본 논문에서는 개인용 컴퓨터와 CCD 카메라를 이용하여 실시간처리에 의해 생산 공정에서 자동으로 경량기포 콘크리트 블록의 각종 치수 측정을 할 수 있는 시스템 설계방법을 제안하였다. 또한 제안한 치수측정 자동화 알고리즘은 실제 작업환경을 고려하여 이중에지를 고려한 경계결정방법, 작업공정내의 피사체의 진동을 고려한 단위길이 결정방법, 카메라의 곡률보정에 의한 치수오차 보정 방법 등을 적용함으로써, 고성능의 하드웨어 장비를 이용하지 않고서도 실제공정에서의 실험결과를 통해 모든 경량기포 콘크리트 블록의 치수에 대해 1mm이내의 오차를 보장하므로, 설계한 시스템이 적합한 치수측정 시스템임을 확인할 수 있었다.
Some characteristics of nitrogen-water slug flow were optically measured, in vertical acrylic tubes of 2, 5 and 8 mm diameter. Bubble velocity, bubble and unit cell lengths were measured, by analyzing the light intensity signals from two sets of dot laser-infrared sensor modules mounted along the transparent tubes. Optical images of the bubbles were also taken and analyzed, to measure bubble shapes and liquid film thickness. It was found that the measured bubble velocities were in good agreement with the empirical models in the literature, except for those measured under high superficial velocity condition in the 2 mm tube. Bubble length was found to be the longest in the 2 mm tube, being 4 to 5 times those of the other tubes. Liquid film was found to have developed early in the 2 mm tube, which made the blunt shape of the bubble head. Liquid film thickness in the 8 mm tube was measured at almost twice those of the other tubes.
수자원의 확보와 어류 서식 환경보전이라는 두 가지 측면은 수자원 이용이라는 목적하에 합의되기 어려운 문제를 가지고 있다. 점차적으로 수자원이 고갈되는 현시점에 효율적 물관리를 위해 최근에는 단절된 하천을 연결하기 위한 기술들이 개발되고 있으며, 이중 안정적인 물공급 시스템을 구축하기 위한 수중터널이 그러한 기술 중 하나이다. 수자원의 확보 측면에서는 의미가 있는 방법일 수 있으나 물리적으로 동떨어져 있던 서로 다른 환경을 연결하는 문제로 인한 부작용이 발생하는데 이중 외래어종 유입으로 인한 수중생물의 환경변화가 가장 큰 문제로 대두되고 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해 어류의 이동을 차단하는 기술 또한 개발되고 있으며 그물망, 버블스크린, 빛, 소리를 이용한 다양한 방법을 통해 어류의 접근을 방지하고자 노력하고 있다. 본 연구에서는 이러한 차단시설 중 기포를 이용한 버블스크린과 관련하여 효율성을 높이기 위한 방법을 모색하고자 실제 버블의 상승속도에 영향을 미치는 여러 가지 불확실성 인자들에 대한 상관성과 인과관계를 검토하고자 하였다. 이를 위해서 외부적 원인에 대한 오차요소를 확인하고 결과값에 영향을 미치는 여러 가지 변수에 대하여 검토하고자 하는 실험연구를 수행하였다. 버블실험을 위한 수로는 길이 15m, 폭 1.5m 의 제원을 가지는 직선수로에서 수행하였으며, 버블 발생을 위한 튜브는 PVC 재질이며, 5cm 간격으로 1mm 직경을 갖는 파이프를 제작하여 활용하였다. 실험의 분석은 이미지를 이용한 방법을 사용하였으며 분석위치 및 버블사이즈 그리고 해석격자 크기에 대한 상관분석 및 회귀분석을 통해 각각 인자들과의 관계를 규명하고자 하였다.
