논문 발표
특별 강연
초청 강연
유망과학기술자 세션
International Session
지정업체 세션
운동(등산, 골프)

포럼
환영파티/평의원회
정기총회/만찬
기계관련 기기 및 서적 전시
제6회 전국 대학생 유체공학 경진대회
제4회 전국학생설계경진대회
관광(문화/산업체투어)

* 발표자는 반드시 사전등록을 완료해야 함.
* 구두 또는 포스터 발표시 공동저자의 참석을 원칙으로 함.

① 학회 템플릿 사용 여부, 논문의 규정양식 준수 및 내용 등을 심사하여 채택된 논문에 한하여 학술대회 게재 및 발표를 승인(E-mail 결과통보)
② 학술대회의 발표 세션 및 논문의 심사, 선정 등은 조직위원회 책임하에 진행

① 1개 세션이 4~5편 정도의 논문으로 구성되도록 모아서 제출
② 세션명, 세션 책임자(소속,연락처), 좌장(소속, 연락처), 구성논문 제목(발표자)을 적어 해당 부문에 신청
③ 동 논문도 일반논문의 제출일정(10월 18일 22일(월)/ 10월 28일)에 따라 학회에 접수하여 심사, 발표 승인 등 절차를 밟아야 함

연사(소속/직위)

제목

이상천(국가과학기술연구회/이사장)

왜 융합연구인가?

대한기계학회 2014년도 추계학술대회 강연 및 논문 초록집

KSME 강연01

왜 융합연구인가?

이상천^†(국가과학기술연구회)

목차 :
       Ⅰ. 융합연구의 필요성
       Ⅱ. 융합연구 추진현황과 과제
       Ⅲ. 국가과학기술연구회 융합연구 활성화 방안

부문

연사(소속)

제목

CAE 및 응용역학

이태희(한양대학교)

크리깅 대체모델 기반 순차적 최적화

한병기(홍익대학교)

동적 전복 안전및 해석적 접근

장한기(두산중공업)

제품 개발 과정에서 CAE의 활용도 제고 방향

동역학 및 제어

김대현(인피니티뮤직)

KPOP 제작에 적용된 다양한 음향학의 원리들

생산 및 설계공학

이상훈(삼성전자)

시장과 기술의 한계돌파를 위한 개발의 역할

김준완(동경공대)

High Output Power Micropump by Electro-Conjugate Fluid and its Applications

열공학

김병순(LG전자)

공조산업의 미래준비

유체공학

성형진(KAIST)

Large-scale motions in wall-bounded turbulent flows

에너지 및 동력공학

강석철(삼성테크윈)

LNG용 터보기기 개발 현황 및 전망

신뢰성

양경우(국방기술품질원)

군수품 신뢰성 보장 실태 및 향후 발전방향

바이오공학

박훈철(건국대학교)

장수풍뎅이 모방 날갯짓 초소형 비행체 연구

마이크로/나노공학

조상준
((주)Park Systems)

The Mechanical Design and Requirements of AFM for Quantitative Critical Dimension Nano-Metrology

IT융합

홍동표(한국연구재단)

2014 한국연구재단 기초연구사업 개요 및 현황

교육

김영석
(서울과학기술대학교)

새로운 공학교육방식으로서 "전학기 설계기반 학습"의 제안

강성중(건국대학교)

창의성을 위한 공학과 디자인의 통합적 교육 방안

대한기계학회 2014년도 추계학술대회 강연 및 논문 초록집

KSME 강연01

크리깅 대체모델 기반 순차적 최적화

이태희^†(한양대학교)

Abstract : 제품 설계의 품질 향상 및 개발시간 단축을 위하여 컴퓨터 시뮬레이션기반 설계가 각광을 받고 있다. 따라서 컴퓨터 시뮬레이션의 정확도 향상과 해석시간 단축이 필요하나 해석의 정확도가 향상될수록 시뮬레이션 모델은 복잡해지고 해석시간은 증가하게 된다. 특히 최적설계 과정에서는 많은 횟수의 해석이 요구되고 있기 때문에 해석시간의 단축이 매우 필요하다. 이를 해결하기 위해 입력변수와 응답함수의 관계를 선행학습을 통하여 도출하여 새로운 입력점에서 응답을 빠르고 정확하게 근사적으로 예측할 수 있는 대체모델이 대안으로 개발되었다. 이런 대체모델은 선행학습을 위한 실험점을 선택하는 방법인 실험계획 (design of experiments)과 입력변수-응답값 관계를 결정하는 대체모델 (surrogate model), 정확도 예측을 위한 검증법 (validation)등이 필요하다. 대체모델 기반 순차적 최적화는 최소 개수의 입력점으로 적정 정확도를 갖는 대체모델을 구성하고 이 대체모델의 최적점을 찾아 원래 최적화문제의 최적점을 빠르게 구하는 것이 목적이다. 이를 위하여 실험점을 순차적으로 추가하여 대체모델의 정확도를 증가시키면서 최적점을 효과적으로 찾아가는 ‘대체모델 기반 순차적 최적화 방법’이 다양하게 연구되었다. 본 강연은 대체모델 중 가장 잘 알려진 크리깅 대체모델 기반 순차적 최적화 기법으로 비제약 최적화를 위해 개발된 EGO (efficient global optimization), 제약 최적화를 위한 SuperEGO 등의 개념 및 추가실험점 선택 기준, 최적화 과정 등을 소개한다. 이를 기반으로 크리깅 대체모델 기반 순차적 최적화의 발전 방향을 제안한다.

