• 제목/요약/키워드: 수학일지

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콘크리트 구조의 재료 물성 재구성을 위한 전기 임피던스 단층촬영 기법 (Electrical Impedance Tomography for Material Profile Reconstruction of Concrete Structures)

  • 정봉구;김보영;강준원;황진하
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제32권4호
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    • pp.249-256
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    • 2019
  • 이 논문은 재료의 전기 전도도 분포를 재구성하는 전기임피던스 단층이미지 기법(electrical impedance tomography; EIT)을 제시한다. 이 문제는 구조물 표면의 전극에서 측정된 전위와 계산된 전위의 차를 최소화하여 전기 전도도의 공간적 분포를 재구성하는 최적화 문제로 정의된다. 전류 입력 시 전위를 구하는 정해석 문제의 수학적 모델로서 완전전극모델(complete electrode model; CEM)을 사용하였다. 완전전극모델은 전기 포텐셜에 대한 라플라스 방정식과 전류 입력에 따른 경계조건들로 구성되는 경계값 문제이다. 완전전극모델 해의 정확성을 검증하기 위하여 유한요소법을 이용해 구한 원형 구조물의 전위해와 Technology Computer Aided Design(TCAD) 소프트웨어를 사용해 얻은 결과를 비교하였다. 완전전극모델의 지배방정식과 경계조건을 구속조건으로 하는 최적화 문제를 라그랑주 승수법(lagrange multiplier method)을 이용해 비구속 최적화 문제로 전환하고 라그랑지안의 1차 최적화 조건으로부터 전극에서의 전위 차를 최소화하는 최적의 전기전도도 분포를 도출하였다. 원형 균일영역의 전기 전도도 분포를 재구성하는 역해석 예제를 통해 완전전극모델 기반 EIT 프레임워크의 적용성을 검토하였다.

지표면 침적 방사성핵종에 대한 NaI(Tl), LaBr3(Ce) 및 CeBr3 검출기의 MDA 비교 평가 (MDA Assessment of NaI(Tl), LaBr3(Ce), and CeBr3 Detectors for Freshly Deposited Radionuclides on the Soil)

  • 이준호;김봉기;이동명;변종인
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.321-328
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    • 2019
  • 본 연구에서는 원자력 사고 또는 방사선 비상 시 지표면에 침적될 수 있는 감마선방출 핵종의 방사능을 신속하게 평가하기 위해 이용될 수 있는 NaI(Tl), $LaBr_3$(Ce) 및 $CeBr_3$ 섬광검출기의 성능을 비교 평가하였다. 검출성능은 최소검출가능방사능(MDA, Minimum Detectable Activity)을 통해 평가하였으며, 각 검출기의 지표면 침적 감마선방출 핵종에 대한 검출효율은 수학적 모델링과 점선원을 이용하여 반실험적으로 산출하였다. MDA 평가를 위한 백그라운드 감마선에너지스펙트럼은 비교적 넓고 평탄한 초지에서 측정되었으며, 원자력 사고 시 방출될 수 있는 주요 핵종에 대한 각 검출기의 MDA를 산출하였다. 그 결과 일반 환경방사능 준위에서 지표면 침적 감마핵종에 대한 각 검출기의 MDA 크기는 대체로"NaI(Tl)> $LaBr_3$(Ce)> $CeBr_3$"로 평가되었으며, 백그라운드 준위가 유사한 에너지 영역에서는 분해능이 가장 우수한 $LaBr_3$(Ce)에서 최소 값을 보였다. 이는 관심 핵종의 감마선에너지 영역에 대한 각 검출기의 자체 및 측정 환경 백그라운드, 측정 효율, 그리고 에너지 분해능 특성을 바탕으로 비교 분석되었다.

몽골대학에서 개인 금융과 올바른 삶 교과간 융합수업 적용 (The Application of Convergence lesson about Private Finance with Life Science subject in Mongolian University)

