• 제목/요약/키워드: 와구조

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평면(平面) 트러스 구조물(構造物)의 형상최적화(形狀最適化)에 관한 구연(究研) (A Study on Shape Optimization of Plane Truss Structures)

  • 이규원;변근주;황학주
    • 대한토목학회논문집
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    • 제5권3호
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    • pp.49-59
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    • 1985
  • 탄성(彈性) 이론(理論)에 의하여 트러스의 형상최적화(形狀最適化) 문제(問題)를 형성(形成)하게 되면 부재(部材)의 단면적(斷面積)과 절점(節點)의 좌표(座標)를 동시에 고려(考慮)해야 하는 복잡(複雜)한 비선형(非線型) 계획문제(計劃問題)가 된다. 이런 비선형(非線形) 계획문제(計劃問題)를 해석(解析)할 수 있도록 제시(提示)된 기법(技法)이 별로 없고 현재 사용(使用)하고 있는 기법(技法)들도 실제(實際)의 적용(適用)에 제한(制限)을 받는 경우가 많다. 그러므로 트러스의 형태(形態), 재하조건(載荷條件) 등에 구애됨이 없이 트러스의 형상(形狀)을 최적화(最適化)할 수 있는 일반(一般) 해석기법(解析技法)이 필요(必要)한 것이다. 이에 본연구(本硏究)에서는 전(全) 해석과정(解析過程) two-phases로 나누어 phase 1 에서는 단면(斷面)을 최적화(最適化)하고 phase 2 에서는 트러스의 절점좌표(節點座標)를 변수(變數)로 하여 형상(形狀)을 최적화(最適化)하는 알고리즘을 개발(開發)한 것이다. 이 알고리즘의 phase 1 에서 유도(誘導)된 비선형(非線型) 계획문제(計劃問題)를 SUMT 문제(問題)로 변환(變換)시켜 Modified Newton-Raphson Method에 의한 SUMT 법(法)을 채택(採擇)하고 phase 2 에서는 Rosenbrock Method의 일방향(一方向) 탐사기법(探査技法)에 의해 목적함수(目的凾數)만이 최소(最小)가 되도록 하는 기법(技法)을 도입(導入)하여 최적화(最適化) 알고리즘 개발(開發)하였다. 개발(開發)된 알고리즘을 트러스의 형태(形態), 설계제약조건(設計制約條件), 재하조건(載河條件) 등을 변화(變化)시켜 가면서 수종(數種)의 트러스에 적용(適用)하여 수치계산(數値計算)을 실시(實施)하고 그 결과(結果)를 다른 알고리즘의 결과(結果)와 정교(正較)하므로서 개발(開發)된 알고리즘의 타당성(妥當性) 안정성(安定性) 적용성(適用性)을 검토(檢討)하였다. 연구(硏究) 결과(結果) 개발(開發)된 이 two-phases 알고리즘은 트러스의 설계조건(設計條件)에 구애받지 않고 트러스의 형상최적화(形狀最適化)에 적용(適用)할 수 있으며 안정성(安定性)있게 빠른 속도(速度)로 최적해(最適解)에 수렴(收斂)한다는 사실(事實)이 확인(確認)되었다. 이에 본(本) 알고리즘을 트러스의 형상최적화(形狀最適化) 알고리즘으로 새로이 제안(提案)하고 본(本) 알고리즘이트러스의 경제적(經劑的)인 설계(設計)에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료(思料)된다.

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정규화LPI와 전단파 속도의 상관관계를 활용한 서울과 경주 지역 액상화 위험도 평가 (Assessment of Liquefaction Potential Using Correlation between Shear Wave Velocity and Normalized LPI on Urban Areas of Seoul and Gyeongju)

