영구자석 선형 전동기인 VCM(Voice coil motor)은 직접 구동 방식의 액츄에이터로 기어나 변속장치가 필요 없어 높은 정밀도 를 가지고 구조적인 특성상 기계적 마찰이 적어 소음이 발생하지 않는 장점을 가지고 있다. 아울러 회전운동을 직선 운동으로 변환하기 위한 별도의 장치가 필요하지 않고, 구동부가 가벼워 응답속도가 빠른 특징이 있다. 본 연구에서는 이러한 VCM을 다양한 산업 분야에 적용하기 위한 기초연구로 VCM의 속도제어를 위해 PSO(Pariticle swarm optimization) 기법을 적용하여 제어기의 유용성 평가를 위한 수 치 시뮬레이션을 수행하였다. 제어계는 전류와 속도 제어를 위한 이중 루프로 구성하였고, 각각의 제어 루프에는 PI 제어기를 적용하여 속도 목표치에 추종하는 출력값을 얻기 위한 제어기를 설계하였다. 제어기 파라미터 추정에는 PSO기법을 적용하였고, 제어기의 유용성 을 검증하기 위해 주파수 영역에서의 모델매칭기법을 적용한 제어 기법과의 제어 결과를 비교하였다. 두 가지 제어 기법은 MATLAB을 이용하여 수치 시뮬레이션을 수행했고, 제어 결과는 IAEU(Integral of absolute error units) 평가 지수를 이용하여 비교하였다. 수치 시뮬레 이션 결과 제안한 제어 기법의 유용성을 확인할 수 있었다.

전기추진 선박의 보급이 확대됨에 따라 추진축계의 정렬 불량, 비틀림 등 기계적 이상상태를 조기에 진단하기 위한 예지보전 (PHM) 기술의 필요성이 커지고 있다. 그러나 실제 운항 선박에서는 안전성과 운항 제약으로 인해 다양한 이상 상태를 의도적으로 재현하 기 어렵고, 이에 따른 학습·검증용 진동 데이터 확보에도 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 50kW급 전기추진 육 상 시험 시스템(Land‑Based Test System, LBTS)을 기반으로 전기추진 선박 추진축계의 비틀림 정렬 불량을 모사할 수 있는 실험 장치를 설계·구현하였다. LBTS는 SRPM(Synchronous Reluctance assisted Permanent Magnet)형 모터/발전기, AFE(Active Front End) 및 DC/DC 컨버터, 리 튬인산철 에너지저장장치(ESS)로 구성되며, PTO 모터를 슬라이딩 베이스에 장착하여 축 중심을 ±20mm 범위에서 조정할 수 있도록 제작 하였다(ESS 및 DC/DC 컨버터는 향후 추가적인 운전 조건 모사를 위해 탑재되었으며, 본 실험에서는 미사용). 이를 통해 정상 상태(0mm) 와 두 단계의 비틀림 상태(2mm, 4mm)를 설정한 후, 2,000rpm에서 3축 가속도계와 OROS사의 진동 분석기를 이용해 다채널 가속도 데이터 를 계측하고 FFT 분석을 수행하였다. 실험 결과, 비틀림이 증가할수록 진폭 및 주파수 성분의 변화 패턴이 관찰되었다. 본 연구에서 구축 한 0/2/4 mm 라벨링 진동 데이터셋과 LBTS 실험 환경은 향후 향후 1D/2D CNN 기반 PHM 알고리즘의 학습·검증에 활용될 수 있으며, 상태 분류 성능(Accuracy, Macro-F1)을 기준으로 오분류율 목표를 설정하여 정량 평가를 수행할 예정이다.

