셀룰러/SDMB 서비스를 위한 휴대 단말기 AFM에 관한 연구

하정욱 연세대학교 대학원 2009 국내박사

본 논문은 셀룰러 대역과 SDMB 대역에서 동작하는 고집적 RF 모듈 개발을 위한 초소형 안테나, 대역통과 필터, 다이플렉서의 모델링 및 설계에 관하여 연구하였고, 집적화된 일체형 모듈을 설계 및 제작을 하여 그 특성을 고찰하였다. 기존에 단일 대역의 안테나와 수동소자의 결합을 다룬 연구와는 달리 한 개의 모듈에서 다이버시티 및 다중 대역을 구현하는 방법을 제안하였다. 그리고 일체형 모듈의 소형화 기법의 제시를 통해 실제 단말기 적용 시 슬림형 구조 설계가 가능하게 되었다.안테나 일체형 모듈은 안테나와 필터, 그리고 이 두 소자를 일체형으로 결합하는 AFM의 단계로 설계된다. 안테나단은 셀룰러/SDMB 대역의 이중공진 안테나와 SDMB 대역의 다이버시티 안테나로 구성된다. 안테나단은 셀룰러 대역 안테나의 공간 활용을 통해 두 개의 SDMB 안테나를 집적화하여 다이버시티 성능을 구현하는 방법을 제안하였다. 우선 고집적 모듈 설계와 안테나의 내부 공간 활용도를 높일 수 있는 LTCC를 사용하였다. LTCC는 비어를 사용하여 층간 결합을 할 수 있어 적층형 구조에 적합하며, 낮은 수축률과 작은 전송손실로 높은 신뢰성이 필요한 모듈 제작에 적합하다. 안테나단 설계 시 가장 중요한 부분은 안테나들이 각각의 특성을 유지하면서 상호간의 간섭을 최소화하기 위한 구조가 필요하다는 것이다. 이를 위해 전체 모듈 크기에 가장 큰 영향을 미치는 셀룰러 대역의 급전부를 모듈의 중심에 배치하고, 양쪽으로 SDMB 공진을 분리하는 형태로 전체 모듈을 구성하였다. 그리고 제한된 공간상에서 부피가 큰 셀룰러 대역의 안테나 구현을 위해 소형화가 용이한 미앤더 라인 안테나와 임피던스 정합을 쉽게 이루기 위해 Γ형 구조를 적용하였다. 또한 미앤더 구조는 3D구조를 적용하여 가장 부피가 큰 셀룰러 대역 안테나를 소형화 하였으며, 안테나와 접지면 사이의 거리를 최대한 확보하여 소형화에 따른 대역폭 감소를 최소화하였다. 그리고 Γ형 구조는 기존 역 F형과 같은 공진 구조를 기본으로 하되, 전류분포가 적은 안테나의 종단을 꺽인 형태로 만들어 안테나 이득의 감소 없이 공간 활용도를 높였다. 다이버시티에 필요한 두 개의 SDMB 안테나를 λ/3이상 양쪽으로 분리하여 공간 다이버시티의 성능을 갖는 동시에, 전류분포를 수직으로 배치하여 편파 다이버시티 특성을 갖도록 하여 다이버시티 성능을 구현하였다.그리고 필터단의 구성은 SDMB 채널을 구분하기 위한 대역통과필터와 셀룰러/SDMB 대역 분리를 위한 다이플렉서로 구성된다. 또한 모듈의 크기를 줄이기 위해 대역통과 필터 설계 시, 3단에서 2단으로 단수를 줄이면서도 3단 필터와 유사한 성능을 갖는 근사화를 제안하였다. 그리고 안테나와 필터 결합에 문제가 되는 부분은 일반적인 경우와 달리 안테나와 필터 사이에 정합소자를 사용할 수 없고, 주변의 구조체가 가까이 있어 특성 최적화가 어렵다는 점이다. 이를 위해 수동소자 초기 설계부터 최종 완성 될 AFM 구조에 맞도록 최적화하였고, 수동소자의 측면에 전계벽을 형성하여 주변 구조체에 의한 특성 변화를 최소화 하였다. 그리고 안테나 연결을 위한 급전부의 상단 배치가 설계 시 고려되었고, SDMB 의 대역통과 필터의 협대역 특성으로 인해 SDMB 단일 안테나와 대역통과 필터의 개별 특성을 확인 할 수 있는 별도의 포트를 할당하여 제품 최적화 과정에 유연성을 제공하였다.위와 같은 단계를 거쳐 일체형 AFM 모듈이 완성되었다. 제작된 AFM 크기는 27.5 ? 12.0 ? 2.2 mm3 이고, 특성 측정 결과는 안테나 모듈에서 셀룰러와 SDMB 대역에서 요구하는 70 MHz와 25 MHz 대역폭을 만족하고 이득은 셀룰러 대역에서 ?1.8 dBi, 이중공진 SDMB 대역에서 ?5.2 dBi 이고 단일 SDMB 대역에서 ?2.6 dBi이다. SDMB 안테나 사이의 특성은 10.6 dB의 격리도, 2.6 dB의 이득차이와 0.31의 상관계수를 얻었으며, 이는 다이버시티를 위한 요구 특성을 모두 만족하는 것이다.대역통과 필터는 통과 대역인 2.63 ~ 2.655 GHz를 만족하였고, PCS(1900 MHz)대역과 무선랜(2.4 GHz) 대역에서 30 dB 이상의 격리도를 확보하여 다른 IT기기의 간섭을 받지 않도록 설계되었다. 그리고 다이플렉서에서 셀룰러 대역의 저역과 고역 통과 필터는 0.6 dB 이하의 삽입 손실과 20 dB 이상의 반사 손실을 보여 필요한 특성을 만족하였다 AFM의 측정 결과는 셀룰러 대역과 SDMB 대역에서 필요한 대역폭을 만족하였고 이득은 셀룰러 대역에서 ?3.2 dBi, 이중공진 SDMB 대역에서 ?5.8 dBi 이고 단일 SDMB 대역에서 ?6.1 dBi를 얻었다. SDMB 안테나 사이의 특성은 격리도 12.9 dB, 이득차이 0.3 dB, 상관계수 0.27로 다이버시티 성능을 모두 만족하였다.본 연구에서 제안된 AFM을 통해 안테나와 수동 소자를 소형화하기 위해서 모듈로 집적화하는 가능성 및 여러 안테나의 복합화 가능성을 확인하였다. 또한 본 논문에서 설계, 제작된 기술을 바탕으로 3 GHz 이하 대 주파수 사양을 갖는 각 이동 통신 서비스 및 블루투스 등의 다중 대역 안테나가 내장된 초소형 RF모듈 개발을 기대할 수 있을 것이다.

