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농업저수지의 저수량 추정을 위한 Sentinel-1 SAR 영상 기반 수체탐지 기법 (Sentinel-1 SAR image-based waterbody detection technique for estimating the water storage in agricultural reservoirs)

  • 정재환;오승철;이슬찬;김진영;최민하
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제54권7호
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    • pp.535-544
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    • 2021
  • 농업용수는 용수수요의 48%를 차지하고 있으며, 농업 유역내의 유량관리를 위해서는 농업저수지의 관리가 중요하다. 효율적인 농업용수의 활용을 위해서는 농업저수지 및 농업 유역 내 수자원의 분포를 모니터링 할 수 있는 기술이 요구된다. 이에 본 연구에서는 2018년부터 2020년까지 3년간의 Sentinel-1 영상을 활용하여 지상의 수체를 탐지하기 위한 임계값 결정 방법 세 가지(고정 임계값, Otsu 임계값, Kittler-Illingworth (KI) 임계값)을 비교하여, 정확한 저수면적을 산정하기 위한 임계값 결정 방법을 평가하고자 하였다. 또한 이동, 고삼, 기흥저수지에서 저수면적과 저수량의 관계를 분석하여, SAR 영상 기반의 저수량을 산정하였고 지상관측 자료와의 검증을 수행하였다. 수체를 탐지하기 위한 임계값 결정 방법은 KI 임계값의 경우가 가장 정확한 것으로 나타났으며, KI 임계값을 활용하여 산정된 저수량은 이동, 고삼, 기흥저수지의 지상관측 자료와의 검증에서 평균 r = 0.9235, KGE' = 0.8691 로 높은 일치도를 나타냈다. 계절에 따른 오차 특성은 충분히 관측되지 않았으나, 저수면적과 저수량 간의 관계가 급격하게 바뀌는 고수위에서의 과소 산정 문제가 발생할 수 있다. 따라서 정확한 저수량 추정을 위해서는 지상관측 자료를 통한 저수면적-저수량 관계 파악이 선행되어야 한다. 추후 수자원위성을 통한 SAR 자료의 활용이 가능해지면, 본 연구의 결과를 바탕으로 저수량 모니터링 및 가뭄 대응을 위한 활용에서 유용할 것으로 판단되나, 홍수예방 등의 목적으로 활용하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.

수종의 기계판막치환후 초음파심음향도를 이용한 판막간의 혈류역학적 비교 (Postoperative Echocardiographic Hemodynamic Comparison between Recently Available Bileaflet Mechanical Valves)

