• 지구물리와물리탐사
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• 제24권4호
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• pp.171-179
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• 2021

시간영역 유도분극 탐사 자료로부터 Cole-Cole 변수를 추정하는 2차원 역산법을 개발하였다. 모든 유도분극 과도 전위 자료를 역산하여 전기비저항, 충전성, 완화 시간 및 주파수 승수 등의 2D Cole-Cole 변수를 추정하였다. 개발된 역산법은 2단계로 구성된다. 우선 음의 겉보기 충전성 문제를 피하기 위하여 측정된 유도분극 반응을 전류 주입 중 겉보기 전기비저항으로 변환하였다. 1단계 역산에서는 시간에 따라 항상 증가하는 전기비저항을 추정하는 4차원 역산을 통하여 각 역산 블록에서의 전기비저항 시계열 모델을 구축하였다. 2단계 역산에서는 4차원 역산에서 얻어진 전기비저항 시계열 자료를 역산하여 Cole-Cole 변수를 추정하였다. 이때 격자 탐색법을 통하여 참값에 근접한 초기 모델을 설정하는 방법을 통하여 신속한 역산이 가능하였다. 마지막으로 수치 자료에 대한 역산 실험을 통해 개발된 알고리즘이 Cole-Cole 지하 모델을 효과적으로 영상화할 수 있음을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제24권4호
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• pp.164-170
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• 2021

주파수 및 시간영역 유도분극 탐사는 지하 매질의 분광 정보를 포함하고 있다. 분광 특성의 분석은 주로 주파수영역 유도분극 탐사에서 연구되어 왔으나, 근래에 시간영역 유도분극에서도 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이 연구에서는 반무한 균질 공간을 가정하고 측정된 2차 전위 및 전기비저항으로부터 Cole-Cole 변수를 추정하는 역산법을 개발하였다. 충전성, 완화시간 및 주파수 승수로 구성되는 Cole-Cole 변수들은 비독립적이기 때문에 통상적인 비선형 역산을 적용할 경우 느린 수렴속도, 적정 초기 모델 설정의 어려움, 지역 극소점, 발산 위험 등의 다양한 문제점이 발생한다. 이 연구에서는 격자 탐색법을 도입하여 참 모델에 근접한 초기 모델을 설정하는 효과적인 역산법을 개발하였다. 마지막으로 다양한 역산 실험을 통하여 개발된 역산법의 타당성을 검증하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제25권3호
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• pp.99-108
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• 2022

유도분극(induced polarization; IP) 탐사 중 광대역 혹은 빛띠(spectral) IP (SIP) 탐사법에서는 교류 전류를 송신원으로 하였을 때 나타나는 매질의 진동수에 따른 복소전기비저항의 크기와 위상을 측정하며, 진동수에 따라 값이 변화하는 복소전기비저항의 분산 혹은 이완 반응을 분석하게 된다. 이때 분산곡선은 등가회로 모델과 같은 이완 모델을 통해 설명할 수 있는데, 다중목적함수 최적화 기법을 적용하여 분산곡선에서 SIP 이완모델의 변수들을 예측해보았다. SIP 이완현상을 설명하기 위해 가장 많이 이용되는 Cole-Cole 모델 계열의 변수를 구하기 위해 크기 오차와 위상 오차를 최소화하는 두 가지 목적함수로 설정하고 다중목적함수를 최적화하기 위해 유전 알고리듬을 이용하였다. 다중목적함수 최적화 기법을 이용한 Cole-Cole 모델 변수 구하기는 수치 모델에 대해서는 잘 구해졌으나 기존에 보고된 SIP 실내실험 자료에 피팅할 경우, 주로 위상 크기가 작을 때(약 10 mrad 이하) 피팅이 맞지 않는 경우가 많았다. 이는 다중목적함수로 사용하는 크기와 위상의 자료 오차 사이에 스케일이 맞지 않아 발생하는 한계로 추정되며, 향후 복소전기비저항의 분산 곡선에서 SIP 변수를 예측하기 위해 이러한 한계를 극복할 수 있는 기계 학습 등 다양한 기법들에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.383-389
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• 2003

