회곽묘는 조선시대의 대표적인 묘제로서 당시 사회와 장례문화 이해에 중요한 자료이다. 궁리유적에서 발굴한 회곽묘를 제작방식에 따라 분류하여 초음파속도와 반발경도 측정을 통해 물성을 평가하였다. 층벽식으로 제작한 회곽묘의 강도는 측정방법에 따라 차이가 있다. 초음파속도와 반발경도를 통해 산출한 층벽식 회곽묘의 압축강도는 각각 4.0~355(평균 43.6) $kgf/cm^2$ 및 18.8~538(평균 245.2) $kgf/cm^2$의 범위를 보였다. 이 회곽묘는 발굴과 이장과정에서 벽체에 충격이 발생한 상태로, 벽체의 고유물성에 비해 낮은 초음파속도가 산출된 것으로 보인다. 반면 통벽식으로 제작한 회곽묘의 압축강도는 초음파속도 및 반발경도 측정방법에 따라 각각 5.7~793(평균 281.6) $kgf/cm^2$와 4.5~551(평균 172.4) $kgf/cm^2$로 나타났다. 이처럼 압축강도 값의 차이는 있지만 경향성이 유사한 것으로 보아, 초음파속도와 반발경도 측정을 통한 물성평가는 통벽식 회곽묘에서 더욱 효과적인 것으로 판단된다. 또한 측정면적이 작은 반발경도법이 초음파법보다 더욱 일정한 강도를 보였다.
MEMS/NEMS 구조체의 개발과 응용기술의 발달로 박판 및 박막의 기계적 물성 평가에 대한 요구가 점차 늘어나고 있다. 기계적 물성은 주로 인장시험이나 초음파의 속도 측정으로 평가되어 왔으나, 박판/박막 구조의 경우 기존의 기술로는 측정에 한계가 있어 나노압입시험법, 유도초음파법 등의 새로운 기술이 개발되고 있다. 본 연구에서는 박판 구조의 금속재료의 탄성계수를 평가하기 위하여 EMAT으로 송수신된 박판내에서의 유도초음파 진행 속도를 측정하였으며, 이론적으로 계산된 유도초음파 군속도와 실험적인 군속도의 최적화 과정을 통해 최종적으로 박판의 탄성계수를 평가하였다. 두께 $50{\mu}m$의 니켈 박판에서 측정된 영률은 201.6 GPa이었으며, 나노압입시험법으로 측정된 207 GPa, 참고문헌의 203.7 GPa과 비교하면 약 3% 내에서 일치하는 결과이다.
프리스트레스트 보의 인장력 변화에 따른 콘크리트 응력 수준을 평가하기 위하여, 초음파를 이용하는 기존의 방법보다 개선된 비선형 초음파 공진 기법의 도입을 제안하였다. 이는 동일하게 초음파를 사용하는 선형의 기법보다 월등히 높은 민감도를 보이므로 초기 상태의 응력 평가에도 유리하다. 비선형 초음파 공진 기법은 초음파 통과시 매질 상태에 따른 공진 주파수의 변화의 정도로부터 계산되는 비선형 인자의 값을 측정하며, 측정 결과는 콘크리트의 응력 상태와도 밀접한 연관을 갖는다. 본 연구에서는 유압 펌프를 통한 인장력 작용에 따른 비선형 인자의 측정을 수행함으로써 두 인자 사이에 밀접한 연관성이 있음을 확인하고, 반복적인 하중 이력의 작용이 비선형 인자의 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 추가적으로, 선형 초음파 전파 속도 측정 결과를 비교하여 제안한 방법의 민감도를 검증하였다. 측정 결과를 통해 프리스트레스트 보의 콘크리트 응력 수준 평가를 위한 비선형 초음파 공진 기법의 적용 가능성을 확인하였다.
