• 한국음향학회지
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• 제37권6호
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• pp.422-427
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• 2018

본 연구에서는 소형 물체가 음파 정상파의 압력 마디 부근에 소형 물체가 부양하는 정상파 음파 공중부양(standing wave acoustic levitation) 현상에 대해 베르누이 원리를 이용하여 부양의 원인이 되는 음향 방사힘(acoustic radiation force)의 근원과 개형을 기존에 알려진 진동자에서 떨어진 거리에 따른 음향 방사힘의 그래프와 비교함을 통해 개념적으로 설명했다. 이러한 설명을 뒷받침하는 일련의 실험들을 BLT(Bolt-clamped Langevin Type) 초음파 진동자를 이용해서 수행하여, 물체들이 공기의 압력 마디 부근에 부양하고 있음을 확인했고, 물체가 부양하고 있는 상태에서 정상파가 형성되는 조건임을 확인했다. 더불어, 정상파 음파 공중부양 현상에서 부양하는 물체들이 수직하게 일렬로 정렬하는 현상 역시 설명할 수 있었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제32권3호
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• pp.264-269
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• 2011

To increase therapeutic efficiency and biological safety, it is important to precision control of acoustic output for therapeutic ultrasound equipment. In this paper, the electro-acoustic radiation conductance, one of electroacoustic characteristics of therapeutic ultrasound equipment, was measured by the radiation force balance method according to IEC 61161 standards and the acoustic output was estimated using the electro-acoustic radiation conductance. The estimation of acoustic output was conducted to continuous wave mode and pulse wave mode of duty cycle between 20% and 80%. The differences between prediction values and measurement results are within 5% of measurement uncertainty, which is a reasonably good agreement. The results show that acoustic output controlled by electro-acoustic radiation conductance was found to be an effective method.

• 한국음향학회지
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• 제31권3호
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• pp.151-160
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• 2012

초음파 의료 영상에서 탄성영상은 암과 같은 종양의 진단에 도움을 준다. 본 논문은 초음파 음향 복사력을 이용하여 관찰하고자 하는 연조직에 힘을 인가하여 탄성 영상을 구현하였다. 데이터 획득 시간을 줄이기 위하여 송신 집속을 하지 않고 버스트 (burst) 형태의 평면파를 송신하여 모든 영상 영역에 동시에 음향 복사력이 인가되도록 하였다. 균일 탄성팬텀을 이용한 실험에서 송신 집속을 하지 않고도, 송신 시간을 길게 함으로써 탄성 영상을 얻기에 충분한 음향 복사력을 얻을 수 있음을 확인하였다. 그러나 기존의 집속형 음향 복사력을 이용한 영상과는 다른 시간 대 변위 특성이 관찰되었다. 제안한 탄성 영상 기법으로 초음파 병변 탄성 팬텀과 소의 간 실험에서 병변을 구별할 수 있음을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제43권3호
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• pp.335-343
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• 2024

본 논문은 초음파 방사힘을 이용하여 음향파워를 측정하는 방법에 대한 이론적 모델을 세우고 이에 대한 이론적 결과를 다루었다. 이를 위해 Kirchhoff approximation 기반으로 강체원뿔표적에 대한 산란모델을 세우고 음향파워를 계산한 후 이를 방사힘으로 환산하였다. 이를 통해 원뿔표적을 사용하는 기존 방법의 정확성 및 측정 한계, 그리고 임의의 경사각의 원뿔표적으로도 측정할 수 있는 음향파워측정에 관한 확장된 이론을 제시하였다. 이를 이용하여 초음파 방사힘을 이용한 음향파워측정 방법의 주파수 및 표적 크기에 대한 의존도도 본 논문에서 제시하였다. 그 결과로 주파수 및 표적 크기를 고려하였을 때 국제표준규격(International Electrotechnical Commission, IEC)에서 제시하는 방법으로 계산한 음향파워값에 추가되어야 할 보정값을 산출하였다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제20권3호
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• pp.19-26
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• 2022

In droplet microfluidics, precise droplet manipulation is required in numerous applications. This study presents ultrasonic surface acoustic wave (USAW)-based microfluidic device for label-free droplet separation based on size. The proposed device is composed of a slanted-finger interdigital transducer on a piezoelectric substrate and a polydimethylsiloxane microchannel placed on the substrate. The microchannel is aligned in the cross-type configuration where the USAWs propagate in a perpendicular direction to the flow in the microchannel. When droplets are exposed to an acoustic field, they experience the USAW-induced acoustic radiation force (ARF), whose magnitude varies depending on the droplet size. We modeled the USAW-induced ARF based on ray acoustics and conducted a series of experiments to separate different-sized droplets. We found that the experimental results were in good agreement with the theoretical estimation. We believe that the proposed method will serve as a promising tool for size-based droplet separation in a label-free manner.

