• 한국융합학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.131-137
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• 2017

본 연구에서는 Computer-Aided Design (CAD) 모델로부터 4D CT 데이터로 변환하는 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램의 성능을 확인하기 위해, 공학과 의학의 융합 모델로 인체 호흡을 모사할 수 있는 호흡모사 팬텀을 CAD 기반 프로그램으로 모델링하였으며, 이 모델을 10개의 위상영상을 포함하는 DICOM형태의 4D CT 데이터로 변환하는 CAD2DICOM을 개발하였다. 이후, 제작된 4D CT 데이터의 정확성 및 유효성을 평가하기 위하여 영상의 해상도, 종양의 체적 및 위치 등을 방사선치료계획시스템을 이용하여 평가하였다. 결과적으로, 제작된 4D CT 데이터가 방사선치료계획시스템 상에 정상적으로 인식됨을 확인하였으며, 모든 위상에서 종양 체적은 8.8cc로 차이가 나타나지 않고 종양의 움직임도 설정된 10mm로 나타나 정확히 반영됨을 확인하였다. 본 연구를 통해 개발된 프로그램을 이용하면 실제 4차원 CT 촬영에서 발생할 수 있는 영상의 인공물(허상)이 없는 표준 영상을 획득할 수 있으므로, 향후 움직임에 민감한 4차원 방사선 치료계획연구 및 4차원 방사선 영상 평가연구 등에 활용될 것으로 사료된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.249-256
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• 2019

이 논문은 재료의 전기 전도도 분포를 재구성하는 전기임피던스 단층이미지 기법(electrical impedance tomography; EIT)을 제시한다. 이 문제는 구조물 표면의 전극에서 측정된 전위와 계산된 전위의 차를 최소화하여 전기 전도도의 공간적 분포를 재구성하는 최적화 문제로 정의된다. 전류 입력 시 전위를 구하는 정해석 문제의 수학적 모델로서 완전전극모델(complete electrode model; CEM)을 사용하였다. 완전전극모델은 전기 포텐셜에 대한 라플라스 방정식과 전류 입력에 따른 경계조건들로 구성되는 경계값 문제이다. 완전전극모델 해의 정확성을 검증하기 위하여 유한요소법을 이용해 구한 원형 구조물의 전위해와 Technology Computer Aided Design(TCAD) 소프트웨어를 사용해 얻은 결과를 비교하였다. 완전전극모델의 지배방정식과 경계조건을 구속조건으로 하는 최적화 문제를 라그랑주 승수법(lagrange multiplier method)을 이용해 비구속 최적화 문제로 전환하고 라그랑지안의 1차 최적화 조건으로부터 전극에서의 전위 차를 최소화하는 최적의 전기전도도 분포를 도출하였다. 원형 균일영역의 전기 전도도 분포를 재구성하는 역해석 예제를 통해 완전전극모델 기반 EIT 프레임워크의 적용성을 검토하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.477-485
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• 2012

내압구조물의 구조적 성능에 영향을 주는 주요 요소로 형상, 쉘 두께, 보강재 배치 안 그리고 제작 재료 등을 나열할 수 있다. 전통적인 이론적 방법론에 근거한 내압구조물의 설계는 신속하며 만족할 만한 결과를 제공하지만 이는 일부 특정한 형상, 쉘 두께 및 제작 재료 등에 제한되어 있다. 본 논문에서는 최적화된 형상, 쉘 두께, 보강재 배치 안 그리고 복합재료 적층 정보 등을 얻을 수 있는 최적설계 기법에 근거한 진보된 대체 방법론을 다루고 있다. CAE 기반의 최적설계 기법을 활용하여 내압구조물 설계에 요구되는 구조적 성능과 최적화된 설계 인자들을 얻었다. 상용화된 유한요소 프로그램임 ANSYS의 CAE 플랫폼으로부터 메타모델 기반 최적화 기법을 수행하여 원통형 내압구조물의 설계를 위한 최적의 타원형 형상을 결정하였다. 또한 최적설계 프로그램인 OptiStruct의 기울기 기반 최적설계 방법을 이용하여 복합재료 기반 내압구조물의 설계시 최적의 적층순서와 쉘 두께가 얇은 내압구조물에 대한 최적의 보강재 배치 안을 각각 도출하였다. 최적설계 예제를 통해 본 논문에서 제시하고 있는 최적설계 기법에 근거한 방법론이 내압구조물의 설계에 효과적임을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.497-504
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• 2012

유한요소 해석법에서는 CAD 모델을 유한요소 모델로 이산화하기 때문에 CAD와 해석 모델의 차이로 인해 형상 설계민감도 및 최적설계에서 설계영역 매개 변수화에 어려움이 있다. 반면에 아이소-지오메트릭 해석법은 CAD 모델과 동일한 NURBS 기저함수와 조정점을 해석에 이용함으로써 설계의 기하학적 변화를 해석모델에 직접적으로 표현할 수 있기 때문에 전술된 여러 어려움들을 개선할 수 있다. 본 연구에서는 일반 곡면 좌표계에서 아이소-지오메트릭 해석 모델을 정식화하여 곡면 부재에 대한 구조해석과 형상 설계민감도 해석을 수행하였다. 아이소-지오메트릭 해석에서는 법선, 접선, 곡률 등과 같은 고차의 기하학적 정보들이 엄밀하게 표현될 수 있기 때문에 주어진 CAD 모델에 적합한 일반 곡면 좌표계를 생성해 낼 수 있다. 기존의 아이소-지오메트릭 구조해석 및 설계민감도 해석 결과와 비교하여 제안된 해석방법론이 더 정확한 해와 더 빠른 수렴성을 보이는 것을 확인하였다.

