본 논문에서는 진동이 경량기포토의 양생과 압축강도에 미치는 영향을 파악하기 위해 이루어졌다. 경량기포토가 기존 구조물에 인접해서 시공 시 진동의 영향을 받는 경우가 종종 발생되고 있다. 예를 들어, 파일 항타, 발파 및 장비의 공용 등이 있으며, 교통난 해소를 위한 도로 확폭 공사를 하고 있는 경우 기존 도로상의 차량진행으로 인한 진동도 경량기포토의 품질저하에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 특히 경량기포토는 수많은 기포가 포함되어있고 양생에 따른 시간이 필요하기 때문에, 그 영향은 예상되는 것보다 훨씬 더 클 것이라고 판단된다. 하지만 현재 국내에서 진동이 미치는 영향에 관한 연구는 주로 일반콘크리트에 대해 많이 이루어지고 있고, 경량기포토에 대한 진동영향연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 진동이 양생중인 경량기포토에 미치는 영향을 평가하기 위하여 실험변수를 진동속도(vibration velocity), 진동가력시점(time when vibrated), 배합비(mixing ratio) 등으로 나누어 경량기포토의 일축압축강도 등을 시험하였다. 시험의 결과는 경량기포토의 특성에 대한 진동의 영향을 명확히 밝힐 수 있었다.
생성물의 분리 및 효소의 회수를 위하여 수평흐름 한외여과장치를 부착한 기포탑에서 섬유소의 연속적인 효소 가수분해 반응을 연구하였다. 기포탑을 효소 가수분해 반응 공정에 이용할 경우 기체유속의 범위는 1-3cm / sec로 기포의 합체현상이 발생하지 않는 dispersed bubble flow 영역이 적합하며 혼합도 거의 완전하게 이루어짐을 확인하였다. 효소 회수장치에 한계분자량이 $10^4$인 여과막을 사용하였을 경우 효소의 활성이 저하되지 않은 채 대부분이 회수되었고 glucose 및 cellobiose의 배제율은 0이었다. 따라서 수평흐름 한외 여과장치는 효소의 연속회수장치로 작합하였으며 반응생성물이 연속적인 분리로 섬유소의 당화율을 증가시켰다. 화분식 반응의 경우 반응시간이 8시간이내에서 실험치는 성능식에 잘 부합되었으나 반연속식 및 연속식 반응의 경우에는 이론값과 차이가 있었다. 이는 반응기 내에서의 효소의 변성에 기인된다. 반연속식 및 연속식 반응의 경우 희석율을 증가시킴에 따라 전환율은 증가하나 반응액중의 환원당의 농도는 낮아진다. 따라서 적정한 기질 공급속도 및 희석율은 효소의 회수비용, 생성물의 농축비용 및 기질의 공급비용등의 경제적 요소를 고려하여 판단하여야 한다. 이상의 결과로부터 수평흐름 한외여과장치를 효소 회수장치로 기포탑에 응용할 경우, 효소의 재사용이 가능할 뿐 아니라 당화율을 증가시킴으로서 연속반응기로 효과적이라고 판단되었다.
해양 환경에서의 기포는 바람, 파도, 선박 및 해저 가스 누출을 포함한 여러 요인에 의해 생성된다. 수중에서의 기포는 강력한 산란 신호를 생성하여 음향 신호를 측정하는데 영향을 미친다. 이러한 기포의 특성은 음파 신호의 세기를 감쇠시켜 소음 차단 목적으로 주로 이용되고 있으며, 최근에는 해저에서 대규모로 누출되는 메탄가스 탐지를 위한 연구가 진행되고 있다. 이러한 가스 누출은 기포플룸의 형태를 취하며, 기포의 물리적 특성과 분포 구조를 이해하는 것은 누출된 가스를 기후 변화와 연관성을 파악하는데 중요한 요소 중 하나이다. 본 연구에서는 탄성파 영상화 기법을 이용하여 기포플룸의 분포를 추정하고자 수조환경에서 실험을 수행하였으며, 별도로 제작된 인공기포 발생기, 자료 취득 시스템을 이용하여 기포에 의한 음향 신호를 취득하였다. 기포플룸을 영상화하기 위해 지진파 영상기법 중 역시간 구조보정을 이용하였으며, 획득한 음향 신호의 포락선 신호를 이용하여 기포 분포 패턴을 효과적으로 추정하였다. 영상화 결과의 검증을 위해 추정된 기포플룸의 분포와 광학카메라 영상을 비교하였다. 실험결과 탄성파 영상화 기법 통해 인공 기포플룸의 산란신호를 이용한 영상화가 가능함을 확인하였다.
본 논문에서는 커패시턴스를 이용해 수액 내에 있는 공기방울을 검출하고 수액의 성분을 구분 할 수 있는 측정기의 원리에 대해 제시해보려 한다. 이 측정기의 원리는 유전율의 변화를 감지하여 수액의 종류를 판단하고, 수액 내부의 기포를 검출해내는 등 의원성 사고를 근본적으로 막는 데에 그 의의가 있다. 실험결과 본 연구에서 제작한 측정기로 수액에 따른 값의 차이를 확인하였고, 발생한 기포에 대한 출력 결과를 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 커패시턴스 차폐의 정도가 결과의 신뢰도 측면에 중요한 요인으로 작용하고 있음을 확인 할 수 있었다. 향후 외부 간섭에 따른 노이즈에 대한 추가적인 커패시턴스 차폐 연구가 필요한 것으로 판단된다.
