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안다훈(Dahoon Ahn),신유정(Yujeong Shin),최경후(Kyungwho Choi) 한국고분자학회 2021 폴리머 Vol.45 No.6
본 연구에서는 정밀 모션기구 등의 제진 시스템에 적용하기 위한 가변강성 탄성기구를 제작하고 그 특성을 실험하였다. 진동 저감에 필요한 특성으로서 전단강성과 그 가변 정도를 파악하기 위해 천연고무 기지재 기반 자기유변탄성체를 제작하여 실험하였다. 혼입한 자기 응답성 입자는 입도 및 제조방식을 달리하는 4종의 카보닐 철을 사용하였으며, 자기장을 변경하며 전단강성 및 자기유변 효과를 측정하였다. 강성이 높고 자기유변 효과가 큰 입자를 선정하여 자기유변 탄성체를 제작하고, 이를 이용하여 전자석이 일체형으로 통합된 가변강성 탄성기구를 제작하였다. 전자석 전류 인가에 따른 공진주파수 변화를 실험하여 3.67-6.75% 가변강성 특성을 검증하였으며 전자석 구동에 따른 열적인 효과를 실험적으로 관찰하였다. In this study, variable stiffness elastic mechanism for the application to a vibration isolation system for precision motion mechanism was manufactured and its characteristics were evaluated. In order to understand the shear modulus and its variation as characteristics for vibration attenuation, magnetorheological elastomers based on a natural rubber matrix were fabricated and tested. Four types of carbonyl iron particles with different manufacturing methods were used, and the shear modulus and magnetorheological effects were measured by changing the volume fraction and applied magnetic field. A magnetorheological elastomer was manufactured by selecting carbonyl iron particles with high shear modulus and a large magnetorheological effect, and using this, a variable stiffness elastic mechanism with integrated electromagnets was manufactured. Variable stiffness characteristics of 3.67-6.75% were verified by testing the resonance frequency change according to the application of electromagnet current, and the thermal effect was experimentally observed.
자기부상용 Halbach 자석 배열을 이용한 선형 능동자기 베어링의 최적설계
이학준(Hakjun Lee),안다훈(Dahoon Ahn) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.1
본 논문은 Halbach 자석 배열을 사용하여 새로운 구조의 선형 능동자기 베어링 개발을 제시하고자 하였다. 선형 능동자기 베어링은 자석 간 발생하는 자중 보상 능력과 코일에 전류를 인가함으로서 발생하는 동적 힘을 이용하여 반도체 장비, 가공 장비 등 다양한 산업분야에서 적용되고 있다. 기존의 선형 능동자기 베어링은 크기에 비해 동적 힘이 낮은 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 기존 보다 높은 동적 힘을 발휘하는 선형 능동자기 베어링을 개발하기 위해 시뮬레이션을 통해 기존 구조를 분석하고 새로운 구조를 제안하였다. 제안된 새로운 구조의 선형 능동 자기베어링을 최적화하기 위해서 모델링 및 최적 설계를 수행하였다. Sequential Quadratic Programming을 사용하여 제안된 선형 능동자기 베어링의 기하학적 설계 변수에 대해 최적의 설계가 수행되었으며, 최적설계 된 선형 능동자기 베어링의 설계성능은 정적 힘 45.063 N, 로렌츠 힘 상수 19.543 N/A 로 기존보다 높은 동적 힘을 발휘하는 것이 확인되었다. This paper presents a new structure for a linear active magnetic bearing using a Halbach magnet array. The proposed magnetic bearing consisted of a Halbach magnet array, center magnet, and single coil. The proposed linear active magnetic bearing has a high dynamic force compared to the previous study. The high dynamic force could be obtained by varying the thickness of a horizontally magnetized magnet. The new structure of Halbach linear active magnetic bearing has a high dynamic force. Therefore, the proposed linear active magnetic bearing increased the bandwidth of the system. Magnetic modeling and optimal design of the new structure of the Halbach linear active magnetic bearing were performed. The optimal design was executed on the geometric parameters of the proposed linear active magnetic bearing using Sequential Quadratic Programming. The proposed linear active magnetic bearing had a static force of 45.06 N and a Lorentz force constant of 19.54 N/A, which is higher than previous research.
집중 태양열에 의한 온도구배가 열전발전모듈의 출력 성능에 미치는 영향
최경후(Kyungwho Choi),안다훈(Dahoon Ahn),부준홍(Joon Hong Boo) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.10
일반적으로 열전발전 소자를 사용하여 에너지 하베스팅을 하는 경우, 시스템의 작동환경에 의해 주어지는 온도구배를 활용하게 된다. 따라서 열전소자의 특성상 큰 온도구배를 기대하기 어려운 작동환경에서는 원하는 출력을 얻을 수 없으며, 작동 온도가 높을 때 얻어지게 되는 최적의 발전효율을 기대하기 힘들다. 자연환경에서 얻을 수 있는 태양에너지를 활용한 신재생 에너지의 활용은 그 동안 태양광발전이나 태양열발전에 국한되어 왔다. 태양광발전은 태양광의 일정 파장대만 사용하고 빛의 산란에 의해 발전효율이 낮아지는 단점이 있으며, 태양열발전은 일반적으로 대규모 설비를 갖춰야 하는 공간상의 제약이 있다. 본 연구에서는 태양열을 집광하여 열전소자에 조사함으로서 큰 온도구배를 형성하여 상용 열전소자의 출력을 향상시킬 수 있는 간단한 소형 발전시스템을 설계 및 제작하였다. 장시간 태양열 집중을 위해 태양 추적 장치를 설치하였으며, 열전소자 하부에 고온의 태양열이 전달되어 온도 편차가 줄어드는 현상을 막기 위해 액체 순환식 냉각기를 설치하여 큰 온도구배를 유지할 수 있도록 설계한 후, 일련의 실험으로 시험하여 그 유용성과 타당성을 검증하였다. Energy harvesting through a thermoelectric module normally makes use of the temperature gradient in the system"s operational environment. Therefore, it is difficult to obtain the desired output power when the system is subjected to an environment in which a low temperature gradient is generated across the module, because the power generation efficiency of the thermoelectric device is not optimized. The utilization of solar energy, which is a form of renewable energy abundant in nature, has mostly been limited to photovoltaic solar cells and solar thermal energy generation. However, photovoltaic power generation is capable of utilizing only a narrow wavelength band from the sunlight and, thus, the power generation efficiency might be lowered by light scattering. In the case of solar thermal energy generation, the system usually requires large-scale facilities. In this study, a simple and small size thermoelectric power generation system with a solar concentrator was designed to create a large temperature gradient for enhanced performance. A solar tracking system was used to concentrate the solar thermal energy during the experiments and a liquid circulating chiller was installed to maintain a large temperature gradient in order to avoid heat transfer to the bottom of the thermoelectric module. Then, the setup was tested through a series of experiments and the performance of the system was analyzed for the purpose of evaluating its feasibility and validity.