• 한국음향학회지
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• 제36권4호
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• pp.238-246
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• 2017

고주파수, 고해상도 초음파 영상을 획득하기 위해서는 고주파수 초음파 변환기가 가지는 작은 구경에 따른 낮은 민감도와 침투 깊이에 따른 높은 감쇠량을 극복하여야 한다. 이는 고주파수 초음파 변환기의 본질적인 한계점이므로 수신 시스템을 통하여 그 한계점을 극복하여야 한다. 본 논문은 고주파수, 고해상도 초음파 영상을 위하여 고주파수 초음파 변환기의 본질적인 한계인 낮은 민감도와 높은 감쇠량을 극복할 수 있는 저잡음 광대역 수신 시스템 개발과 특성 평가 결과에 관한 것이다. 개발한 저잡음 광대역 수신 시스템은 80 MHz 이상의 동작 주파수 대역에서 최대 73 dB의 증폭 이득과 48 dB의 가변 이득 범위를 만족하며 ${\pm}1dB$의 증폭 이득 평탄도 성능을 가진다. 또한 개발한 수신 시스템은 상용 리시버에 비하여 8.4 dB 이상의 신호대잡음비 성능과 3.7 dB 이상의 대조도 성능이 우수함을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제33권5호
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• pp.300-308
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• 2014

광음향 영상은 조직의 형태학적 정보뿐만 아니라 병리학적 정보도 함께 제공할 수 있어 죽상동맥경화증 진단에 유용하게 사용될 수 있다. 높은 해상도의 광음향 영상을 획득하기 위해서는 광음향 신호를 수신할 초음파 변환기가 고주파수 및 광대역 특성을 가져야만 한다. 또한 죽상동맥경화증 진단을 위해서는 혈관에 변환기를 직접 삽입하여 광음향 영상 신호를 획득해야하기 때문에 그 크기가 1 mm 이하가 되어야만 한다. 본 논문에서는 PVDF 압전 소재를 이용하여 혈관내 광음향 영상을 위한 고주파수, 광대역 특성을 갖는 초음파 변환기 제작이 가능함을 보였다. 개발한 광음향 수신 변환기는 단일소자이며 구경은 $0.5{\times}0.5mm$이고 전체 변환기 크기는 직경이 1 mm이내가 되도록 하였다. 작은 크기로 인해 형태학적 빔집속이 아닌 자연집속 깊이를 조절하여 관심영역(1~5 mm)에서 빔집속이 되도록 설계하였다. 제작한 혈관내 광음향 수신 변환기의 주파수 특성을 펄스-에코 응답실험을 통해 알아보았다. 제작된 변환기는 -6 dB 대역폭이 40.1~112.8 MHz이며, 중심 주파수가 76.83 MHz인 고주파수 및 광대역 특성을 갖는다는 것을 실험적으로 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제35권2호
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• pp.112-119
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• 2015

고해상도 분자 영상이 가능한 광음향 현미경의 공간해상도는 초음파 변환기에 의해 결정되기 때문에 높은 동작 주파수, 광대역, 높은 신호 수신 효율을 갖는 광음향 수신 변환기는 고성능 광음향 현미경에 필수적이다. Polyvinylidene fluoride (PVDF)는 이러한 광음향 수신 변환기 성능 확보가 가능한 압전소재이다. 그러나 PVDF는 낮은 음향 임피던스로 인해 사용되는 흡음층에 의해서 중심주파수 및 대역폭이 영향을 받게된다. 본 논문에서는 광음향 현미경에 적합한 PVDF 기반 고주파수 초음파 수신 변환기의 최적 흡음층 소재의 음향 임피던스가 최종 변환기 성능에 어떠한 영향을 주는지에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 EPO-TEK 301, E-Solder 3022, RTV를 각각 흡음층 물질로 사용하여 고주파수 초음파 수신 변환기를 제작하고 그 음향 특성을 평가하였다. 제작된 변환기의 공간해상도를 평가하기 위해 $25{\mu}m$ 직경을 갖는 철심을 표적으로 사용하여 영상을 획득하였으며, 실험을 통해 얻은 펄스-에코 신호 크기 및 중심주파수, -6 dB 대역폭, 공간해상도 평가를 통해 PVDF의 음향 임피던스보다 약간 높은 음향 임피던스를 갖는 EPO-TEK 301이 가장 적합한 흡음층 물질임을 알 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.231-231
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• 2012

엔진의 상태진단을 위하여 사용되는 진동 및 초음파 신호는 진동 가속도계와 초음파변환기를 대상 엔진의 취약 부위에 부착하여 측정한다. 이들 센서는 연소와 관련된 고주파진동을 측정하는 능력이 있어서 사용되고 있다. 진동가속도계와 초음파변환기의 선정 및 설치는 진동해석에서 가장 중요한 결정 요소이다. 가속도계의 설치도 주파수응답에 영향을 준다. 초음파변환기는 전자기계적 변환기로서, 진동면에서 발생하여 공기 중으로 전파되는 음파를 감지한다. 초음파변환기는 사용할 수 있는 주파수대역이 아주 협소한 대신 가속도계보다 명확한 신호를 산출한다. 초음파변환기는 사용할 수 있는 아주 협소한 주파수역을 갖는 비용으로 가속도계보다 명확한 신호를 얻을 수 있다. 따라서 본 논문에서는 원전 비상디젤발전기 엔진 상태진단을 위한 초음파 및 진동센서의 설치방법에 따른 가속도계 및 초음파 센서의 응답 특성을 분석하고 주파수응답에 대한 영향에 따라 여러 가지 설치방법의 검토를 통하여 최적방법론을 도출한 결과를 소개하고자 한다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2009년도 학술논문요약집
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• pp.63-64
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• 2009

