Purpose: A noncentral composite design method is to be developed to explore farther region for the first factorial design. A general guideline for sequential experimentation is provided. Methods: (1) A non-overlapping noncentral composite design (NNCD) is developed, in which the second factorial design shares one design point that indicates the best response value in the first factorial design. (2) Four composite designs are compared in terms of the four design evaluation criteria, which are D-, A, G, and I-optimality. (3) A follow-up design strategy is suggested based on the interaction effect, direction of improvement, number of factors. Results: (1) NNCD and model building method are presented, which is useful for exploring farther region from first factorial design block. (2) The performances of the four composite designs are compared. (3) A follow-up design strategy is suggested. Conclusion: (1) NNCD will be useful to explore farther region for the first factorial design. (2) A follow-up design strategy can be beneficial to the experimental practitioners for product and process design and improvement.
\ulcorner연구자들은 순차적으로 양측폐를 이식하는 수술수기를 익힘으로서 사람에서 양측 폐이식이 필요로 하는 경우를 대비하고자 본 실험을 계획하였다. 몸무게 25kg 내외의 황견 14마리 준비하였으며 1회 실험에 2마리의 황견이 사용되었으며 이중 1마리는 정중흉골절개하여 폐동맥을 통해 Prostaglandin E1을 20mg/kg을 투여하고 4$^{\circ}C$로 냉각된 Euro-Collin's (E-C) preservation 용액을 70cc/kg 양으로 30 cmH2O의 압력으로 신속히 주입하여 심장-폐를 절제한 후 나머지 1마리를 좌측 흉부절개하여 폐동맥, 상, 하 폐정맥 및 기관지를 노출시킨 후 전폐절제술을 시행하였다. 수술중에 혈압을 계속 측정하면서 출혈이 된 만큼의 피를 수혈하면서 정상혈압을 유지시켰으며 수술후 1시간 간격으로 대퇴동맥압, 폐동맥압과 각각의 산소분압을 측정하였다. 첫번째 실험은 좌측폐를 먼저 이식하여 우측폐이식시 폐동맥압이 증가하여 심장마비로 사망하였는데 이는 좌측폐가 체순환 모두를 감당하기에는 너무적어 폐동맥 고혈압이 온 것으로 생각되고 두번째 실험에서는 우측폐이식후 좌측폐 이식시 수술시야 확보 부족으로 폐동맥 결찰부위에서 출혈이 발생하여 중도에 실험을 종료 할 수밖에 없었다. 다섯번째 실험에서는 우측폐이식후 재관류손상으로 좌측 폐이식이 불가능 하였다. 세번째 실험은 우측폐이식후 좌측폐 이식시 폐동맥압이 증가하였으나 양측 모두 이식후 정상으로 돌아왔다. 그러나 네 번째, 여섯 번째와 일곱 번째 실험은 특별한 문제가 없었다. 이식직전, 일측폐이식후 및 양측폐이식후의 산소 분압차 및 폐동맥압을 비교해보면 산소분압은 수술전에 119.56$\pm$35.728 mmHg에서 86.5$\pm$32, 88.67$\pm$10.22 mmHg로 감소하였고 폐동맥압의 평균은 수술전에 11.4$\pm$5.68 mmHg에서 25.94$\pm$11.53, 29.67$\pm$9.31 mmHg로 증가 하였으나 모두 통계적 의의는 없었다(p>0.05). 양측 폐이식수술에서인 폐동정맥문합부위의 파열, 협착, 뒤틀림 등의 수술수기상의 문제점을 예방하면서 우측폐를 먼저 이식하면서, 폐수술시야를 충분히 확보하고, 재관류손상을 방지하는 경우 cystic fibrosis, pulmonary hypertention, emphysema와 같은 심한 호흡부전증 환자의 치료방법으로 적합하리라 사료된다.
This paper shows the design optimization of the paper feeding mechanism under dynamic behavior by using commercial codes of RecurDyn/MTT2D and RecurDyn/AutoDesign which are developed by functionBay, Inc. A virtual mockup for dynamics analysis of the paper feeding mechanism is build on RecurDyn/MTT2D and is simulated. Flexible paper is represented as a series of rigid bars connected by revolute joints and rotational spring dampers. Paper is fed by a contact and friction mechanism on rollers or guides. The slip of the paper and nip force of rollers are measured to estimate the system performance. After a simulation, these performances are automatically send to RecurDyn/AutoDesign which is a sequential approximate optimization tool based on the response surface modeling. RecurDyn/AutoDesign makes the approximate objective function and computes the optimized design points of the design variables and gives them to analysis tool. And then the simulation is repeated with the updated design variables. These processes are repeated until finding a tolerable design optimization. In this paper, a paper feeding mechanism is introduced and it is optimized with the proposed algorithms.