  • 송영우;정충기;박가현;김민기
    • 대한토목학회논문집
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    • 제38권2호
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    • pp.357-367
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    • 2018
  • 최근 경주와 포항에서 발생한 지진으로 국내에서 액상화 현상에 대한 관심이 커지고 있다. 지반의 액상화는 포화된 상태에서 지진과 같은 동하중을 받았을 때 과잉간극수압이 발생하여 흙이 강도를 상실하고 물과 같이 거동하는 현상이며 지반 침하와 상부구조물의 전도와 같은 심각한 문제를 야기한다. 따라서 액상화 발생 가능성을 미리 파악하고 대비할 필요가 있다. 액상화의 발생 가능성과 액상화 피해 정도는 일반적으로 액상화 가능 지수(Liquefaction Potential Index, LPI)에 의해 정량적으로 평가된다. LPI의 계산은 시추공 별로 이루어지며 지반응답해석이 필수적인 작업으로 선행되어 많은 시간과 노력이 필요하다. 본 연구에서는 다양한 지하수위 분포를 가지는 넓은 지역의 액상화 평가를 간단히 수행할 수 있도록 전단파 속도와 LPI의 상관관계를 이용한 액상화 평가 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 액상화 가능 층의 평균 전단파 속도(${\bar{V}}s^{\prime}liquefiable$)와 액상화 가능 층의 두께로 나누어 정규화한 정규화 LPI의 상관관계를 분석하여 지하수위 별로 다양한 암반노두가속도에 대해 적용 가능한 상관관계식을 제시하고 이용한다. 상관관계를 이용한 액상화 평가 방법의 적용성을 확인하기 위해 서울특별시의 104개 시추조사자료를 이용하여 지하수위 0m, 1m, 2m, 3m에 대해 상관관계식을 제시하였으며 제시한 상관관계식을 이용하여 서울특별시와 경주시의 액상화 발생 가능성을 평가하였다. 지반응답해석을 이용해 계산한 LPI와 상관관계식을 이용해 계산한 LPI를 비교하였으며 제안된 액상화 평가 방법의 적용성을 확인하였다. 마지막으로 제안된 액상화 평가 방법에 따라 결정된 LPI의 분포를 지구통계학적 기법인 크리깅을 통해 지도로 나타내었다.

테입캐스팅을 이용한 대면적 (100 cm2) 연료극 지지체식 평판형 고체산화물 연료전지의 개발 (Development of Anode-supported Planar SOFC with Large Area by tape Casting Method)

  • 유승호;송근숙;손희정;김종희;송락현;정두환;백동현;신동열
    • 전기화학회지
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    • 제6권1호
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    • pp.41-47
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    • 2003
  • 본 연구에서는 중저온에서 작동되는 연료극 지지체식 평판형 연료전지를 연구하였으며, 저가의 공정인 테입케스팅법을 이용하여 $0.8\~1mn$의 두께와 $25,\; 100,\;150cm^2$크기의 평판형 연료극 지지체를 제작하였고, 연료극 지지체의 특성을 확인하기 위해서 기공률, 가스 투과율 그리고 전기전도도 등을 측정하였다. $12wt.\%$의 결합제를 사용하여 제작된 지지체의 기공률은 $45.8\%$이고 환원 시 $53.9\%$로 증가함을 보였다. 연료극 지지체는 $850^{\circ}C$에서 900S/cm의 높은 전기전도도를 나타내었으며, 1기압 하에서 공기로 측정하였을 때 6l/min의 기체투과량을 보였다. 단전지의 제조는 테잎케스팅 법으로 제조된 연료극 지지체위에 슬러리 디핑 코팅법을 이용하여 전해질과 공기극을 순차적으로 제조하였다. YSZ의 농도를 $10wt.\%\;와\;20wt.\%$로 하여 제조된 전해질의 두께는 각각 form와 300m이었고, 공기극은 LSM-YSZ/LSM/LSCF의 다층 구조로 구성되었다. $10{\mu}m$두께의 전해질은 매우 치밀하였고 3기압 하에서 가스 투과도는 2.5ml/min을 나타내었다. 단전지의 성능 시험에서 $20\~30{\mu}m$두께의 전해질을 갖는 연료극 지지체식 평판형 연료전지는 $750^{\circ}C$에서 0.6V, $300 mA/cm^2$성능을 보였다.

