인하였다. 본 연구에서 개발된 NDL 모델 기반 연성 해석 기법을 활용한다면 국제 규정과 표준에 명시된 기준을 만족하면서 목적에 맞는 LIB 최적 설계에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 이러한 기술이 보편화 된다면 위험한 실험을 최소화하면서 안전한 LIB 제품 개발 기간을 단축하여 LIB 및 전기자동차 대중화에 기여할 수 있을 것이다.

해양플랜트 동시공학 프로세스 구축을 위한 피드백 루프 설계 기법에 관한 연구

오재원 한양대학교 대학원 2016 국내박사

해양플랜트 산업에서는 제품의 설계 및 건조를 위해 Engineering, Procurement, Construction의 EPC 프로세스를 수행한다. 국내의 조선 3사(삼성중공업, 현대중공업, 대우조선해양)는 해양플랜트 EPC 산업에 2009년부터 진입하였다. 기존에 건조기반 프로젝트만을 수행하였기 때문에 EPC 전체 프로젝트의 경험 미숙, 엔지니어링 역량 부족 및 인력의 부재, EPC 프로젝트 관리 미흡 등의 약점을 보유하고 있었다. 이러한 약점들은 EPC 프로세스 전반에 거쳐 설계 지연, 공정 지연, 설계 오류 등의 많은 문제점을 발생시켜 결국 프로젝트 실패를 야기하고 있다. 따라서 국내의 해양플랜트 산업의 발전을 위해 EPC 프로세스 개선이 필요하다. 본 논문은 해양플랜트 EPC 프로세스의 개선을 위한 방법으로 해양플랜트 동시공학 프로세스 구축을 제안하고 추상적 개념을 갖는 동시공학 프로세스를 구축하기 위해 해양플랜트 EPC 프로세스와 컴퓨팅 기반 공학기술의 융합을 통해 개발된 공학 기술, Feedback Loop Design의 연구개발 결과를 고찰하였다. Feedback Loop Design(FLD)은 기본설계부터 생산설계 및 설계검증, 시운전까지 가능한 컴퓨팅 융합 EPC 종합 솔루션이다. FLD 기법의 개발에 필요한 구성 요소는 컴퓨팅 기반 기술들을 하나로 병합할 수 있는 소프트웨어 프레임워크와 그 프레임워크에 각각의 기술 및 툴들을 병합하는 기술인 연동 기술, 상용 기자재들의 제품 데이터베이스 구축 및 데이터베이스 기반 설계 기술 그리고 개발된 기술을 쉽게 사용하기 위한 사용자 GUI(Grpahic User Interface) 및 FLD의 프로세스 알고리즘이 필요하다. 본 연구에서는 소프트웨어 프레임워크로 독일 항공우주연구원(DLR)에서 개발한 RCE(Remote Component Environment)를 활용하였으며, 이를 기반으로 각각의 요소 기술들을 개발하여 FLD 프로세스를 구축하였다. FLD 기술은 신규성과 진보성을 인정받아 2015년 국내특허 제 10-1559994호 “피드백 루프 설계 기법을 이용한 제품의 공학 설계 방법”으로 등록 되었다. 개발된 FLD 기법은 해저광물플랜트산업 중 하나인 심해저 광물자원 통합채광 시스템의 요소 장비인 바이패스 밸브의 개념설계 및 검증을 비롯한 공학설계, 양광펌프 거치대 유압실린더의 최적설계 및 상용 데이터베이스 기반 설계를 비롯한 생산설계, 심해저 통합채광 시스템 중 양광시스템의 성능시험을 위한 실험 장비인 문풀게이트와 양광관의 공학설계와 생산설계를 포함한 모듈설계의 총 3가지의 사례연구를 통해 개발 기술을 검증하였으며, 활용성을 입증하였다.