  • 강준규;홍준화;김형태;박인덕;이철주
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제38권7호
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    • pp.496-500
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    • 2005
  • 심장판막질환의 외과적 교정에 사용되는 수종의 기계판막들은 각기의 장점들을 주장하고 있으나, 중장기의 임상적 결과에는 유의한 차이를 보이지 않는다. 기계적 기능의 차이를 단순 비교하기는 어려우나 수술 후에 시행한 초음파심음향도로 측정한 판막간 압력차와 유효개구면적을 비교하여 다양한 기계판막들간의 기능을 비교하고자 한다. 대상 뜻 방법: 1995년부터 2003년 사이에 아주대학교병원 흥부외과에서 기계판막으로 치환술을 받았던 345명의 환자들에 사용되었던 396개의 기계판막을 대상으로 후향적 분석을 하였다. 사용되었던 판막으로는 Sorin Bicarbon, SJM, ATS, On-X, 그리고 Edward MRA로 5종류였다. 판막의 위치는 승모판막이 232개, 대동맥판막이 162, 그리고 삼첨판막이 2개였으며, 이중 다중판막치환술이 51예에서 있었다. 수술 후 14일이 지난 후에 시행한 초음파심음향도에서 유효개구면적, 수축기 평균압력차, 그리고 이완기 평균압력차를 지표로 통계학적인 비교분석을 하였다. 결과: 345명의 대상환자중 남자가 178명, 여자가 167이었고, 평균연령은 남자/여자가 $50.6\pm13.9/52.6\pm14.6$세였다. 승모판막의 경우 27mm에서는 MDPG/EOA가 Sorin; $4.2\pm1.5 mmHg/3.0\pm0.9cm^2,\;SJM;\;2.3\pm1.2/3.5\pm0.6$였으며, 31m에서는 Sorin, SJM, ATS, Mmh가 $3.9\pm1.9/2.9\pm0.6,\;3.5\pm1.2/3.0\pm0.6,\;3.4\pm0.8/2.8\p,0.2,\;3.7\pm1.5/2.7\pm0.7$ 였으며, 31mmdptjsms Sorin, SJM, ATS, MIRA가 $3.9\pm1.9/2.9\pm0.6,\;3.5\pm1.2/3.0\pm0.6,\;3.4\pm0.8/2.8\pm0.2,\;3.7\pm1.5/2.7\pm0.7$였으며, 33 m에서는 Sorin, SJM, MIRA가 $4.4\pm0.9/2.5\pm0.4,\;3.4\pm1.5/3.3\pm0.5,\;4.7\pm2.4\3.0\pm0.3$이었다. 대동맥판막의 경우 19mm에서 MSPG/EOA가 Sorin, SJM, ATS, On-X, MIRA가 $18.0 mmHg/1.2cm^2,\;25.6\pm8.7/1.1\pm0.3,\;25.9\pm12.6/1.2\pm0.3,\;23.0/1.3,\;27.9\pm7.1/1.2\pm0.1$였으며, 21mm에서는 SJM, ATS, On-X, MIRA가 $18.3\pm6.7/1.5\pm0.5,\;13.7\pm2.1/1.7\pm0.3,\;17.0/1.4,\;17.1\pm5.5/1.8\pm0.5$였으며, 23 m에서는 Sorin, SJM, ATS On-X, MIRA가 $14.0\pm4.6/1.7\pm0.6,\;12.8\pm3.2/2.0\pm0.2,\;16.8\pm12.2/2.1\pm0.9,\;14.0/1.5,\;15.0\pm5.5/1,8\pm0.5$이었다 25mm에서는 SJM과 MIRA가 $14.0\pm5.1/1.8\pm1.0,\;11.0/2.3$이었다. 통계학적인 분석을 한 결과 같은 위치에 같은 크기의 판막들간에는 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 판막재치환을 한 경우는 용혈로 인한 재치환이 ATS에서 1예, 판엽고정에 의한 재치환이 SJM에서 1예 있었다. 결론: 최근 국내에서 흔히 사용되고 있는 5종의 기계판막을 수술 후에 초음파심음향도로 추적조사한 결과 동일한 판막크기에서 각 판막간의 기능적 차이는 없는 것으로 조사되었다.

Google Earth Engine 기반 Sentinel-1 SAR 위성영상을 이용한 지표 토양수분량 산정 가능성에 관한 연구 (Study on the Possibility of Estimating Surface Soil Moisture Using Sentinel-1 SAR Satellite Imagery Based on Google Earth Engine)