셀룰러를 이용한 재배합 고성능 콘크리트의 공극구조 특성

이겨레 강원대학교 대학원 2019 국내박사

건설기술의 발달과 기간산업의 고도화 추세는 콘크리트 산업 분야에서도 각종 구조물 특성에 맞는 고기능성 맞춤형 콘크리트에 대한 수요증가를 가져왔다. 이러한 콘크리트 산업의 현실은 제한된 조건에서 내구성이 우수한 맞춤형 콘크리트를 만들어야 한다는 새로운 패러다임의 콘크리트 생산방식을 요구하게 되었다. 가장 일반적인 고성능 콘크리트 생산방법은 혼합시멘트와 이동식 믹서를 이용하는 방법이다. 현실적으로 현장에서는 배치 플랜트에서 고성능 콘크리트의 생산이 어려우므로, 혼화재료 또는 폴리머를 미리 혼합한 혼합시멘트와 맞춤형 혼화제를 이동식 믹서에서 배합한 후 콘크리트를 생산하는 방식이 적용되고 있다. 이 방법은 콘크리트 생산원가가 매우 비싸고, 무엇보다도 가장 큰 문제점은 이동식 믹서의 용량 제한으로 인해 정해진 시간 안에 현장에서 필요로 하는 물량을 생산하지 못한다는 단점이 있다 이러한 여건에서 개발된 콘크리트 생산 및 시공방법이 셀룰러 스프레이 콘크리트공법이다. 셀룰러 스프레이 콘크리트공법은 셀룰러(기포)를 첨가한 고유동 콘크리트에 각종 폴리머 및 혼화재료를 현장에서 첨가하고, 셀룰러 첨가로 인해 높아진 공기량을 스프레이를 통해 제어하여 고기능성 맞춤형 콘크리트를 생산하는 공법이다. 배치 플랜트에서 생산된 일반 콘크리트를 수요자의 요구에 맞게 현장에서 직접 여러 종류의 특수콘크리트로 변경 가능하다는 점에서 활용성이 매우 높은 공법 중 하나이다. 그러나 본 공법은 경사면 시공이 가능한 장점이 있는 반면에, 이동식 믹서를 이용한 공법과 마찬가지로 콘크리트 생산속도가 느리다는 단점이 있다. 더불어 스프레이를 위한 장비 조합이 최적화 되어있지 못하고, 펌프카 막힘 현상과 같은 현장변수 요인이 공사 기간에 영향을 주기도 한다. 본 연구에서는 셀룰러 스프레이 콘크리트공법 적용이 어려운 여건에서, 유사한 성질의 콘크리트 생산이 가능한 방법에 대해 고찰하였다. 셀룰러 스프레이 콘크리트의 가장 큰 장점은 개념적으로 현장에서 수요자 맞춤형 콘크리트 생산이 가능하고, 셀룰러 투입 시 발생하는 다량의 공기를 스프레이 과정에서 적절한 크기와 분포로 배열하여 동결융해 내구성이 우수한 재료 생산이 가능하다는 것이다. 달리 말하면, 셀룰러 투입 후에도 콘크리트가 적정공기량과 공극구조를 확보할 수 있다면 스프레이 공정 생략이 가능하므로 공사비와 공사 기간을 현저하게 줄일 수 있게 된다. 이를 구현하기 위하여 본 연구에서는 셀룰러 투입으로 발생한 공기를 소포제를 이용하여 제어하는 방법(셀룰러 콘크리트공법)을 제안하고, 앞서 언급한 셀룰러 스프레이 콘크리트공법 및 혼합시멘트를 사용한 이동식 믹서 생산방법과 비교하여 공법의 적절성을 검토하였으며, 마지막으로 콘크리트의 생산속도, 경제성 및 시공의 적절성에 기초하여 기술 확산 가능성에 대해 고찰하였다. The development of construction technologies and the advancement of the key industry have led to an increase in the demand for customized highly functional concrete that is suitable for various structural characteristics in the concrete industry. The reality of the concrete industry has demanded a new paradigm of concrete production method which is to make customized high durable concrete under limited conditions. The most common method to produce high-performance concrete is to use premixed cement and a mobile mixer. From a practical standpoint, it is very difficult to produce a high-quality concrete in batch plant due to the equipment limitation and production cost. Accordingly, a mobile mixer that can use a blending cement, mineral admixtures, polymer, and customized admixture has been frequently applied to produce a customized high-quality concrete. However, a mobile mixer is not an economical method in terms of a concrete production cost. Furthermore, a capacity of concrete production may not be suitable for a new concrete pavement construction since a mobile mixer was developed by focusing on the concrete repair job. The cellula sprayed concrete method has been developed to address aforementioned limitations of a mobile mix method. The cellula sprayed concrete is an innovative method of remixing ordinary Portland cement (OPC) concrete into a high-performance concrete (HPC) by adding cellula material and silica fume or other powdered admixtures at a jobsite. This method enables the distribution of very-fine silica fume or other powdered admixtures in stiff ready mixed concrete. This method is one of the most efficient methods for producing a various types of customized concrete that can directly satisfy an end-user’s demand in field. Although the cellula sprayed concrete method is good at a construction of slope structures, this method also has a limitation that the speed of concrete production is a little bit slow like the method using a mobile mixer. In addition, there are the potential limitations such as pump clogging during construction and spraying equipment issues that include hose pressure and nozzle man proficiency. In the present study, a production method for a customized high-quality concrete was discussed when the cellula sprayed concrete method can not be applied. As discussed earlier, the main advantage of cellula sprayed concrete is to produce a customized concrete in field considering the end-user’s demand without any equipment and mobile mixer. This method makes it possible to produce a high durable concrete in freeze-thaw environment by distributing entraining airs in the spraying process with cellula. In this study, the better method was suggested to produce a high durable concrete without spraying process, resulting in a low construction cost and a reducing construction period. In the present study, anti-foaming agent method instead of spraying method was suggested to control the excessive air content due to cellula usage, called cellula sprayed concrete method. The cellula concrete method was compared with the cellula sprayed concrete method and the mobile mixer method in terms of air void structure, compressive strength, and durability to identify whether the suggested method is feasible in field. In addition, a construction cost analysis was performed by considering a capacity of concrete production, equipment combination, and man power based on the field application cases for each method.