이동식 배출가스 측정장비를 이용한 건설기계의 실제 작업조건 배출가스 특성에 관한 연구

김정환 한양대학교 대학원 2021 국내석사

건설기계를 비롯한 비도로 이동오염원은 전체 대기오염물질 배출량 중 질소산화물(NOx)은 25.9%, 초미세먼지(PM2.5)는 16.4%를 차지하여 주요 배출원으로 떠오르고 있다. 이러한 수치는 비도로 이동오염원 중에서 건설기계가 선박 다음으로 높은 배출량을 보이는 결과이며, 자동차의 배출가스 관리가 점차 강화되고 있어 상대적으로 건설기계의 배출량 비율이 높아질 것으로 예상되므로 이에 대한 개선이 필요한 실정이다. 유럽은 건설기계에 대한 배출가스 관리를 강화하기 위하여 2019년부터 Stage V 기준을 적용하였으며 우리나라도 이와 동일한 기준을 적용하여 건설기계 차기 배출허용기준을 2020년 12월부터 시행하였다. 유럽 Stage V에는 건설기계의 실제 작업조건에서 배출가스를 측정하여 그 결과를 인증기관에 제출하는 In Service Monitoring 제도가 포함되어 있으며, 향후 데이터가 충분히 확보된 이후에는 실제 규제로 이어질 전망이다. 이에 우리나라도 국내 실정에 적합한 건설기계 실작업 조건 배출가스 평가방법이 필요한 시점이다. 본 연구에서는 국내 주요 건설기계인 굴착기와 로더 및 지게차에 이동식 배출가스 측정장비(PEMS)를 탑재하여 실작업 조건 시험을 수행하였고, ECU로부터 엔진 출력정보를 취득하여 오염물질 배출특성을 분석하였다. 실작업 시의 엔진 운전영역을 분석한 결과 건설기계의 종류에 따라 인증모드와 차이가 있는 것을 확인하였으며, 이는 일량 발생에 따른 시험시간 및 연소에 의한 배출가스 특성에도 영향을 주므로 시험방법 수립 시 고려해야 할 주요한 인자라는 결론을 얻었다. 실작업 배출가스 분석 결과 일부 건설기계에서 cold조건 작업 시 NOx가 과다 발생하였고, 엔진이 공회전하는 무부하 정지상태에서 CO가 과다발생 하였다. 특히 지게차는 작업 중 배기가스 온도가 낮아 저감장치의 효율이 떨어지는 특성을 확인하였다. 실작업 시 부하에 따른 배출특성을 분석한 결과, 굴착기와 로더는 전반적으로 부하가 상승할 때 CO, NOx 및 입자개수 모두 비례하여 증가하는데 반해, 지게차에서는 NOx의 경우 배기가스 온도가 급격히 떨어지는 저부하 조건에서 반대로 높아지는 결과를 확인하였다. 특히 지게차는 적재중량에 따라 엔진 부하특성과 배출특성이 달라졌으므로 실작업 규제 도입 시에는 이를 고려한 표준 하중조건 설정이 필요함을 확인하였다. 이동평균구간 분석방법(MAW)을 적용하여 배출가스를 분석한 결과 굴착기와 로더는 모든 구간에서 배출허용기준을 만족하였으나 지게차는 모든 구간에서 NOx와 입자개수가 매우 높은 배출량을 보임을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 각 건설기계에 실작업 조건 배출가스 평가방안 설정 시 고려되어야 할 주요 인자와 저감기술의 개선 방향을 제시하였다. 이는 향후 국내 건설기계 실제 작업조건 규제를 수립하는 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. Non-road mobile pollutants, including construction equipments, are emerging as major sources of emissions, accounting for 25.9% in NOx, 16.4% in PM2.5 of the total air pollutant emissions. Among non-road mobile pollutants, construction equipments produce the second largest amount of emissions after ships. Due to improvement of emission management system for automobiles, the ratio of emission of construction equipments is expected to increase. In order to improve emission management for construction equipments, Europe applied Stage V standard from 2019, and Korea also implemented the same emission standard for construction equipments from Dec. 2020. European Stage V includes the In Service Monitoring System, which measures emissions of real working conditions from construction equipments and submits the results to certification authorities. It is expected to lead to real working regulations after sufficient data is obtained from the system. Therefore, it is necessary to establish test methods for emissions of real working conditions from construction equipments suitable for domestic situations. In this study, a PEMS(Portable Emission Measurement System) used for measure emissions of excavator, loader, and forklift, which are major construction equipments in Korea. Engine output information was obtained from the ECU. As a result of engine operation area during real working, there was a difference from the certification mode depending on the type of construction equipment, and it was concluded that engine operation area is a major factor to consider in establishing the test method since it affects the test time and the emission characteristics by combustion. In some construction equipments, NOx in cold conditions and CO in idle conditions were excessive. In particular, forklift had a low exhaust gas temperature during whole working, which caused the low efficiency of the reduction system. As a result of emission characteristics according to engine load, CO, NOx and PN increased proportionally in excavator and loader as the load increases. However, in forklift where SCR was not working properly, CO, PN and NOx were trade-off relationships each other. Especially, forklift had different engine load characteristics and emission characteristics depending on the workload. It was confirmed that standard workload condition for forklifts is necessary to the introduction of work regulations. The analysis of emissions by applying MAW(Moving Averaging Window) method confirmed that excavator and loader met emission standards in all sections, but NOx and PN in forklift exceeded emission standards in all sections. Based on these results, major factors to be considered was presented when establishing the real working emission evaluation plan for construction equipments. These can be used as basic data for establishing regulations on real working conditions of domestic construction equipments in the future.