하천에서 홍수 예방 및 가뭄재해 방지를 목적으로 최근 4대강 살리기 사업이 수행되었다. 특히, 안정적인 용수공급 및 다양한 수재해 피해를 최소화하기위해 다기능보가 설치되었다. 설치된 보는 고정보와 가동보로 구분되며 평상시에는 고정보를 넘어가는 월류흐름이 발생하며 홍수 시에는 추가적으로 가동보를 개방하여 오리피스 흐름이 발생한다. 최근 기후변화로 인해 집중호우가 빈번히 발생하며 이는 보 주변에서 빠르고 복잡한 흐름을 유발하게 된다. 이러한 흐름특성은 보하류의 세굴문제뿐만 아니라 물받이와 바닥보호공의 안전성에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 영상기법을 활용하여 도수가 발생하는 조건에서 고정보 하류의 물받이공 및 바닥보호공에 난류흐름특성 및 압력분포를 분석하였다. 길이 8.0 m, 폭 0.3 m를 갖는 개수로에서 실험을 수행하였으며 0.2 m 높이의 고정보는 상류경계로부터 3.0 m지점에 위치하였다. 보 하류부에서 유속성분은 비접촉식 유속측정 기법인 입자영상유속계(Particle Image velocimetry, PIV)와 기포흐름을 측정할 수 있는 기포영상유속계(Bubble Image velocimetry, BIV)를 적용하였다. 그러므로 기포 존재유무와 관계없이 보 하류부 구간에 대한 유속장 성분을 취득하였다. 도수흐름은 물받이공 및 바닥보호공 영역의 바닥면을 따라 빠른 유속을 갖는 제트류가 발생하고 수면과 바닥으로 강한 진동이 발생하여 불안정한 흐름이 야기된다. 바닥면에 작용하는 압력을 측정하기 위해 흐름방향을 따라 피에조미터를 설치하였고 압력수두 분포를 초고속카메라로 촬영하여 그 특성을 분석하였다. 실험을 결과를 통해 보 하류부에 영향을 미치는 인자를 도출하였으며 향후 보 설계기준에 반영할 수 있을 것으로 기대된다.
본(本) 연구(硏究)는 고강도(高强度) 콘크리트가 외부(外部)로부터의 수분(水分)의 공급(供給)을 받으면서 상온(常溫)에서 저온(低溫)까지의 가혹한 기상작용을 되풀이 받을 때 고강도(高强度) 콘크리트의 연결융해(連結融解)저항에 미치는 기포조직(氣泡組織) 및 강도특성(强度特性)의 영향에 대한 실험적(實驗的) 연구(硏究)이다. 이 연구(硏究)를 위하여 1단계 실험(實驗)에서는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 AE콘크리트와 non-AE 콘크리트에 대해 물 시멘트비와 공기량을 중심(中心)으로 내연해성(耐連害性)과 기포조직과의 관계를 규명하고, 2단계 실험(實驗)에서는 non-AE 콘크리트의 내연해성(耐連害性)을 향상(向上)시키기 위해 공시체(供試體) 제작시 진동다짐으로 세심한 주의를 기울이고, 또 동결융해 시험시의 초기강도를 높이기 위해 조강(早强)포틀랜드 시멘트를 사용하여 고수밀성(高水密性)의 콘크리트를 제작하여 실험하였다. 이때 수밀성(水密性)를 투수시험(透水試驗)에 의한 투수계수(透水係數)를 측정하여 판단하고 아울러 고수밀성(高水密性) 콘크리트의 기포조직(氣泡組織)도 측정하였다.
기체분산기로 단일노즐을 사용한 내부순환 공기리프트 반응기에서 기체 및 액체의 유동특성을 해석하였다. 실험은 공기-물계에서 하강관의 직경과 상승관의 높이가 다른 세 가지 반응기를 사용하여 기체속도와 반응기의 높이를 변화시키면서 각 유동지역의 기체체류량과 추적자의 충격-응답곡선을 측정하였다. 실험결과, 기포의 유동양상은 상승관에서 강한 기포합체를 일으키는 슬러그흐름을, 그리고 하강관에서는 직경의 크기에 따라 전이흐름 또는 균일상 기포흐름을 나타내었다. 그리고 동일한 반응기 상부지역의 높이비에서 각 유동지역과 반응기 전체의 평균 기체체류량은 하강관의 직경이 작을수록 상당히 증가하였다. 또한 혼합시간은 기체속도보다 반응기 상부지역의 높이에 크게 영향을 받으며 동일한 반응기 상부지역의 높이비에서는 하강관의 직경과 상승관의 길이가 클수록 상당히 큰 값을 나타내었다. 액체의 유동특성은 하강관에서 기포의 유동양상과 반응기 상부지역의 크기에 따라 크게 변화하였으며 상승관에서 액체의 순환속도는 기체속도와 반응기 상부지역의 크기가 증가할수록 증가하였고 동일한 반응기 상부지역의 높이비에서는 하강관의 직경과 상승관의 길이가 증가할수록 증가하였다.
천연계 비이온 계면활성제 APG(Alkyl Polyglucoslde)는 옥수수 성분의 글루코스와 팜, 야자유에서 얻어지는 지방 알코올을 이용하여 합성된다. 친수성인 글루코스의 중합도(D.P.=1.2~1.8)와 소수성인 alkyl chain 길이 (C8-C14)에 따른 계면특성(표면 계면장력, cmc, 기포력, effectiveness 등)을 조사한 바 중합도에는 영향이 적으나, alkyl chain 길이에는 큰 영향을 받았다. 지방산 오염에 대한 APG alkyl chain 길이별 세정력 평가를 한 결과 계면 장력이 낮을수록, 단위 면적당 흡착량이 많을수록 우수한 세정력을 나타내었으며, 그 순서는 APG 0814> APG 1214> APG 10> APG 0810> APG 08과 같다.