흑운모 및 황철석에 의한 6가 크롬의 환원 반응속도와 반응기작 (Kinetics and mechanism of chromate reduction by biotite and pyrite)

  • 전철민;김재곤;문희수
    • 자원환경지질
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    • 제36권1호
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    • pp.39-48
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    • 2003
  • 본 연구에서는 황철석과 흑운모를 이용한 회분식반응조실험(batch reactor experiment)을 통하여 수용성 Cr(Ⅵ)의 제거 및 반응속도를 살펴보았으며 이에 따른 산화환원 반응기작을 고찰하였다. 황철석 실험군이 흑운모실험 군에 비해 산화환원반응속도가 100배정도 빨랐으며, pH 3의 실험군이 pH 4 실험군에 비해 Cr(III)으로의 환원반응속도가 빠르게 나타났다. 황철석 실험군에서 Cr(Ⅵ) 초기농도치 90%이상이 제거되는데 걸리는 시간은 pH가 4일때 4시간, pH가 3일 때 40분 이내였다. 반면에, 흑운모 실험군의 경우 pH가 3인 조건에서도 Cr(Ⅵ) 초기농도의 90%이상이 제거되는데 400시간 이상이 걸렸다. 모든 조건에서 Cr(III)치 농도는 초기에 증가하는 경향을 보이다가 일정시간이 지나면 안정한 농도로 고정되었다. 산성의 반응용액에서 Cr(Ⅵ)의 환원반응속도는 이 두 광물이 포함하고 있는 2가 철의 해리속도와 관련이 있음을 의미한다. pH 4의 조건인 실험군에서는 용액 내 Cr(Ⅵ)이 Cr(III)으로 환원되고 Fe(II)가 Fe(III)로 산화된 후, (Cr, Fe)(OH)$_3$$_{ (s)}$와 같은 침전물을 생성하여 상대적으로 용액내 Cr(III)과 Fe(III)농도가 낮은 것으로 여겨진다. pH 3의 실험군을 화학양론적 고찰하였으며, 흑운모의 실험에서는 수용성 Fe(II)의 감소된 양과 Cr(Ⅵ)의 환원된 양의 이론적인 몰비가 [3Fe(II) : 1Cr(Ⅵ)]임에도 그 몰 비가 약 1:1로서 1 mole의 Cr(Ⅵ)을 환원시키는데 Fe(II)이 적게 소비되었으며, 이는 광물에서 해리되는 Fe(II)에 의한 Cr(Ⅵ)의 환원뿐만 아니라 흑운모 구조 내 Fe(II)이 용액 내 Fe(III) 이온을 Fe(II) 이온으로 환원시키는 불균질산화환원반응이 발생하고 이 반응으로 생성된 Fe(II) 이온이 다시 Cr(Ⅵ)의 환원반응에 기여하였기 때문이다. 그러나 황철석 실험의 경우, 그 몰비가 약 2.90:1 로서 3에 가까우며, 이는 황철석의 빠른 산화를 통하여 급속한 Fe(II) 이온이 공급됨으로서 Cr(Ⅵ)의 환원반응이 이론적 화학양론의 반응 몰비에 부합한 결과를 보인 것으로 판단된다.

독도 연안 식물플랑크톤의 계절적 분포 특성과 환경요인: 2018년과 2019년 비교 (Seasonal distribution of phytoplankton and environmental factors in the offshore waters of Dokdo: Comparison between 2018 and 2019)

