자동차 연료펌프의 유동 및 진동 해석과 성능시험에 관한 연구

손재환(Son, Jae-Hwan),배정섭(Bae, Jung-Sub),김영석(Kim, Young-Suk),한창우(Han, Chang-Woo) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.4

엔진에 장착된 자동차용 연료펌프는 외부 및 내부 로터로 구성되어 있으며, 내부 로터는 입구로부터 연료를 흡입하여 출구로 배출한다. 본 연구에서는 로터가 장착된 연료펌프의 성능을 평가하기 위해 해석 및 시험을 수행하였 다. 입출구 포트 각도가 0, 15, 30°에서 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 연료펌프의 유동 특성을 해석하였다. 가장 우수한 유동 특성을 가진 펌프를 결정한 후 진동 특성을 해석하였다. 그 결과 유량은 입출구 포트 각도가 0° 에서 191.0 LPH로 가장 우수하게 나타났으며, 진동은 0.866 ㎨으로 계산되었다. 진동 시험 결과를 통해 연구된 펌프가 기존의 펌프에 비해 작은 진동을 가지고 있음을 알 수 있었다. 그리고 두 펌프의 고유진동수들은 거의 일치하였다. 따라서 연구된 펌프의 성능이 우수하다는 것을 알 수 있었다. The fuel pump mounted on the engine in the vehicle is consist of the outer and inter rotors, and which inhales fuel from the inlet port and supplies it to the outlet port. In this study, it is carried out the analysis and test of the fuel pump with rotors to evaluate its performance. It is analyzed the flow characteristics of the fuel pumps with numerical simulation in their inlet-outlet angles of 0, 15, 30 degree. After it is determined whether it has the best flow characteristics, its vibration characteristics is analyzed. The flow rate of a pump in the inlet-outlet angles of 0 degree is 191.0 LPH(Liter per hour) which is the largest. and its vibration is calculated to be 0.866 ㎨. In the results of vibration test, it is known that the vibration of the research pump is smaller than that of the existing one. And the natural frequencies of two pumps is nearly same. Therefore it is known that the performance of the research pump is superior.

차량 드로틀 보디 전장부품의 품질관리 성능시험 알고리즘 개발

손재환 ( Jae-hwan Son ),김태한 ( Tae-han Kim ) 한국산업융합학회 2006 한국산업융합학회 논문집 Vol.9 No.1

This study is on the development of algorithm of surge test for quality control on electrical parts of throttle body in automobiles with internal combustion engine, not only to know its condition to be good or not, but also jugding its condition to be classified into six types. To know whether its condition to be good or not, comparing and analyzing between two waveforms generated from master and test coil of throttle body. If test net area is below 20% of master area, the condition of test coil is good. By analyzing test coil waveform to master coil waveform, the condition of test coil into winding badness, insulation badness, layer and corona discharge, short badness should known. Therefore quality control system on electrical parts of throttle body should be developed.

Analytical and experimental study on the quality improvement of 2 cavity injection-molded LCD frame

손재환(Son, Jae-Hwan),장은실(Jang, Eun-Sil),한창우(Han, Chang-Woo),손재용(Son, Jae-Yong),이영문(Lee, Young-Moon) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.9