Clay minerals show a distinct induced-polarization phenomenon, which is one of the most important factors for predicting groundwater flow and contaminant transport. This paper presents a step-by-step process to estimate Cole-Cole parameters from spectral induced-polarization (IP) data measured on the surface of three-dimensional earth. First, the inversion of low-frequency resistivity survey data is made to identify the dc resistivity ${\rho}_dc$ of a volume having IP effects. The other parameters, chargeability m, time constant $\tau$, and frequency dependence c, are sought for the polarizable volume. Next, using multi-frequency data, c can be obtained as high or low asymptotes of the slope of log phase vs. log frequency. Further, for low m, intrinsic $\tau$ is approximated by apparent one, ${\tau}_a$, which is derived from the relation ${{\omega}{\tau}}_a$=1 at an angular frequency $\omega$, where the imaginary component of spectral IP data has an extreme value. Finally, to obtain intrinsic m a two-step linearized procedure has been derived. For a body of given $\tau$ and c, forward modeling with a progression of m values yields a plot of observed vs. intrinsic imaginary components for a frequency. Since this plot is essentially linear, to extract the intrinsic imaginary component is quite simple with an observed value. Using the plot of intrinsic imaginary component vs. m, intrinsic m is determined. We present a synthetic example to illustrate that the Cole-Cole parameters can be recovered from spectral IP data.

• 지구물리와물리탐사
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• 제17권4호
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• pp.242-246
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• 2014

지층의 전기화학적인 물성을 이용한 광대역유도분극(SIP) 탐사는 황화광물을 포함한 금속광물탐사에 유용한 기술이다. 탐사자료로부터 IP 물성을 계산하기 위해서는 등가회로 분석을 수행한다. 분석에 사용되는 암석의 SIP 반응을 고려한 등가회로 모델은 해의 비유일성이라는 문제를 가지기 때문에 정확한 분석을 위해 적절한 모델을 설정하는 것이 매우 중요하다. 따라서 이 연구는 SIP 이상반응을 나타내는 광석의 분석에 적합한 새로운 모델을 제안하고자 하였다. 이 모델은 기존의 Dias model과 Cole-Cole model의 비교를 통하여 적합성을 검증하였다. 그 결과, Dias model과 Cole-Cole model을 이용한 분석 결과의 NRMSE 오차는 각각 10.05%와 17.03%를 보였다. 하지만 제안한 새로운 모델의 NRMSE 오차는 0.87%로 상당히 낮았기 때문에 다른 모델보다 SIP 이상 자료의 등가회로 분석에 유용하고 판단하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.60-68
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• 2007

광대역 유도 분극 (spectral induced polarization, SIP) 탐사는 일정 주파수 영역에서 임피던스 자료를 측정하고, 이 자료로부터 광대역 주파수 특성을 추정하기 위한 주파수 분석으로 이루어진다. 지하매질에 대한 광대역 주파수 특성을 정확하고 정량적으로 추정하기 위해서는 기존의 방법보다 정교하고 안정적인 역산 알고리듬이 필요하다. 이를 위해 이 연구에서는 SIP 변수의 공간적인 분포를 계산하기 위하여 두 단계로 이루어진 역산 알고리듬을 개발하였다. 첫 번째 단계에서 각각의 주파수 자료에 대한 복소 전기비저항들 사이에 제한조건을 가하여 모든 SIP 탐사자료를 한꺼번에 역산한다. 새로운 제약조건은 각각의 주파수 자료들로부터 역산된 복소 전기비저항들이 모두 유사한 특성을 보일 것이라는 가정을 통해 역산 과정에서의 잡음 특성을 향상시킬 수 있는 특정을 가진다. 수치 실험을 통하여 이 연구에서 채택한 상호 제한 조건은 역산 과정상의 인위적인 잡음을 성공적으로 제거하고 있음을 확인하였다. 두 번째 단계로서 이전 단계에서 얻어진 각각의 주파수에 대한 복소 전기비저항 자료로부터 SIP 변수의 공간적인 분포를 계산하기 위하여, Cole-Cole 모델을 이용하여 SIP 변수들을 역산을 통해 계산하게 된다. 수치 실험을 통하여 역산된 SIP 변수의 영상이 실제 모델과 잘 일치하고 있음을 확인하였다. 개발된 SIP 해석기법은 일반적인 전기비저항 탐사보다 유용한 지하 영상을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• Clinical and Experimental Otorhinolaryngology
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• 제11권4호
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• pp.301-308
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• 2018

