기계·로봇·열·유체. 모빌리티·항공·소프트로보틱스.
인용 속도·영향력 기준 큐레이션
Achieving high strength of laser welded Al/steel joint by optimized energy distribution with adjustable mode beam heat source
본 연구는 조정 모드 빔(AMB) 레이저를 이용한 6061 Al 합금과 DP590 강종의 이종 재료 용접에서 링 빔 출력(Pr)의 역할을 규명합니다. 기존 레이저와 달리 AMB는 중심 빔과 링 빔을 독립적으로 조절하여 이종 접합에 필수적인 정밀한 에너지 분포를 가능하게 합니다. 기공 억제와 금속간 화합물(IMC) 제어 사이의 균형에 초점을 맞춰, Pr이 용융지(melt-pool) 대류 및 키홀 안정성에 미치는 영향을 고속 이미징과 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션을 통해 분석했습니다. Pr 600W에서 평균 전단력 1067N으로 가…
Synergistic engineering of 2D morphology and ultramicropores in lignin-derived carbon nanosheets for high-performance CO2 capture and solar-driven regeneration
바이오매스 기반 다공성 탄소 흡착제는 높은 CO2 흡착량, 우수한 CO2/N2 분리 성능, 낮은 에너지 재생 능력을 동시에 갖춰 효율적인 탄소 포집에 매우 중요합니다. 본 연구에서는 리그노설폰산나트륨을 탄소 전구체로, 옥살산칼륨 일수화물을 현장 템플릿/활성화제로 사용하여 초박형 리그닌 유래 탄소 나노시트(ULCNs)를 제조하는 원스텝 동시 열분해 전략을 제안했습니다. 이 전략은 2차원 시트형 형태, CO2 크기에 맞는 초미세 기공, 그리고 O/S 함유 극성 사이트의 동시 조절을 가능하게 합니다. 특히 ULCN800은 약 14.6 …
Biomimetically-engineered FRP composites: integration of nanostructured resin matrix with hybrid fiber networks towards ultrahigh chemical stability and mechanical strengthening
해양 콘크리트 환경에서 섬유강화 고분자(FRP) 복합재는 낮은 층간 전단 강도와 알칼리 부식 저항성 문제로 적용에 제약이 있었습니다. 본 연구는 연잎의 초소수성 구조와 대나무의 경사형 관다발에서 영감을 받아, 시너지 효과를 내는 나노 계면과 거시적 섬유 네트워크를 통합한 하이브리드 FRP 복합재를 개발했습니다. 이를 위해 테트라에틸 오르토실리케이트-폴리메틸하이드로실록산(TEOS-PMHS)으로 개질된 흑연/탄소나노튜브를 에폭시 매트릭스 내 소수성 나노필러로 활용했습니다. 또한, 탄소/유리 섬유를 대나무 모방 경사 배열로 배치하여 이…
Cryogenic tribological breakthroughs in medium-entropy alloy composites via regulated partial recrystallization
극저온 환경에서 사용되는 내마모성 소재는 강도와 손상 허용 오차를 동시에 향상시키기 어렵다는 근본적인 한계에 직면해 있습니다. CoCrNi 기반 중간 엔트로피 합금(MEA)은 극저온 인성이 우수하지만, 이러한 강도-손상 허용 오차 상충 문제로 인해 적용에 제약이 있었습니다. 특히, 2차상 강화는 강도를 높이지만, 상 간의 변형률 불일치가 균열을 유발하며 이는 저온에서 더욱 심화됩니다. 본 연구는 이러한 난제를 극복하기 위해 부분 재결정화를 조절하는 새로운 미세구조 설계 전략을 제시합니다. (CoCrNi)90Mo10 MEA의 열-기…
Self-learning mechanical circuits
생체 시스템에서 적응성과 학습은 세포질, 생물막, 동물 무리 등 다양한 형태로 보편적으로 나타납니다. 그러나 비생체 기계 시스템에서 자율 학습 행동을 설계하는 것은 이론적, 실험적으로 여전히 난제로 남아있습니다. 본 연구는 이러한 문제 해결을 위해 자기 학습 기계 회로를 제안합니다. 자기 학습 기계 회로는 변화하는 환경으로부터 확률적 입력 힘을 받아 내부 상태를 지속적으로 업데이트하는 수동 시스템으로, 기계적 비지도 학습 단위를 구현합니다. 시냅스의 단순화된 모델에서 영감을 받아, 본 회로는 방향성 방식으로 강성을 변경하는 적응형…
Laser powder bed fusion of improved yield strength and dense TiC/Cu composite
레이저 분말 베드 융합(LPBF) 방식의 구리 가공은 낮은 적외선 흡수율과 높은 다공성으로 인해 제약이 많습니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 0.5 wt% TiC 나노입자를 음향 혼합 방식으로 구리 분말에 코팅했습니다. 이 코팅은 용융 과정에서 근적외선 흡수율을 높이고, 응고 후에는 구리 기지를 강화하는 이중 기능을 제공합니다. TiC 코팅 복합 분말은 1070 nm 파장에서 순수 구리 대비 반사율이 76.7%에서 13.8%로 크게 감소했습니다. 최적의 LPBF 공정 조건에서 99.4%의 상대 밀도를 달성했습니다. 미…
(De)composing Craft: An Elementary Grammar for Sharing Expertise in Craft Workflows
장인 기술은 여러 세대에 걸쳐 축적된 기술과 지식에 의존하지만, 기존의 문서화 방식은 최종 결과물에 이르는 선형적 과정에만 초점을 맞춰왔습니다. 이로 인해 암묵지, 즉흥적 행동, 상황별 적응과 같은 핵심적인 지식이 누락되어 지식 공유가 제한되고, 장인 기술이 단순한 기계적 작업으로 오해되는 문제가 발생했습니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 합니다. 본 연구는 전문가 인터뷰와 HCI, CSCW, 사회과학 문헌을 바탕으로 실제 장인 작업의 즉흥적 행동을 문서화하기 위한 기본 문법을 개발했습니다. 이 문법의 유용성을 입증하기 위…
Agent speed explains more tracking error variance than aggregation method in simulated crowd-sourced continuous control
분산된 참여자들이 실시간 투표를 통해 공유된 에이전트를 제어하는 군중 제어 시스템은 로봇 공학의 다중 운영자 단일 로봇(MOSR) 원격 조작 및 청중 참여 플랫폼에 활용됩니다. 기존 연구는 주로 참여자 입력의 통합 방식에 집중했지만, 에이전트의 작동 속도라는 중요한 변수는 상대적으로 덜 다루어졌습니다. 본 연구는 에이전트 속도가 추적 오차 분산에 미치는 영향을 분석합니다. 총 8,010회의 시뮬레이션 실행과 2,160회 요인 설계에 대한 이원 분산 분석(ANOVA)을 통해 에이전트 속도가 추적 오차 분산의 46~97%를 설명하는 …
Enhanced quasi-static compressive performance in additively manufactured hierarchically reinforced curved-star lattice metamaterials
음의 푸아송 비를 특징으로 하는 옥세틱 메타물질은 기존 셀룰러 구조에 비해 뛰어난 기계적 이점을 제공하며, 첨단 에너지 흡수(EA) 응용 분야에 이상적입니다. 본 연구는 압축 하중 하에서 기계적 성능을 향상시키기 위해 별 모양의 기본 형상에 점진적인 설계 전략을 적용했습니다. 본 연구의 독창성은 응력 집중을 줄이기 위해 날카로운 모서리 별 모양을 곡선 별 모양으로 변환하고, 종방향 및 횡방향 보강 부재 추가 및 공유 리가먼트의 선택적 제거를 통해 기본 단위 셀을 단계적으로 계층적으로 재설계한 데 있습니다. 5가지 고유한 격자 형상…
Advances in Dissolvable Polymers and Composites for the Oil and Gas Industry
석유 및 가스 산업은 고분자 복합재의 주요 소비처이며, 특히 용해성 고분자 및 복합재는 이 분야의 중요한 기술 혁신으로 부상했습니다. 이 재료들은 수압 파쇄 플러그와 같은 고성능 도구 제조에 필수적입니다. 이 도구들은 최대 250°C의 온도와 150 MPa의 압력 차를 견뎌야 하며, 이후 시추공 유체에 빠르게 용해되어 연속적인 생산을 가능하게 합니다. 의료 또는 소비재 산업의 기존 용해성 고분자는 필요한 열 안정성, 기계적 강도 및 비용 효율성이 부족합니다. 반면, 유정용 용해성 고분자는 쉽게 구할 수 있는 원료로 산업 규모에서 …
Resource Utilization of Red Mud in Low-Carbon Binders: A Review of Reaction Mechanisms, Performance, and Microstructure
시멘트 산업은 인프라 발전에 필수적이지만, 막대한 이산화탄소 배출의 주범이기에 산업 폐기물을 활용한 저탄소 바인더 개발이 시급합니다. 본 연구는 적니(Red Mud, RM) 기반 바인더 시스템의 공학적 성능을 검토하며, 혼합물 설계, 가공, 초기 특성, 기계적 물성, 내구성 및 미세구조 진화 간의 관계를 조명합니다. 특히, 적니의 입자 특성과 광물학적·화학적 조성이 지오폴리머화 반응성에 미치는 영향과 이로 인한 강도 발현 및 공극 구조 변화에 주목했습니다. 적니의 반응성을 높이기 위한 열 활성화 및 고로슬래그, 인산석고 등 보조 …
Interpretable Machine Learning Framework for Nb─Si Based Alloy Design with Enhanced Fracture Toughness
항공우주 소재 분야에서 고온 작동 및 저밀도 특성을 갖춘 합금 개발은 항공기 엔진 효율 증대와 배출가스 저감에 필수적입니다. Nb-Si 합금은 기존 Ni 기반 초합금보다 고온에서 작동 가능하며 밀도가 낮아 유망한 대안으로 주목받고 있습니다. 본 연구에서는 Nb-Si 기반 초고온 합금 설계를 위해 기계 학습 기반 프레임워크를 개발했습니다. 3단계 특징 선별 전략을 통해 20 MPa·m1/2의 파괴인성 장벽을 극복하고자 했습니다. 개발된 모델은 파괴인성(KQ)을 7% 미만의 오차로 예측하며, SHAP 및 PDP 분석을 통해 모델을 해…
Future of lithium industry in Chile and the national lithium strategy: integration of solar evaporation, direct lithium extraction, and controlled reinjection
칠레 리튬 산업은 기존의 광범위한 증발 모델에서 효율적이고 지속 가능한 기술 통합 모델로 전환하는 중요한 시점에 있습니다. 본 연구는 높은 리튬 농도와 유리한 기후 조건을 가진 아타카마 염호의 강점과 함께, Mg/Li 및 SO4/Ca 비율이 높은 복합 염수, 낮은 회수 효율, 그리고 증가하는 수문 환경적 압력과 같은 과제를 분석합니다. 기존 공정의 한계인 긴 증발 시간, 넓은 토지 사용, 40~60%의 낮은 리튬 회수율을 검토하고, 직접 리튬 추출(DLE) 기술, 기계적 증발, 칼슘을 이용한 화학적 제어, 황산리튬 회수 및 통제된…
Septin architecture dictates size-dependent diffusion barriers on biomimetic membranes
셉틴은 세포 분열에 필수적인 세포골격 필라멘트로, 세포막 내부에 결합하며 막 성분의 확산 장벽 형성에 관여합니다. 그러나 셉틴이 직접적인 확산 장벽 역할을 하는지, 아니면 더 넓은 조절 과정의 일부인지는 명확하지 않았습니다. 본 연구는 생체모방 합성막을 이용한 시험관 내 재구성 실험을 통해 이 문제를 다루었습니다. 연구팀은 막 결합 단백질을 모방한, 입체 장애를 조절할 수 있는 생체모방 형광 물질의 확산이 셉틴에 의해 제한되는지 조사했습니다. 이를 통해 셉틴의 직접적인 확산 장벽 기능을 규명하고자 했습니다. 주요 결과는 다음과 …
New strategy for strength and ductility synergy enhancement in Ta−12W refractory alloy: selective laser melting + rolling + inter−pass electrical treatment
탄탈륨-텅스텐 합금은 극한 항공우주 분야에 필수적이지만, 기존 제조 방식의 산화 민감성과 가공성 한계로 기계적 성능과 제조성이 제약됩니다. 본 연구는 Ta-12W 합금의 강도와 연성을 동시에 향상시키는 새로운 공정인 '선택적 레이저 용융 + 압연 + 통과 간 전기 처리(ET-AMR)'를 제안합니다. 먼저, 선택적 레이저 용융으로 미세 결정립, 고밀도, 완전한 원소 확산 및 비편석 기판을 제조했습니다. 이후 다중 통과 압연을 통해 미세 구조를 미세화하고 상당한 변형 에너지를 저장했습니다. 통과 간 전기 처리는 전위 얽힘을 해소하고 …
Three Dimensional Printed Continuous Fiber‐Reinforced Foamed Composite Expansion Tubes With Radial Density Gradients for Enhanced Energy Absorption
고분자 발포체는 낮은 밀도와 큰 변형 능력으로 인해 매력적인 에너지 흡수 소재이지만, 균일한 발포체는 강성이 제한적이고 재료 효율이 낮다는 문제가 있습니다. 본 연구에서는 연속 섬유 강화 발포 복합재로 제작된 3D 프린팅 방사형 밀도 구배 튜브(RGDT)의 에너지 흡수 및 변형 메커니즘을 탐구했습니다. 각 층에 적합한 인쇄 매개변수를 선택하기 위해 인쇄 온도와 층 높이가 발포에 미치는 영향을 분석했습니다. 층 높이 0.3mm에서 190°C, 210°C, 270°C의 온도로 각각 0.88, 0.65, 0.45 g/cm³의 밀도를 갖…
A numerical study of additively manufactured lattice structures for bird strike resistance in UAV leading edges
경량 복합재 항공기 구조물, 특히 심각한 충격 하중을 받는 전방부(L.E)는 조류 충돌에 취약합니다. 본 연구는 세 가지 격자 토폴로지(BC, BC-cubic, FC-cubic)와 균일(1.5, 2.0 mm) 및 기능적 경사(1-2 mm) 스트럿 구성을 결합한 적층 제조 격자 구조로 강화된 복합재 무인기 전방부의 조류 충돌 성능을 조사했습니다. 검증된 Abaqus/Explicit 유한 요소 모델과 SPH 조류 모델을 활용하여 구조적 반응을 평가했습니다. 격자 토폴로지와 기능적 경사가 응력 전달, 에너지 흡수, 소성 변형, 구조 변…
A multi-condition deep learning U-net and image-analysis framework for deleterious bright-particle segmentation in duplex stainless steel
이중 스테인리스강에서 유해한 2차상 석출과 관련된 밝은 입자의 정량적 분석은 후방산란 전자현미경 이미지의 임계값 기반 분할을 통해 주로 이루어집니다. 약 850°C의 열 노출은 합금을 취화시키고 인성 및 연성을 감소시키는 Cr/Mo-풍부 2차상(특히 시그마 상)의 석출을 촉진하며, 이는 합금의 미세구조 특성화에 필수적입니다. 그러나 이미지 대비, 입자 형태, 연결성이 열 노출에 따라 크게 변하기 때문에 임계값 선택은 노화 조건 전반에 걸쳐 적용하기 어렵습니다. 본 연구에서는 2205 이중 스테인리스강을 850°C에서 6분, 30분…
Enhanced high-temperature fatigue resistance of LPBF hastelloy X via LSPwC: Synergy of surface integrity and hierarchical gradient substructures
레이저 분말 베드 융합(LPBF) 합금은 고온 환경에서 피로 성능이 취약하여 고신뢰성 부품 적용에 한계가 있습니다. 본 연구에서는 mJ 수준의 코팅 없는 레이저 충격 피닝(LSPwC)을 통해 LPBF Hastelloy X 합금의 표면 무결성 및 고온 피로 저항을 시너지 효과적으로 최적화하는 방법을 제안합니다. 이 방법은 표면 거칠기를 54.25% 감소시켜 표면 품질을 균일하게 개선하며, 동시에 초미세 입자, 변형 쌍정, 고밀도 전위로 구성된 계층적 다중 스케일 경사 미세구조를 표면 하부에 유도합니다. 또한, 도입된 압축 잔류 응력…
A Review of Thermal Management in Modern Data Centres: Water Usage Effectiveness and Heat Transfer Coefficients
인공지능, 머신러닝, 고성능 컴퓨팅의 급격한 발전은 데이터센터 랙 전력 밀도를 크게 증가시켜 열 발생량과 냉각 요구사항을 심화시키고 있습니다. 냉각 시스템에 물이 광범위하게 사용되는 만큼, 냉각 기술과 물 소비량의 관계를 이해하는 것은 효율성 및 지속가능성 향상에 필수적입니다. 본 연구는 83개 데이터센터의 물 사용 효율(WUE) 데이터를 분석하여, WUE와 열 배출 범주를 연관 짓는 통합 데이터셋을 제시합니다. 분석 결과, 23개 데이터센터가 물 부족 지역의 신규 시설에 대한 지속가능성 목표치인 0.4 L/kWh를 초과하는 것으로…
StimulHeat: a low-energy wearable thermal feedback device using Peltier elements with heat flow controlled loop for hand interactions in virtual reality
가상현실(VR) 환경에서 사용되는 웨어러블 열 피드백 시스템은 대부분 기존 컨트롤러와 호환되지 않거나 통합되지 않으며, 온도 제어 방식에 기반을 두고 있습니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자, 기존 Valve Index 컨트롤러와의 통합을 가능하게 하고, 펠티어 모듈을 활용한 열 자극 관리에 있어 온도 제어 대신 열유량(heat flow) 제어라는 새로운 접근 방식을 제안합니다. 저전력 무선 열 피드백 시스템인 StimulHeat는 열전 소자(TED)에 주입되는 전류와 열 간의 연속적인 관계를 기반으로 합니다. 먼저, TED…
Optimizing cross-border CCS policy: an integrated energy–carbon–cost framework for source–host credit allocation
탄소 배출원과 저장 자원이 불균등하게 분포된 상황에서 국경 간 탄소 포집 및 저장(CCS)은 산업 탈탄소화에 필수적입니다. 기존 최적화 연구는 주로 기술경제적 비용 최소화에 초점을 맞추었으며, 에너지 페널티, 국가별 배출량 회계, 국내외 할당, 그리고 배출원-저장국 간 크레딧 공유를 통합적으로 고려하는 경우는 드뭅니다. 본 연구는 국내 또는 해외 저장소 선택, 운송 경로, 해상 파이프라인, 그리고 저장소를 결정하는 혼합 정수 선형 계획법 프레임워크를 개발했습니다. 이 프레임워크는 운영 배출량, 비용, 그리고 배출원-저장국 간 크레…
Hearing the shape of an arena with spectral swarm robotics
군집 로봇은 최소한의 센싱과 연산으로 자율 조직화를 통해 다양한 작업을 수행하지만, 로봇이 작동하는 공간적 맥락, 즉 환경의 형상을 파악하는 것과 같은 전역적 과제에 어려움을 겪습니다. 본 연구는 로봇이 엄격히 국소적인 상호작용을 통해 군집의 기하학적 구조에 대한 전역 스펙트럼 기술자를 복구하는 '스펙트럼 군집 로봇 공학' 프레임워크를 제안합니다. 이를 위해 로봇들은 확산을 모방하여 라플라시안 스펙트럼 불변량(Laplacian spectral invariants)을 국소적으로 추정합니다. 이 값들은 일반적으로 중앙 집중식 연산을 …
Generative AI-assisted workflows in architectural conceptual design: Performance, creative self-efficacy, and cognitive load
생성 AI(GenAI)의 디자인 교육 도입이 증가하고 있으나, 최종 결과물만으로 교육적 가치를 평가하는 데는 한계가 있습니다. 본 연구는 건축 개념 설계 과제에서 GenAI 기반 이미지 생성과 ArchDaily 기반 선례 검색이라는 두 가지 현실적인 워크플로우를 비교하여, 고립된 기여가 아닌 전체 워크플로우의 효과를 분석했습니다. 36명의 학생이 독립 설계 후 할당된 워크플로우로 수정하는 2단계 설계 과제를 수행했습니다. 스크린 녹화를 통해 활발한 참여를 확인했으며, 8명의 심사위원이 디자인 성능을 평가하고 참가자들은 단계별 창의…
Friction stir rivet welding of AA6061-T6 sheets: A hybrid bonding approach with thermo-mechanically regulated microstructure and enhanced mechanical properties
기존 마찰 교반 점 용접(FSSW)으로 제작된 경량 합금 접합부는 키홀 및 훅 결함으로 인해 기계적 성능이 저하되는 문제가 있습니다. 본 연구는 AA6061-T6 알루미늄 합금 시트에 마찰 교반 리벳 용접(FSRW)을 적용하여 상-하부 시트 계면의 야금학적 접합과 리벳-시트 계면의 기계적 맞물림을 동시에 달성하는 하이브리드 접합부를 제작했습니다. 미세조직 변화, 동적 재결정 메커니즘, 그리고 용접 매개변수가 기계적 특성에 미치는 영향을 분석했습니다. 교반 영역은 연속적인 동적 재결정을 겪으며 결정립 크기가 2.08 μm로 미세화되…
High discharging performance regulation of phase change materials based thermal energy storage using an advanced controller tuned by artificial intelligence approaches: A comparative study
상변화 물질(PCM) 기반 열에너지 저장 기술은 폐열 회수 및 탄소 배출 저감에 유망하지만, 고성능 열 방전은 여전히 핵심 과제입니다. PCM 저장 시스템의 복잡한 비선형 동역학과 고품질 데이터 의존성은 모델 예측 제어 및 기계 학습 기반 제어 방식의 신뢰성과 산업 적용성을 제한합니다. 본 연구는 자연에서 영감을 받은 인공지능(AI) 알고리즘으로 튜닝된 고급 PI(비례-적분) 제어기를 기반으로 하는 산업 지향적 제어 솔루션을 제안했습니다. 200kW급 분산 에너지 시스템에 PCM 열에너지 저장을 통합하여 제안된 제어 방법들을 실험적…
Anisotropy in Young's modulus of thick – walled 316LSi Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) deposits
본 연구는 WAAM(와이어 아크 적층 제조) 방식으로 제작된 후육 316LSi 스테인리스강 증착물의 탄성 이방성을 규명했습니다. 열 입력(10 및 15 kJ/in.)과 층간 온도(121 및 399 °C)를 달리한 네 가지 증착 조건을 평가했으며, 45% 비드 중첩을 갖는 교대 평행 툴패스 전략을 일관되게 적용했습니다. 광학 금속 조직 검사 결과, 이 툴패스는 주기적인 부분 재용융을 촉진하여 뚜렷하고 주기적인 물결 모양의 주상정 미세구조를 형성했습니다. EBSD(전자 후방 산란 회절) 분석에서는 증착 방향(X축)을 따라 <100> …
Proprioception drives tension wood formation for autotropic straightening and postural control in trees
식물 줄기의 자세 제어는 중력 및 광굴성(tropism)에 의존하며, 이는 각도 감지 및 차등 성장 또는 반응 목재(장력 목재) 형성을 통해 이루어진다. 제어 이론 및 운동학 모델은 자세 안정화를 위해 능동적인 역곡선(counter-curving)이 추가적으로 필요함을 예측하며, 이는 식물이 고유수용 감각(곡률 감지)을 통해 자가 자세 교정(autotropic actuation)을 능동적으로 수행한다는 가설로 이어졌다. 그러나 특히 목본 줄기에서는 수동적인 복원력이 관여할 수 있으며, 고유수용 감각에 의한 자가 자세 교정에 대한 직…
An efficient computer vision framework for RSU-based accident recognition and V2X communication
