타원형 다단 딥 드로잉 제품의 성형성 향상을 위한 초기 소재 형상 최적 설계

이사랑(Sa-Rang Lee),박상민(Sang-Min Park),홍석무(Seokmoo Hong) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.10

다단계 딥 드로잉(multi-stage deep drawing)은 산업현장에서 대형의 금속 제품 뿐만 아니라 소형의 제품에 까지 많은 제품으로 확대되고 있는 제조 공정 중 하나이다. 예를 들어, 스마트 폰에 사용되는 USB-C형 소켓은 매우 작고, 정밀하며 세장비가 큰 부품이며, 이 제품은 타원형 다단계 딥드로잉 방법으로 제조된다. 다단계 딥 드로잉에 최종 제품의 두께 분포를 보장하기 위해서 다단계 딥드로잉 전체 공정에서 제품의 두께 분포가 균일하게 유지되어야 한다. 따라서 첫 번째 드로잉 작업 후에 타원형 제품의 장변과 단변쪽 측벽의 높이 차를 최소화하는 것은 최종 제품의 균일한 두께를 보장하는 가장 중요한 공정 설계 인자이다. 본 연구에서는 첫 번째 드로잉 공정 후 소재가 균일한 높이를 지속적으로 유지될 수 있도록 하기 위해서 유한요소해석을 기반으로 초기의 타원형 소재 형상 결정에 대한 최적 설계를 수행하였다. 최적 설계된 초기 블랭크 형상으로 성형된 제품의 경우 전체 균일한 두께 분포를 가질 뿐만 아니라 드로잉 후 제품의 장변과 단변의 높이 단차가 최소화 되었다. 최종적으로 최적 설계로 예측된 초기 소재 형상은 실제 실험 결과와 비교하여 검증되었고, 매우 양호한 결과의 일치를 보여주었다. Multi-stage deep drawing is a widely used industrial manufacturing process, and its applications are gradually expanding to both small products and large metallic products. The USB C-type socket used in smart phones, for example, is manufactured using oval multi-stage deep drawing. The socket is very small and slender and it requires precise manufacturing. The thickness distribution of the final product is guaranteed only if it is uniform throughout the overall process. Therefore, minimizing the height difference between long and short sidewalls after the first operation is important for this goal. An initial blank optimization was performed for an oval-type drawing process based on finite element simulations. The goal was to determine an initial blank geometry that can maintain uniform height and thickness after the first draw operation. The initial blank shape of the sheet metal was optimized, and the results show that it satisfied the conditions of minimal thickness reduction and even thickness distribution. The geometry from the optimized simulation was compared with experimental results, which showed good agreement.

국제 표준에 부합하는 국제건축설계공모전 운영방안에 관한 연구 - 광화문 광장과 독일 라이프치히 광장 국제공모전 사례비교를 중심으로 -

이사랑(Lee, Sa-Rang),김기준(Kim, Ki-Jun),류성룡(Ryoo, Seong-Lyong) 대한건축학회 2019 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.39 No.1

전자기 유도를 이용한 자석의 자화도 측정 연구

이정우 ( Jeong Woo Lee ),이사랑 ( Sa Rang Lee ),송규정 ( Kyu Jeong Song ) 전북대학교 과학교육연구소 2020 과학과 과학교육 논문지 Vol.45 No.1

본 연구에서 우리는 전자기 유도(Electromagnetic induction) 현상을 이용하여 영구자석(Permanent magnet)의 자화도(Magnetization) M 을 측정하였다. 솔레노이드(Solenoid) 코일다발(Coil bundle)의 중심축을 따라 자유낙하 운동하는 영구자석에 의한 자속(Magnetic flux) 변화는 코일다발에 전자기 유도 현상을 일으킨다. 이와 같이 발생하는 전자기 유도 현상을 분석하여 영구자석의 자화도 M 을 예측하였다. 최고점 유도 기전력(Maximum induced electromotive force) ε_max 에 대한 영구자석의 자기쌍극자 모멘트(Magnetic dipole moment) 평균값 m₊(αυg)은 3.2666 Am² 이고, 자화도 M은 3.33×10⁵ A/m 이며, 자기장의 세기 μ₀M은 0.42 T = 42000 G로 예측되었다. 이 결과는 테슬라미터(Tesla meter)를 이용하여 얻은 결과들과 약 10% 오차 내에서 일치하였다. In this study we measured the magnetization M of permanent magnets by using electromagnetic induction. Magnetic flux changes by permanent magnet that does free falling along the central axis of a solenoid coil cause electromagnetic induction in a coil bundle. The magnetization M of the permanent magnets was estimated by analyzing the electromagnetic induction phenomenon. The magnetic dipole moment average value m₊(αυg) of the permanent magnet for induced electromotive force ε_max at the maximum position is 3.2666 Am², the magnetization M ≃ 3.33 × 10⁵ A/m , and the magnetic field intensity μ₀M ≃ 0.42 T = 4200 G. These results were consistent with the results obtained using a Tesla meter within about 10% of the error.

