차량 쏠림의 모델링 및 조타감을 고려한 쏠림 개선

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 기계항공공학부, 2014. 8. 주종남.본 논문에서는 차량의 쏠림을 예측하기 위한 모델링 방법을 제안하였다. 조향 시스템 프릭션을 조절하면서 반복적인 시행착오를 통해 쏠림을 개선하는 기존 방식의 단점을 보완하기 위해, 본 연구에서는 이론적인 계산과 실차 시험을 통해 차량의 쏠림을 예측하고 개선하는 방법을 제안하였다. 차량의 쏠림과 관계된 설계 인자 및 운전 조건을 고려하여 이론적인 계산 과정을 통해 쏠림을 모델링하였다. 도로 구배에 의해 발생하는 쏠림 힘은 차량의 질량 및 도로 구배 각도에 따라 계산된다. 도로 구배에 의한 쏠림 힘이 차량의 타이어에 작용하게 되면 슬립각 및 횡력이 발생하고, 이를 모델링에 적용하기 위해 차량 동역학을 기반으로 계산하였다. 또한, 타이어 특성 중 하나인 플라이 스티어 힘도 쏠림 힘 모델링에 적용하였다. 그리고, 캠버 각, 킹핀 각, 캐스터 각과 같이 쏠림 힘에 영향을 주는 휠 얼라인먼트 세팅도 모델링에 포함된다. 본 연구의 대상 차량은 컬럼 타입 전기 동력식 조향 장치가 장착되어 있다. 이 조향 장치는 기계적 부분, 전기적 부분으로 나눌 수 있는데, 본 연구에서는 수학적 수식을 통하여 기계적 부분에 대한 모델링을 하여 쏠림 힘 모델링에 적용하였다. 조향 시스템 모델링 통해 조향 시스템의 정적, 동적 특성에 대한 시뮬레이션이 가능하다. 다음으로는, 쏠림 힘 모델링과 조향 시스템 모델링을 통합하여 차량 쏠림 모델을 개발하였고, 시뮬레이션을 통해 대상 차량의 쏠림 거리에 대한 예측을 하였다. 이러한 예측 결과는 실차 시험과 비교하여 검증하였다. 검증 후에는 쏠림과 관련된 인자들을 변경하여 쏠림 모델에 적용하고 각 인자들의 쏠림에 대한 민감도 분석을 하였으며, 이 또한 실차 시험을 통해 검증하였다. 다음으로 인자별 민감도 해석 결과를 기반으로 차량 쏠림을 개선하기 위한 여러 가지 방안을 제시하고 이에 대한 실차 검증을 하였다. 개선 방안 중, 기존 방법보다 나은 조타감을 확보하기 위한 개선 방법을 선택하기 위해 조향 시스템 프릭션 인자에 대한 비교 분석을 진행하였다. 또한, 조향 시스템 하부링크 변경을 통한 추가적인 쏠림 개선 방안을 모색하였다. 최종적으로, 기존 방법보다 쏠림을 감소 시키고, 조타감을 개선하는 방법을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 쏠림 예측 모델을 차량 개발 과정에 적용하면, 차량 개발 초기 단계인 설계 단계에서부터 쏠림에 대한 예측 분석이 가능하게 된다. 따라서, 다양한 인자에 대한 고려가 가능하고, 조타감을 고려한 쏠림 인자 설정을 통해 효과적인 쏠림 개선을 가능하게 해준다는 장점이 있다. 또한, 본 연구에서 수행된 쏠림 예측 모델 및 관련 인자의 민감도 분석은 설계 인자만 변경 적용하면, 대상 차량 외에 다른 차량에도 활용 가능하다는 장점도 갖고 있다.This study proposed a modeling method to simulate steering pull in automotive vehicle. In order to overcome weakness of the existing method which depends on trial and error procedure in controlling steering pull, this study utilized theoretical approaches and field test for estimations and improvements of steering pull. Pulling force of the target vehicle according to driving conditions and design parameters was modeled through theoretical calculations. Pulling force generated by bank of the road calculated with vehicle mass and bank angle. When the pulling force acts on tire of the target vehicle, slip and lateral force occurs. For the theoretical calculation of lateral force, tire properties of the target vehicle were measured and vehicle dynamics was employed. Ply-steer force of the tire also measured and applied to pulling force modeling. Wheel alignment settings such as camber angle, kingpin angle and caster angle which affect pulling force were also included in pulling force modeling. Steering system of the target vehicle utilize a Column type Electric Power Steering (C-EPS). A C-EPS system can be subdivided into two parts – mechanical part and electrical part. In this study, mechanical parts of a C-EPS were modeled with mathematical equations to apply on pulling force modeling. With this modeling, static and dynamic behaviors of the steering system can be simulated. Steering pull distance of the target vehicle was estimated with steering pull model which is the integration model of pulling force model and steering system model. Estimation results of the steering pull distance were verified through field tests. After the steering pull verification, steering pull factors were modified and applied to steering pull model to analyze sensitivity of factor modification. With this process, several methods to improve the steering pull were proposed according to sensitivity analysis of steering pull factors and they were verified with field tests. Furthermore, comparative analysis of the steering system friction was performed to propose improvement method which has better steering feel than the existing method. Additional improvement methods were also investigated through modification of lower body linkage. Consequently, steering pull improvement method which has reduced steering pull distance and better steering feel was proposed. The modeling method proposed in this study enables the estimation of steering pull at early stage of vehicle design process. Thus many steering pull factors can be considered in design process and it lead to effective reduction of steering pull and improvement of steering feel. In addition, the steering pull model and factor analysis also enable prompt response to change of design parameter and driving conditions and it can be applied to steering pull analysis of other vehicles.Abstract i Contents iv List of Figures vi List of Tables x 1. Introduction 1 1.1 Research background 1 1.2 Previous research 3 1.3 Current method for reducing steering pull 5 1.4 Research objective 9 1.5 Dissertation overview 12 2. Pulling force modeling 16 2.1 Bank angle 17 2.2 Vehicle dynamics and tire 20 2.3 Wheel alignment 35 3. Steering system modeling 47 3.1 Lower body linkage modeling 48 3.2 Rack and pinion gear modeling 56 3.3 Universal joint modeling 58 3.4 Steering column modeling 60 3.5 Steering system modeling 66 4. Steering pull modeling 68 4.1 Integration of pulling force 68 4.2 Estimation of steering pull distance of the vehicle 74 4.3 Modeling for steering pull 76 5. Steering pull estimation and verification 78 5.1 Steering pull estimation 78 5.2 Steering pull verification 81 6. Sensitivity analysis of steering pull factors 86 6.1 Sensitivity analysis of steering pull factors 86 6.2 Verifications of factor analysis 110 7. Improvement method for steering pull 118 7.1 Proposed methods for steering pull improvement 119 7.2 Verification of proposed methods 121 7.3 Steering feel analysis of improvement methods 128 7.4 Steering pull improvement considering steering feel 136 8. Conclusion 146 References 151 국문 초록 154Docto