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KSME 강연02

동적 전복 안전및 해석적 접근

한병기^†(홍익대학교)

Abstract : 자동차 사고에서 전복사고의 유형 및 전복 안전을 확보하기 위한 여러 조치들을 소개하며, 이에 관련된 연구를 소개함. 또한 이러한 문제에 CAE해석으로 접근한 결과를 소개함. 사용 소프트웨어는 ADAMS이지만 변형을 고려한 해석 사례를 소개함.

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KSME 강연03

제품 개발 과정에서 CAE의 활용도 제고 방향

장한기^†(두산중공업)

Abstract : CAE는 지난 수십 년 동안 매우 다양한 분야에서 제품개발에 활용되면서 엄청난 기여를 해왔고, 그 정확도나 활용 방법 측면에서 나날이 고도화되고 있다. 설계 단계부터 시험 검증 단계에 이르기까지 CAE 는 제품개발에 있어서 없어서 안될 중요한 Tool 로 자리 잡았지만, 현장에서 제품 개발 과정을 보면 여전히 여러 가지 숙제가 남아 있다. 다양한 CAE 기법들이 접목되면서 제품 개발 프로세스는 고도화되고 있지만, 시장에 출시된 최종 제품에서는 여전히 여러 가지 문제점이 나타나고 있다. 본 발표에서는 제품개발 과정이나 최종 제품에서 나타나는 문제점들로부터 출발해서 제품개발 프로세스에서 과연 어떤 부분이 개선되어야 하는지에 대해 고찰해보았다. 그리고 최종 제품의 완성도를 높이는 측면에서CAE를 보다 효율적으로 활용하기 위한 방향성을 제안하고자 한다.

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KSME 강연04

KPOP 제작에 적용된 다양한 음향학의 원리들

김대현^†(인피니티뮤직)

Abstract : 많은 공학적인 원리들이 대중음악의 제작현장에서도 사용되고 있다. 상업적인 판매를 위한 음원 제작을 위해서 소리를 디자인해서 합성하며 목소리와 악기소리를 녹음하며 이렇게 만들어진 소리의 파형을 분석하여 듣기 좋은 소리로 가공해 가는데 이러한 과정 속에 다양한 공학적 이론과 원리들이 숨어있다. 또한 공연현장에서도 관객에게 좋은 소리를 서비스하기 위하여 공연장에서의 공간음향학과 음향시스템의 전자음향학의 많은 이론들이 적용되고 있다. 본 논문에서는 이러한 대중음악의 제작현장 속에서 사용되는 다양한 음향학적 원리에 대하여 실제 예를 들어가며 구체적으로 알아보고자 한다.

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KSME 강연05

시장과 기술의 한계돌파를 위한 개발의 역할

이상훈^†(삼성전자)

Abstract : 급변하는 시장의 니즈를 인식하고 그에 대응하기 위해서는 개발 일정 단축 능력을 갖추고 제품의 차별화와 이를 구현하는 기술력이 필요하다. 이런 시장상황에 대응하기 위해서 경쟁사와의 차별화, 원가 경쟁력 등을 개발 단계에서부터 아이디어 및 양산기술을 확보하는 것이 가장 중요합니다. 냉장고 디스플레이부의 경우 현재까지 고정관념처럼 LCD를 활용하였으나 미세 홀 구현 가공기술과 전용 장비 개발로 기술 격차 및 제품 경쟁력을 확보할 수 있도록 하였습니다. 제품 기능적으로 평상시에는 육안으로 식별하기 어려울 정도로 미세홀이 보이지 않고 냉장고 문을 열거나 필요할 경우 정보가 디스플레이될 수 있는 아이디어를 적용한 핵심 기술등입니다. 냉장고 제품에는 처음 적용하는 공법으로서 제품 기획에서부터 양산화할 수 있는 기술력 확보 또한 저비용 고임금 시장에 대응하기 위해서는 기획부터 생산까지 모든 개발 단계의 자동화/무인화를 적용하여 스마트한 생산 시스템을 구축해야 한다. 기존에는 수작업으로 진행되던 제품 Loading/Unloading 및 이송을 기획 단계에서부터 전용 무인자동장치 적용을 고려하여 기존대비 생산성을 향상시킬 수 있었던 것처럼 전 공정에 대한 이해를 바탕으로 개발이 되어야만 현재시장 한계를 돌파하여 살아남을 수 있다. 본 강연에서는 현재 시장의 상황과 그에 대응하기 위한 기술과 적용사례를 통해 개발의 역할을 소개하고자 한다.

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KSME 강연06

High Output Power Micropump by
Electro-Conjugate Fluid and its Applications

김준완^†(동경공대)

Abstract : In order to realize micro motion control systems for high output power-needed tasks, fluid-powered microactuators are considered as promising candidates due to scaling laws. However, nobody has ever developed such a microactuator that satisfies both high output power and miniaturization at the same time, because of difficulties in fabricating powerful micropumps. Even if over 200 archival journal papers have been published, there are no micropumps that have sufficient output power density and can be employed as power sources in micro hydraulic systems. In order to develop the powerful micropumps, we focus on electro-conjugate fluid (hereafter ECF) effect as a promising driving mechanism. ECF is a kind of dielectric and functional fluid, which generates a powerful jet, called the ECF jet, when electrodes inserted into it are subjected to DC voltages. In the ECF effect, electric energy is converted directly to kinetic energy of the ECF. Triangular prism and slit electrode (TPSE) pairs were proposed and developed as electrode structures for the strong ECF jets, because TPSE pairs have their great merits of combining relatively high performance with easy fabrication by a micro electro mechanical system (MEMS) technology. Thanks to the MEMS-fabricated TPSE pairs, ECF micropumps having world-highest power density were successfully realized. The ECF micropumps as micro hydraulic power source have led to the breakthroughs in various applications, such as micro cooling systems for microelectronic devices, micro fingers ＆ their hands, focus-tunable microlens, micro rate gyroscope, and so on. This presentation introduces the following to peoples in KSME: (1) ECF; (2) ECF micropumps as micro hydraulic power sources; and (3) various applications based on the ECF micropumps.

