• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.397-402
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• 2020

타입 1 콜라겐 단백질은 인체 내에서 가장 많이 존재하는 단백질이다. 이 단백질은 점탄성 거동을 보이며 이는 힘줄에서도 찾아볼 수 있다. 분자동역학 시뮬레이션 방법에는 rescaling 방법과 reassignment 방법으로 온도를 조절할 수 있다. rescaling 방법은 온도를 주어진 온도로 책정하는 방법이고, reassignment 방법은 원하는 온도로 맥스웰 분포를 이용하여서 온도를 책정하는 방법이다. 우리는 reassignment 방법에서 콜라겐 단백질의 거동이 시간에 따라서 변화하는 현상을 찾아내었다. 반면에 rescaling 방법에서는 시간에 무관하게 거동하였다. 콜라겐에 다른 속도로 인장을 가하였을 경우, 예를 들어 0.5, 1, 2, 5 Å/ps의 속도로 40 Å까지 힘을 가했을 경우, rescaling 방법에서는 속도에 따른 변화가 거의 없었던 반면, reassignment 방법의 경우 대략 80nm, 100nm, 130nm, 180nm까지 인장이 되었음을 보여준다. 이 현상에 대한 물리학적 의미를 명확하게 규명하지는 못하였지만, 단백질에 관한 시뮬레이션을 실행하는데 있어서 주의를 기울여 수행하여야 한다는 점에서 이 논문의 가치가 있다고 생각한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.6329-6335
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• 2014

스트럿-타이 모델에서 절점 폭은 해석과 설계에서 중요하다. 그것은 트러스 유사 시스템에서 힘의 분포에 영향을 준다. 또한, 설계 코드를 만족시키기 위한 모든 스트럿 및 절점의 검증에도 영향을 미친다. 여기서 코드는 ACI-318 코드를 의미한다. 절점 폭을 결정하는 4가지 방법이 있다. 즉 1)유효 깊이를 보 높이의 0.9배로 가정하는 방법 2)모멘트 평형을 이용하는 방법 3)절점 폭을 380mm로 가정하는 방법 그리고 4)본 연구에서 제안된 방법이다. 106개의 파라미터 연구를 분석하였다. 그 결과 필요로 하는 총 강재량이 4가지 방법 모두 크게 차이가 나지 않기 때문에 가장 쉬운 방법으로 선택하는 것이 시간 절약 측면에서 좋을 것으로 판단된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제24권1호
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• pp.38-44
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• 2004

본 연구에서는 크레인 훅을 광탄성 재료의 일종인 '포토플렉스'를 이용, 2차원으로 모델링하여 힘을 가하였을 경우, 최대 압축 및 인장 응력이 발생되는 선상에서 광탄성실험법, 단순 곡선보 이론 및 유한요소법을 이용하여 응력을 측정하고 계산하였다. 특히, 광탄성 실험은 재래식 측정법에 의한 타디보간법, 프릭지 세선처리법 그리고 최근 개발된 4단계 위상이동법 등 세 가지 방법을 이용하였다. 광탄성 4단계 위상이동범은 주응력 방향, 즉 등경선이 일정한 선상에서는 연속적인 응력분포를 얻을 수 있는 장점이 있다. 크레인 훅에서 주응력 방향이 일정한 선상에 발생된 응력은 3가지 서로 다른 광탄성 실험법에 의해 측정된 길과가 잘 일치하였다 광탄성법에 의한 결과는 훅의 끝단 부근을 제외하고는 단순곡선보 이론이나 유한요소 해석결과와 대체적으로 비슷하였으나, 정확히 일치하지는 않았다. 이러한 차이는 크레인 훅의 실제 시편의 곡률등 형상과 하중조건이 단순곡선보 이론이나 유한요소 모델링 형상과 약간 다르기 때문에 나타난 것으로 추정된다. 광탄성실험법은 형상이 불규칙하고 하중조건이 복잡할 경우 실제 발생되는 응력을 전체적으로 정밀하게 측정할 수 있으므로 응력해석에 대한 이를 및 수치해석 법을 검증하는데 활용될 수 있다.