완화형 강유전체 Pb(Zn[⅓] Nb[⅔])O[3]의 결정합성 및 물성연구

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :무기재료공학과,2000.Maste

(The)Growth of Pb(Mg13Nb23)03-PbTiO3 single crystal and the investigation of domain structure

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :재료공학부,2004.Docto

Micro ED-drilling에서의 TR-iso-pulse generator 성능 평가

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 공과대학 기계항공공학부, 2018. 2. 주종남.This study describes a TR-iso-pulse generator which has better machining performance than an RC-pulse generator in micro-electrical discharge drilling (micro ED-drilling). Although machining with a TR-pulse generator is more efficient compared to when using a RC-pulse generator in macro-scale EDM, an RC-pulse generator is mainly used in micro EDM because it can generate the short discharge pulse necessary to minimize the discharge energy. However, to increase the machining efficiency, it is necessary to develop a TR-iso-pulse generator capable of generating a small amount of uniform discharge energy. In this research, a TR-iso-pulse generator was constructed for micro ED-drilling. For an accurate performance comparison between an RC-pulse generator and a TR-iso-pulse generator, each pulse generator was set up to generate the same discharge energy for a single discharge. Through micro ED-drilling, material removal rate (MRR) and relative wear ratio (RWR) were measured with respect to feed rate, and surface roughness was also measured with a 3D profiler. As a result, MRR increased by 121% and RWR decreased by 39% in the TR-iso-pulse generator compared with the RC-pulse generator. Surface roughness also reduced by 22% in the TR-iso-pulse generator.Chapter 1. Introduction . 1 Chapter 2. Experimental setup . 6 2.1 Experimental setup . 6 2.2 Introduction of th TR-iso-pulse generator 8 Chapter 3. Result and discussion 13 3.1 Material Removal Rate (MRR) 13 3.1.1 Experimental result 18 3.1.2 Effect of the machining depth and machining time on the MRR . 16 3.2 Relative Wear Ratio (RWR) 21 3.1.1 Experimental result 21 3.1.2 Effect of reverse current on the tool wear length . 23 3.3 Surface roughness 24 3.3.1 Experimental result 24 3.3.2 Effect of the uniform discharge energy . 25 Chapter 4. Conclusion . 26 References 28 Abstract in Korean 31Maste

Controlling the Balance Between Surface Adhesion and Cohesion in Underwater Mussel Adhesion System

