공리적 설계 기법을 이용한 생산시스템 설계 지원 방안에 대한 고찰

백태진(T. Back),강무진(M. Kang) 한국정밀공학회 2004 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2004 No.10월

To cope with the challenge from global market characterized by frequent changes in requirements, manufacturing enterprise should be able to promptly adjust its manufacturing system accordingly. Therefore, it is important to provide manufacturing system designer with an appropriate methodology to (re-)design a manufacturing system subject to requirements change. Axiomatic design theory focuses design activity mainly on functional consideration rather than physical, and has been known as effective especially in the conceptual design phase. This paper introduces an approach to apply the axiomatic design principle to manufacturing system design. It is shown that a new design solution can be reached quickly by finding design parameters for the added or revised functional requirements and thus achieving a set of functional requirements as well as design parameters that satisfy the independence axiom. Some illustrative examples are also given.

원심압축기 최적화를 위한 연구 (Ⅰ)

최형준(Hyoung-Jun Choi),박영하(Young-Ha Park),안국영(Kook-Young Ahn),조수용(Soo-Yong Cho) 한국항공우주학회 2011 韓國航空宇宙學會誌 Vol.39 No.5

원심압축기 임펠러의 최적화연구를 수행하기 위하여 임펠러의 형상변수와 설계변수에 관한 연구를 수행하였다. 최적화된 결과로부터 성능향상이 달성되었는지를 평가하기 위하여 기존에 실험되어진 임펠러를 선택하였으며, 이 임펠러에서 최적화를 위한 설계변수를 선정하였다. 임펠러 유로에서 허브와 쉬라우드에서의 형상은 베지어곡선으로 재설계되었다. 또한 임펠러 허브와 팁에서의 블레이드 캠버선도 베지어곡선으로 표현하였다. 각각의 형상곡선은 6-8개의 조정점으로 충분히 일치하는 곡선을 얻게 되었으며, 이 중 형상의 변화에 큰 영향을 미치는 조정점을 선택하여 8개의 설계변수로 최적화가 가능함을 보여주었다. 따라서 기존에 사용되고 있는 원심압축기 임펠러의 점 데이터를 활용하여 최적화 형상을 위한 연구가 진행될 수 있음을 보여주었다. Shape parameters and design variables for a centrifugal compressor impeller were investigated for optimizing a centrifugal compressor. In order to compare the performance of an optimized impeller with the performance of the original impeller, an already tested impeller was chosen and design variables for optimization were selected. The meridional shapes at the shroud and at the tip were re-designed using the Bezier curve. The camber-lines of the impeller blade at the hub and at the tip were also expressed by the Bezier curve. The shape curves for impeller could be expressed using 6-8 control points. Among them, eight control points which have strong effect to the shape can be selected as design variables for optimization. Therefore, any impeller which is expressed by data points for its shape can be optimized using few design variables.

헬리콥터 초기 설계 모델에 대한 민감도 분석 및 매개변수 연구

김승범(Seung Bum Kim),최종수(Jong Soo Choi) 한국항공우주학회 2015 韓國航空宇宙學會誌 Vol.43 No.4

본 논문은 헬리콥터 초기 설계를 위해 수정된 추정식을 적용한 헬리콥터 초기 설계 모델 정립 연구의 응용에 대한 내용으로 헬리콥터 초기 설계의 효율성을 제고하고 개선하고자 하였다. 헬리콥터 설계 시 중량계수 영향성을 확인하고 적정한 중량계수 적용방법을 제시하였으며, 중량계수 및 회전면 하중, 블레이드 개수, 블레이드 종횡비와 같은 주요 매개변수에 대한 민감도 분석과 연관관계에 대해 고찰하였다. 연구 결과, 설계 시 변수에 대한 연관관계 및 민감도의 양을 고려하여 설계 할 헬기 특성을 최적화해야하며, 주요 매개변수들 사이에는 복합적인 연관관계가 존재하므로 설계 시 설계자는 설계 인자들에 대한 신중한 고려가 필요한 것으로 분석되었다. This paper is the study on the establishment of design model to improve design efficiency using modified weight estimation equation on the initial design stage for development of a helicopter. The methodology to extract coefficients of the weight estimation equation was proposed through the influence investigation for the weight of components and the parameter study and sensitivity analysis for design variables such as the rotor disk loading, the number of blade and the aspect ratio of blade were also performed. As a result of study, the relation of parameters and degree of sensitivity of parameters on helicopter design are considerable points for optimization of helicopter characteristics, and it is necessary for designer to consider the complex relation of main parameters.

콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교의 설계변수 분석

노병철,이용진,최규형 한국구조물진단유지관리공학회 2011 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.15 No.6

최근 중앙경간 일부를 강박스 거더로 대체하여 자중을 감소시켜 중앙경간의 장경간화를 시도한 교량형식인 콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교는 기존 엑스트라도즈드 교량을 개선하기 위한 대안으로 제시되고 있다. 콘크리트- 강 복합 엑스트라도즈드교는 자중 감소를 통해 중앙경간의 장경간화가 가능할 뿐 아니라 기존형식과 동일한 경우 주거더의 높이와 측경간을 감소시킬 수 있어 구조적 효율성이 매우 우수한 형식으로 평가되고 있다. 따라서 콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교에 대한 최적의 설계기법을 구축하는 것이 매우 중요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 콘크리트-강 복합 엑스트라도즈드교에 대한 주요 설계변수(주탑 높이, 주거더 높이 및 강상판 거더 길이)를 도출하고, 이를 바탕으로 설계변수별 수치해석과 그 결과를 이용한 설계변수별 민감도 분석을 실시하여 설계변수가 교량의 설계에 미치는 영향을 정량적으로 반영할 수 있는 설계가중값을 도출하였다. Recently, the concrete-steel hybrid extradosed bridge has been proposed as alternative bridge type at long span site. The hybrid extradosed bridge adopts light orthogonal deck girder instead of heavy concrete deck girder at the center span of bridge, and it enables to construct long-span bridge. And also, for this bridge type the decrease of self-weight of girder enables to reduce girder depth and side span length of extradosed bridge, so its type has more efficient structural behavior and makes it possible to perform optimal bridge design. Therefore, it is very important to set up the procedure and parameters of optimal design for concrete-steel hybrid extradosed bridge. In this study, the effects of design parameters (the variation of pylon height, bridge deck depth and orthogonal deck girder length) are discussed. And numerical analysis and sensitivity analysis are carried out according to these parameters. And design weight values about these parameters are quantitatively suggested to reflect characteristics of concrete-steel hybrid bridge.

청주 무심천 유역의 2017년 7월 16일 홍수사상을 반영한 설계홍수량의 산정

장형준,이호진,황명규,천호권,이효상 위기관리 이론과 실천 2018 Crisisonomy Vol.14 No.6

This study aims to evaluate the effect of the 2017 flood on design flood estimation at Mushim River in Cheongju. The design floods were estimated in two cases (CASE 1 and CASE 2) and compared to each other using hydrological data from 1967 to 2016 and 1967 to 2017, respectively. The FARD model was used to estimate the probable rainfall, and the HEC-HMS model was calibrated based on 15 flood events. All calibrated parameter sets were applied to the two cases to estimate the design flood. The range of the design flood was estimated from 364.9 to 1,231.6 m3/s for Case 1, while from 431.0 to 1,455.0 m3/s for CASE 2. The finding that the design flood of CASE 2 was approximately 18% greater than that of CASE 1 indicates that the flood event on July 16th, 2017 increased the design flood in this river by 66.1 ~ 412.4 m3/s. The observed peak discharge on July 16th 2017 (1,028.5 m3/s) was below the current target design flood (1,355 m3/s) but the maximum estimated design flood in CASE 2 was greater than the current target, which confirmed an increase of flood risk. 본 연구의 목적은 2017년 7월 16일 홍수사상이 청주 무심천 유역의 설계홍수량 산정에 미치는 영향을 확인하는 것이다. 설계홍수량은 1967 ~ 2016년까지의 수문자료를 바탕으로 한 Case 1 및 1967 ~ 2017년 7월까지의 수문자료를 바탕으로 한 Case 2로 구분하여 산정되었다. 본 연구에서는 FARD 모형을 활용하여 확률강우량이 산정되었으며, 2000년 이후 15개 관측 홍수사상을 바탕으로 HEC-HMS 모형을 검정하였다. 검정된 모든 HEC-HMS 모형의 매개변수는 설계홍수량 산정 과정에 적용되었다. 그결과, Case 1의 설계홍수량 모의 결과는 364.9 ~ 1,231.6 m3/s이고, Case 2의 결과는 Case 1과 비교하여66.1 ~ 412.4 m3/s(약 18%) 증가된 431.0 ~ 1,455.0 m3/s를 나타내고 있다. 이를 통하여 2017년 7월 16일홍수사상이 설계홍수량 증가에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 2017년 7월 16일 홍수사상의 최대관측 유량은 1,028.5 m3/s로, 현재 적용되고 있는 설계홍수량인 1,355 m3/s보다 낮은 수치를 보이고있다. 그러나 Case 2에서 모의된 최대 설계홍수량은 설계홍수량보다 큰 수치를 나타내고 있어, 홍수에 대한 청주 무심천 유역의 위험성이 증가하는 것으로 판단할 수 있다.