수소화붕소나트륨은 수소 에너지를 저장 및 공급할 수 있는 안정된 금속 물질이다. 본 논문에서는 탈수소 화학반응기 유로 설계를 위해 수력학적 직경 $461{\mu}m$를 가지는 마이크로채널에서 수소화붕소나트륨 수용액의 탈수소 화학반응이 일어날 때 수용액과 수소 기체 간의 이상유동 계면마찰에 대하여 실험연구를 수행하였다. 화학반응기 마이크로채널은 직사각 단면으로 높이 $300{\mu}m$, 너비 1 mm, 길이 50 mm 로 실리콘 웨이퍼에 공정되었으며, 가수분해 촉진을 위해 루테늄을 촉매로서 100 nm 두께로 채널 표면에 증착하였다. 가시화 결과 Re 수 30 이하에서 기포유동 양상이 관측되었다. 이상마찰승수는 기포율에 선형적으로 비례하며, 탈수소 화학반응기를 설계할 때 계면마찰에 영향을 미치는 수용액의 초기농도, 촉매 화학반응률, 체류시간을 고려해야 된다.
성인에 비해 치료를 견별 수 있는 시간이 상대적으로 짧은 소아 환자에 있어 시술 시간은 치료 결과의 중요한 변수로 작용하게 된다. 최근 소개된 유동성 복합 레진을 예방적 레진 수복술에 사용하게 될 경우 전색재 도포 과정을 생략할 수 있어 시술 시간의 단축 편의성 등의 장점이 인정되나 미세누출 등에 관한 연구 결과는 미흡한 실정이다. 본 연구의 목적은 최근 소개된 유동성 복합 레진을 사용한 예방적 레진 수복물과 기존의 복합 레진과 전색재를 사용한 예방적 레진 수복물 간의 미세누출 및 기포발생 정도를 비교하고자 함이었다. 교합면이 건전한 상악 소구치 60개를 대상으로 고속용 1/2 round bur를 이용하여 교합면 열구를 따라 길이$3.0\times$폭$0.7\times$깊이2.0mm의 I급 와동을 형성하고 각 군 당 20개씩 무작위로 시편을 배분하고, 제조자의 지침에 따라 본딩재인 Scotchbond $Multipurpose^{TM}$(3M dental product, U.S.A.)를 적용하고 유동성 복합 레진 수복군인 I, II군에는 각각 $Revolution^{TM}$(Kerr, U.S.A.)과 Arabesk Flow(VOCO, Germany), 대조군인 III군(통상적 예방적 레진 수복군)에는 Restorative $Z-100^{TM}$(3M dental product, U.S.A.)과 $Concise^{TM}$(3M dental product, U.S.A.)를 제조자의 지시에 따라 충전, 적용하였다. 3,000회의 열 순환 및 색소 침투 후 시편을 절단하여 컴퓨터에 영상을 입력하고 색소의 침투 길이 및 침투 비율을 계산하고 미세누출 평가 기준을 이용하여 각 시편에 대한 미세누출 정도를 평가하였다. 또한, 각 군별로 특징적으로 나타난 기포의 발생 양상을 별도의 평가기준에 따라 평가하였다. 미세누출은 수복재와 법랑질의 계면부에 국한되어 관찰되었고, 와동 내부까지 침투된 경우는 없었으며, 유동성 복합레진 수복군(I, II군)이 기존의 예방적 레진 수복군(III군)에 비해 낮은 미세 누출 정도를 나타냈다(p<0.05). 미세누출 결과 외에, 대부분의 충전물 내에서 다양한 형태의 기포가 발견되었으며, I, II군 표본에서 III군에 비해 크기가 큰 기포가 더욱 많이 관찰되었다.
본 논문에서는 고성능의 하드웨어 장비가 아닌 일반적으로 사용되는 개인용 컴퓨터와 CCD 카메라를 이용하여 자동으로 경량기포 콘크리트(autoclaved lightweight concrete) 블록간의 상하 경사도, 두께의 불균일성, 그리고 불량 여부를 판별할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 제안한 치수측정 및 불량검사 자동화 알고리즘은 실제 작업환경을 고려하여 일반적인 조명조건에서의 전처리과정과 작업공정내의 피사체의 진동을 고려한 단위길이 결정방법, 카메라의 곡률보정에 의한 치수오차 보정 방법 등을 적용하였으며, 실제공정에서의 실험 결과를 통해 블록군의 계측에 있어서 0.8초 이내에 측정오차 1%이내의 데이터를 산출해 냄으로서 제안한 불량검사 자동화시스템의 신뢰성을 검증할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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