• 제목/요약/키워드: 전산 실험

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다형질 Animal Model에 의한 한국산 전복 2 아종의 초기 치패의 성장관련 형질에 대한 유전모수 추정 (Estimation of Genetic Parameters for Growth-related Traits of Two Korean Abalone Subspecies, Haliotis discus hannai and H. discus discus, by using Multiple Traits of Animal Model in Early Growth Period)

  • 최미경;한석중;양상근;원승환;박철지;여인규
    • 한국패류학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.217-225
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    • 2007
  • 본 연구는 국립수산과학원에서 2004년도부터 시작된 전복 육종 프로그램 개발의 일환으로서, 전복 집단에서 개체에 대한 유전적 평가를 바탕으로 우량전복을 효과적으로 선발하기 위해 전복 성장 형질에 대한 초기 성장시기에 있어 각 종별 유전모수를 추정하였다. 실험에 사용한 한국산 북방전복과 둥근전복은 동해안, 남해안, 서해안 및 제주연안의 전국 11 개소로부터 자연산과 양식산으로 구분하여 수집한 후, DNA 분석에 의한 원거리 유연관계를 기초로 F1 세대의 반형매군을 생산하고 채묘후 5개월간 사육을 실시하였다. 이중 임의로 추출한 북방전복 76가계 (3,795 마리), 둥근전복 8가계 (399 마리) 에 대해 각장 (mm), 각폭 (mm) 및 중량 (g) 에 대해 측정을 실시하고, 유전모수는 성장관련형질인 각장, 각폭, 중량, 체형 및 비만도에 대해 추정하였다. 개체에 대한 성장형질에 영향을 미치는 효과분석을 위해 animal model에 의한 선형 혼합모형을 이용하여 SAS 통계 프로그램으로 통계분석을 실시하였다. 또한 EL-REML (restricted maximum likelihood) method를 전산 프로그램화한 REMLF90 (Misztal, 1990) 을 이용하여 다형질 혼합모형으로 유전모수를 추정하였다. 분석모형은 sire와 dam의 수집해역효과, 자연산 혹은 양식산 sire와 dam의 교배 효과, 생산시기 및 사육밀도를 고정효과로 하였다. 분석결과 초기성장시기인 채묘후 5개월령에서의 성장관련 형질은 북방전복에서 평균 $\pm$ 표준편차가 각각 각장 15.11 $\pm$ 4.04 mm, 각폭 10.64 $\pm$ 2.70 mm 및 중량 0.44 $\pm$ 0.33 g이었으며, 둥근전복에서는 각각 각장 14.56 $\pm$ 4.01 mm, 각폭 10.19 $\pm$ 2.67 mm 및 중량 0.40 $\pm$ 0.30 g 이었다. 채묘후 5개월령에서의 북방전복의 유전력은 각장, 각폭, 중량, 체형 및 비만도에서 각각 0.76, 0.78, 0.73, 0.20, 0.17로 추정되었다. 둥근전복의 각장, 각폭, 중량, 체형 및 비만도에 대한 유전력은 각각 0.89, 0.87, 0.89, 0.45, 0.01로 추정되었다. 이러한 결과로 보아, 북방전복과 둥근전복 모두 각장, 각폭 중량에서 고도의 유전력이 추정되어 개체선발만으로도 높은 육종효과가 기대되는 것으로 판단된다. 한편 북방전복과 둥근전복의 성장관련형질에 대한 유전상관은 각장과 각폭, 각장과 중량 및 각폭과 중량 간에 각각 0.99, 0.96, 0.96, 0.99, 0.99, 0.98로 추정되어 두 종 모두에서 형질들 간의 높은 유전상관을 나타내었다.

