• Composites Research
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• 제36권5호
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• pp.329-334
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• 2023

기존의 멀티스케일 유한요소법(Multiscale finite element, FE² )은 거시 스케일의 모든 적분점에서 대표 체적요소(representative volume element, RVE)의 미시 경계치 문제를 반복적으로 계산하기 때문에 긴 해석 시간과 많은 데이터 저장 공간을 필요로 한다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서 평균장 균질화 데이터 기반 멀티스케일 해석 기법을 개발하였다. 데이터 기반 전산역학(data-driven computational mechanics, DDCM) 해석은 변형률-응력 데이터 셋을 직접적으로 사용하는 모델-프리(model-free)접근 방식이다. 멀티스케일 해석을 수행하기 위해, 평균장 균질화(mean-field homogenization)를 활용하여 복합재의 미세구조에 대한 변형률-응력 데이터베이스(database)를 효율적으로 구축하고, 이를 기반으로 데이터 기반 전산역학 시뮬레이션을 수행하였다. 본 논문에서는 개발한 멀티 스케일 해석 프레임워크(framework)를 예제에 적용하여, 초탄성(hyperelasticity) 복합재의 미세 구조를 고려한 데이터 기반 전산역학 시뮬레이션 결과를 확인하였다. 따라서, 데이터 기반 전산역학 접근 방식을 활용한 멀티스케일 해석기법은 다양한 재료 및 구조에 적용될 수 있으며, 멀티스케일 해석 연구 및 응용 가능성을 열어줄 것으로 기대된다.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.205-210
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• 2023

본 연구에서는 폼 구조의 효율적인 유효 기계적 물성 및 열전도율 예측을 위한 균질화 데이터 기반 전이학습 프레임워크를 개발하였다. Eshelby 텐서 기반의 평균장 균질화(Mean-field homogenization, MFH)는 타원체 형태의 공동을 포함하는 다공성 구조의 물성을 효율적으로 예측할 수 있지만, 셀룰러(cellular) 폼 구조의 물성은 정확하게 예측하기 어렵다. 한편, 유한요소 균질화(Finite element homogenization, FEH)는 정확성은 높지만 상대적으로 높은 해석 시간을 동반한다. 본 논문에서는 평균장 균질화와 유한요소 균질화의 장점을 결합한 데이터 기반 전이학습 프레임워크(Framework)를 제안하였다. 구체적으로, 대량의 평균장 균질화 데이터를 도출하여 사전학습 모델(Pre-trained model)을 구축하고, 상대적으로 소량의 유한요소 균질화 데이터를 이용하여 미세 조정(Fine-tuning) 하였다. 제안된 프레임워크를 검증하기 위한 수치 예제를 수행하였으며, 해석 정확도를 확인하였다. 본 연구의 결과는 다양한 폼 구조를 가진 재료의 해석에 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• Composites Research
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• 제33권2호
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• pp.81-89
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• 2020

본 리뷰 논문에서는 최근에 연구된 평균장 균질화법을 이용한 다양한 물성치 예측 연구의 동향에 대해 소개한다. 유효 강성 예측에 사용되는 기존의 균질화법을 소개하고 이를 확장하여 유효 열/전기 전도성 및 유전 상수를 예측하는 방법을 소개한다. 압전 및 열전과 같이 2개의 물리현상이 중첩된 다중 물리 현상의 구성방정식은 훅 법칙과 같이 단순한 선형 형태로 변환하여 복합재의 유효 물성치를 예측하는 연구를 소개하고 마지막으로 복합 재료의 유효 물성치를 예측하기 위한 일반화된 식을 제시하고 유한 요소 해석과 비교한 검증/연구를 소개한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.141-148
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• 1999

변위 근거 유한요소해석을 사용하는 대부분의 위상 최적화 기법은 요소의 안정성 부족으로 인하여 체스판 무늬가 주기적 형태로 반복하여 설계영역 내부에 나타난다. 본 연구에서는 선형요소를 이용하면서 최적화 알고리즘의 안정성에 영향을 주지 않고 간단하게 모든 최적화 알고리즘에 이용 가능한 체스판무늬 형성 방지책을 개발하였다. 본 연구의 체스판무늬 형성 방치책에서는 먼저 각 선형요소를 구성하는 절점들의 부치분율을 설계변수로 선정하고, 요소내부의 부피분율을 설계변수로 표현하기 위한 선형 보간함수로 선형요소들의 형상함수를 선정하였다. 그리고, 설계변수와 등가 재료상수와의 상관 관계식은 평균장 근사이론을 이용하여 균질화된 재료에 벌칙인자가 도입된 관계식을 이용하였다. 또한, 본 연구에서는 순차이차계획법인 PLBA 알고리즘을 이용하여 위상 최적화문제를 해석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.81-93
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• 2020