LCD 프레임은 중․대형 TFT-LCD BLU의 기본형상을 유지시켜주는 중요한 부분이다. 중․대형 LCD 프레임을 효율적으로 생산하기 위해 1 캐비티에서 2 캐비티 사출 공정으로의 개선이 필요하다. 2 캐비티 금형 구조는 콤팩트하 게 되었고 핫 런너 존이 증가되었기 때문에 사출온도를 조절하기 어렵게 되었다. 본 연구에서는 2 캐비티 사출성형공 정으로 생산된 프레임에 대한 품질을 평가하기 위해서 유한요소해석 프로그램을 사용하여 사출해석을 수행하였다. 1 캐비티와 2 캐비티 공정에서 계산된 사출압력과 최대 변형량은 각각 41.13 MPa과 1.62 ㎜, 40.49 MPa과 1.66 ㎜이 다. 1 캐비티 프레임의 측정된 최대 굽힘 하중, 표면거칠기가 140 N, 0.13 ㎛, 인데 비하여 2 캐비티 중 좌, 우 프레 임의 측정값들은 209 N, 0.08 ㎛와 193 N, 0.10 ㎛이다. 열화상은 2 캐비티 금형 중 좌․우 금형 온도의 최대 표준 편 차값은 1.23 ℃임을 나타내고 있다. 시뮬레이션과 측정은 전체적으로 2 캐비티 사출공정의 프레임 품질이 1 캐비티 품질보다 나쁘지 않다는 것을 보여주고 있다. 그러나 2 캐비티 공정에서 프레임의 최대 굽힘 하중값은 1 캐비티 공정 의 하중값보다 매우 증가되었다. The LCD frame is an important part which supports the BLU of medium/large sized TFT-LCD. To produce it efficiently, it is necessary to achieve the molding process improvement from 1 cavity to 2 cavity system. Because 2 cavity mold is compact and its hot-runner zone is broadened, it is difficult to control the temperature on the mold. In this study, injection molding analysis on the frame in 2 cavity process with FEA(Finite Element Analysis) software is carried out to estimate its quality. The calculated injection molding pressures and maximum deflection in 1 and 2 cavity processes are 41.13 MPa and 1.62 ㎜, 40.49 MPa and 1.66 ㎜ respectively. The measured maximum flexure load and surface roughness of the left and right frame of 2 cavities are 209 N and 0.08 ㎛, 193 N and 0.10 ㎛ while those in 1 cavity are 140 N and 0.13 ㎛. Thermal image shows that the maximum standard deviation of the temperature on left and right side of 2 cavity mold is 1.23 ℃ The simulation and measurement results show that the quality of the frame in 2 cavity injection molding process as a whole is not worse than that of 1 cavity system. But maximum flexure loads of the frame in 2 cavity process are far greater than that in 1 cavity process.

절사센서의 표면거칠기 특성에 관한 연구

손재환(Jae-Hwan Son),이호영(Ho-Young Lee),박철우(Chul-Woo Park),노준호(Joon-Ho Roh),한창우(Chang-Woo Han),오창환(Chang-Hwan Oh),서민교(Min-Kyo Seo) 한국산업융합학회 2007 한국산업융합학회 논문집 Vol.10 No.4

These days, various and complex threads are developed, so it is necessary to develop the cutting a thread sensors for checking a cut thread in severe environment and it is very important to evaluate the quality of the cutting a thread sensors. The analysis of variance(ANOVA) method is very useful method on the quality evaluation field. In this study, the quality is evaluated by one way layout ANOVA method with the surface roughness data. The experiment is carried out by 3 sensors and the result show that the sensors have the good quality in precision.

압출기 기어구동부 해석을 통한 안정성 분석

손재환(Jae-Hwan Son),한창우(Chang-Woo Han),강해동(Hae-Dong Kang),노규익(Kyoo-Ik Noh) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

건축 단열재를 생산하는 1, 2차 압출기의 주요구성품은 기어박스, 기어부, 축 모델로 구성된 기어구동부이다. 본 연구에서는 기어, 베어링, 모터 발열로 인한 발생되는 기어박스 모델의 열전달, 열응력 해석을 통하여 최대 응력 및 변형량을 계산하였다. 그리고 기어부의 접촉해석 해석을 통하여 최대 응력 및 변형량을 계산하였다. 기어박스 및 기어부의 응력 및 변형량 해석을 통해 1, 2차 압출기가 정적으로 안전함을 알 수 있었다. 그리고 축모델에 대한 회전체 동역학 해석을 통해 계산된 Campbell의 위험속도를 판단해 볼 때 동적으로도 안정하다 판단된다. 따라서 1, 2차 압출기의 기어구동부에 대한 유한요소해석 결과 정적 및 동적으로 안정함을 알 수 있었다.

