진동 및 구조역학
   
정진태 교수(한양대학교 기계정보경영공학부)

   전 화 : 031-400-5287
   팩 스 : 031-406-5550
   
E-mail: jchung@hanyang.ac.kr

   촬영일 : 2004. 03. 30(화)
   장 소 : 한양대 안산캠퍼스 제 1공학관 3층 5-322

 

 

 

 

 

     □ METRIC 인터뷰                                                                                                             인터뷰 보기  |  LAB 소개

 

한양대학교 기계공학과 진동연구실은 정진태 교수의 지도하에 소음/진동에 관한 다양한 주제로 연구를 수행하고 있습니다. 대표적인 연구 주제를 학문적인 분야와 실용적인 분야로 구별하여 소개하면 다음과 같습니다.

학문적 연구 주제 : Moving Material에 대한 동적 해석

Moving Material은 크게 회전운동을 하는 Moving Material과 이송운동을 하는 Moving Material 두 가지로 분류됩니다. 회전운동을 하는 Moving Material중 저희 연구실에서 주로 연구하는 분야는 회전디스크로서 이에 관한 연구는 자동차의 브레이크 드럼, 회전 톱, 컴퓨터의 플로피디스크, 하드디스크, CD-ROM, DVD-ROM 등 그 적용범위가 다양합니다. 이러한 원판의 회전속도가 증가하면 동특성의 변화를 초래하므로 각가속도, 편심, 회전축과 도심축이 일치하지 않는 축정렬불량, 각도 기울어짐 등을 고려한 회전디스크의 진동 해석 및 안정성 분석에 대한 다양한 연구를 수행하고 있습니다.

이송운동을 하는 Moving Material중 저희 연구실에서 수행하는 과제는 축방향으로 이송되는 현, 케이블, 박막의 진동 및 안정성 해석, 전개하는 보의 진동 및 안정성 해석 등이 있습니다. 축방향 이송속도를 갖는 물질의 진동문제 해결은 고속철도 전차선의 전력공급문제, 고속의 자기테이프, 필름, 전자산업의 웹 이송장치 등의 설계에 중요한 부분을 차지합니다. 특히 이들 시스템에서 진동이 심하면 시스템의 안정성에 유해한 영향을 미칠 뿐만 아니라 기계의 수명단축, 품질의 불량성 증가, 제품의 고정밀성 감소 등 산업현장에서 원하지 않는 결과를 초래하게 되므로 축방향 이송속도를 고려한 현, , 박막 등에 관한 동특성 해석은 필수적이라 할 수 있습니다. 또한 이송속도가 증가하면 재료는 기하학적 비선형 변형이 발생하므로 이를 고려한 각종 모델링 방법을 개발하여 진동 해석을 수행하고 있습니다.

그리고 내부유동이 있는 직선관 및 곡선관에 대한 진동 및 안정성 해석을 수행하고 있습니다. 정밀 생산 기기, 열유체 기기, 각종 플랜트 등에 설치되는 파이프 계에서는 내부 유동의 영향에 의해 다양한 진동 현상이 발생합니다. 특히 파이프가 곡선 형상을 갖는 경우는 직선 파이프와는 달리 유동 변화에 의한 파이프 축 방향 가진과 더불어 유체에 의한 원심력이 작용하는 등 더욱 복잡한 운동 방정식이 얻어집니다. 또한 진동의 진폭이 상당히 큰 경우에는 파이프의 기하학적 비선형성을 고려하여야 하는데, 진동이 작을 때는 서로 분리되어 있던 곡선파이프가 이루는 평면 내(in-plane) 방향의 운동과 평면 외(out-of-plane) 방향의 운동이 서로 복합되어 더욱 복잡한 진동을 일으킵니다. 본 연구실에서는 실제 파이프 계의 진동/공진에 의해 나타나는 손상에 의한 누출, 소음 등 치명적인 문제에 미리 대처하기 위하여 내부 유동과 파이프 운동이 서로 연성된 다양한 배관계에 대한 진동 해석을 수행하고 있습니다.
유연 회전원판 및 회전하는 외팔보의 진동 해석

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각가속도와 편심을 갖는 유연 회전원판의 진동 및 안정성 해석
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불평형/불완전 정렬 디스크에 대한 진동 및 안정성 해석
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회전 외팔보의 유한요소해석 기술 개발

축방향으로 이송되는 박막/현의 진동 및 안정성 해석

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축방향으로 움직이는 연속체의 종진동 해석
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축방향으로 이송하는 박막의 모델링 및 비선형 진동 해석
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축방향 이송속도를 갖는 현
의 모델링 및 진동 해석

유체를 이송하는 직선관/곡선관의 진동 해석

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내부 유동이 있는 직선관의 진동 해석을 위한 비선형 모델링 개발
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유체를 이송하는 곡선관에 대한 진동 및 안정성 해석

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실용적 연구 주제 : 다양한 소음/진동 문제

한양대학교 진동연구실에서 수행하는 실용적인 연구 주제는 각종 산업현장에서 발생하는 실질적인 소음/진동 문제 해결을 목표로 산업체와 연계하여 아래와 같은 주제들로 연구를 수행하고 있습니다.

