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인 라인 스케이트 프레임의 형상 설계
Shape Design for a Inline-Skate Frame 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.10 no.1, 2005년, pp.17 - 26  

김수철 (홍익대학교 기계공학과 대학원) ,  지해성 (홍익대학교 기계공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In-line skate generally consists of four major parts: boot, frame, bearing and wheel, and the most important part among those for necessary functionality is the frame. It is the most expensive, and it also makes a decisive role in practical race skating. The functional behavior of a frame is greatly...

주제어

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문제 정의

  • 가 컨셉 II보다 우수한지에 대해서도 검증하고자 한다.
  • 이는 특히 컨셉 II가 현재 널리 사용되는 상용프레임과 매우 흡사한 형태라는 점에서 의미가 있다고 사료된다. 따라서 다음 절의 상세 설계단계에서는 컨셉 IV의 형상을 구체화함과 동시에 컨셉 II는 이와 흡사한 일반 상용 프레임의 형상을 선정, 대체시켜 이 두 가지 프레임 형상에 대한 정량적인 비교 평가를 수행함으로써 공학적인 관점에서도 컨셉 IV가 컨셉 II보다 우수한지에 대해서도 검증하고자 한다.
  • 는 가장 높은 점수를 받았지만 컨셉 평가 과정이 직관에만 의존된 과정이므로 최적컨셉으로서의 객관성을 확보하였다고 판단하기 어렵다. 따라서 본 절의 상세설계단계에서는 T.A.의 형상을 수정보완하여 최종 설계 안으로 완성해나감과 동시에 T.A.가 컨셉평가에서 두 번째로 높은 점수를 받은 컨셉 II 보다 공학적인 관점에서도 우수한 컨셉임을 검증하고자 한다. 이를 위해 본 논문에서는 컨셉 II의 형상과 가장 흡사한 상용 프레임을 선정하여 정확한 형상자료를 생성한 후에 이를 응력해석을 위한 비교분석대상으로 삼고자 한다.
  • 는 가장 높은 점수를 받았지만 컨셉 평가 과정이 직관에만 의존된 과정이므로 최적컨셉으로서의 객관성을 확보하였다고 판단하기 어렵다. 따라서 본 절의 상세설계단계에서는 T.A.의 형상을 수정보완하여 최종 설계 안으로 완성해나감과 동시에 T.A.가 컨셉평가에서 두 번째로 높은 점수를 받은 컨셉 II 보다 공학적인 관점에서도 우수한 컨셉임을 검증하고자 한다. 이를 위해 본 논문에서는 컨셉 II의 형상과 가장 흡사한 상용 프레임을 선정하여 정확한 형상자료를 생성한 후에 이를 응력해석을 위한 비교분석대상으로 삼고자 한다.
  • 본 논문에서는 최근 레저용 스포츠로서 일반대중에게 선호도가 높은 인 라인 스케이트의 중요한 부품 중의 하나인 스케이트 프레임을 대상으로 하여 이론적인 디자인 프로세스 기법을 적용하고 그 결과로써 새로운 프레임 형상설계 안을 도출하고자 하였다. 설계의 결과로 제시된 프레임 형상은 실제로 제작되어 널리 사용되고 있는 일반상용 프레임 제품과 비교한결과, 무게는 가벼우면서도 하중강도와 운동안정성의 관점에서도 비교적 우수한 성질을 갖고있는 것으로 평가되었다.
  • 본 논문에서는 최근 레저용 스포츠로서 일반대중에게 선호도가 높은 인 라인 스케이트의 중요한 부품 중의 하나인 스케이트 프레임을 대상으로 하여 이론적인 디자인 프로세스 기법을 적용하고 그 결과로써 새로운 프레임 형상설계 안을 도출하고자 하였다. 설계의 결과로 제시된 프레임 형상은 실제로 제작되어 널리 사용되고 있는 일반상용 프레임 제품과 비교한결과, 무게는 가벼우면서도 하중강도와 운동안정성의 관점에서도 비교적 우수한 성질을 갖고있는 것으로 평가되었다.
  • 본 논문의 기술적인 의의는 간단한 디자인 프로세스 이론의 적용만으로도 중소규모의 스포츠, 레포츠 업체에서 보다 개선된 기능을 가진 새로운 레저용 스포츠용품의 설계가 가능하다는 점을 제시하고자 한데에 있으며 이에 따라 새로이 설계된 프레임 형상도 함께 소개하였다.
  • 본 논문의 기술적인 의의는 간단한 디자인 프로세스 이론의 적용만으로도 중소규모의 스포츠, 레포츠 업체에서 보다 개선된 기능을 가진 새로운 레저용 스포츠용품의 설계가 가능하다는 점을 제시하고자 한데에 있으며 이에 따라 새로이 설계된 프레임 형상도 함께 소개하였다.
  • 본 절에서는 앞에서 언급한 일반적인 디자인프로세스이론에서 적용되는 몇 가지 기법을미 본 논문에서의 프레임의 형상설계에 적용하는 과정을 서술하고자 한다.
  • 본 절에서는 앞에서 언급한 일반적인 디자인프로세스이론에서 적용되는 몇 가지 기법을미 본 논문에서의 프레임의 형상설계에 적용하는 과정을 서술하고자 한다.
  • 본 절에서는 지금까지 수행한 정적응력 해석을 통하여 수정, 보완된 최종 설계 안을 기준으로 스케이터의 자세 및 동작에 따른 동 하중이 고려한 동적 응력 해석을 수행하여 설계의 적합성을 추가로 검증하고자 한다. 우선 동적 응력 해석결과를 비교하기 위하여 전술한 W340프레임을 다시 사용한다.
  • 본 절에서는 지금까지 수행한 정적응력 해석을 통하여 수정, 보완된 최종 설계 안을 기준으로 스케이터의 자세 및 동작에 따른 동 하중이 고려한 동적 응력 해석을 수행하여 설계의 적합성을 추가로 검증하고자 한다. 우선 동적 응력 해석결과를 비교하기 위하여 전술한 W340프레임을 다시 사용한다.
  • 가 컨셉평가에서 두 번째로 높은 점수를 받은 컨셉 II 보다 공학적인 관점에서도 우수한 컨셉임을 검증하고자 한다. 이를 위해 본 논문에서는 컨셉 II의 형상과 가장 흡사한 상용 프레임을 선정하여 정확한 형상자료를 생성한 후에 이를 응력해석을 위한 비교분석대상으로 삼고자 한다. 본 논문에서 선정된 상용프레임은 가장 최근에 개발된 V社의 W340(Fig.
  • 이를 위해 본 논문에서는 컨셉 Ⅱ의 형상과 가장흡사한 상용 프레임을 선정하여 정확한 형상자료를생성한 후에 이를 응력해석을 위한 비교분석대상으로삼고자 한다.
  • 일반적으로 프레임 의 구조는 단순한 사각형 형 태 에서 튜브 형 구조까지 다양하며, 재료에 있어서도 일반 알루미늄에서 항공기용 7, 000계열 알루미늄까지 다양하게 사용되고있는데 본 논문에서는 디자인 프로세스이론의 일부기법을 적용하여 기존 일부 상용 프레임보다 하중강도는 높고 무게는 경량화된 새로운 프레임의 형상구조 개발과정을 소개하고 그 결과로 얻어진 프레임의디자인 형상을 제시 하고자 한다.
  • 따라서 인 라인 스케이트 프레임의 설계 시에는 여러가지 형상구조와 사용재료의 다양한 적용을 통해 그 설계효율성을 증가하려는 시도가 이루어지고 있다. 일반적으로 프레임의 구조는 단순한 사각형 형태에서 튜브 형 구조까지 다양하며, 재료에 있어서도 일반 알루미늄에서 항 공기용 7,000계열 알루미늄까지 다양하게 사용되고 있는데 본 논문에서는 디자인 프로세스이론의 일부 기법을 적용하여[3] 기존 일부 상용 프레임보다 하중강도는 높고 무게는 경량화된 새로운 프레임의 형상구조 개발과정을 소개하고 그 결과로 얻어진 프레임의 디자인 형상을 제시하고자 한다.