공작기계 스핀들 진동 요인 분석에 관한 연구

최현웅 한양대학교 공학대학원 2023 국내석사

가교결합 조건변화에 의한 인공관절용 초고분자량폴리에틸렌의 기계적 성질 향상

김동훈 한양대학교 공학대학원 2008 국내석사

급속하게 증가하는 노령인구의 증가로 인하여 관철치환술은 나날이 증가하는 추세이다. 이로써 인공관절의 수명척도로 생체재료에 대한 관심이 부각되어지기 시작하였으며, 인공관절 부품으로는 티타늄(Ti-6Al-4V ELI), 코발트크롬몰리브덴 합금(Co-Cr-Mo), 세라믹, 지르코늄과 초고분자폴리에틸렌(UHMWPE) 등이 사용 되어지고 있다. 초고분자량폴리에틸렌은 관절의 회전체 역할을 하는 메탈재질과 접촉하기 때문에 마모에 대한 성능이 중요하게 부각 되어져 왔다. 마모를 통해 일어나는 마모입자들은 골용해현상을 일으켜 결국 환자의 극심한 고통을 초래하게 되어 재수술을 요구하게 된다. 인공관절은 생체내에 삽입 되어지는 의료부품이므로 반드시 멸균을 필요로 한다. 의료부품 멸균은 감마선 조사를 통해 일반적으로 이루어진다. 감마선 조사방법은 멸균에 대한 신뢰성 및 저온에서 조사가 가능한 장점을 가지고 있기 때문에 많이 이용되는 기법이다. 감마선 조사는 초고분자량폴리에틸렌 재료에 가교(Crosslinking), 분할 (Scission), 산화(Oxidation)를 발생시킨다. 가교는 초고분자폴리에틸렌의 기계적 특성을 향상시키는 것으로 알려져 있다. 그러나 감마선 조사선량에 대한 기계적 특성변화에 대한 정량적인 수치가 제시되지 못하고 있다. 또한 감마선 조사를 통해 발생된 프리래디컬(free radical)은 공기와 접촉하여 산화를 일으킨다. 이러한 산화를 방지하기 위해서는 프리래디컬을 제거해야 하는 열처리를 필요로 한다. 이처럼 감마선 조사선량과 열처리 조건에 대한 물리화학적 및 기계적인 특성에 대한 고찰은 초고분자량폴리에틸렌 부품의 신뢰성을 획득할 수 있는 기초가 될 것이다. 본 논문에서는 이를 위해 가교 조건 변화에 따른 초고분자량폴리에틸렌의 특성변화를 검토하고자 하였다. 먼저 감마선 조사가 초고분자량폴리에틸렌의 가교, 분할, 산화를 일으키는 것을 검증하기 위하여 감마선 조사를 가진 초고분자량폴리에틸렌 시편을 가지고 FT-IR 고분자 시험을 실시하였다. 또한 감마선 조사선량에 따른 기계적 특성을 파악하기 위해 각각 시험규격에 따른 인장, 압축, 경도시험편을 제작하여 시험을 실시하였다. 이와 같은 시편을 가지고 감마선 조사선량에 따른 기계적 시험을 통하여 힘-변위의 관계를 측정하였고, 응력-변형률 곡선으로 변환하여 항복강도와 극한강도, 연신율을 구하였다. 감마선 조사선량에 따른 기계적 성질이 우수하게 나타난 조사선량을 선정한 후 감마선 조사가 산화를 일으키는 지를 확인하기 위해 FT-IR분석으로 산화여부를 분석하였다. 초고분자량폴리에틸렌의 산화를 억제하기 위한 열처리 조건에 대한 기계적 특성변화를 고찰하기 위해 감마선 조사된 초고분자량폴리에티렌 환봉을 열처리하였다. 열처리온도 조건은 초고분자량폴리에틸렌의 열변형온도가 125∼138℃이므로 Annealing 온도와 Remelting온도 범위를 구분하여 선정하였다. 열처리된 시편은 기계시험 규격에 따른 크기로 시편을 제작하여 기계적 특성변화를 관찰하였다. 결론적으로 초고분자폴리에틸렌의 기계적 특성에 영향을 미치는 감마선 및 열처리 공정에 대한 기계적인 특성 관계를 검토하였으며, 유효화된 구성화 모델을 수립하였다. 이로써 정량적인 기계적 특성에 대한 수치를 제시하였으며 이는 다양한 인공관절 부품의 설계 및 재료의 변형에 대한 기초적인 자료를 제시하는 토대가 될 것으로 판단한다. The population of older generation is rapidly increasing in daily due to the increasing trend of joint replacement surgery. In the lifetime of artificial joints as a measure interest in biomaterial that has been emerging recently, mainly Titanium (Ti-6Al-4V ELI), Cobalt- Chromium-Molybdenum alloy (Co-Cr-Mo), Ceramics like zirconium, ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) is being used. The UHMWPE has been emerging as wear resistant for articulation of artificial joint because of its contact to the metal directly. Wear and tear of UHMWPE leads to a patient's fraying osteolosis particles that are causing severe pain, demanding revision surgery. Artificial joints are inserted within the biometric devices, as it must be sterilized as per medical needs. Sterilized medical devices are typically achieved through gamma ray irradiation process. For reliability, and gamma ray irradiation low-temperature sterilization method is possible in the irradiation because it has many advantages of the techniques used. Gamma ray irradiation causes cross-linking, scission, oxidation to UHMWPE material. Consequently, it improves the mechanical properties of UHMWPE. However, the gamma ray dose irradiates quantitative changes in the mechanical properties and this picture is not clear yet. It also rises through a gamma ray survey of the free radical oxidation contact with the air crash. In order to prevent this free radical oxidation and remove it, heat treatment is necessary. The heat treatment for the condition and the gamma ray dose investigate chemical, mechanical and physical characteristics of ultra high molecular insights about the reliability of parts is based on standard values. This paper describes the changes in the conditions of cross-linking process for ultra-high molecular polyethylene. First, FT-IR testing has been conducted for the polymer like crosslinking, scission, causing oxidation by gamma ray irradiation. In addition, mechanical properties of gamma ray dose irradiation to determine the standards for each test tensile, compression, hardness specimens was produced by conducting the test. Also, mechanical properties for each gamma ray irradiation dose are checked through the relationship of loaddisplacement, stress-strain converting the yield curve and extreme intensity, measuring elongation. UHMWPE bar has heat treatments in order to consider mechanical properties changing about heat treatment conditions for reduce oxidation. Annealing temperature condition choose below 138℃ and re-melting temperature conditions choose upper 138℃. Because melting point of UHMWPE was approximately 138℃. Specimen for heat treatment is made according to the mechanical testing standard to record the change in mechanical properties. Through these testing it is verified that the gamma ray dose effect UHMWPE mechanical properties. Hence it could be set up validated constructive model. For quantitative figures presented by the mechanical properties of artificial joints to various parts of the design and material variation from the basic (virgin) materials for a standard that will be presented to judge this issue.