수중에서 추진되는 초고속 로켓 모터에 적용이 가능한 해수반응 금속연료 (Hydro-Reactive metal Fuel, 이하 HRF) 추진제는 연료의 적재량을 증가시키기 위해 채용하는 추진제이다. 하지만, 현재까지 HRF 추진제에 대한 연소속도 측정 기술 개발에 대한 연구는 미비한 상태이다. 본 연구팀은 연소 속도를 측정하는 기법들 중, 한 번의 실험으로 압력 변화에 따른 연소속도 측정이 가능한 초음파 법을 개발하여 고체 추진제의 연소속도를 측정하고 신뢰성을 검증하였다. 본 논문에서는 기 개발된 시스템을 이용하여 HRF 추진제의 연소 속도를 측정하였다.
한의학에서 맥진은 한의사가 손가락으로 환자의 손목의 요골동맥을 짚어 맥박이 손가락에 닿는 느낌에 근거하여 병세를 감별하는 진찰방법으로 인체의 건강상태를 살피고, 정상인의 평맥(平脈)으로부터 환자의 병맥(病脈)을 분석하는 진단법이다. 손목에 있는 요골 경상돌기(styloid preocess) 부근의 볼록한 지점을 고골(高骨)이라하는데 이 돌기를 기준으로 맥이 느껴지는 위치를 검지, 중지, 약지를 이용해 진맥위치를 잡는다. 맥진 시 한의사는 맥진위치에 압력을 서서히 가하면서 손끝에 느껴지는 감각을 이용해 진단한다. 이 과정에서 맥진위치 요골동맥의 혈관이 서서히 occlusion 된다. 본 논문에서는 맥진과정 시 요골동맥의 혈류역학적인 변화를 초음파를 이용해 분석해보고자 한다. 건강한 남자 피험자(34세)를 대상으로 초음파 장비(Voluson 730Pro, GE Medical, U.S.)를 이용해 맥진 위치의 혈관특성을 관찰한다. 혈압계를 이용해 혈관에 압력을 0에서 130mmHg까지 10mmHg씩 단계별로 가압한 후 초음파를 측정한다. 그 결과, 요골동맥에 압력을 가할수록 혈류속도가 서서히 감소함을 알 수 있었으며, 회귀식을 분석할 수 있었다(y = -0.3509x +44.323, $R^2$ = 0.9547). 또한, 가압 단계를 0$\sim$10mmHg, 20$\sim$40mmHg, 50$\sim$70mmHg, 80$\sim$100mmHg 110$\sim$130mmHg으로 가압단계를 나누어 보면, 각 단계별로는 42.32cm/sec, 33.08cm/sec, 24.8cm/sec, 14.3cm/sec, 0cm/sec로 혈류속도가 변화를 보였다. 각 단계별로 혈류속도가 평균 10.58cm/sec의 차이를 보임을 알 수 있다. 본 연구를 통해 가압력에 대한 맥진위치의 혈류변화를 관찰하였다. 그러나 직접 맥진위치를 가압하면서 초음파를 통해 혈류속도를 측정할 수 있는 방법이 없어, 맥진 위치 바로 위쪽을 가압하고 초음파 측정을 하였다. 직접 혈관을 가압하고 그때의 혈류속도를 측정하면 보다 정확히 맥진시의 혈류역학적 특성을 분석할 수 있을 것으로 판단된다. 장비의 고안을 통해 다음 연구에서는 직접적인 가압 후 혈슈속도를 측정해 봄으로써 본 결과와 비교 분석해 보고자 한다.
본 연구에서는 시멘트 대체 재료로서 비소성 황토(NHT)를 혼합한 콘크리트의 역학적 특성을 평가하였으며, 초음파 속도 분석을 통한 콘크리트의 강도 예측식을 제안하였다. 혼합된 NHT의 시멘트 치환율을 0, 15 및 30%로 설정하였으며, 시멘트 및 NHT의 분체량에 대한 영향을 평가하기 위해 목표 강도를 30 및 45MPa로 설정하였다. 평가한 항목은 압축 강도, 초음파 속도 및 탄성계수로 설정하였으며, 재령 1, 3, 7 및 28일마다 설정한 항목을 측정하였다. 실험 결과, NHT 치환율이 증가함에 따라 역학적 특성은 감소하는 경향을 보였으며. 또한, 압축 강도와 초음파 속도의 상관관계 분석 결과 상관계수(R2)는 NHT를 혼합한 콘크리트의 경우 약 0.95로 높은 관계성을 보였다.