교통사고는 2차 충돌을 줄이고 긴급 대응을 개선하기 위해 신속한 감지 및 경고 전파가 필수적입니다. 본 논문은 실시간 사고 인식을 위한 효율적인 도로변 장치(RSU) 기반 컴퓨터 비전 프레임워크를 제안하며, 이를 차량-사물 통신(V2X)과 통합합니다. 제안된 아키텍처는 경량 컨볼루션 공간 특징 추출, 광학 흐름 기반 모션 분석, 시간적 점수 집계, 그리고 엣지 배포 가능한 RSU 파이프라인 내 저지연 V2X 경고 생성을 결합합니다. 사고 발생 가능성 추정, 감지 의사 결정, 지연 시간 제약 및 통신 신뢰성 요구 사항을 설명하기 위…
Pair distribution analysis of short- and medium-range order of metallic glasses: Direct imaging and diffraction-based approaches
이 논문은 금속 유리의 단거리 및 중거리 질서(SRO/MRO)를 정량적으로 분석하는 쌍 분포 함수(PDF) 방법론의 최근 발전을 요약합니다. 기존의 벌크 X선 및 중성자 회절 기반 PDF 분석을 넘어, 국부적인 특성 파악을 위한 전자 현미경 기반 기법으로 확장된 내용을 다룹니다. 고에너지 X선 및 중성자는 구조의 평균적인 정보를 제공하는 반면, 전자 PDF(ePDF)와 같은 전자 기반 접근 방식은 금속 유리의 나노스케일 국부 질서 및 불균일성을 매핑할 수 있게 합니다. 분자 동역학 시뮬레이션으로 검증된 PDF 기법은 실제 공간의 …
Distributed rhombus formation of sliding squares
슬라이딩 스퀘어 모델은 로봇 모듈의 자가 재구성 연구에 널리 활용되는 추상화 모델입니다. 본 연구는 임의의 측면 연결 구성에서 시작하여 모듈 그룹이 마름모 형태로 재구성되도록 하는 새로운 분산 알고리즘을 제안합니다. 이 알고리즘은 연결성을 보존하며, 단일 리더 모듈, 공통 카이랄성, 모듈당 상수 메모리, 그리고 인접 모듈에 대한 가시성 및 통신 제한이라는 최소한의 가정 하에 작동합니다. 기존 연구들이 슬라이딩 스퀘어의 이동 규칙을 완화했던 것과 달리, 본 접근 방식은 수정되지 않은 이동 규칙을 사용합니다. 이는 어떤 모듈도 마름모…
Influence of Oxygen Content upon Molten Pool Dynamics in Submerged Arc Welding
서브머지드 아크 용접에서 플럭스로부터의 산소 이동은 표면 장력을 변화시켜 용융지 동역학에 결정적인 영향을 미치지만, 그 기저 메커니즘은 충분히 이해되지 못했습니다. 본 연구는 다중 경로 산소 이동 모델과 동적, 영역별 표면 장력 계산을 최초로 결합한 포괄적인 수치 프레임워크를 개발하여 이 중요한 간극을 해소합니다. 다양한 산소 수준에 대한 시뮬레이션 결과 분석은 특정 산소 수준이 원심 확산 흐름과 구심 환류 흐름 간의 경쟁을 결정함을 보여줍니다. 낮은 산소 조건에서는 확산 흐름이 지배적이어서 더 넓은 용융지를 형성합니다. 반대로…
High temperature Nb-Si alloys using data science: optimization of fracture toughness and high-temperature strength
고온 Nb-Si 기반 합금은 가공성을 위한 상온 파괴 인성(>18 MPa·m1/2)과 고온 강도 확보라는 상충하는 특성 사이에서 균형을 맞추는 데 어려움을 겪습니다. 본 연구는 이러한 고유한 한계를 극복하기 위해 기계 학습 기반 합금 설계를 도입했습니다. 200개의 초기 특성 중 3단계 특성 선별 전략을 통해 6개의 핵심 설명 변수를 식별했습니다. SHAP 분석으로 용융 엔탈피와 원자 반경 불일치가 특성 결과에 미치는 영향을 규명했으며, 이를 바탕으로 NSGA-II 알고리즘을 활용한 다목적 최적화를 수행했습니다. 최적화된 Nb-12…
Effect of Trialkyl Borates as Lewis Acids on Quinones for Electrochemical Carbon Dioxide Capture and Concentration
전기화학적 이산화탄소 포집 및 농축(eCCC) 시스템은 기존 열 시스템보다 높은 효율을 가질 잠재력이 있습니다. 퀴논은 산화 상태에 따라 CO2를 포집하거나 방출할 수 있어, eCCC 연구에서 주요한 산화환원 운반체로 주목받고 있습니다. 그러나 환원 시 CO2 결합력이 높은 퀴논은 음극 전위가 높아 산소에 민감하다는 문제가 있습니다. 본 연구는 2-클로로-1,4-벤조퀴논(2-ClBQ), 2,3,5,6-테트라플루오로-1,4-벤조퀴논(TFQ), 2,3,5,6-테트라클로로-1,4-벤조퀴논(TCQ) 세 가지 퀴논에 대해 네 가지 트라이알…
Towards precision bio(hydro)metallurgy: tailored biological systems for rare earth element recovery from dilute and secondary streams
희토류 원소는 에너지 전환, 첨단 제조 및 디지털 인프라 기술에 필수적이지만, 추출 및 분리 과정은 자원 집약적이며, 광석 등급 저하와 복잡한 2차 자원의 중요성 증대로 인해 어려움에 직면해 있습니다. 생물학적 공정은 기존의 물리화학적 분리를 넘어선 분자 인식 메커니즘을 활용하여 보완적인 전략을 제공합니다. 생체 고분자, 세포 구조 및 대사 과정은 희토류 그룹의 선택적 농축 및 회수를 가능하게 하는 친화성 기반의 3차원 결합 환경을 생성합니다. 개별 란타넘족 원소의 고해상도 분리는 현재 주로 첨단 친화성 기반 시스템을 통해 달성 가…
The Effect of Oleic Acid-Treated ZrO2 Particles on the Tribological and Corrosion Resistance of Lithium Grease
본 연구는 올레산으로 표면 처리된 ZrO2 입자가 리튬 그리스의 윤활 및 부식 방지 성능에 미치는 영향을 평가했습니다. ZrO2 입자를 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 wt.% 농도로 리튬 그리스에 첨가하여 마찰 및 마모 특성을 분석하고, 염수 분무 시험 및 전기화학적 부식 시험을 통해 부식 저항성을 평가했습니다. 왕복동 볼온디스크 시험 결과, 0.4 wt.% ZrO2 첨가 시 가장 우수한 마찰 및 마모 저감 효과를 보였습니다. 평균 마찰 계수는 기유 대비 34.1% 감소한 0.058이었고, 마모 흔적 폭은 17.5% 감소…
Experimental determination of water carryover in the airstream from PVC evaporative cooling pads
건물의 에너지 효율적인 냉각 전략에 대한 요구가 증가하면서 직접 증발 냉각(DEC)이 압축식 시스템의 대안으로 주목받고 있습니다. 그러나 DEC는 미생물 성장 및 에어로졸 형태의 확산 위험과 같은 공학적 문제를 야기합니다. 특히 골판형 PVC와 같은 합성 매체에서 액체 방울이 배출 공기 흐름으로 의도치 않게 유입되는 비산수 현상은 충분히 연구되지 않아 운영 및 위생에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다. 본 연구는 상업용 PVC 증발 패드에서 발생하는 비산수를 상세하게 실험적으로 특성화했습니다. 감응지(sensitive paper) …
Effect of Finishing Technology on 316L Stainless Steel Internal Surfaces Produced by Additive Manufacturing
적층 제조 기술은 기계 공학에서 의료 분야에 이르기까지 광범위한 산업에서 활용되며, 대부분 후속 가공 또는 표면 마감 처리를 필요로 합니다. 본 연구는 다양한 금속 적층 제조 공정으로 제작된 부품의 내부 표면에 적용된 여러 표면 마감 기술의 효과와 부품 형상이 미치는 영향을 탐구했습니다. 다양한 기하학적 기준을 충족하도록 설계된 시험편을 세 가지 금속 적층 제조 기술(PBF-LB/M, MBJ, MSD)에서 파생된 네 가지 조건으로 제작하고, 다섯 가지 후처리(연마, 화학, 전기화학, 하이브리드)를 적용했습니다. 이후 초기 표면 거…
Influence of the Low-Melting Additive Type on the Structure and Mechanical Properties of an Aluminum Composite Produced by LPBF
본 연구는 상용 원소 분말 혼합물을 레이저 분말 베드 융합(LPBF) 방식으로 제조한 Al-20Sn 및 Al-20Pb (부피%) 합금의 구조 형성 특성과 기계적 특성에 미치는 영향을 조사했습니다. Al과 Pb 또는 Al과 Sn 분말 혼합물을 가열된 기판에 닥터 블레이드로 도포하고 레이저를 조사하여 치밀한 샘플을 제조했습니다. 합성은 일정한 레이저 스캐닝 속도(v = 1.2 m/s)와 70~130W 범위의 출력으로 수행되었습니다. 결과적으로, 알루미늄 복합재의 구조는 연성 합금 첨가제의 물리적 및 열역학적 특성에 크게 의존하며, 동…
Modeling Water Transport in Prototype Thermal Energy Storage Materials: Potassium Carbonate and Potassium Carbonate Sesquihydrate
탄산칼륨(K2CO3)은 가역적인 수화 반응을 통해 열을 흡수 및 방출하는 유망한 열화학 에너지 저장 물질입니다. 그러나 K2CO3를 포함한 수화 반응 염들은 느린 반응 속도로 인해 실제 적용에 제약이 있습니다. 이러한 느린 반응 속도는 수화/탈수화 평형선 근처에서 준안정 영역의 존재로 실험적으로 나타나지만, 반응 속도를 제한하는 원자 수준의 메커니즘은 충분히 이해되지 않고 있습니다. 본 연구에서는 K2CO3 및 수화물(K2CO3·1.5H2O)의 수화 및 탈수화 열역학 및 반응 속도를 제일원리 계산을 통해 조사했습니다. 초기 수화 …
Towards space application of a tunable thermal expansion metamaterial fabricated via bi-metallic additive manufacturing to guarantee dimensional accuracy
광학 벤치와 같은 우주 응용 분야에서는 치수 정확성과 구조적 안정성이 매우 중요합니다. 본 연구는 기계적 무결성을 유지하면서 위성 구조물의 비열화를 달성하기 위해 열팽창 계수(CTE)를 조절할 수 있는 메타물질을 탐구합니다. 이 메타물질은 인바(Invar)와 인코넬 718(Inconel 718)로 구성된 삼각형 단위 셀로 이루어져 있으며, 이중 금속 레이저 기반 분말 베드 융합(PBF-LB) 방식으로 제작되었습니다. 딜라토미터 및 디지털 이미지 상관관계(DIC)를 통한 실험 측정은 유한 요소 해석(FEM) 시뮬레이션 결과와 잘 일…
Integrating service design methods into design ethnography: Preparing for field research in hospital Emergency departments
본 연구는 영국 NHS 신뢰 병원 세 곳의 응급실에서 패혈증 의심 환자의 혈액 배양 경로를 개선하기 위한 공동 설계 연구의 초기 탐색 단계에서 활용된 서비스 디자인 및 민족지학적 준비 방법을 논의합니다. 복잡하고 분주한 응급실 환경에서 제한된 시간 내에 관찰을 수행하는 것은 중대한 도전 과제를 제기하며, 특히 고압적인 업무 환경에서는 방해를 최소화하는 것이 중요합니다. 효과적인 관찰 방법론 준비는 생산적인 연구 결과를 도출하고 반복 방문의 필요성을 줄여 연구자와 이해관계자 간의 상호 존중을 증진합니다. 이 글은 복잡한 환경에서 현…
Mathematical Modeling of Heat Transfer Behavior for Single‐ and Double‐Strand Double‐Purpose Tundish Heated by Plasma
본 연구는 이중 스트랜드 주조용으로 설계된 턴디시에서 단일 스트랜드 주조 시 플라즈마 가열 조건 하의 용강 유동 및 열전달 거동을 분석했습니다. 유동 제어, 온도 균일성 및 산업 운전 요구사항을 충족하기 위해 3차원 정상 상태 및 비정상 상태 전산유체역학(CFD) 모델을 개발하여 턴디시 내 유동장 및 온도장을 최적화했습니다. 새롭게 설계된 난류 억제기와 벽면 개조를 결합한 결과, 턴디시 내 용강의 유동 및 열전달이 크게 개선되었습니다. 저속 영역의 부피는 1.37m³에서 0.32m³로, 저온 영역의 부피는 1.54m³에서 0.01…
Impact of fault aperture variation on induced seismicity at the VITO geothermal site
지열 저류층 자극 시 유도 지진 완화는 주요 과제입니다. 벨기에 VITO 지열 발전소에서는 파쇄된 석회암 저류층에서 최대 규모 M W 2.0의 지진이 유발되었습니다. 유체 주입 중 지진 위험을 예측하고 재평가하는 데 수치 모델이 활용되지만, 계산 비용 절감을 위해 단층 거동을 일정한 개구부로 가정하는 경우가 많습니다. 본 연구는 응력 및 미끄럼 의존적인 단층 개구부 변화 법칙이 시뮬레이션된 지진 반응에 미치는 영향을 조사했습니다. 이를 위해 (1) 일정한 개구부, (2) 유효 수직 응력에 의존하는 개구부, (3) 유효 수직 응력 …
Design and Development of Battery Operated Weeder for Wetland Rice
습지 벼 재배에서 이랑 간 잡초 관리는 노동 집약적이며, 기존 동력 기계는 흙탕물 토양에서 운용이 어렵다는 문제가 있습니다. 본 연구는 이러한 문제 해결을 위해 경량, 경제성, 인체공학적, 친환경적 특성을 갖춘 배터리 구동 제초기를 설계 및 개발하여 수작업 의존도를 낮추는 것을 목표로 합니다. 제초기는 650W DC 모터와 27V, 30Ah 리튬인산철 배터리 시스템으로 구동됩니다. 연강 섀시, 회전식 스테인리스 스틸 칼날, 웜 기어 변속 시스템, 제어 장치 및 부유 메커니즘을 핵심 구조 요소로 통합하여 설계되었습니다. 개발된 제…
Piezoelectric Energy Harvesting from a Rotating Shaft to Power a LoRa-Based Wireless Sensor
기계 회전축 표면 모니터링은 케이블 연결의 기술적 어려움으로 인해 무선 센서가 필수적입니다. 이러한 무선 센서는 배터리 또는 현장 에너지 생성을 통해 전력을 공급받을 수 있으며, 압전 재료는 회전축의 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 효과적인 수단입니다. 본 연구에서는 압전 세라믹 섬유가 폴리머 매트릭스에 내장된 매크로 섬유 복합재(MFC)를 활용하여 회전축에서 에너지를 수확하는 방법을 탐구했습니다. 연구팀은 회전축 표면에 부착된 6개의 MFC 패치를 통해 무선 센서에 지속적으로 전력을 공급하기 위한 정류 시스템의 성능을 실…
Phase Evolution and Nanomechanical Properties of Phases in Nb-Ta-B Ternary Alloys after Long-Term Annealing at 1323 K
본 연구는 Nb-Ta-B 삼원합금의 넓은 조성 범위에서 1323 K에서 약 2900시간 동안 장시간 열처리 후 화학 조성, 미세구조 및 기계적 특성 간의 관계를 조사했습니다. 특히, 상 조성 및 결과적인 미세구조를 분석하고, 개별 상 및 2상 미세구조 구성 요소의 압입 경도 및 압입 탄성률과 같은 나노기계적 특성을 평가했습니다. 주사전자현미경 및 X선 회절을 이용한 미세구조 및 상 분석 결과, 조성에 따라 단상, 2상 및 3상 미세구조가 나타났습니다. BCC + MB 공정 미세구조의 존재는 이원 공정 반응인 L → BCC + MB가…
A transformer-based correction factor for critical heat flux prediction under non-uniform axial heating
비균일 축방향 가열 조건에서 임계열유속(CHF) 예측은 국부 열적 여유가 국부 열역학적 조건뿐만 아니라 상류 가열 이력에도 의존하기 때문에 여전히 어려운 과제입니다. 기존의 비균일 CHF 예측 방법은 경험적 보정 계수를 통해 열 이력 효과를 설명하지만, 본 연구에서는 트랜스포머 모델을 활용하여 이 보정 계수를 학습하고 기존의 예측 공식을 유지합니다. 먼저, 대규모 균일 가열 CHF 데이터베이스로 사전 학습된 신경망을 고정하고 기준 균일 가열 CHF 예측에 사용합니다. 이후 비균일 CHF 데이터에 대해 인과적 트랜스포머 모델을 훈련…
Ionic-Liquid-Based Engineering of MOF Membranes: Tuning from H2- to CO2-Selective
결정질 멤브레인의 수송 특성을 재조정하는 것은 다양한 기체 분리 작업에 단일 멤브레인 플랫폼을 적용하는 유용한 전략입니다. 본 연구에서는 순수 ZIF-8 멤브레인의 수소/이산화탄소 수송 선호도를 수소 선택성에서 이산화탄소 선택성으로 전환하기 위해 이온성 액체(IL) 공학을 적용했습니다. 연속적인 ZIF-8 멤브레인은 음극 증착을 통해 양극 산화 알루미늄 지지체 위에 제작되었고, 이후 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드([BMIM][TFSI]) 유형의 이온성 액체가 로딩되었습니다. IL 도입 후에도 ZIF-…
Mechanical behaviors of weathered coal gangue filled concrete pavement based on surface solidification
풍화 석탄맥석(WCG)은 장기간 축적 및 풍화 작용으로 형성된 고형 폐기물로, 낮은 강도와 불안정한 특성으로 인해 콘크리트 골재로 직접 활용하기 어려워 대규모 재활용에 한계가 있었습니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하고자 WCG를 표면 경화 처리하여 광산 지역 콘크리트 포장재의 대체 골재로 활용 가능성을 평가했습니다. 처리 전후 WCG의 물리적 특성을 측정하고, 압축, 인장, 굽힘, 전단 강도 시험 및 수치 시뮬레이션을 통해 WCG 콘크리트의 파괴 모드와 응력 변화를 분석했습니다. 특히, WCG 대체율에 따른 콘크리트의 역학적 …
A transient volumetric heat source model for stationary induction heating of thin plates: Case study with experimental validation and industrial application
정지형 유도 가열은 박판 구조물의 성형 및 교정에 필수적이며, 이때 과도 온도장이 공정 결과에 큰 영향을 미칩니다. 기존의 완전 연동 전자기-열(CEMT) 시뮬레이션은 정확하지만 계산 비용이 높아 실제 엔지니어링 적용에 한계가 있습니다. 효율적인 등가 열원 모델들은 열 발생률(HGR)이 시간에 따라 변하지 않는다고 가정하여, HGR이 크게 변하는 정지형 공정에서는 상당한 오차를 유발합니다. 본 연구는 고정밀 CEMT 분석을 통해 HGR의 시간적 변화를 정량화했습니다. 표면 집중 및 두께 확산의 두 가지 과도 단계를 식별했으며, 이…
Microwave-Assisted Mineral Processing: Mechanisms, Comminution Performance, Scale-Up, and Commercialization Challenges
마이크로파 전처리는 광물상을 선택적으로 가열하여 열 응력을 발생시키고, 이는 분쇄 전 광석의 강도를 약화시켜 후속 광물 처리 공정에 이점을 제공할 수 있습니다. 본 검토는 마이크로파-광물 상호작용, 적용 장치 구성, 광석 특성, 분쇄 및 후처리 반응, 그리고 벤치 스케일에서 파일럿 및 현장 스케일 구현까지의 진행 과정을 다룹니다. 정량적 분석에는 분쇄 에너지 감소를 보고한 24개의 벤치 스케일 및 6개의 파일럿 스케일 연구가 포함되었습니다. 연구마다 마이크로파 주파수, 적용 장치 형상, 입자 크기 기준, 임피던스 매칭, 마이크로파…
Tempering-Induced Microstructural Evolution and Precipitation-Controlled Strengthening in Cronidur 30 Bearing Steel
본 연구는 크로니더 30 베어링강의 템퍼링 온도 변화가 미세조직 및 기계적 특성에 미치는 영향을 다루었습니다. 템퍼링 온도가 증가함에 따라 미세조직은 체계적으로 변화하며, 특히 탄질화물 석출 거동과 전위 밀도 변화가 강도에 미치는 영향을 분석했습니다. 연구는 XRD, SEM, TEM, EBSD 및 기계적 시험을 통해 수행되었습니다. 다양한 템퍼링 온도에서 기지 조직의 변화, 탄질화물의 크기 및 분포, 그리고 기하학적 필수 전위(GND) 밀도 변화를 정량적으로 평가하여 미세조직과 기계적 특성 간의 상관관계를 규명했습니다. 450 …
Study on the Characteristics of Hydraulic Radial Plunger Pump with Power Valve Distribution
수중 시스템에 필수적인 고압 해수 펌프는 부피, 무게, 소형화의 한계로 인해 적용 범위가 제한적입니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하고자 시스템의 소형화와 기능성을 향상시킨 새로운 프로토타입을 제안합니다. 기존의 단방향 밸브를 대체하는 두 개의 동기화된 가변 밸브를 통합하여 양방향 유량 제어가 가능한 가변 밸브 분배 시스템을 갖춘 레이디얼 플런저 펌프를 개발했습니다. 수학적 모델을 개발하고 수치 해석을 수행하여 회전 속도와 플런저 쌍 간극이 누설, 출력 유량 성능 및 내부 시스템 역학에 미치는 영향을 평가했습니다. 정격 조건(1…
Constant-Cutting-Force Circumferential Feed Optimization in Gear Shaping Using an Element-Based Force Model
기어 셰이핑 공정에서 주 절삭력의 스트로크 간 변동은 공구 부하 불균일 및 국부적 과부하를 유발합니다. 본 연구는 일정한 절삭력을 유지하기 위한 스트로크별 원주 이송 최적화 방법을 개발했습니다. 요소 기반 절삭력 모델은 상단 및 측면 절삭날을 각각 직교 및 경사 절삭으로 처리하며, 절삭 면적과 힘 사이의 차수 축소된 멱법칙 대체 모델을 활용하여 이송 속도를 신속하게 평가합니다. 다목적 입자 군집 최적화(MOPSO) 알고리즘은 목표 힘 편차, 유효 스트로크 수, 인접 스트로크 간 최대 힘 차이를 최소화하며, 힘 대역, 이송 범위, …
Regionalized greenhouse gas emissions and infrastructure requirements for future global iron and steel production
철강 산업은 전 세계 온실가스 배출량의 7~9%를 차지하며, 탈탄소화가 시급한 핵심 분야입니다. 본 연구는 전 세계 조강 생산 시설의 현재 및 미래 온실가스 배출량을 정량화하고, 탈탄소화에 필요한 인프라 요구 사항을 분석했습니다. 전과정 평가(Life Cycle Assessment)를 기반으로 분석한 결과, 현재 전 세계 조강 생산에 따른 온실가스 배출량은 연간 약 3.7기가톤의 이산화탄소 환산량(CO2eq)이며, 아시아 지역에 고도로 집중되어 있습니다. 미래 2°C 시나리오(2040년)에 따르면, 온실가스 배출량은 연간 1.1…
Protocol to design, fabricate, and structurally evaluate an integrated freezer in a tubular ice machine
투자 비용, 설치 공간, 열 손실을 줄이기 위해 소형 튜브형 제빙기의 필요성이 증대되고 있습니다. 본 연구는 튜브형 제빙기를 위한 모놀리식 통합 냉동고 구조를 설계하고 제작하는 프로토콜을 제시합니다. 이 구조는 냉동 챔버, 열교환기, 축압기 및 물 분배 탱크를 통합합니다. 프로토콜은 시스템 설정 및 성능 계수(COP) 분석 단계를 상세히 설명합니다. 이를 통해 제빙 효율성을 극대화하고 공간 활용도를 최적화하는 방안을 모색합니다. 이 프로토콜은 차세대 산업용 제빙 시스템에 직접 적용되어 공간 효율성을 크게 향상시킬 잠재력을 가집니…
Effects of silvicultural treatment on the stability of black pine plantations.