  • 조영현
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제40권2호
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    • pp.229-241
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    • 2024
  • 클라우드 플랫폼을 이용한 빅데이터 처리기술의 발달로 위성영상과 같이 용량이 큰 자료에 대한 접근 및 처리와 분석이 최근 획기적으로 개선되고 있다. 본 연구에서는 그 플랫폼 중 하나인 Google Earth Engine (GEE) 기반의 전처리 완료된 Sentinel-1 합성개구레이더(synthetic aperture radar, SAR) 위성영상 자료의 후방산란계수 값에 비교적 간단한 토양수분량 추출 방법인 Change Detection Method를 적용하여, 2015~2023년의 국내 용담댐 유역 내 6개 관측소 지점 및 유역 평균에 대한 지표 토양수분량을 산정 후 실측과의 상관성 분석 및 GEE의 활용성을 검토하였다. 그 결과 SAR 위성영상 자체의 지표 측정 정확도와 자료간 특성 변동 등으로 인해 유역 내 관측소별 일부구역에 대해 산정한 지점 지표 토양수분량은 VH와 VV 편파에서 모두 0.1~0.3 수준의 낮은 상관성이 확인된 반면, 유역 전체 면적에 대한 평균 SAR 후방산란계수 값 추출 및 이동평균으로 자료의 불확실성 및 변동성을 완화시킨 유역 평균 지표 토양수분량은 0.5 수준의 향상된 결과를 보였다. 이렇게 GEE를 활용하여 산정된 토양수분량의 결과는 SAR 자료의 전처리에 있어 직접적으로 원하는 분석을 수행하지 못하는 제한점은 있지만, 방대한 위성영상 자료를 효율적으로 처리하여 장기간의 유역 평균과 같은 넓은 범위의 토양수분량을 산정, 평가해 볼 수 있다는 점에서 그 활용성을 확인할 수 있었다. 이를 바탕으로 향후 국내 여러 지점의 지표 토양수분량 관측자료와 연계해 주요 댐 유역의 평균지표 토양수분량 장기 변화 파악 등에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

천창을 설치한 토마토 재배 단동 온실의 환기성능 분석 (Analysis on the Ventilation Performance of Single-span Tomato Greenhouse with Roof Windows)

  • 남상운;김영식
    • 생물환경조절학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.78-82
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    • 2011
  • 온실의 환기설계 기준 설정 및 단동 플라스틱 온실의 원형 천창 설치 가이드라인 제정을 위한 기초자료를 제공할 목적으로 천창이 설치된 토마토 재배 단동 온실에서 환기실험을 통하여 자연환기 성능을 분석하고, 열평형 모델을 이용하여 온실 재배 토마토의 증발 추정하였다. 직경 60cm의 원형 천창을 지붕의 중앙에 8m 간격으로 설치한 단동온실의 자연환기 성능을 실험한 결과 환기회수는 분당 0.02~0.32회(평균 0.17회 $min^{-1}$)의 범위를 보여 상당히 낮은 것으로 나타났다. 그러나 상업용 온실의 권장환기율과 비교하면 6m 간격으로 설치할 경우에는 봄이나 가을철에 필요한 환기량을 충족할 수 있을 것으로 판단되며, 여름철 권장환기를 위해서는 2m 정도의 간격으로 설치한 해야만 가능할 것으로 판단되므로 광투과를 저해하지 않으면서 지붕의 개구면적을 확대할 수 있는 방안을 찾아야 할 것으로 생각된다. 실험에 사용한 단동 온실은 인접 동 간격이 1.2m에 불과한 밀집된 단지 내에 위치하고 있어서 측창 주변의 외부 풍속이 최대 $0.9m{\cdot}s^{-1}$(평균 $0.4m{\cdot}s^{-1}$에 불과하고 풍력에 의한 환기효과를 기대하기가 어려웠다. 환기량과 풍속 및 실내외 온도차와의 관계를 비교 분석해 본 결과 중력환기가 우세함을 확인 할 수 있었다. 본 환기실험 자료를 온실의 환기설계를 위한 열평형모델에 적용하여 증발산계수를 추정해 본 결과 0.39~0.85의 범위(평균 0.62)를 보였고, 다른 연구자들이 제시하는 일반적인 온실의 설계 권장 값과 유사한 경향을 나타냈다. 따라서 토마토 재배 단동 플라스틱 온실의 환기설계에서 증발산계수는 0.6 정도를 사용하면 적당할 것으로 판단된다.

