저속차량 차동장치의 내구성능 해석

천종필(Jong-pil Cheon),편영식(Young-Sik Pyoun) 한국생산제조학회 2012 한국생산제조학회지 Vol.21 No.6

Low speed vehicle(LSV), golf carts have unique requirements to differential gear design. For double axle torque LSV differential loading conditions were determined with the help of analytical model and ANSYS finite element analysis. With stress safety factor 3.15, fatigue safety factor 1.08 and fatigue life 106 cycle ring gear teeth strength analysis is performed and structure design optimized. This allows reducing overall cost of differential unit.

화력발전소 통풍설비의 Main Bearing Assembly 설계 및 해석

류형룡,조인호,김성관,전성일,편영식,Ryu, Hyeong-Ryong,Cho, In-Ho,Kim, Seong-Gwan,Jeon, Seong-Il,Pyoun, Young-Sik 대한기계학회 2013 대한기계학회 논문집. Transactions of the KSME. C, 산업기술과 혁신 Vol.1 No.1

Constant airflow should be kept in order to operate a constant-fired boiler of thermal power plants. Main Bearing Assembly Unit which rotates the ventilation fan does very important role to maintain constant airflow. However, the demand to the output of power is getting increased while the quality level of coal is getting worse than the initial level of design criteria. Especially cost wise operation considering increasing output and the difficulty to supply good quality coal drive increasing supply of low quality coal. As a result, the service life of Main Bearing Assembly is getting shorter till 2~3 years which is just a half of the life of original design. In this study, what causes to shorten the service life of Main Bearing Assembly Unit is analyzed through the reverse engineering and analysis and how to improve the service life more than two times to current situation is explained. 화력발전소의 보일러를 일정한 화력으로 가동하기 위해서는 일정한 통풍량을 유지시켜야 한다. Main Bearing Assembly Unit 일정한 통풍량을 유지시키기 위하여 Fan을 회전시킨다. 그러나 점차 발전량이 많아지는 반면에 발전을 위하여 투입되는 석탄의 질은 초기의 보일러 설계 기준보다 나빠지고 있다. 특히 원가절감의 일환으로 또는 자원의 고갈로 인한 고급품질의 석탄 확보가 어려움으로 인하여 점차 낮은 질의 석탄이 투입되고 있다. 이로 인하여 초기 설계시의 Main Bearing Assembly의 수명보다 약 절반의 수명인 2~3년의 주기로 Main Bearing Assembly의 정비교체가 요구되고 있다. 본 연구에서는 Main Bearing Assembly Unit의 역설계 해석을 통해서 수명단축의 원인을 분석하고 초기 목표 수명을 가질 수 있도록 새로운 시스템으로 개선하여 개발하고자 한다.

초음파탄성진동에너지를 이용한 표면개질처리 및 가속피로수명평가 기술의 적용사례 및 응용기술

조인식,조인호,오주연,이창순,편영식,박인규,Jo, In-Sik,Jo, In-Ho,Oh, Joo-Yeon,Lee, Chang-Soon,Pyoun, Young-Sik,Park, In-Gyu 대한기계학회 2013 대한기계학회 논문집. Transactions of the KSME. C, 산업기술과 혁신 Vol.1 No.1

It is greatly expected that the technologies of durability enhancement and evaluation for the core structures of plant facilities, marine plant and bridge constructures will be greatly expanded in the plant industry fields. In this study, the actively ongoing applied cases were tried to be analyzed in the present domestic industry fields through the Ultrasonic Nanocrystalline Surface Modification (UNSM) and Ultrasonic Fatigue Test (UFT) technologies using ultrasonic elastic vibrational energy, and the new application technology to improve the durability of plant industry field, especially plant facilities, marine plant and core weld components of bridge constructures will be presented. 최근 플랜트산업분야에서는 발전설비와 해양 플랜트 및 선박, 교량 건설등 핵심 구조물들에 대한 내구성 향상 및 평가를 위한 기술이 크게 확장 적용될 것으로 본다. 이에 본 연구에서는 초음파 탄성진동에너지를 이용한 초음파 나노표면개질(Ultrasonic Nanocrystalline Surface Modification) 기술과 초음파 피로시험(Ultrasonic Fatigue Test)기술을 통해서 현재까지 국내산업분야에서 활발하게 진행중인 적용사례를 분석하고자 하였으며. 플랜트분야 특히 발전설비와 해양선박 플랜트 및 교량 건설구조물들의 핵심 용접부에 대한 내구성 향상을 위해 크게 확장 적용될 수 있는 새로운 응용기술 연구방향에 대한 방법들을 제시하고자 한다.