셀룰러 스프레이 공법을 이용한 2층 콘크리트포장에 관한 연구

남궁경 강원대학교 일반대학원 2017 국내박사

일반적으로 콘크리트 포장은 중 차량에 대한 하중지지능력이 우수하고, 아스팔트 포장에 비하여 공용기간이 길다는 장점으로 고속도로, 산업도로 등 고급도로에 적용되어 왔으나, 공사비용이 높고, 소음이 크며, 유지보수가 어렵다는 단점이 지적되어왔다. 하지만 근래에 들어 국제 유가상승으로 인하여 아스팔트 포장의 공사비용이 증가하고, 콘크리트 포장의 설계수명이 아스팔트 포장에 비하여 매우 길다는 점을 고려하면 도로포장에 있어서 콘크리트 포장이 경제적이라고 판단할 수 있다. 국내 고속도로에 시공된 콘크리트 포장의 형식은 대부분 철근 보강이 없는 무근 줄눈 콘크리트포장이 주를 이루고 있다. 이러한 콘크리트 포장의 문제점으로는 획일적이고 단순한 포장 형식의 적용, 포장 재료의 개발 미비, 기능성을 고려하지 않은 포장 적용, 강도 위주의 안정성만을 고려한 설계 등의 요인에 의해 매우 낙후되어 있다. 따라서 이용자 중심의 도로 설계가 이루어지지 않고 국민들의 삶의 질에 대한 변화된 요구를 반영하지 못함으로서 기존 콘크리트 포장이 가지고 있는 소음, 주행성, 승차감 등의 문제점이 더욱 부각되고 있다. 이로 인하여 콘크리트 포장의 장기적인 공용 수명을 제공받지 못하고, 많은 유지관리 비용이 투입되고 있는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 국내 도로포장의 현실을 직시하고 기존의 콘크리트포장의 문제점을 보완하기 위하여 유럽이나 미국 등의 선진국에서 널리 쓰이고 있는 2층 콘크리트포장을 알리고, 여기에 셀룰러 스프레이 콘크리트포장 공법을 적용하여 2층 콘크리트포장의 상부층 시공을 고성능화하기 위한 실리카흄의 분산성 검토 및 콘크리트 재료개발 연구를 수행하였다. 이에 대한 결론은 다음과 같다. 2층 콘크리트포장의 상부층 고성능 콘크리트 생산시 첨가되는 실리카흄의 초미립자가 콘크리트 믹싱과정에서 원활히 분산이 이루어지지 않아 뭉침현상이 발생하여 타설 이후에 균열의 원인이 되는데, 이러한 문제점은 혼입되는 셀룰러를 활용하여 분산성을 증가시켰다. 이에 EDS 분석을 통하여 실리카흄 혼입 및 셀룰러 혼입 후 Si 성분의 분포를 측정하여 분산성을 평가하였다. 실리카흄 혼입 이후 기포의 혼입률이 증가함에 따라 변동계수가 감소하는 경향을 보이는데 이는 유사한 Si 평균에서 기포량의 증가에 따라 표준편차가 작아져 나타나는 결과라 판단할 수 있다. 기포의 혼입률이 증가할 경우 높아진 슬럼프와 공기량의 볼베어링 효과로 인하여 실리카흄의 자연스러운 재분산이 이루어져 분산성이 증대되는 것을 알 수 있다. 또한 스프레이 이후의 공기량 측정결과 3∼5% 사이의 일정한 범위로 공기량이 분포하는 것을 알 수 있는데, 이는 스프레이 전 높은 공기량에 영향을 받지 않고 스프레이 과정에서 높은 압력으로 가해지는 공기에 콘크리트 내부에 존재하고 있던 경량기포가 소실되어 위와 같은 결과를 보이는 것으로 판단된다. 셀룰러 스프레이 공법을 적용한 2층 콘크리트포장의 상부층 고성능 콘크리트 재료는 실리카흄과 폴리머분말을 시공 현장에서 혼입하여 고성능화를 이룬다. 따라서 고성능 콘크리트 재료개발을 목적으로 실내실험을 통하여 실리카흄과 폴리머분말의 혼입률을 결정하고 최적배합을 도출하기 위하여 평가를 실시하였다. 일반적으로 고강도 콘크리트라 함은 압축강도 40㎫ 이상을 칭하는 것으로서 실험을 통하여 나타난 결과는 실리카흄 3% 혼입의 경우에는 40㎫ 이하로 측정되어 2층 콘크리트포장에서 상부층 고성능 콘크리트의 혼입률으로는 적합지 않은 것으로 판단되며, 실리카흄 7% 이상 혼입한 경우 모두 압축강도 40㎫ 이상으로 측정되었지만 7% 혼입과 11% 혼입의 강도변화율이 크지 않은 것으로 보아 경제적인 측면에서 실리카흄의 혼입은 5∼7% 범위가 적당할 것으로 판단된다. 폴리머 분말 혼입률이 증가함에 따라 휨강도가 증가하는 경향을 볼 수 있지만, 폴리머분말을 3%를 초과하여 혼입하게 되면 추가 혼입률에 비해서 휨강도는 차이가 미미하거나 소폭 증가하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 폴리머분말의 혼입률은 2∼4% 혼입이 가장 적합하다.