본 연구를 통해 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 해석하고 예측하는 방법인 유한요소법(Finite Element Method, FEM)을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 피로 특성을 분석하였다. 이를 구현하기 위해 평균장 균질화(mean-field homogenization) 이론을 활용하여 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat을 이용하였다. 이를 통해 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 미세 구조와 재료 모델을 정의하여 더욱 현실적으로 고분자 복합재료의 피로 거동을 예측하고자 한다. 참고문헌을 통해 시험 온도, 섬유배향, 응력비, 시편의 두께 등 다양한 변수들을 사용하여 30wt%의 단 섬유 질량 비율을 갖는 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 고분자 복합재료의 피로 특성을 조사하였다. 섬유배향 정보를 계산하기 위한 사출해석은 Moldflow 소프트웨어을 활용하였으며, 이를 유한요소 피로시편 모델에 매핑하였다. 대표적인 유한요소 상용 소프트웨어인 LS-DYNA는 섬유배향에 따른 고분자 복합재료의 응력 진폭을 계산하기 위해 Digimat과의 연성해석에 활용하였다. 그리고 수치해석을 활용한 피로수명 해석을 위해 다양한 재료 모델들로 구성된 FEMFAT 소프트웨어를 사용하였다. 선형 재료 모델의 연성해석 결과는 높은 응력 진폭에 의한 재료의 국부적 비선형이 발생하는 LCF 영역의 피로 특성을 연구하기 위해 Neuber 법칙을 사용하여 재료의 피로 거동을 분석하였으며, 비선형 재료 모델의 연성해석 결과 역시 FEMFAT을 활용한 피로수명 해석에 사용되었다. 연성해석과 피로해석의 결과는 섬유배향에 따라 유한요소 시편의 두께 방향으로 분석하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 형태학적, 역학적 구조에 대해서 평가하였다.

• 분석과학
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• 제17권2호
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• pp.153-162
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• 2004

생활 폐기물 소각장에서 채취한 비산재를 이용하여 다이옥신 정도 관리용 인증표준물질(CRM)을 제조하였고 이를 이용하여 실시된 실험실 간 비교 평가가 실시되었다. 채취된 비산재는 여러 번의 균질화 과정을 거쳤으며 균질성 시험은 ISO Guide 35에 따른 일원분산분석을 통해 이루어졌고 제조된 CRM에 대한 불확도 평가를 수행하였다. 각 기관의 비산재 농도값과 CRM 농도값을 비교 해 본 결과 polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs)는 대부분의 기관이 CRM에 비해 낮은 값을 보였으며 polychlorinated dibenzofurans (PCDFs)는 대부분의 기관에서 높은 값을 보였다. 추출액의 경우 이성체 별로 정도의 차이는 있지만 대부분의 기관에서 평균에 가까운 값을 나타냈다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권2호
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• pp.113-118
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• 2014

전 국가적으로 많은 정수장에서는 강화된 수질기준을 준수하는데 많은 어려움을 겪고 있다. 일반적으로 정수장 배출수처리시설은 고탁도를 기준으로 설계되기 때문에, 평상시에는 설계된 기간보다 장기간 체류할 수밖에 없는 실정이다. 평균 혹은 저탁도 원수가 유입되는 대부분 기간 동안 슬러지는 농축조에서 장기체류하기 때문에 혐기화되어, 용해성 망간 및 클로로포름이 형성된다. 위 문제를 해결하기 위해서 경제적이고, 손쉽게 도입 가능한 슬러지 폭기 공법을 개발하였으며, 본 연구는 이 공법의 원리 및 효과를 분석한 것이다. 슬러지 폭기 공법의 원리는 산화된 입자성 망간이 용해성 망간으로 환원되는 것을 방지하며, 생성된 클로로포름을 대기중으로 배출 제거시키며, 슬러지 입자를 균질화 시켜 침강성을 개선하는 것이다. 위 공법의 효과분석을 위하여 정수장 농축조에서 슬러지를 폭기시킨 후 상징수의 망간 및 클로로포름을 측정하고, 슬러지의 고-액 계면의 높이를 측정한 결과, 비폭기 경우에 비해 망간은 41%, 클로로포름은 62% 슬러지 부피는 35% 감소되는 효과를 얻었다.

