주조공정에서의 효율적인 열응력 해석을 위한 이종해석기법의 연계

곽시영(Si Young Kwak),임채호(Chae Ho Lim) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.3

TG-MS를 활용한 온도에 따른 후란 바인더 가스발생 시험

곽시영 ( Si-young Kwak ),조인성 ( In-sung Cho ),이희권 ( Heekwon Lee ) 한국주조공학회 2021 한국주조공학회지 Vol.41 No.6

주조공정에서 사형 제작 시 사용된 바인더는 고온의 용탕에 의해 다양한 가스를 발생시키며 이러한 가스는 가스결함을 유발하게 된다. 본 연구에서는 기존의 주물사와 바인더가 혼합된 주형 블럭을 활용하여 발생 가스부피를 산출하는 방법과 달리 액상 바인더, 고상 바인더, 주물사 등 사형을 구성하는 구성 요소별로 각각 시편을 만들고 열중량 분석기 (Thermo Gravimetry)와 질량 분석기 (Mass Spectrometer)를 활용하여 온도에 따른 중량감소, 가스발생 성분을 측정하고 가스발생량을 분석하였다. 액상 바인더와 고상화 바인더의 TG결과로부터 촉매제에 의한 탈수량을 산정하였고 발생 가스성분이 서로 다름을 분석하였다. 또한 TG와 MS결과를 상호 분석하여 각 가스성분별 발생량을 간접적으로 정량화 하였다. 이를 활용하면 추후 주조공정해석에서 가스발생량을 정량적으로 예측하는데 사용할 수 있다. During sand casting, the binders produces gases in cores because high temperature molten metals dissolve the binders into gases and causes gas defects in the casting products. In the present study, quantitative analysis of inorganic binder gas generation was performed using Thermo Gravimetry (TG) and Mass Spectrometer (MS) analyses. The specimen was prepared using organic binders in liquid and solid state, and a mixture of sand and binders. Moisture loss by catalysts was calculated by TG results from liquid and solid binder specimens; it was found that components of gases were different. Quantitative analysis was discussed for generated gases with individual gas component results obtained using TG and MS. It is expected that gas generation can be predicted in the casting simulation using the technique proposed in the present study.

한국형 양송이 재배 배지 후발효 시스템의 개발 연구

노시영(Si-Young Rho),곽강수(Kang-Su Kwak),이현동(Hyun-Dong Lee),유병기(Byeong Kee Yu) 한국컴퓨터정보학회 2021 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.26 No.11

이 연구는 한국형 양송이버섯 재배 배지 후발효 시스템의 개발을 통해 양송이버섯 농가의 노동력 절감, 생산 사이클 단축을 통한 농가 소득 증가를 목적으로 두고 있다. 한국형 양송이버섯 재배 배지 후발효 시스템은 국내 양송이버섯 농가의 현실을 반영하여 설계되었으며, 후발효 시스템 내의 발효 배지의 온도 차를 줄여 균일한 품질을 보장하는 양송이버섯 재배 배지를 생산할 수 있다. 또한, 성능 실험 결과 배지 후발효 시스템이 40시간의 작업 시간이 단축되었으며, 양송이버섯 배지에 도움이 되는 호기성 세균 및 방선균은 증가함을 알 수 있었으며, 양송이버섯 품질을 저하시키는 사상균은 살균됨을 확인하였다. In this study, we developed a "Korean-style button mushroom cultivation Compost post-fermentation system." The purpose is to increase farm income by reducing the labor force of button mushrooms farmers and shortening the production cycle. The "Korean-style button mushroom cultivation Compost post-fermentation system" was designed to reflect the reality of domestic button mushroom farmers. By reducing the temperature difference of the fermentation Compost in the fermentation system, the company produces a button mushroom Compost that ensures uniform quality. As a result of the performance experiment, the working time of the Compost post-fermentation system was shortened by 40 hours. The number of aerobic bacteria and actinomyces that help the button mushrooms Compost increased. Filamentous bacteria that deteriorate the quality of mushrooms have been sterilized.