분체가 첨가된 셀룰러 스프레이 콘크리트의 레올로지 특성

박명호 강원대학교 2016 국내석사

본 논문에서는 국내 콘크리트 포장의 문제점을 제시하고, 이를 해결하기 위한 방안으로써 셀룰러 스프레이 콘크리트의 다양한 적용 방안을 제시함과 동시에 이러한 공법의 우수성을 증명하기 위해 셀룰러 스프레이 콘크리트의 레올로지 특성 연구를 통해 셀룰러를 첨가함으로써 나타나는 유동성 변화를 확인하고 현장에서의 작업성 확보를 위한 정량적인 수치를 제공하고자 하고자 하는 방법을 모색하였다. 시공 목적에 부합하는 다양한 변수를 두어 연구를 진행하였으며, 각 변수 별로 실험 방법에 대해 약간의 차이를 두고 연구를 진행하였다. 먼저, 고성능의 스프레이 콘크리트 배합설계를 통해 셀룰러 첨가와 시간의 경과에 따른 레올로지 변화를 측정하여 셀룰러 첨가에 따른 유동성 변화를 확인하기 위해 크게 분체를 혼입하지 않은 변수와 분체를 혼입한 변수로 나누어 각 변수별로 셀룰러 첨가량을 기배합콘크리트의 기본 공기량, 15%, 20%, 30%, 40%로 공기량 기준으로 변수로 설정하였다. 분체를 혼입하지 않은 기배합 콘크리트의 목표슬럼프는 80~120mm 으로 설정하였다. 두 번째로 유지·보수 재료인 조강형 셀룰러 스프레이 콘크리트의 배합설계를 통한 레올로지 특성 연구를 통해 속경성 재료를 포함한 분체의 혼입률과 시간의 경과에 따른 유동성 변화를 확인하기 위해 폴리머 분말 추가 혼입률을 3%, 5%, 7%로 설정하고, 응결조절제는 0%. 0.5%, 1.0% 변수를 설정하여 실험을 진행하였다. 선행 연구와 비교하여 신뢰성 있는 결과값을 보여주기 위해 모든 변수에 대해 슬럼프 및 공기량 측정을 동시에 진행하였으며, 셀룰러 첨가 후 각 변수 별 레올로지 정수의 객관성을 확보하기 위해 공기량 변수를 제외한 모든 변수에 대해 같은 공기량을 확보 할 수 있게 셀룰러를 첨가하였다. 셀룰러 첨가 후 강도의 저하가 발생하지 않음 보여주기 위하여 분체를 혼입한 모든 변수는 스프레이 후 분체 혼입에 따른 압축 및 휨강도 시험을 실시하였다. 분체를 혼입하지 않은 고성능 스프레이 콘크리트의 배합설계를 이용한 실험을 통하여 셀룰러 첨가로 인해 콘크리트의 유동성이 매우 좋아지는 것을 확인하였고, 셀룰러 첨가로 일정 공기량 이상을 확보할 수 있다면 분체 혼입 후에도 스프레이를 위한 펌핑에 적합한 슬럼프를 확보 할 수 있음을 확인하였다. 또한 스프레이 이후의 공기량과 강도 특성을 확인한 결과 셀룰러 첨가로 인해 높아진 공기량을 스프레이로 해결하기 충분하다는 것을 확인하였다. 또한 후첨가용 속경성 재료를 이용하여 유지·보수 재료 및 공법으로 사용하는데 있어서 레미콘 콘크리트에 셀룰러와 분체 혼입 후 레미콘 내에서 교반되는 과정과 스프레이 타설 사이에 충분한 작업 시간을 확보 할 수 있음을 확인하였다. In this paper, show the problem of the domestic Concrete pavement and the solution for it, applying Cellular Sprayed Concrete to the different ways. At the same time, the transition of liquidity is checked by adding the cellular, which is researching the rheology properties of concrete in order to demonstrate the superiority. In this way, I seek the method supplying for quantitative figures to secure the usability in construction sites. The research is progressed with the different variables according with the purpose of construction and each of variables had differences as the method of research. At first, checking the change of rheology, which is the transition of liquidity through the mix design of the spray concrete for breast wall of D company in korea, is divided with two variables. One is mixed with the admixture, and the other is NOT mixed with the admixture. Then, the quantity of the cellular is set in accordance with the air of pre-mixed concrete, such as normal, 15%, 20%, 30%, 40%. The target slump of Pre-mixed concrete with no admixture is 80~120mm and the researching the property of rheology of concrete, through mix design high early strength cellular concrete, is set with 3%, 5%, 7% of the percentage of mix of polymer powder and 0%, 0.5%, 1.0% of the hardening agent, in order that the percentage of mix of admixture including fast hardening materials and the transition of liquidity. In comparison to the existing research, It's progressed that Slump and air content test of all variables are measured at the same time for showing the reliable results. Also, It's added with cellular in order that all variables except for air variable have been had the same air. After that, the researches of compressive strength and flexural strength implement about all variables with admixture right after spraying to show the occurrence not falling of strength. It's improved to liquidity of concrete through the research of mix design of the spray concrete for breast wall, if it has some amount of air adding cellular, it could secure the proper slump for pumping after adding admixture. Also, the result of the amount of air and the property of strength after spraying, spraying is enough for treating the high amount of air in accordance with adding the cellular and then, using post-added fast hardening materials, when it comes to the materials for maintenance and methods, secure the enough work-time between the processes of stirring in ready-mixed concrete added cellular and admixture and those of depositing spray, which is judged that a high performance concrete could be deposited with high strength enough.

Design of multi-morphology cellular structures for compliant mechanism with hyperelastic material