자동서랍함용 완충기 튜브의 품질 안정성 예측

손재환(Son, Jae-Hwan),김영석(Kim, Young-Suk),한창우(Han, Chang-Woo) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.7

자동서랍함용 완충기는 서랍을 여닫을 때 충격을 흡수하고 속도를 조절하는 역할을 해 준다. 완충기 튜브는 완충기의 구성품을 에워 쌓고 있는 원통 모양의 케이스이며 아세탈 재질로 되어있다. 본 연구는 사출 성형 공정에서 제작된 완충기 튜브의 품질 안정성을 평가하는 데 목적이 있다. 완충기 튜브는 4 캐비티 냉각장치를 갖춘 사출 성형 공정에서 제작된다. 본 연구에서는 완충기 튜브의 품질 안정을 판단하기 위해 분석과 시험이 수행되었다. 분석과 시 험은 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 품질 분석과 연구된 튜브에 대한 외산품과의 성능 비교 시험이다. 사출 압력은 87.6 MPa로, 전체 휨량은 0.07~1.0 ㎜로 계산하였다. 연구된 튜브와 외산품을 비교해 볼 때 튜브의 최대 압축-하중은 231 kgf, 구간별 변위-하중은 0.05 kgf, 그리고 또 튜브 내경의 표면거칠기(Ra)는 0.02 ㎛ 향상되었다. 결과적으로 사출 성 형 공정에서 제작되어지는 연구된 튜브의 품질은 안정되었고 성능이 우수함을 알 수 있었다. The automatic drawer is used to absorb the movement shock and adjust its velocity when it opens and closes. The tube in shock-absorber is the cylindrical case which surrounds its parts and is made of acetal. The purpose of this study is to determine the quality stability of the tube in the shock-absorber in injection molding process. The tube which had been manufactured in the process with 4 cavity cooling unit was used. In this study, the analysis and test are carried out to determine its quality stability. Which are the quality analysis with numerical simulation and performance tests of the tube compared with one of foreign make. It is calculated that the injection press is 87.6 MPa and the deflections in X, Y, Z directions are ranged in 0.07~1.00 ㎜. When the researched tube is compared with the foreign made tube, the maximum bending compressive load is 231 kgf higher, average axial compressive load is 0.05 kgf higher, and the roughness(Ra) on the inner surface is 0.02 ㎛. lower. In the result, it is known that the quality of researched tube in injection mold process is stable and its performance is superior.

멀티 롤 포밍 공정의 품질 안정성에 대한 해석 및 실험적 연구

손재환(Son, Jae-Hwan),한창우(Han, Chang-Woo),류경진(Ryu, Kyung-Jin),강해동(Kang, Hae-Dong),김철홍(Kim, Chul-Hong) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.10

품질 향상을 위해 연속적인 소성 변형을 이용한 롤 포밍 공정에 피어싱, 벤딩, 트리밍 등 별도의 가공공정을 통합한 볼 슬라이드 레일의 멀티 롤 포밍 공정의 필요성이 대두되고 있다. 하지만 프레스기의 진동 및 소음은 이 공정에서 생산되는 슬라이드 레일의 품질 저하를 유발한다. 본 연구에서는 롤 포밍 유한요소 프로그램으로 최적 변형률을 고려하여 롤을 설계하 였다. 그리고 멀티 공정의 정적 안정성을 예측하기 위해 구조해석 프로그램으로 프레스기에 대한 응력 및 변형량을 계산하였 다. 또한 공진영역에서의 장치들의 운전을 회피하기 위해 Modal 해석을 통해 1, 2차 모드에서의 고유진동수를 계산하였다. 그 결과 공정의 동적 안정성 개선을 확인하기 위해 마이크로폰과 가속도계를 이용하여 기존 및 연구 공정들의 소음, 진동의 크기를 비교하였다. 그리고 기존 및 연구 공정으로 생산되어진 레일의 폭 치수와 표면거칠기를 측정하였다. 따라서 해석 및 실험적 연구를 통해 멀티 롤 포밍 공정이 안정하다는 것을 알 수 있었다. It is faced with the necessity of multi roll forming process of the ball slide rail which is made by adding the separate manufacturing processes, piercing, bending, trimming, to the roll forming process of a continuous plastic deformation, to improve the quality. However, the vibration and noise of the press machine in this process leads to the quality degradation of slide rail manufactured in this process. In this study, the roll was designed considering the optimal strain rates by the roll forming program with finite element method. And to estimate the static stability of the multi process the Von-Mises stress and deformation on the press was calculated with a structural analysis program. Also, to avoid driving systems in the resonance region their natural frequencies in the 1st and 2nd mode were calculated through the modal analysis. To verify its dynamic stability improvement the magnitudes of noise and vibration in the existing and studied system were compared using a microphone and accelerometers. And the widths and surface roughnesses of the rails which had been produced in the existing and studied process were measured. Therefore, it is known that multi roll forming process is stable in the analytical and experimental study.