  • 바야르마;이근수
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권12호
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    • pp.872-877
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    • 2018
  • STEAM은 과학, 기술, 공학, 예술 및 수학의 약자입니다. 미래 사회에서 요구되는 창의적 사고력과 핵심 역량을 갖추게 하고 연구 분야에서 빠져나오는 새로운 아이디어를 고안하도록 돕는 것이 중요하다고 여겨진다. 이 연구는 PBL(문제 중심 학습)을 통해 인재를 육성하는 라이프사이언스 과목과 민간금융의 교육적 디자인을 융합시키는 것이다. 협업, 창의력, 비판적 사고, 문제 해결과 같은 기술은 STEAM PBL의 일부이며, 학생들이 효과적이 되도록 해야 한다. STEAM 프로젝트는 학생들에게 독특한 방식으로 문제를 해결할 수 있는 기회를 제공합니다. 왜냐하면 학생들은 이러한 유형의 활동 중에 발생하는 문제를 해결하기 위해 다양한 방법을 사용해야 하기 때문입니다. 본 연구의 결과는 다음과 같습니다. 첫째, 융합과정의 체계적 과정 둘째, 수렴 과정. 셋째, 도로노드 대학교의 구글 강의실 기반 수업을 위한 라이프사이언스 과목과 민간금융의 문제해결와 이 모델을 효과적으로 활용하기 위한 교육적 설계를 적용하는 연구가 시행된다. 학습 동기 부여는 학습 내용의 이해(66.6%) 효과(63.3%) 자기 주도 학습(59.9%) 동기(63.2%) 신뢰(63.3%)를 보여 줍니다.

근전계 빔 집속 시험 기법을 활용한 평면위상배열레이다 시스템 복사 및 빔 조향 특성 검증 (Verification of Radiation and Beam-Steering Characteristics for Planar-Phased Array Radars Using Near-Field Beam Focusing)

  • 김영완;이재민;정채현;박종국;이유리;김종필;김선주
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제30권2호
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    • pp.160-168
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    • 2019
  • 본 논문에서는 근전계 빔 집속(near-field beam focusing: NFBF) 시험을 활용한 평면위상배열레이다 시스템의 성능 검증 방안을 제시하고 결과의 유효성을 확인하였다. 제시한 시험 기법은 안테나 개구면 크기 두 배 거리의 근전계 영역에서 레이다 시스템을 검증하는 방안으로 야외가 아닌 전자파 무반향실 내에서 원전계 성능 시험과 동일하게 레이다 시스템을 검증할 수 있었다. 이를 위해 근전계 에너지를 사용한 빔 집속 시험의 시험 구성도 및 검증 절차에 대하여 기술하였다. 또한 빔 조향된 근전계 빔 집속 시험에 대한 수학적인 검증을 통해 개별채널의 추가적인 위상 보상값을 수치화하였다. 이론적인 검증에 기반하여 실제 근전계 빔 집속 시험을 수행하였고 이상적인 결과와의 비교를 통해 시험 방법의 유효성을 확인하였다.

바이오에너지의 탄소부채 최소화를 위한 수학적 계획법 (A Mathematical Programming Method for Minimization of Carbon Debt of Bioenergy)

  • 최수형
    • 청정기술
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    • 제27권3호
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    • pp.269-274
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    • 2021
  • 바이오에너지는 탄소중립을 추구하는 방안 중 하나로 간주되고 있다. 그러나 수확된 식물 바이오매스를 연소하면 필연적으로 대기 중 이산화탄소는 일정기간 동안 화석을 연소할 때보다 더 많아진다. 본 논문에서는 이 탄소부채의 총량과 상환기간을 예측하고 최소화하는 방법을 제안한다. 사례연구로는 현재 사용되고 있는 화석연료를 바이오매스로 일시에 전환할 경우에 대한 탄소순환 영향평가를 수행한다. 이를 통해 탄소중립 개념의 근본적인 취약성을 지적한다. 바이오에너지의 지속가능성을 위한 실행방안으로는 숲 면적 감소분에 비례하는 추가식림 및 숲 질량 증가분에 비례하는 추가수확 공식을 제안하였다. 최적화 결과, 탄소부채 상환기간은 약 70년, 대기 중 이산화탄소는 최대 50% 이상, 정상상태에서 3% 증가가 예상된다. 이는 이론적으로 예측한 최상의 결과이며 실제로는 이보다 나쁠 것으로 추정된다. 따라서 바이오매스는 진정으로 탄소 중립적이지 않으며, 화석연료의 대체에너지원으로서 부적합하다. 본 연구에서 제안된 방법은 이미 사용 중인 바이오에너지의 현재 및 미래 탄소부채 최소화를 통해 탄소중립으로의 접근에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

최적 염소 소독 모형의 개발 및 파라미터 연구 (Development of Optimal Chlorination Model and Parameter Studies)