김영두 중앙대학교 대학원 2023 국내박사

The multi-morphology cellular structure (MMCS) has the advantages of ensuring the connection between adjacent cells and controlling the geometric shape and physical characteristics of the structure. Due to these advantages, various MMCSs have been studied for synthesis and design using them. However, most studies have focused on geometric adjustments between geometrically different reference unit cells. As a result, structural instability problems have occurred due to stress concentrations and geometric aberrations in intermediate cells between the two cells. In this dissertation, a MMCS synthesis method ensuring geometric connectivitiy and smooth mechanical property transitions between adjacent cells is proposed. In addition, deformation characterization of various MMCSs are conducted. Based on these observations, the optimal design method for compliant mechanism using multiscale homogenization and global optimization technique is presented with numerical validations. The representative volume element (RVE) model and parametric representation technique are used to represent the unit cell’s mechanical properties and infill geometries. The RVE model is effective in deriving effective mechanical properties of unit cells using homogenization theories. The parametric representation provides compatibility, compared with voxel-based representations, with computer-aided design (CAD) and finite element analysis (FEA) software. The MMCS synthesis method determines the infill geometries of the intermediate unit cells between the two reference unit cells, ensuring a stable transition of homogenized mechanical properties between adjacent unit cells with the help of variable cutting (VCUT) level-set method and intermediate unit cell optimization process. Though the Boolean operation between variable cutting surfaces (VCUTSs) and a level-set model, as the results of the intermediate unit cell optimization, various MMCSs can be synthesized with connectable geometries and smooth transitions of homogenized mechanical properties. It was confirmed through numerical analysis and compression tests that the obtained infill geometries of the MMCSs and the homogenized mechanical properties of the unit cell are basically affected by the geometric and mechanical properties of the two unit cells and the shape of VCUTSs. Large deformation analysis of MMCSs was performed based on the mechanical properties of a hyperelastic material. The deformation analysis confirmed the effect of the number of unit cells, infill geometries expressed by VCUTS and level set model, and that the unit cell’s deformation is affected by its neighboring unit cells’ deformation. The modified linear static FEA (LSFEA) based on the deformation analysis results and a multiscale model using the effective mechanical properties obtained by applying periodic boundary conditions to individual unit cells of MMCS were presented. The filtered LSFEA is a modified deformation prediction model of LSFEA by introducing filtering techniques to consider the neighboring unit cells’ deformation. The compliant client mechanism designs using the two models were performed. Through numerical simulations, the filtered LSFEA showed higher accuracy than the multiscale model under specific boundary conditions, but it was revealed that the filtered LSFEA is not suitable with general boundary conditions. The multiscale model is applicable to various boundary conditions for the compliant mechanism designs and showed the advantage of predicting the deformation stably. However, since the bending moments and buckling phenomena have not been considered during the homogenization process, the multiscale model becomes unreliable under large deformation. To overcome this limitation, the two-step optimization method was proposed. The process is composed of two phases: multiscale optimization for the initial design and Kriging-assisted global optimization for fine geometric adjustment. The two-step optimization showed about 44.0% performance enhancement compared with the multiscale optimization approach. 다중 모폴로지 셀룰러구조는 인접한 셀 간의 연결성을 보장하는 동시에 구조의 기하학적 형상과 물리적 특성을 조절할 수 있는 장점이 있다. 다중 모폴로지 셀루러구조의 이러한 장점으로 인해 다양한 다중 모폴로지 셀룰러구조 생성 및 다중 모폴로지 셀룰러구조를 활용한 설계에 대한 연구들이 수행되고 있다. 하지만 대부분의 다중 모폴로지 생성에 대한 연구는 서로 다른 셀 간의 기하학적 변화에만 초점을 두고 있다. 그로인해 두 셀의 매개 셀 (intermediate cell)에서 응력집중, 기하학적 끊김 현상 등으로 인한 구조적 문제가 발생하고 있다. 본 학위논문에서는 인접한 셀 간의 기하학적 연결성 및 안정적인 기계적 물성의 변화를 가지는 다중 모폴로지 셀룰러구조의 생성 방법을 제안하였다. 또한 제안된 다중 모폴로지 셀룰러구조의 변형을 분석하고, 분석결과를 토대로 하는 컴플라이언트 최적설계를 수행하였다. 이때 컴플라이언트 최적설계에 적합하도록 초탄성 재료를 연구에 활용하였다. RVE (representative volume element) 모델과 파라메트릭 표현 기법을 활용한 단위 셀 (unit cell)의 내부형상 표현 방법은 본 최적설계에서 중요한 역할을 담당하고 있다. RVE 모델은 균질화법을 활용한 단위 셀의 유효 물성값을 도출에 효과적이며, 파라메트릭 표현 기법은 CAD (computer-aided design) 또는 FEA (finite element analysis) 소프트웨어에서 높은 호환성을 제공한다. 다중 모폴로지 셀룰러구조 생성 기법은 서로 다른 내부 형상을 가지는 두 단위 셀 사이에 존재하는 매개 셀의 내부 형상을 결정하는 방법을 제공한다. 그 과정에서 서로 다른 두 단위 셀이 가지는 독특한 물성값의 안정적인 변화 또한 고려하였다. 얻어진 매개 셀의 내부 형상을 레벨셋 모델 (level-set model)로 변환하였다. VCUTS (variable cutting surface)와 레벨셋 모델의 교차계산을 통해 연결성이 보장되는 다중 모폴로지 셀룰러구조를 얻었다. 이때 얻어진 다중 모폴로지 셀룰러구조의 내부 형상 및 단위 셀의 물성값은 기본적으로 주어진 두 단위 셀과 VCUTS의 형상에 영향을 받는 것을 수치해석과 압축시험을 통해 확인하였다. 다중 모폴로지 셀룰러구조를 활용한 컴플라인트 설계를 수행하기에 앞서, 대변형이 가능한 초탄성 물질의 물성값을 토대로 시뮬레이션 기반 다중 모폴로지 셀룰러구조의 대변형 분석을 수행하였다. 대변형 시뮬레이션 분석을 통해 다중 모폴로지 셀룰러구조의 변형에 단위 셀의 개수, VCUTS와 레벨셋 모델로 표현되는 내부 형상이 미치는 영향 및 임의의 위치에 존재하는 단위 셀의 변형이 인접한 단위 셀의 변형에 영향을 확인하였다. 대변형 시뮬레이션 분석을 토대로 변형 예측 모델인 filtered LSFEA (linear static FEA)과 MMCS의 개별 단위 셀에 periodic boundary condition을 적용한 후 얻어진 유효 물성값을 활용한 multiscale 모델, two-step 최적화 방법을 제안하였다. Filtered LSFEA는 인접한 단위 셀의 변형을 변형 예측 모델에 고려하기 위해, LSFEA에 filtering 기법을 적용한 모델이다. 세 모델을 활용하여 컴플라이언트 메커니즘 설계를 수행하였다. 수치해석을 통해, filtered LSFEA는 특정 경계조건에서 multiscale 모델 대비 높은 정확도를 보인 반면, 일반적인 경계조건에는 적용하기 어렵다는 단점을 확인하였다. Multiscale 모델을 활용한 컴플라이언트 메커니즘 설계의 경우, 다양한 경계조건에서 활용이 가능하며 안정적으로 변형을 예측하는 장점이 있었다. 하지만 굽힘 모멘트와 좌굴 등이 균질화 과정에서 고려되지 않아 높은 예측 정확도를 보이지 못 하였다. 이를 보완하기 위해 제안된 two-step 최적화 방법은 multiscale 모델로 얻어진 결과값을 기준으로 Kriging 모델을 활용한 efficient global optimization을 추가적으로 수행하였다. 그 결과, multiscale 모델로 얻어진 결과 대비 최대 44%의 성능 향상을 보여, 제안된 two-step 최적화 방법의 높은 변형 예측 정확도를 입증하였다.