전기추진 선박의 추진축계 이상상태는 심각한 선박 운항 장애를 초래할 수 있으므로, 추진 시스템의 상태를 정확히 진단하고 사전에 예방 유지보수를 수행하는 Prognostics and Health Management(PHM) 기술의 필요성이 증가하고 있다. 본 연구에서는 전기추진 선박 의 추진축 이상상태를 조기에 감지하고 진단하기 위하여 진동 데이터를 기반으로 한 머신러닝 기반 PHM 시스템의 개발과 성능 평가를 수행하였다. Land-Based Testing System(LBTS) 시스템에서 수집된 정상 상태와 축 정렬 이상 상태(0.5 mm, 1.0 mm, 1.5 mm)의 진동 데이터를 활용하여 데이터 전처리 및 특성 추출을 수행하였다. 연구에서는 Fully Connected Neural Network(FCNN) 및 Convolutional Neural Network(CNN)을 적용하여 이상 상태를 진단하는 모델을 개발하고 비교 분석하였다. FCNN 기반 모델은 단순한 구조로 빠른 학습이 가능 하여 실시간 모니터링에 적합한 반면, CNN 모델은 미세한 상태 변화를 효과적으로 탐지하는 데 탁월한 성능을 보였다. 성능 평가 결과 FCNN 모델은 평균 95% 이상의 정확도를 나타냈으며, CNN 모델은 이보다 더욱 향상된 성능을 제공하였다. 본 연구를 통해 개발된 진동 기반 PHM 시스템은 전기추진 선박 추진축 이상상태를 효과적으로 조기에 진단할 수 있는 능력을 입증하였다. 이러한 연구 성과는 전기 추진 선박의 안전하고 효율적인 운항을 위한 신뢰성 높은 유지보수 전략 수립에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 향후 연구로는 데이 터 품질 개선 및 추가적인 딥러닝 모델 적용을 통한 성능 향상을 목표로 한다.

항만 내 선박과 부두의 사고를 예방하기 위하여 통항 및 접안 안전성 평가를 통하여 안전한 부두가 건설되어 관리하고 있으나, 선 박의 접안 및 계류 과정에서 선박이 부두에 충돌하거나 로프로 인한 인명사고의 발생 등 예측할 수 없는 사고들이 종종 발생한다. 자동계류장 치는 선박의 신속하고 안전한 계류를 위한 자동화된 시스템으로 로봇 매니퓰레이터와 흡착 패드로 구성된 탈/부착 메커니즘을 가지고 있다. 본 논문은 자동계류장치의 흡착 패드의 위치 및 속도제어에 필요한 선체와의 변위 및 속도 측정 시스템을 다룬다. 자동계류장치에 적합한 측 정 시스템을 설계하기 위하여, 본 논문은 우선 센서의 성능 및 실외 환경적 특성 분석을 수행한다. 다음으로 이러한 분석 결과를 토대로 실외 부두환경에서 설치되는 자동계류장치에 적합한 변위 및 속도 측정시스템의 구성 및 설계 방법에 대해 기술한다. 또한 센서의 측정상태 감지 및 속도 추정을 위한 알고리즘을 제시한다. 제안된 방법은 다양한 속도 구간에서의 변위 및 속도 측정 실험을 통해 그 유용성을 검증한다.

본 논문은 직류전동기(DC motor)와 전기적인 특성은 유사하지만, 수명과 신뢰성이 향상된 BLDC 모터의 제어기법에 대해 언 급하고 있다. BLDC모터는 회전자의 위치 정보를 사용하여 직류전동기의 기계적인 접촉에 의한 정류 장치를 제거함으로써 내구성과 속도 안정성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 BLDC모터의 권선에 흐르는 전류가 직류전동기의 전기자에 흐르는 구형파 형태의 전 류인 것에 착안하여 직류전동기에 대한 제어기를 설계하고, 설계된 제어기를 3상 BLDC모터에 적용하여 제어기의 유효성을 확인하였 다. 이를 위해 3상 BLDC모터의 전기적인 파라미터 값을 가지는 단상 직류전동기의 모델링을 실시하였고, 도출된 시스템에 대해 근궤 적법을 적용하여 전동기의 속도제어를 위한 PI 제어기를 설계하였다. DC 전동기의 속도제어 시뮬레이션을 시행하여 제어기의 성능을 확인하였고, 동일한 제어기를 MATLAB으로 구현한 3상 BLDC모터의 속도제어에 적용하였다. DC 전동기와 유사한 제어 결과를 3상 BLDC모터에서 얻을 수 있었고, 이를 통해 연구에서 제안한 제어기법의 유용성을 확인할 수 있었다.