우리나라 생활폐기물 중 음식물쓰레기는 가장 많은 부분을 차지하고 있다. 또한, 음식물쓰레기에서 발생되는 음폐수의 발생량은 8,926톤/일에 달하고 있지만, 이 중 극히 일부만이 하수처리장 등에서 병합 처리되고 있고 대부분은 해양 투기되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 독일 GBU사로부터 중온/습식/이상 혐기성 소화 기술을 도입하여 HADS Pilot Plant를 설치하였고, 2008년 3월부터 국내 음폐수 및 음식물쓰레기에 적합한 최적의 운전기술을 확보하기 위한 Pilot Test를 실시하였다. 본 실험에 사용된 HADS Pilot Plant는 산발효조($6m^3$), 메탄발효조($50m^3$), 안정화조/가스저장조($40m^3$)그리고 가스 소각기로 구성되어 있다. 그리고 적용 음폐수 및 음식물쓰레기는 경기도 Y군에 위치한 사료화 시설에 반입되는 것을 이용하였는데 음폐수는 평균 TS 13.5%, VS 80%, pH $3.7{\pm}0.2$의 성상을 나타내었다. 이를 이용해 계단식으로 유기물 부하를 증가시키면서 $4kgVS/m^3/d$까지 적용하며 중온 상태에서 혐기성 소화를 실시한 결과, $0.8Nm^3/kgVS_{rem}/d$의 바이오가스 회수 및 85%의 VS 감량이 가능함을 확인하였다. 그리고 음식물쓰레기는 음폐수와 달리 1차 파쇄/선별기 및 배관상에 설치되는 2차 미세파쇄/선별기를 통한 전처리를 실시하였고, 1차 파쇄/선별 후 평균적으로 TS가 17.4%, VS는 81%, pH는 $3.85{\pm}0.2$의 성상을 나타내는 음식물쓰레기를 2차 미세파쇄/선별기를 거쳐 Pilot Plant의 산발효조에 투입하여 중온상태에서 혐기성 소화를 실시하였다. 음폐수 적용시와 마찬가지로 계단식으로 유기물 부하를 증량하면서 $4kgVS/m^3/d$까지 적용하여 운전하였고, 그 결과 약 $0.9{\sim}1.2Nm^3/kgVS_{rem}/d$의 바이오가스 회수와 85~87%의 VS 감량 효율을 확인하였다. 음폐수와 음식물쓰레기의 혐기성 소화 실험 결과, 제거된 VS량을 기준으로 보았을 때, 음식물쓰레기에서 더 많은 바이오가스 발생하였는데 이는 음식물쓰레기에 존재하는 고형물이 미생물들의 서식 공간으로 활용됨에 따라 혐기성 소화 과정에서 일어나는 혼합 발효 및 공영양 대사가 음폐수 대비 좀 더 수월하게 일어날 수 있게 된 데에 따른 결과라고 생각된다. 당사의 HADS Pilot Plant test에서는 계단식의 순차적인 유기물 부하 증량과 총VFA/총 알카리도 비율을 0.3~0.4 수준이하로 유지하며 운전함에 따라 음폐수와 음식물 모두에서 안정적으로 $4kgVS/m^3/d$까지의 유기물 부하 적용이 가능하였다. 또한, 생산된 바이오가스 내 메탄의 함량은 60~65%를 유지하였으며, 메탄발효조의 pH는 별도의 조절이 없이도 운전기간 동안 평균 7.8~7.9 수준을 유지하였다. 이처럼 pH 3.7~3.8의 음폐수 또는 음식물쓰레기의 투입에도 안정적인 완충능력을 보여준 것은 소화조 내에서 기질로부터 분해되어져 나오는 암모니아와 이산화탄소가 강력한 버퍼 시스템을 구축하고 있음에 따른 결과로 사료된다. 그리고 음폐수와 음식물쓰레기의 경우 모두 85%이상의 높은 VS 제거율을 보여주었는데 이는 당사의 HADS Pilot Plant 소화조의 구조가 내통과 외통으로 구분되어져 있음에 따라 plug flow + CSTR의 특징을 가짐에 따른 결과로 판단된다. 상기한 결과를 바탕으로 향후에는 $5kgVS/m^3/d$ 수준의 유기물 부하 적용운전도 계획하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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