층류 경계층 내 반구에 의해 유기되는 말굽와류를 흡입 제어했을 때 후류영역에서의 마찰저항 변화를 측정하였다. 이를 위해 회류수조에서 유동가시화를 실시하여 최적의 자유유속, 반구 크기 및 흡입제어 구멍 크기를 결정하였고, 반구 후류영역에 설치된 평판과 연결된 동력계로 표면 마찰저항 감소를 측정하는 실험을 수행하였다. 평판에 설치된 반구 전방에는 유입 유동에 의해 반구를 감싸는 말굽와류가 생성되며 그 주위 와도 방향에 의해 후류영역으로는 빠른 유속의 유동이 유입되어 머리핀 와류 생성을 촉진시킨다. 따라서 반구 전방에 생성되는 말굽와류 세기를 흡입 제어에 의해 약화시킴으로써 반구 좌우측으로 길게 형성된 유속방향 와류가 후류영역으로 공급하는 에너지는 감소하게 된다. 즉, 반구 전방의 말굽와류를 제어함으로써 후류영역으로부터 생성되는 헤어핀 와류 발생 주파수가 줄어 들게 된다. 염료 주입을 이용한 유동 가시화 영상을 해석한 결과로 머리핀 와류의 발생 빈도가 흡입제어에 의해 36.4 % 감소되었고, 후류영역에서 측정된 표면 마찰저항은 2.3 % 감소되는 것으로 나타났다.
HF는 주로 음료수와 식수에 의해 폭로되며, 작업자의 경우는 공장 작업과정에서 공기 흡입과 피부 접촉으로 폭로된다. 단기적인 흡입에 의한 폭로는 폐수종 및 자극 등을 주며, 눈과 피부에 직접 폭로시에는 화상과 자극을 준다. 장기간의 폭로는 주로 음료수와 음식에 의해 폭로되며, 공기에 의한 폭로는 코, 인후 및 기관지에 충혈 및 자극을 주고(U. S. EPA, 1989; U. S. EPA, 1993), 식물의 경우에는 잎의 끝이나 가장자리의 변색, 발육 부진 및 병에 대한 저항성 약화 등에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Cao, 1998). (중략)
The possibility of skin friction reduction in laminar channel flow is investigated when the flow is subjected to stationary distributed surface blowing and suction. Blowing and suction provided at the channel walls is steady in time but varies as a sine function along the streamwise direction. The skin friction changes depending on the wavelength and amplitude of the actuation. Especially, the skin friction is reduced below that of fully developed laminar flow as the wavelength decreases and amplitude increases. The optimal wavelength of producing minimum skin friction is $\pi/2{\delta}$, where $\delta$ is the channel half-height It is observed that the distributed blowing and suction induces strong negative Reynolds shear stress in the near-wall region at the end of the suction part.
진공청소기 브러쉬의 소음원인과 소음특성에 관하여 고찰하였다. 먼저, 소음원인을 분석하기위해서 수치해석 결과를 토대로 유동저항을 분석하였다. 그 결과 청소기 브러쉬 소음의 주요 원인은 팬회전에 의한 톤소음이 아니고, 브러쉬 내부의 유체역학적인 특성에 의한 유동저항 증가로 인해서 발생하는 유동소음임을 알 수 있었으며, 그 타당성을 무향실에서 음향파워 측정 실험을 통해서 확인하였다. 다음으로, 소음측정 실험을 통해서 브러쉬의 최적 설계를 통해 저감할 수 있는 최대 소음저감 한계가 4dBA 임을 확인하였다. 팬 블레이드 개수, 공기 흡입구 확장에 따른 소음 특성을 분석하였고, 이로부터 소음저감 한계가 너무 작아서 팬 블레이드 개수, 공기 흡입구 확장에 따른 소음 저감량이 2 dBA 이내로 작은 것을 알 수 있었다.