노지재배 수수의 이미지 수집관리 및 전처리에 관한 연구

노시영(Rho Si Young),곽강수(Kwak Kang Su) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.6

본 논문은 노지재배 수수의 스마트 농업 개발을 위하여 영상 이미지를 수집하는 과정에서 발생하는 필요 요소 및 이미지 기반 영상처리 전처리 과정에 관한 연구이다. 노지 식량작물의 영상 이미지 수집 및 처리는 상대적으로 안정적인 환경에서 이미지수집이 가능한 시설원예 및 축산 분야와 다르게 비, 바람 및 햇빛 등의 자연환경에 대한 노출이 심하여 스마트 농업 개발을 위한 식물체 이미지 수집관리 및 영상처리가 상대적으로 어려워 정확도가 떨어지고 제한요인으로 작용하게 된다. 본 연구에서는 노지재배 수수에 대한 영상 이미지 수집에 필요한 요소를 기술하고, 수집된 영상에 대한 전처리 과정에 대해 검토한 것이다.

흰점박이꽃무지 사육 환경 제어를 위한 곤충 스마트팜 공조 시스템 개발

노시영(Si-Young Rho),원진호(Jin-Ho Won),이재수(Jae-Su Lee),백정현(Jeong-Hyun Baek),이현동(Hyun-Dong Lee),곽강수(Kang-Su Kwak) 한국컴퓨터정보학회 2019 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.24 No.12

이 연구는 식품원료로 등록되고 건강기능성 효능이 널리 알려지면서 생산과 수요가 점차 증가하고 있는 흰점박이꽃무지 유충의 사육환경 제어를 위한 식용곤충 스마트팜 공조시스템을 설계하여 제안하고자 수행하였다. 제안된 곤충 스마트팜 공조 시스템은 사육실과 공조실을 구분하여 사육에 최적화된 환경을 공조실에서 만들어 사육실로 보급하는 시스템으로 기존 곤충 사육농가에서 냉난방기, 가습기 등을 통한 환경 제어를 할 때 사육실 내 부분별로 온도 및 습도 등이 매우 상이하여 식용곤충을 판매할 때 균일한 크기 및 무게의 흰점박이꽃무지 유충을 생산하기 어렵다는 문제점의 해결책으로 제시될 수 있다. 곤충 스마트팜 공조 시스템을 사용함으로써 기존 곤충농가의 환경제어에 비해 온도의 차를 6℃, 습도의 차를 24.7%를 감소할 수 있으며 사육실 내 부분별로 온·습도가 다른 점을 개선하여 흰점박이꽃무지 유충의 사육 최적 환경을 계절에 상관없이 상시 제공함으로써 연중 생산을 통한 생산량 증대와 곤충 사육농가의 소득증대를 도모할 수 있다. 또한 제안된 곤충스마트팜 공조시스템은 설정된 최적 온도, 습도 및 CO₂를 효율적으로 제어함으로써 갈색거저리 등 기타 식용곤충의 사육 및 버섯류의 생육에 필요한 환경제어 시스템으로도 활용할 수 있을 것이다. In this study, the "Insect Smart Farm Air Conditioning System" is designed and proposed for the control of breeding environment of Protaetia brevitarsis seulensis larvae. The proposed "Insect Smart Farm Air Conditioning System" separates the breeding room from the air conditioning room. It is a system that creates an environment optimized for breeding and distributes it into a breeding room. When controlling the environment through air-conditioning and humidifiers in insect farms, temperature and humidity vary from part of the breeding room to part. The solution to the problem can be suggested as a solution to the difficulty of producing white-spotted flower mounds of uniform size and weight when selling edible insects. By using the "Insect Smart Farm Air Conditioning System," the temperature difference can be reduced by 6°C and the humidity difference by 24.7% compared to the environmental control of existing insect farms. The temperature and humidity of different parts of the breeding room were improved. Provide the optimal environment of Protaetia brevitarsis seulensis larvae at all times and ensure uniform CO₂ concentration. It can be expected to increase output through annual production and increase income for insect farmers. The proposed "Insecting Smart Farm Air Conditioning System" also controls the set temperature, humidity and CO₂. Environmental control of the breeding of other edible insects and the reproduction of mushrooms that require environmental control in breeding or breeding will also be possible.