• 한국융합학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.15-21
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• 2019

4차 산업혁명이 주목받고 있다. 특히 스마트 팩토리는 제조 분야에서 그 필요성이 강조되고 있다. 현재 제조 분야에서 CNC(Computerized Numeric Controller: 컴퓨터 수치 제어)에 관한 연구가 활발히 진행 중이다. 국내에서는 CNC 설비에 음향 센서, 진동 센서 등 여러 가지 센서를 부착하여 소음, 진동 등 설비 관련 데이터를 수집하는 방안에 관한 연구가 존재한다. 본 연구는 CNC 머신에서 발생하는 데이터를 중심으로 머신러닝 기법을 활용하여 설비 가동 조건이 공구 마모도에 미치는 영향을 분석한다. CNC 설비에서 발생하는 X축, Y축, Z축의 힘, 이동 속도 등 다양한 데이터를 수집한다. 데이터 탐색 기법을 통해 데이터의 특성 및 분포를 분석하였다. 데이터를 RF(Random Forest), XGB(Extreme Gradient Boost), SVM(Support Vector Machine)을 이용하여 CNC 설비 가동 조건이 공구 마모도에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구의 결과는 CNC 설비 가동에서 최적의 조건을 찾고, 이를 바탕으로 품질 향상 및 기계 손상을 예방하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제14권2호
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• pp.78-85
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• 1982

정상상태의 플라즈마의 이론적 해석을 통해서 플라즈마의 회전과 동위원소 분리기로서의 적합성을 분석하였다. 이 장치는 두개의 동심원통형 전극과 이들 사이의 원통형 공동으로 구성되었으며, 축 방향으로 외부자장이 걸려 있다. 두 전극사이에 생성되는 전류밀도는 전기방전의 형태로 동위원소 혼합물로부터 플라즈마를 생성하고, 자장과 교차되어 발생하는 Lorentz힘에 의해서 플라즈마를 회전시킨다. 자기 유체역학 방정식을 바탕으로 이 계를 설명하는 두개의 연립편미분방정식을 얻었고, 네 경계조건을 사용하여 Fourier-Bessel로 표현된 이차원적 전류밀도와 속도분포의 해를 얻었다. 실제로 가능한 조건하에서 플라즈마 회전속도는 $10^4$m/sec 정도에 달하고, Hartmann수가 커짐에 따라 플라즈마회전 속도도 커진다. 이 같은 고속의 회전속도를 감안해 볼때 플라즈마 원심분리기는 기계적으로 회전되는 가스원심분리기보다 훨씬 높은 효율을 가지게 될 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.402-409
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• 2019

치매 환자나 혼자 힘으로 전혀 움직이지 못하는 노인 환자는 간병 인력 부족으로 낙상 사고 및 욕창 발생 가능성이 매우 크다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 일정 주기마다 감지한 압력 세기를 기준으로 머리, 어깨, 엉덩이 등 주요 신체 부위를 판별하여 환자의 누운 자세를 판별할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 신체적 특성에 무관하게 신체 부위 판별이 가능하도록 격자 구조로 압력 센서를 배치한 스마트 매트를 제작하였다. 스마트 매트는 $7{\times}7$ 배열 크기의 2개 모듈을 조합하여 구성하였다. 각 모듈은 모두 49개의 FSR-406 센서로 구성되며 독립적으로 압력을 감지한다. 각 모듈에 대해 필터를 사용한 누적 압력 합 등 압력 분포를 이용해 상체 또는 하체에 해당하는 신체 부위를 순차적으로 판별한다. 제안한 알고리즘은 머리, 어깨, 엉덩이 부위 등 계층-1에 속한 신체 부위간 포함 관계를 조사해 5가지 누운 자세를 판별할 수 있다.