연구배경: 기관지 천식은 다양한 원인에 대한 기도 협착과 과민 반응을 특정으로 하는 기도 질환으로, 그 병인에 대한 연구를 임상적으로 시행하는 데에는 한계가 있어, 동물 천식 모형을 이용한 연구가 필요하다. 동물에서의 기도 저항의 측정은 주로 마취나 삽관 상태에서 침습적으로 측정되었으나, 최근 비침습적으로 의식이 있는 상태에서 일상호흡 중의 specific 기도 저항을 측정하는 방법들이 고안되었다. 이에 저자들은 기니픽에 allergen인 ovalbumin을 피하 주사하여 감작시킨 후, 의식이 있는 상태에서 ovalbumin과 methacholine을 각각 흡입시켜, 비침습적인 방법으로 specific 기도 저항을 측정함으로써 즉시형 기관지 수축 정도와 methacholine에 대한 기도 과민성의 변화를 연구하여 동물 천식 모형을 만들고자 하였다. 연구방법: 기니픽 30마리를 천식군 20마리, 대조군 10마리로 나누어, 천식군에서는 ovalbumin을 피하 주사하여 감작시킨 후, ovalbumin을 흡입(1% wt/vo1)으로 노출시켰고, 대조군은 생리 식염수를 동일한 방법으로 감작, 노출시켰다. specific 기도 저항(airway resistance $\times$ thoracic gas volume)은 의식이 있는 상태에서 비침습적으로 동물 body plethysmography를 사용하여, Pennock법으로 allergen 노출 3분전부터, 노출후 27분까지 3분 간격으로 30분간 측정하였다. Methacholine은 지속적으로 2배씩 농도를 증가하여, 각 농도에 대하여 3분 간격으로 흡입시킨 후, 통일한 방법으로 specific 기도 저항을 측정하여 기도 저항이 200% 이상 증가될 때의 methacholine 농도 ($EC_{200}R_L$)를 구하였다. 결 과: 천식군 20마리 중 65%인 13마리에서 ovalbumin 흡입에 대한 specific 기도 저항이 3분부터 증가하여 6분에 231.5%로 최고를 보이고 실험 측정 종료까지인 30분까지 대조군에 비하여 유의하게 증가된 상태로 지속되어 (p<0.001), 천식 모형이 형성되었다. Methacholine에 대한 기관지 과민 반응은 $EC_{200}R_L$가 대조군에서 평균 $0.446{\pm}0.287mg/ml$, 기하평균 $-1.429{\pm}0.976$였고, 천식군에서 형성된 천식 모형에서의 평균은 $0.149{\pm}0.075mg/ml$, 기하평균 $-2.923{\pm}0.760$으로 천식 모형에 있어서 methacholine에 대한 기관지 과민 반응이 대조군에서보다 2 배 높았다(p<0.0013).
연구배경 : 급성호흡곤란증후군(ARDS)에서 호흡역학의 특징적인 변동은 폐 탄성(compliance) 감소와 폐 저항의 증가이다. 폐 저항의 증가 기전은 잘 밝혀지지 않았으나 임상에서는 ARDS 환자들의 기계환기시 기관지확장제를 흔히 투여하고 있다. 또한 상기 환자들에게 적용하는 호기말양압이 호흡저항에 미치는 영향에 대해서도 논란이 있다. 본 연구는 기계호흡을 받는 ARDS 환자들에서 기관지확장제 투여 및 호기말양압의 적용수준이 기도저항에 미치는 영향에 대하여 조사 하였다. 연구방법 : 2000년 1월부터 12월까지 서울중앙병원 내과계중환자실에서 내원하였던 15명의 ARDS 환자들 (남 : 여 14:1, 평균나이 58세) 이 대상이었다. 기관지확장제 투여 전과 투여 후(정량식흡입기로 salbutamol 100ug 씩 6회) 무작위로 호기말양압을 8, 10, 12 cm $H_2O$로 변화시키면서 일정 흡기류에서 흡기말폐쇄 방법을 이용하여 폐 탄성, 최대흡기저항, 최소흡기저항 및 부가적저항을 측정하였다. 각종 호흡역학치는 CP-100 pulmonary monitor(Bicore, Irvine, CA, USA)를 이용하여 측정하였다. 연구결과 : 1) 대상 환자들의 최대흡기저항은 $8.27{\pm}3.70cmH_2O$/L/sec로 정상치보다 증가되었으며, 최소흡기저항 및 부가적저항 모두 증가되었기 때문이다. 2) 호기말양압 10 cm $H_2O$에 비교시 호기말양압 12 cm $H_2O$에서 최대흡가저항과 최고기도압이 증가되었다. 3) 흡입제 투여시 호기말양압 8 cm $H_2O$과 10 cm $H_2O$에서는 최대흡기저항, 최소흡기저항 및 부가적저항 모두 변화가 없었으나 호기말양압 12 cm $H_2O$에서 최대흡기저항이 감소하였으며 주로 최소흡기저항이 감소되었고 부가적저항은 큰 변동이 없었다(각각 $15.66{\pm}1.99$에서 $13.54{\pm}2.41$으로, $10.24{\pm}2.98$에서 $8.04{\pm}2.34$으로, 그리고 $5.42{\pm}3.41$에서 $5.50{\pm}3.58cmH_2O$/L/sec 으로 변동). 4) 폐 탄성은 호기말양압 변화와 흡입제 투여에 변동이 없었다. 결 론 : ARDS 환자들에서 기도 저항이 증가되어 있으며 기도확장제에 의한 기도 저항의 감소 효과는 적용된 호기말 양압의 수준에 따라 다르게 나타났다.
침지식 분리막 모듈에서 공기강도에 따른 분리막 위치에 대한 오염을 조사하였다. 분리막의 충진밀도가 낮은 곳에서 높은 유체 유속을 나타내었으며, 유체 속도는 기-액 주입률에 비례하였다. 전단응력은 기-액 주입률 및 유체 유속에 비례하였다. 비가역오염($R_{ir}$)은 흡입 압력이 가까운 부분에서 가장 높게 나타났다(position 1). 비가역오염에 대한 저항과 분리막 고유 저항의 비($R_{ir}/R_m$) 및 비가역오염에 대한 저항과 가역오염의 저항의 비($R_{ir}/R_r$)도 position 1에서 가장 높게 조사되었다. 비가역오염($R_{ir}$)은 흡입 압력이 높은 곳인 position 1에 오염물질이 축적되어진 결과이다. 분리막 위치에 따른 오염현상은 모듈 디자인 최적화에 중요한 인자임을 알았다.