Doctor홍합은 강한 파도와 높은 염도를 갖는 바다환경에서도 강한 수중접착을 하며 살아간다. 이러한 점 때문에 수중접착 분야는 홍합의 접착기작에 대한 연구로 시작되었다. 그 결과 ‘도파’ 아미노산이 수중 접착에 중요한 역할을 한다는 점을 밝혀냈고, 이와 같은 발견을 바탕으로 도파를 이용한 수중접착은 다양한 조직공학분야와 의로소재분야에 널리 활용이 되었다. 제시된 여러 재료들은 각자의 분야에서 어느정도 성공적인 결과를 보여주었으나, 도파 만을 모방하여 제작한 재료들은 홍합의 강한 수중접착능력을 완전히 모사할 수 없었다. 홍합은 도파 뿐만 아니라 다양한 아미노산들과 여러 단백질들을 시간, 공간적으로 활용하여 수중 접착을 이루어내기 때문에 이러한 부분들에 대한 이해가 없이는 완전한 홍합의 수중접착 능력을 모사하긴 어렵다. 본 학위 연구는 도파 이외에 수중에서의 표면접착력과 응집력에 영향을 줄 수 있는 요소들에 대한 내용을 담고 있다. 크게 두 가지 관점에서 표면접착력과 응집력의 조절을 연구하였다. 첫 번째로는 아미노산 수준에서 도파 이외의 다른 아미노산이 도파와 표면접착단백질의 표면접착력과 응집력에 어떻게 기여하는지 알아보았다. 도파 이외의 아미노산으로는 표면접착단백질에서 높은 비중을 가지고 있는 라이신에 초점을 두어 관찰한 결과, 실제 표면접착단백질의 경우 라이신이 높은 비중을 차지한다는 점과 흥미롭게도 라이신이 자주 도파 바로 옆에 위치함을 알 수 있었다. 이러한 관찰을 바탕으로 라이신-도파 짝이 표면접착력에 어떤 영향을 미치는지에 대해 연구를 진행하였다. 표면힘측정기를 이용하여 나노미터 단위에서 분자간 인력을 조사한 결과 도파만 있을 때 보다 라이신이 바로 옆에 위치한 도파가 더 강한 표면접착력을 보여주었다. 추가로 이러한 시너지는 라이신이 도파와 붙어있을 때에만 활성화 되었으며, 한 칸 이상 떨어진 경우에는 작동하지 않았다. 또한 이러한 현상의 원인을 규명하기 위해 water magnetization NMR과 DFT계산을 이용하여 라이신-도파 시너지를 관찰하였다. 그 결과 이러한 시너지는 이웃한 라이신이 물을 더욱 잘 끌어당길 수 있음에 따라 도파 주변의 물과 표면의 물을 벗겨내어 도파가 접착표면과 직접적으로 상호작용할 수 있기 때문으로 밝혀내었다. 다음으로는 응집력에 대해 연구를 진행하였다. 응집력의 경우 홍합이 사용하는 두 가지 응집전략에 대해 라이신-도파 쌍의 역할을 알아보았다. 첫 번째로 철-매개 응집력에 대해 연구를 진행하였다. 그 결과 흥미롭게도 앞선 표면접착력과는 달리 라이신-도파 쌍이 철-매개 응집력을 방해하는 점을 표면힘측정기를 이용한 응집력 측정으로 알아내었다. 추가로 1D selective NOESY NMR과 DFT계산을 통해 원인을 분석한 결과 라이신의 아민기가 철 이온과 전기적 반발력을 형성하고 추가로 라이신의 긴 사슬이 공간적으로 철 이온의 접근을 방해하기 때문으로 확인되었다. 다음으로는 케타이언-파이 인력을 라이신-도파 쌍의 관점으로 연구를 진행하였다. 먼저 표면힘측정기를 이용하여 케타이언-파이 인력을 측정한 결과 철-매개 응집력과 마찬가지로 라이신-도파 쌍이 케타이언-파이 인력을 약화시킨다는 점을 알게되었다. 이를 라만분광기를 이용하여 분석한 결과 라이신의 물을 끌어당기는 능력이 도파 주변의 물 농도를 국지적으로 낮추고, 원래 케타이언-파이 인력을 안정화 시키는 물 분자가 적어 짐에 따라 전체적인 케타이언-파이 인력이 줄어든다는 점을 밝혀내었다. 두 번째는 단백질 수준에서의 조절을 연구하였다. 그 중 첫 번째로 fp-6단백질에 초점을 두고 연구를 진행하였는데, 6번 단백질의 경우 표면접착단백질들 중 하나이나 특이하게 도파를 많이 가지고 있지 않고 대신 시스테인의 함량이 높은 단백질이다. 이러한 점을 바탕으로 기존에는 6번 단백질의 항산화 작용에 대해 많은 연구가 진행되었다. 그러나 본 학위논문에서는 조금 다른 관점으로 산화된 도파의 토토머 평형에 영향을 미칠 수 있을 것으로 생각되어 연구를 진행하였다. 먼저 자외선-가시광선 분광기를 이용하여 6번 단백질이 표면접착단백질들 중 하나인 3번 단백질에 미치는 영향을 분석한 결과 높은 pH에서 응집력에 기여할 수 있는 도파퀴논이 3번 단백질만 있을 경우 대부분이었는데 6번 단백질을 함께 첨가한 경우 표면접착력에 기여할 수 있는 델타도파가 주된 분자임을 알 수 있었다. 추가로 표면힘측정기를 통해 실제 표면접착력이 늘어나는지와 도파퀴논이 없어짐을 알 수 있는 hardwall두께를 분석한 결과 앞선 자외선-가시광선 분광기에서의 결과와 일치함을 확인하였다. 두 번째 단백질로는 fp-4에 관심을 가졌다. fp-4의 경우 플락의 중심부에 위치한 단백질로서 acidic한 부분과 basic한 부분의 두 도메인으로 이루어져 있다는 특징이 있다. 이 중에서 본 학위논문은 acidic한 부분에 관심을 가졌는데, 그 이유는 대부분의 홍합접착단백질은 basic한데 코아서베이트 형성에는 acidic한 단백질이 있을 경우 유리하기 때문이다. 그렇기에 본 학위논문에서는 미생물을 이용한 재조합 단백질 발현 기법을 사용해서 4번 단백질의 acidic한 부분만 생산을 하여 특성을 조사해보았다. 