  • 이민지;김윤배;강정훈;박찬홍;백승호
    • 환경생물
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    • 제38권1호
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    • pp.47-60
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    • 2020
  • 본 독도 연안 해역에서 2019년 계절적 수환경 특성과 식물플랑크톤 군집구조 변화 특성을 파악하고, 2018년과 2019년 특성을 비교하고자 두 연도의 4계절 수층별 조사가 수행되었다. 2019년에는 총 4문 69종의 식물플랑크톤이 관찰되었고, 평균 식물플랑크톤 개체수는 1.90×104 cells L-1로 매우 낮게 나타났다. 동계에는 평균 3.19×104 cells L-1로 대부분 미동정 편모류가 우점하였고, 춘계에는 3.12×104 cells L-1로 역시 편모류가 약 50%를 차지하였으며, P. obtusidens를 포함한 다양한 와편모조류가 출현한 특징이 있었다. 하계 개체수는 0.46×104 cells L-1로 매우 낮은 개체수와 종이 나타났고, 추계에는 평균 개체수가 0.89×104 cells L-1로 낮았으며, 여러 종의 Chaetoceros와 함께 Bacteriastrum spp., Guinardia striata, Psuedo-nitzschia spp. 과 같은 규조류가 다양하게 나타났다. 또한, 2018년 추계와 동일하게 열대 지표종인 Ornithocercus sp.와 Amphisolenia sp.가 관찰되었다. 2019년에는 대마난류와 남해 연안의 영향을 받은 종이 출현하였지만, 전반적으로 매우 낮은 개체수를 보이며 편모조류가 우점한 특징이 있었다. 식물플랑크톤 다양성은 2018년 하계와 2019년 동계에 높게 나타났고, 군집분석에서도 계절에 상관없이 크게 4개 그룹으로 구분되었다. 2018년과 2019년 수환경은 특이적으로 춘계에 성층이 약하게 형성되었고, 2018년 추계에는 하계와 동일하게 수괴가 안정되어 식물플랑크톤이 대증식한 것으로 사료된다. 식물플랑크톤 군집 및 개체수는 하계를 제외하고 계절별 우점 종의 차이를 보였으며, 이 차이는 추계에 가장 뚜렷하였다. 따라서 독도 연안 해역은 일반적인 동해의 특성과는 다르게, 외해역임에도 불구하고 얕은 지형과 다양한 해류, 섬효과 등과 같은 복합적인 영향으로 연도별 계절별 특성이 다르게 나타날 수 있다는 것을 시사한다.

청각 EPR의 내외생적 요소들과 성격의 상관에 관한 연구 (Correlations of Exogenous and Endogenous Components of Auditory ERPs to Psychometric Measures of Personality)

  • Park, Chang-Bum;Lee, Ji-Young;Chi, Sang-Eun;Park, Eun-Hye;Lee, Young-Hyuk;Kim, Hyun-Teak
    • 감성과학
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    • 제5권4호
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    • pp.59-66
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    • 2002
  • 본 실험은 청각 사상관련전위(ERP)를 이용하여 다양한 성격 특질 모형들의 생물학적 근거와, 구조의 공통점과 차이점을 명확히 하기 위해서 설계되었다. 48명의 대학생 피험자들에게 4가지 성격 측정 검사(NEO-Pl-R, EPQ-R, BIS/BAS 척도, IVE)를 시행하고, 이어 두 종류의 청각 자극 세트(50㎳와 300㎳)를 이용한 오드볼 과제를 통해 ERP를 측정하였다. 설문지 간의 상관과, 설문지와 ERP 내외생적 구성 요소 간의 상관, 그리고 그 상관의 두피 분포 양상을 통합적으로 고려하여 해석하였다. 각 성격 검사의 외향성 척도에 해당한다 할 수 있는 E, E, BAS-FUN은 양성 모두에서 높은 수준의 설문지 척도 간 정적 상관을 보였으나, 50㎳ 자극으로 유발된 P3 진폭은 E와 BAS-FUN에 대해서만 유의하게 높은 상관을 나타내었다 이 결과는 Eysenck의 모델과 일견 일치하는 결과이지만, 그가 개발한 EPQ-R의 외향성 척도(E)보다는 오히려 다른 척도들이 뇌파에 반영된 성격의 생물학적 기제를 측정하기 위한 적절한 도구일 수도 있음을 시사한다. 신경증적 경향성을 반영하는 N과 N 척도는 50㎳ 자극에 대한 여성 피험자의 N1, P2 진폭과 유의한 상관을 보였다. 그러나 이론적으로 두 척도에 등가적인 것으로 예상되었던 BIS 척도는 설문지 간 상관이나 ERP요소와의 상관에서 모두 유의한 결과를 보이지 않았다. Eysenck가 성격의 세 번째 축(차원)으로 제시했던 P(정신병적 경향성) 역시 여성 피험자들에게서 두드러지는 설문지간 상관을 보였으나, 300㎳자극에 대한 P2 진폭과의 정적인 상관은 양성을 합한 자료에서만 발견되었다. 여성의 상관 분포는 비록 통계적으로 유의한 수준에는 이르지 못하였으나, 양성 자료의 분포와 유사함이 확인되었다 이 실험의 결과는 P3 진폭과 외향성 간의 부적인 상관 관계를 보고하였던 기존 연구들을 지지한다. 또한 본 실험에서 확인된 Eysenck 모델의 신경증적 경향성이나 정신병적 경향성이 ERP의 비교적 초기에 나타나는 외생적 구성 요소들(Nl, P2)과의 상관 양상은, P3 요소에 집중하였던 기존 연구들이 외향성 이외의 차원으로 일관된 결과를 얻어내지 못했던 이유를 설명해줄 수 있을 것이다. 또한 성격 차원과 그것을 지표 하는 ERP구성 요소 간의 관계를 해석할 때에 성별이나 유발 자극의 속성을 고려해야 함을 보여준다.