• 한국안전학회지
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• 제20권2호
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• pp.169-174
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• 2005

최근 산업현장 전반에 걸쳐 작업관련성 근골격계질환의 발생이 증가하고 있으며 그 피해의 규모도 점점 확대되어 가고 있다. 뿐만 아니라, 과거에는 주로 중량물 취급 또는 단순반복적인 작업등에 의해서 발생하였지만 최근에는 대부분의 생산현장에서 컴퓨터를 이용한 자동화가 이루어지고 가정용 PC가 널리 보급됨에 따라 컴퓨터의 사용과 관련한 근골격계질환의 발생이 증가하고 있다. 많은 사람들이 컴퓨터의 사용과 관련한 불편함 및 통증을 호소하면서 각종 보조도구들이 개발 및 판매되고 있으나 대부분 그 효과가 입증되지 않은 상태로 사용되고 있어서 오히려 이러한 보조도구의 사용이 근골격계질환의 발생위험성을 더 높아지게 할 수도 있다. 본 연구에서는 마우스 사용 시 보조도구로 이용되는 전완 지지대의 사용에 대하여 그 효과를 실험을 통하여 평가하였다. 본 실험에서는 Borg's scale과 근전도(Electromyography : EMC)를 이용하여 측정하였으며 분산분석(Analysis of Variance : ANOVA)을 통해 유의성을 검증하였다. 측정자료를 분석한 결과 전완지지대'의 사용이 오히려 작업의 효율을 떨어뜨리고 작업자가 느끼는 불편함 및 통증의 정도와 근육의 활동량을 증가시킴을 알 수 있었다.

• 폴리머
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• 제25권6호
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• pp.855-865
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• 2001

MOLDFLOW사의 CAE S/W를 사용하여 A사의 TV speaker grille의 최적 성형 조건을 도출하였는데 캐비티 안으로 충전되는 수지의 양을 조절하는 방법 중 flow balance, runner balance, 그리고 이 두 가지를 절충한 세 가지 방법으로 유동과 보압 해석을 수행하였다. 또한 실제로 각각의 온도별 점도와 전단속도를 측정한 결과(local database)를 이용하여 해석하고, standard database에 의한 해석결과와 비교 검토하였다. Speaker grille에서 flow balance는 성형품의 weld line을 최소화함으로써 양호한 외관과 weld line의 기계적 물성 저하를 최소화시켰으나, 제품 중앙부의 과충전으로 인한 과도한 변형이나 gas가 발생하는 단점이 나타났다. Runner balance는 각 gate로부터 사출되는 수지의 양을 균등하게 조절함으로써 flow balance의 단점을 보완하였으나, weld line의 외관과 기계적 물성이 저하하는 단점이 나타났다. 그러나 flow balance와 runner balance를 절충한 형태의 runner의 직경을 변형함으로써 두 방법이 가지는 단점을 보완하였다. 또한 각각의 온도에 대한 점도와 전단속도를 실측한 local database와 기존의 standard database에 의한 해석 결과를 비교한 결과, 실측의 점도가 다소 높게 측정되고 온도 분포의 편차가 넓게 나타났음에도 불국하고 두 data의 해석 결과는 거의 차이가 없음이 확인되었다.

• 자원환경지질
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• 제23권4호
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• pp.425-452
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• 1990

지하수 환경의 오염 가능성에 대한 정량적인 전산분석을 실시하기 이전 단계로 경험적인 평가방법을 이용하여 조사대상 지역 지하수환경의 오염 가능성을 광범위한 수리지질 및 수리분산 실험을 실시하여 평가하였다. 그 결과 최상위 대수층은 포화 비고결 퇴적물과 풍화대 및 수리적으로 연결성이 양호한 상부 파쇄암으로 구성되어 있다. 최상위 대수층의 대표적인 수리전도도는 $2.88{\times}10^{-6}m/s$, 저유계수(비산출률)은 0.09, 지하수의 주흐름 경로에서 다시 안 유속은 0.011m/d, 비반응 오염 용질의 공극유속은 0.12m/d, 지하수의 동수구배는 4.6%이다. 취득한 제반 수리지질 자료를 이용하여 조사대상 지역의 자하수환경 오염 가능성을 경험적인 평가법으로 평가한 바, 1) DRASTIC 분석 결과에 의하면, 본 지역은 "지하수 오염 가능성에 취약성이 희박하거나, 오염에 민감하지 않은 지역"으로 나타났으며, 2) Legrand 수치법 분석법을 이용하여 입지 적합성과 오염 가능성을 평가한 바, 본 지역은 "B" grade에 해당하는 "오염 가능성이 없기 때문에 대체적으로 입지로 적합하나, 부분적으로 적합지 않을 수도 있는 지역"으로 분류되었고, 3) 폐기물-토양 입지 연관성 행열 평가법에 의하면, 본 부지는 8군에 속하는 것으로 평가되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1123-1129
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• 2015