The wake-homing underwater guided weapon that detects and tracks wake generated during voyage of a surface ship is impossible to avoid with the present acoustic deception torpedo defense system. Therefore, research on bubble-generating wake decoy is necessary to deceive wake-homing underwater guided weapon. Experiments in various environments are required to verify the effective operation method and performance of the wake decoy, but performance verification through underwater experiment is limited. In this paper, we develop a simulator for an torpedo defense system of surface ship, which is applied bubble-generating wake decoy, against acoustic, wake, and hybrid homing underwater guided weapon attack. The simulator includes surface ship model, acoustic decoy(static, mobile) model, bubble-generating wake decoy model, search and motion model of underwater guided weapon and so on. By integrating various models, MATLAB GUI simulator was developed. Through the simulation results for various environmental variables by this simulator, it is judged that effective operation method and performance verification of the bubble-generating wake decoy can be performed.
초음파 캐비테이션 현상이란 강한 초음파 조사 조건에서 매질(주로 유체) 내에서 미세기포를 발생시키고, 천이시키는 물리적 현상을 의미한다. 본 연구에서는 초음파 캐비테이션 발생량의 정량적 평가를 위하여 초음파 조사조건에 따른 기포군의 초음파 음향 특성변화를 관찰하였다. 중심 주파수가 500 kHz. 1.1 MHz인 곡면형 단일 초음파 변환기를 이용하여 캐비테이션 현상을 발생시켰으며, 형성되는 기포군을 가로지르는 2.25 MHz 간섭 초음파를 송/수신하여 분석하였다. 본 연구에서는 캐비테이션 발생량 평가를 위한 파라미터로 투과하는 파의 중심주파수 변화 및 감쇠 특성, 전파시간을 제시하였으며, 캐비테이션 발생 조건(조사 강도 및 여기 신호, 중심주파수)에 따른 변화를 관찰하였다. 획득된 간섭 초음파 수신신호를 분석한 결과, 중심 주파수의 변화의 경우 상관계수는 낮지만 조사 강도에 따른 상관관계를 확인할 수 있었으며, 특정 조사 조건에서 주목할 만한 급격한 중심 주파수 변화가 관찰되었다. 조사조건에 따른 간섭 초음파의 감쇠 추세는 모든 조건에서 높은 상관관계를 보였으며, 캐비테이션 발생형태에 영향을 받지 않는 것으로 확인되었다. 조사조건에 따른 전파 시간의 변화는 관찰되지 않았다. 차후 다양한 조사조건에 대한 평가를 통하여 보다 정량적인 캐비테이션 발생량 평가가 가능할 것으로 판단되며, 이러한 정량적 평가는 고강도 초음파 치료에서 발생할 수 있는 현상에 대한 기초 연구로서 활용 가능할 것으로 사료된다.
콘크리트는 대표적인 불균질 재료이며 콘크리트의 역학적 특성은 다양한 요인들에 의해 영향을 받는다. 그 중 콘크리트 내부에 존재하는 공극은 콘크리트의 강도를 결정하는데 많은 영향을 주고 있기 때문에 공극의 분포 및 크기를 파악하는 연구는 매우 중요하며 그 방법으로 화상이미지를 이용한 연구가 대두되고 있다. 경량 기포 콘크리트는 현재 비구조용에 관한 연구만 진행되고 있기 때문에, 구조용으로 사용하기 위한 경량 기포 콘크리트의 역학적 특성을 평가하고 화상 이미지를 기반으로 FEM 해석을 이용한 검증에 관한 연구는 미비하다. 그러므로 기포제 혼입률에 따른 시멘트 페이스트를 제작하여 역학적 성능 평가를 실시하고 화상 이미지를 이용하여 FEM 해석을 실시하여 역학적 성능 비교 및 검증을 실시하였다. 본 연구에서 기포제 혼입률에 따른 공극 분포를 확인하기 위해 7수준으로 하였으며 추 후 구조용 경량 기포 콘크리트에 대한 연구를 진행하기 위해 물-결합재비를 20%로 하였다. 기포제 혼입률이 0.8%에서 단위 용적 질량이 최소가 되었으며 그 이상 혼입했을 시 기포 간의 상호 연결로 인한 깨짐 현상이 발생하여 단위 용적 질량이 증가하였다. 공극 분포에 따른 FEM 해석을 위해 화상분석기(HF-MA C01)를 이용하여 시멘트 페이스트 단면을 촬영하였고 이를 토대로 OOF(Object Oriented Finite elements)를 이용한 FEM 해석을 실시한 결과 실험 탄성계수와 해석 탄성계수가 일치하였다.