이탈리아 아펜니니 산맥을 중심으로 18세기 말부터 20세기 중반까지 황폐한 토양 복원을 위해 곰솔 조림지가 조성되었다. 오랜 기간의 과도한 산림 착취, 방목, 산불 등으로 인한 산림 훼손과 토양 침식 문제를 해결하고, 참나무, 너도밤나무 등 자생 활엽수종의 자연적 재도입을 위한 선구 수종으로서 곰솔이 활용되었다. 현재 이 조림지들은 토양 침식 방지 및 수문 조절, 경관적 역할 등 중요한 기능을 수행하고 있다. 조림 초기부터 솎아베기(간벌)가 계획되었으나, 많은 조림지가 장기간 솎아베기 없이 밀식 상태로 성장하여 나무의 기계적 안정…
AutoAssist AI: An Integrated Intelligent Platform for Vehicle Assistance and Automotive Marketplace Management
기존 차량 관련 서비스는 파편화되어 사용자 접근성과 효율성이 저하되는 문제가 있습니다. 본 연구는 이러한 문제 해결을 위해 단일 디지털 애플리케이션으로 차량 관련 서비스를 통합하는 지능형 플랫폼인 AutoAssist AI를 제안합니다. AutoAssist AI는 긴급출동 요청, AI 기반 차량 가격 예측, 중고차 매물 등록, 자동차 부품 판매, 차량 서비스 예약 기능을 통합합니다. 또한, 사용자에게 필요한 경우 긴급 연락처 정보를 제공하며, 자동차 관련 기업을 위한 비즈니스 대시보드를 통해 매물, 부품, 고객 주문 관리를 지원합니…
Fast cell wall softening causes Venus flytrap closure
식물이 근육 없이도 빠르게 움직이는 능력은 끈끈이주걱의 포충엽 폐쇄에서 잘 나타나며, 이는 식물 생체역학 분야의 오랜 난제였습니다. 포충엽 폐쇄는 탄성 불안정성을 포함하지만, 그 활성 기계적 동인은 불분명했습니다. 본 연구에서는 현장 수압 및 기계적 측정(in situ hydraulic and mechanical measurements)을 통해 이러한 전환을 유도하는 동력원을 규명했습니다. 포충엽 폐쇄는 물 수송만으로는 설명할 수 없을 정도로 빠르게 발생하며, 이는 비수압적(nonhydraulic) 메커니즘이 작용함을 시사합니다. …
DERIVING THE ARCHITECTURE OF AUTOMATED VEHICLE MONITORING SYSTEMS FROM PHYSICAL CONSTRAINTS: A THREE-TIER MODEL AND AN AUDIT OF BENCHMARK DATA
자율주행차 모니터링 시스템(AVMS)은 도로 안전, 차량 관리 및 지능형 교통 서비스의 핵심 요소임에도 불구하고, 그 아키텍처는 파편화되어 있으며 공통 구조의 사례로 분석되는 경우가 드뭅니다. 본 연구는 2018년부터 2026년까지의 대표적인 AVMS 분류와 기술 동향을 PRISMA-ScR 지침에 따라 체계적으로 분석했습니다. IEEE Xplore, Scopus, Web of Science 등 주요 데이터베이스와 회색 문헌, 특허까지 포괄하여 문헌을 검토했습니다. 연구는 온보드, 엣지, 클라우드 계층으로 구성된 3계층 참조 아키텍…
Pavement vibration-based estimation of vehicle speed and axle spacing for intelligent transportation infrastructure
차량 속도와 축간 거리는 노면 진동 반응을 결정하는 핵심 요소이며, 축하중 추정 및 숨겨진 공동 감지와 같은 후속 모델에 필수적인 사전 입력값입니다. 비디오와 같은 외부 시스템을 통해 이 정보를 얻는 것은 기상 조건 및 시스템 간 시간 동기화 오류에 취약합니다. 반면, 노면 진동 신호 자체에서 이를 추정하는 방식은 단일 임베디드 시스템 내에서 교통 정보와 구조 상태를 폐쇄 루프 방식으로 해석할 수 있게 합니다. 본 연구에서는 임베디드 MEMS 가속도계로부터 얻은 현장 데이터를 활용하여, CEEMDAN(Complete Ensembl…
The effect of alloying, hot forging, and heat treatment on the microstructure, mechanical properties, and oxidation resistance of O-Ti2AlNb based intermetallic alloys
본 연구는 O(Ti2AlNb) 상 기반 합금의 설계에 있어 새로운 물리화학적 접근법을 제시한다. Al과 Nb의 균형을 통해 O+β/B2 이상 조성을 유지하고, 고융점 및/또는 큰 원자 반경을 가진 원소로 합금하여 산화 및 크리프 저항성을 향상시키면서도 적절한 연성을 확보하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 네 가지 실험적 다성분 합금을 제조하고, 기준 합금(Ti-22Al-25Nb-0.15B)과 비교 분석했다. 합금의 상 변태 거동은 DSC 분석을 통해 확인되었으며, 모든 합금에서 O(Ti2AlNb)+β/B2 → β/B2+α2(Ti3…
Tuning the mechanical integrity and corrosion performance of open-cell copper foams: identification of an optimization threshold
본 연구는 스페이스-홀더 기법을 활용하여 다공성 구리 폼 샘플을 제작하고, 스페이스-홀더(NaCl) 함량이 물리적, 기계적, 마찰학적, 전기화학적 성능에 미치는 영향을 체계적으로 분석했습니다. NaCl 함량을 10wt%에서 35wt%로 늘리면서 총 다공성은 39.15%에서 57.76%로 정밀하게 제어되었고, 벌크 밀도는 5.452g/cm³에서 3.785g/cm³로 감소했습니다. XRD 및 SEM 분석 결과, 단일 상 FCC 구리 매트릭스와 함께 고립된 기공에서 상호 연결된 개방형 셀 네트워크로의 구조적 변화가 확인되었습니다. Na…
Computational Investigation of Different Taper Ratios and Chimney Divergence Effects on Solar Chimney Power Plant Performance
태양굴뚝 발전소(SCPP)는 유망한 재생에너지 기술이지만, 그 성능은 기하학적 형상에 크게 좌우됩니다. 본 연구는 집열기 테이퍼비(TR)와 굴뚝 발산비(CORR)가 SCPP의 열유체 거동 및 성능에 미치는 영향을 전산 해석을 통해 심층적으로 분석했습니다. 수렴형 및 발산형 집열기, 상향 및 하향 경사 흡수판, 발산형 굴뚝을 포함하는 7가지 새로운 SCPP 구성과 기존 설계를 체계적으로 비교 평가했습니다. 수치 모델은 기존의 실험 및 수치 결과와 비교하여 신뢰성을 검증했습니다. 연구 결과, 집열기, 흡수판, 굴뚝의 복합적인 형상 …
Segmental pin and endwall heat transfer for a staggered pin fin array in a stationary and rotating channel
본 연구는 가스 터빈 후방 냉각 통로를 모사한 저종횡비 직사각형 채널 내 엇갈린 원형 핀 휜 배열에서 핀 표면과 최종벽(endwall)의 열전달 기여도를 분리하여 실험적으로 분석했습니다. 핀 휜 배열은 높이 대 직경비 2, 유동 방향 피치 2.5D, 스팬 방향 피치 2D의 기하학적 특성을 가집니다. 동일한 작동 조건에서 핀과 벽의 열전달 기여도를 분리하기 위해 구리 핀과 퍼스펙스 핀을 사용한 두 개의 기하학적으로 동일한 시험부를 활용했습니다. 실험은 정지 조건에서 레이놀즈 수 3000-25000 범위, 회전 조건에서는 레이놀즈 수…
Turning Nd‐Fe‐B Swarf Into High‐Value Bulk Feedstocks via Sustainable Hydrogen Plasma: From Rare‐Earth Oxides to Metals and Hydrides
희토류 영구자석(REPM)은 전기차, 풍력 터빈 등 고효율 전동기 시스템에 필수적이지만, 생산 과정의 높은 에너지 소모와 0.2% 미만의 낮은 재활용률이 문제로 지적됩니다. 특히 REPM 가공 시 발생하는 스크랩은 약 20 중량%의 희토류 원소를 포함함에도 불구하고, 지속 가능한 재활용 연구가 미흡했습니다. 본 연구는 희토류 영구자석 스크랩에서 희토류 원소를 회수하기 위한 새로운 친환경 방법으로 수소 플라즈마 환원(HPR) 기술을 제안합니다. 수소 함량과 처리 시간을 조절함으로써 금속 Fe와 Nd2O3가 풍부한 희토류 분획으로 상…
Effect of geometric protrusions and depressions on critical heat flux density of the heating surface
원자력 발전소의 노심 용융물 외부 냉각(IVR-ERVC) 전략에서 임계열유속(CHF)은 압력 용기 건전성을 보장하는 핵심 한계점이다. 기존 안전성 평가는 이상적인 평면을 가정하여 장기 운전 중 발생하는 부식 및 제조 결함으로 인한 거시적 불규칙성을 간과한다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하고자 자체 개발한 포화 풀 비등 실험 시스템과 고속 이미징 기술을 활용하여 거시적 불규칙성이 CHF에 미치는 영향 메커니즘을 체계적으로 조사했다. 실험 결과, 비등 위기에 접근함에 따라 거시적 볼록(돌기) 및 오목(함몰) 결함은 평균 CHF를 각…
Molecular dynamics insights into bubble nucleation of liquid sodium on hybrid wettability surfaces: Temperature dependence and scale-induced site inversion
본 연구는 분자동역학 시뮬레이션을 통해 친수성 및 소수성 스트라이프가 교차하는 하이브리드 표면에서 액체 나트륨의 기포 핵생성 특성을 조사했습니다. 벽 온도와 스트라이프 너비를 독립적으로 조절하여 열적 구동력과 기하학적 스케일 효과를 분리하여 분석했습니다. 벽 온도 715K에서는 소수성 스트라이프에서만 핵생성이 발생했으며, 735K에서는 친수성 표면에서도 독립적인 2차 핵생성이 관찰되었습니다. 865K에서는 핵생성이 두 영역에서 동시에 시작되어 젖음성 대비가 무의미해졌고, 1100K에서는 친수성 스트라이프에서 더 많은 증기 핵이 형…
Physics-consistent alignment and discrepancy learning for multi-fidelity prediction of train collision load
열차 충돌 사고는 심각한 인명 및 재산 피해를 야기하므로, 열차의 수동 안전성 향상을 위한 충돌 안전성 해석이 필수적입니다. 그러나 고충실도 수치 시뮬레이션은 계산 비용이 높아 대규모 매개변수 분석 및 최적화에 직접 적용하기 어렵습니다. 이 연구는 제한된 고충실도 데이터 환경에서 열차 충돌 하중의 다중 충실도 예측을 위한 편향 보정 대체 네트워크(BCS-Net)를 제안합니다. 제안된 프레임워크는 통일된 변위 영역 내에서 다양한 충실도 수준 모델의 힘-변위 응답을 물리적으로 일관되게 정렬합니다. 이를 기반으로 저충실도 및 고충실도 …
Influence of the used solvent on the efficiency of the extraction of cathode materials for direct recycling
리튬 이온 배터리는 현대 모빌리티와 에너지 저장 분야에서 중요성이 커지고 있으며, 제한된 자원으로 인해 효율적인 재활용이 필수적입니다. 본 연구는 직접 재활용의 첫 단계인 집전체로부터 전극 물질을 추출하는 과정에 초점을 맞췄습니다. 리튬 이온 배터리에 가장 흔히 사용되는 세 가지 양극재와 여섯 가지 용매를 조합하여 추출 효율을 평가했습니다. 500회 충방전 사이클을 거쳐 노화된 세 가지 리튬 이온 배터리를 해체한 후 양극재 추출을 진행했습니다. 추출 방법은 에너지 소모가 적고 비용 효율적이며, 추출 후 양극재의 구조적 안정성을 유…
Exploring the Nexus of Metal Additive Manufacturing Adoption Readiness, Alternatives, and Strategic Goals
중소기업은 금속 적층 제조(MAM)의 유연성을 활용하여 다양한 제품을 소량 생산함으로써 이점을 얻을 수 있습니다. 그러나 MAM 기술 선택은 기업의 준비 상태와 예상되는 도입 이점을 종합적으로 평가해야 하는 복잡한 과정입니다. 본 연구는 MAM 도입 준비성, 기술 대안, 그리고 전략적 목표 간의 연관성을 탐구하기 위한 다중 방법론 의사결정 분석 프레임워크를 개발했습니다. 이 프레임워크는 준비성 요인들의 상호 관계 분석과 이들이 도입 목표와 맺는 관계 평가를 결합합니다. 전문가 패널을 통해 일반적인 의사결정 모델을 개발한 후, 한 …
Selaginella iepidophylla-Inspired cellulose nanofibers/graphene oxide biomimetic asymmetric film for multimodal simultaneous self-powered monitoring(BAMS) of respiration and sweat
인체 활동 상태를 평가하기 위해서는 호흡 및 땀 상태를 실시간으로 동시에 모니터링하는 것이 매우 중요합니다. 본 연구는 부활초(Selaginella lepidophylla)에서 영감을 받아 생체모방 비대칭 셀룰로스 나노섬유/그래핀 산화물(CNF/GO) 필름 기반의 자가 발전 다중 모드 센서를 개발했습니다. 재료 수준에서는 경사 건조 및 일방향 각인 방식을 통해 비대칭 필름을 제작했으며, 습도 자극 하에 최대 55°의 굽힘 각도를 달성했습니다. 소자 수준에서는 PTFE와 통합된 TENG 센서가 최대 2.564V의 출력 전압을 기록했…
Experimental investigation and predictive modeling of wear in Al7075–SiC nanocomposites
본 연구는 Al7075-3 wt% SiC 나노복합재의 건식 미끄럼 마모 거동을 핀-온-디스크 마모 시험기와 ASTM G99 표준에 따라 실험적으로 분석하고 예측 모델을 개발했습니다. 미끄럼 거리, 하중, 미끄럼 속도가 마모 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 미끄럼 거리가 길어지고 하중이 증가할수록 마모율과 표면 거칠기가 증가했으며, 이는 미세 절삭 및 표면 손상 심화와 관련이 있습니다. 높은 미끄럼 속도는 기지재의 열 연화를 유발하여 마모를 가속화했습니다. 하중과 거리가 증가함에 따라 경도는 미미하게 감소했는데, 이는 …
Regulation of non-uniform electric field-induced bubble migration for pool boiling heat transfer enhancement on rib-structured surfaces
풀 비등은 고열유속 장치에 효과적인 열관리 방식이나, 고열유속 환경에서는 기포 합착으로 증기층이 형성되어 액체 보충을 방해하고 표면 건조 및 비등 위기를 초래한다. 본 연구는 비균일 전장 하에 리브 구조 표면에서 유전체 유체 HFE-7100의 기포 동역학 및 열전달을 수치 시뮬레이션과 유동 가시화 실험으로 분석했다. 정전기, 이상 유동, 상장, 상변화 열전달을 통합한 2D 비정상 연성 모델을 구축하고, 기포 변형 및 열전달 예측치를 실험 데이터로 부분 검증했다. 인가 전압, 리브 간격, 벽면 과열도가 전장 분포, 증기 재분배, 국부…
True Triaxial Physical Simulation Experiment on the Fracture Propagation Law of Hydraulic Fracturing for Horizontal Wells in the Roof of Soft and Low-Permeability Coal Seams
연약하고 투수율이 낮은 석탄층의 석탄층 메탄을 개발하기 위해 지붕층에 수평정을 배치할 때, 수압 균열이 지붕층에서 시작하여 석탄층으로 전파되는지가 핵심 과제입니다. 본 연구는 15개의 인공 파쇄 시편을 이용한 진정한 삼축 물리 시뮬레이션 실험을 통해 현장 응력 체제, 석탄-지붕 경계면 강도, 지붕 암석의 역학적 특성이 수압 균열의 층간 전파에 미치는 영향을 탐구했습니다. 실험 결과, 주향 이동 단층 응력 체제에서 층간 전파 성공률이 가장 높고 평균 균열 개시 압력이 가장 낮았으며, 정단층 응력 체제가 그 뒤를 이었습니다. 반면 역…
Co-enhancement of energy efficiency and dynamic flexibility for indirect air-cooled systems under frequent peak-shaving: Trade-offs of cost, performance and robustness
석탄 화력 발전소의 심층적인 첨두 부하 저감 운전은 열교환 장비가 급변하는 부하를 신속하게 추적하도록 요구합니다. 물 부족 지역에서 중요한 간접 공랭 시스템은 상당한 열 관성을 가지며, 주변 공기로 열을 방출하는 냉각단 시스템의 열 방출 용량은 발전기 부하 및 주변 온도 변화에 느리게 반응합니다. 기존 열교환기 설계는 정격 조건의 열 방출만 고려하여, 공기 측, 물 측 및 열용량 효과를 통합적으로 고려하지 못해 정상 상태 효율과 동적 유연성을 동시에 개선하기 어렵습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 정상 상태 배압(Ps,end)…
Parametric numerical study on flow and heat transfer characteristics of a steam-molten salt spiral-wound heat exchanger
석탄 화력 발전의 심층 피크 부하 시스템에서 증기 추출 및 용융염 축열과 연동되는 핵심 열교환 장비의 유동 및 열전달 특성은 시스템 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 본 연구는 나선형 열교환기(SWHE) 내 고압 과열 증기와 저융점 용융염의 열수력학적 특성을 체계적으로 분석하기 위해 정상 상태 단상 수치 시뮬레이션 방법을 활용했습니다. 주요 기하학적 구성 매개변수와 작동 매개변수가 열교환 성능에 미치는 영향을 평가하고, 종합 성능 평가 기준(PEC)을 기반으로 정량적으로 분석했습니다. 연구 결과, 기하학적 매개변수는 주로 양측의 …
A physics-constrained surrogate for subcooled flow boiling in low-GWP immersion cooling microchannels: FiLM conditioning and gradient-balanced training
저GWP 냉매 R1233zd(E)를 활용한 액침 냉각 시스템에서 핵비등 시작(ONB)은 벽면 온도와 열적 여유를 결정하는 핵심 요소입니다. 실시간 디지털 트윈 구현을 위해서는 비등 클로저 모델의 반복적인 평가 대신 빠르고 미분 가능한 대리 모델이 필수적입니다. 본 연구는 마이크로 핀 채널의 R1233zd(E) 비등 현상을 위한 물리 제약형 신경망 모델을 제안합니다. 이 모델은 81가지 운전 시나리오에서 상관관계 기반으로 생성된 데이터를 활용하여 학습되었으며, 특징 기반 선형 변조(FiLM)를 통해 좌표 백본을 조절하고, 기울기 노름…
Crashworthiness assessment of thin-walled columns with functionally graded stiffness induced by multi-level spherical crush initiators
본 연구는 기능적으로 경사진 다단계 구형 충돌 개시기가 적용된 박벽 기둥의 충돌 안전성 성능을 평가했습니다. 제안된 개념은 다양한 직경과 깊이의 엠보싱을 기둥 높이에 따라 배열하여 국부적인 구조 변형 저항을 제어하고 충격 하중 하에서 점진적인 접힘을 유도합니다. 수치 시뮬레이션과 실험 테스트를 통해 제안된 구성의 효과를 검증하고 계산 모델과 물리적 실험 간의 수렴성을 평가했습니다. 결과적으로 접힘 형성 위치가 도입된 구형 엠보싱 위치와 일치하여 충돌 개시기로서의 효과를 확인했습니다. 엠보싱 시퀀스의 직경 증가는 PCF, CLE,…
Assessment of adhesion and durability of laminated safety glass made from end-of-life float glass
도시 광산 이니셔티브의 일환으로 폐기물 및 탄소 배출량 감축, 원자재 추출 최소화를 위한 지속 가능한 자원 회수 및 건설 자재 재활용의 중요성이 커지고 있습니다. 특히 유럽 건축물의 에너지 기준 충족을 위한 리모델링이 활발해지면서, 폐 단열유리(IGU)에서 유리 패널을 회수하는 것은 환경 영향을 줄이면서 상당량의 유리를 재활용할 수 있는 기회를 제공합니다. 그러나 IGU의 외부 표면은 풍화 및 기계적 충격과 같은 환경 요인에 노출되어 표면 결함이나 부식과 같은 조성을 변화시킬 수 있으며, 이는 가공 및 재제조 공정에 영향을 미칠 수…
Reliability of machine learning methods for prediction of critical heat flux: an OECD/NEA benchmark study
임계열유속(CHF) 예측은 수냉식 원자로의 핵심 열수력 요구사항입니다. OECD/NEA 벤치마크 1단계 연구에서 머신러닝 모델들은 높은 예측 정확도를 보였으나, 데이터 분포 변화(distribution shift) 상황에서의 신뢰도는 제대로 평가되지 않았습니다. 본 연구는 4가지 머신러닝 모델(랜덤 포레스트, XGBoost, 다층 퍼셉트론, 베이즈 신경망)의 신뢰도를 세 가지 프로토콜(S1: 무작위 분포 내 테스트, S2: 10개 미사용 시설 교차 검증, S3: 16 MPa 이상 고압 외삽)로 평가했습니다. 분포 내(S1)에서는 …
Rare-earth-free regenerator materials for enhanced 4-K cryocooler performance
자기공명영상 및 양자 컴퓨팅에 필수적인 극저온 냉각 기술은 희소한 헬륨과 중희토류 원소에 의존한다. 기술 수요 증가에 따라 이러한 의존도를 줄일 대체 물질 개발이 시급하다. 최근 희토류 없이 극저온 냉각을 가능하게 하는 CuFe1-xAlxO2 델라포사이트가 발견되었으나, 4K 근처에서의 냉각 용량은 기존 희토류 물질인 HoCu2에 미치지 못한다. 본 연구는 4K 기포드-맥마흔 극저온 냉동기용으로 완전히 새로운 비희토류 재생기 물질을 설계하고 성능을 평가했다. 4K 부근에서 큰 비열을 보이는 비희토류 좌절 자성체 MnNb2-xTax…
Compositional Uniformity and Thermal Properties of Tetra- N -butyl Ammonium Bromide and Tetra- N -butyl Ammonium Chloride Mixed Semiclathrate Hydrates
다양한 게스트 분자를 포함하는 혼합 세미클러스레이트 수화물(SCHs)은 높은 잠열과 정밀한 융점 제어 가능성으로 인해 냉열 저장 분야의 유망한 소재로 주목받고 있습니다. 본 연구에서는 테트라-n-부틸암모늄 브로마이드(TBAB)와 테트라-n-부틸암모늄 클로라이드(TBAC) 혼합 SCHs의 조성 균일성과 열적 특성을 이중에너지 X선 컴퓨터 단층촬영(DECT), 미세시차주사열량계(μDSC), 디지털 현미경, 이온 크로마토그래피를 통해 평가했습니다. DECT 분석 결과, 정방정계 혼합 SCHs는 균일한 고체인 반면, 브롬 함량이 높거나 …
Constitutive modelling and machining behavior of wrought and FFF-produced stainless steels via direct and inverse parameter identification
금속 용융 필라멘트 적층 제조(MFFF)는 금속 부품 생산을 위한 비용 효율적이고 안전한 적층 제조 방식으로 주목받고 있습니다. 그러나 소결된 MFFF 부품은 기능적 응용을 위한 표면 조도와 치수 정확도를 달성하기 위해 후처리 가공이 필요한 경우가 많습니다. MFFF 공정의 고유한 층별 증착 방식은 이방성 미세 구조와 결함 프로파일을 유발하여 재료 제거 메커니즘을 근본적으로 변화시킵니다. 특히 래스터 방향이 절삭력과 칩 형성(chip formation)에 미치는 영향 등 MFFF 금속의 가공 거동은 아직 충분히 이해되지 않고 있습니…
A conceptual thermo-hydraulic framework and techno-economic optimization of a hybrid compressed air–pumped hydro–gravity energy storage system for utility-scale solar integration
본 연구는 압축 공기-양수-중력 하이브리드 에너지 저장 시스템(CAPHGES)의 설계, 성능 평가 및 최적화를 위한 통합 열수력 프레임워크를 개발했습니다. 이 프레임워크는 가스 압축 및 팽창, 수주 내 유압 상호작용, 중력 피스톤의 움직임을 동시에 모델링하여 시스템 성능을 열역학적, 유압적, 운영적, 경제적 관점에서 종합적으로 평가합니다. 이라크의 2.5 MW 태양광 발전소를 사례 연구로 활용하여 방법론의 적용 가능성을 입증했습니다. 시스템 성능에 영향을 미치는 웰 직경, 웰 높이, 피스톤 높이, 초기 저장 압력, 부스터 압력비,…
Numerical study on the design of heating source arrangements to enhance thermal ice coring performance
극지 연구에서 빙하 코어 채취에 필수적인 열 관성 시추 기술은 시추 효율과 코어 무결성 향상이라는 공학적 난제를 안고 있습니다. 특히 내부 발열원 설계가 시추 비트의 열 성능을 좌우하지만, 시스템 열전달 및 코어 보존에 미치는 영향은 충분히 정량화되지 않았습니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하고자 MATLAB을 활용하여 3차원 비정상 다중 물리 연동 수치 모델을 개발했습니다. 이 모델은 상변화 및 유체 흐름을 포함하는 복잡한 열전달 과정을 시뮬레이션하며, 유한 체적법으로 풀이되고 실험 데이터(최대 관입 속도 오차 12.85% 미만…
Mitigation of non-uniform thermal loading in concentrated photovoltaic/thermal systems using spectral filtering and phase change material-based energy storage
집광형 태양광/열(CPV/T) 수광기는 비균일 집광으로 인해 국부적 과열점, 열 구배, 전기적 미스매치 및 가혹한 환경에서의 광전지(PV) 성능 저하에 취약합니다. 본 연구는 PV 보호 및 전기-열 에너지 회수율 향상을 위해 스펙트럼 빔 분할, Therminol VP-1 기반 바이패스 냉각, 상변화 물질(PCM) 완충을 결합한 하이브리드 CPV/T-SBS/PCM 수광기를 개발했습니다. 연구는 비균일 광학 집광, 스펙트럼 필터링, 능동 냉각, PCM 상변화 및 온도 의존적 PV 발전을 통합하는 과도 광학-열-전기 프레임워크를 통해 …
Techno-economic analysis of promoter-enhanced CO2 capture with electrochemical regeneration: A comparative study with CESAR1 on a CHP plant
본 연구는 연간 0.45 M톤의 CO2를 포집하는 열병합발전소에 적용된 두 가지 탄소 포집 기술, 즉 전기화학적 재생을 활용하는 알칼리 용매 기반 기술(ConsenCUS)과 기존 아민 기반 열 재생 기술(CESAR1)의 기술경제성을 비교 분석합니다. 또한, ConsenCUS 시스템에 고정화된 탄산무수화효소(CA)를 통합하여 CO2 흡수 속도를 향상시킨 ConsenCUS-CA 시스템의 성능도 평가했습니다. 분석 결과, CESAR1은 톤당 3.23 GJth의 재생 에너지 요구량을 보이는 반면, ConsenCUS는 톤당 3.74 GJe…
Renewable power-to-heat solution integrated with glycerol-based thermal energy storage system for industrial process heat
산업 부문은 전 세계 온실가스 배출의 주요 원인으로, 효율적인 전력-열(P2H) 솔루션이 절실합니다. 본 연구는 글리세롤 기반 축열 시스템과 통합된 새로운 P2H 시스템을 제안하며, 100~200°C 산업 공정열 범위에서 순수 글리세롤을 현열 축열재로 활용한 최초의 시스템 수준 평가를 제시합니다. 상대적으로 일정한 온도로 열을 공급하기 위해 수동 저장과 캐스케이드 작동을 결합한 하이브리드 구성에 대한 단순화된 과도 열수력 모델을 개발했습니다. 글리세롤, 용융염, 열유를 대상으로 170°C 과열 증기를 생산하는 시뮬레이션을 수행하여…
The influence of packing density on sorption in a calcium chloride-ENG composite-Ammonia bed
