• 제목/요약/키워드: 모의순환장치

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물순환장치 가동에 따른 농업용저수지의 3차원 이송확산모의에 관한 연구 (A Study on 3-Dimensional Advection-Diffusion Model Operating Density Current Generator in Agriculture Lake)

  • 안재순;이영신;오대민
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제13권7호
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    • pp.3275-3284
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    • 2012
  • 본 논문은 국내 농업용저수지의 성층현상을 방지하고자 물순환장치를 설치하였을 때, 3차원 수리해석모델인 EFDC를 이용하여 부유물질 이송확산모의를 하였다. 이를 통해 물순환장치의 이송확산범위를 예측하고, 다양한 운전인자를 조절함으로써 최적의 운전인자를 도출하여 물순환으로 인한 내부변화의 영향을 최소화하고자 하였다. 3차원 이송확산모의 결과에 의하면, 30일 이후에 전 수층에 걸쳐 물순환이 시작되며, 100일 이후 저수지의 전체순환이 가능한 것으로 모의되었다. 또한, 연속운전보다 간헐운전이 저수지 전 구간에서 이송확산농도가 낮게 나타났으며, 안정적으로 전체순환이 일어났다. 물순환장치의 표층과 저층 혼합비율은 표층 혼합율이 높을수록 저수지 영향을 감소시킬 수 있으며, 3:1 동일조건일 경우, Case 8(50일운전:50일정지) 조건이 저수지의 내부영향을 최소화할 수 있을 것으로 나타났다.

LID 기술의 효율성 검증을 위한 강우-유출 모의장치 개발 및 검증실험에 관한 연구 (The Study on Development and Verification of Rainfall-Runoff Simulator for LID Technology Verification)

  • 장영수;김미은;백종석;신현석
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제47권6호
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    • pp.513-522
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    • 2014
  • 최근 도시화 및 기후변화에 의한 홍수피해의 증가로 인하여 이에 대응하는 방안으로 저영향개발(LID) 요소기술에 관하여 다양하게 개발이 되고 있다. 하지만 이러한 요소기술에 대한 효율을 검증할 수 있는 표준화된 검증방법 및 기기는 부재한 실정이다. 본 연구에서는 LID 기법에 대한 물순환의 효율성 검증이 가능한 강우-유출 모의장치를 개발하였다. 소유역 내 강우가 균등하게 분사될 수 있도록 강우공간분포실험 및 유입유량-유효우량 관계 실험을 통하여 강우를 검증하고 유입되는 강우와 이로 인해 발생되는 침투 및 지표유출 관계 실험을 실시하였다. 그 결과 노즐의 종류에 따른 적정유량범위와 RPM의 관계를 정리하였으며 강우-유출 모의장치를 이용한 실험을 통해 투수면과 불투수면에서의 강우 시의 수문학적 물순환(지표유출, 중간유출, 침투량)의 관계를 정량적으로 검증하였다.

핵연료조사리그 냉각수 유동 모의장치 개발 (Development of Coolant Flow Simulation System for Nuclear Fuel Test Rigs)

  • 홍진태;정창용;허성호;김가혜
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권1호
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    • pp.117-123
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    • 2015
  • 핵연료 연소시험 도중 핵연료봉에서 발생하는 열을 효과적으로 제거하기 위해서는 핵연료의 발열량을 정확하게 계산하고 충분한 유속을 갖는 냉각수를 순환시켜야 한다. 하나로는 개방형 수조 형태로서 핵연료 연소시험을 위한 별도의 냉각수 순환 루프를 갖추고 있는데, 여기에 핵연료 조사리그를 장착하고 냉각수를 순환시킴으로써 조사중인 핵연료봉의 온도를 일정온도 이하로 유지시킨다. 특히 순환되는 냉각수의 유속이 매우 높은 상태에서 조사리그 내에 부착된 부품이나 센서들이 유체유발 진동에 의해 파손되거나 기능을 상실하는 경우 매우 큰 기회비용을 야기한다. 본 연구에서는 조사리그 부품의 건전성 사전 검토 및 고속 유동에서의 센서 동작 특성에 대한 사전검토를 위해 냉각수 모의 순환장치를 개발하였다.