친환경 EPS 단열재 압출공정 개선에 관한 연구

손재환 ( Jae Hwan Son ),강해동 ( Hae Dong Kang ),성수환 ( Su Whan Sung ),권우진 ( Woo Jin Kwon ),노규익 ( Kyoo Ik Noh ) 한국경영공학회 2015 한국경영공학회지 Vol.20 No.1

We investigated if there is a quality improvement by retrofitting extrusion process for the production of environment-friendly ESP insulation that has been widely used because of its good adiabaticity and strength in this study. We could find better adiabaticity and strength, proved from the microscope investigation and thermal conductivity data of the ESP insulation produced by using environment-friendly vesicating gas of n-butane or DME. And we realized that the fluidity of the polymeric material can be improved and the carbonization can be suppressed by replacing the single screw by the twin screw. The optimal operating condition of the initial temperature of the extruding machine and velocities of the first and second screws were obtained through CFD analysis, resulting in better profiles of the pressures, temperatures and flow rates. We believe that the analysis, measurement and retrofitting methodologies in this study can contribute much to improving the extrusion process for the production of environment-friendly ESP insulation.

복합 하중을 고려한 복합나사가공 검사시스템의 안정성에 관한 연구

손재환(Jae-Hwan Son),김진대(Jin-Dae Kim),한창우(Chang-Woo Han),박태준(Tae-Jun Park),박만희(Man-Hee Park),이영문(Young-Moon Lee) 한국기계가공학회 2008 한국기계가공학회 춘추계학술대회 논문집 Vol.2008 No.-

Recently combined machine with inspection function have been studied in the manufacturing field. Integrated screw machine, a kind of combined machine, is comprised of a hole inspection unit, a tapping machine and a screw inspection unit. The automatic hole inspection unit is used to be inspected whether the holes in the supplied material are exist in the stamping process. And the automatic screw inspection unit can be inspected the failure of screw's thread or diameter of screw. In these processes, the axial compression and buckling can concur. In this study linear structural analysis of the automatic hole inspection unit was carried out with ANSYS software assuming that 1,000 N and 0.3 Nm were loaded at the end of the shaft and spindle assembly respectively. Tetrahedrons element type and patch conforming algorithm were used. For the structural stability of the units the maximum stress, deformation, and buckling load multiplier were analyzed respectively. As the results, it was known that the maximum stress and deformation of the hole inspection unit were 152 ㎫ and 26 ㎛ at the end of the shaft, and load multiplier of the unit was 2.3. On the other hand, it was known that the maximum stress and deformation of the screw inspection unit were 2.3 ㎫ at the end of shaft and 0.8 ㎛ at the spindle assembly, and load multiplier of the unit was 7,300. The magnitudes of maximum stress and deformation of the units are allowable, and buckling failure will not take place. In the result, it was known that the units had a stable structure.

광학식 표면측정법을 이용한 치과용 티타늄(Ti) 임프란트(Implant)의 표면토포그래피 평가

손재환(Jae-Hwan Son),조지승(Che-Seung Cho),이영문(Young-Moon Lee),이경문(Kyung-Mun Lee) 한국기계가공학회 2006 한국기계가공학회 춘추계학술대회 논문집 Vol.2006 No.-

Recently, use of Ti has been expanded as material of artificial joint and dental implant due to superior property of bio-suitability. Especially, dental implant requires surface evaluation as it have an important effect on surface structure. It is very important thing to evaluate performance of implant with optical surface measuring method on such a surface state. Surface topography is very useful in surface quality evaluation. It includes the evaluation of surface area, lateral area and surface roughness. In this study surface evaluations were carried out with two kinds of implants, machined and sandblasted after machining. Surface evaluation method using optical three-dimensional surface roughness measuring method is introduced.