흡착 시스템의 흡착 및 탈착 속도는 기하학적 특성, 열 및 물질 전달 특성, 그리고 반응 속도론에 따라 크게 달라진다. 이러한 흡착 속도가 최적화되지 않으면 흡착제 및 금속 케이싱 증가로 인해 열 질량이 크게 늘어나 시스템 성능 저하를 초래할 수 있다. 본 연구는 염화칼슘-팽창 흑연 복합 흡착제와 암모니아 흡착질을 사용하여 흡착제 충전 밀도가 시스템 성능에 미치는 영향을 실험적으로 조사했다. 다양한 충전 밀도에서 흡착 및 탈착 속도를 측정하고 비교하여 열 질량을 최소화하고 흡착 속도를 최대화하는 최적의 충전 밀도를 결정했다. 또한…
Statistical optimization and neural network-based characterization using a copper-core eddy current probe
본 연구는 원자력 분야 저전도성 재료의 결함 탐지 및 특성화를 개선하기 위해 구리 코어를 통합한 새로운 와전류 탐촉자의 설계 및 성능 평가를 제시한다. 이 탐촉자는 절대 탐촉자의 단순성과 고급 구성의 방향성 감도를 결합하여, 검사 재료 내에 고도로 대칭적인 자기장과 거의 균일한 와전류 분포를 생성함으로써 표면 및 표면하 결함에 대한 감도를 향상시킨다. 탐촉자의 탐지 성능에 미치는 여기 주파수 및 탐촉자 리프트오프 등 주요 검사 매개변수의 영향을 조사하기 위해 매개변수 분석을 수행했다. 또한, 다양한 재료에서 결함 탐지 능력을 정량…
Thermal test for machine tool volumetric accuracy by a six-degrees-of-freedom laser measurement system
공작기계의 체적 오차는 주로 열 변형에 의해 발생하지만, 기존 ISO 230-3 방식은 작업 공간 내에서 발생하는 복잡하고 위치 의존적인 공구 변위 및 방향 변화를 포착하는 데 한계가 있습니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 6자유도(six-DOF) 레이저 측정 시스템을 활용하여 선형 축의 모든 선형 및 각도 오차 운동에 대한 온도의 영향을 실험적으로 조사했습니다. 제안된 방법은 단일 설정으로 단일 축을 따라 6가지 선형 및 각도 오차 구성 요소를 동시에 기록할 수 있어 효율적인 장기 열 테스트가 가능합니다. 이는 단일 …
Smart accident response system: non-GPS location and nearby hospital detection with medical record transmission
본 논문은 차량 사고 발생 시 기존 응급 의료 서비스의 한계를 극복하기 위한 스마트 사고 대응 시스템을 제안한다. 기존 시스템이 GPS 모듈에 의존하는 것과 달리, 이 시스템은 비-GPS 구글 지리 위치(Geo-location) 방식을 활용하여 사고 위치를 즉시 식별한다. 이는 도심 협곡이나 위성 가시성이 낮은 지역에서 발생하는 위치 부정확성 문제를 해결한다. 개발된 장치는 사고 발생 2분 이내에 반경 5km 이내의 가장 가까운 병원 세 곳을 찾아낸다. 또한, 피해자의 의료 기록과 사고 현장 길 안내 정보를 의료기관 및 가족에게 …
Investigation of refrigeration system steam ejector performance through experiments and computational simulations
최근 이젝터를 활용한 증기 압축 방식이 공조 및 냉동 분야에서 주목받고 있다. 이젝터는 가동 부품이 없어 신뢰성이 높고 유지보수가 적다는 장점이 있지만, 주 유동 대비 2차 유동의 유입 질량 유량이 낮아 효율이 매우 낮다는 한계가 있다. 이는 주 유동과 2차 유동 간의 유입 및 혼합 과정에 대한 심층적인 연구가 필요함을 시사한다. 본 연구는 증기를 작동 유체로 사용하는 증기 압축 이젝터의 혼합 과정을 특성화하기 위한 새로운 방법론을 제시하고 검증한다. 이를 위해 혼합 유동을 시각화할 수 있는 새로운 증기 이젝터 냉동 장치를 구축했…
Fiber–Matrix Interface Engineering in Polymer Composites: Linking Surface Chemistry to Multiscale Mechanical Performance
섬유 강화 고분자 복합재(FRPC)의 기계적 성능은 섬유-기지 계면 설계에 의해 결정됩니다. 표면 개질 전략에 대한 광범위한 연구에도 불구하고, 계면 특성 개선이 신뢰할 수 있는 구조적 성능으로 이어지는 데는 여전히 어려움이 있습니다. 본 총설은 표면 화학, 계면층 구조, 나노 개질 및 공정 조건이 하중 전달, 계면 전단 강도, 손상 진화 및 전반적인 기계적 거동을 어떻게 종합적으로 제어하는지 비판적으로 검토합니다. 기존의 개질 기술 요약 위주 총설과 달리, 본 연구는 계면 설계와 제조 공정 간의 연관성에 중점을 둡니다. 계면 성…
Numerical analysis of energy harvesting characteristics in axially functionally graded beam structures with different geometric profiles for automotive application
본 연구는 다양한 기하학적 형상을 가진 축방향 기능경사재료(FGM) 빔 구조의 에너지 하베스팅 특성을 광범위하게 수치 해석했습니다. 축방향 FGM은 길이 방향으로 재료 특성을 최적화하여 에너지 변환 효율을 높일 수 있어 에너지 하베스팅 분야에서 탁월한 이점을 제공합니다. 본 연구는 유한요소법(FEM)을 활용하여 다양한 빔 형상을 비교하고 동적 하중 조건에서 분석했습니다. 해석에는 길이 방향을 따라 균일, 선형, 포물선형의 세 가지 기하학적 형상이 사용되었습니다. 각 형상의 FGM 빔 고정단 근처에는 압전층이 배치되어 에너지 하베스…
Dynamic Photochromic Molecular Design for Regulating the Structure–Property–Function Relationship of Liquid Crystalline Polymer Networks
광응답성 액정 고분자 네트워크에서 광학 반응, 기계적 특성, 거시적 구동을 동시에 제어하는 것은 분자 설계의 핵심 과제입니다. 광변색 분자는 광학 스위치로 널리 연구되었지만, 중합 과정 중 동적인 구조 변화가 고분자 네트워크 형성에 미치는 영향은 거의 주목받지 못했습니다. 본 연구는 액정 다이티에닐사이클로펜텐 염료(Dye-LC-7)가 단순히 광변색 발색단이 아니라 액정 네트워크의 구조-특성-기능 관계를 조절하는 분자 조절자 역할을 할 수 있음을 밝힙니다. 메조겐 단위와 다이티에닐사이클로펜텐 광변색 코어를 통합한 Dye-LC-7은 …
Thermal Behavior of a Large-Span Continuous-Welded Stainless Steel Roof System
대형 금속 지붕 시스템은 복잡한 구조와 운용 중 열 부하로 인한 주요 지점의 열 영향이 커서, 하중 지지 부재의 피로 파괴 및 구조 안전 위험을 초래합니다. 기존 연구는 주로 정적 실험이나 이상화된 수치 시뮬레이션에 의존하여, 실제 태양 복사열 하의 다층 연속 용접 스테인리스 지붕 시스템의 장기적인 현장 열 반응에는 한계가 있었습니다. 본 연구에서는 현장 측정, 이론 모델링 및 유한 요소 분석을 통해 대형 연속 용접 스테인리스 지붕(LCSR) 시스템의 비선형 열역학적 반응을 규명했습니다. 현장 측정 결과, 태양 복사열에 의한 지붕…
Effect of dolomite and kaolin on pollutant emissions and ash agglomeration during pressurized oxy-fuel co-firing of chicken manure and lignite
탄소 중립 시대에 가축 분뇨는 유망한 바이오매스 에너지원이나, 높은 회분 및 알칼리 함량으로 인해 유동층 연소 시 오염물질 제어 및 회분 응집 문제를 야기한다. 본 연구는 아역청탄과 닭 분뇨의 가압 산소연소 혼합연소 과정에서 돌로마이트와 카올린의 영향을 비교 분석했다. 실험실 규모의 가압 기포 유동층에서 30% O₂/70% CO₂ 조건으로 연소하며, 가스 모니터링, 열중량 분석, XRF/XRD, SEM/EDS, FactSage를 활용해 배출물과 회분 변환의 관계를 규명했다. 0.3 MPa, 닭 분뇨 50% 조건에서 돌로마이트는 에…
Fe-modified biochar for aqueous Cu(II) capture and its reutilization in enhanced phase change materials
본 연구는 고성능 상변화 물질(PCM) 개발과 중금속 수질 오염 문제 해결을 위해 Cu(II) 폐수 처리와 열에너지 저장(TES) 성능 향상을 통합하는 친환경 전략을 제안한다. 폐 백송을 질산제이철로 중온 활성화하여 자성 회수 가능한 Fe 변형 바이오 숯(PFeC)을 제조하고, 이를 수중 Cu(II) 흡착제로 활용했다. 흡착된 Cu(II)는 고온 탄소열 환원을 통해 균일하게 분산된 Cu 상으로 전환되어 열전도도가 향상된 바이오 숯 골격(CuC)을 형성했다. 진공 함침법으로 CuC에 파라핀 왁스(PW)를 로딩하여 고열전도성 복합 P…
Renewable, Low-Carbon and Recovered Energy Integration in Carbon-Capture Processes
탄소 포집 기술은 분리, 재생, 압축 및 냉각에 필요한 에너지가 저탄소 방식으로 공급될 때 비로소 심층적인 탈탄소화를 지원할 수 있다. 본 연구는 탄소 포집 공정에 저탄소 및 재생 에너지를 통합하는 방안을 기술, 통합 문제, 그리고 포집 경계에 진입하는 에너지 벡터(재생 열, 재생 전기, 재생 또는 회수 극저온 에너지) 관점에서 검토한다. 재생 열 기반 탄소 포집(RH-CC)의 경우, 간접 태양열(ISH)이 가장 개조 호환성이 높으며, 열 또는 용매 저장은 유연성을 향상시킨다. 직접 태양열 용매 재생(DSSR)은 공정 강화에 유리…
Porous SiC/NaCl-KCl composite phase change materials with enhanced thermal conductivity via structural inheritance from graphite foam
NaCl-KCl 공융염은 차세대 집중형 태양광 발전 기술을 위한 유망한 상변화 축열 재료이나, 낮은 열전도율과 누액 및 부식 문제가 실제 적용을 저해합니다. 이 연구는 조절 가능한 흑연 폼(GF) 템플릿 기반의 구조 상속 전략을 활용하여, NaCl-KCl 용융염을 캡슐화하는 3차원 상호 연결된 다공성 SiC 스캐폴드를 반응성 용융 침투(RMI) 공정으로 제작했습니다. GF 템플릿은 잔류 Si나 C 없이 SiC로 완전히 전환되었으며, 다공성 SiC는 79.7%의 개방 기공률에서도 12.14 MPa의 압축 강도를 유지했습니다. 개발된…
Debris cloud redirection in origami-inspired foldcore structures under hypervelocity impact: a review
미소 운석 및 우주 파편(MMOD)의 증가로 인해 고속 충격(HVI)에 견딜 수 있는 경량의 효율적인 차폐 시스템 개발이 시급합니다. 기존의 위플 차폐막이나 벌집형/폼 코어 샌드위치 패널은 주로 파편 파쇄 및 에너지 흡수에 의존하며, 파편 구름의 제어에는 한계가 있었습니다. 최근에는 종이접기에서 영감을 받은 폴드코어 구조가 개방형 채널 형상을 통해 파편 궤적을 제어할 수 있는 잠재력으로 주목받고 있습니다. 본 연구는 폴드코어 샌드위치 구조의 HVI 거동에 대한 실험 및 수치 시뮬레이션 연구 현황을 종합적으로 검토합니다. 폴드 형…
Algebraic and automated targeting for inter-region problems in terrestrial carbon management network
기후 변화 완화는 전 지구적 과제이며, 강화된 풍화작용(EW)과 같은 음의 탄소 배출 기술(NETs)은 유망한 CO2 포집 기술로 부상하고 있습니다. 그러나 EW의 최적 배치는 체계적인 계획 도구를 필요로 합니다. 본 연구에서는 EW 네트워크의 외부 위탁 용량을 결정하기 위한 새로운 대수적 및 자동화된 타겟팅 기법을 제시합니다. 제안된 기법들은 EW 네트워크의 외부 위탁 용량을 정량화하고, 그 결과를 시각적으로 명확한 그랜드 복합 곡선으로 도식화할 수 있습니다. 이는 계획 수립 및 논의를 용이하게 하는 효과적인 시각적 인터페이스를…
Designing chemically adaptive nanolaminates via oxygen dynamic partitioning
기존 결정질-비정질 나노적층판(C/A NLs)은 정적인 복합재로, 성능이 층 두께와 상 분율에 의해 고정된다고 여겨져 왔다. 본 연구는 산소의 동적 분배를 통해 이 재료들을 화학적으로 적응하는 시스템으로 전환하는 새로운 패러다임을 제시한다. 침입형 산소를 현장(in-situ) 화학 조절자로 활용하여, 나노적층판이 변형 중 국부 화학 조성을 재구성하고, 미리 설정된 구조에서 자가 최적화 시스템으로 진화할 수 있음을 입증했다. FeCrNi-O/TiVNbHf-O 나노적층판에서 이 개념을 실현했으며, 변형이 비정질 층과 계면에서 결정질 …
A review of tool wear monitoring in milling: perception, edge processing and cloud decision
본 리뷰는 밀링 공구 마모 모니터링의 디지털 전환을 재평가하기 위해 인지, 엣지 처리, 클라우드 기반 의사결정의 3계층 아키텍처를 제시한다. 주요 마모 메커니즘(측면, 크레이터, 엣지 마모)과 초경합금 기판 및 PVD/CVD 코팅의 역할을 분석하고, 전통적인 오프라인 측정에서 통합 디지털 시스템으로의 진화를 다룬다. 직접 측정 방식(광학 현미경, SEM, 프로파일로메트리)과 절삭력, 진동, 음향 방출, 온도, 컴퓨터 비전을 활용하는 간접 센서 기반 접근 방식을 비교한다. 특히 데이터 획득(인지), 로컬 처리(엣지 컴퓨팅), 클라우…
A critical review of laser wire directed energy deposition: Toward large-scale metal additive manufacturing
적층 제조(AM)는 소규모 시제품 제작을 넘어 대형 고성능 금속 부품 생산으로 발전하고 있습니다. 특히 레이저 와이어 직접 에너지 증착(LW-DED)은 미터 규모의 제작, 높은 생산성, 재료 낭비 최소화, 레이저 정밀도를 제공하며 지난 몇 년간 연구 활동이 10배 증가했습니다. 본 종합 리뷰는 LW-DED의 파편화된 지식을 통합하여 역사적 진화, 공정 기본 원리, 장비 아키텍처, 재료-공정-구조-특성 관계, 다중 물리 모델링, 지속 가능성 및 기술 경제성, AI 기반 실시간 모니터링을 다룹니다. 이는 완전 자율 디지털 제조로의 전…
Fine-Tuned YOLOv8n for Automated Helmet and Seatbelt Compliance Detection in Resource-Constrained Road Safety Enforcement
세계보건기구(WHO)에 따르면, 헬멧과 안전벨트 미착용은 전 세계적으로 심각한 교통사고 사망의 주요 원인입니다. 특히 WHO 아프리카 지역은 인구 10만 명당 19.4명으로 세계 최고 수준의 교통사고 사망률을 보이며, 나이지리아는 195,000km가 넘는 도로망을 수동으로 단속하기에는 인력 제약이 커 자동화된 감지 시스템의 필요성이 대두됩니다. 본 연구는 자원 제약적인 환경에서 도로 안전 규정 준수를 자동으로 감지하기 위해 사전 학습된 YOLOv8n 객체 감지 모델을 미세 조정했습니다. 공개된 SeatbeltHelmet 데이터셋(…
Upcycling Spent LiCoO 2 with O2–O3 Intergrowth for Enhanced High‐Voltage Stability and Cycling Performance
폐리튬이온배터리(LIB)의 직접 재생은 높은 원소 회수율과 낮은 에너지 소비로 차세대 재활용 전략으로 주목받고 있습니다. 그러나 5~8년 전 원 설계의 한계로 인해 폐 LiCoO2(LCO)의 단순 회수만으로는 현대 에너지 저장 시스템에 적합한 전기화학적 특성을 유도하기 어렵습니다. 또한, 기존 O3 상을 가진 상용 LCO는 본질적으로 고전압 안정성이 부족하다는 단점이 있습니다. 본 연구에서는 폐 LCO의 성능 저하 특성을 업사이클링 발판으로 활용하여, 격자 재구성과 이온 교환 유도 상 변환을 통해 O2-O3 상간 성장 구조를 가진…
Optimized high-frequency performances in FeSiAl soft magnetic composites through nanoscale SiO2 insulating coating
기존 SiO2 코팅 기술은 고주파 환경에서 연자성 복합재(SMC)의 높은 투자율, 낮은 손실, 우수한 기계적 특성을 동시에 달성하는 데 한계가 있었습니다. 본 연구에서는 커플링제 KH792를 활용한 졸-겔 방식으로 FeSiAl 분말에 나노 SiO2 층을 코팅하는 간단한 방법을 제시합니다. KH792의 두 아미노기는 다중 수소 결합을 형성하여 SiO2와 FeSiAl 간의 결합력을 강화하고 SiO2 층의 무결성을 유지함으로써 우수한 기계적 강도를 확보하고 100 kHz-4 MHz 대역에서 와전류 손실을 효과적으로 억제합니다. 합성 조…
Photo-guided azopolymer hydrogel actuators
비정질 아조고분자는 빛에 의해 임의의 방향으로 변형될 수 있는 흥미로운 재료지만, 주로 건조 고분자 구조의 미세 가공에 사용되어 왔다. 이는 아조고분자가 빛에 의해 연화되고 빛의 편광 방향을 따라 재유동하는 소성 변형을 보이기 때문인데, 이러한 변형은 비가역적이며 쉽게 덮어쓰기 어렵다. 결과적으로, 동적이고 재구성 가능한 미세 구동기로 활용하기 위해서는 이러한 덮어쓰기 불가능성, 더 큰 구조에서의 낮은 변형성, 끈적임, 그리고 수중에서의 낮은 기계적 안정성 등의 문제에 직면한다. 본 연구에서는 아조고분자 나노입자를 하이드로젤 매트…
Feed Continuity and Pellet Morphology in Compatibilizer and Plasticizer-Free High-Loading Soy Hull Fiber/PLA Single-Screw Compounding for Material Extrusion
고충전 식물 섬유/PLA 복합재는 최종 필라멘트 특성 위주로 보고되며, 펠릿 공급성을 결정하는 상류 컴파운딩 메커니즘은 충분히 다뤄지지 않았습니다. 본 연구는 미분화된 콩 껍질 섬유(SHF)/PLA를 위한 상용화제 및 가소제 무첨가 단축 스크류 컴파운딩 공정을 42회의 실험을 통해 개발했습니다. 안정적인 공정은 고형물 연속 공급에 직접적으로 의존했습니다. 가역적인 정지-재시작 관찰과 반복적인 결함 패턴은 연속 공급이 스크류 충전 및 고형물 베드 통합을 개선하고 잔류 공기/가스 유입을 제한하는 메커니즘과 일치했습니다. PLA를 3회 …
Influence of Heat-Treatment Temperature on Microstructure and Mechanical Properties of Selective-Laser-Melted GH3536 Superalloy
레이저 적층 제조(LAM) 부품의 미세구조와 기계적 특성 조절에는 후속 열처리가 필수적입니다. 본 연구는 선택적 레이저 용융(SLM) 방식으로 제조된 GH3536 니켈 기반 초합금에 980°C에서 1280°C 범위의 온도에서 1시간 동안 열처리했을 때 미세구조 및 석출물 변화를 조사하고, 기계적 특성에 미치는 영향의 근본적인 메커니즘을 탐구했습니다. 980°C에서 1시간 열처리된 시편에서는 Mo가 풍부한 M6C형 탄화물이 결정립계와 수지상 결정 사이에 다수 분포했습니다. 1080°C에서는 결정립계 탄화물 입자가 조대화되었고, 11…
Fractionation of alkali feldspar: on making high Ga/Al granite
화강암 분류는 불일치성을 보여왔으며, 특히 A형 화강암은 확장 관련 지구조 환경과 연관된 반면, I형 및 S형은 주성분 화학 및 광물학을 기반으로 추정된 근원암에 따라 분류되었습니다. 이 연구는 화강암 분류에 널리 사용되는 지구화학적 특징인 높은 Ga/Al 비율의 중요성을 재조명합니다. 높은 Ga/Al 비율은 오랫동안 A형 화강암의 경험적 특징으로 사용되었으나, 화강암 용융물에서 Ga/Al 농축을 유발하는 성인 과정은 제대로 정량화되지 않았습니다. ‘A형’이라는 용어가 조성, 지구조 및 성인적 함의를 결합하기 때문에 Ga/Al 체…
Investigation on the combined effect of thermal cycling and corrosion behavior on pulsed laser spot-welded Al-Cu joints for battery applications
배터리 연결부에 널리 사용되는 레이저 스폿 용접 Al-Cu 접합부의 가혹한 환경에서의 장기 신뢰성은 충분히 연구되지 않았다. 본 연구는 배터리용 펄스 레이저 스폿 용접 Al-Cu 접합부에 대한 열 사이클링과 부식의 복합적인 영향을 조사했다. Ni 보조 Al-Cu 접합부를 120A, 150A, 180A 전류 조건에서 200회 및 1000회 열 사이클링을 진행했다. 이는 각각 116±3.0°C, 156±3.0°C, 233±4.0°C의 안정화된 최고 온도에 해당한다. 결과적으로, 접합부의 열화는 열적 심각도와 사이클 노출에 크게 의존…
Flow boiling characteristics of R1233zd(E) in a horizontal square channel for fuel cell thermal management systems
항공 연료전지 추진 시스템 개발에서 열관리는 핵심 과제이나, 저압 및 밀리미터 스케일 기하학적 구조에서 저지구온난화지수(low-GWP) 유체에 대한 열수력학적 연구는 부족합니다. 특히, 압력과 질량 유속 등 제어 가능한 작동 변수가 열전달 성능, 비등 시작, 수력학적 손실에 미치는 복합적인 영향은 체계적으로 규명되지 않아 예측 모델 및 설계 방법 검증에 한계가 있었습니다. 본 연구는 이러한 간극을 해소하고자 수평 사각 채널(수력학적 직경 5mm)에서 R1233zd(E)의 유동 비등 특성을 조사했습니다. 입구 압력은 2.5~3bar…
Selective Lithium Recovery from Spent Lithium Iron Phosphate Batteries Used in Solar Energy Storage
재생에너지 저장 시스템에 리튬인산철(LFP) 배터리 채택이 증가함에 따라, 폐배터리 처리 문제와 함께 핵심 광물 회수 기회가 부상하고 있습니다. 기존 리튬 회수 연구는 강산, 외부 가열, 미분쇄 재료를 주로 사용했으며, 태양광 저장용 폐 LFP 배터리에서 리튬을 선택적으로 회수하는 연구는 상대적으로 부족했습니다. 본 연구는 초산-과산화수소 침출 시스템을 활용하여 폐 태양광 LFP 배터리에서 리튬을 선택적으로 회수하는 방법을 탐구했습니다. 폐배터리에서 회수한 양극 활물질(CAM)을 특성화하고, 최적화 실험을 통해 최적 조건을 도출했…
Influence of Building Orientation and Glazed Terrace Design on Passive Solar Heat Gain in Residential Buildings
본 연구는 우즈베키스탄 기후 조건에서 저층 주거 건물의 향, 기하학적 형태, 유리 테라스 설계가 수동형 태양열 획득 및 에너지 효율에 미치는 영향을 분석했습니다. 난방 수요를 줄이고 실내 열 안정성을 개선하는 건축 및 외피 전략을 식별하는 것이 목표였습니다. 연구는 이론적 열전달 분석과 타슈켄트 지역 단층 주거 건물에 대한 현장 실험을 결합했습니다. 건물 밀집도, 표면적-부피 비율, 입면 방향, 유리 구성, 그리고 열 저항이 다른 네 가지 외벽 시스템을 비교 분석했습니다. 2017년부터 2025년까지 8번의 난방 시즌 동안 실내외…
Mechanical characterization and transversely isotropic finite element modelling of sugarcane stalk
사탕수수 줄기는 기계 수확 과정에서 압축, 고정, 굽힘 등 복합적인 하중을 받지만, 기존 연구는 개별 하중 조건에서만 특성을 분석하여 방향성 및 길이 방향의 기계적 변동성을 충분히 반영하지 못했습니다. 이는 수치 모델의 정확도를 제한하는 요인이 됩니다. 본 연구는 이러한 변동성을 통합적으로 특성화하고 횡등방성 유한요소 모델에 적용하기 위한 실험 및 모델링 프레임워크를 구축했습니다. 성숙한 Guitang 21 품종의 사탕수수 줄기 기저부와 중간 마디를 대상으로 축 방향 압축, 반경 방향 압축, 3점 굽힘 시험을 수행했습니다. 실험…
Structural Simulation Analysis of Liquid Cooling and Load-Bearing Integrated Component for Liquid Cold Plates Based on ANSYS
에너지 저장 시스템의 액체 냉각판은 배터리 팩에서 열 방출과 구조적 하중 지지라는 두 가지 핵심 기능을 수행한다. 이러한 냉각판의 구조적 강성은 배터리 모듈의 신뢰성과 안전성에 직접적인 영향을 미친다. 본 연구는 에너지 저장 시스템의 액체 냉각판 어셈블리를 대상으로 ANSYS 소프트웨어를 활용하여 냉각판, 모듈 빔, 하단 프로파일 프레임을 포함하는 완전한 유한 요소 모델을 구축하였다. 정적 하중 조건에서 냉각판 어셈블리의 하중 지지 성능에 대한 시뮬레이션 분석을 수행하였다. 이 모델은 실제 작동 환경을 반영하여 구조적 응답을 정밀…
Nanowear of Zr-based metallic glasses regulated by cooling rate-induced heterogeneity
금속 유리의 구조적 이질성을 최적화된 급속 냉각으로 증대시키면 소성 변형 능력이 향상될 수 있습니다. 그러나 Zr 기반 금속 유리의 나노마찰 특성과 고유한 구조적 이질성 간의 상관관계는 아직 명확히 밝혀지지 않았습니다. 본 연구는 냉각 속도 제어를 통해 원자 구조를 조정한 Zr 기반 금속 유리를 제조하고, 첨단 원자현미경(AFM)을 활용하여 나노마모 시험을 수행했습니다. 구조적 이질성이 높은 급속 냉각 금속 유리는 접착 및 쟁기질 마찰이 증가했음에도 불구하고, 낮은 경도에도 불구하고 우수한 소성 및 내마모 특성을 보였습니다. 분자…
Midstream geopolitics: Processing power in critical mineral supply chains
핵심 광물의 지정학은 단순히 채굴을 넘어 가공 단계에서 새롭게 형성되고 있다. 제련소, 정제소, 자석 공장 등 중간 가공 시설은 전략적 경쟁과 상호 의존성의 새로운 거점으로 부상하며, 국가 간의 관계를 재편하고 있다. 본 논문은 코발트, 리튬, 희토류 등 핵심 원자재를 산업적으로 활용 가능한 형태로 변환하는 과정을 형성하는 다양한 서사, 규제, 상업 관계 및 기술을 설명하기 위해 '미드스트림 지정학' 개념을 제시한다. 기존의 자원 지정학이 주로 채굴 현장과 공급 경로에 초점을 맞췄던 것과 달리, 미드스트림 지정학은 가공 역량에 주…
Hollow nanostructured rare-earth-containing high-entropy carbides: Facile electrochemical synthesis and effective electrocatalytic performance for hydrogen evolution
고엔트로피 탄화물(HECs)은 수소 발생 반응(HER)을 위한 귀금속 촉매의 유망한 대안으로 주목받고 있습니다. 그러나 기존 HEC 나노결정은 밀집된 고체 구조에 IVB-VIB족 금속 성분으로 제한되어 있었습니다. 본 연구에서는 직접 전기환원 공정을 통해 중공 나노구조를 갖는 다양한 고엔트로피 탄화물(HfNbTaTiZr)C, (HfNbTaTiZrRE)C (RE=Gd, Ce, Y) 및 (HfNbTaTiZrCeY)C를 최초로 합성했습니다. 800°C의 용융 CaCl2-NaCl 염에서 흑연 양극과 혼합 산화물/탄소 첨가제 분말 음극을 …
Robust stability and surface error assessment in interrupted turning under spindle speed variation
절삭 가공에서 단속 절삭과 주축 속도 변동(SSV)이 결합될 때 안정성 예측은 매우 어려워진다. 이러한 복합 공정은 시간 의존적 지연과 불연속적인 동역학을 유발하여, 기존 채터(chatter) 분석을 넘어선 고급 수치 해석 도구를 필요로 한다. 본 연구는 SSV가 있는 단속 절삭을 분석하기 위한 수치 프레임워크를 개발했다. 이 프레임워크는 안정성 분석을 위한 행렬 없는 플로케(Floquet) 방법과 주기 해 평가를 위한 아핀 매핑(affine mapping)을 활용한다. 이 도구들은 진동 진폭을 정량화하고 이를 표면 파형(wavi…