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한국화의 '한지(韓紙)' 오브제 사용에 대한 연구 (The Study of the Use of 'Korean Traditional Paper' as An Object in Korean Ink Painting)

  • 오세권
    • 조형예술학연구
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    • 제8권
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    • pp.161-184
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    • 2005
  • 한국화는 전통적으로 '종이' 를 바탕 재료로 사용해 왔으며, 그 종이 위에 먹이나 채색으로 작품을 제작하여 왔다. 그러한 전통이 오늘에까지 이어지고 있는 가운데 표현 방법이나 재료는 다양해지고 오늘날 시대에 부응하는 새로운 모색을 시도하고 있다. 한국화의 새로운 모색 가운데 표현 재료는 작품의 구조와 형식에 변화를 줄 수 있다. 이는 표현 재료가 작품에 있어서 중요한 위치를 차지하고 있음을 말한다. 현대 한국화에 있어서 재료적 측면의 모색 가운데 하나는 '한지' 에 대한 모색이다. 오늘날 '한지'는 바탕재료의 개념을 넘어 오브제로서 '한지' 그 자체를 작품으로 보기도 한다. 즉, '한지'라는 재료의 개념과 작품의 개념이 분리되는 것이 아니라, 재료 자체가 작품이 되는 것이다. 그러므로 '한지' 는 작가가 표현하고자 하는 것을 담아내는 '바탕 재료'적인 측면과 한지 그 자체가 작품화되는 '오브제'적인 두가지 측면을 동시에 지니고 있는 것이다. 본 연구에서는 '한지'가 지니고 있는 오브제의 성질에 주목하며, 한지의 오브제적 성질이 어떻게 '한국미'와 관계하면서 조형성으로 나타나고 있는지 현대 한국화를 통하여 살펴보고, 한지 오브제를 이용한 작가들의 작품들을 살펴보고 있다. 한국화에서 한지 오브제를 이용하는 표현은 1960년대 이응노 권영우 등에 의해 실험적 표현 방법으로 시작되었다. 그러나 1970년대와 1980년대 들어 소강상태를 보이다가 1990년 '한지작가협회' 가 출범하면서 한지 물성에 대한 관심이 표출되었다. 이때 한국화내에서도 한지의 물성에 대한 관심을 가지면서 임효 이기숙 원문자, ...최무영 등에 의해 본격적으로 이용되기 시작하였다. 이들은 대개 한지가 제품이 되기 전 닥죽(닥 섬유)의 상태에서 그 물성의 특성을 이용하여 작품의 재료로 끌어들이고 있다. 여기서 한지의 물성을 통한 오브제의 표현은 한국화의 조형실험으로서 잊혀진 우리의 전통 미술 재료를 발견하자는 것이며, 한지가 가지고 있는 한국 미의식의 발현이라는 점에 주목하고 있다. 즉, 우리의 미의식을 바탕으로 하여 이를 현대적인 조형정신으로 나아가게 하려는 데 큰 뜻이 있다는 것을 알 수 있다.

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한 종합병원 작업환경의 건강저해인자에 관한 조사 연구 (A Study on the Health Risk Agents in the Workplace of a General Hospital)

