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탄소나노소재 기반 지능형 복합소재를 활용한 전왜성 센서 개발
강인필 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.0
대표적인 탄소나노소재인 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)와 그래핀(graphene)은 연속적인 탄소원자들의 결합으로 이루어져 높은 기계적 강도와 우수한 전기전도성을 지닌 초경량 고강도 소재 개발에 이용 되고 있다. 탄소나노소재들은 복합소재공정을 활용하여 탄소나노 전왜성 복합소재(Carbon Nano Piezoresistive Composite, CNPC)로 개발 될 수 있다. CNPC의 전왜 특성은 외부에서 가해지는 힘에 대하여 소재의 전기저항이 변하는 특성으로, 물체에 가해지는 힘이나 이로 인한 변형을 측정할 수 있는 센서 재료로서 활용될 수 있다. 특히, CNPC는 다양한 복합수지(matrix)를 활용하여 유연성을 지니며 대면적으로 제작이 가능하므로 최근 로봇공학, 의료분야, 의류업계 등 사용자와 기기간 연결 및 생활, 문화, 특수 업무를 수행할 수 있는 인공 촉각이나 웨어러블 모션 센서로 개발 가능하다. 따라서 본 연구에서는 CNPC의 개발과 활용을 본 연구팀이 개발하고 있는 전왜성 센서들을 중심으로 현황과 문제점을 소개하였다.
강인필,최연선 成均館大學校 科學技術硏究所 1994 論文集 Vol.45 No.1
This paper concerns on the experimental measurement of friction in rotor system and the development of a controller which compensates the friction torque and controls the trajectory and position. The experimental results showed that the friction is Coulomb type with asymmetricity. The estimated friction was used to linearize the system by a compensator. The controller was composed of a friction compensation routine and PID control algorithm. This position contolled system showed a good stop at a reference positon without any limit cycle or final position error.
탄소나노튜브 복합소재 기반 3D 프린팅을 활용한 로드셀 개발 연구
강인필,최백규,서영수,오광원,소대섭 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.1
This paper presents the basic research for the design and fabrication of 3D printed load cell made of NCPC (Nano Carbon Piezo-resistive Composite). We designed a structure that can resonate at low frequency range about 5 ~ 6Hz with ANSYS by means of sensitivity analysis and response surface method. The design idea was verified by fabrication with a low quality commercial 3D printer and ABS filament. We showed a feasibility test for a commercial sensor through 1000 cyclic load tests at 0.3Hz using material testing system. A manufacturing process for 3D printer filament was also studied based on the nano carbon piezoresistive composites using nano-composite process as well.
전왜성 탄소나노 복합소재 기반 스트레인 센서 2D 패턴 설계 기술 연구
강인필,최백규,김성용,오광원,정관영 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-
높은 기계적 강도와 우수한 전기전도성을 지닌 탄소나노소재들은 전왜성을 지닌 나노 복합소재(Nano Carbon Piezoresistive Composite, CNPC)로 개발 될 수 있다. NCPC의 전기 전도성은 인가되는 힘과 변형에 대하여 민감하게 변화하는 센서 소재로서, 그 성능은 탄소나노 소재의 특성 및 함량뿐만 아니라 인쇄되는 형상과 밀접하다. 따라서 본 연구에서는 유연 센서 또는 대변형 센서로 제작을 위한 전극의 효과적인 형상을 연구하였다. 센서 전극의 기하학적 형상이 감도에 미치는 영향을 실험하고, 그 결과를 물리적인 전왜성 모델에 근거하여 분석하였다. 그리고 센서 응용을 위하여 구조물의 변형을 전산 해석을 하고, 여기에 적합한 전극의 2D패턴을 설계하고 그 특성을 실험적으로 연구하였다.