본 논문에서는 보 구조물의 응력 변화에 따른 구조역학적 임피던스의 특성을 분석하였다. 이를 위해 다음과 같은 연구가 수행되었다. 먼저 외팔보 형식의 알루미늄 보에 PZT센서와 strain gage를 부착하고, 하중을 단계적으로 증가시키면서 임피던스를 계측하였다. 다음으로 strain gage에서 계측된 변형률과 PZT로 부터 계측된 임피던스 사이의 관계를 분석하였다. 마지막으로 수치해석을 통해 변형률과 임피던스의 관계를 분석하여, 실험결과와 비교하였다.
본 연구에서는 생체 임피던스를 이용하여 3채널 상지(upper arm) 운동 분석 시스템을 제작하였다. 각 채널은 상지의 외전(supination)과 내전(pronation), 팔꿈치(elbow)의 폄과 굽힘, 손목(wrist)의 평과 굽힘에 따른 각 관절의 임피던스 변화를 얻을 수 있도록 설계되었다. 상체 임피던스는 전극의 부착위치에 의존하므로 정밀한 감지를 위해 상지 운동에 대한 임피던스의 변화와 각도계(goniometer)의 각도 변화와의 상관관계를 통하여 상관 관계가 높고, 변화량이 가장 크고 다른 관절의 움직임에 따른 영향이 최소인 곳을 찾아 이를 최적의 전극 위치로 정하였다. 그리고, 선정된 최적의 전극 위치에서 임피던스 변화를 얻어 상지 운동을 분석해 보았다. 최적의 전극 위치에서 손목과 팔꿈치의 각도 변화와 임피던스 변화의 상관 계수는 각각 0.94, -0.97로 아주 높은 상관 관계를 보였다. 또한 이전의 다른 연구에서 임피던스 방법으로 구현해 본적이 없는 팔의 회전(rotation)도 분석이 가능하였다. 이 시스템은 피검자의 동작에 거의 제한을 주지 않고, 가벼우며, 장시간 측정이 용이할 뿐만 아니라 시스템 구성이 영상 분석기에 비해서 단순하다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서 제안하는 방법은 재활과 생체역학, 로봇의 원격 제어, 그리고 가상 현실에서의 동작 구현 등에 활용 할 수 있을 것으로 사료된다.
본 논문에서는 복수개의 단자를 가지는 고집적 센서 어레이의 임피던스 분석을 위한 임피던스 관계 행렬을 제안한다. 복수의 단자 전압과 전류간의 선형 관계는 임피던스 관계 행렬로 표현되고 이 행렬을 이용하면 임의의 단자간의 임피던스를 간편하게 구할 수 있다. 또한 2-port 임피던스 네트워크에 대해서도 임피던스 관계 행렬을 정의하여 구할 수 있다. 복잡한 임피던스 네트워크를 여러 개의 2-port 임피던스 네트워크로 분할하고 각각의 부 네트워크는 이 표현 관계에 의해 정의되고 해석할 수 있다. 제안된 방법은 많은 수의 임피던스 요소를 가지는 센서 어레이의 임피던스를 해석하는데 간편하고도 효과적으로 사용될 수 있고 이를 입증하는 예제를 제시한다.
전기역학적 임피던스(electromechanical impedance)를 이용한 구조물 건전성 모니터링(structural health monitoring; SHM) 기술은 구조물의 주요 부재에 압전센서를 부착하여 이로부터 획득한 임피던스 신호의 변화를 관찰함으로써 구조물의 국부적 상태를 실시간으로 진단하는 것이다. 임피던스는 손상뿐만 아니라 외부 온도에도 민감하게 반응하기 때문에 구조물 진단 결과에 상당한 오차를 유발할 수 있으므로 이에 대한 보상을 수행해야 한다. 따라서 본 논문에서는 온도변화가 임피던스 기반 진단 결과에 미치는 영향을 PZT 센서를 사용하여 실험적으로 연구하였다. 리액턴스(reactance)의 주성분 분석(Principal Component Analysis; PCA)을 통해 도출된 첫번째 주성분과 저항(resistance)으로부터 계산된 손상지수 사이의 관계를 분석함으로써, 온도변화에 의해 구별되지 않았던 손상을 보다 확연하게 구별 할 수 있음을 확인하였다.
본 연구는 뇌졸중 편마비 환자 24명을 대상으로 마비측과 비마비측의 바이오 임피던스 값을 비교 분석하고자 하는 것이다. 본 연구에서는 2015년 10월부터 11월 까지 뇌졸중으로 진단 받은 편마비환자 24명을 대상으로 하였다. MultiScan 5000을 이용하여 바이오임피던스를 측정하였고 프래딕션마커(Prediction mark), 저항성분(resistance), 리액턴스(reactance), 위상각(phase angle)을 비교분석하였다. 뇌졸중 편마비 환자와 바이오임피던스 값의 비교분석을 위해 뇌졸중 편마비 가 아닌 일반인 6명의 오른쪽과 왼쪽을 비교분석하였다. 뇌졸중 편마비 환자의 마비측과 비마비측 부위에서 임피던스 값을 측정하여 정량화된 수치로 나타낸 결과 뇌졸중 편마비 환자의 마비측과 비마비측의 프래딕션마커(Prediction mark), 리액턴스(reactance), 위상각(phase angle)의 값의 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 일반인을 대상으로 오른쪽과 왼쪽의 프래딕션마커(Prediction mark), 리액턴스(reactance), 위상각(phase angle)의 값의 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 본 연구 결과를 통해 뇌졸중 편마비 환자의 마비측과 비마비측의 임피던스값의 유의한 차이가 있다는 것을 알 수 있었고 또한, 이를 통해 임상의 재활치료를 받는 뇌졸중 환자의 치료에 정량화된 수치로 측정할 수 있는 유용한 평가도구로서의 가능성을 제시하였다. 향후 연구에서는 임피던스 분석을 이용하여 뇌졸중환자의 마비측과 비마비측의 분석뿐만 아니라 다양한 대상군, 다양한 신체부위 그리고 재활치료 중재의 효과 등을 측정하는 연구가 필요할 것으로 보인다.