주조 수축공 결함이 정적구조물에 미치는 영향

곽시영(Si-Young Kwak),임채호(Chae-Ho Lim),백재욱(Jae-Wook Baek) 대한기계학회 2009 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2009 No.5

Most structure engineers give the casting components over-estimated factor of safety without any reasonable foundation due to the worries about the unavoidable defects such as shrinkages and porosity in castings; the engineers have little knowledge on the relation between the defect and structural behavior. And the workers in casting field also do not know how to control the defects by manufacturing; they do not know to where the defects move or until how size they reduce the defects. In this study, shrinkage defect was scanned by industrial computerized tomography instrument (CT), and subsequently was modeled to a spheroid primitive for structural analysis. Using these simplified models of shrinkage, we observed the effects of the defect on the results of the structural analysis. A commercial structural analysis code was used to do the analysis works. Considering the conclusions, it is possible to manage the shrinkages effectively in casting process and to design the products with more reliable

수수 스마트농업 적용을 위한 디지털 생육지표 개발

노시영 ( Si-young Rho ),곽강수 ( Kang-su Kwak ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

농촌지역의 문제점으로 오랫동안 지적되어 온 일손 부족, 생산성 및 품질 향상을 위하여 최근에 스마트팜기술 개발이 활발하게 이루어지고 있는 가운데, 재배환경 조절이 비교적 쉬운 시설 원예작물에 비하여 자연 환경의 영향을 크게 받는 노지 식량작물에 관한 연구는 상대적으로 뒤떨어져 있는 것이 현 실정이다. 본 연구는 노지 식량작물의 스마트팜 기반 기술 개발을 위하여 수수를 대상으로 생육상황을 정확하게 파악할 수 있는 주요 생육지표들의 이미지 기반 영상정보의 활용 가능성을 판단하고자 수행하였다. 시험포장은 표준구, 다비구, 무비구, 과습구 및 한발구 등 5개의 시험구를 조성하였고, 비료구역과 관수구역으로 구분하여 시비량은 무비구를 제외한 나머지 처리구에 질소-인산-칼리 10-7-8kg/10a을 시용하였으며, 다비구는 표준시비량에 추가로 이식 후 2주와 4주 후에 각각 5kg/10a의 추비를 시용하였다. 관수는 한발구를 제외한 나머지 처리구에서 이식 후 매일 34L의 물을 공급하였으며, 과습구는 매일 50L의 관수, 한발구는 1개월에 한 번 20L를 공급하고 수수의 생육이 경과함에 따라 각 처리구별 생육지표들의 변화양상을 조사, 분석하였다. 수수의 디지털 생육지표 개발을 위해서 농업과학기술 연구조사분석기준에 따라 간장, 초장, 엽령, 경태, 절간장(1~2절간, 2~3절간), 엽색(상위엽, 하위엽) 및 이삭길이 등 9개의 생육 조사항목을 선정하고, 13주 동안 매주 1회 생육조사를 실시하였다. 실험결과, 비료구간에서, 영양생장기에는 ‘간장, 초장, 경태 및 엽색(상위엽)’에서 표준구 대비 무비구와의 생육 차이를 판단할 수 있는 유의미한 특징이 있었으며, 생식생장기에는 ‘초장’이 생육 차이를 확인할 수 있는 중요 지표임을 확인할 수 있었다. 그리고 관수구간의 경우, 영양생장기에는 ‘엽색(상위엽)’에서 표준구 대비 과습구를 판단할 수 있는 유의미한 특징이 있었으며, 생식생장기에는 ‘경태와 엽색(상위엽, 하위엽)’에서 표준구 대비 과습구와, 또한 ‘엽색(상위엽, 하위엽)’에서 표준구 대비 한발구와의 생육차이를 판단할 수 있는 유의미한 특징이 있는 중요 지표임을 확인할 수 있었다. 따라서, 위의 결과에서 수수의 디지털 생육지표 개발을 위한 각 처리구의 표준구 대비 생육차이를 판단할 때 활용할 수 있는 생육지표로는 ‘초장, 경태, 엽색(상위엽, 하위엽) 및 이삭길이’ 등 5가지가 대체로 유효한 것으로 판단되었다.