특허무효사례를 통해 고찰한 기계공학분야의 수치한정 발명의 특허화 전략 연구

장형용 한양대학교 공학대학원 2012 국내석사

본 연구에서는, 기계공학 분야의 수치한정 발명에 대한 특허 무효 사례를 통해 수치한정 발명을 특허화하기 위하여 연구 단계에서부터 고려되어야 할 사항을 검토하고 이에 대한 검토 모델링을 제시한다. 기계공학분야의 수치한정발명은 수치범위를 전후로 급격한 변화가 인정되기 어려운 특성이 있음에도 불구하고 법원 및 특허청은 일률적으로 수치한정 범위 전후에서 임계적 의의가 인정되는지 여부에 따라 특허성을 검토함으로써 등록이 거절되는 문제점이 있다. 따라서, 발명 분야별 형평성에 따라 기계공학분야의 특성을 고려한 판단기준에 의해 특허성을 판단하는 것이 타당하다. 그리고, 기존의 법원 및 특허청의 판단기준을 고려하여 기계공학분야의 수치한정발명이 등록되기 위한 검토조건을 살펴보고, 그에 따라 특허 검토 모델링을 구상한다. 특허 검토 모델링에 의해 기존의 판례 사안을 검토하여 주요 쟁점에 대한 검토가 가능한지에 대해 살펴본다.