  • 김양옥;김기순;박종;류소연;양희연
    • Journal of Preventive Medicine and Public Health
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    • 제29권1호
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    • pp.1-14
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    • 1996
  • 한 종합병원의 작업환경에 존재하는 건강저해인자를 평가함으로써 종사원들의 건강보호와 작업능률 향상에 기여하고자 조사연구를 실시하였다. 병원건물의 구조와 업무내용으로 보아 작업환경의 대표가 될 것으로 보이는 27개 부서를 선정하여 1993년 10월부터 1994년 10월까지 작업환경에 대한 종사원의 설문과 현장조사 및 측정을 실시하였다. 설문을 통하여 종사원들이 느끼는 건강저해인자에의 노출상태를 양호(A), 보통(B), 미흡(C), 불량(C)로 분류하고, 현장조사와 측정에 의한 각 인자의 노출상태를 양호(a), 보통(b), 미흡(c),불량(d)으로 분류하여 노출되고 있는 종사원의 분포를 검토한 결과는 다음과 같다. 1. 작업환경 측정결과 조도는 전체대상자 240명의 근로자 중 c등급 이하의 전반조도에 노출된 종사원은 86명(36%), c등급 이하의 국소조도에 노출된 종사자는 193명(80%)이었고, 온열조건에 관한 측정결과 c등급 이하의 환경에의 노출자가 34명(14%), c등급 이하의 소음환경에 180명(75%)이 노출되고 있었다. 공기 중의 먼지량과 톨루엔의 측정결과 c등급 이하의 환경에 노출된 사람은 없었으며, 외부의 자료와 노출상태를 조사한 결과 방사선과 항암제/항생제에 의한 c등급 이하의 환경에의 노출자도 없는 것으로 평가되었다. 2. 건강저해인자에 대하여 종사원이 느끼는 노출 정도(A, B, C, D등급)와 현장조사와 측정으로 확인된 노출 정도(a, b, c, d 등급)는 차이가 많아서, 특히 조도에서는 종사원이 저해환경을 과소평가하고, 공기 중 먼지에서는 과대평가가 심했으며, 온열조건, 소음, 방사선, 톨루엔, 항암제, 항생제에의 노출은 조사된 결과보다 나쁘게 느끼는 경향이 있었다. 3.설문에서 호소하는 소음의 증류로는 사람 말소리가 179명, 실내장비소리가 131명의 순이었으며, 실내공기 중 먼지의 종류로는 사람들의 옷먼지 108명, 건물먼지 79명의 순으로 많았다. 4. 설문에서 C등급 이하의 마취제에의 노출자가 28명, 알칼리/산에의 노출자가 10명, 약진에의 노출자가 6명이었으나 이들에 대한 측정이 불가능하여 평가할 수 없었다.

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Zinc Oxide와 갈륨이 도핑 된 Zinc Oxide를 이용하여 Radio Frequency Magnetron Sputtering 방법에 의해 상온에서 제작된 박막 트랜지스터의 특성 평가 (Fabrication and Characteristics of Zinc Oxide- and Gallium doped Zinc Oxide thin film transistor using Radio Frequency Magnetron sputtering at Room Temperature)

  • 전훈하;;노경석;김도현;최원봉;전민현
    • 한국진공학회지
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    • 제16권5호
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    • pp.359-365
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    • 2007
  • 본 논문에서는 zinc oxide (ZnO)와 gallium이 도핑 된 zinc oxide (GZO)를 이용하여 radio frequency (RF) magnetron sputtering 방법에 의해 상온에서 제작된 bottom-gate 박막 트랜지스터의 특성을 평가하고 분석하였다. 게이트 절연층 물질로서 새로운 물질을 사용하지 않고 열적 성장된 $SiO_2$를 사용하여 게이트 누설 전류를 수 pA 수준까지 줄일 수 있었다. ZnO와 GZO 박막의 표면 제곱평균제곱근은 각각 1.07 nm, 1.65 nm로 측정되었다. 그리고 ZnO 박막은 80% 이상, GZO 박막은 75% 이상의 투과도를 가지고 있었고, 박막의 두께에 따라 투과도가 달라졌다. 또한 두 시료 모두 (002) 방위로 잘 정렬된 wurtzite 구조를 가지고 있었다. 제작된 ZnO 박막 트랜지스터는 2.5 V의 문턱 전압, $0.027\;cm^2/(V{\cdot}s)$의 전계효과 이동도, 104의 on/off ratio, 1.7 V/decade의 gate voltage swing 값들을 가지고 있었고, enhancement 모드 특성을 가지고 있었다. 반면에 GZO 박막 트랜지스터의 경우에는 -3.4 V의 문턱 전압, $0.023\;cm^2/(V{\cdot}s)$의 전계효과 이동도, $2{\times}10^4$의 on/off ratio, 3.3 V/decade의 gate voltage swing 값들을 가지고 있었고, depletion 모드 특성을 가지고 있었다. 우리는 기존의 ZnO와 1wt%의 Ga이 도핑된 ZnO를 이용하여 두 가지 모드의 트랜지스터 특성을 보이는 박막 트랜지스터를 성공적으로 제작하고 분석하였다.