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이산화탄소 해양지중저장 처리를 위한 공정 설계: I. 수치계산을 통한 열역학 상태방정식의 비교 분석 (Process Design of Carbon Dioxide Storage in the Marine Geological Structure: I. Comparative Analysis of Thermodynamic Equations of State using Numerical Calculation)

  • 허철;강성길
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.181-190
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    • 2008
  • 기후변화 및 교토의정서상의 온실가스 의무감축요구에 대응하기 위하여 발전소 및 제철소 등 대규모 발생원에서부터 포집한 $CO_2$를 파이프라인이나 선박 등을 통해 수송하고, 이를 해저 지질구조내 대규모로 수백-수천년 이상 장기간 저장 및 관리하는 $CO_2$ 해양지중저장기술이 국내외적으로 주목 받고 있다. $CO_2$ 해양지중저장 처리 시스템 설계를 수행하는데 있어 전산모사를 통한 공정 설계는 필수적이다. 즉, 수치 모델링을 통하여 $CO_2$ 해양지중저장 처리에 필요한 일련의 공정을 열역학 상태방정식 등을 이용하여 모사하는 것이다. 본 논문에서는 $CO_2$ 해양지중저장 처리를 위한 공정 설계에 사용되는 열역학 상태방정식들을 비교 분석하였다. 또한, 상태방정식 계산결과의 정확성을 평가하기 위하여 실험으로부터 구해진 데이터와 비교를 수행하였다. 이상기체 상태방정식과 SRK식은 $29.85^{\circ}C$, 60 bar 이상에서 밀도를 전혀 예측하지 못하였으며, 고온 고압의 초임계 상태에서 100% 내외의 오차를 보였다. BWRS 식은 임계온도 근처인 $29.55^{\circ}C$, 임계압력 근처인 $60{\sim}80\;bar$ 사이의 영역에서 실험값을 전혀 예측하지 못하고 최대 100%의 차이를 보였다. $CO_2$ 해양지중저장 처리의 저장지 조건인 온도 $31.1^{\circ}C$ 이상, 압력 73.9 bar 이상의 초임계 상태에서 PR 식과 PRBM 식은 실험값을 비교적 잘 예측하였다. 따라서 $CO_2$ 해양지중저장처리 공정 중 고온, 고압 영역에서는 상기 상태방정식을 이용한 공정 설계가 유용하다고 판단된다.

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다형질 Animal Model에 의한 12개월령 한국산 전북 2 아종의 성장관련형질에 대한 유전모수 추정 (Estimation of Genetic Parameters for Growth-Related Traits in 1-Year Old of Two Korean Abalone Subspecies, Haliotis discus hannai and H. discus discus, by Using Multiple Traits of Animal Model)