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KSME 강연07

공조산업의 미래준비

김병순^†(LG전자)

Abstract : 새로운 기술의 대두와 외부산업계의 영향으로 공조관련 기술이 끊임없이 변화하고 있음. 공조관련 엔지니어들은 이러한 변화에 의해 야기되는 기술적인 도전에 대처 할 수 있도록 준비되어 있어야 합니다. 향후 인간생활, 생태, 기술, 경제, 사회적 측면에서 예상되는 이슈를 제기하고 관련 기술의 연관성을 설명하여 새로운 시장에 대한 기회와 위협요인에 대한 점들을 제기하고 공조산업계가 미래에 대비하여 준비하여자 하는 부분을 논의하고자 함.

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KSME 강연08

Large-scale motions in wall-bounded turbulent flows

성형진^†(KAIST)

Abstract : 점착 조건이 있는 벽 난류 유동은 평균 전단에 의하여 비등방성이 강한 특징이 있다. 이로 인해 벽의 형태에 따라 유동의 특성이 달라지며 압력 구배와 레이놀즈 수 역시 벽 난류에 영향을 주는 주요 인자가 된다. 이들 인자에 의해 결과적으로 나타나는 난류 통계량의 차이를 설명하기 위해선 난류 구조연구가 필요하다. 직접 수치 모사를 이용하여 난류 구조의 개별적인 형태 및 유동장에 미치는 영향을 구조의 규모에 따라 조사하였고, 더 나아가 난류 구조의 분포 경향을 조사하여 결과적으로 난류 통계량의 차이를 야기하는 구조의 강도와 밀도를 연구하였다. 난류 구조에 관한 학계의 관심은 초기의 헤어핀 형태의 작은 와류 구조부터 헤어핀 형태의 와류가 다발을 이루어 떠다니는 거대 난류 구조로까지 확장되었다. 특히 대형 난류 구조의 경우 외부 영역에서 난류 운동 에너지뿐만 아니라 레이놀즈 전단응력의 많은 부분을 차지하는 능동적인 구조이다. 이들 구조는 레이놀즈 수가 증가할수록 우세해지며 벽 근처 난류 사이클에 영향을 미치게 된다. 유동장내에서 대형 난류 구조를 검출함으로써 난류 구조 사이의 대류 속도의 차이로 서로 추돌하면서 생겨나는 것임을 밝혔으며, 대류 속도의 차이는 내부 영역과 외부 영역 구조간의 상호작용으로 발생된 주 유동 방향 섭동의 강도에 따라 달라짐을 발견하였다. 이와 같은 과정을 통해 형성된 거대 난류 구조는 외부 영역의 평균 전단에 의하여 분리되는 과정을 겪는 것을 확인하였다. 외부 영역의 평균 전단이 벽의 형태에 따라 다르므로, 관내 유동과 평판 사이의 유동 내 거대 난류 구조가 서로 다른 특징을 가짐을 알 수 있다. 또한 평균 속도에 비해 느린 거대 난류 구조가 외부 영역의 난류 강도를 높이는 데에 기여함을 확인하였다. 반면 평균 속도에 비해 빠른 거대 난류 구조는 내부 영역의 난류 강도를 높이는 데에 기여하였다. 매우 큰 레이놀즈 수 유동에서 발견되는 외부 영역의 강한 난류 강도는 느린 거대 난류 구조에 의한 결과이다. 이러한 난류 구조연구를 통해 난류 모델의 개선 및 새로운 유동 제어 기법 개발의 초석이 되며 광범위한 영역에서 난류 유동의 본질을 밝힐 수 있다.

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KSME 강연09

LNG용 터보기기 개발 현황 및 전망

강석철^†, 박수열, 김명효(삼성테크윈)

Abstract : 2000년 이후 전 세계 가스 산업은 채굴이 용이한 전통적인 매장 뿐만이 아닌 세일 가스 등의 형태로 존재하는 비전통적인 매장까지 개발이 가능해져 생산량의 비약적 증가를 맞이하고 있다. 이에 따라 기존의 석유로부터 주로 공급받던 발전 및 수송용 연료와 나프타 등 석유화학 제품 원료들이 가스 연료와 가스 기반의 에틸렌 계통 원료로 대체되고 있다. 가스의 원활한 수송 및 사용을 위해서는 액화와 고압화가 필수적이며 이를 위한 고효율과 높은 운전 안정성을 갖는 장비의 개발은 가스 산업의 경제성 확보를 위해 중요하다. 터보기기 방식의 가스 압축기 및 가스터빈은 여타 방식 대비 고효율 및 대용량화에 유리하여 LNG 설비용 기기로 널리 활용되고 있다. 냉매 압축기와 팽창기는 고압, 극저온 환경에서 작동하며 압축기의 구동기로서 주로 사용되는 가스터빈의 출력 범위는 대략 30에서 130MW로 액화 설비 용량 및 방식에 따라서 선택된다. 그 밖에 증발가스 처리 및 가스 승압/공급 용 압축기 등이 LNG 설비에 활용되고 있다. 본 강연에서는 LNG 설비에서 활용되는 터보압축기, 팽창기, 가스터빈 등 터보 기기에 대한 기술 현황 및 향후 전망과 관련 국내 연구 개발 성과에 대해서 소개하고자 한다.