빌라 사보아의 건축입면 주시특성 연구 - 건축 전공자와 비전공자의 차이를 중심으로 (A Study on the Analysis of Gaze Characteristic of The Villa Savoye - Based on the Difference between Architecture Major Group and Non-Architecture Major Group)

  • 조형규
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권11호
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    • pp.724-731
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    • 2016
  • 본 연구는 아이트래킹 기법을 이용하여 관찰자가 빌라 사보아 입면 이미지를 바라볼 때의 주시특성에 대해 분석하고자 하였다. 이를 위해 아이트래킹 실험장비를 이용하여 피험자를 모집하고 실험을 수행하였다. 실험대상으로는 근대건축을 대표하는 빌라 사보아 주택을 선택하였다. 근대건축 5원칙을 표명하면서 꼬르뷔제는 수평으로 긴 창과 필로티 기둥, 옥상정원 등의 요소를 제안하였으며, 빌라 사보아는 이러한 원칙이 잘 반영된 주택이다. 한편, 실험을 진행하면서 건축 전공 유무에 따른 주시특성의 차이를 알기 위해 피험자를 건축전공자와 비전공자로 구분하였다. 분석결과, 면적 비율을 반영한 주시빈도를 기준으로 살펴보면, 현관 및 창문과 같은 개구부에 대한 관심이 높음을 알 수 있었고, 근대건축 5원칙에서 건축입면으로 표현이 되는 요소 중 가로로 긴 창에 대한 시각적 주목도가 다른 요소에 비해 상대적으로 높음을 알 수 있었다. 건축물을 바라볼 때 건축전공집단과 비전공집단 사이에 주시특성이 차이가 있는지를 살펴본 결과, 건축 전공집단은 비전공집단에 비해 빌라 사보아를 주시할 때 층별로 골고루 관심을 보이고 있어 건축물의 입면을 바라볼 때 건축 전공집단은 탐색적 주시를 함을 유추할 수 있었다.

시퀀셜 로테이션 분배기 구조를 이용한 X-band 마이크로스트립 4×4 광대역 원형 편파 배열 안테나 (X-band Microstrip 4×4 Broadband Circularly Polarized Array Antenna Using Sequential Rotation Divider Structure)

  • 김정한;김중관;김용진;이홍민
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제18권2호
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    • pp.158-165
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    • 2007
  • 본 논문은 X-band에서 동작하는 마이크로스트립 원형 편파 $4{\times}4$ 배열 안테나의 설계와 제작에 대해 다룬다. 단일 안테나는 정사각형 패치를 사용하고 비대칭 십자 개구 결합 급전 구조를 사용하여 RHCP(Right Handed Crcularly Polarization)로 동작하도록 하였다. 기존의 배열 안테나의 소자간의 간격을 0.8 ${\lambda}_0$에서 0.45 ${\lambda}_0$로 간격을 줄여 실장 면적을 감소시켰다. 급전 선로는 시퀀셜 로테이션 분배기로 $2{\times}2$ 배열 안테나를 설계하여 양호한 이득과 축비 대역폭을 나타내었다 ${\lambda}/4$ Transformer와 T-junction 전력 분배기로 $4{\times}4$ 배열 안테나로 확장하였다. 시뮬레이션으로 확인한 결과 최대 방사 이득은 15.09 dBi로 나타났으며, 축비 대역폭은 3 dB 기준 $9.05{\sim}10.4$ GHz(13.5%)의 양호한 특성을 보였다. 제작된 $4{\times}4$배열 안테나는 10 GHz에서 측정 결과 임피던스 대역폭($VSWR{\leq}2$)은 $8.45{\sim}11.84$ GHz(33.9%)로 나타났으며, 최대방사 이득은 11.10 dBi를 얻었다. 또한 측정된 축비 대역폭은 $9.42{\sim}10.47$ GHz(10.5%)를 얻었다.

