콘크리트의 배합설계를 위해서는 각종 콘크리트 표준 시방서의 내용에 대하여 잘 알아야 할 뿐 아니라 현장 경험이 많은 전문가의 경험을 필요로 한다. 그러나 배합 설계에 관련된 모든 인자들과 그 인자들 간의 상호작용에 대하여 모두 고려할 수는 없다. 따라서 적적한 배합설계에 관한 판단은 품질관리를 위한 재료시험을 통하여 판단할 수밖에 없고 그 결과에 따라 보정하는 과정을 거치게 된다. 이렇듯 콘크리트의 배합설계는 재료, 온도, 현장조건, 기술자의 숙련도 등에 대하여는 불확실성이 존재하고 계산과 시험과정에 존재하는 오차로 인하여 엄격한 품질관리를 하여야만 하기 때문에 자칫 지루하며 복잡하고 힘든 일이 될 수밖에 없다. 본 연구에서는 이렇듯 콘크리트의 배합설계 과정에서 나타나는 피할 수 없는 불확실성과 오차들을 최소화하기 위하여 신경망을 적용하였다. 신경망의 학습과 검증을 위한 자료는 콘크리트 표준시방서에 따라 설계기준 강도, 굵은골재 최대치수, 슬럼프, 골재의 조립율 등을 변화시켜 가면서 이론적으로 물-시멘트비, 잔골재율, 단위 수량, 단위 시멘트량, 단위 잔골재량, 단위 굵은 골재량 등을 구하여 사용하였다. 특히 콘크리트의 실제강도는 동일한 조건하에서 강도시험을 실시하여도 결과가 서로 다르게 나타나는 확율변수인점도 고려하였다. 콘크리트의 배합설계에 신경망을 적용한 결과는 그 적용성이 매우 컸다.
전달표준기(transfer gauge)로 사용되는 열음극 전리진공계의 교정을 위하여 초고진 공표준기의 압력비(pressure ratio), 오리피스 콘덕턴스, 그리고 porous plug 콘덕턴스 측정 에 대한 연구를 수행하였다. 이 표준기를 이용하여 제조회사가 다른 두 개의 전리진공계를 $7{times}10^{-7}$~$4{times}10^{-3}$ Pa압력구간에서 아르곤 가스를 사용하여 교정하였다. 그 결과 extractor 전 리진공계의 고진공과 초고진공 사이에서 압력에 따른 비직선성의 차이는 4%로 나타났고, stabil 전리진공계는 3%정도로 나타났다. Extractor 전리진공계의 경우 기체의 감도를 적절 히 조절해서 사용하면 진공계 자체 불확도인 10%이내의 오차범위에서 사용이 가능함을 알 수 있었다. 또한 stabil 전리진공계는 별도의 감도 조절하지 않고도 최대 4% 오차범위에서 사용이 가능함을 알 수 있었다.
본 연구에서는 기존의 침습형 혈압 측정 방법의 위험성 및 불편성 등의 단점과 측정오차를 줄이고자 오실로메크릭법에 의한 혈압측정을 위하여 비관혈적인 방법으로 보다 정확하게 혈압을 추정할 수 있는 시스템을 구현하였다. 구현된 혈압 측정 시스템은 압력 제어부, 신호 측정부 그리고 혈압 신호처리부 등으로 구성하였다. 구현된 혈압측정 실험 시스템의 타당성을 검증하기 위하여 압력 측정부의 특성 평가 실험, 혈압 추정을 위한 특성비율 산출 실험, 오실로메트릭법에 의한 혈압 추정 및 평가 실험을 수행하였다. 본 연구에서 구현된 혈압 측정 실험 시스템으로 성인남성 5명을 실험 대상군으로 선정하여 데이터를 계측하고 혈압을 추정하는 실험을 한 결과 오실로메트릭에 의한 혈압 추정 및 평가 실험에서 청진법과의 평균동맥압, 수축기 혈압, 그리고 이완기 혈압에서 최대 절대편차 비율이 각각 1.38% 1.63 그리고 2.97% 이었고 최대 표준오차가 각각 5.00, 3.72, 그리고 4.34인 혈압 측정 시스템을 구현하였다.