대한기계학회 2014년도 추계학술대회 강연 및 논문 초록집

KSME 강연10

군수품 신뢰성 보장 실태 및 향후 발전방향

양경우^†(국방기술품질원)

Abstract : 전장에서 아군의 피해를 최소화하고 적에게 타격을 최대화하기 위해서는 고도의 신뢰성이 보장된 군수품을 획득하여 운용하는 것은 필수적이다. 이러한 신뢰성 업무는 수명주기 전단계에 걸쳐 수행되어야 하는데, 획득단계에서 개발장비의 고장을 최대한 억제하여 신뢰도가 높은 군수품을 야전에 배치/운용함으로써, 운용유지비용 절감과 동시에 장비 가동률을 극대화하여야 한다. 방위사업청은 2006년 설립된 이후 ,“방위산업의 신경제성장 동력화”를 국정과제로 선정하여, 신뢰성 향상을 통한 군의 Needs를 충족함은 물론 해외수출을 적극적으로 추진하여 왔으며, 국방기술품질원도 정부 정책에 부응하기 위해 지속적인 정책연구, 세미나 및 공청회 등을 통해 군수품 품질 및 신뢰성 향상을 도모하여 왔다. 특히 금년도에는 군수품 신뢰성 인프라 강화를 위한 위탁연구를 실시하였다. 본 발표 자료에서는 그동안 실시해온 연구결과를 토대로 무기체계 소요제기 부터 체계개발, 전력화 및 운용유지 단계에 걸친 신뢰성 보장 관련 제도, 업무수행 체계, 인프라 현황을 토대로 향후 발전방향을 제시하였다. 먼저 제도 및 업무수행 체계는 국내/외 국방분야 및 국내 민간분야를 비교분석하여 발전방향을 제시하였으며, 인프라는 국방 및 민간기관의 인프라 구축 실태에 대한 조사분석 결과를 토대로 보강요소와 민간기관과 연계한 신뢰성 평가 발전 방안을 제시하였다. 국방기술품질원은 금년도 연구결과를 바탕으로 군수품 신뢰성 향상을 위한 중장기 로드맵을 수립하여 방위사업청과 합동으로 제도개선, 인프라 강화 및 민간기관과 활용의 활성화를 추진할 예정이다.

대한기계학회 2014년도 추계학술대회 강연 및 논문 초록집

KSME 강연11

장수풍뎅이 모방 날갯짓 초소형 비행체 연구

박훈철^†, 판 호앙 부, 아우 티 킴 로안(건국대학교)

Abstract : 본 강연에서는 장수풍뎅이의 비행 원리를 파악하고, 이를 곤충모방 날갯짓 초소형 비행체의 연구개발에 적용한 사례를 설명한다. 장수풍뎅이의 무게 대비 날개 면적 (wing loading)은 곤충의 평균값인 8N/m2 보다 높은 40N/m2에 달한다. 이는 날개 면적에 비해서 무거운 몸체를 들어 올릴 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 장수풍뎅이의 비행 원리를 적절히 모방하면 곤충 모방 초소형 날갯짓 비행체를 개발할 수 있다. 날갯짓 비행체의 가장 중요한 날갯짓 장치는 양쪽 날개가 대칭적으로 날갯짓 할 수 있도록 설계 하였고, 날개는 장수풍뎅이 날개의 시맥 구조를 모방하여 제작하였다. 날갯짓으로 발생하는 공기력은 3차원 날개 운동 궤적 (wing kinematics)를 적용한 비정상 깃 요소 이론 (unsteady blade element theory)을 이용하여 예측하였다. 예측된 공기력은 CFD로 예측한 공기력과 유사하였고, 측정된 평균 추력을 비교적 잘 예측하였다. 이 이론을 이용하여, 날갯짓으로 발생하는 공기력의 중심을 파악하고, 날갯짓으로 피칭모멘트가 발생하지 않도록 날갯짓 비행체의 무게 중심을 맞추어, 이륙비행 때 초기 자세 안정성을 가질 수 있게 함으로써, 제어 없이도 안정적으로 이륙하는데 성공하였다. 최근에는 곤충과 같이, 날갯짓만으로 비행력과 제어력을 동시에 발생할 수 있는 제어 모멘트 발생이 가능한 날갯짓 메카니즘을 설계하고 시험 중에 있다. 날갯짓 각도의 범위를 변경하는 방식, 날갯짓 운동 궤적을 변경하는 방식, 날갯짓 면을 변경하는 방식의 세 가지 방식을 공학적으로 구현하여, 날갯짓 장치와 결합하고, 이들이 비행체 길이 방향의 자세를 변경할 수 있음을 확인하였다. 현재 제어 비행이 가능한 장수풍뎅이 모방 비행체를 개발하기 위한 연구를 계속하고 있다.