본 논문은 자동계류 장치에 설치하여 선박의 접안 상황을 검출할 수 있는 시각 센서의 개발에 대하여 논하고 있다. 선박의 접 안 시 사고방지를 위해 선박의 속도를 통제하고 위치를 확인하고 있음에도 불구하고 부두에서의 선박 충돌사고는 매년 발생하고 있으며, 이로 인한 경제적, 환경적 피해가 매우 크다. 따라서 부두에 접안하는 선박에 대한 안전성 확보를 위해 선박의 위치 및 속도 정보를 신속 하게 확보할 수 있는 시각 시스템의 개발은 중요하다. 이에 본 연구에서는 선박의 접안 시 사람과 유사하게 영상을 통해 접안하는 선박을 관찰하고, 주변 환경에 따른 선박의 접안 상태를 적절하게 확인할 수 있는 시각센서를 개발하였다. 먼저, 개발하고자 하는 시각 센서의 적 정성을 확보하기 위해 기존 센서로부터 제공되는 정보, 감지 범위, 실시간성, 정확도 및 정밀도 측면에서 센서 특성을 분석하였다. 이러한 분석 자료를 바탕으로 LiDAR형태의 3D시각 시스템의 개념 설계, 구동메커니즘 설계 및 모션 구동부의 힘과 위치 제어기 설계 등을 수행 하여 대상물의 정보를 실시간으로 획득할 수 있는 3D 시각 모듈을 개발하였다. 최종적으로 시스템 구동을 위한 제어 시스템의 성능평가 와 스캔 속도에 대한 성능을 분석하였고, 실험을 통해 개발된 시스템의 유용성을 확인할 수 있었다.

Earthquake preparedness has become more important with recent increase in the number of earthquakes in Korea, but many existing structures are not prepared for earthquakes. There are various types of liquefaction prevention method that can be applied, such as compaction, replacement, dewatering, and inhibition of shear strain. However, most of the liquefaction prevention methods are applied before construction, and it is important to find optimal methods that can be applied to existing structures and that have few effects on the environment, such as noise, vibration, and changes in underground water level. The purpose of this study is to estimate the correlation between the displacement of a structure and variations of pore water pressure on the ground in accordance with the depth of the sheet file when liquidation occurs. To achieve this, a shaking table test was performed for Joo-Mun-Jin standard sand and an earth pressure, accelerometer, pore water pressure transducer, and LVDT were installed in both the non-liquefiable layer and the liquefiable layer to measure the subsidence and excess pore water pressure in accordance with the time of each embedded depth. Then the results were analyzed. A comparison of the pore water pressure in accordance with Hsp/Hsl was shown to prevent lateral water flow at 1, 0.85 and confirmed that the pore water pressure increased. In addition, the relationship between Hsp/Hsl and subsidence was expressed as a trend line to calculate the expected settlement rate formula for the embedded depth ratio.

The aim of this study was to select compounds for the standardization of fermented Kalopanax pictus Nakai (KP-F), to develop the analysis method using HPLC-PDA and to perform method validation. KP-F is a fermented powder developed to improve the original physiological activities and create a new functionality. Eleutheroside E, Acanthoside B, and Syringaresinol were selected as the standard compounds and developed our own method for simultaneous analysis. The analyte was isolated using C18 column with a gradient elution of 0.05 M phosphoric acid in water and methanol as the mobile phase at a flow rate of 1 mL/min and detected at 210 nm. As a result, all standard compounds showed good linearity with an R2 (coefficient of correlation) of 1.000 and for the limit of detection range of 0.710~0.831 μg/mL, and the limit of quantification as 2.150~2.520 μg/mL. The precision was RSD (%) of less than 4.80%, while the accuracy was 4.70%>RSD (%) for the range 102.44~110.48%. In conclusion, the developed analysis method is suitable for the detection of Eleutheroside E, Acanthoside B, and Syringaresinol in KP-F.