가설 설정

  • 다음에는 이와 같은 4가지 형상 컨셉들을 기준으로 디자인프로세스 이론에 입각한 컨셉평가를 수행하였다. 컨셉의 평가기준 조건은 Table 1과 같이 전술한 응답자들의 설문결과와 간단한 강도 해석을 반영하여 설정하며 이 기준들을 정 량적으로 비교한 후에 가장 좋은 평가를 받는 컨셉을 찾는다. 우선 설문결과를 기준으로 하여 이들 4가지 컨셉들을 평가하는 과정은 참고문헌에서 제시되었던 decision matrix 기법을 사용하였다.
  • W340 프레임에 대한 제원은 Table 2에 나타나 있으며 Table 3에서는 W340프레임의 정적응력 해석 결과를 표기하였다. 해석과정은 정적 하중이 마운팅 슬롯 상부에 수직으로 1,000 N이 작용하고, 프레임 하단면은 고정시켰다고 가정 한 상태에서 수행되었다.
  • W340 프레임에 대한 제원은 Table 2에 나타나 있으며 Table 3에서는 W340프레임의 정적응력 해석 결과를 표기하였다. 해석과정은 정적 하중이 마운팅 슬롯 상부에 수직으로 1,000 N이 작용하고, 프레임 하단면은 고정시켰다고 가정 한 상태에서 수행되었다.
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참고문헌 (9)

  1. 통계청 '한국표준산업분류 도,소매업: 오락, 문화 및 운동관련 서비스업 중 운동관련 서비스업 매출액에 관한 통계', 2000 

  2. Sabb Salomon In line Skate Speed Magazine, 'What a Fantastic Way to Start the Season', Sabb Salomon World Team Column, April 2003 

  3. David G Ullman, 'The Mechanical Design Process', McGrow-Hill, Third Edition, pp. 67-284, 2003 

  4. Barry Publow, 'Speed on Skates', Human Kinetics Pub. Co, 1999 

  5. Dr. Spark Homepage, '100 mm 프레임이 대세가 될 것인가', http://spark.dreamwiz.com, September 2003 

  6. Ostwald Munoz, 'Manufacturing Processes and Systems', John Wiley & Sons, pp. 382-393, 1997 

  7. R. C. Hibbeler, 'Mechanics of Materials', Prentice Hall, Fourth Edition, 1997 

  8. Donald R. Askland, 'The Science and Engineering of Materials', PWS Pub. co., Third Edition, pp. 382 -393, 1998 

  9. Donald A. Neumann, 'Kinesiology of the Musculoskeletal System', Mosby, pp. 403-459, 2002 

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