• 한국전문물리치료학회지
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• 제29권1호
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• pp.28-36
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• 2022

Background: It is known that hand strength and fingertip force are used as an indicator of muscle strength and are also highly related to the various chronic symptoms and even lifespan. To use the individual fingertip force (IFF) as a quantitative index for clinical evaluation, the IFF should be measured and analyzed with various variables from various subjects, such as the normal range of fingertip force and the difference in its distribution by disease. Objects: We tried to measure and analyze the mean maximum IFF distribution during grasping a cylindrical object in healthy adults and patients with spinal cord injury (SCI). Methods: Five Force-sensitive resistor (FSR) sensors were attached to the fingertips of 24 healthy people and 13 patients with SCI. They were asked to grip the object three times for five seconds with their maximum effort. Results: The mean maximum IFF of the healthy adult group's thumb, index, and middle finger was similar statistically and showed relatively larger than IFF of the ring and small finger. It is a 3-point pinch grip pattern. All fingertip forces of patients with SCI decreased by more than 50% to the healthy group, and their IFF of the middle finger was relatively the largest among the five fingertip forces. The cervical level injured SCI patients showed significantly decreased IFFs compared to thoracic level injured SCI patients. Conclusion: We expect that this study results would be helpful for rehabilitation diagnosis and therapy goal decision with robust further study.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.14-14
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• 2021

개수로에서는 반드시 자유수면이 있으며, 따라서 물과 공기와의 마찰은 관수로에 비해 상대적으로 매우 작고, 개수로의 전단응력 분포는 관수로와 달리 근본적으로 비대칭이다. 따라서 전단응력은 수로 바닥이나 측면에서만 작용하게 된다. 이러한 평균 전단응력 개념은 흐름에 의해 경계면 구성재료가 이동하는 이동상 수리학에서 유사이송 능력을 해석하는 기준이 되며, 경계면의 전단응력은 힘으로 표시하여 통상 소류력이라 한다. 이러한 복잡한 유체거동은 하천시설물 설계, 시공 및 관리에 있어서 구성재료의 보호능력에 따라 예상하지 못한 조건에서 쉽게 파손될 수 있다. 국내 하천의 경우 한계유속과 한계소류력에 의해 하천설계에 적용되고 있다. 한계 유속의 경우 간단한 수식에 의해 산정될 수 있지만 실제 하천의 보호능력을 대표하기는 힘들기 때문에 한계소류력이 동시에 고려되어야 한다. 한계소류력은 개수로 흐름에서 복잡하게 발생하는 이차류나, 난류 특성에 의해 산정하거나 예측하기는 매우 어렵다. 한계 소류력 뿐만 아니라 하천을 구성하는 재질의 조도계수 역시 균일하지 못하고 매우 예측하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 이러한 복잡한 양상을 나타내는 수리학적 요소에 대해 표준화된 실험수로에서 실험을 통해 평가하고, 체계화된 설계 지침이 되고자 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 경사를 가지는 경사수로와 경사의 영향에서 자유롭게 평가를 진행하고자 기존 연구를 바탕으로 제작된 소류력 측정장치를 이용하였다. 하천의 설계나 평가에 적용되는 평균 소류력 개념은 복잡한 난류흐름에서 평가지표로써 대표하기 힘들기 때문에 유사 하천환경의 바닥에서 발생하는 소류력을 직접 측정하였다. 본 연구에 사용된 장치는 난류유속 u', v'을 이용하여 Reynolds stress산정하여 Total shear stress를 추정하는 기법을 사용하여 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.245-245
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• 2021