Adsorption and Mass Transport of Methane and Hydrogen in Nanoporous Carbon Membranes - Binary Mass Transport Experiments and Modeling
본 연구는 고온 환경에서 탄소 기반 나노다공성 막을 통한 메탄(CH4)과 수소(H2) 이성분 혼합물의 질량 전달 현상을 탐구합니다. 기존의 단일 성분 흡착 및 투과 측정 연구를 기반으로, 최대 220 °C에서 수행된 새로운 이성분 투과 실험 결과를 제시하고, Maxwell–Stefan (M–S) 프레임워크에 기반한 예측 수송 모델을 개발했습니다. 초기 모델은 수소 플럭스를 과소평가하는 경향을 보였으나, 슬릿형 기공 형상을 고려한 구속 보정(confinement correction)과 온도 의존적 스케일링 인자를 도입하여 이를 해결…
A Conceptual Framework of Deterioration Factors for Sustainable Selection of Feasible Railway Track Solutions
철도 인프라 관리자는 용량 증대 요구와 장기적 지속가능성 목표의 균형을 맞추는 데 있어 궤도 열화 심화라는 중대한 문제에 직면해 있습니다. 교통 하중이 주요 열화 원인이지만, 기존 열화 모델들은 궤도 형태에 따라 다양하게 표현되는 광범위한 추가 요인들을 고려합니다. 따라서 철도 궤도 솔루션의 정보에 입각한 선택을 위해서는 이러한 요인들에 대한 포괄적인 이해가 필수적입니다. 이 연구는 자갈 궤도, 비자갈 궤도, 복합 궤도 솔루션(CTS)의 세 가지 철도 궤도 솔루션에 대한 열화 요인의 개념적 프레임워크를 구축했습니다. 30개 열화 …
Mechanisms and Parameter Optimization of Pre-Fracturing Energy Enhancement in Ultra-Low-Permeability Tight Oil Reservoirs
창칭 유전의 창 6, 창 8 지층과 다칭 유전의 푸위 저류층을 포함하는 초저투과 치밀유 저류층은 낮은 저류층 특성과 제한된 수압 효율로 인해 생산성 저하와 낮은 회수율(10% 미만)을 겪고 있습니다. 기존의 면적 수압은 효과적인 변위를 형성하지 못하거나 급격한 국부적 물 파쇄를 유발하여 생산량 감소로 이어집니다. 따라서 대규모 재파쇄와 주수 전략 수정이 단일 유정 생산성 향상을 위한 중요한 접근 방식이 되었습니다. 그러나 장기적인 주입-생산 불균형은 상당한 지층 에너지 고갈과 수평 응력 대비 증가를 초래하여 재파쇄 시 복잡한 파쇄…
Tribological Behavior of Binder-Jetted STS316L Sintered Bodies and Cu-Infiltrated Composites
바인더젯 방식으로 제조된 금속 부품은 소결 후 잔류 기공을 가지며, 이는 기계적 및 마찰 특성에 큰 영향을 미칩니다. 본 연구는 소결 중 발생하는 기공 변화와 구리(Cu) 침투가 바인더젯 STS316L의 마모 메커니즘에 미치는 영향을 규명했습니다. STS316L 시편을 1100, 1200, 1300 °C에서 소결하고, 용융 Cu 침투를 통해 Cu/STS316L 복합재를 제작했습니다. 미세구조와 마모 거동은 FE-SEM, EDS, CLSM, XRD, TEM을 이용해 분석했습니다. 소결 온도가 증가함에 따라 소결 시편의 상대 밀도와…
A Comparative Study of the Static and Dynamic Mechanical Properties of High-Loaded Red Mud–Epoxy Resin Composites Prepared with Various Mixing Methods
적니(Red mud, RM)는 높은 알칼리성으로 인해 직접 활용이 어렵고 매립이 주된 처리 방식이어서 심각한 환경 문제를 야기한다. 본 연구는 에폭시 수지 매트릭스에 고농도(40 wt.%)의 적니를 포함하는 복합재를 세 가지 제조 기법으로 제작하고, 이들의 정적 및 동적 기계적 특성을 비교 분석했다. 복합재는 오버헤드 믹서(OM) 및 수동 혼합(HM) 후 탈기하는 방식과 진동 보조 진공 혼합(VM) 방식을 사용하여 제작되었다. 특히 VM 방식으로 제작된 시편은 구조적 특성과 기계적 성능이 크게 향상되었다. 인장 강도는 17.3 M…
Programming sequential deployment of origami via kinematic transition fronts
국부적 상호작용이 순차적으로 상태 변화를 유발하는 전이 파면 전파는 자연, 생물, 공학 시스템 전반에서 관찰됩니다. 에너지를 이용한 불안정성을 통해 이러한 전파가 구현되었지만, 기하학적 제약에 의해 순수하게 제어되는 파면 전파는 아직 충분히 탐구되지 않았으며 일반적인 설계 프레임워크가 부족합니다. 특히, 운동학적 전파를 통해 종이접기의 순차적 전개를 프로그래밍하는 방법은 미해결 과제로 남아있습니다. 이 연구에서는 이산 동역학 시스템의 헤테로클리닉 궤도와의 상응 관계를 기반으로 운동학적 전이 파면을 위한 체계적인 설계 프레임워크를 …
Selective Lithium Pre-Leaching from Pyrolyzed Industrial Lithium-Ion Battery Black Masses Using Dilute Organic and Inorganic Acids
선택적 리튬 사전 침출은 폐리튬이온배터리 블랙 매스(black mass)를 완전히 용해하기 전에 접근 가능한 리튬을 분리하고, 다른 원소의 공동 용해를 제한하는 효과적인 방법입니다. 그러나 산업적으로 열분해된 다양한 조성의 블랙 매스에 대한 일관된 운영 프레임워크 내 비교 연구는 부족했습니다. 본 연구는 이러한 격차를 해소하기 위해 세 가지 산업용 블랙 매스를 대상으로 물, 묽은 유기산 및 무기산(0.1–0.5 mol·L−1, 25–80 °C)을 사용하여 체계적으로 조사했습니다. 외부 환원제는 사용하지 않았으며, 물 침출 실험을 통…
From Digital Documentation to Rule-Based Regeneration: A Shape Grammar Approach to Decorative Patterns Derived from a Huizhou Chastity Archway, China
건축 유산의 디지털 보존은 정적 기록에 머물러 장식 패턴의 체계적인 분석 및 현대적 재활용을 지원하는 데 한계가 있었습니다. 본 연구는 중국 휘주 정절패방의 장식 패턴을 대상으로, 형상 문법(shape grammar) 기반의 디지털 접근법을 제안하여 패턴 분석, 생성 및 적용 가능성을 탐구했습니다. 연구팀은 장씨 정절패방의 패턴 이미지를 수집하고 벡터화한 뒤, 형식적으로 분해하여 구조화된 디자인 단위로 인코딩했습니다. 이 단위들을 패턴 자원 라이브러리로 구축하고, 원본 조각의 구성 논리를 설명하는 8가지 생성 및 파생 규칙을 수립…
Interlayer ultrasonic impact treatment–induced recrystallization and grain transformation in multi‑pass welded structural steel
본 연구는 고장력 구조용 강철의 플럭스 코어드 아크 용접 시 두 가지 초음파 충격 처리(UIT) 전략을 평가했습니다. 첫 번째는 용접 후 표면 처리(top-surface peening)이고, 두 번째는 연속적인 용접 패스 사이에 층간 처리(interlayer peening)를 적용하는 방식입니다. 표면 UIT는 표면 경도를 130% 이상 증가시키고 최대 582 MPa의 압축 잔류 응력을 유도하여 심각한 소성 변형 및 가공 경화 효과를 보였습니다. 반면, 층간 UIT는 평균 미세 경도나 압축 잔류 응력에서 유사한 증가를 보이지 않았…
The implementation of a smart safety protection system using DL and IoT technologies
안전 문제는 항상 중요한 관심사였으며, 기술 활용은 이러한 사회적 우려를 해결하는 데 필수적입니다. 본 연구는 실시간 모니터링, 위치 추적 및 비상 경보 기능을 제공하는 스마트 안전 보호 시스템(SSPS)의 설계 및 구현을 다룹니다. 이 시스템은 사물 인터넷(IoT) 기술을 활용하여 이러한 문제들을 해결합니다. 제안된 시스템은 착용 가능한 장치로, 센서와 GPS를 사용하여 스마트폰 애플리케이션과 클라우드 데이터베이스에 지속적으로 데이터를 전송합니다. 이 시스템은 장치 무단 제거, 낙상, 비정상적인 체온 또는 심박수 감지 기능을 포…
Self-reconfiguring modular robotic boats
자기 재구성 수중 로봇은 임시 인프라 구축, 원격 유지보수, 수색 및 구조 작업, 환경 모니터링, 주문형 운송 등 다양한 해양 응용 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 복잡한 비선형 수력학, 로봇 자체 움직임 및 주변 로봇의 방해, 외부 환경 요인으로 인해 수면 위 2차원에서도 자율적인 수상 자기 재구성은 여전히 어려운 과제입니다. 본 연구에서는 소형 모듈형 로봇 보트 그룹인 FloatForm 플랫폼을 소개합니다. 이 로봇들은 하이브리드 조정 프레임워크를 통해 물리적으로 연결된 구조로 자가 조립하고, 자기 재구성하며, …
Dynamic analysis of two-wheel bleed air environment control system of the aircraft
항공기 환경 제어 시스템(ECS)의 동적 분석은 시스템 성능 및 제어 향상에 필수적입니다. 본 연구는 2휠 블리드 공기 ECS의 동적 거동을 분석합니다. Modelica 언어 기반의 상용 1D 동적 시뮬레이션 소프트웨어인 Dymola의 ECS 라이브러리를 활용하여 2휠 블리드 공기 ECS의 동적 모델을 개발했습니다. 개발된 모델을 통해 2휠 블리드 공기 고압 수분 분리기 ECS의 주요 구성 요소에 대한 분석을 수행했습니다. 핵심 소형 열교환기의 고온측 열유량, 열교환기 고온 및 저온측 출구 온도, 냉각 공기 장치 출구 온도, 그리…
Analysis of Mechanical Properties of Cellular Structures Under Static Tensile Loading in Standardized Specimens Manufactured by Photopolymerization
본 연구는 광중합 방식으로 제작된 셀룰러 구조물의 정적 인장 특성을 분석하여, 적층 방향과 구조 설계가 기계적 특성에 미치는 영향을 평가했습니다. 표준 시편을 0°, 45°, 90°의 적층 방향으로 제작하여 인장 특성을 평가한 결과, 0° 방향에서 가장 높은 강도를 보였습니다. 이를 바탕으로 최적의 0° 방향에서 육각형, 나선형, 준자기유사형 셀룰러 구조물을 미충진 및 실리콘 충진 형태로 제작하여 추가 분석을 수행했습니다. 정적 인장 시험을 통해 하중-변위 특성, 최대 하중, 변형 거동을 측정했습니다. 기계적 특성은 적층 방향에 …
What attracts critical minerals processing? investment conditions beyond the mine
핵심 광물 전략은 추출을 넘어 국내외 처리 역량 확보를 강조하지만, 관련 투자 유치 조건은 불분명합니다. 본 연구는 광물 처리가 단순한 채굴의 연장이 아니며, 투자 결정 요인이 채굴과는 다른 상대적 중요성, 구성, 시점을 가진다고 주장합니다. 채굴 투자가 지질학적 잠재력에 기반한다면, 처리는 원료 확보, 에너지 비용, 산업 인프라, 기술 역량, 제품 인증, 수요, 시장 구조, 폐기물 관리, 정책 지속성 등에 더 크게 영향을 받습니다. 본 연구는 제련, 정제, 분리, 정화, 화학 전환, 활성 물질 생산 및 2차 원료 처리를 포함하는…
Material and grinding behavior analysis of cemented carbides with cobalt-reduced and cobalt-free binder materials
초경합금은 높은 경도와 인성으로 인해 고성능 절삭 공구에 널리 사용된다. 그러나 일반적으로 바인더로 쓰이는 코발트(Co)는 채굴 지역의 정치적 불안정성으로 인한 높은 공급 위험과 환경 및 작업자 건강 문제로 인해 핵심 원자재로 분류된다. 이에 따라 코발트 함량을 줄이거나 대체할 수 있는 바인더 재료의 탐색이 시급하다. 본 연구에서는 니켈(Ni), 철(Fe) 및 니켈-크롬-코발트 혼합 바인더(NiCrCo)를 코발트 저감 또는 무함유 초경합금의 잠재적 바인더로 평가했다. 기존 연구는 주로 코발트 결합 시스템의 연삭 거동에 초점을 맞췄…
Toward reliable solid-solid phase change materials for thermal energy storage: Polymer Fibrillar network-reinforced organic plastic crystals
고체-고체 상변화 물질(PCM)은 열에너지 저장(TES) 분야에서 누액 방지, 캡슐화 요구사항 감소, 설계 유연성 등 여러 장점을 제공한다. 특히 펜타글리세린(PG) 및 펜타에리트리톨(PE)과 같은 유기 플라스틱 결정(OPC)은 높은 잠열과 조절 가능한 전이 온도를 갖지만, 결정상에서의 취약성, 제한된 가공성, 열 순환 중 거시적 변형 등의 문제로 실제 적용에 한계가 있었다. 본 연구는 섬유화되는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 바인더를 도입하는 재료 공학 전략을 제안한다. 전단 유도 PTFE 섬유화 및 정제(tableting)…
Transcritical CO₂ refrigeration cycle modifications: thermodynamic performance, practical challenges and future directions
이 연구는 친환경 냉매인 이산화탄소(CO₂, R744)를 활용한 냉동 시스템의 열역학적 성능 개선 방안을 종합적으로 검토한다. CO₂는 오존층 파괴 지수와 지구 온난화 지수가 낮고 열전달 특성이 우수하지만, 낮은 임계 온도(31.1 °C)와 높은 임계 압력(7.38 MPa)으로 인해 초임계 운전 시 스로틀링 손실, 높은 최적 토출 압력, 가스 쿨러 및 팽창 장치에서의 상당한 엑서지 파괴 등 열역학적 불이익이 발생한다. 특히 중고온 외기 조건에서 성능 계수(COP)가 최대 38% 감소하는 문제가 실험적으로 보고되었다. 본 논문은 초…
Integrated experimental and modeling study of air psychrometry and velocity effects on cooling pad performance
본 연구는 셀룰로스 기반 증발 냉각 패드의 성능에 미치는 유입 공기의 건습구 온도, 상대 습도, 그리고 공기 속도의 복합적인 영향을 실험 및 모델링을 통해 분석했습니다. 기존 연구들이 온도, 습도, 유량을 개별적으로 다루었던 것과 달리, 본 연구는 이들 변수 간의 상호작용이 공기 냉각 및 가습에 미치는 영향을 체계적으로 규명했습니다. 실험은 건구 온도, 상대 습도, 물 온도, 공기 속도, 물 유량을 정밀하게 제어하며 진행되었습니다. 이를 통해 열 및 물질 전달 계수를 도출하고, 이를 바탕으로 1차원 열 및 물질 전달 모델을 개발했…
Design of pearl shell-inspired biomimetic textured rollers and their tribological performance during roller hemming
자동차 차체 금형의 품질과 장비 수명은 롤 성형 엔드 이펙터의 롤러 표면 마모 상태에 크게 좌우됩니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 진주층 표면 미세구조에서 영감을 받은 생체 모방 롤러 설계 전략을 제안합니다. 이를 위해 텍스처-형상 매핑 모델을 구축하고 다중 스케일 기계적 및 트라이볼로지 성능 분석을 수행했습니다. 시뮬레이션 결과, 동일한 깊이-폭 비율 조건에서 아치형 홈을 가진 롤러가 수직 및 마름모형 홈 롤러에 비해 가장 낮은 마찰 에너지 손실과 가장 높은 주응력을 보였습니다. 마찰 마모 시험을 통해 이 구조의 우…
Advances in the analysis of transient heat transfer experiments using multiple thermochromic liquid crystals
열변색 액정(TLC)을 활용한 과도 열전달 실험은 고해상도 표면 온도 데이터를 제공하지만, 신호 잡음, 비이상적인 유체 온도 변화, 그리고 픽셀 단위에서 다중 TLC 반응을 분석하는 어려움이 존재합니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위한 완전 자동화 분석 프레임워크를 제안합니다. 제안된 프레임워크는 (i) 휘태커 알고리즘을 통해 원본 비디오 데이터의 잡음을 제거하고 베이스라인을 보정하며, (ii) 구간별 감지를 통해 픽셀당 여러 강도 피크를 식별하고, (iii) Duhamel 원리의 단계별 부분 적분(SPI) 공식을 사용하여…
Reverse micelles as nanocarriers for polar friction modifiers in non-polar oils: AOT-mediated solubilization and boundary film formation
극성 유기 마찰조절제는 효과적인 경계 윤활막을 형성하지만, 비극성 오일과의 낮은 상용성으로 인해 슬라이딩 계면으로의 전달이 제한된다. 본 연구에서는 모델 극성 첨가제 LCC를 사용하여 n-도데칸 내 AOT 역마이셀이 오일 비상용성 마찰조절제의 나노 운반체 역할을 하는 능력을 평가했다. 물-계면활성제 몰비(w)를 증가시킴에 따라 모델 첨가제의 투명 용해 범위가 확장되었고, 역마이셀 응집체의 유체역학적 크기가 증가했다. 중성자 반사법 분석 결과, 수화된 AOT 응집체가 FeOx/오일 계면에 흡착층을 형성하며, 모델 첨가제 도입 시 흡…
Study on High-Temperature Fatigue Properties and Notch Sensitivity of Haynes 230 Alloy TIG-Welded Joints
본 연구는 Haynes 230 합금 TIG 용접부의 고온 고사이클 피로 거동을 850–950°C에서 평활 및 노치 시편(Kt=3)을 사용하여 분석했습니다. 고온 환경과 노치 효과는 모두 피로 성능을 크게 저하시키며, 온도가 상승할수록 열 활성화된 균열 개시 및 전파가 가속화되어 S-N 곡선이 하향 이동합니다. 노치 시편은 응력 집중으로 인한 다중 균열 개시, 분산된 전파 영역, 그리고 파편화된 급작 파단 영역 때문에 현저히 짧은 피로 수명을 보였습니다. 시험 온도 범위에서 합금은 낮은 노치 민감도를 나타냈으며, 900°C에서 가장…
A numerical study on the thermal buffering of bricks integrated with cylindrical phase change material capsules
상변화 물질(PCM)을 통합한 벽돌은 열용량을 향상시키는 것으로 알려져 있지만, 고온 환경에서 캡슐 형상이 미치는 영향은 충분히 연구되지 않았다. 본 연구는 스테인리스 스틸 폼으로 보강된 원통형 헵타데칸 PCM 캡슐이 통합된 열 스마트 벽돌(TSB)의 열 성능을 평가했다. 검증된 전산 유체 역학(CFD) 모델을 활용하여, 외부 최고 온도가 20~40°C로 변화하는 조건에서 간과되기 쉬운 중요한 매개변수인 캡슐 직경(2, 3, 4 cm)의 영향을 조사했다. PCM-폼 캡슐은 기존 벽돌에 비해 실내 최고 온도를 최대 1.9°C 낮추…
Progress and Perspectives on Thermal Design Methods of Machine Tools: A Critical Review
정밀 CNC 공작기계의 가공 정확도를 제한하는 주요 요인 중 하나는 열 오차입니다. 이에 대한 선제적이고 근원적인 대응책으로서 열설계는 차세대 고성능 공작기계 구현에 필수적인 요소로 부상하고 있습니다. 본 논문은 공작기계 수준의 열설계 방법론을 체계적으로 검토하며, 기존 접근 방식을 온도 제어, 재료 개선, 구조 최적화의 세 가지 주요 기술 경로로 분류합니다. 각 경로에 대해 이론적 기반, 대표적인 구현 사례, 그리고 보고된 효과를 비판적으로 분석하며, 학술 연구와 산업 현장 간의 지속적인 격차에 특히 주목합니다. 비판적으로, 기존…
Digital Twin-Enabled Intelligent Stability Management in Ultra-Precision Machining
초정밀 가공(UPM)은 서브마이크론 정확도와 우수한 표면 조도를 가진 부품 생산에 필수적이지만, 낮은 효율성, 복잡한 안정성 관리, 지능형 모니터링 부족으로 산업 적용에 제약이 있습니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 UPM을 위한 통합 디지털 트윈 프레임워크를 개발했습니다. 이 프레임워크는 물리, 통신, 서비스의 세 계층으로 구성되며, MTConnect를 통해 표준화된 데이터 교환을 지원합니다. 또한, 기계적 모델링과 머신러닝을 결합하여 실시간 모니터링, 적응형 제어, 지능형 공정 계획을 가능하게 합니다. 지능형 안정성…
A Defect Detection Method for Rail Ultrasonic B-Scan Images Based on a Multi-Scale Dense Attention Network
레일 내부 결함은 철도 운행 안전에 심각한 위협을 가하며, 초음파 B-스캔 이미징은 레일 지하 상태를 시각화하는 효과적인 비파괴 검사 방법입니다. 그러나 B-스캔 이미지의 수동 해석은 시간이 많이 소요되고 작업자의 경험에 크게 의존한다는 문제가 있습니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하기 위해 레일 초음파 B-스캔 이미지의 자동 분류를 위한 다중 스케일 밀집 어텐션 네트워크(MSDA-Net)를 제안합니다. 제안된 MSDA-Net은 확장 컨볼루션, 다중 스케일 밀집 특징 추출, 그리고 어텐션 기반 특징 재조정 기법을 통합하여 다양한…
Numerical investigation of a hybrid solar thermal system integrating heat pipe and paraffin-based PCM enhanced with graphene nanoplatelets and porous metal foam
본 연구는 히트파이프 기반 태양열 시스템의 열 성능을 향상시키기 위한 수치 해석을 수행했다. 특히, 그래핀 나노플레이트(GNP)가 혼합된 파라핀 기반 상변화 물질(PCM)을 시스템에 통합하여 열 저장 및 열 전달 과정을 최적화하는 데 중점을 두었다. 열 손실을 줄이기 위해 진공층을 추가하고, 진공층 내 복사 에너지 전달을 모델링했다. 시스템 성능 개선을 위해 GNP와 내부 핀 구조를 결합하여 파라핀의 용융 과정을 가속화했다. 또한, 다공성 금속 폼을 삽입하여 전도성 경로를 추가함으로써 열 저장 용량을 증대시키고 전체 열 전달 속도…
Automated smart handbag with enhanced women's safety using cutting edge technology
본 연구는 공공장소에서의 여성 안전 문제에 대응하기 위해 지능형 핸드백 기반의 안전 시스템을 제안한다. 기존의 GPS-GSM 기반 비상 알림 장치들이 오경보를 발생시키는 한계를 극복하고자, 생체 인식, 위치 추적, 엣지 컴퓨팅 기반 AI 위협 검증 기술을 통합하였다. 제안된 시스템은 지문 인식을 통한 사용자 인증과 ESP32-CAM에 탑재된 YOLO v3 비전 모델을 활용하여 위협을 정확하게 감지한다. 인증 실패 또는 위협 감지 시, GPS 좌표를 활용한 현재 위치 정보와 함께 GSM을 통해 SOS 메시지를 즉시 전송한다. 시스…
Smart internet of things driven vehicle safety and battery management system
본 연구는 증가하는 교통사고와 전기차 배터리 성능 저하라는 이중 과제를 해결하기 위한 통합 솔루션의 부재에 주목한다. 기존 시스템들이 안전과 배터리 신뢰성을 동시에 다루지 못하는 한계를 극복하고자, 두 가지 핵심 문제를 통합적으로 해결할 수 있는 시스템 설계를 제안한다. 제안하는 시스템은 사물 인터넷(IoT) 기반 아키텍처를 활용한다. 충돌 감지를 위해 ADXL345 가속도계를, 비상 경보를 위해 GPS/GSM 모듈을 통합했다. 또한, 배터리 실시간 모니터링을 위해 전압, 전류, 온도 센서를 사용하며, 이 모든 구성 요소는 Ard…
Characterising thermal effects on ultimate tensile strength, strain, and tensile modulus by material extrusion of carbon fibre reinforced polyamide 6
본 연구는 재료 압출(MEX) 방식으로 제조된 탄소섬유 강화 폴리아미드 6(PA6-CF)의 기계적 특성에 층별 온도가 미치는 영향을 실험적으로 규명했습니다. 특히, 극한 인장 강도(UTS)와 인장 탄성률을 67°C에서 165°C에 이르는 다양한 층 온도 범위에서 평가했습니다. 실험 결과, 층 온도가 증가함에 따라 PA6-CF의 기계적 특성이 크게 향상됨을 확인했습니다. UTS는 67°C에서 7.55 MPa였으나, 165°C에서는 36.04 MPa로 약 4.8배 증가했습니다. 인장 탄성률 또한 67°C에서 1.6 GPa이던 것이 1…
Precursor-engineered solar-responsive biochars from agricultural residues for low-energy CO2 capture and regeneration
고성능 CO2 흡착과 저온 재생이 가능한 바이오 숯 개발은 탄소 포집 기술을 저탄소 순환 바이오 경제에 통합하는 데 필수적이다. 본 연구에서는 기계적 압축 보조 KOH 활성화를 통해 5가지 농업 잔여물로부터 태양광 반응형 바이오 숯을 제조했다. 다중 기술 특성 분석과 피어슨 상관관계 분석을 통해 전구체 조성, 기공 구조, 표면 화학, 그리고 CO2 포집 및 재생 성능 간의 상관관계를 규명했다. 헤미셀룰로스와 리그닌이 풍부한 전구체는 0.7 nm 미만의 초미세 기공과 산소 작용기 발달에 유리하며, 이는 CO2 포집 성능을 시너지 효…
Friction stir welding and friction stir processing of additively manufactured components: A comprehensive review
적층 제조(AM)는 복잡한 형상의 부품 생산에 혁신을 가져왔지만, 공정 결함, 미세조직 불균일성, 잔류 응력, 치수 한계 등으로 인해 여러 부품의 접합이 불가피한 경우가 많습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 마찰교반접합(FSW) 및 마찰교반처리(FSP) 기술이 효율적인 고상 솔루션으로 제시되고 있습니다. FSW는 적층 제조 부품에서 고강도 및 고건전성 접합을 가능하게 하며, 용융 용접의 고질적인 문제인 고온 균열, 응고 결함, 열 변형 등을 피할 수 있습니다. 한편, FSP는 효과적인 후처리 방법으로서 다공성 제거, 미세조직 미…
Intelligent Text-Matching System for Compliance Verification of Commercial Vehicles in Active and Passive Safety Research
도로 교통 안전 확보에 있어 운행 차량의 규제 준수 여부 확인은 매우 중요하다. 그러나 기존의 수동적인 검증 방식은 복잡한 공고문의 내용을 해석하는 데 비효율적이며 오류 발생 가능성이 높았다. 이에 본 연구는 다단계 지능형 텍스트 매칭(MLITM) 시스템 프레임워크를 제안하여, 텍스트 조각이 규제를 준수하는지 자동으로 판단하고 실제 차량과 공고문 간의 차이를 설명한다. MLITM은 세 가지 수준의 협력 전략을 채택한다. 먼저 전체 텍스트 매칭을 통해 신속하게 필터링하고, 최장 공통 부분 문자열 매칭으로 유사성이 높은 부분을 감지한…
Structural Investigation of Fatigue Behaviors in Corroded Subsea Pipelines for CO2 Transportation Using the Strain–Life Approach
지속가능발전목표(SDG) 17과 연관된 해저 CO2 수송 파이프라인은 해류, 파도, 내부 압력 변동 및 운전 주기 등 복합적인 주기 하중을 받는다. 가혹한 해양 환경에서 부식은 파이프 벽 강도를 저하시키고 국부적 결함을 유발하여 피로 균열 발생을 촉진하며, 이는 구조적 파괴로 이어질 수 있다. 본 연구는 부식된 해저 강철 CO2 수송 파이프라인의 피로 균열 개시 수명을 통합된 국부 변형률-수명(ε–N) 프레임워크를 활용하여 조사했다. 이 프레임워크는 비선형 유한요소 해석, Coffin–Manson–Basquin 관계식, 그리고 Sm…