수정된 추정식을 적용한 헬리콥터 초기 설계 모델 정립에 관한 연구

김승범(Seung Bum Kim),최종수(Jong Soo Choi) 한국항공우주학회 2015 韓國航空宇宙學會誌 Vol.43 No.3

본 연구에서는 기존의 헬리콥터 초기 설계 도구를 분석하여 단점을 확인하였으며, 추정식을 유도하고 최신화하여 설계 모델을 정립해 초기 설계도구의 우세성과 용이성을 제고하고자 하였다. 이를 위해 Tishchenko 방법론을 기반으로 최신 추정식을 유도하여 정립하였으며, 사이징에서는 순차분해법을 이용하여 충실도를 높이고 해석에 소요되는 시간을 줄이고자 하였다. 또한, 정립된 최신화된 경험식에 적용 가능한 경험적 파라미터를 헬기 데이터베이스를 이용한 회귀분석과 수치해석을 통해서 추출하여 설계 시 발생되는 오차를 줄이고 사용자가 어렵지 않게 적용할 수 있도록 하였다. 이를 통해 도출한 연구 결과는 기존의 설계 도구인 RISPECT 개념 설계 도구와 비교하여 설계 모델이 타당함을 확인하였으며, 기존의 운용되고 있는 다양한 중량군의 헬리콥터를 재설계한 중량 및 형상 계산 결과가 평균 5%이하의 오차를 보임으로 초기 설계 도구로 효율적으로 활용될 수 있음을 확인하였다. The helicopter initial design model was established by using the latest weight estimation equations based on the Tishchenkos methodology through the study existing initial design tools. The sequential decomposition method is used to reduce analysis time in the sizing. Empirical parameters of the weight estimation equation were also extracted from numerical and regression analysis for a helicopter database. Design input and output values were compared with the RISPECT design tool. Finally, comparison of the re-design resulting for several existing helicopters was presented and showed the good agreement within less than 5% in the weight estimation and main rotor sizing. Established initial design model was proved to be effectively used as initial design tool.

대형 CFRP Plate용 정착구의 설계요소분석 및 최적설계

김형준 ( Hyung-joon Kim ),정흥진 ( Heung-jin Chung ) 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.24 No.6

본 연구에서는 교량구조물에 활용할 수 있는 폭 100mm 이상의 대형 탄소판을 고정할 수 있는 쐐기형 정착구를 설계하기 위해서, 주요설계변수인 쐐기의 각도, 정착블록-쐐기 사이의 마찰계수 등을 기준으로 거동특성을 수치해석방법으로 분석하였다. 설계변수 별로 탄소판의 응력상태를 계산하고, 복합재료 파괴기준에 의하여 정착구의 극한상태에서의 성능을 평가하였고, 이를 바탕으로 정착구의 최적설계 제원을 결정하였다. 실물실험을 통하여 최적설계된 정착구의 성능을 검증하였으며, 본 연구의 결과는 대형 구조물을 보강하기 위한 탄소판 정착구의 최적설계에 활용될 수 있을 것으로 판단된다. In this study, in order to design a wedge-type anchor that can hold an wide carbon plate with a width of 100 mm or more that can be used in a bridge structure, the mechanical behaviors are evaluated based on the main design variables such as the angle of the wedge and the coefficient of friction between the guide and the wedge. The stress state of the carbon plate was calculated by numerical analysis method for each design variable, and the performance of the anchor in the critical state was evaluated according to the failure criteria for composite material, and the optimal design specifications of the anchor were determined based on numerical results. The performance of the optimally designed anchor was verified through actual experiments, and the results of this study are considered to be useful for the optimal design of the CFRP plate anchor to reinforce large structures.