일정광량 방식의 광자주사현미경 제작 (Fabrication of the photon scanning tunneling microscope with constant intensity mode)

  • 김지택;최완해;조재홍;장수;김달현;구자용;정승태
    • 한국광학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.195-200
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    • 1999
  • 가열인장(heating and pulling)방법을 이용하여 개구부 직경이 약 100nm 이하인 광섬유 탐침을 제작하였으며, 이를 이용하여 일정광량 방식의 광자주사현미경을 제작하였다. 광섬유 탐침을 물체에 미세하게 접근시켜서 물체면을 주사하기 위하여 원통형 PZT(piezoelectric transducer)를 x-y-z의 3부분으로 나누어 z축의 미세접근 및 1.43$\mu\textrm{m}$ $\times$ 1.76$\mu\textrm{m}$의 면적을 x-y축으로 주사할 수 있는 3차원 PZT 주사기를 제작하였다. 그리고 광섬유 탐침에서 검출되는 에바네슨트라의 광량이 항상 일정하도록 전자적인 되먹임 회로에 의한 광섬유 탐침이 1$\lambda$ ($\lambda$ 는 입사파장임) 이하의 근접장 영역에서 물체로부터의 높이가 일정하도록 하였다. 그리고 이렇게 제작된 일정광량 모드의 광자주사 현미경을 이용하여 정상파 형태의 에바네슨트파를 측정하였다.

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공연장 화재 축소모형의 전산시뮬레이션을 통한 방화막 영향 예측 (Prediction of the Fire Curtain Effect through a Numerical Simulation of a Reduced Scale Model for Fires in Theaters)

  • 김동환;이치영;김동균
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제32권3호
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    • pp.51-59
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    • 2018
  • 공연장 화재 시 방화막이 객석공간으로의 연기 확산을 억제하는데 중요한 역할을 할 수 있음에도 불구하고 이에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 전산시뮬레이션의 신뢰성을 확인하기 위하여 기존 축소모형실험에 대해 전산시뮬레이션을 수행하고 결과를 비교하였으며, 해당 전산시뮬레이션을 이용하여 방화막의 영향을 예측하였다. Fire Dynamics Simulator (FDS)를 이용하였고, 자연배출구 크기는 무대공간 바닥면적의 ~10%, ~5%, ~1%로 설정하였다. 연기 거동을 가시화하고 질량 유량 및 온도 등을 측정하고 분석하였다. 실규모 공연장 화재에서의 방화막 영향을 예측하기 위하여 상사법칙을 활용하였다. 방화막이 없을 때 본 전산시뮬레이션 결과는 기존 축소모형실험 결과와 비교적 잘 일치하였다. 한편, 실규모 공연장 화재 시, 방화막은 자연배출구 및 프로시니엄 개구부를 통한 질량 유량 및 객석공간으로 soot 유출이 일어나는 시점에 지대한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 방화막 개발을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

구획 화재 시 벽면의 열적 특성을 고려한 온도분포 해석결과 (Numerical Analysis of the Temperature Distribution Considering the Wall Thermal Conductivity in Compartment Fire)

  • 유우준;고권현
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권2호
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    • pp.644-648
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    • 2019
  • 본 연구에서는 구획 공간에서 가솔린 화재 시 내벽의 열전도 계수 변화에 따른 열유동 현상에 관한 기초 연구를 수행하였다. 이를 위해서 내벽의 열전도 계수가 $0.18W/m{\cdot}K$인 내화보드의 재질로 구성된 가로 0.4 m, 세로 0.6 m, 높이 0.6m인 축소된 구획공간을 제작하였으며, 개구부 면적이 $0.12m^2$이고 연료 팬의 크기가 $0.01m^2$인 조건에서 가솔린 화재실험을 수행하여 높이 0.37 m 국부지점의 온도와 총괄 발열량을 산출하였다. 벽면 열전도 계수 변화가 구획 공간 내부의 온도 분포에 미치는 영향을 분석하기 위해서 화재해석 프로그램인 FDS(Fire Dynamic Simulator)를 사용하여 동일한 발열량 조건에서 온도분포 측정값과 해석결과를 비교하였다. 그 결과 최대 발열량이 4.8 kW인 정상상태 구간에서 온도분포 예측 값이 10 % 이내로 일치하는 것을 확인하였으며, 벽면 열전도 계수가 $0.1W/m{\cdot}K$에서부터 $100W/m{\cdot}K$까지 증가한 결과 벽면의 평균 온도는 약 71% 정도 감소되는 것으로 예측되었다.