Ultimate Capacity of Subsea CO2 Transport Pipelines with Semi-Elliptical Corrosion Defects under Combined Internal Pressure and Bending Moment: A Finite Element Study
본 연구는 지속가능발전목표(SDG) 17의 친환경 기술의 일환으로, API 5L X52 해저 CO2 수송 파이프라인에 반타원형 부식 결함이 존재할 때 내부 압력과 굽힘 모멘트가 결합된 조건에서의 극한 굽힘 용량을 조사했습니다. 이를 위해 비선형 유한요소 모델을 개발하고, 직사각형 결함이 있는 부식 파이프에 대한 기존 4점 굽힘 시험 결과와 비교하여 검증했습니다. 검증된 모델링 절차를 활용하여 33가지 사례에 대한 결정론적 매개변수 연구를 수행했습니다. 부식 깊이 비율(0.1–0.8), 결함 길이 비율(0.2–1.2), 내부 압력(…
Influence of lattice-core geometry on the mechanical performance of FDM-printed PETG sandwich panels: an experimental, computational, and statistical investigation
본 연구는 FDM 방식으로 제작된 PETG 샌드위치 패널의 격자 코어 형상이 인장 및 굽힘 특성에 미치는 영향을 규명하고자 했습니다. 정사각형, 원형, 타원형, 팔각형, 오각형, 육각형의 여섯 가지 코어 형상을 FDM 제어 변수 하에 제작하고 ASTM D638 및 D790 표준에 따라 기계적 특성을 평가했습니다. 실험 결과, 오각형 코어는 가장 높은 굽힘 강도(23.2 MPa)와 최대 하중(322 N)을 보였으며, 육각형 코어는 가장 높은 인장 강도(24.8 MPa)를 나타냈습니다. 분산 분석(ANOVA, p<0.001) 결과, …
Experimental Study on the Dynamic Characteristics of Needle Roller Bearings Under Periodic Impact Load
니들 롤러 베어링은 높은 길이-직경 비율의 전동체를 가지며, 제한된 반경 방향 설치 공간의 기계 시스템에 널리 사용됩니다. 기어 변속 시스템에서는 기어 맞물림으로 인한 주기적 충격 하중이 정적 반경 방향 하중에 중첩되어 베어링의 동적 응답을 변화시킬 수 있습니다. 그러나 주기적 충격 하중의 진폭과 주파수가 니들 롤러 베어링의 동적 특성에 미치는 영향은 아직 충분히 이해되지 않고 있습니다. 본 연구에서는 주기적 충격 하중을 인가할 수 있는 니들 롤러 베어링 시험 장치를 개발하고, 외륜 진동, 내륜 운동, 케이지 운동 및 베어링 시스…
Enhanced thermochemical energy storage performance of SrCl2–MgCl2 composites hosted by expanded graphite: Synthesis and experimental study
재생에너지 통합 및 에너지 수요 변동성 관리를 위해 효율적인 에너지 저장은 필수적이다. 열화학 에너지 저장 기술은 높은 에너지 밀도와 장기 저장 잠재력을 제공하지만, 활성 저장 물질의 성능, 안정성, 반응 속도 최적화에 대한 과제가 남아있다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하고자 팽창 흑연(EG)에 담지된 SrCl2–MgCl2 이성분 염 기반의 새로운 복합체를 실험적으로 탐구했다. 주요 염으로 SrCl2를, 수분 흡수율 향상을 위해 MgCl2를, 그리고 열전도도 개선 및 구조적 지지를 위해 EG를 사용했다. 다양한 염 비율과 EG …
Effect of Brazing on Microstructure and Properties of Die-Cast Al–RE Alloys
기존 Al-Si 다이캐스트 합금은 우수한 성형성과 저렴한 비용에도 불구하고 낮은 브레이징성과 부적절한 내식성을 보입니다. 반면, 고압 다이캐스트(HPDC) Al-RE 합금은 자동차 열 관리 시스템의 경량화 및 고성능 소재 요구를 충족시키며 우수한 종합 특성을 나타냅니다. 본 연구는 HPDC Al-RE 합금의 미세구조, 기계적 특성 및 내식성에 대한 브레이징 공정의 영향을 조사했습니다. 제어 분위기 브레이징(CAB) 공정을 통해 합금의 특성 변화를 분석했습니다. 주조 상태에서 층상 구조를 보이던 공정 Al11(La,Ce)3 상은 브…
Measuring changes in learning outcomes through in-session assessments during progressive curriculum implementation
본 논문은 플립러닝 및 스튜디오·프로젝트 기반 학습 환경에서 생성 학습 이론(GLT)을 적용하여 재설계된 임베디드 메카트로닉스 시스템 교육과정의 4년간 점진적 구현 연구를 보고한다. 이 교육과정은 디지털 회로 설계 및 임베디드 시스템을 통한 물리 컴퓨팅에 중점을 두며, 이론-실습 통합 강화 및 산업 기대치와의 학습 성과 연계를 목표로 한다. 강의와 실습 간의 단절을 해소하기 위해 세션 내내 진행되는 그룹 프로젝트를 도입했다. 학생들은 구조화된 워크숍에서 기능적 임베디드 시스템을 협력적으로 설계, 구현, 시연하며, 성찰 보고서와 시…
Development of a Cutting Machine for Hybrid Rice Male Parents in Narrow-Row Agriculture: Design, Simulation, and Validation
본 연구는 잡종 벼 종자 생산 과정에서 발생하는 종자 오염, 협폭 재배 환경에서의 기계화 제초 어려움, 그리고 모본 손상 가능성 문제를 해결하기 위해 보행형 자율주행 웅성 불임계 파쇄 및 절단기를 개발했습니다. 이 기계는 핵심 절단 장치, 무중력 작물 분리 장치, 그리고 크롤러 주행 메커니즘의 세 가지 주요 구조로 구성됩니다. 절단 장치는 메인 샤프트 회전이 플레일 블레이드의 관성 자동 회전을 유도하고, 스토퍼 바가 최대 스윙 진폭을 물리적으로 제한하여 500mm의 작업 폭을 보장하는 혁신적인 메커니즘을 특징으로 합니다. 특히, …
Synthesis and characterization of Al₈₂Fe₁₄Ni₄ bulk metallic glass via mechanical alloying and high-pressure consolidation
알루미늄 기반 벌크 금속 유리(BMG)는 기존 결정질 재료 대비 향상된 기계적 및 기능적 특성으로 인해 구조 및 생체 의학 분야에서 유망한 소재로 주목받고 있습니다. 본 연구는 Al₈₂Fe₁₄Ni₄ 합금의 BMG 합성을 위한 최적 매개변수를 규명하고자 기계적 합금화와 고압 처리를 결합한 공정을 적용했습니다. 원소 분말을 고에너지 진동 밀에서 80시간 동안 분쇄한 후, 다양한 압력 및 온도 조건에서 고압 응고를 진행했습니다. X선 회절(XRD), 비커스 미세경도 측정, 진동 시료 자력계(VSM)를 통해 구조적 및 기계적 특성을 분석…
Artificial intelligence for quality control and monitoring in directed energy deposition metal additive manufacturing: applications, challenges, and opportunities
지향성 에너지 증착(DED)은 고부가가치 부품 제작 및 수리에 활용되는 금속 적층 제조(MAM) 기술이지만, 복잡한 열 구배와 재료 거동, 공정 변수 등으로 인해 일관된 품질 확보가 어렵습니다. 최근 인공지능(AI), 특히 기계 학습(ML) 및 딥러닝(DL) 방법론이 DED 공정의 품질 관리 및 실시간 모니터링에서 큰 잠재력을 보이고 있습니다. 본 연구는 DED의 AI 기반 품질 관리 및 모니터링에 대한 체계적인 문헌 검토를 수행했습니다. PRISMA 방법론을 활용하여 2015년부터 2026년까지 발표된 145편의 동료 심사 논문…
Knowledge-informed graph attention networks enable defect-free alloy design for laser additive manufacturing
레이저 적층 제조용 고성능 합금 설계에 있어 기계 학습은 유망하지만, 기존 방식은 대규모 고품질 데이터셋 의존으로 과적합 및 비합리적인 설계 결과를 초래하는 한계가 있었습니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자, 지식 기반 그래프 모델링과 데이터 불확실성 정량화를 통합하여 소규모 실험 데이터셋으로도 작동 가능한 범용 프레임워크를 제안합니다. 제안된 프레임워크는 물리 야금학적 지식과 생산된 재료의 실험적 결함 분포에서 발생하는 확률론적 특성을 합리적으로 균형 있게 고려합니다. 이를 통해 데이터셋의 크기나 품질에 대한 의존도를 낮추…
Polymer-inspired mechanical metamaterials
기존 재료로는 불가능한 뛰어난 기계적 특성을 가진 경량 소재를 구현하기 위해, 메타물질은 독특한 구조 패턴을 활용합니다. 기존 메타물질은 주로 결정질 격자 구조에서 영감을 받아 견고한 기계적 특성을 보이는 경향이 있습니다. 본 연구에서는 고분자 네트워크의 핵심 구성 요소가 수행하는 기계적 역할을 모방하여 변형 및 강화 메커니즘을 프로그래밍한 고분자 모방 메타물질(PIMs)을 제안합니다. 메타물질의 프로그래밍 가능성과 고분자 모방 구조를 결합하여, PIMs에 가교, 원시 결정질 질서, 얽힘을 설계했습니다. 이를 통해 고분자의 가교 …
Unveiling the nexus between products and influential countries in the multi-layer trade network of global lithium battery
재생에너지 전환 가속화와 전기차 보급 확대로 리튬 배터리 공급망 안정성 확보가 중요해지고 있습니다. 본 연구는 다층 무역 네트워크 프레임워크를 활용하여 글로벌 리튬 배터리 공급망 내 제품과 영향력 있는 국가 간의 복잡한 관계를 탐구합니다. 2002년부터 2022년까지 상류 광물, 중류 소재, 하류 배터리에 걸친 포괄적인 네트워크 모델을 구축하여 무역 및 영향력의 진화하는 역학을 분석했습니다. 연구 결과, 핵심 자원인 리튬의 중요성이 공급과 수요 측면 모두에서 꾸준히 증가하고 있음이 확인되었습니다. 특히 하류 배터리 층의 무역 연…
Heat-Transfer Performance of Medium–Low Temperature Molten Salt Phase-Change Heat Exchanger
용융염 상변화 축열 시스템의 충전 속도는 상변화 물질의 낮은 열전도율로 인해 제한되는 문제가 있습니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 엔탈피-다공성 방법을 활용하여 중저온 용융염 쉘-앤-튜브 열교환기를 수치적으로 분석했습니다. 연구는 환형 핀, 핀 개수, 핀 두께, 그리고 다중 튜브 결합이 용융 거동 및 축열 성능에 미치는 영향을 체계적으로 분석했습니다. 이를 통해 열전달 효율을 극대화하고 축열 시스템의 성능을 향상시키는 최적의 설계 인자를 도출하고자 했습니다. 환형 핀 도입 시 완전 용융 시간이 1392초에서 1105초로…
A Review of the Safety Alert Systems in Commercial Vehicles: Implementation Challenges and Trends for Electronic Logic Devices and In-Cab Alerts
미국 경제의 핵심인 트럭 운송 산업은 2023년 5,472명의 사망자를 포함한 높은 사고율에 직면해 있습니다. 이러한 사고는 주로 시야 부족으로 인한 정지 또는 감속 실패에서 비롯되며, 승용차 대비 높은 치사율과 막대한 경제적 손실을 야기합니다. 최근 운송 회사들은 급제동 관련 사고를 줄이기 위해 경고 시스템 및 외부 기록 장치 등 다양한 기술을 도입하고 있지만, 이 기술들의 효과를 종합적으로 평가한 연구는 부족합니다. 본 연구는 이러한 지식 격차를 해소하고자 트럭 운송 산업 내 안전 경고 시스템의 효과에 초점을 맞춥니다. 광범위…
Advances in thermoplastic composites focusing on processing, recyclability, and performance
열가소성 복합재는 기존 열경화성 시스템 대비 우수한 재활용성, 손상 허용 오차 및 공정 다용성으로 인해 첨단 엔지니어링 소재로 부상했습니다. 본 리뷰는 열가소성 복합재의 최근 발전을 종합적으로 평가하며, 특히 매트릭스 및 보강재 선택, 첨단 가공 기술, 재활용성 및 성능 관련 과제에 중점을 둡니다. 압축 성형, 열성형, 자동 테이프 배치, 현장 통합과 같은 주요 제조 접근 방식의 장점, 한계 및 미세 구조 무결성 및 기계적 성능에 미치는 영향을 비판적으로 논의합니다. 또한, 수명 주기 평가, 재생 가능한 원료 및 수명 종료 관리 전…
ESP32-Based Car Battery Drainage Detection and Selective Load Control System with GSM Alert Mechanism
주차된 차량의 배터리 방전은 전 세계적으로 흔한 고장 원인입니다. 제어 장치, 텔레매틱스 모듈, 경보 시스템 등 상시 작동하는 전자 장치들이 장기간 누적 전류를 소모하여 시동용 12V 납축 배터리를 방전시켜 시동 불능 상태에 이르게 합니다. 기존의 대시보드 전압 게이지나 블루투스 모니터링 시스템은 주로 수동적인 관찰 및 보고에 그쳐 방전 과정을 능동적으로 막지 못합니다. 본 논문은 ESP32 시스템 온 칩과 SIM800L 쿼드 밴드 GSM 모듈을 기반으로 하는 완전 통합형 마이크로컨트롤러 구동 배터리 보호 시스템을 제안하고 실험적…
Assessment of solar organic rankine cycle systems for power generation in Nigeria
나이지리아는 특히 북부 지역에 풍부한 태양 에너지를 보유하고 있으나, 그 활용이 미미한 실정입니다. 태양열 유기 랭킨 사이클(Solar ORC) 시스템은 저온에서 중온의 열원을 전력 또는 열로 변환하는 기술입니다. 본 연구는 나이지리아 내 태양광 ORC 시스템의 적용 가능성을 분석했으며, 진공관형 집열기(ETC)를 주 열원으로 활용하여 지역별 열원 온도가 시스템 성능(순 전력 출력, 열효율, 열 입력, 터빈 및 펌프 작업 출력)에 미치는 영향을 중점적으로 평가했습니다. 연구는 나이지리아의 태양 에너지 자원과 태양광 ORC 성능을 …
Synergistic Electrical–Magnetic–Thermal Response of Fe Soft Magnetic Composites Enabled by Thiol-Functionalised Silicon Nitride Nanosheet Interfacial Engineering
순수 Fe 연자성 복합재(SMC)는 저렴한 원료비와 높은 포화 자화 덕분에 10~100 kHz 중저주파 전력 장치에 널리 활용됩니다. 그러나 입자 간 낮은 전기 저항은 교류 자기장 하에서 연속적인 전도 경로를 형성하여 와전류 손실과 국부적인 열 축적을 유발하는 한계가 있습니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 γ-머캅토프로필트리에톡시실란(KH580)으로 기능화된 질화규소(Si3N4) 나노시트를 Fe 입자 표면에 적용하여 전기 절연 장벽과 열전도성 네트워크를 동시에 형성하는 다기능 계면 조절층을 개발했습니다. 연구팀은 Si3…
Bridging Thermally Induced Sintering Results with Preheating During Powder Bed Fusion with Electron Beam for β-Ti21S
낮은 영률, 우수한 내산화성, 크리프 강도 및 높은 생체 적합성을 지닌 준안정 β상 Ti21S 티타늄 합금은 항공우주 및 생체 의학 분야에서 잠재력이 크지만, 전자빔 기반 분말 베드 융합(PBF-EB) 적층 제조 공정에서의 활용은 제한적입니다. PBF-EB 공정의 핵심은 예열 중 발생하는 소결 현상으로, 이는 분말 거동, 열 방출 및 부품 품질에 큰 영향을 미칩니다. 소결이 불충분하면 에너지 방출 불량과 전하 축적을 초래하고, 과도한 소결은 분말 재활용성을 저하시킵니다. 본 연구는 Ti21S의 PBF-EB 예열 단계를 최적화하기 …
Assessment of the Dissipative Properties of Viscoelastic Hollow Cylindrical Bodies with Filler During the Propagation of Natural Waves
필러가 포함된 점탄성 중공 실린더 구조에서 최적의 감쇠 특성을 갖는 구조를 수치 시뮬레이션으로 찾는 것은 막대한 계산량을 수반합니다. 본 연구는 이러한 기계적 문제를 고유 진동 및 고유파 전파 문제로 정식화하여 외부 힘이나 운동학적 작용과 무관하게 구조의 소산 특성을 평가하고, 이를 통해 계산 비용을 크게 절감하는 방법을 제시합니다. 점탄성 재료의 기계적 거동은 3-매개변수 Koltunov–Rzhanitsyn 완화 커널을 포함하는 선형 Boltzmann–Volterra 유전 이론으로 설명됩니다. 이 이론에서 재료 특성은 주파수에 …
The effect of heat treatment on microstructural, mechanical and tribological properties of Ti-Ag alloy produced by selective laser melting method
본 연구는 선택적 레이저 용융(SLM) 방식으로 제조된 신규 Ti-Ag 합금의 미세구조, 기계적 및 마찰 마모 특성에 대한 후처리 열처리의 영향을 체계적으로 조사했습니다. 기존 문헌의 분말 혼합 방식과 달리, 무전해 Ag 코팅 Ti 분말을 원료로 사용하여 SLM 후 열처리를 통해 Ti 기지 내 Ag 분포를 정밀하게 제어했습니다. X선 회절 분석 결과, 모든 시편에서 α-Ti 기반 기지 구조가 유지되었으며, 열처리 후에는 산화물 상이 형성됨을 확인했습니다. 수냉 및 시효 처리된 시편(HT-3)은 미처리 SLM 시편 대비 68.8% …
Morphology-Aware Wasserstein Distance Loss for Bounding-Box Regression in External Pipeline Coating Inspection
장거리 오일 및 가스 파이프라인의 안전한 운영을 위해 외부 방식 코팅의 무결성 확보는 매우 중요합니다. 건설 현장 이미지는 복잡한 배경, 다중 스케일 객체, 그리고 길거나 경계가 불분명한 코팅 상태를 포함하여, 낮은 겹침 조건에서 기존 바운딩 박스 회귀에 어려움을 줍니다. 본 연구는 장거리 천연가스 파이프라인 건설 현장에서 수집한 1388개의 이미지와 6가지 코팅 상태 범주에 걸친 1756개의 주석 인스턴스로 구성된 실제 현장 데이터셋을 구축했습니다. YOLOv10n을 기반으로, 훈련 중 객체의 스케일과 종횡비에 따라 NWD(No…
In-situ dissolution-reprecipitation of large TiC particles induced by high-power laser-arc hybrid additive manufacturing and the formation of hierarchical reinforcement architectures
본 연구는 고출력 레이저-아크 하이브리드 적층 제조(LAHAM-SPF) 공정을 활용하여 TiC/Al-Cu 복합재를 성공적으로 제작했습니다. 공정 최적화를 통해 TiC 입자의 효율적인 도입과 안정적인 증착을 달성했으며, 하이브리드 용융 풀 내 TiC 입자의 거동, 응고 특성, 그리고 미세구조-물성 관계를 체계적으로 분석했습니다. 고출력 레이저-아크 하이브리드 열장에서 초기 첨가된 조대한 TiC 입자는 부분적으로 용해된 후 재석출되어, 잔류 TiC 입자, 미세한 재석출 TiC p /TiC w 및 Al₃(Ti,Zr) 상으로 구성된 다단…
Epoxidized Natural Rubber-Derived Carbon Nanofibers with Tunable Microporosity for Efficient CO2 Capture
본 연구는 이산화탄소(CO2) 흡착 용량 및 흡착 속도 향상을 위해 다공성 탄소 나노섬유(CNF)를 개발했습니다. 에폭시화 천연고무(ENR)와 폴리아크릴로니트릴(PAN)로 구성된 고분자 전구체를 전기방사한 후 열처리하여 CNF를 제작했습니다. ENR 함량을 10~80 중량%로 조절하여 CNF의 물성 및 다공성 발달에 미치는 영향을 체계적으로 분석했습니다. 제조된 샘플 중 20ENR-CNF는 가장 우수한 CO2 포집 성능을 보였습니다. 상온에서 3.53 mmol g-1의 흡착 용량을 나타냈으며, 활성화 후 273K, 1 bar 조건…
Domain knowledge and problem framing in engineering design: sequential decision making
설계 인지 과정에서 도메인 지식과 문제 설정의 중요성은 잘 알려져 있으나, 이들 요소와 제약 조건 이해, 모델 기반 정보 획득 행동, 그리고 설계 성과 간의 관계는 SIADM(Sequential Information-Acquisition Decision-Making) 프레임워크 맥락에서 충분히 탐구되지 않았습니다. 특히 순차적 정보 획득 의사결정 과제에서 이들 요소의 역할에 대한 실증적 증거는 부족합니다. 본 연구는 이러한 간극을 해소하고자, 기존 SIADM 모델을 채택하여 유한 합리적이고 근시안적인 기대 개선 의사결정 규칙을 통…
CFD-Based Evaluation of a Serial Air-Supply Strategy in a Continuous Annular Cooler for Uniform Sinter Discharge Temperature
소결 공정에서 불균일한 냉각으로 인한 국부 과열은 후속 이송 장비에 열 부하를 증가시키는 문제로 지적됩니다. 본 연구는 기존 하향 송풍 방식의 상부 소결층 냉각 부족 문제를 해결하고자, 산업용 연속 환형 냉각기에 대한 3차원 과도 CFD 모델을 개발하고, 최종 냉각 영역(Zone IV 및 V)의 공기 공급 전략을 최적화했습니다. 기존 방식은 Zone IV와 V에 외부 공기를 각각 하부에서 독립적으로 공급합니다. 새로운 직렬 공기 공급 전략에서는 최종 냉각 영역의 총 신선 냉각 공기 유량을 유지하면서, Zone V의 상부에서 외부 공…
A Rapid Separation Method of Spindle Radial Error Motion Under Cutting Conditions
절삭 공정 중 스핀들의 레이디얼 오차 운동을 측정하는 것은 가공 품질 및 스핀들 작동 상태 모니터링에 매우 중요합니다. 기존 방법들은 절삭 조건에서 긴 분리 시간을 필요로 하는 문제가 있었습니다. 본 연구는 이러한 문제 해결을 위해 스텝 분리 기반의 신속 분리 전략을 제안합니다. 양방향 측정 및 다중 프로브 방법의 장점을 결합하여 스핀들 레이디얼 오차 운동의 신속 분리 방법을 개발했습니다. 특히, 고속 및 저속 스핀들 속도에서 첫 번째 고조파 성분의 특성을 활용하여 설치 편심을 추출하는 방법을 고안했습니다. 스핀들 내장 인코더 획…
Low-Oxygen and Dense Mo10Cr Alloys Prepared via In-Situ Nanocarbon Deoxygenation and Two-Step Pressurization Hot Pressing
고밀도 몰리브데넘(Mo) 합금 제조에 유망한 열간압착 기술은 낮은 산소 함량 달성에 어려움이 있습니다. 본 연구는 나노탄소 첨가 및 2단계 가압 전략을 적용한 열간압착을 통해 저산소 Mo10Cr 합금 빌렛을 제조했습니다. 연구 결과, Mo10Cr 합금의 상대 밀도는 열간압착 온도 증가에 따라 98% 이상으로 높아졌으며, 결정립 성장 및 고용도 증가가 관찰되었습니다. 나노탄소 첨가는 1단계 가압 시 현장 산소 환원을 촉진했으나, 가해진 압력에 의해 탈산 과정이 저해되는 경향을 보였습니다. 반면, 2단계 가압 방식은 나노탄소 첨가 …
Neural-guided symbolic evolution: From symbolic control search to mechanism discovery in swarm robotics
군집 로봇에서 진화된 전략으로부터 명시적인 제어 규칙을 추출하는 것은 여전히 어려운 과제입니다. 이 문제를 해결하기 위해, 본 연구는 신경망 기반 심볼릭 진화(NGSE) 프레임워크를 제안합니다. 이는 제어기 설계를 단순한 최적화 문제가 아닌, 해석 가능한 메커니즘 발견 과정으로 재정의합니다. NGSE는 심볼릭 진화를 순차적 의사결정 문제로 모델링하고, 그래프 신경망을 활용하여 몬테카를로 트리 탐색을 안내함으로써 광범위한 심볼릭 탐색 공간에서 효율적으로 간결한 속도 제어기를 식별합니다. 핵심 구성 요소는 탐색 후 진화된 수식을 분석…
Research on process regulation and deformation mechanism of Mg/Al composite plates during hot bending forming
Mg/Al 복합판재의 굽힘 성형은 적용 분야를 효과적으로 확장할 수 있습니다. 본 연구에서는 압연으로 제조된 Mg/Al 복합판재의 굽힘 성형 성능을 향상시키기 위해 '열처리 + 열간 굽힘' 복합 공정을 적용했습니다. 200°C에서 60분간 유지 후 등온 굽힘을 즉시 수행하는 최적의 공정 경로를 통해 계면 접합 능력과 굽힘 성형 성능의 시너지 효과를 얻었습니다. Mg/Al 복합판재의 제조부터 성형 적용까지 미세구조 변화 및 변형 메커니즘을 체계적으로 분석했습니다. 상온에서 복합판재의 파단은 마그네슘 층에서 균열이 시작되어 중립층에서…
Programmable multifunctional auxetic metamaterials via concave rib architecture
엇셈(Auxetic) 메타물질은 인장 시 횡방향 팽창이라는 비직관적인 변형 거동을 보이며 항공우주 및 자동차 분야에서 큰 잠재력을 가진다. 그러나 기존 설계는 고정된 푸아송 비(NPR), 단일 변형 모드, 제한적인 하중 반응 등의 한계를 지닌다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하기 위해 오목 리브로 변형된 엇셈 메타물질(CRMAM)을 제안한다. CRMAM 아키텍처는 음수에서 양수까지 프로그래밍 가능한 푸아송 비, 다단계 변형, 순차적 하중 평탄화를 가능하게 한다. 이는 기존 재진입(re-entrant) 구조 대비 비에너지 흡수율(S…
4D printing for minimally invasive biomedical applications: programmable smart materials for deployable devices, drug delivery, and tissue regeneration
4D 프린팅은 시간에 따라 형상이나 기능이 변하는 구조물을 구현하여, 기존 적층 제조 기술의 한계를 넘어섭니다. 이러한 능력은 조직 재생, 맞춤형 약물 전달, 그리고 최소 침습 전개형 장치와 같은 생체 의료 분야 혁신을 가속화하고 있습니다. 본 총설은 생체 의료 분야 4D 프린팅의 최신 발전을 다루며, 이 신흥 분야를 정의하는 주요 개발 동향, 당면 과제, 그리고 기회를 중점적으로 분석합니다. 구체적으로 약물 전달 시스템, 조직 공학, 생체 의료 기기 등 세 가지 주요 응용 분야를 중심으로 논의합니다. 또한 형상 기억 고분자, …
Fracturing Effectiveness Evaluation Based on Flowback Data Using Pressure Transient Testing
이 연구는 셰일 오일 유정의 역류(flowback) 과정에서 파쇄 성능을 평가하기 위해 침투 역류 수학 모델과 수분상 평가 프레임워크를 개발했습니다. 역류 수분 생산량 데이터를 활용하여 유효 파쇄 공극 부피를 계산하는 새로운 방법을 제안합니다. 제안된 방법론은 H 유정의 역류 기록에 적용되었으며, 가변 생산량 로그-로그 유정 시험 플롯과 RNP-tm 진단 차트를 구성하여 시간 의존적인 파쇄 효율을 정량화했습니다. 이를 통해 파쇄 유체 역류 중 유동 양상을 분석하고 파쇄 네트워크의 복잡성이 유체 침투 거리에 미치는 영향을 규명했습니…
Influence of chemical composition on nanoindentation behavior of Zr-Al-Ni-Cu metallic glasses: An experimental and molecular dynamics approach
