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ZnO/SiO₂ 가지형 나노계층구조의 제작 및 광학적 특성 연구
고영환(Y. H. Ko),김명섭(M. S. Kim),유재수(J. S. Yu) 한국진공학회(ASCT) 2011 Applied Science and Convergence Technology Vol.20 No.5
실리콘(silicon) 기판위에 전기화학증착법(electrochemical deposition)을 이용하여 성장된 ZnO (zinc oxide) 나노로드 표면에 SiO₂ (silicon dioxide)를 전자빔증발법(e-beam evaporation)을 이용하여 증착하였으며, 이는 자연적으로 경사입사(oblique angle) 증착이 이루어져 SiO₂ 나노로드가 자발 형성되어, ZnO/SiO₂ 가지형 나노계층구조형태가 제작될 수 있음을 확인하였다. 실험을 위해서 SiO₂ 증착률을 0.5 ㎚/s로 고정하고 SiO₂ 증착시간을 변화시켰으며, 각각 나노구조의 형태와 광학적 특성을 분석하였다. 실리콘 기판위에 전기화학증착법으로 성장된 ZnO 나노로드는 수직으로 정렬된 1차원의 나노구조의 기하학적 형태를 갖고 있어, 입사되는 빛의 파장이 300 ㎚에서 535 ㎚인 영역에서 10% 미만의 반사방지(antireflection) 특성을 보였으며, SiO₂ 증착시간이 100 s일 때의 ZnO/SiO₂ 가지형 나노계층구조에서는 점차적 변화를 갖는 유효 굴절률 분포로 인해 개선된 반사방지 특성을 확인하였다. 이러한 반사방지 특성과 branch 계층형태의 나노구조형태는 광전소자 및 태양광 소자 응용에 있어서 유용한 소재로 사용될 수 있다. We fabricated the ZnO (zinc oxide)/SiO₂ (silicon dioxide) branch hierarchical nanostructures by the e-beam evaporation of SiO₂ onto the surface of the electrochemically grown ZnO nanorods on Si substrate, which leads to the self-assembled SiO₂ nanorods by oblique angle deposition between vapor flux and vertically aligned ZnO nanorods. In order to investigate the effects of SiO₂ deposition on the morphology and optical property of ZnO/SiO₂ branch hierarchical nanostructures, the evaporation time of SiO₂ was varied under a fixed deposition rate of 0.5 ㎚/s. The vertically aligned ZnO nanorods on Si substrate exhibited a low reflectance of <10% in the wavelength range of 300∼535 ㎚. For ZnO/SiO₂ branch hierarchical nanostructures at 100 s of evaporation time of SiO₂, the more improved antireflective property was achieved. From these results, ZnO/SiO₂ branch hierarchical nanostructures are very promising for optoelectronic and photovoltaic device applications.
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STL 형상 데이터를 이용한 코일스프링 주요 치수 자동 추출 기법
김명섭(M. S. Kim),차승훈(S. H. Cha),조현덕(H. D. Cho) 한국기계가공학회 2024 한국기계가공학회 춘추계학술대회 논문집 Vol.2024 No.11
본 연구는 3D 스캐닝으로 생성된 코일스프링의 STL 파일 데이터를 기반으로 주요 치수를 자동으로 추출하는 알고리즘 개발을 목표로 한다. 코일스프링의 직경, 피치, 높이와 같은 주요 치수를 정밀하게 추출하기 위해, STL 파일에서 무게중심을 찾아 원점으로 위치시키고, 관성 모멘트(moment of inertia)를 활용하여 스프링의 정렬을 자동화하였다. 정렬된 형상 데이터에 이미지 프로세싱 기법을 적용함으로써, 노이즈가 포함된 형상 데이터에서도 정확한 치수 추출이 가능하도록 설계하였다. 이러한 과정으로 제안된 알고리즘은 STL 형상 데이터의 전처리, 자동 정렬, 치수 추출의 단계를 포함하여, 실시간 데이터 처리 및 적용 가능성을 높이는 데 기여할 수 있다.
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휠 굴착기 트랜스미션 클러치 마찰판 열온도 해석에 관한 연구
김명섭(M. S. Kim),이환기(H. G. Lee),김형준(H. J. Kim),손희수(H. S. Son),이준희(J. H. Lee) 한국기계가공학회 2024 한국기계가공학회 춘추계학술대회 논문집 Vol.2024 No.11
14~21톤급 트랜스미션 내에 위치한 클러치부는 여러개의 마찰판으로 구성되어 있으며, 틈새는 윤활 오일로 채워져 있다. 클러치의 각 마찰판에는 마찰을 위한 그루브 패턴이 새겨져 있고, 패턴 사이에는 오일 거동을 위한 별도의 유로가 구성되어 있다. 클러치 마찰판 유로에서 거동하는 오일은 다양한 환경조건에 노출되며, 본 연구는 휠 굴착기 트랜스미션의 클러치부 마찰판 열온도 해석을 통해 트랜스미션 클러치 동적거동시 발생하는 열을 정량화하고, 마찰판의 온도 분포를 시뮬레이션하여 예측하고자 하였다. 열온도 해석 기법을 활용하여 작업 조건에서의 온도 변화를 평가하였으며, 이 결과를 통해 마찰판의 내구성 및 신뢰성을 향상시키는데 기여하고자 하였다. 또한, 해석 결과를 바탕으로 열관리 전략을 제안하여 트랜스 미션의 신뢰성을 높이는 방향으로 연구를 진행할 예정이다.
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