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( Gwan Hee Yoon ),( Soon Hee Kim ),( Moon Suk Kim ),( Hyung Sik Shin ),( John M. Rhee ),( Gil Son Khang ),( Hai Bang Lee ) 한국조직공학·재생의학회 2007 조직공학과 재생의학 Vol.4 No.4
In our previous study, we manufactured a composite poly(methyl methacrylate) (PMMA) bone cement by the impregnation of 3 wt.% of the surface-modified ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) powder using methyl methacrylate (MMA)/xylene solution into conventional PMMA bone cement. However, the xylene which remains in the composite hybrid PMMA bone cement could induce chemical cellular necrosis due to its toxicity. In this study, various ratios of methyl methacrylate (MMA) (mL)/PMMA (g) solutions were used for the surface modification of UHMWPE powder to overcome xylene toxicity. The surface modification of UHMWPE powder had two steps; (1) UHMWPE powder was surface-treated by MMA/PMMA solution and (2) the surfacetreated UHMWPE powder was surface-precoated with polymerized PMMA from MMA monomer (polyMMA). The aims of the present study were to observe the surfaces of the surface-modified UHMWPE powder with MMA/ PMMA solution using a scanning electron microscope (SEM), to analyze the changes in the chemical composition of the surface-modified UHMWPE powder using a Fourier transform infrared-attenuated total reflectance (FTIRATR), to measure the tensile strengths for mechanical properties and the curing temperatures for thermal properties of the composite PMMA bone cements which were manufactured by the impregnation of 3 wt.% of the surfacemodified UHMWPE powder into conventional PMMA bone cement, and to sketch a possible interfacial bonding mechanism between the surface-treated UHMWPE powder and polyMMA. It was confirmed that the tensile strengths of the composite PMMA bone cements were similar to that (44.5 MPa) of conventional PMMA bone cement and a litter higher than that (33.8 MPa) of 3 wt.% of intact UHMWPE powder impregnated PMMA bone cement. Also, it was found that 3 wt.% of the surface-modified UHMWPE powder with the ratio of 40 (mL) to 0.5 (g) of MMA to PMMA impregnated PMMA bone cement revealed the maximum tensile strength. The curing temperatures of the composite PMMA bone cements decreased from 103oC to 88~95oC. From the above results, we confirmed that the surface-modified UHMWPE powder can use as reinforcing agent to improve the mechanical and thermal properties of conventional PMMA bone cement.
국부 강성 평가를 이용한 전동식 지게차 기어박스 하우징의 진동 저감
손관희 ( Gwan-hee Son ),조승제 ( Seung-je Cho ),안다빈 ( Da-vin Ahn ),이기훈 ( Ki-hun Lee ),박영준 ( Young-jun Park ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
배기가스 저감을 위한 노력의 일환으로 농업기계 분야에서도 전동식 차량의 사용이 증가하고 있다. 농업 생산물의 운반을 위해 사용되는 지게차 또한 환경오염 해결과 농업 생산물의 보호를 목적으로 엔진식에서 전동식으로 대체되고 있다. 엔진이 주된 소음원이었던 엔진 구동 차량과 달리 전동식 차량은 전동기 구동으로 인한 전동기 및 기어박스의 소음이 주된 소음원으로 작용한다. 따라서 기어박스 하우징에 대한 강성 설계를 적용하여 하우징으로 전달되는 진동을 감소시키면 전동식 지게차에서 발생하는 소음을 효과적으로 저감할 수 있다. 하우징 강성 설계의 경우 작동 상태에서 변형이 심한 부분에 리브(rib) 설계를 하거나 두께를 증가시켜 강성을 개선한다. 이러한 강성 설계는 설계자의 경험에 의존적이어서 형상 수정의 방향과 정도를 정량화하는 작업이 필요하다. 본 연구에서는 구동점 주파수 응답 함수를 이용하여 위치에 따른 하우징 표면의 국부 강성을 평가하였으며 이를 통해 강성 취약부를 선정하였다. 하우징의 강성 설계 수행 전모달 테스트를 통해 관심 주파수 영역(0~3200Hz)에서의 주파수 응답 함수를 분석하고 고유 진동수와 모드 형상, 감쇠와 같은 시스템의 동특성을 파악하였다. 강성 취약부와 시스템의 동특성을 분석하여 형상 수정을 진행하고 형상 수정 전/후 국부 강성의 변화를 정량적으로 나타내었으며 형상 수정 이후 진동 수준이 개선되었음을 확인하였다.