내부 결함을 포함하는 알루미늄 합금 주조품의 피로해석을 위한 모델링

곽시영 ( Si Young Kwak ),황호영 ( Ho Young Hwang ),김학구 ( Hak Ku Kim ),이성원 ( Sung Won Lee ) 한국주조공학회 2010 한국주조공학회지 Vol.30 No.5

The structural stress and fatigue behavior of tensile specimen containing internal shrinkage defect were modeled. Real shrinkage defect in casting was scanned by industrial CT (computed tomography), and subsequently its shape was simplified by ellipsoidal primitives for the structural analysis (S.S.M., shape simplification method). The analysis results were compared with the results by real shrinkage shape without any simplification process. It was possible to consider real shrinkage of casting in stress analysis and the method to predict fatigue life of casting with defect was proposed.

구조응력기반 마스터 피로 선도를 이용한 하중 비전달형 십자 필렛 용접조인트의 피로예측

곽시영(Si-Young Kwak) 대한용접·접합학회 2015 대한용접·접합학회지 Vol.33 No.6

Welding process is of importance to assemble products or structures, but also the process is structural weakness due to stress concentration in welding joint. The fatigue design of welded joint requires time & labor consuming fatigue test because the fatigue life is various according to the depth of joint, joint type and load type etc. In fatigue design codes, they guide to classify welding joints with their shape( BS7608, IIW Documents) and provide fatigue assessment information. In terms of numerical method for fatigue analysis, it is also difficult to decide the stress peak in joint because of mesh sensitivity which means that stress value is varies with element type or size on stress concentration zone. Hot-spot method is used generally, but Battelle of United States proposed Master S-N Curve based on structural stresses converted by mechanical equilibrium theory. In this research, we extracted master S-N curve from Battelle’s fatigue test DB including test data of various welding joints to apply on Non-Load-Carrying cruciform Joint. Comparing fatigue results between the case of using normal stress and case of structural stress cor the cruciform Joint, The suggested Battelle method showed successive results.

내부 결함을 고려한 주조 제품의 피로수명 예측을 위한 결함 형상단순화 해석모델

곽시영(Si-Young Kwak),김학구(Hak-Ku Kim) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.10

내부결함은 주조제품의 강도 및 피로 수명에 있어 상당한 영향을 미치기 때문에 주조공정에서 주요 관심사 이다. 일반적으로 내부결함은 응력집중을 발생시키며 균열의 시작점이 되므로 피로 수명과 같은 기계적 거동에 있어 수축공과 같은 결함을 이해하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 내부결함을 고려한 인장시편에 대해 피로시험을 수행하고 주조결함을 고려할 때의 특정하중피로노치 계수를 산정하였다. 실제 내부결함은 산업용 CT 장비를 통해서 확인하였으며 확인된 결함은 형상단순화법에 의해 타원체로 단순화 하고 응력해석과 피로해석을 수행하였다. 그 결과 우리가 제안한 방법이 기계적 거동에 있어 내부결함의 영향을 조사하고 피로수명 등을 예측함에 있어 유용함을 확인할 수 있었다. Internal defects are a major concern in the casting process because they have a significant influence on the strength and fatigue life of casting products. In general, they cause stress concentration and can be a starting point of cracks. Therefore, it is important to understand the effects of internal defects on mechanical properties such as fatigue life. In this study, fatigue experiments on tensile specimens with internal defects were performed. The internal defects in the casting product were scanned by an industrial CT scanner, and its shape was simplified by ellipsoidal primitives for the structural and fatigue analysis. The analysis results were compared with experimental results for casting products with internal defects. It was demonstrated that it is possible to consider internal defects of casting products in stress and fatigue analysis. The proposed method provides a tool for the prediction of the fatigue life of casting products and the investigation of the effects of internal defects on mechanical performance.