  • 최미경;한석중;양상근;원승환;박철지;여인규
    • 한국패류학회지
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    • 제24권2호
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    • pp.121-130
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    • 2008
  • 양식 대상 종들에 있어 성장형질에 대한 개량은 선발 육종을 통하여 이루어져 왔다. 북방전복과 둥근전복은 아시아에서는 매우 중요한 전복종이 지만 그동안 이들에 대한 선발 육종연구는 활발하지 못하였으나, 최근 들어 이들 전복에 대한 선발 육종연구가 신중히 수행되고 있다. 본 연구는 12개월 령의 북방전복과 둥근전복에 대한 다형질 개체모형을 이용하여 유전력, 유전상관 및 표형형상관 등 유전모수 추정을 목적으로 수행되었다. 실험에 사용한 한국산 북방전복과 둥근전복은 동해안, 남해안, 서해안 및 제주연안의 전국 11개소로부터 자연산과 양식산으로 구분하여 수집한 후, DNA 분석에 의한 원거리 유연관계를 기초로 F1세대의 전형매 혹은 반형매군을 각각 생산하고 1년간 사육을 실시하였다. 이중 임의로 추출한 북방전복 26가계(1,509 마리), 둥근전복 6가계(297 마리)에 대해 각장(mm), 각폭(mm) 및 중량(g)에 대해 개체별 측정하고, 유전모수 추정은 성장관련형질인 각장, 각폭, 중량, 체형 및 비만도에 대해 각각 실시하였다. 개체의 성장형질에 영향을 미치는 환경효과분석을 위해 animal model에 의한 선형모형을 이용하여 SAS 통계 프로그램 package(ver. 9.1)로 통계분석을 실시하였다. 또한 유전모수 추정을 위해서는 EL-REML(restricted maximum likelihood) method를 전산 프로그램화한 REMLF90(Misztal, 2001)을 이용하여 다형질 혼합모형으로 유전모수 추정을 실시하였다. 분석모형에서 교배 sire와 dam의 자연산 혹은 양식산에 의한 교배타입을 고정효과로 하였다. 분석결과 12개월 령에서의 성장관련 형질은 북방전복에서 평균$\pm$표준편차가 각장 $29.86{\pm}5.89$ mm, 각폭 $20.70{\pm}4.09$ mm 및 중량 $3.47{\pm}2.05$ g, 둥근전복은 각장 $31.80{\pm}6.15$ mm, 각폭 $21.97{\pm}4.13$ mm 및 중량 $4.23{\pm}2.42$ g으로 각각 성장하였다. 12개월 령 북방전복의 유전율은 각장, 각폭, 중량, 체형 및 비만도에서 각각 0.43, 0.43, 0.40, 0.19, 0.09로 추정되었다. 12개월 령 둥근전복의 각장, 각폭, 중량, 체형 및 비만도에 대한 유전율은 각각 0.33, 0.26, 0.51, 0.23, 0.10으로 추정되었다. 이러한 결과로 보아, 북방전복과 둥근전복 모두 각장, 각폭 및 중량에서 중고도의 유전율이 추정되어 높은 육종효과가 기대된다. 한편 북방전복과 둥근전복의 성장관련형질에 대한 유전상관은 각장과 각폭, 각장과 중량 및 각폭과 중량 간에 각각 0.92-0.97, 0.96-0.99로 추정되어 두 종 모두에서 형질들 간의 높은 유전상관을 나타내었으며, 이들 성장관련 형질 중 어느 것을 기준으로 선발을 실시하여도 다른 관련형질에 대한 높은 개량효과가 추정되어졌다.

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피사체 두께에 따른 산란선 발생이 화질에 미치는 영향 (The Effects of Image Quality due to Scattering X-ray according to increasing Patient Thickness)

  • 박지군;양승우;전제훈;조수연;김교태;허예지;강상식
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제11권7호
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    • pp.671-677
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    • 2017
  • 본 연구에서는 피사체 두께 증가에 따른 산란선 발생이 의료 영상화질에 미치는 영향을 정량적으로 분석하기 위한 연구를 수행하였다. 기존 병원에서 검사빈도가 높은 흉부를 조직등가물질로 제작한 미국표준협회(ANSI; American National Standards Institute) 팬텀을 이용하여 피사체 두께가 증가함에 따라 발생하는 산란선 비율을 MCNPX 전산모사 하였으며, 실제 측정값과의 비교 분석을 수행하였다. 또한 피사체 두께 증가에 따라 획득된 X선 영상을 이용하여 RMS 입상성 평가, RSD 및 NPS 분석을 통해 산란선 발생 증가에 따른 화질 영향을 평가하였다. 흉부 팬텀위에 두께 1 인치의 아크릴 팬텀을 추가적으로 증가시키면서 분석한 결과, 표준 두께인 6.1 inch에서 산란선 비율은 48.9 %를 기준으로 1 인치 증가시마다 57.2 %, 62.4 %, 66.8 %로 증가하는 것으로 나타났으며, 이는 MCNPX 모의실험과 실제 측정한 산란선량은 유사한 결과를 보였다. 획득한 영상의 RMS 측정 결과, 피사체 두께가 증가함에 따라 표준편차가 낮아지는 값으로 도출되었다. 하지만 이를 평균 입사선량을 고려한 RDS 분석에서는 6.1 inch에서 0.028, 7.1 inch의 경우 0.039, 8.1 inch 경우 0.051 및 9.1 inch에서 0.062으로 증가하는 결과를 나타났다. 이는 피사체 두께 증가에 따른 산란선 발생 증가가 신호대 잡음비를 감소시킨다는 것을 알 수 있었다. 또한 검출기에 입사한 산란선 분포만 이용하여 측정한 NPS 결과에서도 피사체 두께가 증가할수록 노이즈가 증가하는 결과로 도출되었다.