최근 수리 실험 및 계측 분야에 영상유속계가 많이 이용되고 있다. 그러나 영상유속계의 영상 분석에 대한 표준적인 방법과 측정 불확도가 정립되어 있지 않아 일반 사용자들이 사용하기 어려운 것이 사실이다. 특히 영상유속계를 이용한 유속 산정 시 상관영역 크기 결정에 대한 기준이 없기 때문에 사용자마다 유속 산정 결과가 차이가 나는 문제가 있다. 이에 본 연구에서는 영상유속계의 상관영역 크기 변화에 따른 오차분석을 통해 상관영역 크기 결정을 위한 자료를 제시하고 자한다. 오차분석을 위해 12개의 인공영상군을 제작하였으며, 다양한 입자수와 입자크기의 영상을 획득한 후 상관영역의 크기를 변화시키면서 산정한 유속을 인공영상의 유속 참값과 비교하여 오차분석을 수행하였다. 오차 분석결과 상관영역의 크기 변화에 따라 영상유속계로 산정한 유속값에 대한 오차가 달라짐을 확인하였고, 상관영역의 크기를 크게 결정할수록 오차가 줄어드는 것으로 나타났고, 동일한 상관영역의 크기로 유속을 산정할 경우 입자 크기가 증가할수록 또는 입자수가 증가할수록 오차가 작게 나타났다. 특히 영상유속계의 오차는 입자의 크기 보다는 입자수의 변화에 좀 더 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 또한 상관영역의 크기가 커짐에 따라 최대 오차와 최소 오차간의 간격이 줄어드는 것을 확인하였으며, 영상 전체에서 산정한 유속의 평균 오차가 5% 이하를 만족시키는 상관영역 크기를 기준으로 그 이하의 상관영역에 대해서는 최대 오차와 최소 오차간의 차이가 크게 나타나 영상유속계의 측정 불확실성이 큰 것으로 나타났다. 영상유속계의 신뢰수준별 입자밀도 변화에 따른 최소 상관영역의 크기를 분석한 결과 전반적으로 입자밀도가 커짐에 따라 상관영역의 크기는 작아지는 것으로 나타났지만 입자밀도가 작더라도 입자수가 큰 경우에는 신뢰수준을 만족시키는 최소 상관영역의 크기가 감소하는 것으로 나타났다.
Spectroscopic ellipsometer(SE)는 박막의 두께, 굴절률, 흡수율, 에너지 갭, 결정상태, 밀도, 표면 및 계면의 거칠기 등에 관한 유용한 정보들을 제공한다. (1-3) SE는 빛을 탐침으로 사용하기 때문에 비파괴적이고 비접촉식 박막물성 측정방법이며 편광변화에 대한 상대적 물리량을 측정함으로써 정밀도와 재연성이 매우 높은 장점들을 갖고 있다. 따라서 SE는 반도체 메모리 소자, 평판 디스플레이, DVD와 CD와 같은 데이터 저장장치 등을 제작하는 공정에서 박막에 관련된 공정계측장비로 사용되고 있다. 특히, 최근의 차세대 반도체 소자 개발에 관한 연구 등(4-6)에서는 수 nm 두께의 다양한 초박막들에 관한 물성연구가 주관심사이기 때문에 최고의 성능을 갖는 계측장비와 기술이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 그림과 같은 편광자(polarizer)-시료(sample)-검광자(analyzer)로 구성된 PSA구조의 표준기용 rotating-analyzer SE를 제작하게 되었다. 현재까지 개발된 ellipsometer의 수많은 종류들 중에서 null 형, rotating element 형, 그리고 phase modulation 형이 가장 많이 사용되고 있다. 여기서 element란 polarizer, analyzer, 또는 compensator와 같은 광 부품들을 지칭하는데 이 중 하나 또는 둘을 회전시키기 때문에 그 종류 또한 매우 많다. 이들 중에서 회전검광자형 ellipsometer는 입사각 정렬이 우수하고, 파장에 무관한 편광기만 사용하므로 비교적 넓은 광량자 에너지영역에서 정확도 높은 데이터를 얻을 수 있기 때문에 박막 상수의 정밀측정에 가장 적합하다. 특히, 본 연구에서 제작된 ellipsometer에는 간섭계 장치, polarizer tracking,(2) zone average,(1) 그리고 low-pass filter 등을 사용함으로써 측정오차를 최대한 줄이는 노력을 하였다.
노력성 폐활량(FVC) 검사시 호식기류의 최대값인 최고호기유량(PEF)은 호흡기능의 평가에 매우 중요하게 활용되는 진단 매개변수이다. PEF는 검사 초기에 매우 짧은 순간에 크게 증가하는 양상을 띠기 때문에 호흡기류센서의 동특성이 충분하지 않은 경우 측정오차가 발생한다. 본 연구에서는 노력성 호식기류 상의 초기 상승속도($S_r$)를 산출하고 $S_r$ 값에 기초하여 센서 출력값을 보정하는 새로운 기법을 제안하였다. 미국 흥부학회(ATS)에서 제공하는 표준 기류신호 파형 26개를 생성하여(F) 속도계측형 호흡기류센서로 통과시키며 센서 출력신호(N)를 축적하였다. F의 최대값인 PEF와 N의 최대값인 $N_{PEF}$, 간에는 당초 예상했던 대로 2차함수 관계가 성립하였으나(상관계수 0.9997), ATS파형 #2 및 26은 상당한 이탈을 보였다(상대오차>10%). $N_{PEF}$의 상대오차와 $S_r$간의 관계를 분석하여 상호 선형적인 관계를 얻었으므로, 이를 이용하여 보정한 결과 PEF 상대오차의 99% 신뢰구간이 약 2.5% 이었다. 이는 국제표준인 ATS의 오차한계인 10%의 1/4 이내로써 매우 정확한 보정이 이루어졌다. 따라서 본 연구에서 제안하는 보정기법은 호흡기류센서 교정시 매우 유용하리라 판단된다.