셀룰러 CDMA 시스템과 PCN 시스템과의 상호 간섭에 의한 성능분석

金秉均 淸州大學校 2000 국내석사

본 논문에서는 기존의 셀룰러 시스템이 사용하고 있는 대역에 PCN 시스템을 도입하는 가능성을 검토해 보았다. 두 시스템의 공존은 대역확산 기술을 바탕을 하고 있다. 본 연구에선 PCN 사용자의 성능 분석 및 기존의 Micorwave 시스템과 PCN 사용자들간의 간섭을 평가할 수 있는 공식을 제시하였으며 이 공식을 통하여 순방향 링크와 역방향 링크에서의 최적화된 전력제어방법을 제시하였다. 또한 본 연구에선 PCN 시스템의 사용자 밀도가 3.5 x 10^4 users/㎡보다 높지 않고, 사용자당 최대 전송 전력이 200㎼ 이하일 경우에, 셀룰러 시스템은 PCN 시스템의 존재에 의해 별다른 영향을 받지 않는다는 것과 [15]에서의 기준을 만족한다는 것도 밝혀 냈다. 비록 본 연구가 단일 셀룰러 기지국만을 고려했다 할지라도 실제로 여러 개의 셀룰러 기지국이 있는 경우로까지도 확장하여 해석할 수 있다. This paper examines the feasibility of adding a personal communication network to a frequency band which is already allocated to fixed-service microwave systems. The coexistence is done through spread spectrum techniques. We have presented simple fomula which can be used to evaluate the performance of a PCN users and the influence of the PCN users on the existing microwave system, both onthe forward and reverse link for which power control schemes are applied. We further discover in our work that when user density of pcn system is not higher than 6.58X10^-4 users/㎡ and the per user maximal transmitting power is below 200㎼, the performance of the microwave system does not deteriorate untolerably by the presence of PCN system and still satisfy the criterion in [15] Although this paper is done based upon the consideration of only one microwave system, it can be easily extended to allow the appearance of two or more microwave systems.