한국산(韓國産) 이탄(泥炭)과 토양부식물(土壤腐植物) 획분(劃分)의 흡수(吸收)스펙트럼 및 관능기(官能基)의 함량(含量) (Absorption Spectra and Functional Group Contents of Peat and Humus Fractions in Korea)

  • 임선욱;문무상
    • 한국토양비료학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.347-352
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    • 1983
  • 한국산(韓國産) 이탄(泥炭), 화산회토(火山灰土) 및 무기질(無機質) 답토양(畓土壤)에 유기물(有機物)에 대(對)한 일련의 토양화학적성상(土壤化學的性狀)의 비교연구(比較硏究)로부터 본(本) 실험(實驗)은 김포(金浦), 평택(平澤), 김제(金堤) 및 영동(永同)의 이탄(泥炭)과 제주도(濟州島) 화산회토(火山灰土) 그리고 수원(水原)의 답토양(畓土壤)으로부터 각각(各各) 부식물(腐植物)을 유출(油出)하고 Hymatomelanic acid와 Humic acid로 분획(分劃)하여 가시(可視), UV 및 IR 광역(光域)에서 흡수(吸收) Spectra를 측정(測定)하여 비교(比較)하여 보았다. Humic acid와 Hymatomelanic acid는 UV 및 가시광역(可視光域)에서 극대(極大)나 극소(極小)의 Peak를 가지지 않으며 파장(波長)의 감소에 따라 단조로운 Optical density의 증가를 보이는 Spectra를 나타내었다. 또한 이탄(泥炭) 및 화산회토(火山灰土)와 답토양(畓土壤) 부식물간(腐植物間)의 흡수(吸收) Spectra는 이 범위의 광파장역(光波長域)에서 별다른 상이성(相異性)이 없었으나 화산회토(火山灰土), 이탄(泥炭), 무기질(無機質) 답토양(畓土壤)의 순(順)으로 완만(緩慢)한 경사(傾斜)를 이루었다. Humic acid와 Hymatomelanic acid의 IR spectrum의 주요한 흡수대(吸收帶)는 $3400cm^{-1}$, $2900cm^{-1}$, $1720cm^{-1}$, $1625cm^{-1}$, $1400-1450cm^{-1}$, $1200-1250cm^{-1}$, $1050cm^{-1}$ 등이며 토양형간(土壤型間)의 상이점(相異點)은 미미(微微)하나 Hymatomelanic acid는 파수(波數) $2900cm^{-1}$에서 흡수(吸收) peak를 가지며 파수(波數) $1720cm^{-1}$ 부근에서의 흡수(吸收)가 $1625cm^{-1}$ 부근보다 큰 반면에 Humic acid는 $1625cm^{-1}$ 부근이 $1720cm^{-1}$ 부근보다 큰 흡수(吸收) band를 이루었다. Humic acid의 관능기(官能基)의 함량(含量)은 공시(供試)된 토양형(土壤型) 사이에 큰 차이(差異)가 없었으나 화산회토(火山灰土), 이탄(泥炭), 무기질(無機質) 답토양(畓土壤)의 순(順)으로 전산도(全酸度)가 낮았고 Carboxyl기(基)의 함량(含量)이 적었다.