설계변수를 고려한 연속 아치교의 형상거동에 관한 연구

이택우,박순응,박문호,정세영 청운대학교 건설환경연구소 2012 청운대학교 건설환경연구소 논문집 Vol.7 No.1

With authentic and economic considerations of arch bridges, rise ratio, span ratio, and the shape of arch ribs have been mentioned as the most important elements. When adopting the shape of arch bridges in preliminary design process, this study suggests in addition to dead loads, live loads seismic loads should be determining design parameters. According to the result of analysis, the structures having rise ratio of 1/4 and span ratio of 1.00: 1.56: 2.67 show reduction of their member forces by 40% and moreover, increased structural stability by 10% especially in the case of having parabolic arch ribs. It needs to be considered to be the particular point that in the parabolic arch ribs, the reduced maximum displacement by 10% has been observed through an seismic analysis, which is 10% less than hyperbolic ones'. Consequently, optimum rise ratio can be 1/4. Especially under the limited field conditions, designing the structures with parabolic arch ribs can cause them structurally more stable. 아치교량의 미관과 경제성을 고려할 때 가장 중요한 요소가 라이즈 비, 경간 비, 아치축선의 형태이다. 본 연구에서는 아치교량의 여러 설계변수를 통해 현재 고려하고 있는 자중뿐만 아니라 활하중 및 지진하중을 결정인자로 추가하여 기본설계단계에서의 교량형태 선정 시 기초자료를 제시하고자 하였다. 해석결과 경간 비는 100:1.56:2.67, 라이즈 비는 1/4일 경우 주경간부 최대단면력이 40% 감소하였으며 아치리브부 형상은 포물선인 경우 구조적 안정성이 10%증가되었다. 내진해석결과 아치리브의 형태가 포물선인 경우 쌍곡선인 경우에 비해 아치리브부 최대변위가 10% 감소하였다. 기본설계단계에서 현장 여건으로 인한 경간비, 라이즈 비의 제약을 받을 경우 아치축선 형상을 포물선으로 설계하면 구조적 안정성을 높일 수 있을것으로 판단된다.

엘리베이터용 로프 브레이크 시스템의 설계변수 최적화에 관한 연구

윤영환,최명진,장승호 한국공작기계학회 2001 한국생산제조학회지 Vol.10 No.6

Hydraulic systems of rope brake for elevators are modelled to evaluate design parameters such as cylinder pressure, piston displacement, accumulator capacity, and so on. To assure the results, experiments were performed. The analysis results agree well with the experimental results. The scheme in this study is expected to be utilized in the design of rope brake system for elevators to get design parameters and to improve the safety.

6자유도 가상 체험기의 설계 변수에 관한 연구

김찬수 한국차세대컴퓨팅학회 2011 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.7 No.6

본 논문에서는 6자유도를 갖는 가상 체험기를 설계하기 위하여 설계 변수를 최소한으로 감소할 수 있는 방법을 제시하였다. 기구의 크기 변화에 대하여 모든 조건수(condition number) 성능 지표와 병진속도에 대한 동작성(manipulability) 성능 지표는 불변성을 갖고 있음을 보였다. 조인트 위치의 평면성 및 대칭성 가정과 크기 변화에 대한 성능지표 불변성을 이용하여 제시된 중요한 설계변수는 상판의 유사정육각형을 외접하는 원의 반지름, 하판의 유사정육각형의 반각 와 상판의 유사정육각형의 반각, 초기 위치에서 상판의 높이 로 감소할 수 있음을 보였다. 또한 성능지표를 구하기 위하여 사용되는 네 개의 부분 행렬들을 제시된 설계 변수를 사용하여 유도하였고, 이 행렬을 사용하여 피해야 할 특이 형태를 갖는 설계를 제시하였다.