• 한국음향학회지
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• 제38권4호
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• pp.467-475
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• 2019

고출력의 초음파는 매질을 진행하면 음향 흐름과 음향 방사힘을 만들어낸다. 공기를 매질로 하는 3차원 공간상에 음향 방사힘을 발생시키면 입체적인 촉감을 형성할 수 있으므로 공간적인 정보를 직접 피부에 촉각으로 전달할 수 있다. 본 논문은 40 kHz의 작은 초음파 송신자 154개를 묶어 오목한 형태로 배열시켜서 초음파를 송신하여 집속초점에서 음향 방사힘을 발생시켰다. 초음파 음장의 초점의 근처에서 음향 방사힘에 의한 촉각을 확인하였다. 촉각 감도를 올리기 위하여 송신 초음파를 60 Hz의 구형파로 진폭 변조를 하였다. 초음파 촉각의 응용으로 음향 방사힘이 형성되는 허공에 촉각이 감지되는 영역을 형성시켜서, 손의 위치를 지정하는 지시자로 사용하였다. 촉각이 감지되는 초점위치에 있는 손의 모양을 영상 입력으로 받아서 손가락의 개수를 기계에 피드백하는 시스템을 구현함으로써 초음파를 이용한 촉각의 유용성을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2014년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.644-649
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• 2014

Analytical model is derived for the far-field acoustic radiation from machinery installed inside cylindrical shell. The analytical model includes the effect of fluid loading and interactions between periodic ring supports. Transmitted force from machine to a shell can be different by the impedance of shell. In this paper the transmitted force from machinery to a infinite shell through vibration isolator is considered by the impedance of shell. The effect of the shell impedance for acoustic radiation is investigated.

• 한국가시화정보학회지
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• 제21권3호
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• pp.93-100
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• 2023

The yeast Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) is considered an ideal eukaryotic model and has long been recognized for its pivotal role in numerous industrial production processes. Depending on the cell cycle phases, microenvironment, and species, S. cerevisiae varies in shape and has different sizes of each shape such as singlets, doublets, and clusters. Obtaining high-purity populations of uniformly shaped S. cerevisiae cells is crucial in fundamental biological research and industrial operations. In this study, we propose an acoustofluidic method for separating S. cerevisiae cells based on their size using surface acoustic wave (SAW)-induced acoustic radiation force (ARF). The SAW-induced ARF increased with cell diameter, which enabled a successful size-based separation of S. cerevisiae cells using an acoustofluidics device. We anticipate that the proposed acoustofluidics approach for yeast cell separation will provide new opportunities in industrial applications.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.33-39
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• 2015

This paper investigates the underwater acoustic radiation from a periodically stiffened cylindrical shell excited resiliently mounted machinery. Underwater acoustic radiation is important to a submarine. Generally, submarine structure can be modeled as stiffened cylindrical shell immersed in water. Analytical model is derived for the far-field acoustic radiation from machinery installed inside cylindrical shell. The analytical model includes the effect of fluid loading and interactions between periodic ring stiffeners. Transmitted force from machine to a shell through isolator can be different by the impedance of shell. In this paper the effect of a shell impedance for acoustic radiation is investigated. Impedance of a shell should be considered if thickness of a shell is thin.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권4호
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• pp.281-288
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• 2018

Acoustic radiation efficiency is a crucial factor to estimate Underwater Radiated Noise (URN) of ships accurately. This paper describes a numerical method to analyse acoustic radiation efficiency of one side-wetted rectangular Mindlin plate with simply supported boundaries excited by a harmonic point force. Transverse displacements of plate and acoustic radiation pressures are evaluated by the mode superposition method. The acoustic radiation efficiencies analyzed by both Mindlin and thin plate theories show little differences at monopole and corner modes of low frequency regions but relatively large differences at edge and critical modes of high frequency regions. Especially, the critical frequency with the highest acoustic radiation efficiency evaluated by the Mindlin plate theory is higher than that of thin plate theory. In addition, the acoustic loading effect of fluid also increases bending wave-number of plate and its critical frequency. Finally, the acoustic radiation characteristics of plates with different aspect ratios and thicknesses through numerical analyses are investigated and discussed.