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쌍극자-쌍극자 전기비저항 탐사에서 나타나는 음의 겉보기 비저항 (Negative apparent resistivity in dipole-dipole electrical surveys)

  • 정현기;민동주;이효선;오석훈;정호준
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제12권1호
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    • pp.33-40
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    • 2009
  • 쌍극자-쌍극자 전기비저항 탐사를 수행하여 자료를 얻다 보면 종종 음의 겉보기 비저항값을 얻게 된다. 음의 겉보기 비저항이란 겉보기비저항 가단면도 상에서 주변자료와 반대되는 부호를 갖고 나타나는 비저항을 의미한다. 이러한 음의 겉보기 비저항은 보통 측정오차로 간주되어 현장 자료 해석시 무시되어 왔다. 일부 측정기기에서는 겉보기 비저항의 절대간이 기록되므로 이러한 음의 비저항값들이 주변값과 같은 부호를 갖는 것으로 환산되어 해석되기도 한다. 현장에서의 여러 실험 결과 옴의 겉보기 비저항갈은 측정오차나 자연전위의 영향에 의해 나타나는 현상이 아니었으며, 유도분극에 의한 영향도 아니었다. 한가지 가능성으로 지하 지질구조에 의한 영향으로 생각할 수 있다. 이 연구에서는 수치모델링을 통하여 평탄한 지형에서 음의 비저항이 지하 지질구조에 의하여 나타날 수 있다는 것을 보여준다. 현장자료를 시뮬레이션하기 위하여 3차원 전산모델링 알고리즘을 이용하였으며, 3차원 결과로부터 2차원 가단면도를 얻었다. 음의 비저항을 발생시키는 모델로는 U자형과 초승달모양의 전도체 모델을 가정하였다. 수치모델링 결과 이러한 지질구조로부터 음의 비저항이 나타날 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 일반적으로 전류전극으로부터의 거리가 멀어질수록 전위값이 증가하게 되면 전위차 곡선들이 서로 교차하면서 음의 비저항값이 나타나는데, 본 연구에서 제시된 결과들에 대해 전극위치에 대한 전위차 그래프를 그려봄으로써 이를 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제시한 수치예제들은 현장조사에서 획득한 음의 겉보기 비저항값들이 지하 지질구조에 의해 발생할 수 있는 가능성을 제시하며, 향후 현장조사 자료 해석시 이를 고려하여 해석할 것을 제안한다.

석조문화재 복원을 위한 금속보강재 매입방법 표준화 연구 (A Study on the Guidelines on the Insertion of Metal Stiffeners in the Restoration of Stone Cultural Heritages)

  • 이동식;김현용;김사덕;홍성걸
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제46권3호
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    • pp.212-228
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    • 2013
  • 파손된 석조문화재를 재사용하기 위한 방법으로 금속보강재를 사용하게 되는데 현재까지 보강재에 대한 보존처리 지침 없이 처리자의 경험에 의해서 이루어지다 보니 여러 가지 문제점이 도출되고 있다. 따라서 2차적인 원부재의 훼손을 최소화하기 위한 금속봉의 구조적 보강방법과 거동 특성 등을 제안된 실험체를 통해 검증 받아 금속보강재 매입방법에 관한 설계기준을 마련하고자 하였다. 절단면에 에폭시수지 접합만 할 경우 원 모재 물성의 70% 정도밖에 회복되지 않아 30%에 대한 금속보강재의 구조적 보강이 필요하다. 금속봉은 석재 취성파괴 후 구조적 거동을 받는데 금속보강재비가 0.251% 이하로 설계되면 구조적 거동은 발생하지 않으며, 0.5% 이상이면 구조적 보강은 이루어지나 모재의 2차 훼손을 유발시킨다. 따라서 $1,500kgf/cm^2$ 강도를 갖는 석재의 적정 금속보강재비는 접착단면적의 0.283~0.377% 정도로 설계되어야 가역성 있는 파손과 보강재의 연성거동이 이루어진다. 또한 휨 하중에 대응되는 금속봉의 최대 응력을 기대하기 위해서는 보강재 간격을 멀리하는 것보다 가깝게 유지하는 것이 효율적이며, 특히 상부에 보강재를 매입하는 것은 구조적으로 아무런 도움이 되지 못하고 오히려 원부재의 손상만 유발한다. 따라서 보강재는 하부에 집중배치하고 일부 중앙부에 매입하여야 안정적인 인장재 역할을 하면서 하중응력을 받는다. 금속봉의 분산효과는 보강봉의 면적에 영향을 받을 뿐 지름과는 무관하였다. 하지만 큰 규모를 대상으로 할 때는 접착 단면을 고려하여 보강재 개수를 늘려주는 것이 하중응력에 안정적이다. 이때 적용되는 정착길이는 보강재의 직경에 따라 다음과 같은 식($l_d=a_tf_y/u{\Sigma}_0$)에 의거하여 설계한다. 또한 구조재로서 거동을 하기 위해서는 반드시 마디가 있는 전산형 보강봉을 사용하여야 한다.