The objective of this study was to evaluate the effect of fermented Kalopanax pictus (KP-F) on macrophage activation and its effect as a competitive inhibitor of LPS and inhibitory effect on endotoxemia. The results showed that KP-F could activate macrophage in a dose-dependent manner, and KP-F was confirmed to act as a ligand for TLR4. Also, it was found that KP-F did not exhibit the same biotoxicity as LPS in intraperitoneal injection, and that it could suppress the neutrophil migration induced by LPS administration. In normal mice, the body weight, tissue weight, and amount of nitrite and pro-inflammatory cytokines in serum showed no significant changes with KP-F diet for 2 weeks, confirming that administration of KP-F in normal mice did not lead to over activation of immune response and biotoxicity. In the mouse model of endotoxemia induced by LPS and D-galactosamine(D-GalN) in sub-lethal dose, the diet of KP-F effectively inhibited the amount of nitrite and cytokines in the blood, and thus was found to be able to relieve the hepatic and kidney injury. In addition, in the endotoxemia mouse model induced by LPS and D-GalN of lethal dose, the survival rate was increased by KP-F diet in a dose-dependent manner.

Various seismic isolation methods are being applied to bridges and buildings to improve their seismic performance. Most seismic isolation systems are the structural seismic isolation systems. In this study, the seismic performance of geotechnical seismic isolation system capable of isolating the lower foundation of the bridge structure from ground was evaluated. The geotechnical seismic isolation system was built with teflon, and the model structure was made by adopting the similitude law. The response acceleration for sinusoidal waves of various amplitudes and frequencies and seismic waves were analyzed by performing 1-G shaking table experiments. Fixed foundation, Sliding foundation, and Rocking foundation were evaluated. The results of this study indicated that the Teflon-type seismic foundation isolation system is effective in reducing the acceleration transmitted to the superstructure subject to large input ground motion. Response spectrum of the Rocking and Sliding foundation structures moves to the long period, while that of Fixed foundation moves to short period.

본 연구에서는 해상에서 선박의 외측 표면 검사를 위한 모바일 로봇의 개발에 대해 언급하였다. 해상에서 선체 측면에 대한 검사를 육안으로 진행하기 어려우며 이러한 검사를 효과적으로 수행하기 위해 모바일 로봇은 선체 측면에 부착되어 주행할 수 있는 기능을 갖추어야 한다. 이를 위해 선체 측면과의 부착력을 발생시키기 위해 영구 자석 모듈을 도입하였고, 곡면 주행 시 자기력의 변화를 최소화하는 구조로 설계를 하였다. 이러한 설계를 바탕으로 4개의 네오디움 자석, 4개의 구동바퀴, 영상 획득 모듈로 구성되는 모바일 로봇을 제작하였다. 제작된 로봇에 대해 선체와의 부착력을 확인하기 위한 하중 실험을 실시하였고, 주행이후 정지 시 측면 미끄럼 실험과 주행 속도 측정 실험을 실시하였다. 실험 결과 13 [Kgf]까지 선체와의 부착력을 유지할 수 있었고, 미끄러짐이 없는 하중은 8 [Kgf]까지였다. 주행 실험에서는 6.5 [A]의 전류에 대해 0.82 [m/s]의 속도로 주행할 수 있는 것을 확인하였다. 선박의 표면 검사를 위해 개발한 모바일 로봇의 특성 실험을 통해 로봇의 유용성을 확인할 수 있었다.

최근 방류수 수질 강화에 따라 총인 처리시설의 설치와 응집제 사용량이 증가하고 있다. 본 연구는 유입하수에 포함된 응집제 성분(Al3+, Fe3+ 등)을 활용하여 PO43-와 응집시킴으로써 하수처리공정에 별도의 응집제 주입 없이 총인 농도를 0.2mg/L 이하로 제거할 수 있는 MBR 하수처리공정을 개발하는 것이다. 활성슬러지와 차아염소산나트륨으로 제조한 알칼리슬러지를 MBR 공법의 생물반응조에 주입하여 적정 pH를 유지시킴으로써 유입하수 중의 용존성 이온을 상호 응집시켜 고형화 하였고 분리막으로 고액 분리하여 하수처리수의 총인 농도를 0.2mg/L이하로 달성하였다. 이 연구를 통해 개발한 공법은 응집제 주입 없이 하수처리수의 총인 농도를 0.2mg/L이하로 제거하여 약품비용을 절감에 기여할 것으로 예상된다.