변환시설의 해체 시 발생한 해체폐기물은 2009년 현재까지 약 354톤이며, 이들 중 탱크, 배관, 반응기, 펌프류 동의 해체금속폐기물이 약 191톤으로 54% 를 차지하고 있다. 이들 해체금속폐기물은 제염 처리공정을 통하여 전량 자체처분폐기물로 전환시키는 것을 목표로 두고 있다. 이는 오염된 금속류를 효과적으로 제염한 다음 자체처분시킴으로서 방사성폐기물에 대한 처분비용을 저감할 수 있기 때문이다. 해체금속폐기물 중 스테인레스강 해체폐기물은 질산 용액을 사용한 초음파화학제염공정으로 제염한 후 자체처분폐기물로 53톤을 전환하였다. 탄소강 해체물의 경우 스팀제염공정으로 제염한 결과 제영 효율은 좋았으나 변환시설 가동 중 유지 보수를 위하여 페인팅을 하였던 해체물의 경우 페인트를 제거하지 않을 경우 스팀제염장치로는 제염이 안 되었다. 탄소강 해체금속폐기물은 약 117톤 발생하였으며, 이들 중 모터, 펌프 등을 제외한 제염 대상 폐기물은 약 80톤이며, 이들을 용융 제염 및 감용을 위하여 기초 연구를 수행한 결과를 바탕으로 약 180kg/batch 용량의 금속용융제염 설비를 제작 설치하여 탄소강 해체금속폐기물 용융제염 처리를 수행 중에 있다. 금속용융은 장치가 간단하고 폐기물 처리량이 비교적 적고 단속적인 운전에 매우 효과적인 고주파 유도로를 사용하였다. 용융장치는 고주파 발진장지와 용해로체로 구성된 고주파 유도설비와 냉각계통으로 구성된다. 고주파발진장치는 철제 200kg을 용해할 수 있는 용량을 갖추었으며, 실험 및 실제 처리 등 용해로체의 크기 변경이 필요할 경우에는 고주파발진기의 출력 주파수를 변경할 수 있게 하였다. 용융 장치의 발진기 부분의 입력전원은 3상, 440V, 60Hz 이며, 출력전원은 200kW, 출력주파수는 lkHz, 3kHz, 5kHz로 구성되어 있으며, 회당 180kg 의 폐기물을 용융할 시에는 3kHz로 고정하여 사용하였다. 용해로체 부분 중 고주파유도가열부는 heating coil 및 절연부로 구성되어 있고, 그 외 support frame과 lever로 구성되어 있다. 용해로체와 고주파 발진장치의 냉각을 위한 냉각설비는 냉각기와 냉매의 저장을 위한 저장조로 구성되어 있으며, 냉각기의 용량은 20RT 이다. 용융로체의 직경은 약 28cm로 크기가 큰 해체물의 장입이 어려워 작은 크기로 세절을 해야만 하며，용융로의 용량을 증가시킬 경우 해체물을 작은 크기로 세절하는 비용을 절감할 수 있을 것이다. 용융 중 시료 채취는 매 배치마다 수행하였으며, 그림3과 같은 시료 채취용 주형 틀에 국자모양의 채취기로 채취하였다. 해체물의 용융시 ingot를 생성하기 위해서 주형틀에 용융물을 장입하기 전 시료를 채취하였다 그림4는 생성된 ingot이며, 이들의 방사능 농도는 배치마다 차이는 있지만 최대 0.05 Bq/g 이하로 나타나 자체처분 폐기물로 전량 전환 가능하였다 그림5 는 해체물에 함유된 우라늄과 불순물을 제거한 슬래그로 방사능농도는 약 12Bq/g 으로 나타났으며, 이들의 발생량은 약 3wt% 정도로 폐기물 발생량이 작았다. 따라서 금속폐기물의 경우 용융제염으로 처리할 경우 폐기물 발생량을 최대로 줄일 수 있어 처리 효율이 기타 처리 공정보다 효율적인 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.1-7
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• 2017

분무식 노즐(spray nozzle)은 액체의 표면을 증가시키기 위해 에너지를 공급하여 액체를 다수의 액적으로 미립화시키는 장치로 연소과정에서의 연료의 미립화 또는 표면이나 입자의 코팅 등 여러 산업분야에 다양한 목적으로 응용된다. 초음파 미립화 노즐은 진동 발생장치로부터 고진동수의 전기에너지를 받아 같은 진동수의 기계적 에너지로 변환시키는 변환기를 갖고 있다. 변환된 에너지를 액체에 부가하여 고주파 진동에 의해 미세한 액적을 생성하여 분사한다. 코팅작업에서 가압되지 않은 저속의 분무는 액적이 튕겨나가지 않고 표면에 달라붙어 과도하게 분사되는 양을 줄일 수 있다. 초음파 미립화 노즐은 초음파 진동부 외벽에 공기를 공급해 줄 수 있는 공간을 통해 생성된 보조 공기흐름을 이용하여 저속의 액적을 운반하여 분무특성이나 분무형상을 조절할 수 있다. 따라서 주위 공기의 흐름을 이용하여 원하는 분무특성을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 액적의 분사 운동을 모사하기 위해 라그랑지안 분산상 모델(DPM)을 적용한 상용코드 FLUENT를 사용하여 액적 주위의 공기흐름을 동반하는 초음파 미립화 노즐을 해석하였다. 노즐 수축부 형상, 액적의 크기 그리고 공기 측 압력차의 크기를 변화시키며 수치해석을 수행하여 코팅용 분무를 위한 최적 조건을 연구하였다.