위상 최적화를 이용한 농업용 전기차 기어박스 하우징의 방사 소음 저감
손관희 ( Gwan-hee Son ),조승제 ( Seung-je Cho ),김범수 ( Beom-soo Kim ),박영준 ( Young-jun Park ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
차량의 동력원이 엔진보다 높은 속도에서 구동되는 전기모터로 변경됨에 따라 전동식 차량의 소음은 고주파 영역에서 순음(pure noise)으로 발생하며, 특히 기어박스가 장착된 차량에서는 기어 물림으로 인한 와인 소음(whine noise)이 주 소음원으로 작용한다. 따라서, 농업용 전기차의 소음·진동 문제를 해결하기 위해서는 고주파 특성의 가진원을 고려한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 기어 물림에 의한 가진력이 하우징으로 전달됨에 따라 발생하는 기어박스 하우징의 방사 소음을 저감하기 위하여 하우징의 저소음 설계를 수행하였다. 하우징 모델은 전체 형상을 유한 요소(finite elements)로, 기어, 축, 베이링과 같은 내부 요소모델은 축약 요소(super elements)로 모델링하여 모델의 크기를 감소시켰고, 주파수에 따른 기어 가진력과 하모닉(harmonic) 성분들을 하중 조건으로 설정하였다. 기어박스의 소음은 기어박스로부터 1 m 떨어진 위치에서의 음압 레벨(sound pressure level)에 대해 해석적으로 평가하였다. 위상 최적화는 형상 밀도를 설계 변수로 하는 최적 설계 기법으로 컨셉(concept) 설계 단계에서 이용할 수 있다. 최적화의 목적함수는 음향 파워(sound power)를 근거로 하우징 요소의 주파수 응답 속도의 최소화로 설정하였으며, 기존 하우징에서 설계 가능 영역까지 확장시킨 요소를 설계 변수로 설정하였다. 또한, 최적화 전후의 해석 결과를 비교·분석하여 수정된 하우징에서의 소음 저감 수준을 확인하였다.
주파수 응답 해석을 이용한 전동식 지게차 기어박스 하우징의 진동저감 방안 연구
손관희 ( Gwan-hee Son ),조승제 ( Seung-je Cho ),이기훈 ( Ki-hun Lee ),박영준 ( Young-jun Park ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2
엔진식 차량은 엔진이 주된 소음원인 것과 비교하여 전동식 차량은 모터의 구동 소음이 주된 소음원으로 작용한다. 구동축 하우징의 경우 차량의 중량을 지지해야하는 구조물이면서 동시에 모터를 감싸는 하우징의 역할도 해야 한다. 그로 인하여 충분한 하중을 지지할 수 있어야 하고 구동축으로부터 발생하는 진동 및 소음을 감소시킬 수 있도록 강성 설계되어야 한다. 설계 변경 이전에 하우징의 형상에 따른 시스템의 강성 특성을 확보하기 위해서는 해석을 통한 시스템의 진동 및 소음을 예측하는 과정이 필요하다. 검증된 해석 모델은 관심 주파수 영역에서 시스템의 동특성을 정확하게 반영한다. 실험적으로 모드 해석을 진행하여 관심 주파수 영역(0~3200Hz)에서의 주파수 응답 함수를 얻고 고유주파수, 모드 형상, 모달 댐핑과 같은 모달 파라미터를 추출하였다. 이를 바탕으로 시험 결과와 해석 결과의 상관관계 분석을 통해 해석 모델을 검증하였다. 신뢰성이 확보된 모델에서 조화 해석을 진행하여 가속도에 대한 주파수 응답 함수를 분석하였다. 이를 바탕으로 강성 취약부의 보강설계를 진행하였고 설계 변경 후 진동 수준의 감소를 확인할 수 있었다.
Servo Mismatch Estimation of Miniaturized Machine Tools Using Laser Tracker
이훈희(Hoon Hee Lee),권성환(Sung Hwan Kweon),손진관(Jin Gwan Son),양승한(Seung Han Yang) Korean Society for Precision Engineering 2016 한국정밀공학회지 Vol.33 No.8
Servo mismatch, which affects positioning accuracy of multi-axis machine tools, is usually estimated via the circular test. However, due to mechanical restrictions in measuring instruments, the circular test using a double ball-bar is difficult to apply in miniaturized or super-large sized machine tools. Laser trackers are widely used to measure the form accuracy of parts and the positioning accuracy of driving systems. In this paper, a technique for the servo mismatch estimation of multi-axis machine tools is proposed via the circular test using a laser tracker. To verify the proposed technique, experiments using a double ball-bar and laser tracker are conducted in a 3-axis machine tool. The difference in the evaluation results is 0.05 msec. The servo mismatch for the miniaturized machine tool is also evaluated using the proposed technique.
입력 전압 크기와 무관한 일정 트랜스컨덕턴스 구현을 위한 폴디드 캐스코드 연산 증폭기 설계
유영관(Young-Gwan You),손상희(Sang-Hee Son) 한국정보기술학회 2022 한국정보기술학회논문지 Vol.20 No.1
The rail-to-rail structure using NMOS and PMOS together widened the input range from VSS to VDD. However, the operation of the two transistors overlapped and caused the change in transconductance. Non-uniform transconductance caused nonlinear distortion problems in rail-to-rail structures that use the full range as input. Also, it interfered with frequency compensation, causing stability problems. In this paper, we propose a method to dramatically reduce the amount of transconductance change by applying the current mirror structure. The proposed circuit was designed using TSMC 0.18m CMOS process and verified using Cadence Virtuoso. As a result of verification, it was confirmed that it had a gain of 93 dB, a bandwidth of 437MHz of unit gain and a transconductance change rate of 1.8%.