CFD 모델을 이용한 도시 재정비 사업에 의한 NOX 분포 변화 모의 (CFD Simulation of Changesin NOX Distribution according to an Urban Renewal Project)

  • 김지현;김연욱;도현석;곽경환
    • 환경영향평가
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    • 제30권3호
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    • pp.141-154
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    • 2021
  • 본 연구에서는 전산유체역학(CFD) 모델을 이용한 수치 모의에서 춘천시 약사지구 도시 재정비 사업에 의한 약사천 복원과 아파트 단지 건설이 주변 지역의 오염물질 농도에 미치는 영향을 분석하였다. 사업에 의한 영향을 비교하기 위해 도시재정비 사업 전과 후인 2011년과 2017년의 지형 자료를 이용하여 바람장과 오염물질 농도장을 모의하였다. 수치 실험에서 아파트 단지 건설의 영향과 하천 복원의 효과를 구분하여 분석하도록 시나리오를 구성하였다. 대상 지역의 평균적인 배경 바람장을 반영하기 위해 춘천 종관기상관측소(ASOS)의 풍향 및 풍속 자료를 유입 경계 조건으로 사용하고, 모의 결과를 유입 풍향의 8방위별 빈도에 따라 가중평균하였다. 시나리오 간 건물·지형 변화에 따른 풍속과 NOX 농도 분포의 차이를 비교하였다. 그 결과 주변 도로에서 배출된 NOX 농도는 아파트 단지 건설에 의해 증가하였으며, 아파트 단지 건설과 하천 복원을 함께 고려한 결과에서는 증가 폭이 감소하였다. 이를 지점별로 나누어볼 때, 복원한 하천 주변으로는 NOX 농도가 감소하는 한편, 건설한 아파트 단지 주변으로는 농도가 크게 증가하였다. 아파트 단지 주변의 NOX 농도 증가는 풍향을 기준으로 아파트 단지의 후면에 위치한 곳에서 더욱 뚜렷하였으며, 그 영향은 건물 높이까지 나타났다. 이러한 결과를 통해 사업 대상 지역의 주풍향에 대한 아파트 단지 건설과 하천 복원의 상대적인 배치가 주변 대기질을 결정하는 주요 요소임을 확인하였다.

고압나트륨등 보광 온실의 열적 거동 및 엽온 분석 (Thermal Behavior and Leaf Temperature in a High Pressure Sodium Lamp Supplemented Greenhouse)

