기계·로봇·열·유체. 모빌리티·항공·소프트로보틱스.
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…
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…
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…
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…
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…
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 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…
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 …
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…
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…
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-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 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 …
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…
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…
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…
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…
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…
AUTONOMOUS ACTIVE CONCEALMENT, ACTIVATION AND CHARGING SYSTEM FOR A GPS TRACKER
본 발명은 차량용 GPS 추적기의 자율적이고 은밀한 작동을 위한 통합 시스템을 제안한다. 이 시스템은 차량 내 네트워크 전력 소비를 최소화하며, 기계적 충격 신호에 의해서만 활성화되도록 설계되었다. 또한, 추적기 내장 배터리의 충전 과정을 효율적으로 관리한다. 제안된 기술은 기존 GPS 모니터링 시스템의 독립 모듈로 활용될 수 있으며, GPS 및 GSM 모니터링 장치에 은닉, 활성화 및 충전 제어 기술을 통합하는 새로운 시스템의 내장형 솔루션으로도 적용 가능하다. 이 유틸리티 모델은 추적 장치의 은밀한 배치와 장기간 자율 작동을…
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,…
IOT BASED CAR ACCIDENT PREVENTION SYSTEM
본 연구는 ESP32를 주 제어기로 활용하여 실시간 사고 감지 및 알림 시스템을 제안한다. 이 시스템은 차량 또는 자전거 사고와 같은 갑작스러운 충격을 감지하기 위해 진동/충격 센서(SW-420 또는 MPU6050)를 통합한다. 충격 감지 시, 시스템은 NEO-6M GPS 모듈을 활성화하여 정확한 위치 좌표를 획득한다. 이 좌표는 SIM800L GSM 모듈을 통해 긴급 연락처로 SMS 문자 메시지로 전송된다. 이 솔루션은 인터넷 연결 없이 독립적으로 작동하므로, 통신 환경이 열악한 지역에서도 효과적으로 기능한다. 또한, 저비용,…
Mirror Observerhood Lab IV: Minimal Reliability Thresholds in Viability-Constrained Agents
본 연구는 Mirror Programme의 Computational Observerhood Labs 중 네 번째로, 신뢰성 기반의 자가 수리 기능이 시스템의 생존에 긍정적인 영향을 미미치는 조건을 탐색합니다. 이전 연구들(Lab I-III)에서는 자가 모델 신뢰성이 교란 상황에서 유용하며, 단순히 분해하는 것만으로는 불충분하고, 실행 가능하며 비용 효율적인 수리와 결합되어야 함을 보였습니다. 연구는 28,800회의 결정론적 그리드 월드 시뮬레이션을 통해 비수리 기준선과 Mirror 수리 에이전트를 비교했습니다. 자가 상태 교란율,…
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…
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…
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…
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, …
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…
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…
Coordination by Foreknowledge: Semantic Rendezvous Tokens, Time--Based Addressing, and Deterministic Peer Systems
이 논문은 예측 랑데부(Predictive Rendezvous)라는 아키텍처 패턴을 심층적으로 다루며, 인프라 없이도 피어(peer) 간의 결정론적 조율이 가능한 새로운 접근 방식을 제시한다. 기존의 짧은 선행 연구에서 아이디어 형태로 소개되었던 이 개념을 확장하여, 미래 행동에 대한 충분한 정보를 공유함으로써 지속적인 중앙 인프라 없이도 정확한 조율이 이루어질 수 있음을 주장한다. 본 연구는 시간, 의도, 엔트로피를 1등급 프로토콜 프리미티브로 격상시키고, 의미론적 랑데부 토큰(SRT)을 단순 식별자나 위치 지정자가 아닌 실행 …
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…
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…
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…
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. …
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…
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. …
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. …
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…
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…
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…
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. …
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…
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…
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…
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 …
Infrastructure That Confines: Collective Mechanics and the Jamming Transition in Cellular Water Structures
개별적으로 유연한 천연고무 라텍스(NRL) 수분 충전 요소들이 충분한 수량으로 기하학적 구속을 받을 때 집단적으로 강성을 띠게 되는 현상을 명명하고 정량화했다. 본 연구는 이러한 전이 현상을 재밍 전이 프레임워크와 깁슨-애쉬비(Gibson-Ashby) 밀폐형 셀룰러 고체 이론을 활용하여 분석했다. 적응형 매트릭스 생태계(AME) 내 육각형 블록 집합체에 깁슨-애쉬비 이론을 확장 적용하여, 공학 규모의 수분 충전 NRL 구조물에서 탄성 셀 간 결합이 발생하는 새로운 현상을 규명했다. 10개 층, 1,000개 블록으로 구성된 피라미드…
LUME: Eliminating Cognitive Distance - A Deterministic Natural-Language Programming Language with Intent-Resolving Compilation, Voice Input, Certified Security, and Synthetic Organism Runtime
Lume은 자연어 영어를 소스 코드로 직접 받아들이는 결정론적 자연어 프로그래밍 언어입니다. 이 언어는 개발자와 컴퓨터 간의 인지적 거리를 줄이는 것을 목표로 합니다. 컴파일러는 7단계 의도 해결 파이프라인을 사용하며, 이 중 1단계부터 6단계까지는 전적으로 결정론적 방식으로 작동하고, 인공지능은 선택적인 최종 대체 수단으로만 활용됩니다. 버전 1.1.0에서는 풀스택 확장 블록을 도입했습니다. 이는 31가지 규칙의 결정론적 추론 규칙서(LDIR), Ed25519 서명된 Lume 신뢰 인증서(LTC), 7단계 셀 생명 주기와 결정론…
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…
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…
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…
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…
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…
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…
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…
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…
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…
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, …
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…
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…
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, …
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…
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…
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…
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…
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…