자외선-가시광선 분광기와 광학현미경을 이용하여 관찰한 결과 4번 단백질의 acidic한 부분은 basic한 3번, 1번 단백질과 코아서베이트를 형성함을 확인하였다. 추가로 4번 단백질의 acidic부분은 칼슘이온과도 상호작용을 하였는데, 칼슘이온이 존재하는 경우 4번 단백질은 aggregate를 형성하였고 표면힘측정기로 상호작용을 조사한 결과 4번의 acidic부분은 칼슘이온을 매개로 응집력을 갖는다는 것을 밝혀내었다. 본 학위논문은 도파 이외의 요소들이 수중에서의 표면접착력과 응집력에 어떻게 기여할 수 있는지에 대해 연구를 진행하였고 본 학위논문에서 밝힌 점을 통해 지금까지와는 다른 더욱 효율적인 생체수중접착소재를 개발하는 데에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대 됨과 동시에 홍합의 수중접착비밀을 푸는 데에도 기여를 할 수 있을 것으로 기대한다.Underwater mussel adhesion has been acquired numerous interests due to its versatility in tissue engineering and medical application area. Mussels use foot to make byssal thread and plaque. Plaque, which interacts to the surface directly, consists of ~19 proteins and 6 of them have been purified and characterized. The most significant in mussel adhesion is that interfacial proteins, locate at the interface between plaque and surface, have high portion of 3,4-dihydroxyphenylalanine (Dopa) which is a noncanonical amino acid hydroxylated from tyrosine, and most of underwater mussel adhesion studies have focused on Dopa residue. As a result, Dopa has been suggested as a multi-talented molecule which can participate to both surface adhesion and cohesion with various redox state and external conditions. From such understandings, successful materials have been reported in the tissue engineering and medical application area. Although many suggested materials that mimic Dopa to achieve underwater adhesion have shown successful results, we could not fully copy strong underwater adhesion of marine mussel. Because little is known about how to control the balance between surface adhesion and cohesion of Dopa which is crucial for achieving optimized overall underwater adhesion with the limited resources. I concentrated on the fact that little is known about mussel adhesion beside Dopa and dynamic interactions between foot proteins in different external conditions. Therefore, this dissertation describes about various factors that could affect the stance of Dopa (surface adhesion/cohesion) and contains insight about how to design systematic underwater bioadhesives in inter/intra macromolecule levels. In detail, for intra macromolecule level, I focused on other amino acid rather than Dopa. Lysine is also a major component of interfacial foot proteins. Interesting point of Lysine residues in interfacial foot proteins is that they often locate on right next to Dopa (~50% of Lysine has Dopa in neighbor). From this observation, I investigated Lysine-Dopa synergy in surface adhesion using surface forces apparatus (SFA). Synthetic peptides and re-designed recombinant protein were used to test the synergy. As a result, I confirmed the positive synergy of Lysine-Dopa pair on surface adhesion. Furthermore, I found that synergy comes from water displacement ability and charge bridge activity of Lysine residue. Next, I investigated on Lysine-Dopa pair effect in the aspect of Fe3+-mediated cohesion. As a result, I observed negative synergy for Fe3+-mediated cohesion, and I concluded that such anti-synergy comes from steric hinderance and electrostatic dispersion using ab initio density function theory (DFT) calculations. Cation-π interaction is noncovalent interaction which plays important role on various biological phenomena. Also, cation-π interaction participates in forming liquid droplets in the aspect of underwater mussel adhesion. I investigated amine-catechol pair effect on cation-π interaction. As a result, I observed negative synergy on cation-π interaction using SFA and Raman spectroscopy. Water displacement ability of adjacent amine changes local water molecule concentration, and this leads to the change the intensity of cation-π interactions. After studying about amino acids, I focused on other foot proteins which might have undefined roles on underwater adhesion. fp-6 is one of the interfacial foot proteins which has many Cysteine residues but few Dopa residues. I expected that fp-6 might play roles on controlling redox state of Dopa in interfacial proteins, therefore, the role of fp-6 has been tested using UV-Vis spectrophotometry. As a result, I confirmed that fp-6 affects the tautomer equilibrium of oxidized Dopa in interfacial proteins. Such phenomenon was also confirmed from SFA study. Next, I focused on fp-4 which has acidic part in its sequence, which is interesting because most mussel foot proteins are basic in physiological conditions. Therefore, I produced and purified acidic part of fp-4 (fp-4a) in bacterial expression system. I observed liquid droplets of fp-4a with fp-3F and fp-151 using UV-Vis spectrophotometry and optical microscopy (OM). Also, I observed Ca2+ binding ability of fp-4a using UV-Vis spectrophotometry, OM, and SFA. This dissertation describes how to control surface adhesion and cohesion in underwater mussel adhesion. Two major components were the target of this study: (1) amino acids and (2) proteins. I expect that my findings could give insight in designing underwater bioadhesives mimicking mussel adhesion and suggest clues on how mussels achieve successful underwater adhesion