  • 윤승리;김진현;신민주;김동필;방지웅;정호정;안태인
    • 생물환경조절학회지
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    • 제32권1호
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    • pp.48-56
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    • 2023
  • 고압나트륨등(high-pressure sodium, HPS 램프)은 작물 생육 발달에 필요한 충분한 양의 광합성유효방사를 제공하는 동시에 복사열을 통해 온실 난방 부하를 절감할 수 있어 겨울철 시설원예 보광 조명으로 널리 이용되고 있다. 그러나 겨울철에 생육 중기를 맞이하는 시설 과채류의 경우, 작물의 정단부가 복사열에 영향을 많이 받고, 캐노피 위치에 따라 엽온 차이가 증가될 수 있다. 또한 온실 기온 역시 보광등에서 발생한 열이 상부로 상승 및 정체되면서 불필요한 에너지 낭비 및 온도 불균일성 역시 심화될 수 있다. 따라서 본 연구의 목표는 CFD 열전달 해석을 통해 HPS 램프에 의한 열적 특성 및 생육 단계별 수평적 엽온 변화를 분석하고, 온실 내 수직적 기온 및 작물의 캐노피별 엽온을 측정하여, 온실 내 환경 균일성 제고 및 효과적 에너지 활용 방안을 모색하는 것이었다. 생육 초기, 중기, 및 후기를 대변하는 초장(1.0, 1.6, 2.2m)에서의 정단부 수평적 엽온을 CFD 시뮬레이션을 통해 분석하였다. 또한 HPS 램프 작동 이후 수직적 기온과 캐노피 높이별 엽온을 측정하였다. 실험 결과, 보광 시 엽온과 기온 간의 차이가 커지고, 수직적 기온 역시 불균일해짐을 알 수 있었다. 생육 단계가 진전될수록, 고온의 복사열이 중심부에 집중되며, 상단부 수평적 엽온 편차가 커지고, 균일성 역시 떨어지는 것을 알 수 있었다. 열획득 모델을 통한 수치해석 결과, 보광등이 2022년12월 기간 난방부하에 약 50.1% 기여하는 것을 알 수 있었다. 평균절대오차 및 평균제곱근 오차는 생육 초기 및 생육 중기 모두0.5 이하로, 실측값과 예측값에 높은 일치도를 보였다. 수직적 기온 및 엽온 분포와 생육 단계별 수평적 엽온 분포에 관한 본 연구의 결과는 효율적 에너지 관리 및 작물 생육 발달에 관한 의사결정에 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다.

노천굴착에서 발파진동의 크기를 감량 시키기 위한 정밀파실험식 (On the vibration influence to the running power plant facilities when the foundation excavated of the cautious blasting works.)