  • 김준현;안수영;박민우
    • 환경영향평가
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    • 제29권6호
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    • pp.403-413
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    • 2020
  • 최적의 염소 소독 전략을 구축하기 위해 8개의 연립 준선형 편미분방정식으로 구성된 수학적 모형이 제안되었다. 다차원 수치 프로그램을 개발하기 위해 상류 가중 유한요소법을 사용하였다. 프로그램은 세 가지 유형의 반응기에서 측정된 농도에 대해 검증되었다. 16개의 실험 결과에 대해 경계 조건 및 반응 속도를 보정하여 측정된 값을 재생시켰다. 모델링 결과로부터 8개의 반응 속도계수가 추정되었다. 반응 속도계수는 pH 및 온도로 표현되었다. 반응 속도계수를 추정하기 위해 수치 오차의 제곱의 합을 최소화하는 자동 최적 알고리즘의 프로그램을 개발하고 모형에 결합하였다. 최종 사용지에서 염소 및 오염물의 농도를 최소화하기 위해서는 정수장의 염소소독공정으로부터 최종 사용지까지의 수질 변화를 모형에 의해 예측하고 이를 기반으로 유입수 수질에 따라 염소소독공정을 운영하는 실시간 예측 제어 시스템이 필요하다. 본 모형을 이용하여 정수장에 이러한 시스템을 구축할 수 있을 것이다.

전자빔 공정을 이용한 1,4-Dioxane 처리의 통계적 최적화 연구 (The Study of Statistical Optimization of 1,4-dioxane Treatment Using E-beam Process)

  • 황혜영;장순웅
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제12권4호
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    • pp.25-31
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    • 2011
  • 본 연구의 목표는 전자빔공정을 통한 1,4-dioxane 처리의 최적화를 이루기 위해 실험계획법을 적용하는 것이다. 주요 인자를 1,4-dioxane removal efficiencies(%), TOC removal efficiencies(%)로 반응표면분석법(RSM) 중 중심합성실험법을 이용하여 수학적으로 표시하였다. 1,4-dioxane의 농도를 "$x_1$", Irradiation intensity를 "$x_2$"로 지정하였다. 1,4-dioxane 농도와 removal efficiencies(%)의 코드화된 회귀방정식은 $y=71.00-10.85x_1+20.67x_2+{1.53x_1}^2-{7.92x_2}^2-1.23x_1x_2$, 1,4-dioxane 농도와 TOC Removal efficiencies(%)의 코드화된 회귀방정식은 $y=44.48-13.25x_1+9.54x_2+{5.43x_1}^2-{1.35x_2}^2+4.45x_1x_2$로 나타났다. 모델 예측식의 $R^2$(Adj.)가 90%이상으로 실험적인 관찰결과 잘 맞는 것으로 나타났다. 마지막으로 조류 Pseudokirchneriella Subcapitata를 이용하여 전자빔에 의한 1,4-dioxane에 대한 독성평가를 실시한 결과 전자빔 조사선량의 증가에 따라 생물학적 방해영향이 저감되었다.

광분해반응을 통한 MTBE 분해 시 음이온 영향의 통계적 분석 (Statistical Analysis of The Influence of Inorganic Anions on MTBE Decomposition by Photolysis(UV/H2O2))

  • 천석영;장순웅
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제12권10호
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    • pp.57-62
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    • 2011
  • 이 연구는 Methyl tert Btyl Ether(MTBE)의 광촉매반응을 통한 제거시에 다양한 음이온($Cl^-$, $NO_3{^-}$, $HCO_3{^-}$)들의 영향을 통계적 방법을 사용하여 조사하였다. 이 공정은 일반적으로 UV의 존재 하에 수용액상에 생성되는 Hydroxyl radicals(OH라디칼)의 생성에 기초하며, 이러한 라디칼들의 생성은 수용액 상의 무기 음이온들이 OH라디칼과의 반응에 의해 광분해를 방해한다. 이런 무기음이온들의 영향은 반응표면법(RSM)의 한 종류인 혼합물분석(Mixture analysis)를 통해 $Cl^-$, $NO_3{^-}$$HCO_3{^-}$의 독립변수들을 수학적으로 표현하였다. 분산분석(Analysis of variance; ANOVA)의 회귀분석항은 유의한 p값(p<0.0001)과 높은 결정계수($R^2$=99.28%, ${R^2}_{adj}$=98.91%)를 나타냈다. 그리고 등고선도(Contour plot)와 반응표면도(Response surface plot)는 $UV/H_2O_2$ 공정에 기초한 MTBE 광분해에 대한 무기 이온들의 영향을 나타내었다. 이 연구의 결과는 MTBE의 광분해에 대해 $Cl^-$$HCO_3{^-}$ 이온이 OH라디칼의 생성을 방해하는 것으로 나타났고 이 두 인자에 의한 상호작용이 관찰되었다.

