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탄소나노튜브 복합소재 전왜 특성과 3D 프린팅을 활용한 로드셀 개발 연구
강인필(Inpil Kang),정관영(Kwan Young Joung),최백규(Beak Gyu Choi),김성용(Sung Yong Kim),오광원(Gwang Won Oh),김병탁(Byung Tak Kim),백운경(Woon Kyung Baek) 유공압건설기계학회 2020 드라이브·컨트롤 Vol.17 No.4
This paper presents the basic research for the design and fabrication of a 3D-printed load cell made of NCPC (nano-carbon piezo-resistive composite). We designed a structure that can resonate at a low frequency range of about 5–6 Hz with ANSYS using sensitivity analysis and a response surface method. The design was verified by fabricating the device with a low-quality commercial 3D printer and ABS filament. We conducted a feasibility test for a commercial sensor using 1000 cyclic load tests at 0.3 Hz in a material testing system. A manufacturing process for the 3D printer filament based on the NCPC was also developed using the nano-composite process.
전왜성 탄소나노 복합소재 기반 스트레인 센서 2D 패턴 설계 기술 연구
강인필,최백규,김성용,오광원,정관영 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-
높은 기계적 강도와 우수한 전기전도성을 지닌 탄소나노소재들은 전왜성을 지닌 나노 복합소재(Nano Carbon Piezoresistive Composite, CNPC)로 개발 될 수 있다. NCPC의 전기 전도성은 인가되는 힘과 변형에 대하여 민감하게 변화하는 센서 소재로서, 그 성능은 탄소나노 소재의 특성 및 함량뿐만 아니라 인쇄되는 형상과 밀접하다. 따라서 본 연구에서는 유연 센서 또는 대변형 센서로 제작을 위한 전극의 효과적인 형상을 연구하였다. 센서 전극의 기하학적 형상이 감도에 미치는 영향을 실험하고, 그 결과를 물리적인 전왜성 모델에 근거하여 분석하였다. 그리고 센서 응용을 위하여 구조물의 변형을 전산 해석을 하고, 여기에 적합한 전극의 2D패턴을 설계하고 그 특성을 실험적으로 연구하였다.
전기적 임피던스 측정을 이용한 탄소나노튜브 복합소재 센서
강인필(Inpil Kang),정관영(Kwan Young Jung),박형기(Hyungki Park),허훈(Hoon Huh),최경락(Gyeong Rak Choi) 대한기계학회 2006 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2006 No.11
To address the need for new intelligent sensing, this paper introduces nano sensors made of carbon nanotube (CNT) composites and presents their preliminary experiments. Having smart material properties such as piezoresistivity, chemical and bio selectivity, the nano composite can be used as smart electrodes of the nano sensors. The nano composite sensor can detect structural deterioration, chemical contamination and bio signal by means of its impedance measurement (resistance and capacitance). For a structural application, the change of impedance shows specific patterns depends on the structural deterioration and this characteristic is available for an in-situ multifunctional sensor, which can simultaneously detect multi symptoms of the structure. This study is anticipated to develop a new nano sensor detecting multiple symptoms in structural, chemical and bio applications with simple electric circuits.
실리콘 하이드로겔 렌즈의 반복적 건조로 인한 렌즈형태 및 자·타각적 증상의 변화
김소라,강병호,정인필,박미정 한국안광학회 2012 한국안광학회지 Vol.17 No.4
Purpose: In this study, the changes in the shape of silicone hydrogel lenses, dryness of lens and objective/subjective symptoms that could be induced by repeating dryness of lens and objective/subjective symptoms were investigated. Methods: After drying and rehydrating of silicone hydrogel lenses with different lens material and thickness for 4 times, their overall diameters and base curves were compared. Subjective symptoms, non-invasive tear break-up time (NIBUTs) and blinking rate were evaluated after wearing dehydrated silicone hydrogel lens. Results: Overall diameter and base curve increased in all tested silicone hydrogel lenses by repeating dryness and rehydration. The degree of change in over all diameter and base curve were variable on the material. There were irregular change of lens parameters in thicker lens. When the subjects wore silicone hydrogel lenses after drying and rehydrating, their NIBUTs were decreased and blink rates were increased regardless of lens material or thickness. In addition, repetitive drying of silicone hydrogel lenses affected the lens fitting. Therefore, subjective symptoms such as itching, pain, irritation, foreign body sensation, dryness tended to be increased. Conclusions:The results obtained from the study may suggest to develop durable silicone hydrogel contact lenses against dry environment since the changes in parameters of silicone hydrogel lens and the subjective discomfort were observed after repetitive drying and rehydration. 목적: 본 연구에서는 반복적인 건조에 의해 유발되는 실리콘 하이드로겔 렌즈의 형태 변화 및 착용시의 자·타각적 증상의 변화에 대해 알아보고자 하였다. 방법: 재질 혹은 두께가 다른 실리콘 하이드로겔 렌즈를 4회씩 건조하고 수화시킨 후 전체 직경과 베이스커브의 변화를 비교하였으며, 건조되었던 실리콘 하이드로겔 렌즈를 착용한 후착용자의 자각적 증상 및 비침입성 눈물막 파괴시간과 순목횟수를 측정하였다. 결과: 반복되는 건조와 수화로 인하여 모든 실리콘 하이드로겔 렌즈의 전체 직경과 베이스커브가 증가하였다. 전체 직경과 베이스커브가 변하는 정도는 재질에 따라 각기 상이하였으며 두꺼운 렌즈에서는 건조수화 횟수에 따라 불규칙적인 변화가 나타났다. 실리콘하이드로겔 렌즈의 재질이나 두께에 관계없이 건조수화 과정을 거친 렌즈를 착용하였을 때에는 착용자의 비침입성눈물막 파괴시간은 감소하였으며, 순목횟수는 증가하였다. 또한, 반복적인 건조수화는 렌즈의 착용감에도 영향을 미쳐 가려움, 통증, 자극감, 이물감, 건조감이 증가하는 경향이 있었다. 결론: 본 연구 결과를 통하여 반복적인 건조수화로 실리콘 하이드로겔 렌즈의 형태 변화 및 이에 따른 착용감 저하 유발을 확인하였으므로 건조한 환경에 대하여 강한 내구성을 가지는 실리콘 하이드로겔 콘택트렌즈의 개발 필요성을 제안할 수 있다.
3D 프린팅 센서 연구 동향 소개-전왜성 변형/로드셀 센서 중심으로
조정훈 ( Jeong Hun Cho ),문현우 ( Raymond Hyun Woo Moon ),김성용 ( Sung Yong Kim ),최백규 ( Baek Gyu Choi ),오광원 ( Gwang Won Oh ),정관영 ( Kwan Young Joung ),강인필 ( In Pil Kang ) 한국센서학회 2021 센서학회지 Vol.30 No.6
The conventional microelectromechanical system (MEMS) process has been used to fabricate sensors with high costs and high-volume productions. Emerging 3D printing can utilize various materials and quickly fabricate a product using low-cost equipment rather than traditional manufacturing processes. 3D printing also can produce the sensor using various materials and design its sensing structure with freely optimized shapes. Hence, 3D printing is expected to be a new technology that can produce sensors on-site and respond to on-demand demand by combining it with open platform technology. Therefore, this paper reviews three standard 3D printing technologies, such as Fused Deposition Modeling (FDM), Direct Ink Writing (DIW), and Digital Light Processing (DLP), which can apply to the sensor fabrication process. The review focuses on strain/load sensors having both sensing material features and structural features as well. NCPC (Nano Carbon Piezoresistive Composite) is also introduced as a promising 3D material due to its favorable sensing characteristics.