  • 허진
    • 화약ㆍ발파
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    • 제9권1호
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    • pp.3-13
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    • 1991
  • 발파에 의한 지반진동의 크기는 화약류의 종류에 따른 화약의 특성, 장약량, 기폭방법, 전새의 상태와 화약의 장전밀도, 자유면의 수, 폭원과 측간의 거리 및 지질조건 등에 따라 다르지만 지질 및 발파조건이 동일한 경우 특히 측점으로부터 발파지점 까지의 거리와 지발당 최대장약량 (W)간에 깊은 함수관계가 있음이 밝혀졌다. 즉 발파진동식은 $V=K{\cdot}(\frac{D}{W^b})^n{\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}$ (1) 여기서 V ; 진동속도, cm /sec D ; 폭원으로부터의 거리, m W ; 지발 장약량, kg K ; 발파진동 상수 b ; 장약지수 R ; 감쇠지수 이 발파진동식에서 b=1/2인 경우 즉 $D{\;}/{\;}\sqrt{W}$를 자승근 환산거리(Root scaled distance), $b=\frac{1}{3}$인 경우 즉 $D{\;}/{\;}\sqrt[3]{W}$를 입방근환산거리(Cube root scaled distance)라 한다. 이 장약 및 감쇠지수와 발파진동 상수를 구하기 위하여 임의거리와 장약량에 대한 진동치를 측정, 중회귀분석(Multiple regressional analysis)에 의해 일반식을 유도하고 Root scaling과 Cube root scaling에 대한 회귀선(regression line)을 구하여 회귀선에 대한 적합도가 높은 쪽을 택하여 비교, 검토하였다. 위 (1)식의 양변에 log를 취하여 linear form(직선형)으로 바꾸어 쓰면 (2)式과 같다. log V=A+BlogD+ClogW ----- (2) 여기서, A=log K B=-n C=bn (2)식은 다시 (3)식으로 표시할 수 있다. $Yi=A+BXi_{1}+CXi_{2}+{\varepsilon}i{\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}$(3) 여기서, $Xi_{1},{\;}Xi_{2} ;(두 독립변수 logD, logW의 i번째 측정치. Yi ; ($Xi_1,{\;}Xi_2$)에 대한 logV의 측정치 ${\varepsilon}i$ ; error term 이다. (3)식에서 n개의 자료를 (2)식의 회귀평면으로 대표시키기 위해서는 $S={\sum}^n_{i=1}\{Yi-(A+BXi_{1}+CXi_{2})\}\^2$을 최소로하는 A, B, C 값을 구하면 된다. 이 방법을 최소자승법이 라 하며 S를 최소로 하는 A, B, C의 값은 (4)식으로 표시한다. $\frac{{\partial}S}{{\partial}A}=0,{\;}\frac{{\partial}S}{{\partial}B}=0,{\;}\frac{{\partial}S}{{\partial}C}=0{\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}$ (4) 위식을 Matrix form으로 간단히 나타내면 식(5)와 같다. [equation omitted] (5) 자료가 많아 계산과정이 복잡해져서 본실험의 정자료들은 전산기를 사용하여 처리하였다. root scaling과 Cube root scaling의 경우 각각 $logV=A+B(logD-\frac{1}{2}W){\;}logV=A+B(logD-\frac{1}{3}W){\;}\}{\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}$ (6) 으로 (2)식의 특별한 형태이며 log-log 좌표에서 직선으로 표시되고 이때 A는 절편, B는 기울기를 나타낸다. $\bullet$ 측정치의 검토 본 자료의 특성을 비교, 검토하기 위하여 지금까지 발표된 국내의 몇몇 자료를 보면 다음과 같다. 물론, 장약량, 폭원으로 부터의 거리등이 상이하지만 대체적인 경향성을 추정하는데 참고할수 있을 것이다. 금반 총실측자료는 총 88개이지만 환산거리(5.D)와 진동속도의 크기와의 관계에서 차이를 보이고 있어 편선상 폭원과 측점지점간의 거리에 따라 l00m말만인 A지역과 l00m이상인B지역으로 구분하였다. 한편 A지역의 자료 56개중, 상하로 편차가 큰 19개를 제외한 37개자료와 B지역의 29개중 2개를 낙외한 27개(88개 자료중 거리표시가 안된 12월 1일의 자료3개는 원래부터 제외)의 자료를 computer로 처리하여 얻은 발파진동식은 다음과 같다. $V=41(D{\;}/{\;}\sqrt[3]{W})^{-1.41}{\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}$ (7) (-100m)(R=0.69) $V=124(D{\;}/{\;}\sqrt[3]{W})^{-1.66){\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}$ (8) (+100m)(R=0.782) 식(7) 및 (8)에서 R은 구한 직선식의 적합도를 나타내는 상관계수로 R=1인때는 모든 측정자료가 하나의 직선상에 표시됨을 의미하며 그 값이 낮을수록 자료가 분산됨을 뜻한다. 본 보고에서는 상관계수가 자승근거리때 보다는 입방근일때가 더 높기 때문에 발파진동식을 입방근($D{\;}/{\;}\sqrt[3]{W}$)으로 표시하였다. 특히 A지역에서는 R=0.69인데 비하여 폭원과 측점지점간의 거리가 l00m 이상으로 A지역보다 멀리 떨어진 B지역에서는 R=0.782로 비교적 높은 값을 보이는 것은 진동성분중 고주파성분의 상당량이 감쇠를 당하기 때문으로 생각된다.

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