$H_2^{15}O$ 양전자단층촬영술을 이용한 뇌기능 지도 작성(II): 작업 기억의 지도 작성 (Functional Brain Mapping Using $H_2^{15}O$ Positron Emission Tomography ( II ): Mapping of Human Working Memory)

  • 이재성;이동수;이상건;남현우;김석기;박광석;정재민;정준기;이명철
    • 대한핵의학회지
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    • 제32권3호
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    • pp.238-249
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    • 1998
  • 목적: PET을 이용하여 특정한 자극에 대한 국소 뇌혈류 변화를 영상화함으로써 비침습적으로 뇌의기능적 구조를 밝혀 낼 수 있다. 이 연구에서는 대조과제와 언어성 및 시각적 작업기억중추에 대한 활성화과제를 수행하면서 뇌혈류 PET을 시행하고 그 차이를 분석하여 작업기억에 관한 뇌기능지도를 구성하였다. 대상 및 방법: 정상인 6명에 대해서 각각 대조과제, 단어기억 언어성 작업기억 활성화과제, 그림기억 언어성 작업기억 활성화과제, 시각적 작업기억 활성화과제를 수행시키면서 뇌혈류 PET을 촬영하였다. 언어성 작업기억과제로서 단어 기억과제에서는 4개의 단어를 순차적으로 보여주고 1초 후 1개의 단어를 보여주어 동일한 단어가 4개의 단어 중에 있었으면 버튼을 누르게 하며 $H_2^{15}O$ PET을 촬영하였다. 두 번 째 언어성 작업기억과제인 그림 기억과제에서는 단어 대신에 특정 단어가 연상되는 사물의 그림을 보여 주었다. 시각적 작업기억과제로는 사람의 얼굴 사진을 보여 주고 같은 실험을 하였다. 의미 없는 기호를 보여 주면서 특정한 기호가 나오면 버튼을 누르게 함으로써 시각적 자극과 손가락운동으로 인한 뇌혈류 분포를 포함하게 하여 대조과제로 삼았다. SPM96소프트웨어를 이용하여 각 영상을 표준 지도 위에 공간적으로 정규화하고 활성화상태에서 뇌혈류가 의미 있게 증가된 영역을 찾아내기 위하여 각 화소의 방사능 계수에 대한 공분산분석을 하여 전체 계수 차이를 제거한 후 국소 계수 차이에 대한 귀무가설을 검증하여 각 화소의 Z 값에 대한 통계적 파라메터 영상(statistical parametric image)으로 뇌기능지도를 작성하였다. 결과: 단어를 이용한 언어성 작업기억에 대한 뇌기능지도에서는 왼쪽 브로카 영역와 전-운동영역, 왼쪽 소뇌, 오른쪽 대상회에서 뇌혈류가 증가하였다. 그림 기억과제 때에는 단어 기억과제에서 활성화된 각 부위에 더하여 왼쪽 위쪽 측두엽, 왼쪽 기저핵과 시상, 왼쪽 전-전두엽 등에서 뇌혈류가 증가하였다. 얼굴기억과제는 오른쪽 아래쪽 전두엽, 브로카 영역, 대상회, 위쪽 두정엽 등 주로 오른쪽 대뇌반구의 뇌혈류가 증가하였다. 세 가지 실험에 공통적으로 활성화된 영역을 찾기 위한 결합분석에는 왼쪽 전-운동영역, 소뇌와 기저핵, 오른쪽 대상회, 브로카 영역, 기저핵에서 뇌혈류가 증가하였다. 결론: 이상의 결과는 언어성 작업기억은 주로 왼쪽 대뇌반구의, 시각적 작업기억은 주로 오른쪽 대뇌반구의 활동에 의해서 주도되며 작업기억에 공통적인 활성화지역이 있다는 가설을 지지하였다. 전두엽이 작업기억에 중요한 역할을 한다고 생각한다.

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