한국형 심실 보조 인공심장과 자연심장 간의 counterpulsation 제어 알고리즘의 개발 (Development of the Control Algorithm for Counterpulsation between a Moving-actuator type Bi-Ventricular Assist Device (AnyHeart) and a Natural Heart)

  • 남경원;최성욱;정진한;김욱은;민병구
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.33-38
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    • 2002
  • 심실보조장치(ventricular assist device, VAD)는 그 특성상 손상된 자연심장의 기능을 보조하기 위해서 사용된다. 따라서, 심실보조장치의 제어 알고리즘을 고려할 때에는 가능한 한 자연심장에 걸리는 부하를 최소한으로 줄여주는 것이 중요하다. 이처럼 자연심장에 걸리는 부하를 줄여주기 위해 가장 일반적으로 사용되는 제어 방식이 바로 자연심장과 심실보조장치 상호간의 동시 박출을 방지하는 counterpulsation 제어 방식이다. 실제로 Nanas[1][2] 등은 동물실험을 통해 좌심실이 손상된 상황에서 counterpulsation 장cl가 혈류역학적으로 어떠한 영향을 미치는가를 연구하였다 본 연구에서는, 현재 서울대학교 인공심장연구실과 (주)바이오메드랩에서 공동으로 개발 중인 이동작동기형 심실보조장치 (AnyHeart/ sup TM/)에 사용할 수 있는 counterpulsation 제어 알고리즘을 개발하고. 개발된 알고리즘을 실제 동물 실험에 적용하기에 앞서 모의순환장치를 이용하여 개발된 알고리즘의 효용성을 검증하여 보았다. 자연심장의 박출 상태를 실시간으로 파악하기 위해 심전도(electrocardiogram, ECG) 신호를 입력으로 받아들여 제어를 수행하는 방식을 채택하였으며, 모의순환장치에서의 실험 결과 심실보조장치와 자연심장 간의 동시 박출 방지 효과가 정상적으로 일어남을 확인할 수 있었다.

대류 순환식 폭기장치에 의한 성층화된 저수지 혼합 모의 (Simulating Stratified Reservoir Mixing by a Convection Circulator)

  • 이요상;이광만;고덕구
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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    • pp.469-473
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    • 2009
  • 저수지에서 잠재적 대규모 조류발생을 감소시키기 위하여 인공적 성층파괴 장치가 2006년 용담댐에 설치되었다. 본 연구는 저수지에서 여름철 발생하는 성층파괴에 대한 대류순환식 폭기장치의 효과를 검토하기 위해 수행되었다. 성층파괴 장치의 성능을 분석하기 위하여 반경 25m, 높이 45m의 실린더 용기에 34.6만개의 격자로 구성된 CFD모형을 적용하였다. 적용결과, 사면체 격자는 온도와 유속에서 실측자료와 밀접하게 일치하였다. 이와 같은 결과는 난류확산항이 제거되었을때 보다 태양광 열전도를 고려한 경우가 보다 좋은 결과를 보였다. 결과적으로 성층파괴 장치의 지속적인 운영은 인공적 외부력을 통하여 성층화된 수체를 혼합시키는데 유용할 것으로 나타났으나 현재 설치되어 있는 장비로는 크기나 숫자에서 충분하지 못해 원래 목적을 달성하기에는 부족한 것으로 나타났다.

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체외 순환 보조 장치 위한 공기방울 감지 장치 개발 (Development of Bubble Detector for Extracorporeal Circulation Support System)

  • 이혁수
    • 융합신호처리학회논문지
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    • 제11권4호
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    • pp.298-302
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    • 2010
  • 체외 순환 보조 장치는 호흡부전 및 심부전 등에 사용하는 장치이며 세계적으로 많은 연구 개발과 임상에의 사용이 계속되고 있다. 이 장치들을 사용할 때 주의해야할 사항중 하나는 공기 색전증이다. 공기 색전증은 정맥혈내로 공기가 들어갈 수 있는 여러 가지 수술 과정 및 진단 과정의 합병증으로 일어날 수 있으며, 수술부위가 심장보다 위치, 수술 과정 중 체강, 체외 순환 보조 장치를 사용할 때 공기의 유입이 생길 수 있다. 이러한 문제를 해결하기위해 비유전율 상수의 변화를 이용한 공기방울 감지 장치를 개발했다. 모의순환 장치에서 실험해본 결과 튜브 안의 공기 양에 따라 신호의 차를 분명하게 보여주어 공기방울을 감지할 수 있었다.