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KSME 강연12

The Mechanical Design and requirements of AFM for Quantitative
Critical Dimension Nano-Metrology

조상준^†, 안병운, 정상한(파크시스템스)

Abstract : 현재 반도체 산업은 회로 선폭 45 nm대의 공정에서 점차적으로 회로 선폭 30 nm대의 공정으로 진입하고 있으며 실험적으로는 선폭 14nm 공정을 진행하고 있다. 이에 따라 산업계에서는 수nm의 공간 분해능을 갖으면서 0.2 nm 이하의 재현성 및 정밀도를 갖는 정량측정 기능을 가진 원자현미경 (AFM)의 보급이 요구되고 있다. 이런 고성능의 장비와 측정 기술 및 분석 기술을 가능하게 하기 위해서는 기존 AFM의 측정 재현성 및 반복성, 피에조 구조물의 이력현상(hysteresis)에 의한 에러, 느린 스캔 속도에 따른 작업량 (throughput)개선 등 많은 노력이 필요하며 특정 분야에 따라 고려해야할 조건들이 있다. 이러한 AFM에서 요구하는 여러 가지 구동조건을 만족하기 위해서 피에조 현상 (Piezoelectricity) 과 유연 힌지 메커니즘 (flexure mechanism)을 이용하여 초정밀 위치 결정 기구를 제작하는 연구가 많이 이루어져 왔다. 첫 번째로 정량적 측정을 위하여 개발된 XY 스캐너는 많은 연구를 통해 검증 된 PZT (lead zirconate titanate) actuator와 flexure mechanism 기반의 guide로 구성하였고. 또한 PZT의 증폭을 위해 force lever 기구를 적용하였다. 두 번째로 AFM의 탐침이 측정 중 표면과 접촉이 일어나면 탐침 끝이 마모가 되면서 정량적인 측정이 불가능해지기 때문에 탐침이 비접촉으로 측정할 수 있는 Z 스캐너를 개발하였으며 이번 학술대회에서는 비접촉식 측정을 하기 위한 시스템적인 조건과 제한 요소들을 소개하고 이를 실험적으로 검증한 데이터를 발표할 예정이다.

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KSME 강연13

2014 한국연구재단 기초연구사업 개요 및 현황

홍동표^†(한국연구재단)

Abstract : 한국연구재단은 2009년 한국학술진흥재단을 중심으로 한국과학재단, 국제과학기술협력재단 등 교육부 및 과기부 산하 3개 단체가 통합되면서 설립됐다. 주력사업은 각 분야 연구개발을 사업별로 지원하는 것으로 이공분야 기초연구사업의 경우 개인연구/집단연구/기초연구기반구축의 대사업 아래 총 11개의 세부 사업을 매년 선정.지원하고 있다. 2014년에는 창조경제라는 국정방향에 부응하기 위해 우수성과 창출과 창의적.도전적 연구지원 강화에 초점을 맞추고 있으며, 정책적 배려가 필요한 계층(여성/지역대학/커리어과학자 등)에 대한 지원 확대 및 글로벌 평가 도입 등을 중점 추진 방향으로 삼고 있다. 본 강연에서는 한국연구재단 기초연구사업 개요 및 2014년도 추진계획과 세부사업별 시행계획을 소개한다.

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KSME 강연14

새로운 공학교육방식으로서 "전학기 설계기반 학습"의 제안

김영석^†(서울과학기술대학교)

Abstract : 학생들로 하여금 실제 구현과정에서 일어나는 다양한 문제들로부터 이론만이 아닌 실용적 지식을 습득하는데 효과적인 교육과정으로 Capstone 디자인을 많은 학교에서 실시하고 있다. Capstone 디자인은 사실상 설계를 기반으로 학습을 하는 방법의 일종으로서, 대학교 재학중에 배운 모든 지식들을 종합하여 작품이나 논문을 구현해봄으로써, 실용적 지식을 어느 정도 갖추고 산업계에 진출하게 하여, 산업계에서의 재교육의 시간을 줄이고 학생의 산업계 적응을 손쉽게 하도록 하는 성공적인 공학교육 방법으로 알려져 있다. 단점이 있다면 취업등의 문제로 바쁜 4학년 1년간만 하는 것이어서 시간이 부족하다는 것과 작품제작과정에 많은 시간과 노력이 들어가기 때문에 점점 기피하는 추세이고 작품의 질이 점점 저하된다는 것이다. 이러한 문제점 때문에 서울과학기술대학교는 Capstone 디자인을 선도적으로 수행하는 대학으로서 실용교육에 상당한 효과를 거두었음에도 불구하고 Capstone 디자인을 지속하는 것이 점점 어려워지고 있어서, 취지는 살리면서 부담을 분산시키고 작품의 질을 높이는 방안이 필요하게 되었다. 혁신적 해결방안으로 방안으로 “전학기 디자인기반 학습”이라는 실용교육 개념을 구상하였는데, 이는 Term Project가 전공교과의 42%에 해당하는 교과목에서 이미 실시되고 있기 때문에 가능한 일이었다. “전학기 디자인기반 학습”이란 Capstone 디자인 주제안에 포함된 다양한 요소들을 4학년 1년동안만 하는 것이 아니고 1,2,3학년 기간중에도 Term Project를 통하여 부분부분을 구현하고 4학년에는 마무리를 위주로 Capstone 디자인을 수행하는 새로운 방안이다. 본 강연에서는 “전학기 디자인기반 학습”의 교육시스템을 소개하고 수행과정 및 효과에 대하여 알아본다.

대한기계학회 2014년도 추계학술대회 강연 및 논문 초록집

KSME 강연15

창의성을 위한 공학과 디자인의 통합적 교육 방안

강성중^†(건국대학교)

Abstract : Society needs creative engineers who can explore innovative problem-solving and communicate with other areas. Integrated education with design and engineering is effective methods to enhance creativity and emotion of engineers. This study propose three different methods for integrated education: regular program as fundamental course, integrated class with engineering and design, and short-term independent design experience program. It is required to extend design-engineering programs in engineering school and government support for design-engineering programs.

