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- [연구] 휴고로드리그 교수 연구팀, 필름 기반 팽창식 튜브의 좌굴 현상 실용 방안 개발
- 휴고로드리그 교수 연구팀, 필름 기반 팽창식 튜브의 좌굴 현상 실용 방안 개발 - 소프트 로보틱스의 비선형성 극복 및 상용화 기대 기계공학부 휴고로드리그 교수 연구팀이 기하학적 모델링을 통해 필름 기반 팽창식 튜브의 좌굴* 현상을 분석, 소프트 로보틱스 분야의 실용방안을 개발했다고 밝혔다. * 좌굴(buckling): 기둥 형태의 구조물이 축방향으로 압축력을 받을 때 한계점을 넘어 횡방향으로 변형하는 현상 고체 재질의 경우 탄성 영역을 넘어선 소성 좌굴이 발생하면 원래의 형태로 돌아올 수 없기 때문에 구조물의 파손을 방지하기 위해 좌굴을 피해야만 한다. 반면에, 공압 구동되는 팽창식 튜브는 좌굴이 발생해도 유연한 재료의 특징을 활용해 원형을 회복할 수 있다. 선행 연구들은 팽창식 튜브를 연질로 가정하여 부드러운 곡선을 형성하는 좌굴이 발생하는 것으로 해석했지만, 이는 튜브를 구성하는 재질과 가해지는 내부압력에 의해 달라질 수 있다. 유연하지만 신축성이 없는 재질로 제작된 튜브를 고압 구동한다면 순간적으로 형태변형이 일어나는 스냅-스루* 좌굴을 발생시킬 수 있다. 이때 압축으로부터 튜브가 좌굴되는 지점과 이완으로부터 좌굴이 회복되는 지점이 상이한데, 두 지점 사이에서 팽창식 튜브는 인위적으로 좌굴 혹은 비좌굴 상태의 전이가 가능한 이중안정영역을 가진다. * 스냅-스루(snap-through): 하중으로 인해 순식간에 형태가 변하는 좌굴의 특수 경우 연구팀은 축 압축 시 팽창식 튜브의 형태 및 부피 변형에 대한 새로운 기하학적 모델링을 디자인함으로써 이러한 비선형적 특징이 발생하는 근거와 타당성을 제시하였고, 3D 프린팅된 외골격을 추가하여 좌굴을 활용해 자기강화 그리퍼, 단일 및 이중 안정성 전이 구조물, 고속 구동 구조물을 설계함으로써 팽창식 튜브의 비선형성*을 실용화할 방안을 제시했다. * 비선형성(nonlinearity): 출력이 입력의 변화에 비례적이지 않은 성질 또한 제시된 시스템의 규모를 확장해, 단일 및 이중 안정성을 넘어 다중안정성 전이 구조물의 개발, 고속 및 고출력 구조물의 개발이 가능하다고 연구팀은 밝혔다. 공압 액추에이터*의 비선형성을 분석, 예측할 수 있도록 모델링하고 이에 적합한 추가 구조물을 적용한다면 시스템이 갖는 고유의 비선형적 특징들을 기피해야 할 현상이 아닌 ‘유니크한 동작’을 만들어내는 새로운 방안이 될 수 있다. * 액추에이터(Actuator): 시스템을 움직이거나 제어하는 데 쓰이는 기계적 장치 휴고로드리그 교수는 “비선형성으로 인해 정밀제어에 제한이 있던 소프트 로보틱스 분야의 한계를 극복하여 강체 시스템과는 차별화된 장점을 극대화함으로써 실생활에 소프트 로봇이 적용될 가능성을 높여줄 것”이라고 밝혔다. 연구팀의 이번 연구결과는 한국연구재단의 지원으로 수행되었으며 재료공학 분야 국제학술지 Materials Today에 2월 10일 게재되었다. ※ 저널: Materials Today ※ 논문명: Harnessing the Nonlinear Properties of Buckling Inflatable Tubes for Complex Robotic Behaviors ※ 저자명: Hugo Rodrigue(교신저자), Haneol Lee(제1저자)
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- 작성일 2023-06-14
- 조회수 4691
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- [연구] 기계공학부 변도영 교수 연구팀, 전기수력학적 젯 프린팅을 이용한 투명 마찰전기 소자 개발
- 기계공학부 변도영 교수 연구팀, 전기수력학적 젯 프린팅을 이용한 투명 마찰전기 소자 개발 - 마이크로 격자무늬 전극 기반으로 기존보다 높은 투과성 제시 성균관대학교(총장 신동렬) 기계공학부 변도영 교수 연구팀이 전기수력학적 젯 프린팅을 이용해 마이크로 단위의 격자무늬를 프린팅함으로써 기존보다 향상된 투과성을 제시하는 마찰전기 소자에 대한 연구 결과를 발표했다. 기상 상황에 따라 발전이 좌우되는 태양전지의 한계를 극복하기 위해 빗물을 이용해 발전 가능한 마찰전기 소자를 태양전지 위에 부착시켜 사용하는 방안이 대두되었으나, 태양전지 성능 유지를 위해 마찰전기 소자의 높은 투과성이 요구되어 왔다. 이에 연구진은 전기수력학적 젯 프린팅을 이용하여 평균 12마이크로미터의 은 나노입자를 격자무늬 형태로 그려내 최대 96%의 투과성을 가진 투명 마찰전기 소자를 개발했다. 변도영 교수는 “기존 투명 마찰전기 소자에서 주로 사용되던 ITO(Induim tin oxide)를 대체하여 사용 가능한 투명 전극을 구현함으로써 태양전지와의 하이브리드 발전에서 유용하게 사용될 것이며, 추후 더 다양한 분야에도 적용할 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 본 연구결과는 한국연구재단의 전략과제 및 신진연구원지원사업, 산업통상자원부의 우수기업연구소육성사업의 지원을 받아 수행되었다. 