Multi-con와 ALPT을 활용한 TiAlN코팅층 표면연마 초경호브의 절삭특성 및 공구수명 평가

천종필(Jong-Pil Cheon),편영식(Young-Sik Pyoun) 한국생산제조학회 2012 한국생산제조학회지 Vol.21 No.5

SCM420 steel cutting gear to improve the durability is quenched. When quenching, increases surface hardness, a change of the physical properties and machinability or fall. This study, using a solid carbide hobs skiving hobbing gear cutting finishing. And cutting tool solid carbide TiAlN coating hove when TiAlN coating on the surface of multi-con polishing hob conducted aero lap nano polishing for each cutting. Experimental results conducted aero lap nano coating on the surface polishing tool machinability was excellent. And aero lap nano polishing tool results were reduced 2.5 times the tool wear compared to TiAlN coated tools. Excellent results were 1.42 times longer tool life.

초음파 나노표면개질을 적용한 궤도차량용 토션바 제조 및 재제조용 표면개질기술에 관한 연구

서창민(Chang-Min Suh),편영식(Young-Sik Pyoun),조인호(In-Ho Cho),백운봉(Un-Bong Baek) 한국해양공학회 2011 韓國海洋工學會誌 Vol.25 No.6

The Ultrasonic Nanocrystal Surface Modificatian (UNSM) technology improves the fatigue life of a torsion bar by inducing compressive residual stress on the surface layer. The UNSM is applied to replace the presetting method and shot peening technology. The torsion bar must be changed periodically because of a lack of durability and a phenomenon related to the stress relaxation. The torsion fatigue test specimens were made of DIN17221 material, and the results showed that the fatigue life was 5 times more than under durability test canditians. A comparison test between the commercial vehicles’ presetting method and shot peened torsion bar and the UNSM torsion bar showed that the UNSM could replace the presetting method and shot peening. The results for the stress relaxation and service life renewal study of used torsion bars also give a brief introduction to the UNSM technology.

Selective Laser Melting 방식으로 적층가공된 Ti-6Al-4V 합금의 내마모성 특성에 미치는 고온 UNSM 처리 영향에 대한 연구

산성충호(Choongho Sanseong),노준석(Jun-Suek Ro),편영식(Young-Sik Pyoun),아마노프 아웨즈한(Auezhan Amanov) 한국트라이볼로지학회 2020 한국윤활학회지(윤활학회지) Vol.36 No.1

In this study, the effects of ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) treatment at room and high temperatures (RT and HT of 400oC) on friction and wear behavior of Ti-6Al-4V alloy prepared by selective laser melting (SLM) were investigated. The objective of this study is to improve the mechanical properties and frictional behavior of Ti-6Al-4V alloy by UNSM treatment. Dry friction and wear tests were conducted using a ball-on-disk method at RT with a bearing steel as the counter ball. Due to the high HT and UNSM treatment, the surface hardness tended to increase and surface roughness tended to reduce. X-ray diffraction (XRD) analysis showed that nanocrystallization structure and compressive residual stress were formed at the surface layer after UNSM treatment at both RT and HT. After UNSM treatment, it was observed that the wear rate was reduced by about 6% for the specimen treated at RT and a 28% reduction for the specimen treated at HT in comparison with the untreated one. Based on scanning electron microscope (SEM) images showed that the damage caused by fatigue wear occurred in the wear track of the heattreated specimen, and it is believed to be the cause of the highest wear rate. Mechanical properties and wear resistance of Ti-6Al-4V alloy were improved and prospect of industrial application was confirmed. Further research is still required to improve the characteristics of SLM Ti-6Al-4V alloy to the level of wrought Ti-6Al-4V alloy.

나이티놀 스텐트 와이어의 기계적 특성 향상을 위한 초음파 나노표면 개질 처리에 대한 연구

김상호,서태석,이창순,박인규,조인식,편영식,김성현,Kim, Sang-Ho,Suh, Tae-Suk,Lee, Chang-Soon,Park, In-Gyu,Cho, In-Sik,Pyoun, Young-Shik,Kim, Seong-Hyeon 한국의학물리학회 2009 의학물리 Vol.20 No.2