광분해반응을 통한 MTBE 제거에 대한 통계적 최적화 연구 (The Study of Statistical Optimization of MTBE Removal by Photolysis(UV/H2O2))

  • 천석영;장순웅
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제12권9호
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    • pp.55-61
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    • 2011
  • 본 연구는 UV와 $H_2O_2$를 통한 광분해 반응기에서의 Methyl Tert Butyl Ether(MTBE) 제거에 대해 조사하였다. 이 공정은 일반적으로 UV의 존재 하에 수용액 상에 생성되는 OH 라디칼을 요구하며, 이 라디칼들은 MTBE 분자를 공격하여 최종적으로 파괴하거나 무해한 단순 화합물로 전환시킨다. 반응들은 조사강도, MTBE 초기농도와 $H_2O_2$/MTBE비의 독립변수를 수학적으로 표현하였고, 반응표면법(Response Surface Methodology; RSM)을 사용하여 모델화하였다. 이 실험들은 Box-Behnken Design(BBD)를 통한 15개의 실험을 포함하여 실시하였다. ANOVA의 회귀분석 항은 유의한 p-value(p<0.05)와 높은 결정계수($R^2$=94.60%)를 나타내어 2차 회귀모델의 예측이 적절한 것으로 나타났다. 그리고 반응에 대한 정준분석을 통해 예측된 Y에 대한 최적 반응과 최대반응의 예측된 능선을 통해 최적조건은 각각 조사강도인 $x_1$=25.75W, MTBE 초기농도의 $x_2$=7.69mg/L 와 $H_2O_2$/MTBE비인 $x_3$=11.04로 관찰되었다. 본 연구는 RSM이 MTBE 제거의 최대화와 운전조건의 최적화에 적용하기에 알맞은 것으로 나타났다.

이탈리아 르네상스 빌라 란테의 정원건축적 특성 (A Study on the Characteristics of Garden Architecture in Italian Renaissance Villa Lante)

  • 최종희
    • 한국전통조경학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.90-98
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    • 2011
  • 본 연구는 이탈리아 르네상스 정원의 조영배경, 입지 및 공간구성특성 구명에 있어 주요한 역할을 점유하고 있는 빌라 란테의 정원건축적 특성을 구명하는데 목적을 두고 수행되었다. 연구를 위한 조사는 문헌조사와 현지조사로 구분하여 이루어졌으며, 자세한 내용은 다음과 같다. 첫째, 조영의 경우 16세기 초 비테르보(Viterbo)의 교구장인 라파엘레 리아레오(Raffaele Reareo), 옥타비아노 비스콘티(Ottaviano Visconti)에 의해 빌라 조영이 시작되었으며, 이후 추기경 니콜로 리돌피(Niccolo Ridolfi)에 의해 수로가 건설되고, 1574년 추기경 감바라(Gambara), 몬탈토(Montalto)에게 소유권을 넘겨진 이후 카지노 등 주요 정원요소들이 완성되었다. 이후 란테 가문에 의해 교황청과의 임대, 소유권 인정 이전 등에 과정을 거친 후 현재에 이르고 있다. 둘째, 입지의 경우 도심에 위치하는 우르바나 성격을 가지며, 지형조건과 주변 경관과의 관계에서는 도심의 중앙광장과 강한 시선 축을 형성하며, 주변 자연환경을 빌라 및 정원의 통합적 시계 내에 포함시켜 건물과 수림대, 동적인 수공간 요소와의 연계성을 형성하고 있다. 셋째, 공간구성의 경우 고대 신화의 상징적 이미지와 피에트로 데 크레센지(Pietro de Crescenzi)의 데 루러리움 코모도런 리브리(Liber ruralium commodorum libri), 수학적 이론에 근거한 신 플라톤의 비례법칙 등을 기반으로 카지노를 중양축의 양쪽으로 분리해서 위치하게 하고, 축을 공간구성의 중심으로 삼아 정원을 빌라의 부속이 아닌 독립된 하나의 요소로 다루고 있으며, 노단을 이용한 카지노와 정원, 수림대, 주변 경관의 통합적 시계구조를 구현하였다. 넷째, 구성요소 중 식생의 경우 상층식재로는 플라타너스, 소나무, 감탕나무 등이, 하층식재로는 서양호랑 가시나무, 회양목, 장미 등이 비중이 높게 나타나고 있음을 파악할 수 있었으며, 건조물의 경우 주거기능의 카지노, 노단, 로지아 등이, 수경관으로는 분수, 캐스케이드, 벽천, 샘 등이, 점경물로는 해시계, 의자, 전망대 등이 나타나고 있었다.