강우-유출특성에 따른 식생여과장치의 효율성 검증 및 적용에 관한 연구 (A Study on Efficiency Verification and Application of Planter Box Based Rainfall-Runoff Property)

  • 김창희;백종석;정도준;주재승;신현석
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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    • pp.463-463
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    • 2016
  • 최근 도시물순환 복원 및 치 이수효과 증대를 위해 저영향개발기법(Low Impact Development) 연구가 활발하게 진행 중이다. 하지만 대부분이 수치모델을 활용한 설계프로그램 개발에 대한 연구에 집중되어 있는 실정이며, 이러한 프로그램을 활용한 설계 시 최적의 매개변수 결정에 한계가 있다. 이러한 이유로 본 연구에서는 건축형 LID 요소 중 하나인 식생여과장치(Planter Box)의 모형실험을 통해 프로그램 모의에 필요한 매개변수를 추정하고, 모의를 수행한 후 모형실험 결과와 프로그램 모의 결과를 비교하여 최종적으로 식생여과장치의 설계 매개변수를 산정하고자 한다. 식생여과장치의 모형실험을 위하여 가로 1.5m, 세로 1.5m, 높이 1.5m로 실험 장치를 제작하였으며, 강우-유출수 실험 전 시료의 침투율, 함수비 등을 체크한 후 지속시간 1시간의 재현빈도 5년, 10년, 20년, 50년에 해당하는 강우강도에 대해 실험을 수행하였다. 실험결과로 나타난 자료는 SWMM 모형과 비교분석해 모형에 적용된 매개변수의 적합성을 분석하였으며, 재현빈도 5년, 10년, 20년의 경우 $R^2$ 값이 0.88~0.97로 실험 값과 모의 값의 연관성이 높게 나타났으며, 재현 빈도 50년의 경우 0.7835로 비교적 연관성이 낮게 나타났다.

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원심성 바이오 펌프를 이용한 혈전 생성의 생체 외 검사에 관한 연구 (A Study on the In-Vitro Test of Thrombogenesis in Centrifugal Biopump)

  • 나명훈;김원곤;김주현;김미형;유재현;임승평;이영
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제32권10호
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    • pp.863-873
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    • 1999
  • 배경: 혈전 생성은 심혈관계 삽입물이나 순환 보조장치의 발전에 있어서 중요한 문제이므로 이러한 장치들의 혈전성에 대한 평가는 필수적이다. 따라서 이러한 장치들의 혈전성 연구를 시행하기 위한 효과적인 생체 외 실험 방식이 개발되어 원심성 순환 펌프의 발전에 큰 도움이 되고 있으며, 최근 엄밀하게 혈액과 공기의 접촉을 차단하는 방식이 믿을 수 있는 생체 외 실험 방식으로 강조되고 있다. 본 논문에서는 모의 순환 회로를 이용하여 기존에 행해진 연구 방법 상의 공기 접촉에 따른 핼액 응고 기전의 활성화 여부를 알아보기 위하여 공기 접촉 여부에 따른 혈액 인자의 변화를 관찰하여 확인하고, 또한 회로 내에서 생성된 혈전을 생체 내에서 형성된 혈전과 비교 분석하여 이 모의 순환 회로를 이용한 생체 외 검사가 새로 고안된 심혈관계 장치들의 혈전성을 평가하는데 있어서 동물실험을 대신할 수 있다는 기존의 주장을 검증하고자 하였다. 연구재료 및 방법: 바이오펌프를 이용한 같은 모의 순환 회로 한 쌍을 준비하고 동일 개체에서 얻은 헤파린을 첨가한(1u/$m\ell$) 신선한 혈액을 공기와 접촉시키지 않도록 한 A-회로와 공기와 접촉시킨 B-회로에 충전시켜 실험을 동시에 진행하여 결과를 얻었으며 총 12번 시행하였다. 회로에 충전한 혈액의 activated clotting time(ACT)은 정상의 3~5배였으며 ACT가 정상 범위의 1.5배가되면 실험을 끝냈고, Hematocrit(HCT), 혈소판, 동맥혈가스분석(ABGA), factor Ⅷ, factor \ulcorner, 섬유소원, thromboxane B2(TXB2), free hemoglobin(fHb) 등을 측정하였다. 실험이 끝난 후 A-회로와 B-회로에서 얻은 각 검사를 평가하고 분석하였으며 생성된 혈전을 생체 내에서 생성된 혈전과 조직 검사로 비교하였다. 본 연구의 자료분석은 SPSS 통계 프로그램을 이용하였고 유의수준 0.05를 기준으로 유의도를 판단하였다. 결과: 정상 ACT는 186.9$\pm$20.5초(평균$\pm$표준편차)이었고, 헤파린을 넣은 초기 ACT는 982.2$\pm$165.5초이었으며, 실험시간은 보통 60분에서 180분 사이였다. HCT, fHb, 혈소판, TXB2, factor Ⅷ, factor \ulcorner, 섬유원소의 초기값은 35.5$\pm$3.2%, 12.4$\pm$6.5 mg/dL, 354$\pm$56($\times$103)/$\mu$L, 72.6$\pm$15.1 mg/dL, 29.3$\pm$1.2%, 137.9$\pm$42.1 mg/dL, 그리고 17.7$\pm$9.7%이었다. 공기 접촉에 따른 차이를 보았을 때 ACT(p=0.398), HCT(p=0.988), fHb(p=0.898), 혈소판 (p=0.904), TXB2(p=0.985), factor Ⅷ(p=0.872), factor \ulcorner(p=0.489), 섬유원소(p=0.973)으로 전 예에서 통계적 유의성이 없었다. 실험 후 양 군에서 생성된 혈전의 현미경 소견은 B-회로의 혈전에 여러 군데 공기 방울이 관찰되는 것 이외에 A-회로에서 생성된 혈전과 차이가 없었고, 생체에서 생성된 혈전과 비교했을 때 그 양상이 같았다. A-회로와 B-회로에서 생성된 혈전의 총 량은 8.4$\pm$3.7 mL와 9.4$\pm$3.1 mL로 통계상 유의성은 없었다. (p=0.624). 결론: 모의 순환 회로를 이용한 혈전성 평가를 위한 생체 외 실험에 있어서 공기와의 접촉 여부는 혈액 응고 기전의 활성화나 혈전 생성에 별다른 영향을 미치지 않는다. 모의 순환 회로에서 형성된 혈전과 문헌에 있는 인체 내에서 형성된 혈전을 비교한 결과 그 형태가 일치하므로 이 모의 순환회로를 이용한 실험이 동물실험을 대신할 수 있다고 판단된다.