저자들은 비파괴시험에 의한 고강도콘크리트의 강도 예측식을 제안하기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 본 연구에서 사용된 콘크리트의 설계압축강도는 40~80 MPa 범위이며, 압축공시체를 제작하여 반발경도법과 초음파 속도법으로 실험한후 KS기준에 따라 압축강도 실험을 실시하였다. 실험결과는 기존의 연구자들에 의하여 제안된 다양한 실험예측식들과 비교분석하였다. 실험결과 고강도 콘크리트에서도 반발경도법과 초음파속도법의 경우 간편성과 신뢰성에 있어 콘크리트 강도를 측정하기에 충분한 유용성을 확보한 것을 확인할 수 있었다. 기존식들과의 비교를 통하여 고강도 콘크리트에 적합한 강도예측식을 제안하였으며, 실험결과에 대한 충분한 신뢰성을 확보한 것으로 판단되어, 향후 고강도 콘크리트 구조물에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
석조문화재의 풍화훼손도를 평가하기 위해 초음파속도를 이용하는 방법은 현장적용 및 풍화도 평가가 용이하여 널리 사용되고 있다. 이 방법은 풍화가 진행되면 초음파 속도가 감소하는 특성을 이용해 신선암과 풍화암의 초음파속도 차이를 이용하여 풍화등급을 산정한다. 그러나 풍화등급 산정에서 신선암의 초음파속도를 암석의 산출지역과 관계없이 고정값(5,000 m/s)으로 사용하기 때문에 우리나라와 같이 동일한 암종에서도 다양한 속도가 나타나는 경우 많은 문제가 발생되고 있다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 석조문화재를 구성하는 대표 암종에 대하여 20종의 시편과 60개의 코어시료를 획득해 신선암의 초음파속도를 측정하여 데이터베이스(DB)를 구축하고 이를 보고하였다. 이 결과, 동일한 암종인 화강암 내에서도 초음파속도가 3,118에서 5,380 m/s까지 다양하게 나타나며 이를 무시하고 고정값을 사용할 경우 풍화등급 산정에 많은 오차를 발생시킬 수 있음을 확인하였다. 다음으로 측정 오차에 대한 보정을 위해, 현장측정에서 사용하는 두 가지 방법(직접법과 간접법)에 의해 속도를 측정하고 지역별 암종에 따른 보정계수를 산출하였는데 그 범위는 1.31에서 1.76까지 다양하게 나타났다. 그 외 측정온도, 장비운영자에 따른 초음파속도의 차이를 확인한 결과 그 차이가 오차범위 내에 있어 풍화도 평가에 미치는 영향은 크지 않은 것으로 나타났다. 마지막으로 본 연구에서 얻어진 초음파속도 DB와 측정보정계수를 실제 석조문화재인 봉황리 마애불상군에 적용한 결과, 풍화지수는 0.3으로 기존의 방법보다 0.1 정도 낮게 평가되었으며 풍화등급 또한 기존의 방법이 "상당히 풍화"로 판별하는 것에 비해 "중간정도의 풍화"로 차이가 나타났다. 동일한 문화재를 대상으로 한 다른 연구결과에서 중간정도의 풍화등급을 제시하고 있어 본 연구의 결과가 보다 정확한 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서 제시한 방법은 보다 정확한 풍화지수의 산정과 그에 따른 보존대책을 수립하는데 기여할 것으로 기대된다.
본 논문에서는 고리모양 판의 멀티모드를 이용하여 동작하는 선형 초음파모터에 대한 해석방범을 제시하였다. 고정자의 변위는 3D 유한요소법을 이용하여 해석하였으며, 시간에 따른 접촉 면적과 접촉표면의 운동속도의 변화를 반영한 해석적 방법을 이용하여 고정자와 이동자 사이의 접촉을 해석하였다. 해석방법 검증을 위하여 외경 10.00mm, 두께 1.00mm인 선형 초음파모터 모델에 대한 해석결과를 실험결과와 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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