셀룰러 네트워크에서 D2D 통신을 위한 자원할당 및 전력제어기법 연구

강수형 한국산업기술대학교 대학원 2018 국내석사

최근 다양한 응용 서비스를 탑재한 스마트 단말들이 지속적으로 늘어남에 따라 이동통신 네트워크에서 데이터 트래픽 또한 급격하게 증가하게 되었다. 또한 IoT (Internet-of-Things) 분야의 관심이 급속도로 증가하면서 사물 간 통신 기술이 지속적으로 발전하게 되고 기지국으로 전송되는 트래픽양은 점차 증가하게 될 것이다. 한정된 주파수 자원에서 효율적으로 자원을 사용하기 위한 방안으로 D2D (Device-to-Device) 통신이 새로운 이슈로 떠올랐다. D2D 통신은 데이터를 전송할 때 디바이스끼리 직접적으로 통신하여 데이터를 전송하는 것으로 기지국이 직접적으로 처리해야할 많은 트래픽을 줄여주고 그와 동시에 네트워크의 성능을 향상시켜준다. 본 논문을 이해하기 위해 셀룰러 네트워크 환경에서 D2D 통신이 어떠한 방식으로 이루어져 있는지 살펴보고 기존 연구인 위치기반의 D2D 자원할당 알고리즘을 분석한다. 본 논문에서는 상향링크 셀룰러 네트워크 환경에서 위치 정보를 이용하여 셀룰러 UE (User Equipment) 의 일부를 선택하게 되고 단말 선택 이후에 선택된 단말만을 이용하여 자원할당을 진행하게 된다. 그리고 최소 SINR 값과 최소 throughput을 만족하기 위해 전력제어과정도 추가적으로 진행하는 D2D 통신과정을 소개한다. 성능분석을 위해 C++로 환경을 구성하였으며, D2D의 비율과 자원 선택 비율, 최소 SINR 값에 따른 환경 변화를 통해서 Throughput이 일반 위치정보만을 이용할 때나 SINR값을 이용할 때보다 Throughput과 계산복잡도를 효율적으로 관리할 수 있고 전력제어를 통해 더 높은 효율을 이끌어 낼 수 있음을 확인하였다.

CDMA 셀룰러 시스템의 순방향 커버리지 최적화 방안

채재원 숭실대학교 1998 국내석사

타원형 개구부를 갖는 셀룰러보의 역학적 특성에 관한 실험적 연구

송가화 부산대학교 2012 국내석사

While studies on composite beams for saving story height are currently a work in progress, the research on steel beams with multiple openings in which ducts or pipes pass through was significant. The weakness of existing cellular beams is to be made in circular openings and ducts which assemble the cellular beams' original shape into a complete unit. So we present the data for practical use of cellular beams by the experiment of simple beam and welded column-beam connection which improves the existing cellular beams' defect for elliptical cellular beams to install a rectangle piping equipment to beam-web. On this study, with a fixed center-to-center spacing of the opening to diameter of the opening ratio and variables such as size of the opening, beam depth and web thickness, experiment of cellular beam with bracket and non-bracket Based on the experimental investigations carried out in this research program, the following conclusions can be made; 1. All specimens showed the same type of destruction in simple beam and column-beam connection experiment. Specimens with a length of 29% of the beam depth were transformed into a vierendeel bending, and the others with a length of over 40% beam depth were transformed into a web post buckling. 2. In most specimens, the subjects with bracket show increased strength but adverse consequences in the plastic deformation compared to the subjects with non-bracket. 3. In column to beam connection experiment, the strength of subjects with bracket increased about 13% on average, but the strain energy of subjects with non-bracket increased except for CHT6 specimens. 4. In column to beam connection experiment, most of the specimens were satisfied in intermediate moment frame except CHT5, but CHT6 specimen was satisfied in special moment frame. Additional studies on the length of the bracket should be considered. 5. Aspect of energy absorption capability, CH1's was similar to CH2's, and CHT6's was 11.5% higher than CHT5's. The other specimens with non-bracket have an advantage, so we consider the strength in the case of setting up bracket. 6. In simple beam experiment, though CH4 and CH6's maximum strength which show the brittle failure increased, it was impossible to use those in a plastic deformation, and should be designed to be elastic.

셀룰러망에서 계층 구조를 이용한 위치 관리 기법에 관한 연구

박소정 濟州大學校 大學院 2007 국내석사

According to the rapidly evolving technologies of wireless networks and improved performance of computer hardware, future computer systems are going to be ubiquitous environments that make it possible to easily access desired information anytime and anywhere irrespective of physical location of users. Especially, the number of subscribers in personal mobile communication is rapidly increasing recently. After all, the location management of MS (Mobile Station) plays an important role in mobile communication systems. There have been considerable research activities in reducing a cost of location management. Among them, a scheme which reduces the updating cost of location without increasing a paging cost, has mainly researched. A signaling costs a great deal when to update information of HLR(Home Location Register) rather than VLR(Visitor Location Register). The proposed location management scheme using hierarchical structure focuses on signaling traffic to update location by reducing the number of update in location information of HLR. This paper proposes an analytic model which can measure average updating cost and a method to determine size of SLA(Super Location Area) which minimizes the updating cost using this model. Accordingly, this scheme using location management scheme using hierarchical structure can reduce a waste of network resource caused by frequent location updates in the GSM(Global System for Mobile Communication). However, the update rate of HLR is reduced and the update rate of VLR is increased by geometric progression as the SLA size becomes larger. Finally, this paper proposes the method to find the size of hierarchy in which minimizes the total updating cost in cellular network, considering the update rate and cost of HLR and VLR. The performance evaluation shows that the more the number of cell, the larger size of hierarchy. In other words, as the number of cell becomes larger. load concentrated on HLR should be appropriately distributed to VLR to maintain the minimum update cost in whole network.