본 연구는 Zr-Al-Ni-Cu 벌크 금속 유리(BMG)의 나노압입 거동과 원자 규모 변형 메커니즘을 실험 및 분자 동역학 시뮬레이션을 통해 규명했습니다. 아크 용해 및 주조 방식으로 시료를 제작하고, X선 회절 및 시차 주사 열량계를 통해 완전한 비정질 구조를 확인했습니다. 나노압입 실험 결과, Zr 함량이 증가할수록 경도와 탄성 계수가 단조적으로 감소하여 기계적 특성이 조성에 의존함을 확인했습니다. 분자 동역학 시뮬레이션은 실험적 하중-변위 거동을 성공적으로 재현했으며, 원자 수준의 통찰력을 제공했습니다. 폰 미제스 전단 변…
Bringing the genetically minimal cell to life on a computer in 4D
본 연구는 유전적으로 최소화된 박테리아 JCVI-syn3A의 약 100분 세포 주기를 4차원(공간 및 시간)으로 시뮬레이션하는 전세포 공간-운동 모델을 제시한다. 모든 유전 정보 처리 과정, 대사 네트워크, 성장 및 세포 분열을 포함하여 완전한 세포 주기를 모델링하였다. 하이브리드 전산 방법을 통합하여 형태학적 변환의 동역학을 모델링하였다. 세포 성장은 지질 및 막 단백질 삽입에 의해 구동되며, 형광 이미징 데이터로 제약하였다. 염색체 복제 및 분리는 SMC(응축 단백질) 및 토포아이소머라아제 단백질과 유사한 필수 염색체 구조 유지…
Femtosecond laser synthesis of multiscale high-entropy alloys/graphene composites for high-performance Joule heating
고엔트로피 합금 나노입자(HEA-NPs)는 다양한 분야에서 큰 관심을 받고 있으나, 그 응용 연구는 주로 전기촉매 분야에 집중되어 있습니다. HEA-NPs의 적용 범위를 확장하는 것은 시의적절하고 바람직하지만 여전히 도전 과제로 남아있습니다. 본 연구에서는 펨토초 레이저를 이용하여 레이저 유도 그래핀(LIG) 위에 HEA-NPs를 성공적으로 합성하여 고성능 줄 발열 응용 분야에 활용했습니다. 이렇게 제조된 HEA-NPs/LIG 복합재는 최대 약 285.4 °C cm² W⁻¹에 달하는 탁월한 전기열 변환 능력을 보였습니다. 또한, H…
Machine learning-assisted design of lightweight refractory high-entropy alloys: A comprehensive review
경량 난삭 고엔트로피 합금(LRHEA)은 낮은 밀도, 뛰어난 강도, 탁월한 고온 안정성을 겸비하여 항공우주 및 첨단 산업 분야에서 유망한 구조 재료로 주목받고 있습니다. 그러나 LRHEA 설계는 방대한 조성 공간, 복잡한 다목적 성능 절충, 그리고 기존의 시행착오적 실험 방식의 비효율성으로 인해 어려움을 겪고 있습니다. 최근 머신러닝(ML)은 고차원 데이터 분석과 조성-가공-미세구조-특성 간의 숨겨진 상관관계 규명 능력을 바탕으로 LRHEA 설계 분야에서 혁신적인 도구로 부상했습니다. 본 총설은 경험적 매개변수, 상평형도 계산, …
Collision detection for modular robots – it is easy to cause collisions and hard to avoid them
본 연구는 모듈형 재구성 로봇의 기하학적 충돌 감지 문제를 다룬다. 그리드 상에 연결된 정사각형 모듈로 구성된 로봇이 팽창 및 수축 작업을 수행할 때 충돌 발생 가능성 또는 회피 가능성을 판단하는 복잡성을 탐구한다. 이 과정에서 이산 시간 및 연속 시간 모델을 모두 고려하며, 여러 작업을 단일 병렬 그룹으로 묶는 경우도 분석한다. 연속 시간 모델에서 n개의 노드를 가진 모듈형 로봇의 경우, 충돌 발생 여부를 판단하는 알고리즘은 결합 작업의 유무 및 유형에 따라 O(n²log²n), O(n²), 또는 O(n log²n) 시간 복잡도…
Toward Low-Carbon Construction: A Review of Red Mud Utilization in Cementitious Materials and Geopolymers for Sustainability and Cost Benefits
보크사이트 정제 과정에서 발생하는 산업 부산물인 적니(Red Mud, RM)는 전 세계적으로 50억 톤 이상 축적되어 심각한 환경 문제를 야기하고 있습니다. 이에 따라 최근 수십 년간 적니의 지속 가능한 활용, 특히 건설 재료 분야에서의 연구가 활발히 진행되어 왔습니다. 본 연구는 적니의 생성 과정과 화학 조성을 요약하고, 인공 골재 생산, 시멘트 재료의 부분 대체, 지오폴리머 합성 등 건설 분야에서의 잠재적 응용 가능성을 체계적으로 검토합니다. 기존 연구에 따르면 적니는 건설 분야에서 상당한 잠재력을 보입니다. 골재로 사용될 경우…
Preliminary Investigation of Fracture Behavior during Carbon Dioxide Fracturing of Natural Hydrogen Reservoir with Hard-Core Imperfections
천연 수소는 낮은 농도와 불량한 저류층 특성으로 인해 효율적인 개발을 위해 파쇄와 같은 저류층 자극 기술이 필수적입니다. 그러나 저류층 내 경질 코어와 같은 불완전성은 파쇄 작업 중 균열 거동에 큰 영향을 미치지만, 이에 대한 시뮬레이션 및 실험 연구는 부족한 실정입니다. 본 연구에서는 송료 분지 천연 수소 저류층 내 경질 코어가 균열 전파에 미치는 영향과 메커니즘을 수치적으로 시뮬레이션했습니다. 또한, 균열 전파 거동에 영향을 미치는 다양한 요인들을 분석했습니다. 연구 결과, 경질 코어의 존재는 균열 전파 모드를 '직선형'에서…
Synergistic enhancement of strength and wear resistance in nickel-based superalloy fabricated by oscillating laser directed energy deposition via laser shock peening
인코넬 718 니켈 기반 초합금은 항공우주 및 에너지 분야에서 널리 사용되지만, 기존 제조 방식으로는 강도, 인성, 내마모성의 최적 시너지 성능을 달성하기 어렵습니다. 진동 레이저 용적 증착(OL-DED) 기술은 등축정 형성을 촉진하여 미세구조를 크게 개선하지만, 증착된 부품은 여전히 강도와 내마모성에서 한계를 보입니다. 본 연구는 후처리 기술로 레이저 충격 피닝(LSP)을 도입하여 잔류 압축 응력 유도 및 전위 밀도 증가를 통해 기계적 특성을 더욱 향상시키는 방법을 제시합니다. OL-DED 인코넬 718 초합금에 대한 LSP 공…
Effect of annealing temperature on microstructure and properties of stainless steel/copper composite strips
본 연구는 적층 압연 및 후처리 공정을 통해 제작된 스테인리스강/구리 복합 스트립(SSCC)의 미세구조 및 기계적 특성에 미치는 소둔 온도의 영향을 분석했습니다. 300°C, 400°C, 500°C, 600°C에서 1시간 동안 소둔 처리 후, 복합 스트립의 변형 특성, 기계적 특성 및 미세구조 변화를 심층적으로 조사했습니다. 소둔 온도가 증가함에 따라 SSCC의 인장 강도는 소폭 감소하는 반면, 연신율은 크게 증가했습니다. 특히, 600°C에서 소둔 처리된 복합 스트립은 최대 7.1 N/mm의 박리 강도를 나타내며, 압연 상태에서…
An investigation of mechanical, corrosion and high-temperature oxidation behaviors on designed Ti-based entropic alloys
항공우주 및 자동차 산업의 고성능 소재 요구를 충족시키기 위해, CALPHAD 방법론을 활용하여 α+β 이중상 미세구조를 갖는 TiZrHf 기반 엔트로피 합금을 설계했습니다. 본 연구는 Zr/Hf 비율 조정을 통해 기계적 특성, 내식성 및 고온 산화 안정성 간의 균형 잡힌 성능을 달성하는 것을 목표로 했습니다. 합금은 X선 회절(XRD), 전자 채널링 대비 이미징(ECCI), 고각 환형 암시야 주사 투과 전자 현미경(HAADF-STEM)을 사용하여 포괄적으로 특성화되었습니다. 변태 유기 소성(TRIP) 효과 덕분에 균질화 및 극저…
Recent advances in reinforced honeycomb mechanical metamaterials: a review
벌집 구조는 초경량 기계 메타물질로서, 재료 본연의 특성보다는 정교하게 설계된 셀룰러 구조의 기하학적 형태를 통해 탁월한 기계적 성능을 발휘한다. 재료 자체의 강성 및 강도도 영향을 미치지만, 구조적 구성이 전체 반응에 미치는 기여도가 더 크다. 본 총설은 다양하고 최적화된 기계적 특성을 지닌 새로운 셀룰러 구조 개발을 목표로, 강화된 2차원 기하학적 구성에 초점을 맞춰 벌집 구조 설계의 주요 발전을 체계적으로 요약한다. 연구는 고전적인 벌집 위상 구조를 재검토하고, 전통적인 오목 육각형 벌집의 충돌 안전성 및 일반적인 개선 전략…
Effects of Artificial Hydrothermal Aging on Crush Boxes Made from Glass, Carbon and Aramid Fiber-Reinforced Hybrid Composites
차량용 크러시 박스는 사고 시 손상을 최소화하는 핵심 안전 부품으로, 충돌 에너지를 흡수하는 역할을 한다. 본 연구에서는 0.25% 및 0.50% 그래핀이 첨가된 원통형 복합재 크러시 박스의 피크 힘, 에너지 흡수량, 비에너지 흡수량을 수열 노화 조건에서 실험적으로 분석했다. 복합재 크러시 박스는 유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유 및 이들의 하이브리드 조합을 사용하여 진공 주입법으로 제작되었다. 하이브리드화 과정에서는 섬유의 권선 순서를 내부에서 외부로 변경했다. 수열 노화 조건은 60°C에서 500시간 및 1000시간으로 설정하…
Machine learning for phase prediction of high entropy carbide ceramics from imbalanced data
고엔트로피 탄화물 세라믹(HECC)은 극한 고온 환경에서 유망한 특성을 보이지만, 신소재 발견 가속화를 위한 기계 학습 적용 시 데이터 불균형 문제가 예측 성능을 저해합니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 Borderline-SMOTE 기법을 기계 학습 알고리즘과 통합했습니다. 문헌, 실험 합성 및 합성 과표집을 통해 251개 샘플을 포함하는 데이터셋을 구축했으며, 4단계 특징 선택 전략으로 상 형성에 영향을 미치는 핵심 특징을 선별했습니다. 이후 10가지 일반적인 기계 학습 모델을 훈련 및 최적화하여 HECC 상 형성 …
Advancements in laser processes for additive Manufacturing: Techniques and future directions
레이저 적층 제조는 산업 생산에 혁신을 가져왔지만, 기존의 가우시안 레이저는 높은 열 구배, 기공 형성, 거친 결정립 등의 한계를 지닙니다. 이러한 문제점들은 제조된 부품의 품질과 성능을 저하시키는 주요 원인으로 작용합니다. 본 총설은 이러한 한계를 극복하기 위한 세 가지 첨단 전략, 즉 빔 형상화, 레이저 진동, 그리고 다중장 보조 기술을 체계적으로 분석합니다. 빔 형상화는 에너지 분포를 재조정하여 용융 풀을 재형성하고 키홀을 안정화하며, 레이저 진동은 빔 경로 조정을 통해 용융 풀을 주기적으로 변화시킵니다. 다중장 보조 기술은…
Design, fabrication, and characterization of solid–liquid dual-state mechanical metamaterials
고성능 재활용 에너지 흡수 소재는 산업 응용 분야에서 큰 잠재력을 가지지만, 높은 성능과 재활용성을 동시에 달성하는 것은 상충되는 특성으로 인해 오랜 난제였습니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하고자 고체-액체 이중 상태 기계적 메타물질을 제안합니다. 이 메타물질은 액체 금속이 고체 상태일 때 견고한 기계적 특성을 보이며, 소성 변형을 통해 높은 에너지 흡수 성능을 발휘합니다. 가열에 의한 고체-액체 상전이를 통해 변형된 상태가 초기 상태로 완전히 회복되어 재활용성을 보장합니다. 이 메타물질은 적층 제조된 속이 빈 탄성 격자 구조…
Numerical simulation and process parameter optimization of laser spot welding for ultra-thin sheets
본 연구는 Simufact Welding(2020)을 활용한 수치 시뮬레이션을 통해 0.06 mm 두께의 스프링 레이어 베이스플레이트를 얇은 기판에 레이저 점 용접하는 공정을 분석했습니다. 시뮬레이션 모델은 용융지 직경이 실험값과 5.8%의 미미한 편차를 보여 높은 정확도로 검증되었습니다. 단일 깃털형 부품의 최적 용접 전략을 수립한 결과, 고정 장치 사용 시 용접 후 변형이 약 60% 감소했으나, 잔류 등가 응력은 20% 증가하는 것으로 나타났습니다. L9 (3^3) 직교 실험을 통해 레이저 출력, 냉각 시간, 용접 시간이 변형…
Spatial dynamics of lithium battery recycling enterprises in China: implications for smart waste management and public health
리튬 배터리 재활용은 정부의 지원과 기업의 적극적인 참여를 통해 지속 가능한 생산과 순환 경제 발전을 촉진해야 합니다. 폐리튬 배터리의 부적절한 처리 및 비공식적인 재활용은 중금속과 유독성 전해액을 방출하여 환경 안전과 공중 보건에 심각한 위협을 초래할 수 있습니다. 본 연구는 중국 내 리튬 배터리 재활용 기업 데이터를 기반으로 공간 통계 방법론과 지리 탐지기를 활용하여 기업들의 공간 분포 패턴과 영향 요인을 분석했습니다. 분석 결과, 중국 리튬 배터리 재활용 기업은 동부 지역에 가장 많은 수가 집중된 '계층적' 공간 패턴을 보…
Bio-inspired material-structure-function integrated additive manufacturing of Al-based metamaterials with surpassing energy absorption
적층 제조된 기계적 메타물질은 뛰어난 물리적 및 기계적 성능을 보이지만, 경량성, 강도, 에너지 흡수 간의 균형을 맞추는 것은 여전히 어려운 과제입니다. 본 연구에서는 경량 메타물질을 적층 제조하기 위한 재료-구조-기능 통합 전략을 개발했습니다. 특히, 이질적인 결정립을 가진 강하면서도 연성 있는 알루미늄(Al) 합금을 개발하여 땃쥐에서 영감을 받은 손상 저항성 메타물질을 제작했습니다. 미세 규모 강화와 중간 규모의 구조적 응력 조절 간의 시너지 효과는 다단계 에너지 소산을 위한 재료 이질성과 구조적 계층을 효과적으로 연결하는 교…
Lithium-ion battery recycling: a perspective on key challenges and opportunities
본 논문은 리튬이온 배터리 재활용 분야의 주요 도전 과제와 기회에 대한 비판적 분석 및 관점을 제시한다. 기술적 한계, 경제적 제약, 그리고 규제 분절화 문제를 심층적으로 검토한다. 이러한 문제점들을 극복하기 위한 방법론으로 직접 재활용, 초음파 보조 침출, 바이오 침출과 같은 신흥 기술의 잠재력을 탐색한다. 또한, 배터리의 2차 수명 활용, 친환경 설계 통합, 그리고 정책 혁신이 순환적이고 지속 가능하며 탄력적인 배터리 가치 사슬을 발전시키는 데 기여할 수 있음을 강조한다. 연구 결과는 리튬이온 배터리 재활용의 복잡성을 이해하…
Smart Traffic Light System using IoT
본 연구는 교통 체증 완화 및 교차로 효율성 증대를 위한 지능형 교통 관리 솔루션인 사물인터넷(IoT) 기반 스마트 신호등 시스템을 제안한다. 이 시스템은 마이크로컨트롤러 기반으로 차량 감지 센서를 통합하여 도로별 실시간 교통 밀도를 모니터링한다. 수집된 데이터를 바탕으로 신호등 타이밍을 자동 조절하여 차량 흐름을 원활하게 하고 불필요한 대기 시간을 최소화한다. 또한, IoT 기술을 활용하여 교통 정보를 클라우드 플랫폼이나 모바일 애플리케이션으로 전송함으로써 교통 당국의 실시간 모니터링 및 원격 관리를 가능하게 한다. 응급 차량…
Intelligent Sensing for Transportation Safety: Technologies, Innovations, and Challenges
교통 안전은 전 세계적으로 중요한 문제이며, 도로 교통사고는 매년 수많은 인명 피해를 야기합니다. 본 연구는 이러한 문제 해결을 위해 지능형 감지 기술의 발전과 적용을 포괄적으로 분석합니다. 다양한 센서 기술, 데이터 융합 기법, 인공지능 기반 분석 모델을 활용하여 교통 환경을 실시간으로 모니터링하고 위험 상황을 예측하는 방법론을 제시합니다. 특히, 차량-사물 통신(V2X), 레이더, 라이다, 카메라 등 첨단 센서의 통합적 활용 방안을 중점적으로 다룹니다. 연구 결과, 지능형 감지 시스템이 교통사고 발생률을 현저히 낮추고, 운전…
Self-reconfigurable robotic fish swarms: Collective achievement of diverse locomotion and challenging aquatic tasks
기존 수중 로봇은 고정된 형태와 단일 모드 이동 방식에 제약되어 비정형 환경 적응력이 낮았습니다. 본 연구는 자연 물고기의 다양한 지느러미 구동 이동 전략에서 영감을 받아, 광범위한 수중 조건과 임무에 대응할 수 있는 자기 재구성 로봇 물고기 떼 시스템을 제안합니다. 각 로봇 물고기 유닛은 전기 영구 자석을 이용해 자율적으로 물리적 조립 및 분해 능력을 갖추며, 연결 및 모듈 간 통신을 통해 떼의 형태를 동적으로 재구성할 수 있습니다. 체계적인 평가 결과, 로봇 떼 구성은 안정성, 기동성, 수영 속도, 에너지 효율성, 다중 모드…
Smart Parcel Receiving System
온라인 쇼핑의 확산으로 안전하고 효율적인 소포 배송 방식에 대한 요구가 증대되고 있습니다. 기존 배송 시스템은 소포 도난, 배송 실패, 고객 부재 시 재배송 시도 등 여러 문제에 직면해 있습니다. 본 연구는 이러한 문제 해결을 위해 사물 인터넷(IoT), GSM 통신, 적외선 센서, CCTV 모니터링, LCD 디스플레이 등 최신 자동화 기술을 통합한 스마트 소포 수령 시스템을 제안합니다. 이 시스템은 안전한 소포 수령 환경을 구축합니다. 소포가 스마트 보관함에 놓이면 적외선 센서가 이를 감지하고, 즉시 모바일 앱 또는 SMS를 …
AI-driven hybrid model for intelligent accident recognition
전 세계적으로 교통사고는 사망 및 경제적 손실의 주요 원인으로, 신속하고 정확한 사고 감지 시스템의 필요성이 증대되고 있습니다. 기존 센서 기반 또는 수동 모니터링 방식은 비용, 확장성, 반응 시간 측면에서 한계가 있습니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 비디오 감시 정보를 활용한 인공지능 기반 실시간 교통사고 감지 프레임워크를 제안합니다. 제안된 프레임워크는 딥 컨볼루션 신경망(CNN)을 활용하며, 이미지 정규화, 데이터 증강, 계층적 데이터셋 분할을 포함하는 단일 전처리 파이프라인을 사용합니다. VGG16, Incep…
IoT-Based Vehicle Tracking with Accident Alert System
위성 기술을 활용한 IoT 기반 차량 추적 및 사고 알림 시스템은 실시간 차량 위치 모니터링과 사고 발생 시 자동 비상 알림을 제공하는 첨단 안전 솔루션입니다. 이 시스템은 주로 GPS 위성을 통해 차량의 정확한 지리적 위치를 파악합니다. 시스템은 GPS 모듈, 마이크로컨트롤러(Arduino 또는 ESP32), 가속도계 및 진동 센서와 같은 사고 감지 센서, 그리고 위성 또는 GSM 통신 모듈로 구성됩니다. GPS 수신기는 위성과 지속적으로 통신하여 차량의 위도와 경도를 계산하고, 이 위치 데이터는 마이크로컨트롤러에 의해 처리되어…
Cactus-like architecture for synergistic microwave absorption and thermal management
전자 장치의 소형화, 집적화 및 다양화 추세에 따라 전자기파 적합성 및 방열 문제를 해결하기 위한 열관리 및 광대역 전자기파 흡수 복합재 개발이 중요해지고 있습니다. 본 연구는 선인장의 다단계 가시 구조에서 영감을 받아, 열전도도와 전자기파 흡수 성능을 동시에 향상시키기 위한 생체 모방 3D 네트워크 구조를 제안합니다. 수평 열 전달 경로를 형성하는 질화붕소 나노시트(BNNS)와 층간에 수직으로 성장된 코발트 촉매 질소 도핑 탄소 나노튜브 배열(Co@NCNTs)을 활용하여 선인장과 유사한 이종 구조 필러를 제작했습니다. 고체-고체…
Lithium-ion battery recycling relieves the threat to material scarcity amid China’s electric vehicle ambitions
탄소 중립 달성을 위한 전기차 전환은 특히 중국과 같은 신흥 경제국에서 매우 중요합니다. 그러나 리튬이온 배터리(LIB)의 핵심 소재 희소성은 전기차 보급 목표 달성에 큰 난관으로 작용합니다. 본 연구는 중국의 탄소 중립 목표 하에 자원 보상, 환경 성능, 지리 공간 최적화, 그리고 폐쇄 루프 LIB 재활용의 비용 타당성을 고려한 포괄적인 전기차 배터리 재활용 프레임워크를 제시합니다. 연구 결과에 따르면, 전기차 보급 목표를 달성하기 위해서는 공급-수요 격차가 더욱 확대될 것이며, 코발트와 망간 수요는 2022년 생산량 대비 각각…
Coal Mine Workers Safety Helmet in Li-Fi Data Stored in Cloud
탄광 작업자들은 가스 폭발, 급작스러운 건강 변화, 온도 및 습도 급변과 같은 다양한 위험에 노출되어 있습니다. 본 연구는 이러한 위험으로부터 광부들을 보호하기 위해 Li-Fi(Light Fidelity) 기술을 활용한 스마트 안전모 설계를 제안합니다. 제안된 안전모는 심박수, 습도, 가스, 온도 센서 네트워크를 탑재하고 있습니다. 이 센서 데이터는 Li-Fi 기술을 통해 고속으로 전송되며, 이상 상황 발생 시 IoT(사물 인터넷)를 활용하여 권한 있는 담당자의 휴대폰 및 이메일로 경고 메시지를 즉시 전송합니다. 기존 광산 산업…
Life Cycle Assessment of Lithium-Ion Battery Recycling: Evaluating the Impact of Recycling Methods and Location
리튬이온 배터리(LIB) 재활용 기술은 회수 효율 향상과 공급망 복잡성 증가로 빠르게 발전하고 있습니다. 기존 전과정 평가(LCA) 연구들은 이러한 산업 변화를 간과하고, 물 소비, 독성, 자원 고갈 잠재력 등 중요한 환경 영향 범주를 충분히 고려하지 못했습니다. 또한, 현재의 배터리 폐기물 구성, 최종 양극재 출력, 재활용 단계의 지리적 위치를 반영한 재활용 방법 평가는 미흡했습니다. 본 연구는 북미, 유럽, 중국에서 기존 습식 야금(CHR), 단축 습식 야금(THR), 건식 야금(PR) 재활용 방법을 비교 분석했습니다. 각 방…
Enhanced Ultramicropore of Biomass‐Derived Porous Carbon for Efficient and Low‐Energy <scp>CO</scp> <sub>2</sub> Capture: Integration of Adsorption and Solar Desorption
탄소 배출 저감 및 C1 자원 회수를 위한 바이오매스 유래 탄소 기반 이산화탄소(CO2) 포집 기술은 탄소중립 목표 달성에 중요합니다. 그러나 높은 CO2 포집 효율을 유지하면서 재생 에너지 소비를 줄이는 바이오매스 기반 다공성 탄소 개발은 여전히 어려운 과제입니다. 본 연구는 바이오매스 기반 탄소의 조절 가능한 기공 구조와 광열 특성을 활용하여, 흡착과 태양광 기반 탈착을 통합한 효율적이고 저에너지 CO2 포집 기술을 제안합니다. 특히, 기계적 압축을 통해 다공성 탄소의 초미세 기공 부피를 25% 증가시켰으며, 이는 CO2 흡착…
Machine learning-assisted design of strong and ductile BCC high-entropy alloys
본 연구는 기계 학습 기반의 특성 중요도 분석을 활용하여 BCC 고엔트로피 합금(HEA)의 항복 강도를 결정하는 핵심 재료 매개변수와 원소 효과를 체계적으로 규명했습니다. 이를 통해 전단 탄성 계수 불일치와 몰리브데넘(Mo) 원소가 항복 강도에 가장 크게 기여함을 확인했습니다. 티타늄(Ti)과 몰리브데넘(Mo) 함량 비율을 조절하여, 주조 상태의 단일 상 BCC 난삭성 HEA를 성공적으로 개발했습니다. 이 합금은 1169.3 MPa의 항복 강도와 18.8%의 연신율을 나타냈습니다. 이러한 우수한 기계적 특성은 다중 슬립 시스템의…
Bulk single-crystal-like IN738 alloy fabricated using laser powder bed fusion by controlling the thermal flow
본 연구는 레이저 분말 베드 융합(LPBF) 기술을 활용하여 균열 없는 벌크 초합금 시편을 성공적으로 제작했으며, 주로 {001} <100> 방향의 단결정형 조직을 가집니다. 레이저 변조를 통해 빌드 방향을 따라 고액 계면에서 균일한 온도 구배를 형성했습니다. 용융 흐름 속도를 줄이고 용융 풀의 안정성을 높여 불순 결정립의 형성을 억제했습니다. 또한, 층간 직교 스캐닝 방식을 적용하여 수평면에서의 측면 열 흐름이 [100] 및 [010] 결정 방향과 평행하도록 제어함으로써 고각 결정립계의 발생을 효과적으로 억제했습니다. 이러한 방법…
Wire-based friction stir additive manufacturing enables enhanced interlayer bonding in aluminum-matrix composites
알루미늄 기지 복합재의 고상 적층 제조는 용융 기반 공정에서 발생하는 보강재 응집 문제를 해결하지만, 취약한 층간 결합은 여전히 중요한 제약으로 작용합니다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 와이어 기반 마찰교반 적층 제조(W-FSAM) 기술을 제안했습니다. 특히, 편심형 단일 핀 스크류 아버를 활용하여 증착된 재료의 수직 유동 혼합을 촉진함으로써 결함 없는 층간 결합을 성공적으로 달성했습니다. W-FSAM 공정으로 제조된 복합재는 TiB₂ 나노입자의 고정 효과와 동적 재결정화를 통해 평균 직경 1.18 μm의 등축정 미…
IOT based novel session payment system
기존 결제 시스템은 신용/직불카드 소지로 인한 불편함과 보안 위험을 내포하고 있습니다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하고자 스마트폰을 활용한 전자 결제 시스템을 제안합니다. 특히, 다수의 카드를 지갑에 소지해야 하는 번거로움을 해소하고, 스마트폰을 통해 전자적으로 카드를 관리하며 IoT(사물 인터넷) 기반의 새로운 결제 방식을 도입합니다. 제안하는 시스템은 IoT 기반 세션 결제 방식을 통해 신용/직불카드 사용 시 발생할 수 있는 위험을 최소화합니다. 각 결제마다 고유한 IoT 화폐를 생성하여 보안성을 강화하며, 이를 통해 결제…
Achieving serrated grain boundaries within gradient microstructures of nickel-based superalloys for dual-property turbine disks in aeroengines
항공기 엔진 터빈 디스크용 니켈 기반 초합금에서 이중 특성을 구현하기 위해 경사 변형(GSD)과 세레이션 열처리(SHT)를 조합하여 톱니형 결정립계(GBs)로 강화된 경사 미세조직을 성공적으로 형성했습니다. 본 연구는 미세조직 진화, 기저 메커니즘, 그리고 핵심 영향 요인에 중점을 두었습니다. GSD 중에는 동적 재결정이 미세립 및 전이 영역의 미세조직 진화를 주도했으며, 다양한 핵 생성 메커니즘이 활성화되었습니다. 소성 변형은 미세립 영역에서 γ′ 상 용해를 촉진하여 최종적으로 형태학적 변형을 유도했습니다. 후속 SHT 동안, 이…
A comprehensive review of thermal energy storage technologies and their applications: Creation of a database
열에너지 저장(TES)은 재생에너지원과 연계하여 에너지 보존 및 시스템 효율을 높이는 핵심 기술이나, 그 효용성에도 불구하고 광범위하게 채택되지 못하고 있습니다. 이는 전문가 간 협력 부족, 대중 인식 및 교육의 필요성 때문입니다. 본 연구는 이러한 격차를 해소하고자 TES 시스템의 최신 개발 동향을 종합적으로 탐구하며, 특히 재생에너지 및 HVAC&R(난방, 환기, 공조 및 냉동) 분야와의 통합에 중점을 두었습니다. 본 연구는 TES 기술의 비용, 환경적 측면, 그리고 선정 기준에 대한 비교 분석을 수행했습니다. 또한, 재생에너…