에너지 하베스팅은 주변의 에너지를 수확하여 활용하는 기술로 이에 관련한 연구가 여러 분야에서 활발히 진행되고 있다. 마찰전기 나노발전기는 물리적인 움직임이나 마찰을 통해 발생되는 정전기를 이용하여 센서나 웨어러블 디바이스에 활용하는 에너지 하베스팅 기술 중 하나이다. 마찰전기 나노발전기는 ${\mu}W$(마이크로와트) 단위의 미소 전력을 생산함에도 불구하고, 다른 에너지 하베스팅 발전기들과 비교하여 큰 임피던스를 가지고 있어서 전력을 전달하기에 어려움이 있다. 또한 마찰전기 나노 발전기의 출력 전력은 Spike성 Pulse Train의 형태여서 다이오드 정류기가 필요하기 때문에, 정류기의 입력 임피던스와 마찰전기 나노 발전기의 출력 임피던스에 대한 분석을 이용한 임피던스 매칭 설계가 필요하다. 본 연구에서는 다이오드 정류기의 임피던스 모델을 유도하여 마찰전기 나노 발전기의 내부 임피던스와의 매칭을 통해 최대 전력을 전달하는 커패시터와 출력 부하 설계를 목표로 한다. 유도한 임피던스 모델에 대하여 실제 전력 실험을 통해 모델의 유효성과 정확성을 검증하고자 한다.
독립운전 모드로 동작하는 분산 발전 시스템의 제어방식 중 하나로 유무효 전력제어를 통한 전력분담을 실현하기 위한 드룹제어 방식이 있다. 이 방식은 선로 임피던스가 여러 가지 복합 성분으로 구성되어 있거나 불평형일 경우 이는 유무효 전력의 분담에 있어서 여러 가지 이유로 오차를 발생시키며 이에 대한 대책으로 가상 임피던스를 추가하여 복합적 불평형 라인 임피던스에 기인한 유무효 전력 조류의 복잡성을 해결하기 위한 연구가 최근 많이 진행되어 오고 있다. 본 논문에서는 위의 사항을 고려하여 가상 임피던스를 이용하여 시스템의 유무효전력 분담을 개선하고자 하였으며 안정도 분석을 위하여 각 가상 임피던스에 소신호 모델링을 수행하고 이를 비교하였다. 각 가상 임피던스에 대한 전력분담과 안정도 해석은 각각 PSIM과 MATLAB을 통해 검증되었다.
유기발광소자의 발광층의 전압에 따른 임피던스의 변화를 살펴보았다. 임피던스는 전압의 변화에 따른 의존성을 보이며, 그에 따른 임피던스와 Cole-Cole 반원의 변화를 전기전도기구와 비교하여 살펴보았다. 소자의 구조는 ITO/$Alq_3$/Al의 구조로 발광층의 두께는 60 nm로 열증착하여 실험하였다. 실험에서 전기전도기구의 Ohmic 영역, SCLC 영역, 부성저항영역, TCLC 영역에서 각각 임피던스를 측정하였고, 전압의 증가에 따라 임피던스의 크기가 감소하고, 위상각은 0V에서 용량성을 보이다가 발광영역에서 저항성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 전압에 따른 Cole-Cole 반원을 살며보면 전압이 증가할수록 반원의 크기가 감소하는 것을 알 수 있으며, 이를 통해 간단한 등가회로를 예측할 수 있었다.
본 논문에서는 지능형 반도체 변압기를 구성하는 Dual Active Bridge (DAB) 컨버터와 계통 연계형 인버터와의 연결에 따른 임피던스 영향을 분석하기 위해 컨버터의 입력 임피던스와 인버터의 출력 임피던스 각각에 대한 전달함수를 분석하고자 한다. 이를 통해 인버터와 컨버터 간의 임피던스 영향을 이론 분석과 모의 시험을 통해 확인하고, 제어기의 설계 방향을 제안하고자 한다.
전기통신 회선의 2 선 선로 임피던스와 하이브리드 회로의 평형 결선망과의 임피던스 부정합에 의한 반사손실의 영향을 파악하고 과도한 중계기 이득과 이들 임피던스 부정합으로 인한 통신망의 위해요소인 명음의 발생 배경과 명음 발생 방지를 위한 세계 각국의 관련기준 및 측정법을 조사 분석한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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