이름(소속)

제 목

김병일
(영남대학교)

자동차 NVH 개선을 위한 스마트 스트럭쳐의 모션 제어 및 모델 기반 슬라이딩 모드 제어기의 개발

도현민
(KIMM)

로봇 셀 생산 공정용 양팔로봇 설계 및 휴대폰 생산 공정에의 적용

이름(소속)

제 목

이충엽
(한국항공대학교)

표면에서의 유체역학(Liquid Dynamics at Interfaces)

김대겸
(한국과학기술원)

생체모방을 이용한 유체 운동에너지 발전 가능성에 대한 연구(Bio-inspired fluid kinetic energy harvesting)

이름(소속)

제 목

백동천
(KIMM)

신뢰성 공학의 적극적 개입: 사례 및 기법소개

홍성구
(한국표준과학연구원)

쌍정 유기 집합조직 제어를 이용한 마그네슘 합금 역학물성 향상

이름(소속)

제 목

김대근
(단국대학교)

Development of 3D Microscopic Imaging System in Biology and Medicine

오유근
(홍익대학교)

The Mechanisms of Non-Contact Anterior Cruciate Ligament during a Simulated Jump Landing

이름(소속)

제 목

이수일
(서울시립대학교)

마이크로/나노캔틸레버 비선형 동역학

석지원
(성균관대학교)

대면적 그래핀의 접착 특성 측정

서정환
(홍익대학교)

Monolithic multi-dimensional micro gas chromatography and Integrated nanoplasmonic sensing system

이름(소속)

제 목

이장호
(군산대학교)

도시형 소형 풍력발전시스템을 위한 원천기술 (공력 및 시스템 기술 분야)

김학성
(국방과학연구소)

영상추적 유도탄 체계통합시뮬레이터 (System-integrated Simulator for the Missile with imaging tracker)

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KSME 유망01

자동차 NVH 개선을 위한 스마트 스트럭쳐의 모션 제어 및 모델 기반
슬라이딩 모드 제어기의 개발

김병일^†(영남대학교)

Keyword : Least mean squares (LMS 알고리즘, Sliding mode control (슬라이딩 모드 제어), Model predictive control (모델 예측 제어), Active vibration attenuation (능동 진동 저감)

Abstract : This study introduces model-based and nonlinear control techniques aimed at the reduction of hysteretic effect and for their application to active motion control. Enhanced adaptive filtering algorithms are developed with application to active vibration control for automotive applications. A feedback loop with the model predictive sliding mode control is introduced in the adaptive filtering system. The performance for new adaptive filtering algorithms is validated numerically and experimentally for different signals and other prevailing characteristics. The novel technique deals with primary peaks, sidebands, and broadband level simultaneously without a full knowledge of the unwanted signals.

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KSME 유망02

로봇 셀 생산 공정용 양팔로봇 설계 및 휴대폰 생산 공정에의 적용

도현민^†(KIMM)

Keyword : Dual-arm Robot(양팔 로봇), Robotic cell manufacturing (로봇 셀 생산)

Abstract : A necessity for automation in a cell production line is recently increasing and a dual arm robot draws an attention as a solution because it has a flexibility and it can work in a similar way with a human. This paper proposes a dual-arm robot which is designed for robotic cell manufacturing. Requirements for static and dynamic parameter in designing a robot are investigated through the analysis of cellular phone packaging process and dynamic simulation. Also, some implementation results in cellular phone packaging process using the proposed dual-arm robots are suggested.

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KSME 유망03

표면에서의 유체역학(Liquid Dynamics at Interfaces)

이충엽^†(한국항공대학교)

Abstract : With the recent development of micro/nanoscale fabrication and characterization techniques, it is now possible to probe various surface-related fluid phenomena, which were not well understood before. In this presentation, I will demonstrate a few examples, where the surface has a direct influence on the relevant fluid dynamics. First, I will show how micro/nanostructures of superhydrophobic surfaces can be engineered to achieve the liquid drag reduction. Then, I will present how the interaction between surface and solutes within liquid can lead to not well-known liquid transport under non-equilibrium conditions. Finally, I will demonstrate the droplet dynamics on structured surfaces during impact and condensation.

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KSME 유망04

생체모방을 이용한 유체 운동에너지 발전 가능성에 대한 연구
(Bio-inspired fluid kinetic energy harvesting)

김대겸^†(KAIST)

Keyword : energy (에너지), bio-inspired (생체모방), flag (깃발), hydrofoil (수중익)

Abstract : The development of clean energy harvesting systems has been one of the major issues for sustainability. In this study, novel designs for harvesting fluid kinetic energy are introduced, which are inspired by various orientations of fluttering tree leaves against wind and unsteady flapping propulsion of aquatic animals. First, the dynamics of an inverted flag with a free front end and a clamped rear end are investigated experimentally in order to find the conditions for self-excited flapping motion. Compared to a general flag, this inverted flag can flutter in a much lower free-stream velocity, and it can flutter even in water of high density. Because of unsteady fluid force, the flapping inverted flag stores large elastic strain energy periodically, demonstrating its potential to energy harvesting application. Second, flow structure and energy conversion efficiency are experimentally studied for a hydrofoil in periodic pitching and heaving motions. Flow visualization using particle image velocimetry shows that a leading-edge vortex is an important flow structure in determining the optimal efficiency of the hydrofoil for given kinematic parameters such as frequency and pitching amplitude. The formation and shedding of vortex structure is closely correlated with the trend of energy conversion by pitching and heaving motions.