Objectives. The age-based Cole formula has been employed for the estimation of endotracheal tube (ETT) size due to its ease of use, but may not appropriately consider growth rates among children. Child growth is assessed by calculating the body surface area (BSA). The association between the outer diameter of an appropriate uncuffed-endotracheal-tube (ETT-OD) and the BSA values of patients at 24-96 months of age was our primary outcome. Methods. Cole formula, BSA, age, height, weight and ultrasound measurement of subglottic-transverse-diameter were evaluated for correlations with correct uncuffed ETT-OD. The Cole formula, BSA, and ultrasound measurements were analyzed for estimation rates in all patients and age subgroups. The maximum allowed error for the estimation of ETT-OD was ${\leq}0.3mm$. Patients' tracheas were intubated with tubes chosen by Cole formula and correct ETT-OD values were determined using leak test. ETT exchange rates were recorded. Results. One-hundred twenty-seven patients were analyzed for the determination of estimation rates. Thirteen patients aged ${\geq}72months$ were intubated with cuffed ETT-OD of 8.4 mm and were accepted to need uncuffed ETT-OD >8.4 mm in order to be included in estimation rates, but excluded from correlations for size analysis. One-hundred fourteen patients were analyzed for correlations between correct ETT-OD (determined by the leak test) and outcome parameters. Cole formula, ultrasonography, and BSA had similar correct estimation rates. All three parameters had higher underestimation rates as age increased. Conclusion. The Cole formula, BSA, and ultrasonography had similar estimation rates in patients aged ${\geq}24$ to ${\leq}96months$. BSA had a correct estimation rate of 40.2% and may not be reliable in clinical practice to predict uncuffed-ETT-size.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.763-770
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• 2021

본 논문에서는 ISM 대역에서 동작하는 BAN(Body Area Network) 신호의 영향을 배제하기 위해서 4.567 GHz에서 작동하는 온 바디 마이크로스트립 패치 안테나의 설계 및 최적화 과정을 제시하였다. 하지 해면골 골다공증 감시를 위한 이 안테나는 향상된 반사손실 및 대역폭을 가지면서, 경박단소하도록 설계하였다. 적용된 하지 주변 구조는 5층 유전체 평면으로 구조화 하였으며, 손실을 고려한 각층의 복소유전상수는 다중 Cole-Cole 모델 매개변수를 사용하여 계산하였으나, 정상 및 골다공증 해면골은 단극형 모델을 사용하였다. 팬텀상 동축급전 안테나의 반사손실은 4.567 GHz에서 -67.26 dB이고, 골다공증 경우 동일 주파수에서 반사손실차 𝚫S₁₁=35.88 dB이고, 공진 주파수 차는 약 7 MHz이다.

• 센서학회지
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• 제26권1호
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• pp.15-23
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• 2017

In this study, bioelectrical impedance analysis, which has been used to assess an alteration in intracellular fluid (ICF) of the body, was applied to detect intravenous infiltration. The experimental results are described as follows. Firstly, when infiltration occurred, the resistance gradually decreased with time and frequency i.e., the resistance decreased with increasing time, proportional to the amount of infiltrated intravenous (IV) solution. At each frequency, the resistance gradually decreased with time, indicating the IV solution (also blood) accumulated in the extracellular fluid (ECF) (including interstitial fluid). Secondly, the resistance ratio started to increase at infiltration, showing the highest value after 1.4 min of infiltration, and gradually decreased thereafter. Thirdly, the impedance ($Z_C$) of cell membrane decreased significantly (especially at 50 kHz) during infiltration and gradually decreased thereafter. Fourthly, Cole-Cole plot indicated that the positions of (R, $X_C$) shifted toward left owing to infiltration, reflecting the IV solution accumulated in the ECF. The resistance ($R_0$) at zero frequency decreased continuously over time, indicating that it is a vital impedance parameter capable of detecting early infiltration during IV infusion. Finally, the mechanism of the current flowing through the ECF, cell membrane, and ICF in the subcutaneous tissues was analyzed as a function of time before and after infiltration, using an equivalent circuit model of the human cell. In conclusion, it was confirmed that the infiltration could be detected early using these impedance parameters during the infusion of IV solution.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.587-594
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• 2023

본 논문은 인체 다리의 골절 회복 모니터링을 위한 쌍 T-형 결함이 있는 온 바디 마이크로스트립 패치 안테나의 설계 및 최적화 과정을 제시하였다. 이 안테나는 T-형 결함의 크기를 조절하여 향상된 반사손실 및 대역폭을 가지면서, 경박단소하도록 설계되었다. 적용된 다리 주변 구조는 5층 유전체 평면으로 구조화 하였으며, 각층의 복소유전상수는 4극 Cole-Cole 모델 매개변수를 사용하여 계산하였다. 골절이 없는 정상인 경우 온 바디 안테나의 반사손실은 4.0196GHz에서 -66.71dB이고, 갤러스 층의 길이 10.0mm, 폭 1.0mm, 높이 2.0mm 인 경우 반사손실 차 ΔS₁₁ 는 37.95dB이다. 반사손실 변화에 대한 갤러스 층 높이를 예측할 수 있도록 3차 다항식 모델을 제시하였으며, 이 다항식의 RSS = 1.4751, R² = 0.9988246, P-value = 0.0001841로서 매우 높은 예측 적합성을 가진다.