On-X 기계판막을 이용한 판막치환술의 단기성적분석 (Early Clinical Experience in Valve Replacement Using On-X Prosthetic Heart Valve)

  • 김인섭;김우식;신용철;유환국;김병열;정성철
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제37권9호
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    • pp.742-748
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    • 2004
  • On-X 판막은 비교적 최근 소개된 이엽성 기계판막으로 국립의료원에서 시행한 28명의 환자의 단기 임상성적을 통하여 판막의 안정성과 유용성을 보고하고자 한다. 대상 및 방법: 1999년 5월부터 2003년 5월까지 On-X 판막을 이용하여 32예의 판막치환술을 받은 28명의 연속적인 환자를 대상으로 하였으며 승모판막 치환 12예, 대동맥 판막치환 10예 그리고 승모판막 및 대동맥판막치환 6예이었다. 수술 후 발생한 합병증 및 사망률에 대한 정의 및 분류는 심장 판막수술에 대한 AATS/STS 지침에 근거하여 분석하였다. 전체 추적기간은 64환자-년이었고 평균 27개월이었다 결과: 수술 후 30일 이내의 조기 사망률은 7.14% (2/28)이었으며 만기사망은 없었다. 2년 생존율은 전체적으로 92.86$\pm$4.87% 이며 대동맥판막치환술이 90$\pm$9.49%, 이중판막치환술이 83.3$\pm$1.52%, 승모판막치환술이 100%로 나타났다. 혈전 색전증이 가장 많은 합병증으로 2예가 있었으며 모두 승모판막치환 증례에서 발생되어 Linearized Ratio는 총 3.17%/환자-년이었으며 승모판막만을 보면 6.5%/환자-년이었고 항응고제와 관련 된 출혈, 판막폐쇄증, 판막주위누출, 심내막염 등의 합병증의 모든 예에서 발생되지 않아 판막관련 합병증이 없는 2년간의 빈도는 84.85 $\pm$ 10.75% (freedom from valve related complication)이었다. 수술전 NYHA Class III 이상인 증례가 24예(85.71%)이었으나 수술 후에는 NYHA Class I 또는 II에 속하는 증례가 25예로 89.29%를 보였다. 용혈척도로서 혈색소 수치, 혈장 LDH, 망상적혈구수치, 간접 빌리루빈치는 수술 3개월 후 검사에서 모두 정상수치를 보였다. 수술 후 3개월 추적관찰 시 시행한 심초음파상 승모판막의 최대 압력차는 6.1 $\pm$ 1.8 mmHg, 평균 압력차는 3.0$\pm$0.6 mmHg이었고 유효 개구 면적은 판막 직경 27 mm, 29 mm, 31 mm, 33 mm 각각 2.54$\pm$0.56 $m^2$, 2.39 $\pm$0.73 $m^2$, 2.34 $\pm$0.55 $m^2$, 2.40$\pm$0.63 $m^2$이었다. 대동맥판막의 최대 압력차는 21.1$\pm$14.12 mmHg,평균 압력차는 12.3$\pm$6.52 mmHg. 결론: On-X 판막수술 후 사망률, 판막관련합병증, 도플러 심초음파상 다른 판막들과 큰 차이를 보이지 않은 점과 NYHA Class의 호전과 정상수치를 유지하는 용혈지표를 고려한다면 비교적 좋은 결과를 보였으며 증례의 축적과 장기간의 임상분석이 이루어지면 안전하고 유용한 판막으로 입증될 것이라고 생각한다.