해양으로 유출된 5 mm 이하의 크기로 분해된 미세플라스틱이 해양 환경 오염의 주요 원인으로 자리잡았다. 최근에는 청정해역으로 알려진 남극해에서도 발견되고 있어 남극해에 잔류하는 미세플라스틱 오염 수준을 이해하기 위해 노력하고 있다. 하지만, 파랑의 효과를 고려한 남극해의 해수 순환 구조와 미세플라스틱의 고유 특성을 반영한 미세플라스틱의 거동 및 공간적 분포에 대한 복합적 이해는 상대적으로 부족하다. 남극해에서 발견된 미세플라스틱은 과학기지들의 방류수나, 조사선 등과 같은 인위적인 활동으로 인해 집적될 수 있으며, 특히 영구적으로 거주하는 과학기지에서 흘려보내는 방류수에 포함된 미세플라스틱은 과학기지 주변 해수 오염에 직접적인 영향을 줄 것으로 예상된다. 따라서, 본 연구에서는 파랑 효과에 따른 남극 킹조지 섬(King George Island)에 위치한 세종과학기지의 방류수에 포함된 미세플라스틱의 이송에 대해 모의하였다. 세종과학기지가 위치한 킹조지 섬과 넬슨 섬(Nelson Island) 사이의 멕스웰 만(Maxwell Bay)의 해수 흐름을 재현하기 위하여 해수 유동 모델(Delft3D-FLOW)이 사용되었다. 또한, 해수 유동 모델에 파랑 모델(Delft3D-WAVE)을 결합하여 파랑의 효과가 미세플라스틱의 이송에 미치는 영향을 확인하였다. 세종과학기지의 방류수가 흘러나가는 마리안 소만(Marian Cove)의 유속장을 바탕으로 이송, 확산, 입자의 침강 속도를 고려하여서, 세종과학기지에서 밀물 시 방출한 입자를 라그랑지안 입자 추적(Lagrangian Particle Tracking) 방법을 이용해 추적하였다. 해수의 밀도보다 가벼운 플라스틱의 경우 해수 표층의 흐름을 따라 소만 내부로 이송되어 해안선에 도달하고, 해수의 밀도보다 무거운 플라스틱의 경우 소만 내부로 이송되나 입자의 침강 속도로 인해 방출 위치 근처에서 집적된다. 파랑의 효과를 고려하게 되면, 고려하기 전보다 두 종류의 미세플라스틱 모두 소만 내부로 더 멀리 이송되는데, 이는 파랑으로 인한 힘(wave-induced force)이 해수 유동 모델의 운동방정식에 추가되며 파랑 에너지 분산으로 인해 해수 흐름에 변화를 준 것으로 보인다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제5권1호
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• pp.27-36
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• 2000

전남 고흥군 나로도 해역은 1995년 이후 해마다 8월부터 10월까지 남해안에서 대규모로 발생되는 유해성 적조 가 가장 먼저 발견되는 곳이다. 이 해역에서의 유해성 적조의 발생에 대한 연구를 하기 위하여, 1997년 6월 20일부터 9월22일까지 모두 5차례에 걸쳐 최대 6개 정점, 5개 깊이에서 시료를 채집한 뒤 적조원인생물과 연관 식물플랑크톤의 분포를 조사하여 본 연구와 동시에 조사, 분석된 수온, 염분, 영양염류 분포 등 환경요인들과의 연관성을 연구하였다. 1997년의 경우 이 해역에서 8월 24일에 적조띠가 처음 발견되었는데 가장 우점했던 유해성적조원인생물은 이제까치 알려진 것과는 다르게 Gyrodinium impudicum이었으며 Cochlodinium polykrikoides의 밀도는 G. impudicum의 밀도보다 훨씬 낮았다. 적조발생직전인 8월 21일에는 G. impudicum의 최대밀도가 90cells $ml^{-1}$로 낮았고 주로 내측(nearshore)에서 밀도가 외측보다 높았으나, 발생직후인 8월 27일에는 G. impudicum의 최대밀도가 30,000 cells $ml^{-1}$까지 이르렀고, 적조띠는 주로 외해(offshore)에 위치한 정점들에서 발견되었다. 이러한 갑작스러운 밀도의 증가는 G. impudicum의 최대성장률을 고려해 볼 때 G. impudicum의 적조띠가 다른 곳에서 이미 형성되었다가 본 조사해역으로 이동해왔거나, 저밀도로 산재해 있던 G. impudicum의 개체들이 물리적인 힘에 의하여 급속히 모여 적조띠를 이루었을 가능성을 제시할 수 있다. 8월 21일과 8월 27일 사이에 내측 정점에서는 G. impudicum의 밀도는 일정한 반면에, Skeleltonema costatum, Chaetoceros pseudocurvisetus, Pseudonitzschia pungens 등 규조류가 대번식하였다. 이는 강우 뒤 육수의 유입이 내측 환경에 상당한 영향을 주었고 이러한 유입수의 고농도의 영양염류가 규조류의 급속한 성장을 야기시켰으며, 규조류의 급증은 오히려 상대적으로 성장률이 훨씬 낮은 G. impudicum 등 와편모류의 성장을 억제했을 가능성이 높다. 그러므로 이 해역에서의 적조발생은 advection, physical aggregation과 같은 물리적인 힘과 적조원인생물과 연관 식물플랑크톤간의 경쟁의 영향을 받았을 것으로 생각된다.