• Journal of Yeungnam Medical Science
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• 제12권2호
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• pp.226-236
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• 1995

이 연구의 목적은 기관지낭종의 CT소견을 분석하여 그 특징을 알아보고자 하였다. 수술후 조직학적으로 기관지낭종으로 확진된 11명의 CT소견을 후향적으로 분석하였다. 전 예에서 조영증강 전 후의 CT가 시행되었고 CT상 병변의 위치, 크기, CT 음영과 조영증강 정도, 석회화 유무 등을 중심으로 분석하였다. 총 11례중 3례는 폐실질내에 8례는 종격동내에 위치하였다. 폐실질내 기관지낭종 3례중 2례는 우하엽, 1례는 좌하엽에 위치하였고 평균 크기는 9.7 cm이었다. CT상 1례는 공기로만 찬 낭포, 1례는 균질한 물음영의 낭종, 1례는 공기방울을 가지는 고음영의 낭종으로 보였다. 종격동내 기관지낭종 8례 중 5례는 후종격동, 2례는 상종격동, 1례는 중종격동에 위치하였으며 평균 크기는 5.0 cm이었다. CT상 5례는 균질한 물음영으로 나타났고, 1례는 공기수면상을 보였으며, 2례는 근육과 비슷한 정도의 고음영으로 나타났고 그중 1례는 65 HU를 보였다. 모든 예에서 석회화나 조영증강은 보이지 않았다. 수술소견상 폐실질내 기관지낭종은 3례 모두에서 낭종내에 지저분한 농양의 액체를 가지고 있었고 종격동내 기관지낭종은 8례 모두에서 희거나 노란색의 점액질 액체를 보였다. 기관지낭종은 균일한 물음영을 보이는 경우가 가장 많으며, 그 외 근육과 비슷한 정도의 고음영, 공기수면상, 공기로만 찬 낭포 등으로 보였으며 이와 같은 소견은 기관지낭종의 진단과 감별에 도움이 될 것으로 생각한다.

• 한국식품과학회지
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• 제14권1호
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• pp.11-15
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• 1982

밥에서 직접(直接) 분리(分離)한 Bacillus cereus 균주(菌株)중에서 식중독(食中毒)과 직접(直接) 관련(關聯)이 있는 용혈성(溶血性) 양성(陽性)과 전분액화능음성(澱粉液化能陰性)의 성질(性質)을 가진 균주(菌株)와 식중독(食中毒)과 직접(直接) 관련(關聯)은 없으나 시판식품(市販食品)에서 분포도(分布度)가 높은 균주(菌株)의 밥 30g과 인산환충액 180ml를 혼합하여 균질화한 액에서의 증식속도(增殖速度)와 pH 7.1의 인산완충, 희석수에서의 내열성(耐熱性)을 실험(實驗)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 식중독(食中毒) 관련(關聯) 균주(菌株)는 $5^{\circ}C$와 $60^{\circ}C$사이에서는 거의 증식(增殖)하지 않았고 $25^{\circ}C$와 $35^{\circ}C$ 사이에서는 온도(溫度)의 상승(上昇)에 따라 균(菌)의 증식(增殖)은 활발(活潑)하여져 초기균(初期菌) $3.0{\times}10^3\;cells/ml$일 때 $25^{\circ}C$의 경우(境遇)는 배양(培養)후 12시간(時間), $30^{\circ}C$의 경우(境遇)는 8시간(時間), $35^{\circ}C$의 경우(境遇)는 6시간(時間)만에 식중독(食中毒) 발증량(發症量)인 $10^7\;cells/ml$에 도달(到達)하였다. $40^{\circ}C$ 이상(以上)에서는 균(菌)의 증식(增殖)은 그리 활발(活潑)하지 못하여 25시간(時間) 이상 배양하여도 최고균량(最高菌量)은 $10^{4{\sim}6}\;cell/ml$를 초과(超過)하지 못하였다. 한편 비증식(比增殖) 속도(速度)와 평균(平均) 세대시간(世代時間)은 각각 $30^{\circ}C$에서는 $1.76hr^{-1}$, 0.40hr이었고 $35^{\circ}D$에서는 $2.21hr^{-1}$, 0.32hr이었다. 식중독(食中毒) 관련(關聯) 균주(菌株)의 내열성(耐熱性)을 실험(實驗)한 결과(結果) 가열초기(加熱初忌)에 포자(布子)는 급격(急激)히 사멸(死滅)하였고 D값은 $D_{90^{\circ}C}=18.0\;min$, $D_{95^{\circ}C}=7.4\;min$, $D_{100^{\circ}C}=3.1\;min$이었다. 식중독(食中毒) 비관련(非關聯) 균주(菌株)는 가열초기(加熱初忌)에 포자(布子)는 서서히 사멸(死滅)하였고 $D_{90^{\circ}C}=23.5\;min$, $D_{95^{\circ}C}=9.2\;min$, $D_{100^{\circ}C}=3.7\;min$으로서 식중독(食中毒) 관련(關聯) 균주(菌株)에 비(比)하여 내열성(耐熱性)은 강(强)한 편이었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제27권1호
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• pp.31-43
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• 2015