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PWR루프계통에서 냉각재 재고량 및 비응축성 가스의 자연순환에 미치는 영향 (The Effects of Coolant Inventory and Noncondensible Gas on the Natural Circulation in a PWR Loop System)

  • Cha, Jong-Hee;Jin, Yong-Suk
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제21권4호
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    • pp.308-320
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    • 1989
  • 이 연구는 PWR를 모의한 2루프장치에서 1차냉각재의 재고량 및 비응축성가스가 단상 및 이상 자연순환에 미치는 영향을 실험적으로 조사하고져 한 것이다. 실험장치는 U튜브를 가진 2개의 열교환기로 구성되었다. 일련의 실험을 통하여 다음 사실을 확인하였다. 이상 자연순환의 유량은 1차 냉각재 재고량의 크기에 크게 의존한다. 본 실험에서는 이상 자연순환을 유지하기 위해서는 1차 냉각재 재고량의 수위가 노즐 중심선을 유지해야 함을 알게 되었다. 비응축성 가스의 존재는 단상 자연순환을 정지시킬 수 있으며 그러나 이상 자연순환에는 큰 영향을 주지 않는다.

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인공신경망 Feedforward 제어기를 이용한 좌심실 보조장치의 제어실험 (Control of Left Ventricular Assist Device Using Neural Network Feedforward Controller)

  • 정성택;김훈모;김상현
    • 한국정밀공학회지
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    • 제15권4호
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    • pp.83-90
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    • 1998
  • In this paper, we present neural network for control of Left Ventricular Assist Device(LVAD) system with a pneumatically driven mock circulation system. Beat rate(BR), Systole-Diastole Rate(SDR) and flow rate are collected as the main variables of the LVAD system. System modeling is completed using the neural network with input variables(BR, SBR, their derivatives, actual flow) and output variable(actual flow). It is necessary to apply high perfomance control techniques, since the LVAD system represent nonlinear and time-varing characteristics. Fortunately. the neural network can be applied to control of a nonlinear dynamic system by learning capability In this study, we identify the LVAD system with neural network and control the LVAD system by PID controller and neural network feedforward controller. The ability and effectiveness of controlling the LVAD system using the proposed algorithm will be demonstrated by experiment.

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