The Effects of Empowerment on Perception-Based Organizational Performance: A Focus on the Mediating Effects of Individual and Organizational Characteristics

본 논문은 2010년 서울여자대학교 행정학전공 학술세미나에서 발표한 원고를 수정 및 보완한 것임.본 연구는 서울특별시 본청의 10개 국 단위의 조직에 근무하는 262명의 공무원을 대상으로 임파워먼트와 조직성과 간 관계를 개인 및 조직수준의 특성변수를 고려하여 연구하였다. 임파워먼트가 공공부문의 인식된 조직성과에 긍정적인 영향력을 행사하는지를 연구함과 더불어, 임파워먼트와 조직성과 간 관계를 강화하는 매개변수의 역할에 대해서도 분석하였다. 본 연구의 구성개념 간 인과관계 및 매개역할을 연구하기에 앞서, 본 연구는 구조방정식모형의 측정모형에서 확인적 요인분석을 통해 기존 외국문헌에서 제시된 각 구성개념의 타당성과 모형적합도 등을 연구하였다. 구조방정식의 구조모형을 연구한 결과, 임파워먼트는 조직성과를 향상시키는 원인 변수로서의 역할을 수행하는 것으로 나타났다. 뿐만 아니라, 임파워먼트와 조직성과 간 관계는 개인 간 신뢰와 피드백의 매개변수를 통해 총효과가 향상하는 것으로 나타났다. 그러나 본 연구에서 논의된 역할 외 행동은 조직성과를 향상시키지 못했을 뿐 아니라, 임파워먼트와 조직성과 간 관계에 매개역할도 수행하지 못한 것으로 나타났다. 이와 같은 분석결과를 바탕으로, 본 연구는 함의와 향후 연구방향 등을 제시하였다. Using the multi-stage cluster sampling method, this study collected data from 10 units of the Seoul Metropolitan Government to study the relationship between empowerment and organizational performance considering the mediating impacts at the both individual and organizational levels, including extra-role behavior, feedback, and interpersonal trust. Before analyzing the causal relationship and mediating effects, this study conducted confirmatory factor analysis to confirm each constructs proposed factor structure. The results of structural model in SEM found that empowerment increased perception-based organizational performance. In addition, it was found that the two mediating variables, including interpersonal trust and feedback, led to an increase in performance, as well as partially mediating the relationship between empowerment and performance. As a mediating variable in this study, however, extra-role behavior did not mediate the causal relationship between empowerment and performance. Some implications, limitations, and future research directions are discussed based on these results