교감신경계는 광범위한 각종 기능의 항상성 조절에 결정적인 역할을 하고 있으며, 저산소증, 출혈, 통증 등에 따른 스트레스 반응에 의해 자극되어 심박출량의 증가 및 조직으로 산소공급 향상을 위한 혈류 조절 반응이 나타나게 되나 주어진 환경에 따라 반응 정도는 다양하게 보고되고 있다. 고농도의 $N_2O$로 인해 발생된 저산소혈증 상태에서 혈역학적 변화가 저산소혈증을 발견하는 지표로서 유용한 지를 관찰하기 위해 본 실험에서는 마취후 기계적 환기를 시행한 한국산 잡견에서 고농도의 $N_2O$를 이용하여 흡입산소농도를 점진적으로 감소시킬 때 발생된 저산소혈증이 혈중 catecholarnine의 분비와 혈액 가스 및 혈역학적 변화를 비교 관찰하였다. Halothane으로 흡입 마취하여 기계적 환기를 시행한 뒤 10 마리의 한국산 잡견에서 21%, 15%, 10%, 5%의 산소를 5분씩 공급하여 혈역학상의 변화와 조직의 산소이용 상태 및 혈중 catecholamine치를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 조절호흡의 결과, 실험견은 등탄산성 저산소혈증이 초래되었으며 흡입산소농도의 감소 정도에 따라 동맥혈 및 혼합정맥혈의 산소분압 및 포화도가 감소되었고, 산소섭취율이 증가함에 따라 동정맥혈 산소함량의 차이는 증가하였으며 동시에 심박출량이 증가하는 대상성 반응을 보였다. 중심 정맥압은 10%와 5%의 흡입산소농도에서 측정치가 유의하게 증가되었고, 평균 폐동맥압은 10%와 5%의 흡입산소농도에서 각각 55% 및 82% 증가되었으며 폐혈관저항도 각각 76%, 95%로 유의하게 증가되었으나 전신혈관저항의 변화는 유의성이 없었다. 실험견에서 혈중 norepinephrine, epinephrine 및 dopamine의 대조치는 각각 $141.4{\pm}94.4$ pg/ml, $172.6{\pm}130.1$ pg/ml, $151.1{\pm}282$ pg/ml이었다. 15% 산소 흡입 시 norepinephrine, epinephrine 및 dopamine치는 모두 유의한 증가를 나타내기 시작하였고 dopamine은 10% 흡입산소농도에서 가장 많이 증가하였으나 5% 흡입산소농도에서는 오히려 감소되었고 60%의 흡입산소로 재산소화하는 동안 대조치 수준으로 회복되었다. 이에 비해 norepinephrine은 15%의 흡입 산소농도에서 74% 증가한 후 저산소혈증이 심화될수록 더욱 증가하는 양상이 계속되었다. Epinephrine은 대조치에 비해 15% 산소 흡입시 29% 증가하였으나 10% 및 5% 흡입산소농도에서 각각 382%, 350% 증가되었다. 60%의 흡입산소로 재산소화하였을 때는 norepinephrine과 epinephrine치는 감소되었으나 대조치보다는 여전히 증가되어 있었다. 이상의 결과로 볼때 마취후 고농도의 $N_2O$에 의한 저산소 가스 흡입은 혈중 catecholamine의 농도를 증가시키나 심혈관계 및 교감 신경계의 반응을 매우 둔화시키는 것으로 생각된다. 따라서 임상 마취에서 환자에게 고농도의 $N_2O$를 흡입시켜 저산소혈증이 초래되는 경우 혈압 및 맥박수의 변화는 저산소혈증을 발견하는 지표로 유용하지 않은 것으로 사료된다.
Rotary performance and flow resistance induced by each element in suction nozzle of a vacuum cleaner with a double-blade rotary fan are investigated numerically and its relation with flow-induced noise and rotary performance is examined. Flow resistance and vorticity in suction nozzle are calculated and it is found that they are closely related with flow-induced noise. Gap between double blades, adoption of cross-flow fan, enlargement of flow inlet area, and optimization of blade number are tested for noise reduction. Finally, the effects of each method are verified experimentally. It is found that several combinations of the proposed methods can be adopted for noise reduction although the degree of reduction is not much.
Flow resistance induced by each element in suction nozzle of a vacuum cleaner with a rotary fan is investigated numerically and its relation with flow-induced noise is examined. Flow resistance and vorticity in suction nozzle are calculated and it is found that they are closely related with flow-induced noise. From numerical results, it is suggested that reduction of flow resistance effectively increases all-suction performance and decreases sound pressure level of noise generated in the suction nozzle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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