Phase transformation, superelastic characteristics and variation of surface residual stress were studied for Nitinol shape memory alloy through application of UNSM technology, and life extension methods of stent were also studied by using elastic resilience and corrosion resistance. Nitinol wire of ${\phi}1.778$ mm showed similar surface roughness before and after UNSM treatment, but drawing traces and micro defects were all removed by UNSM treatment. It also changed the surface residual stress from tensile to compressive values, and XRD result showed less intensive austenite peak and clear martensite and additional R-phase peaks after UNSM treatment. Fatigue resistance could be greatly improved through removal of surface defects and rearrangement of surface residual stress from tensile to compressive state, and development of surface modification system to improve not only bio-compatability but also resistance to corrosion and wear will make it possible to develop vascular stent which can be used for circulating system diseases which run first cause of death of recent Koreans. 비혈관 스텐트(식도용, 담도용, 대장용, 십이지장용, 기관지용) 재질로 가장 널리 사용되고 있는 Nitinol wire 형상기억합금의 기계적 특성 향상을 위해 초음파 나노표면 개질(UNSM) 기술을 적용하여 Nitinol wire의 상변화와 초탄성 특성 및 표면 잔류응력 등의 변화를 연구하였으며, 탄력에너지와 부식내구성을 통한 스텐트의 수명 연장방법을 연구하고자 하였다. 본 연구에 사용된 Nitinol wire는 ${\phi}1.778$ mm로 UNSM 처리 전후의 표면거칠기 값은 Ra=0.092${\mu}m$와 Ra=0.093${\mu}m$로 비슷 하였지만, 초기시편에서는 미세결함과 인발가공 흔적이 확연히 관찰되었으나, UNSM 후에는 인발가공 흔적과 미세 표면 결함은 사라진 것이 발견되었다. 또한 잔류응력 측정 결과, 초기 시험편에는 +3.65 MPa였으나 UNSM 처리 후에는 -4.09 MPa로 확인되었으며, XRD를 통한 결정구조 분석 결과 $42.28^{\circ}$에서 초기보다 약한 (110) 오스테나이트 피크가 관찰되었으며, 대신 (020), ($1{\overline{1}}1$), 그리고 (021) 피크가 명확히 Martensite (B19' Monoclinic lattices) 구조로 확인되었고, (300)의 R상 (Rhombohedral lattices)에 대한 추가 피크가 미비하게 관찰되었다. 탄성변형에 따른 에너지 흡수력과 하중 제거에 따른 에너지의 회복력인 탄력계수(modulus of resilience) $U_r$은 단위체적당 변형률 에너지로 4.31 $MJ/m^3$에서 5.85 $MJ/m^3$로 증가하였다. 이와 같이 표면결함 제거와 인장응력을 압축응력으로 재편성하는 것만으로도 피로내구성을 크게 향상시킬 수 있다고 사료되며, 생체적합성과 더불어 내부식성, 내마모성 및 내구수명 향상을 실용화할 수 있는 표면개질 장치가 개발된다면, 현재 한국인 사망원인 1위인 순환계 질환(심근경색, 뇌졸중 등)에 사용되는 혈관계통의 스텐트 개발에도 응용개발연구가 가능할 것으로 예상된다.

국가직업능력표준을 활용한 컴퓨터응용설계과용 능력중심 교육과정 개발

류형룡(Ryu Hyeong-Ryong),구자길(Ja-GilGu),편영식(Pyoun Young-Sik) 한국산학기술학회 2004 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

지식, 기술, 정보가 경쟁력의 원천이 되는 산업 발전의 변화추세에 따라 세계 각국은 일-교육·훈련-자격의 긴밀한 연계체제인 국가직업능력표준을 통해 국가 인적자원 개발 시스템을 개선해 나아가고 있다. 우리나라에서도 노·사·정 합의에 의해 2002년부터 전 산업분야에 적용될 국가직업능력표준이 개발되고 있다. 이렇게 개발된 국가직업능력표준을 이용하여 우리나라 기능대학/전문대학의 컴퓨터 응용기계설계과에서 활용할 수 있는 교육과정과 교재개발방안을 제시한다.

대형 특수차량용 독립현가형 액슬 스루드라이버 개발을 위한 역설계 및 설계검증 적용 연구

이성근(Lee, Sung-Geun),박정현(Park, Jeong-Hyun),편영식(Pyoun Young-Sik ),박병수(Park Byoung-soo) 한국산학기술학회 2009 한국산학기술학회논문지 Vol.10 No.9

대형 특수차량용 독립현가형 액슬은 극소수 전문업체에서 생산되며 설계, 제작, 시험평가 등 세부기술은 제 공되지 않고 있다. 또한 액슬 제작을 위한 설계기준 설정에는 시작품을 실제 차량에 탑재하여 수년 이상 소요되는 내 구성 시험이 필수적이다. 본 연구는 독립현가형 액슬의 핵심부품인 스루드라이브를 역설계방법으로 개발하였으며 개 발목표 달성 확인에 필요한 시험평가기준을 제안하였다. 또한 CAD/CAE 도구를 사용하여 제품을 설계하고 설계검증 을 거쳐 시제품을 제작하였다. 본 연구에 적용된 개발절차 및 방법은 차량의 동력전달계통 개발에 유용할 것이다. Independent-suspension type axles for heavy duty special vehicles are usually produced by only a few specialized companies. The special techniques, such as designing, producing, testing techniques has been unveiled. The test of durability with the vehicle in which is installed a prototype taking several years is required for setting the designing parameters. In this research, through-drive the core-component of the independent-suspension type axle has been tested with the reverse engineering and the testing methods for the confirmation of the accomplishment in the development goal has been suggested. Also the prototype is developed from designing and testing the design with the CAD and CAE tools. As a result, the process and testing methods studied in this research are useful in the development of power train

프로젝트기반의 기계설계 교육프로그램 개발

류형룡(Ryu Hyeong-Ryong),구자길(HRD Ja-GilGu),편영식(Pyoun Young-Sik) 한국산학기술학회 2004 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

국가직업능력표준에 의거하여 제시된 기계설계교과과정과 교재개발 방안에 따라 프로젝트 기반의 기계설계교육용 훈련패키지를 개발하고 이를 실제교육에 적용한 사례를 검토하였다.