자동차부품 세척장비는 엔진과 변속기 블록 등의 가공과정에서 잔류하는 기름때를 제거하며, 잦은 수류방향 전환과 고압수의 분사를 위해 한 쌍의 2 방향 밸브를 사용한다. 그러나 정교한 밸브제어장치 없이 2 방향 밸브를 사용하는 경우 급격한 수류방향 전환에 따른 맥동현상이 발생하여 사용에 어려움이 따른다. 대안으로 하나의 3 방향 절환밸브를 사용하는 방법은 정교한 제어장치 없이도 정확한 수류방향 절환이 원활히 이루어져 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 그러나 복잡한 유로 및 바텀플러그 형상으로 인해 유속변화가 심하게 발생하여 공동현상이 나타날 수 있다. 본 연구에서는 3 방향 절환밸브 내의 유동특성을 해석적으로 평가하였으며, 바텀플러그 하부에서 나타나는 공동현상을 공동화지표와 POC(Percent of cavitation)를 도입하여 정량화하였다. 공동현상의 저감을 위해 바텀플러그 형상을 매개변수화하고, 해석의 수렴성 개선과 해석시간을 단축시킬 수 있는 단순 유한요소모델을 이용하여 유동해석을 통한 형상최적설계를 실시하였다. 완전요인배치법을 통한 실험계획법과 인공신경망 기반 반응표면모델을 적용하여 공동현상이 발생하지 않는 POC 가 30% 미만인 바텀플러그의 형상을 제시하였다. 얻어진 최적해는 POC 27%에 대하여 바텀플러그의 허리길이와 꼬리길이가 각각 6.42mm 및 6.96mm 이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.1573-1582
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• 2011

흉부의 폐질환으로 폐암발생은 꾸준히 증가하고 있다. 일차적인 폐암진단 방법에는 흉부X선영상이다. 흉부X선영상 이용하여 폐암진단을 하기 위해서는 임상경험이 풍부한 의사가 필요하다. 그러나 풍부한 경험을 가진 의사라도 오진이 발생할 수 있고 이한 폐암의 조기진단과 생존률을 낮게 한다. 본 논문에서는 주성분분석을 이용하여 학습영상의 데이터베이스와 질병이 있는 흉부영상을 진단함으로써 컴퓨터보조진단의 기반을 마련하고자 한다. 이를 의사가 진단하기 전의 예비판독의 단계로 이용한다면 오진으로 인한 환자의 조기 진단률의 감소를 줄일 수가 있다. 실험은 정상흉부X선영상과 악성폐암인 기관지암(Bronchogenic Carcinoma)과 양성종양인 육아종(Granuloma)으로 실험하였다. 영상은 주성분분석 후 정상영상과 질환 영상의 고유영상을 추출하고 상호 비교한 뒤 인식효율을 비교하였다. 결과로는 정상영상과 질환영상간의 인식률은 높았으나 질환간의 인식효율은 정상에 비해 다소 떨어지는 것으로 나타났다. 흉부질환간의 인식효율을 높이기 위해서 관련 알고리즘에 관한 연구가 계속 이어진다면 컴퓨터보조진단에 좋은 연구기반이 되리라 생각한다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권10호
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• pp.961-966
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• 2003

BiN $b_{0.975}$S $b_{0.025}$ $O_4$저온 동시 소결 세라믹 후막 및 적층 세라믹(Multi-Layer Ceramic, MLC) 공정 기술을 이용한 소형 마이크로파 필터를 설계 및 제작하였다. MLC 칩 대역 통과 필터(BPF)는 소형화와 낮은 가격이라는 장점을 가지고 있다. 제안된 필터는 stripline 공진기와 결합 캐패시터로 구성되며, IMT-2000용 단말기의 수신단 통과 대역에 적합하며 통과 대역 아래쪽 저지 대역에 감쇠극이 형성되도록 설계하였다. 상용 마이크로파 회로 및 구조 설계 tool를 이용하여 제안된 MLC칩 대역 통과 필터의 공진기 전자기적 결합량 변화 및 결합 캐패시턴스에 따른 필터의 주파수 특성, 특히 감쇠극의 위치 변화에 대해 살펴보았다. 제작된 MLC 칩 BPF의 주파수 특성은 시뮬레이션 결과와 매우 일치하였다.