Biomimetic Lattice Structures Design and Manufacturing for High Stress, Deformation, and Energy Absorption Performance
격자 구조는 뛰어난 강도-무게비, 에너지 흡수 특성, 구조 효율성 덕분에 항공우주, 생체 의학, 기계 설계 분야에서 혁신적인 소재로 주목받고 있습니다. 본 총설은 격자 구조의 분류, 기계적 거동, 최적화 방법론에 초점을 맞춰 최신 연구 동향을 체계적으로 분석합니다. 응력 분포, 변형 능력, 에너지 흡수, 전산 모델링의 과제를 비판적으로 분석하고, 제조 결함이 구조적 무결성에 미치는 영향을 강조합니다. 하이브리드 적층 제조, 계층적 격자 구조, 모델링 및 시뮬레이션, 자기 치유 및 실시간 모니터링이 가능한 스마트 적응형 재료의 최신…
Mechanoresponsive Hydrogels Emerging from Dynamic and Non‐Covalent Interactions
기계 반응성 하이드로젤은 변형, 힘, 전단 응력 등 기계적 자극에 따라 물리화학적 특성이 변하는 소재입니다. 이러한 반응은 주로 동적 또는 비공유 분자간 상호작용에 의해 조절됩니다. 기존의 공유 결합은 강한 기계적 강도를 제공하지만 정적인 네트워크를 형성하는 반면, 동적 가교 모티프는 가역성을 부여하여 자가 치유, 전단 박화 또는 농화, 변형 경화와 같은 기계적 조작이 가능한 특성을 발현시킵니다. 본 연구는 동적 하이드로젤에서 나타나는 네 가지 주요 기계 반응성 거동인 자가 치유, 전단 박화/농화, 변형 경화를 중점적으로 다룹니다…
Effects of ultrasonic surface rolling process on microstructure and mechanical properties of metastable Fe50Mn30Co10Cr10 high-entropy alloy fabricated by laser directed energy deposition
레이저 용융 적층(LDED) 기술은 복잡하고 대형 부품의 통합 제조 및 신속 수리에 유용하지만, 공정상 결함과 주상정 형성으로 인해 부품 성능 저하 문제가 발생합니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 LDED로 제작된 Fe50Mn30Co10Cr10 고엔트로피 합금(HEA) 표면에 초음파 표면 롤링 공정(USRP)을 후처리로 적용하여 미세구조 및 기계적 특성 변화를 분석했습니다. 다중 스케일 특성 분석 결과, USRP 처리는 재료 표면 근처에 다단계 경사 구조를 유도하며, 전위 밀도, HCP 상, 결정립 크기 분포 등 다양한 구…
Microstructure and mechanical properties of Al2O3 dispersion strengthened Cu by laser in-situ aluminum thermal reduction processing
산화물 분산강화(ODS) 구리 복합재는 나노입자 분산 불균일성과 결정립 조대화 문제가 있어 고성능 구현에 제약이 있었다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 레이저를 이용한 알루미늄 열환원 공정을 개발했다. CuO, Al, Cu 분말을 볼 밀링 후 레이저 증착하여, 반정합 계면을 갖는 α-Al2O3 나노입자를 구리 기지 내에 균일하게 분산시켰다. 이 나노입자들은 제너 피닝 효과를 통해 결정립 크기를 5.28 μm에서 3.51 μm로 미세화했다. Al 함량이 0.75 wt%일 때, 오로완 강화와 홀-페치 강화의 시너지 효과…
Dual-scale chemical ordering for cryogenic properties in CoNiV-based alloys
금속 재료는 극저온 환경에서 기계적 특성이 저하되어 저온 인프라 구축에 어려움을 초래합니다. 본 연구는 CoNiV 기반 합금에서 아원자 규모의 단거리 정렬(2.4 × 10^26 m^-3)과 나노 규모의 장거리 정렬(4.5 × 10^25 m^-3) 도메인이 공존하는 이중 스케일 원자 정렬 나노구조를 도입하여 저온에서의 강도와 연성 시너지를 향상시켰습니다. 이 나노구조는 전위 전단 응력을 증가시키고, 나노 규모 장거리 정렬의 전위 차단 효과와 그에 따른 새로운 전위 생성으로 인해 전위 증식이 더욱 빠르게 일어나는 것을 관찰했습니다. …
Ultrastrong and ductile precipitation-hardened alloy via high antiphase boundary energy
기존 석출경화 합금은 초고강도와 우수한 연성을 동시에 달성하기 어려웠습니다. 이는 전위 운동에 대한 저항이 제한적이고, 활주면 연화에 취약하기 때문입니다. 본 연구는 다성분 석출물을 도입하여 반위상 경계(APB) 에너지를 크게 높임으로써 이러한 한계를 극복하고자 했습니다. 모델 Ni₃Al형(L1₂) 석출경화 면심입방(FCC) NiCo 기반 합금에서, 석출물 내 Al 아격자 위치에 여러 원소를 통합하여 역위치 결함을 줄이고 규칙도를 향상시켰습니다. 이 과정으로 초고 APB 에너지(~308 ± 14 mJ/m²)를 갖는 다성분 석출물이…
Recent advances on additive manufacturing of heterogeneous/gradient metallic materials via laser powder bed fusion
다중 재료 레이저 분말 베드 융합(LPBF) 적층 제조는 이종 재료의 기능성과 기계적 성능을 복잡한 부품에 통합하는 유망한 기술입니다. 본 총설은 다중 재료 LPBF의 최근 발전을 종합적으로 검토하며, 특히 조성적으로 이종/경사형 부품과 그 제조 방법 및 장비, 계면 결함 제어, 혁신적인 설계 및 잠재적 응용 분야에 초점을 맞춥니다. 이 연구는 Z-방향 조성 이종 구조, Z-방향 및 XY 평면의 조성 경사 구조, 3차원(3D) 조성 이종 구조를 포함하여 이종 재료 분포를 갖는 LPBF 처리된 조성 이종/경사 구조를 소개합니다. 이…
Recent Advances in Ceramic-Reinforced Aluminum Metal Matrix Composites: A Review
알루미늄 금속 기지 복합재(AMMC)는 섬유, 위스커 또는 입자 형태의 강화재를 알루미늄 합금에 통합하여 제조됩니다. 이 소재는 건설, 항공우주, 자동차, 해양 등 고성능이 요구되는 산업 분야를 위한 첨단 솔루션으로 개발되었습니다. 특히 마이크로 및 나노 스케일의 강화 입자는 저밀도 초고강도, 향상된 피로 강도, 우수한 크리프 저항성, 높은 비강도 및 비강성 등 탁월한 복합 특성을 구현합니다. 본 연구는 AMMC의 미세구조, 기계적 및 마찰학적 특성을 평가했습니다. 강화재의 중량 백분율, 적용된 수직 하중, 슬라이딩 속도, 슬라이…
Exploring creativity in human–AI co-creation: a comparative study across design experience
생성형 AI(GAI)가 디자인 분야에 통합되면서, 전통적인 디자인 관행에 의미 있게 접목하여 협업적 디자인 프로세스를 발전시키는 방안에 대한 연구가 활발합니다. 본 연구는 인간-AI 협업 디자인 프로세스(HAI-CDP) 모델을 제안하고, 비교 실험 설계를 통해 디자이너의 창의성에 미치는 영향을 평가했습니다. 연구 결과, HAI-CDP가 전통적인 디자인 프로세스보다 창의적 성과를 크게 향상시키는 것으로 나타났습니다. 특히 초보 디자이너에게는 아이디어 생성 촉진에, 숙련된 디자이너에게는 창의적 결과물의 품질과 정교함을 높이는 데 주로…
Tailoring highly surface and microporous activated carbons (ACs) from biomass via KOH, K₂C₂O₄ and KOH/K2C2O4 activation for efficient CO₂ capture and CO2/N2 selectivity: characterization, experimental and molecular simulation insights
목재 폐기물 처리의 환경 문제와 기존 화학 활성화의 한계를 극복하기 위해, 본 연구는 리그노셀룰로스 바이오매스를 효율적인 CO₂ 흡착제로 전환하는 지속 가능한 전략을 제시합니다. 소나무를 KOH, K₂C₂O₄ 및 이들의 혼합물(1:1~1:4 질량비)로 800°C에서 활성화하여 다공성과 표면 화학을 최적화했습니다. 바이오매스:KOH:K₂C₂O₄의 1:2:2 혼합 활성화 조건에서 BET 표면적 2029 m²/g, 총 기공 부피 1.028 cm³/g, 미세 기공 부피 0.923 cm³/g (N₂ 기준) 및 0.156 cm³/g (CO₂…
Optimization of friction stir welding parameters for dissimilar aluminium alloys using RSM-GRA and RSM-TOPSIS: Towards sustainable manufacturing in industry 4.0
이 연구는 이종 알루미늄 합금(Al 2024 및 Al 7050)의 마찰교반용접(FSW)에서 접합 성능 향상을 위한 공정 변수 최적화에 중점을 두었습니다. 특히 툴 숄더-핀 직경 비율(SP), 툴 회전 속도(RS), 툴 이송 속도(TF)를 핵심 변수로 설정했습니다. 최적화를 위해 반응 표면 방법론(RSM)과 두 가지 의사결정 기법인 그레이 관계 분석(GRA) 및 이상해 유사도 기반 선호 순위 기법(TOPSIS)을 결합한 하이브리드 접근 방식을 적용했습니다. 실험 계획은 면심 Box-Behnken 설계(FBBD)를 사용하여 수립되었습…
Multi‐Physically Programmable Tubular Origami Metamaterials: Exploitable Nexus of Geometry, Folding Mechanics and Stimuli‐Responsive Physics
튜블러 종이접기 구조에서 영감을 받은 메타물질 및 메타구조는 기하학, 주름 역학, 자극 반응 물리 현상의 결합을 통해 독특한 기계적, 기능적 특성을 제공합니다. 이는 높은 공간 효율성, 전개 및 재구성 가능성, 복잡한 형상으로의 통합 능력, 강성 및 강도 조절, 구성적 프로그래밍, 변형 모드 결합, 높은 비에너지 흡수, 다중 안정성, 그리고 프로그래밍 가능한 동적 거동을 포함합니다. 이러한 특성들은 기계, 로봇 공학, 우주, 전자 장치, 통신, 생체의학 및 건축 분야에서 다양하게 응용될 수 있습니다. 지난 10년간 복잡한 주름 구…
Sustainable Polymeric Membranes: Green Chemistry and Circular Economy Approaches
물 부족은 전 세계적인 문제이며, 지속가능한 수처리 기술 발전이 필수적입니다. 고분자 멤브레인은 높은 효율과 낮은 에너지 소비로 담수화 및 폐수 처리에 필수적인 해결책으로 부상했지만, 기존 제조 방식은 석유 기반 고분자와 유독성 용매를 사용해 환경 문제를 야기합니다. 이 논문은 친환경 화학 원칙과 순환 경제 전략에 초점을 맞춰 지속가능한 멤브레인 개발의 최신 접근 방식을 조명합니다. 기계화학적 합성법은 금속-유기 골격체, 공유-유기 골격체, 고유 미세 다공성 고분자 등 첨단 멤브레인 소재를 용매 없이 합성하는 대안을 제시합니다. …
Additively manufactured metallic TPMS lattice structures: design strategies, fabrication, multifunctional properties, and applications
삼중 주기 최소 곡면(TPMS)은 매끄러운 표면, 복잡하게 연결된 구조, 정밀한 기하학적 제어 덕분에 격자 구조 설계에 매우 효과적인 접근 방식으로 부상했습니다. 그러나 다중 스케일 설계 최적화의 계산 복잡성, 무결점 격자 아키텍처 구현의 제조 한계, 다기능 응용을 위한 공정-구조-특성 관계에 대한 불완전한 이해라는 세 가지 주요 과제로 인해 금속 TPMS 격자 구조의 잠재력은 충분히 탐구되지 못했습니다. 이 연구는 이러한 간극을 해소하기 위해 금속 TPMS 격자 구조의 설계, 제조, 특성 및 응용 분야를 포괄적으로 분석합니다. …
Technological pathways for cost-effective steel decarbonization
철강 산업은 국가 탄소중립 목표 달성에 핵심적이지만, 탄소 배출량 감축이 어려운 분야로 꼽힙니다. 기존의 탈탄소화 로드맵은 개별 제철소의 이질성과 경제적 제약을 고려하지 못해 실질적인 기술 선택에 한계가 있었습니다. 이 연구는 두 가지 글로벌 제철소 수준 데이터셋과 예측 기술 비용을 통합하여, 각 제철소에 최적화된 최소 비용 기술 경로를 식별하는 모델을 개발했습니다. 이는 국가 탄소중립 목표와 연계하여 전 세계 제철소의 맞춤형 탈탄소화 전략을 제시합니다. 단기(2030년 이전)적으로는 에너지 효율 개선과 고철 재활용이 가장 저렴…
Lithium resources and novel strategies for their extraction and purification
배터리 수요 증가에 따라 리튬(Li)의 중요성이 커지고 있다. 본 총설은 화성암, 점토, 염수 등 다양한 리튬 자원과 기존 생산 방식, 그리고 사용 후 배터리로부터의 리튬 재활용 기술을 다룬다. 특히 직접 리튬 추출(DLE) 기술 중 리튬-망간 산화물(LMO) 흡착제에 중점을 두어 논의한다. LMO 흡착제는 리튬 추출 효율을 높이는 데 핵심적인 역할을 하지만, 흡착제 성능 저하와 같은 문제점이 지속적으로 제기되고 있다. 이에 본 총설은 LMO의 성능을 향상시키기 위한 도핑, 표면 코팅, 복합재료 활용 등 혁신적인 전략들을 탐색한다…
A novel multi-generation system integrating thermophotovoltaic and SOFC system for power and green hydrogen with CO2 liquefaction: A techno-economic and multi-objective optimization study
기존 고체산화물 연료전지(SOFC) 시스템은 복사열 미활용 및 CO2 포집 부재 등의 한계가 있었습니다. 본 연구는 바이오매스 기반의 새로운 다중생산 시스템을 제안하며, 소화조, SOFC, 열광전(TPV) 장치, 밀폐형 브레이턴 사이클, 염화바나듐 수소 생산 사이클, 그리고 CO2 액화 모듈을 통합합니다. 주요 혁신은 SOFC의 복사 폐열을 TPV 장치로 회수하여 총 전력 생산량을 크게 늘리고 전반적인 지속가능성을 향상시키는 데 있습니다. 바이오가스와 공기는 전기화학 및 연소 공정에 각각 사용되며, 폐열은 브레이턴 사이클 구동, …
Dual-loop upcycling of spent LiFePO4: defect inheritance enables durable and fast-charging sodium-ion batteries
폐 리튬 이온 전지(LIB)의 축적은 환경 및 사회적 문제를 야기하며, 이를 지속 가능한 에너지 자원으로 재활용하는 방안이 시급합니다. 기존에는 LiFePO4(LFP) 양극재의 장기 사이클링 중 발생하는 철 공공(VFe″)이 용량 저하의 주범으로 간주되었습니다. 본 연구는 폐 LFP 전지의 VFe″를 나트륨 이온 전지(NIB)의 고성능 Na-Fe-P-O 계열 양극재를 설계하는 데 활용하여 기능적 잠재력을 밝혀냈습니다. 이러한 사전 형성된 공공은 급속한 Na+ 이온 탈삽입 중 발생하는 부피 변화를 동적으로 수용하는 자가 적응형 격자…
Eutectic aluminum alloys fabricated by additive manufacturing: A comprehensive review
금속 적층 제조(AM) 기술은 급속 응고 특성을 통해 합금의 조성 범위를 확장하고, 물리화학적 성능을 향상시켜 고성능 산업 응용 분야에 기여하며 시제품 제작을 넘어 산업 생산으로 발전했습니다. 그러나 항공우주 및 자동차 분야에서 고강도 알루미늄(Al) 합금에 대한 수요가 증가함에도 불구하고, 기존 고강도 단조 Al 합금은 AM 기술로 가공하기 어렵다는 문제가 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 유텍틱 미세구조를 가진 Al 합금이 AM에 적합한 대안으로 주목받고 있습니다. 유텍틱 합금은 대량의 강화상을 제공하면서도 급속 응고 시…
Inconel alloys: A comprehensive review of properties and advanced manufacturing techniques
인코넬 합금은 뛰어난 강도, 내식성 및 열 안정성을 바탕으로 극한 환경의 엔지니어링 분야에 널리 활용되는 고성능 니켈 기반 초합금이다. 본 총설은 인코넬 합금의 특성, 제조 및 가공 기술의 최신 발전을 다룬다. 합금 원리, 미세구조 변화, 상 변태가 기계적 거동 및 내구성에 미치는 영향을 탐구한다. 특히 크롬, 니오븀, 몰리브데넘, 티타늄과 같은 핵심 원소들이 고용 강화, 석출 경화 및 내산화성에 기여하는 역할을 분석한다. 주조, 용접, 기계 가공 등 기존 제조 기술과 선택적 레이저 용융(SLM), 레이저 금속 증착(LMD) 같…
Carbon fibre surface modification and its effects on adhesion, mechanical, and tribological behaviour of high-performance thermoplastics
탄소섬유 강화 열가소성 복합재는 경량성, 고강도, 고탄성률, 고내열성 등 뛰어난 특성으로 국방, 항공우주, 고급 민수품 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 고성능 열가소성 복합재의 적용 범위를 넓히기 위해, 연구자들은 탄소섬유의 표면 활성, 거칠기 및 젖음성을 향상시키기 위한 다양한 표면 개질 기술을 활용해 왔습니다. 이는 섬유와 기지 간의 계면 접착력을 강화하여 기계적 특성을 개선하는 데 기여합니다. 본 총설은 탄소섬유 표면 개질이 고성능 열가소성 복합재의 기계적, 마찰 및 접착 거동에 미치는 영향을 종합적으로 분석합니다. …
Recent progress and perspectives in additive manufacturing of magnesium alloys and composites: A review of process-microstructure-property correlations
최근 마그네슘(Mg) 합금 및 마그네슘 기지 복합재(MMC)는 첨단 장비, 경량화, 생체 의학 분야에서 중요한 진전을 이루고 있습니다. 높은 유연성과 설계 자유도를 가진 적층 제조(AM) 기술은 복잡한 구조의 고성능 Mg 합금 부품을 신속하게 제작하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 그러나 AM 방식으로 제조된 Mg 합금 및 MMC는 전통적인 기술과 비교하여 독특한 미세 구조와 특성을 보이며, 원료, 공정 조건, 후처리 및 매개변수 선택 등 실제 적용에 있어 여전히 여러 과제에 직면해 있습니다. 본 논문은 와이어-아크 지향성 에너지 …
Comprehensive review of emerging trends in thermal energy storage mechanisms, materials and applications
열에너지 저장(TES) 기술은 다양한 응용 분야에서 열 자원 관리의 유연성과 효율성을 제공하며 지속 가능한 에너지 시스템의 핵심 동력으로 부상하고 있습니다. 본 리뷰는 현열, 잠열, 열화학 저장 시스템을 포함한 TES 메커니즘, 재료 및 구조 설계의 최신 발전을 종합적으로 검토합니다. 나노 강화 상변화 물질(PCM), 하이브리드 TES 구성, 지능형 시스템 통합 등 최근 혁신 사례를 중점적으로 다룹니다. 또한 디지털 트윈 및 AI 기반 최적화와 같은 고급 전산 방법이 TES 성능 향상에 기여하는 역할도 탐구합니다. 재생에너지 시…
Aramid Fiber-Reinforced Plastics (AFRPs) in Aerospace: A Review of Recent Advancements and Future Perspectives
본 총설은 항공기 성능 향상에 필수적인 아라미드 섬유 강화 플라스틱(AFRP)의 항공우주 산업 적용을 다룬다. 케블라, 트와론과 같은 아라미드 섬유는 뛰어난 인장 강도, 낮은 밀도, 열 안정성 덕분에 핵심 소재로 부상했다. 그러나 제조, 내구성, 다기능성 측면에서 여전히 과제가 남아있다. 이 논문은 AFRP의 최신 발전을 평가하며, 분자 구조, 계면 공학, 제조 혁신이 성능에 미치는 영향을 중점적으로 분석한다. 접착력 개선, 효율적인 제조 방법, 극한 조건에서의 내구성 강화, 다기능 AFRP 개발에 대한 질문들을 다룬다. 202…
Automatic priority analysis of emergency response systems using internet of things (IoT) and machine learning (ML)
본 연구는 사물 인터넷(IoT) 및 기계 학습(ML) 기반의 응급 대응 시스템(ERS)을 위한 포괄적인 프레임워크를 제시한다. 이 시스템은 실시간 데이터 분석과 예측 모델링을 활용하여 다양한 소스(예: IoT 센서)에서 유입되는 데이터를 처리하고 분석함으로써, 응급 상황에 대한 신속하고 정보에 입각한 대응을 가능하게 하며, 경찰, 소방대, 병원 등 응급 구조대원의 우선순위를 정한다. 응급 상황의 우선순위 지정을 위해 XGBoost 모델을 활용했으며, 의료, 차량, 가정 기기 분야에서 각각 96.1%의 정확도, 99.8%의 정밀도,…
Real-time rapid accident detection for optimizing road safety in Bangladesh
방글라데시 다카 지역은 전 세계적으로도 심각한 수준의 교통사고 발생률을 보이며, 이는 막대한 인명 피해와 경제적 손실로 이어지고 있습니다. 본 연구는 이러한 문제 해결을 위해 YOLOv11 모델을 활용한 고효율 실시간 자동차 사고 감지 시스템을 제안하여, 긴급 대응 시스템의 성능을 향상시키는 것을 목표로 합니다. 사고 감지의 정확도를 높이기 위해 YOLOv9, YOLOv10, YOLOv11 모델을 동일한 데이터셋으로 비교 분석했습니다. 최첨단 객체 감지 기술인 IoU(Intersection over Union)와 NMS(Non-M…
A Review of Internet of Things Approaches for Vehicle Accident Detection and Emergency Notification
본 연구는 도로 안전 향상을 위한 사물인터넷(IoT) 시스템 적용의 필요성에 기반하여, IoT 기반 사고 감지 기술에 대한 기존 연구의 파편화된 경향을 해결하고자 한다. 기존 연구들이 특정 사용 사례나 구식 기술에 집중하는 경향이 있어, 이 간극을 메우기 위해 2008년부터 2025년까지 발표된 101편의 동료 심사 논문을 심층 비교 분석하였다. 연구는 센서 유형, 통합 프레임워크, 감지 기술에 따라 접근 방식을 분류했다. GSM/GPS, 가속도계, 진동 센서 등 다양한 센서의 활용을 검토하며, 다중 센서 활용이 감지 정확도와 신…
Smart navigation system for emergency vehicles (SNSEV): utilizing fog and cloud computing technology for real-time traffic management
스마트 도시에서 응급 차량의 신속한 출동은 효과적인 비상 대응의 핵심 요소입니다. 응급 상황 대응 시간을 단축하기 위해서는 목적지까지의 최단 경로를 예측하고 실시간 교통 상황에 맞춰 경로를 조정할 수 있는 내비게이션 시스템이 필수적입니다. 본 논문은 실시간 교통 관리를 위해 포그 및 클라우드 컴퓨팅 기술을 활용하는 응급 차량용 실시간 내비게이션 알고리즘인 SNSEV(Smart Navigation System for Emergency Vehicles)를 제안합니다. SNSEV는 센서 및 카메라와 같은 IoT 장치를 통해 교통 상황 …
Enhancing Hajj pilgrimage experience and crowd management through Hajj-related keywords-based chipless RFID tags
본 연구는 하지(Hajj) 순례 관련 키워드를 인코딩한 무칩 RFID 태그의 새로운 적용 방안을 제시한다. '알-사파', '알-마르와', '알-타와프', '비다야트 알 사이', '비다야트 알 타와프'와 같은 주요 하지 키워드를 새긴 무칩 RFID 태그는 눈에 띄지 않고, 비용 효율적이며, 내구성이 뛰어나고, 가볍게 설계 및 제작되었다. 각 키워드는 66mm x 66mm x 0.1mm 크기의 유연한 Kapton 기판에 구리 재료를 사용하여 에칭되었다. CST 소프트웨어를 사용하여 1~10GHz 범위에서 후방 산란 레이더 단면적(RC…
IoT-Based Nerve Stimulator for Women’s Safety
여성은 위협과 부당한 대우로부터 자유로울 권리가 있으며, 안전한 환경은 개인의 잠재력 발휘와 사회 기여에 필수적입니다. 신체적, 정서적, 환경적 안전은 스트레스 관리, 정서적 안정, 신체 건강 등 전반적인 웰빙에 큰 영향을 미칩니다. 본 연구는 여성 안전 증진을 위한 포괄적인 IoT 기반 시스템인 '신경 자극기를 포함한 여성 안전 시스템'을 제안합니다. 이 시스템은 Arduino Uno 마이크로컨트롤러를 기반으로 하며, 비상 상황을 위한 SOS 버튼, 환경 모니터링을 위한 온도 센서, 건강 추적을 위한 맥박 산소 측정기, 청각 경…
Comparative Performance of Yolov8 and Ssd-mobilenet Algorithms for Road Damage Detection in Mobile Applications
도로 파손은 교통 흐름을 방해하고 사고 위험을 높이는 심각한 문제로, 신속하고 정확한 감지 및 분류는 효율적인 유지보수를 위해 필수적입니다. 본 연구는 모바일 애플리케이션 환경에서 도로 파손을 감지하고 분류하는 데 사용되는 두 가지 객체 감지 알고리즘인 YOLOv8과 SSD-MobileNet의 성능을 비교했습니다. 성능 평가는 정확도, 속도, 메모리 사용량을 기준으로 진행되었으며, 혼동 행렬을 사용하여 블록 균열, 악어 등 균열, 횡방향 균열, 모서리 균열, 패치, 움푹 들어간 곳의 6가지 도로 파손 유형을 분류했습니다. 연구 …
Safety helmet detection methods in heavy machinery factory
중장비 공장에서 작업자의 안전모 착용 여부를 정확하게 감지하는 것은 매우 중요하지만, 수동 검사나 영상 감시는 오판 및 누락의 위험이 있습니다. 이에 따라 현대 공장의 안전 관리를 위해 빠르고 지능적인 감지 알고리즘 개발이 필수적입니다. 본 연구는 객체 감지 분야에서 속도와 정확성의 균형이 뛰어난 YOLO 시리즈를 기반으로, YOLOv10 모델을 개선하여 안전모 식별 성능을 향상시켰습니다. 먼저, YOLOv10의 Conv 컨볼루션을 분산형 DSConv 컨볼루션으로 대체하여 컨볼루션 레이어의 메모리 효율성을 높이고 작은 객체 식별 …
Smart helmet for accident detection and prevention using IoT
전 세계적으로 오토바이 사고는 도로 사망의 주요 원인이며, 헬멧 미착용이나 지연된 응급 대응이 사고 피해를 키웁니다. 본 논문은 사물 인터넷(IoT) 기술을 통합한 스마트 헬멧 시스템을 제안하여 라이더 안전을 강화합니다. 이 시스템은 헬멧 착용을 의무화하고, 실시간으로 사고를 감지하며, 응급 서비스에 경고를 전송합니다. 제안된 시스템은 가속도계, 알코올 감지기, GPS, GSM 모듈과 같은 센서를 헬멧에 내장합니다. 사고 발생 시, 시스템은 자동으로 사고를 감지하고 미리 정의된 비상 연락처로 위치 정보를 전송합니다. 또한, 헬멧을…
Improved YOLOv8-Based Algorithm for Detecting Helmets of Electric Moped Drivers and Passengers
전기 오토바이 운전자 및 동승자의 헬멧 착용 여부를 자동으로 감지하는 객체 감지 알고리즘은 규제 인력 비용을 절감할 수 있습니다. 그러나 복잡한 환경 배경과 헬멧과 유사한 머리 장식은 오탐 및 미탐을 유발하여 감지 정확도를 저하시키는 문제가 있었습니다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 YOLOv8n-Improved 객체 감지 알고리즘을 제안합니다. 이 알고리즘은 먼저 넥(neck) 부분에서 단순화된 가중 양방향 특징 피라미드 네트워크(Bi-FPN) 구조를 사용하여 단일 입력 노드를 제거하고, 연결 에지를 추가하며, 특징…
