임피던스 혈량 측정법(impedance plethysmography)은 인체의 어느 특정부위에서의 혈량의 변화를 환자에게 전혀 고통을 주지않고(noninvasive) 안전하고 간편하게 측정하는 방법으로서, 특히 심장의 빅동량(stroke volume)를 측정하는 분야를 임피던스 카디오그라피(impedance cardiography)라고 한다. 혈량 측정법은 인체의 어느 부위에서 박동하는 혈량은 그 부위로 유입되는 혈량과 유출하는 혈량의 차이 만큼 유발한다는데 근거를 두고 있다. 한편 심전도는 주로 심장의 전기적인 면을 측정하는 반면 임피던스 카디오그라피는 박동량과 심장 근육의 수축능력(contractility)등 심장의 기계적인 면을 측정할 수 있다.
전기화학반응은 일반적으로 반응속도가 전류에, 반응의 구동력이 과전압에 대응하기 때문에 전류 또는 전위의 경시적 변화로 부터 적극 반응기구나 반응의 과정을 해석하는 법이 널리 이용되고 있다. cyclic voltammetry과 chrono-potentiometry을 비롯한 시간영역에서의 해석에 대해, 전극계의 동적인 특성을 주파수 영역에서 해석하는 것도 가능하며 교류임피던스법이 가장 잘 알려진 방법이다. 여기서는 교류임피던스법의 고찰법, 기본적인 측정법, 몇개의 계에 있어서 임피던스 특성 및 그 방법의 새로운 전개에 대해서 설명한다.
한국음향학회 1997년도 영남지회 학술발표회 논문집 Acoustic Society of Korean Youngnam Chapter Symposium Proceedings
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pp.53-56
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1997
Tonpilz 압전변환기에 관하여 유한요소법을 사용하여 공기중의 동특성 해석과 수중의 방사임피던스를 해석하였다. 공기중에서 트랜스듀서의 구조를 변화시키면서 입력 어드미턴스 특성과 진동모드를 해석하여 압전변환기를 모델링하였다. 음향 윈도우를 압전변환기 전면에 부착한 후 유한요소법(FEM)에 의하여 매질의 영향을 고려한 입력어드미턴스 특성을 해석하였으며, 또한 방사임피던스 계산 루틴을 추가하여 무한 배플의 경계조건하에서 방사 임피던스를 해석하였다. 공기중과 수중에서의 해석을 통하여 Tonpilz 압전변환기 단일 소자의 구조 변경 및 기계 부재의 추가등에 따라 변동하는 변환기의 특성 및 방사 임피던스를 해석하므로서 평면 배열형 음향 트랜스듀서의 설계에 필요한 파라메터를 구할 수있다.
구형 배플상의 피스톤 음원에 대하여 방사임피던스 특성을 2차원 축대칭 유한요소법과 하이브리드형 무한요소법을 사용하여 수치 해석하였다. 강체 배플에 있어서 피스톤 음원의 방사면 크기에 따른 자기방사임피던스 변화와 피스톤 음원간의 상호방사임피던스 변화를 계산한 결과는 알려진 해석해와 잘 일치하였다. 또한 비강체 배플의 적용에 따른 자기방사임피던스 및 상호방사임피던스의 변화를 규명함으로서 음향변환기의 설계 및 방사특성 해석에 응용되어질 것으로 기대된다.
본 논문에서는 무효전력 오차를 야기하는 유도성-저항성 복합성의 불평형 임피던스 선로 하에서 가상 인덕터와 가상 저항을 사용한 드룹 제어 기반의 병렬형 인버터 시스템에 관해 다루고 있다. 여기서 무효 전력 분담 에러는 각 선로 임피던스의 전압 강하를 고려함에 따라 개선 가능하다. 그러나 병렬형 인버터 시스템이 고전류, 고용량일 경우 지령 출력 전압 크기는 정격 전압 크기에 미치지 못하게 되며 이는 가상 인덕터 및 저항값과 출력 전류의 곱을 통한 가상 임피던스의 전압강하 산출법에 기인한다. 이러한 이유로 본 논문에서는 기존의 드룹 방식에 선로 임피던스 전압 강하 뿐만 아니라 가상 임피던스의 전압 강하도 추가되었고 이를 통해 병렬형 인버터의 전압 출력이 정격 출력값의 범위 안에서 구동하도록 하였다. 가상 인덕터와 가상 저항의 적용법에 대한 비교에 기반을 둔 제안된 드룹 방식은 PSIM 시뮬레이션을 통해 검증되었다.
본 논문에서는 기 확립한 정방형 진동면의 수열을 사용한 자기 및 상호방사 임피던스 계산법을 확대 적용하여 임의정수의 종횡비를 갖는 장방형 트랜스듀서의 자기방사 임피던스 계산법을 제시하였다. 이 방법은 짧은 시간내에 비교적 정확한 계산 결과를 얻을 수 있는데, 분할한 음원요소의 수에 따른 계산정도 및 계산시간을 고찰한 후, 종횡비가 다른 몇몇 장방형 트랜스듀서의 자기방사 임피던스를 산출하여 기존의 문헌치와 비교하였다.
U형 수준선의 특성임피던스는 유한차분법에 의해서도 계산될 수 있으나 이 연구에서는 모먼트법에 의하여 그의 특성 임피던스를 계산한다. 유한차분법에 의한 계산결과와 모먼트법에 의한 결과에는 10%정도의 차가 좌우한다. 그러나 내부도체가 외부도체의 중앙에 있을 때 모먼트법에 의한 결과는 선석적인 방법에 의한 결과와 거의 일치된다.
본 연구에서는 전기 임피던스 분광법을 이용하여 시멘트계 재료의 응결 시점을 평가하였다. 시멘트 페이스트 시편을 제작한 후 전기노드를 매립하여 전기 임피던스 응답 스펙트럼의 변화를 연속적으로 모니터링하였으며, 이와 동시에 간이단열시험을 통한 수화온도측정과 비카트침 시험을 함께 수행하였다. 전기 임피던스 분광법에서는 시멘트 페이스트의 수화와 동시에 컨덕턴스가 서서히 증가하는 경향을 나타냈다. 이후, 특정시점에 이르러 컨덕턴스는 급격히 감소하는 경향을 나타냈으며, 이후 또다른 특정시점에서 완만하게 감소하는 경향을 나타냈다. 이러한 특정 시점은 간이단열시험 및 비카트침 시험에 의해 측정된 응결시점과 부합하는 것으로 나타났다. 이를 통해 전기 임피던스 분광법을 이용하여 시멘트계 재료의 응결을 효과적으로 모니터링하는 것이 가능하리라 판단된다.
슈퍼커패시터의 성능을 시험하기 위해 필요한 기존의 실험방법들에는 충방전을 통한 커패시턴스의 측정, AC 임피던스 법에 의한 등가직렬저항(ESR)의 측정 및 자연방전의 측정 등이 포함되는데, 이러한 방법들은 번거롭고 많은 시간을 소요하므로 대량 생산되는 슈퍼커패시터의 모든 셀의 특성을 파악하는데 사용하기는 곤란하다. 따라서 본 논문에서는 전기화학적 임피던스 분광법에 의해 슈퍼커패시터의 등가 임피던스 모델의 파라미터를 추출하고 이를 이용하여 슈퍼커패시터의 제반 특성들을 간접적으로 파악함으로써, 번거로운 여러 가지 실험 없이 전기화학적 임피던스 분광법만으로 슈퍼커패시터의 성능을 판별할 수 있는 새로운 방식을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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