30톤급 터보펌프-가스발생기 연계시험에서 예냉 절차에 대해 분석을 수행하였다. 예냉은 극저온 추진제를 사용하는 액체로켓엔진에서는 시험 전 반드시 수행하여야 하는 절차이다. 예냉을 통해 시험기, 특히 극저온 펌프의 온도를 극저온으로 낮춰 펌프의 공동화 현상, 베어링 부의 파손, 기포에 의한 연소 불안정성의 가능성을 사전에 제거한다. 30톤급 터보펌프-가스발생기 연계시험을 통해 수집한 자료를 분석함으로서 한국형발사체 엔진 개발 시험 시 유용한 자료로 사용하고자 연구를 수행하였으며, 각 주요 부위의 온도, 예냉 수행 시간 등을 파악하였다.
꽃기린 현탁배양에 의한 화청소의 생산에 미치는 탄소원 의 역할을 규명하고 이들 배양세포를 생물반응기를 이용하여 대량배양을 시도하였으며 생성된 색소의 분리 및 동정을 행하였다. 세포의 생장은 3% sucrose농도에서 양호하였으나 단위세포무게당 색소함량은 sucrose의 농도가 3%에서 9%로 증가함에 따라 증진되었다. sucros는 배양 1일 후부터 glucose와 fructose로 분해되지 시작하며, 고농도로 공급된 sucrose는 배지의 삼투압제로 작용하여 색소의 형성을 촉진하였다. 생물반응기 배양의 경우, 기포발생형 생물반응 기가 세포의 손상을 방지하 양호한 생육상을 나타내어 적합하였고 접종농도를 증가시킴으로서 총 색소의 함량은 감소하였으나 배양기간이 1/2로 단축되었으며 색소의 1일 생산성도 증가되는 효과를 나타내었다. 기포발생형 생물반응기를 이용한 색소생산량은 2.2 mg/L/day를 나타내었다. 한편, 배양세포로부터 생성된 주된 화청소는 cyanidin-3-glucoside로 추정되었다.
자연기흉에 대한 정확한 원인은 아직 밝혀지지 않았으나 기포의 파열에 의한 흉곽내로의 공기가 누출되면서 발생한다. 이들 재발성 기흉의 수술적 방법에는 비디오 흉강경을 이용하거나 액와개흉술등의 여러 가지 수술방법으로 치료할수 있으나 기포절제술후에도 수술방법에 따라 0.3%~20%까지의 재발과 재수술이 보고되고 있다. 연세대학교 영동세브란스병원 흉부외과에서 1992년 11월부터 1997년 6월까지 737례의 기흉환자에서 기포절제 수술을 받은 446례의 자연기흉환자중 다시 기흉이 재발한 16례(3.5%)에서 재수술을 하였다. 남녀의 비는 15:1 이었고 처음 자연기흉이 발생한 평균나이는 20.2세(범위 15~50세) 였으며 평균 재원일수는 6.3일(범위 1~20일), 평균 흉관 보유기간은 4.2일(범위 1~10일)이었다. 평균추적기간은 46개월(범위 10-66개월)이었다. 처음수술은 비디오 흉강경, 액와 개흉술, 그리고 제한적인 측방개흉술등 3가지의 방법으로 시행하으며 비디오흉강경을 이용한 281례중 14례에서 재발하였으며 액와 개흉술 159례중 2례에서 재발하였고 제한적인 측방 개흉술을 시행한 6례에서는 재발이 없었다. 재수술방법은 다시 비디오흉강경을 이용하였던 예가 6례,액와 개흉술을 시행하였던 예가 9례, 제한적인 측방 개흉술이 필요하였던 예가 1례에서 있었다. 재수술한 경우 수술소견은 9례의 overlooking type과 new growing typ 7례였으며 재발과 처음수술간의 기간은 overlooking type 1개월, new growing typ 18개월이었다. 재발율이 높은 자연기흉은 기흉의 발생횟수, 다발성 기 汰\ulcorner존재, subpleural fibrosis와 폐실질의 emphysematous한 변화 등이었으며 비디오 흉강경을 이용한 기포절제술은 액와개흉술에 비해 높은 재발율을 보였다(4.9% vs 1.2%). 이와 같은 결과로 비디오 흉강경을 이용한 기포절제술의 경우 재발을 방지하기 위하여 over-looking type은 적절한 수술 전 검사와 수술 중 굴절이 가능하며 영상이 선명한 비디오 흉강경의 사용으로 보다 세밀한 기포의 관찰을 함으로써 over-looking type 의 재발을 줄일 수 있으며 기포 절제 시 좀더 세심한 기구의 조작과 완전한 기포절제와 정상조직을 포함한 봉합이나 stapling으로 병소 부위가 남아 있지 않도록 주의하면서 봉합과 stapling 주위의 공기 누츨이나 부적합한 기구 사용 등의 세심한 관찰과 보강 봉합수술 및 조직 접합제 도포 등으로 new growing type을 줄일 수 있을 것으로 사료되며 그 외로 수술 후 약물이나 전기 소작기에 의한 적절한 늑막유착술등의 재발을 줄이기 위한 대책이 도움이 될 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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