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KSME 유망05

신뢰성 공학의 적극적 개입: 사례 및 기법소개

백동천^†(KIMM)

Keyword : Proactive reliability engineering(적극적 신뢰성공학), Semiconductors(반도체), Supercapacitors(슈퍼커패시터), Thermoelectric element(열전소자)

Abstract : In general, products are delivered to customers as one time event. Consequently, reliability engineering was very limited and severely conservative due to incomplete field data and uncontrolled heavy users, and therefore reliability engineering was regarded as cost in contrast to the performance. Recently, the reliability engineering need to be more proactive due to increasing maintenance cost pressure and can be extended to the in-use time with a help of sensor technology. For instance, Boeing sells engine’s service life not far from selling product itself and maintenance cost estimation and cost-reducing efforts is becoming more important in vehicle leasing business and power plant operation. In this presentation, recent proactive reliability engineering method are introduced with examples of reliability-aware design rule and assessment strategy in semiconductor industry to alleviate fabrication process development burden, and with a couple of case studies of cell balancing in supercapacitor pack and automatic temperature control module made of thermoelectric elements.

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KSME 유망06

쌍정 유기 집합조직 제어를 이용한 마그네슘 합금 역학물성 향상

홍성구^†(한국표준과학연구원)

Keyword : Magnesium alloy(마그네슘 합금), Texture(집합조직), Twin(쌍정)

Abstract : Recently, texture control using deformation twin, in particular focusing on {10-12} twin, has been proven an effective means of improving the mechanical properties (tensile properties and fatigue resistance), rolling capability, and formability of wrought Mg alloys. The underlying mechanisms behind this can be understood as follows: {10-12} twinning gives rise to a crystallographic lattice rotation of 86.3o and this reoriented lattice of twinned region (i.e., twin texture) is preferred for other deformation modes (in particular detwinning and basal slip) which are difficult in initial basal texture. In this paper, we report the details of this texture control method and its applications to improve the formability and mechanical properties.

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KSME 유망07

Development of 3D Microscopic Imaging System in Biology and Medicine

김대근^†(단국대학교)

Keyword : 3D Microscopy(3차원 현미경), two-photon absorption process(이광자 흡수 과정), high-resolution imaging(고해상도 영상), high-speed imaging(고속 영상), optical biopsy(광생검)

Abstract : Three-dimensional (3D) microscopy has been popular for last two decades especially in the biology and medicine with the invention of two-photon microscopy (TPM). The introduction of femtosecond tunable laser enables two-photon absorption process which provides several advantages such as intrinsic depth discrimination, high image contrast, low photobleaching, and low cell viability. In this talk, the instrumentation of laser scanning two-photon excitation fluorescence microscopy is introduced, and its performance is evaluated. In addition, its applications in biology and medicine are demonstrated, and further new 3D high-speed imaging technologies are described.

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KSME 유망08

The Mechanisms of Non-Contact Anterior Cruciate Ligament during a Simulated Jump Landing

오유근^†(홍익대학교)

Keyword : Anterior cruciate ligament(전방십자인대), Knee(무릎)

Abstract : ACL injuries predispose an individual to early onset knee osteoarthritis. Mechanistic insights are needed into why these injuries occur so they can be better prevented in the future. A knowledge gap concerns the relative contributions of dynamic internal tibial torque and knee abduction moment in causing ACL strain under the large impulsive ground reactions and muscle forces typically experienced in vivo. To investigate the worst-case dynamic knee loading that causes the largest ACL strain, human cadaveric knees were tested with realistic muscle forces in a simulated pivot landing scenario and a dynamic 3D knee model simulation to replicate the in vitro experiment was developed. The results show that internal tibial torque, rather than a knee abduction moment, causes the largest ACL strains during a jump landing. An insight provided by the knee model is that due to the morphological characteristic of the tibial plateau, an abduction moment augments coupled internal tibial rotation, thereby secondarily increasing ACL strain.

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KSME 유망09

마이크로/나노캔틸레버 비선형 동역학

이수일^†(서울시립대학교)

Keyword : Nonlinear Dynamics(비선형 동역학), AFM microcantilever(AFM 마이크로캔틸레버), Nanocantilever(나노캔틸레버), Carbon Nanotube(탄소나노튜브)

Abstract : Dynamics of the micro/nano-cantilevers is widely applicable to MEMS resonators, AFM(atomic force microscopy) probes, and other nanoscale devices. In dynamic applications, the cantilever oscillates at a resonant frequency, and the deflections or the frequency shifts are measured by the change of the cantilever surface properties, attached mass, or the interactions between the cantilever and the base surface. In dynamic AFM, with the experiment and the simulations, the microcantilever deflection is highly nonlinear, and the surface properties can be embedded in the deflection at the frequencies other than the original resonant frequency of the cantilever. Also the multifrequency AFM includes the excitation and detection of the deflection in two or more frequencies which are higher harmonics or eigenmodes. This can overcome the limitations of conventional AFM. We reviewed the novel AFM techniques including multifrequency AFM, and their applications in many fields. The dynamics of anelectrostatically actuated CNT(carbon nanotube) cantilever are discussed with the numerical methods. The electrostatic forces and intermolecular interactions based on Lennard-Jones potential model are considered between the single-walled CNT and a graphene surface. To accomplish the nonlinear dynamic analysis of resonating CNT cantilever, we established the differential equation includes the geometric and inertial nonlinear terms due to the large deflection of the CNT cantilever under electrostatic driving forces. As aresult, the CNT cantilever shows complex nonlinear responses due to the applied AC and DC voltage. The response branches are softened at primary resonance through saddle-node(SN) bifurcation owing to the harmonic electrostatic excitation when the applied voltages are increased. And the period-doubling (PD) bifurcations are developedat primary and secondary resonance branches under the high excitation. Also the other possibilities of the CNT and MEMS microcantilevers will be presented at the session of the KSME conference 2014.