기계 시스템의 소형화에 따른 결합 구조물의 동특성 연구

김봉석 아주대학교 2007 국내박사

The advent of microfabrication technologies in the last couple of decades according to advancement of mechanical equipments and scientific technologies has led the beginning of micro machine, micro machining technology, and micro factory. The major technologies applied to produce micro parts and micro components are the micro electronic fabrication technique like micro electromechanical systems and X-ray lithography technology and also micro manufacturing technologies like micro electric discharge machining and focused ion beam process. However, these kinds of technologies have the limitation of materials and shapes. Regardless of the materials and shapes, the mechanical machining of micro/meso-level parts and shapes is carried out by ultra precision machining processes such as diamond turning, micro milling, micro drilling, and micro grinding, but these processes tend to increase high production cost and lengthy production time. In order to overcome the drawbacks and difficulties of such technologies, recently micro/meso machine tool and microfatory system have been materialized due to effective usefulness and efficient system maintenance. One of the most important issues to be considered in development of micro/meso machine tool and micro factory is the effect on dynamic behavior and dynamic characteristics by miniaturization of machine structure from macro to micro system. Therefore, it is the key to find out whether the research on structural analysis accumulated in macro system can be applied to the new concept micro system. This paper is to study that the structure miniaturization has effect on dynamic parameters of bolt-jointed structure to predict the changes in structural characteristics and dynamic behaviors to occur in micro/meso machine and micro factory. The dynamic characteristics of natural frequencies, damping ratios, and mode shapes are identified and compared through modal testing with test models by 4 types of size from macro to micro-size, 2 types of joining conditions like monolithic and bolt-jointed model, and 2 types of materials like SS41 and AL6061. In addition, natural frequencies and mode shapes by using the exact same finite element analysis as is generally applied to conventional macro system are also extracted and compared with the results of modal testing. Based on the results of modal testing and finite element analysis, the natural frequencies according to joining condition and material in macro-size test model are little changes; on the other hands, those in AL6061 micro-size bolt-jointed test model are much lower than we expected. This unusual feature results from the changes of dynamic characteristics in bolt-jointed