목 적 : 정위적체부방사선치료(Stereotatic body radiation therapy, SBRT)는 원발성 종양과 전이성 종양의 치료법으로 이용되어진다. SBRT는 높은 선량을 전달하기 때문에 MU(Monitor unit)의 증가로 치료시간이 길어지고 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV) 주변의 정상장기를 효과적으로 보호할 수 있는 치료계획이 필요하다. 특히 다중표적의 경우 SBRT를 여러 번에 나누어 치료해야하거나 선량 겹침으로 인한 고 선량 영역(Hot spot)이 생길수도 있다. 본 연구는 다중표적 간암에서 TrueBeam STx(Varian, USA)의 무편평화여과기선질(Flattening filter free, FFF) beam을 이용한 용적변조회전치료(Volumetric modulated arc therapy, VMAT)의 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 다중표적 간암의 SBRT를 시행하는 5명의 환자를 대상으로 TrueBeam STx의 10MV FFF beam을 이용한 VMAT과 15MV 편평화여과기선질(Flattening filter, FF) beam을 이용한 입체조형치료(conformal radiotherapy, CRT)계획을 세웠다. 두 치료계획을 비교하기 위하여 선량용적히스토그램(Dose Volume Histogram, DVH)을 이용하여 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV), 간, 십이지장, 장, 식도, 척수에 들어가는 선량을 평가하고 전체 MU 값을 비교하였다. 또한 두 치료계획의 치료시간을 비교하기 위하여 Beam on time을 평가하였다. 결 과 : PTV에 대한 처방선량지수(Conformity Index, CI), 선량균질지수(Homogeneity index, HI), 처방선량포함지수(Paddick's Conformity Index, PCI)의 평균값은 VMAT에서 각각 $1.006{\pm}0.028$, $1.098{\pm}0.016$, $1.132{\pm}0.084$, CRT에서 $1.381{\pm}0.419$ $1.136{\pm}0.042$, $1.534{\pm}0.465$로 평가되었다. 정상장기에 대한 선량은 CRT에서 VMAT 보다 약 1.8배 높은 선량으로 평가되었다. 전체 MU값은 VMAT에서 약 1.3배 높게 평가되었고 VMAT과 CRT 두 치료계획의 평균 Beam on time은 각각 6.8분, 21.3분으로 평가되었다. 결 론 : 다중표적 간암의 정위적체부방사선치료에서 FFF Beam을 이용한 VMAT을 적용하면 선량 겹침 없이 다중표적을 한 번에 치료할 수 있으며 PTV의 선량포함을 만족하면서 주위의 정상장기를 더 효과적으로 보호할 수 있는 치료계획이 가능하다. 또한 FFF Beam의 높은 선량률(Dose rate)을 이용하여 치료시간을 단축시켜 치료 중 발생할 수 있는 오차를 감소시킬 수 있다.