산업용 로봇의 소음/진동 저감 연구

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산업용 로봇의 소음원 분석 및 소음/진동 저감 연구
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로봇 손목축 동력전달계의 동특성 해석 기술 개발
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로봇용 감속기의 평가기술 및 저진동/저소음 기
술 개발

최근 보다 정밀하고, 고속, 고부하에서 사용이 용이한 고성능 로봇을 개발하기 위한 노력을 활발히 진행하고 있습니다. 이러한 성능향상을 위한 고속화와 경량화로 인하여 정밀한 위치제어를 목적으로 하는 로봇의 진동 및 소음은 중요한 문제로 부각되고 있으며 선진국의 대부분 로봇 메이커들은 효율이 좋은 고성능의 로봇을 설계하기 위하여 로봇의 진동, 소음에 영향을 미치는 인자를 파악하고 이를 설계단계에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 본 연구실에서는 산업용 로봇의 소음/진동 신호를 계측하고 분석하여 주 소음원을 규명하여 소음/진동 저감 대책을 강구하고 있습니다.
또한 감속기는 로봇의 핵심부품으로 고부가가치를 위하여 반드시 국산화하여야 할 품목입니다. 본 연구실에서는 감속기의 구동특성 평가 및 로봇 장착시 소음/진동 평가기술 개발, 동특성 분석 및 해석기술 개발 등을 통하여 산업용 로봇의 소음/진동 성능 향상을 위한 연구를 수행하고 있습니
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자동볼평형장치의 동적 안정성 해석

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가변 불평형에 대한 자동볼 밸런싱 장치의 설계 및 동특성 해석
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이중레이스를 갖는 자동볼평형장치의 진동 및 안정성 해석
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각가속도와 마찰을 고려한 자동볼평형장치의 동특성 해석
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자동볼평형장치의 밸런싱 성능에 미치는 중력과 속도파형의 영향

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 CD-ROM DVD드라이브, 자동차, 공작기계, 인공위성 시스템, 드럼세탁기 등 회전기계의 주된 진동원인은 회전체의 질량편심입니다. 이러한 질량편심은 회전기계에 진동과 소음을 발생하여 성능을 저하시키고 회전기계의 내구연한을 감소시킵니다. 자동볼평형장치(Automatic Ball Balancer)는 회전체의 주 진동원으로 작용하는 질량편심을 볼의 질량에 의해 자동적으로 줄여주는 장치로 일반적으로 회전체에 환형의 홈을 파고 홈 속에서 여러 개의 작은 볼이 자유롭게 이동할 수 있는 구조를 가지고 있습니다.
본 연구실에서는 자동평형장치의 작동 메커니즘을 규명하고 진동 및 안정성 해석을 수행하여 설계 가이드를 제시하기 위한 다양한 연구를 수행하고 있습니다.

 광디스크 드라이브의 동적 해석 및 설계

- 광디스크 드라이브의 진동저감능력 향상 기술 개발
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광디스크 드라이브의 진동저감을 위한 동흡진기 및 댐퍼 개발
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다용도/고밀도 광디스크 드라이브의 진동해석 및 능동제어에 관한 연구
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피딩데크의 운동을 고려한 자동볼평형장치가 부착된 광디스크 드라이브의 안정성에 미치는 영향

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 본 연구는 고속, 고밀도 멀티 광디스크 드라이브(optical disk drive)의 성능에 악영향을 미치는 진동을 저감하기 위하여 가진원에 따른 진동 특성을 해석적인 분석을 통하여 규명하고, 이와 연계하여 다양한 사용 환경에서 광디스크 드라이브가 작동 오차 없이 디스크의 정보를 읽을 수 있도록 하는 제어 기술과 설계 방법을 개발하는 것입니다.

* 촬영을 준비해주신 한양대학교 진동연구실 분들께 감사드립니다.

 인터뷰 진행: 이재용(metric@metric.or.kr)
촬영, 편집: 정병규(baeni@metric.or.kr)