본 논문에서는 멀티채널 오디오 재생시스템을 구성하는 라우드스피커들이 표준위치와 상이한 위치에 존재할 경우 입력된 멀티채널 오디오 신호가 표현하는 음장감을 최대한 유지하면서 주어진 라우드스피커 배치환경에 최적으로 가상음원과 멀티채널 오디오 신호를 재생하는 방법을 제안한다. 능동잡음제어 기술에 이용되는 LSM 기술을 활용하여 원음장과 스피커를 통해 재생되는 복원음장 사이의 오차를 최소화하는 음향공간필터를 설계하여 적용하였으며, 청취평가를 통하여 음장감이 유지됨을 확인하였다.
본 연구에서는 t 분포 백분위점을 구하는 방법으로 표준정규분포의 백분위점을 이용하는 간접근사공식들과는 달리 p와 n만의 직접근사공식을 찾았다. Hoaglin이 $\chi^2$분포에 적용했던 탐색적분석과정을 거쳐서 찾아낸 이 공식은 그 형태가 간단하여 일상적인 자료분석에서 손쉽게 이용될 수 있을 뿐만 아니라 최대 상대오차가 1.2%밖에 되지않는 좋은 공식이다.
통계적 파라미터를 이용한 뇌지도작성(SPM)은 어른에서부터 어린이에게까지 환자그룹간 또는 개개의 서로 다른 상태의 그룹간의 기능 영상을 비교하는데 널리 사용되고 있다. 그러나 SPM을 이용하여 어린이 뇌 영상을 분석할 경우 성인의 표준틀영상에 정규화되어 분석되고, 이로 인해 오차가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구는 국내 어린이 2세에서 6세 사이 36명(평균 나이: 4.36세, 표준편차: 1.41세, 남자: 17명, 여자: 19명)의 MRI 영상을 이용하여 평균 MRI 영상을 만들고, 2세에서 6세 사이 13명의 어린이(평균나이: 4.80세, 표준편차: 1.17세, 남: 10명, 여: 3명)의 SPECT 뇌영상을 이용하여 평균 SPECT 영상을 만들었다. 이들 평균영상으로 국내어린이의 뇌 표준틀영상을 만들고, 어린이 ADHD의 뇌영상을 국내 어린이 표준틀영상과 SPM의 표준틀영상에 정규화 시켜 뇌혈류량에 따라 발생하는 화소덩어리의 위치를 비교하였다. 분석결과는 각 표준틀영상에 따라 최대 25 mm의 편차가 생겼다. 따라서 SPM을 이용한 어린이의 뇌영상을 분석할 경우 표준틀영상 또는 p값을 고려해야할 필요가 있다.
외국 설계기준에서 제시하고 있는 단면 온도 경사모델의 국내적용을 위하여, 강상자형 교량 시험체를 폭 2.0m, 높이 2.0m, 길이 3.0m, 상부슬래브 두께 0.2m로 제작하고, 2016년 여름동안 시험체의 온도를 측정하였다. 측정 데이터의 신뢰성을 검증하기 위하여 측정된 대기기온과 기상청의 대기기온을 비교 검토하였다. 측정된 24개의 온도 측정 게이지 중 Euro code와 온도차를 비교 할 수 있는 4개의 온도 게이지를 선정하고, 측정온도의 분포를 분석하였다. 각 지점에서 최대 온도차를 선정하기 위한 기준 대기온도를 결정하여, 최대 최저 온도를 계산하고, 이를 바탕으로 온도차(경사)를 산정하고 온도차 모델을 제시하였다. 제시된 온도차 모델은 Euro code의 온도분포와 비교할 때 슬래브 최상단에서 $0.9^{\circ}C$, 중앙 경사부에서 $0.3{\sim}0.4^{\circ}C$의 온도차를 보여 Euro code와 유사한 결과를 보였다. 산정한 표준오차 계수는 표준오차의 2.71~2.84배로 산정되었고, 일정한 범위의 값을 보였다. 제시된 온도차 모델은 국내 온도설계의 온도차 산정 시 기본 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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