본 연구 성과는 에너지 분야 국제 학술지 ‘Nano Energy’(IF=17.881)에 2월 12일 자로 온라인 게재되었다. ※ 논문명 : Electrohydrodynamic jet printed silver-grid electrode for transparent raindrop energy-based triboelectric nanogenerator ※ 저자 : 변도영 교수(교신저자, 성균관대 기계공학부), 조대현 교수(교신저자, 경상국립대학교 메카트로닉스공학과), 임부시 연구원(제1저자, 성균관대 박사과정), 강기호 박사(참여저자, 성균관대 기계공학과), 문준경 연구원(참여저자, 성균관대 박사과정), 이승기 교수(참여저자, 부산대학교 재료공학과)
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- 작성일 2023-06-14
- 조회수 4200
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- [학생실적] 김태엽 대학원생 (AMMD lab, 이동우 지도 교수) IEEE CCNC 2023 시연
- 김태엽 박사 (AMMD lab, 이동우 지도교수)은 KAILOS 연구실과 함께 IEEE CCNC(Consumer Communications and Networking Conference) 2023에서 가전제품을 위한 'AI-Empowered Database Management Platform for New Materials Discovery'를 시연했다. 속성 데이터베이스를 활용하는 데이터베이스를 통해 합금 개발 가속화에 힘쓰고 있으며 제안된 AI 기반 원스톱 TFADB(OS-TFADB)는 사용자가 원하는 속성 집합을 가진 합금 시스템 목록을 찾도록 권장할 것으로 예상된다.
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- 작성일 2023-06-13
- 조회수 4392
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- [학생실적] 정의민 대학원생 (AMMD 연구실, 이동우 지도교수) 젊은 연구자상 및 최우수 구두발표상 수상
- 정의민 박사과정 학생 (AMMD lab, 이동우 지도 교수)은 2022년 일본 야마구치에서 개최된 재료 및 신뢰성에 관한 국제 회의에서 젊은 연구자상을 수상했다. 또한 그녀는 2023 대한기계학회에서 최고의 구두 발표상을 수상했다. 정의민 학생은 리튬 란탄 지르코늄 산화물 기반의 얇은 고체 전해질 필름을 개발하는 프로젝트를 진행하며 처리량이 많은 실험 설정 및 예비 결과에 대한 자세한 설명을 보여주었다.
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- 작성일 2023-06-13
- 조회수 4653
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- [학생실적] 임재혁 박사 (이은호 연구팀) 논문, 국제정밀공학저널(IJPEM) 편집장 우수논문으로 선정
- 임재혁 박사 (이은호 지도 교수)는 모델 파라미터의 최적화 없이 이방성 가소성을 고려할 수 있는 항복 함수를 제안했다. 제안하는 항복함수는 초기항복응력(0°, 45°, 90°, EB조건)만을 대입하기 때문에 다른 항복모델보다 사용이 간편하한 만큼 변수 최적화가 필요하지 않다. 개발된 모델은 가장 널리 사용되는 모델인 'Yld2000-2D'와 거의 동일한 성능을 보였다. 본 모델은 금속판의 성형성을 평가할 수 있는 다양한 성형한계선도(FLD, FLSD, EPS-FLD)와 함께 적용할 수 있으므로, 성형성 예측성과 평가에 모두 활용되어 종합적인 연구가 진행될 것으로 기대된다. 이 논문은 국제정밀공학저널(IJPEM)에서 편집장 우수논문으로 선정되었다.
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- 작성일 2023-06-13
- 조회수 3193
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- [학생실적] 최민기 박사 (에너지변환연구실) 서울과학기술대학교 조교수로 부임
- 에너지변환연구실(이원영 교수) 최민기 박사가 2022년 가을 학기부터 서울과학기술대학교 조교수로 부임하였다. 최박사는 성균관대에서 M.S./ Ph.D. 및 박사후 연구원 과정을 밟으면서 CO2 저감을 위한 고체산화물 연료전지, 전기분해 전지 등의 전기화학 에너지 소자를 개발했다. 최민기 박사는 2019년 NRF 연구재단의 장학금을 받았으며, 2021년 KSME 최고의 논문상 및 2021년 NRF 세종사이언스펠로십을 받았다.
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- 작성일 2023-06-13
- 조회수 3476