structure due to the miniaturization from macro to micro-scale, the decrease of joining stiffness in bolt-joints, and the change of material from steel to aluminum. In this research, I suggest the modified natural frequency equation considering weighting factors on the basis of the result of modal testing and predict the natural frequency in micro-size model by using that in macro-size model. Unfortunately, since a study on the structural characteristics according to the scale-down has never been verified so far, the structural test and dynamic analysis to predict dynamic behavior and structural characteristics of micro/meso machine structure in advance is indispensable to new system design and design modification. 기계 장비와 과학 기술이 진보됨에 따라 많은 분야에서 각종 제품과 구성품들의 마이크로/메조 크기로 소형화를 구현시키기 위해 새로운 제조 공정과 가공 기술이 개발되어 계속 진보되면서 기계, 전기전자, 재료 등의 전통산업에서는 경쟁력을 강화시키고 정보통신, 생명과학, 항공우주 등의 첨단 분야의 산업화를 가속화시키고 있다. 현재 마이크로 장치, 구성품, 시스템을 생산하기 위한 기술로 재료와 형상에 제한 없이 마이크로/메조 레벨의 기계적인 가공은 다이아몬드 터닝, 마이크로 밀링, 마이크로 드릴링, 마이크로 그라인딩과 같은 초정밀 기계 가공과정에 의해서 이루어진다. 이 방법은 높은 정확도로 마이크로/메조 크기의 구성품과 형상을 생산할 수는 있지만 필수 정확도를 유지하기 위한 공간과 에너지가 커 생산비가 높아지는 경향이 있다. 이러한 초정밀 가공 공정들의 결점을 극복하고 고정밀 미세 부품과 마이크로 가공을 위하여 마이크로/메조 크기 공작기계 및 마이크로 팩토리 개발이 활발히 진행되고 있다. 이는 신개념의 생산 시스템으로 소비자가 원하는 제품을 현장에서 신속히 제조할 수 있어 공간, 에너지, 노동력을 효과적으로 절감하여 효율적인 시스템의 유지를 할 수 있게 된다. 마이크로/메조 공작기계 및 마이크로 팩토리가 개발되면서 반드시 고려되어야 할 분야 중 하나가 시스템의 소형화에 따른 구조 동특성과 동적 거동에 대한 영향 규명이다. 초기의 마이크로 공작기계는 기존의 매크로 공작기계에 마이크로/메조 크기의 공구를 부착한 시스템이 대부분이었지만 현재는 구조물 자체가 소형화되고 있다. 그러나 불행하게도 현재까지 마이크로/메조 크기로 감소에 따른 구조 특성에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다. 기존 매크로 시스템에서 축적된 연구결과가 마이크로 시스템의 특성이나 거동에 적용가능 여부에 대한 의문이 존재한다. 따라서 앞으로 개발될 마이크로/메조 시스템에 대한 동적 성능이나 동적 거동을 예측하기 위한 동적 시험과 구조 해석은 설계와 개발을 위해서 반드시 요구되는 과정이다. 본 논문에서는 매크로 시스템에서 마이크로 시스템으로의 스케일 감소가 볼트 결합부에서의 동특성 파라미터에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 볼트 결합부는 기존 매크로 기계 구조물의 결합방식일 뿐만 아니라 높은 정밀도를 요구하는 소형 공작기계의 부분 구조물 결합에도 널리 적용되고 있다. 기계 시스템에 존재하는 여러 결합부에서의 결합특성은 구조물의 동적 특성에 많은 영향을 주게 되고 특히 많이 사용되는 볼트 결합부에서의 동적 특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 마이크로에서 매크로까지 네 가지 크기의 두 가지 재질의 단일 구조와 볼트 결합 구조의 시험 시편 모델로 모달시험을 통하여 시스템의 특성 파라미터 고유진동수, 감쇠비, 모드형상을 추출하여 특성을 파악하였다. 또한 각 시험 시편에 대하여 유한요소 해석을 통해 얻어진 해석 결과와 시험에 의한 결과를 비교하여 매크로 시스템과 마이크로 시스템에서 적합한 방법을 유추해 내었다. 시험에 의한 결과와 유한요소 해석에 의한 결과를 바탕으로 구조물이 마이크로 크기로 소형화됨에 따라 볼트 결합부에서 발생하는 동특성의 변화를 규명하였다. 또한 모달시험 결과를 바탕으로 가중치 인자를 고려한 고유진동수를 제안하여 매크로 모델의 고유진동수를 통해 마이크로 모델의 고유진동수를 예측하여 보았다. 본 논문의 연구 결과는 기존에 연구되지 않은 분야로 기계 구조물의 소형화에 따른 동특성 파라미터에 대한 영향을 규명한 것이다. 이러한 연구는 현재까지 예측하지 못했던 소형 시스템의 동적 거동에 대하여 구조해석을 통해 새로운 제품의 개발이나 설계 변경시 주요 파라미터를 고려할 수 있는 기반을 마련할 수 있고 더 나아가 구조 안정성을 확보하여 초정밀 가공을 수행할 수 있는 근간이 될 수 있을 것이라 기대된다.

機械化 郵便物 集中處理 區分局의 시스템 設計에 關한 硏究 : 서울郵便集中局 建設을 中心으로

왕진원 漢陽大學校 1986 국내석사