알루미늄 캔 딥드로잉에서 Bottoming을 이용한 스프링백 최소화

박상민(Sang-Min Park),이사랑(Sa-Rang Lee),홍석무(Seokmoo Hong) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.9

다단 딥드로잉의 기술은 제조 비용과 사이클 시간 단축 등의 장점으로 인해서 금속 성형 산업에 널리 적용되고 있다. 다단 딥드로잉으로 만들어진 제품의 형상이 복잡하고 세장비 큰 특징을 가진다. 예를 들어, 휴대전화의 배터리캔은 대표적으로 다단 딥드로잉으로 만들어진 제품이다. 배터리캔의 형상은 높이와 두께의 큰 종횡비를 가지고 있기 때문에 제조하기 무척 어렵다. 또한 최종 조립된 부품은 다단계 딥드로잉 후 스프링백으로 인해 조립 문제가 발생한다. 이러한 배터리 캔의 조립시 발생하는 품질문제를 개선하기 위해서는 드로잉 후 스프링을 줄이기는 것이 매우 중요하다. 스프링백을 감소시키기 위해 산업 현장에서는 over bending, corner setting 및 Ironing 등의 경험적 방법을 적용해 왔으나, 본 연구에서는 유한 요소법을 이용한 보토밍(Bottoming)법을 제안하여 스프링을 줄이는 실용적이고 과학적인 방법을 제안하였다. 보토밍은 드로잉으로 성형된 최종 판재에 펀치로 압축응력을 더욱 부가하여 스프링을 감소시키는 방법이다. 최적의 금형설계를 위해서 다양한 경우의 보토밍 공정 해석 시뮬레이션이 상용 유한요소 해석프로그램 (DYNAFORM)을 이용하여 연구되였다. 보토밍 공정을 적용한 제품의 스프링백 시뮬레이션 결과와 실험 결과와 비교되었고 그 시뮬레이션 결과는 실험과 잘 일치함을 보여 주었다. 결론적으로, 제안된 보토밍 방법은 산업계에서 스프링을 줄이기 위한 실용적인 방법으로 널리 사용될 것으로 예상된다. The technology of multistage deep drawing has been widely applied in the metal forming industry, in order to reduce both the manufacturing cost and time. A battery can used for mobile phone production is a well-known example of multistage deep drawing. It is very difficult to manufacture a battery can, however, because of its large thickness to height aspect ratio. Furthermore, the production of the final parts may result in assembly failure due to springback after multistage deep drawing. In industry, empirical methods such as over bending, corner setting and ironing have been used to reduce springback. In this study, a bottoming approach using the finite element method is proposed as a practical and scientific method of reducing springback. Bottoming induces compression stress in the deformed blank at the final stroke of the punch and, thus, has the effect of reducing springback. Different cases of the bottoming process are studied using the finite element program, DYNAFORM, to determine the optimal die design. The results of the springback simulation after bottoming were found to be in good agreement with the experimental results. In conclusion, the proposed bottoming method is expected to be widely used as a practical method of reducing springback in industry.

독거노인 지원 개선을 위한 서비스 디자인 제안

유다미 ( Yu Da-mi ),김혜인 ( Kim Hye-in ),박진원 ( Park Jin-won ),이사랑 ( Lee Sa-rang ),하효정 ( Ha Hyo-jung ),윤재영 ( Yun Ray Jae-young ) 커뮤니케이션디자인학회 2016 커뮤니케이션 디자인학연구 Vol.57 No.-

우리나라는 이미 2000년에 고령화사회에 접어 들었고 2026년에는 초고령사회로 접어들 것으로 예상된다. 늘어나는 노인의 수 만큼이나 독거노인과 그 문제가 심각해지고 있지만 그에 대한 지원 및 관리는 매우 부족한 실정이다. 본 연구는 이러한 문제를 해소하기 위해 독거노인의 증가에 따라 발생되는 문제를 알아보고 그 해결방안으로 봉사와 기부에 상대적으로 호의적인 청년(학생)층을 유입할 수 있는 서비스 디자인을 제안한다. 연구방법으로는 관찰조사를 통하여 독거노인, 청년(학생), 어르신 돌봄 센터와 같은 이해관계자를 도출하고, 설문조사 및 심층 인터뷰 통하여 각 이해 관계자 간에 발생하는 문제점을 발견하였다. 문제점을 해소하기 위해 크게 `봉사하기`, `기부하기` 기능으로 나누어 신청단계를 간소화하였다. 또한 시간기부인 봉사를 통해 획득한 `베리` 포인트는 물질적으로 지정기부를 할 수 있도록 기획하였다. 이와 같은 기능들을 모바일앱 프로토타입으로 제작 하였고 1차, 2차에 걸친 사용성 테스트를 진행했다. 결과적으로 본 연구가 독거노인 문제 해소와 청년들을 대상으로 한 새로운 기부문화 창출에 기여할 것으로 기대한다. Korea already became a fast aging society in 2000 and there is a forecast of becoming a super-aged society by 2026. As the number of the aged increases, the issue related with the increasing number of elderly people living alone and aging society is becoming more serious but there is an insufficiency in supporting senior citizens and managing the situation. The purpose of this study is to identify problems occurred by the increasing number of elderly people living alone to obtain a solution for the problems and suggest a service design to attract young people in their 20s, who is more likely to favor voluntary service and donation for solution. For a study method, an observational study was conducted with selecting people who are engaged in senior care center, students in their 20s, and elderly people living alone and conducting questionnaire and in-depth interview with them and the problems occurred among those interested parties. The application steps were being simplified by dividing them into major categories, `performing voluntary service` and `donating`, to solve the problems. Also, `berry` points obtained by a voluntary service, which is an essentially time-donating, is available for designated financial donation. Those functions were manufactured as a mobile application prototype and first and second usability tests were conducted. As a result, it is expected that this study will contribute to creation of new donation culture with students in their 20s and solution for elderly people living alone.