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KSME 유망10

대면적 그래핀의 접착 특성 측정

석지원^†(성균관대학교)

Keyword : Graphene(그래핀), adhesion(접착), indentation(인덴테이션), delamination(박리)

Abstract : Graphene, an atomically thin carbon material, has been widely studied for flexible electronics because of its outstanding electrical, mechanical, and optical properties. For example, graphene has been utilized for flexible and transparent loudspeakers by using thermoacoustic sound generation. However, the development of reliable devices having high mechanical flexibility requires fundamental understanding of adhesion characteristics of graphene to supporting materials. In this talk, I will discuss the adhesive interactions of large-area graphene measured at nanoscale and mesoscale. The large-area monolayer graphene was synthesized by chemical vapor deposition on copper with hydrocarbon precursors. Nanoscale measurements using high sensitive nanoindentation showed nonlinear adhesive interactions of graphene to the surface of the indenter. Mesoscale measurements utilized facture mechanics by mechanically delaminating graphene from the substrates. The works showed interesting adhesive interactions of graphene to various materials including diamond, silicon oxide, and copper surfaces.

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KSME 유망11

Monolithic multi-dimensional micro gas chromatography and Integrated nanoplasmonic sensing system

서정환^†(홍익대학교)

Keyword : MEMS, LSPR, Plasmon, Micro, Nano, Optofluidics

Abstract : This study reports a significant advancement towards development of a novel multi stage monolithically integrated micro chromatography (μGC) device for detection of low concentration volatile organic compounds (VOCs). The technology enabled by the monolithic μGC eventually results in high speed chromatographic separations and detection of VOCs at various locations. Here, both of the fundamental aspects of the study and the potential application of our micro-device are described. The nanophotonic systems integrated with microfluidic devices on the basis of nanoplasmonics have great promise to the research fields in nano engineering and analytical chemistry engineering as a whole. These label-free nanoplasmonic sensor platforms based on optofluidics permit to detect protein molecules secreted from cells, which is useful for human blood immunophenotyping.

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KSME 유망12

도시형 소형 풍력발전시스템을 위한 원천기술 (공력 및 시스템 기술 분야)

이장호^†(군산대학교)

Keyword : Urban Small Wind Turbine (도시형 소형풍력), Digital Wind Tunnel (디지털 풍동), Original Wing Profile (고유익형), Down Scale Test (축소시제시험), Break through Technology for Aerodynamic and System Part(공력 및 시스템분야의 원천기술)

Abstract : Recent results of break though technology of aerodynamic and system part for urban small wind turbines will be presented with detail data in the presentation for this conference. The research has been performed in two areas of analysis and test for last five years, and focused to develop new type shape of airfoil, wind turbine blade, and wind-heat generator. In analytical part, new numerical code for the vertical and horizontal axis wind turbine were developed, respectively. Especially for the vertical system, except our code, not much works are available in analysis and design code, even though it has the world market share of 30% in small wind turbine. In our code, the new scheme is developed to calculate lift and drag using real air velocity on the rotating blade, and verified to match well test data. For the test technology for down scale wind turbine with lab scale wind tunnel, the digital wind tunnel and the small torque measuring systems with motor and brake are developed, and used for the measure of force on airfoil in air flow and power coefficient of wind turbine blade. With the test technology, the performance of our newly developed two airfoils of KA1 and KA2 with thickness ratio of 22% and 14% has been verified. Our original wing shapes are developed from analyze of test cases, which was carried out by orthogonal test plan with four key variables. Finally, new innovative research results of wind-heat generator will be introduced with test data. It will be shown that wind energy can be transformed to heat energy without electrical energy. From this results, new market developing will be expected in the place of fishing and farm village where heat energy is more preferred and needed than electric energy. People don’t need to use expensive electricity to make heat, instead of this, wind-heat generator can be used to make heat from free resource of wind energy. Moreover, it also can be used as a good heat source for preventing icing road of bridge.

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KSME 유망13

영상추적 유도탄 체계통합시뮬레이터
(System-integrated Simulator for the Missile with imaging tracker)

김학성^†, 정동길(국방과학연구소)

Keyword : system-integrated simulator, M&S, missile

Abstract : A multi-purpose man-portable guided missile or so-called 3rd-generation infantry anti-tank missile is a compact-size tactical weapon. Like a smart phone, it requires state-of-the-art technologies of electronics, mechanics, computer vision, and so on for the lightness and compactness. To achieve the maximum capability of the missile system, the integrated optimization of on-board software and mechanical hardware is indispensable. System-integrated simulator for the missile with IIR seeker has been developed through the Korean medium-range infantry missile project. The simulator is an M＆S tool for the analysis of the converged system, i.e. imaging tracker, two-axis gimbal dynamics, and homing guidance. The tool mainly consists of physics-based infrared imagery generator, image tracking program and missile 6 degree-of-freedom program. By means of the M＆S tool, the system performance can be assessed in various tactical operation conditions, which cannot be covered by limited number of test fires. Consequently, the M＆S tool enables the developer to save much cost and resources due to the numerous test fires. It is expected the M＆S tool can be applied to the other weapon systems which adopt imaging tracker or surveillance ＆ reconnaissance systems.