• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제1권4호
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• pp.209-215
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• 2001

In this paper a method for analysis and modelling of coplanar transmission interconnect lines that are placed on top of silicon-silicon oxide substrates is presented. The potential function is expressed by series expansions in terms of solutions of the Laplace equation for each homogeneous region of layered structure. The expansion coefficients of different series are related to each other and to potentials applied to the conductors via boundary conditions. In the plane of conductors, boundary conditions are satisfied at $N_d$ discrete points with $N_d$ being equal to the number of terms in the series expansions. The resulting system of inhomogeneous linear equations is solved by matrix inversion. No iterations are required. A discussion of the calculated line admittance parameters as functions of width of conductors, thickness of the layers, and frequency is given. The interconnect capacitance and conductance per unit length results are given and compared with those obtained using full wave solutions, and good agreement have been obtained in all the cases treated

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.31-35
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• 2015

Mapping is a useful tool in the magnetic field analysis and design. In some specific research area, such as the nuclear magnetic resonance (NMR) or the magnetic resonance imaging (MRI), it is important to map the magnetic field in the interesting space with high accuracy. In this paper, an indirect mapping method in the center volume of an air-core solenoid is presented, based on the solution of the Laplace's equation for the field. Through the mathematical analysis on the mapping calculation, we know that the condition number of the matrix, generated by the measurement points, can greatly affect the error of mapping result. Two different arrangement methods of the measurement points in field mapping are described in this paper: helical cylindrical line (HCL) method and parallel cylindrical line (PCL) method. According to the condition number, the HCL method is recommended to measure the field components using one probe. As a simple example, we mapped the magnetic fields in a MRI main magnet system. Comparing the results in the different methods, it is feasible and convenient to apply the condition number to reduce the error in the field mapping calculation. Finally, some guidelines were presented for the magnetic field mapping in the center volume of the air-core solenoid.

• 한국해양공학회지
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• 제23권1호
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• pp.16-23
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• 2009

The three-dimensional ship motion with forward speed was solved by a finite element method in the time domain. A boundary value problem was described in the frame of a fixed-body reference, and the problem was formulated according to Double-Body and Neumann-Kelvin linearizations. Laplace's equation with boundary conditions was solved by a classical finite element method based on the weak formulation. Chebyshev filtering was used to get rid of an unwanted saw-tooth wave and a wave damping zone was adopted to impose a numerical radiation condition. The time marching of the free surface was performed by the 4th order Adams-Bashforth-Moulton method. Wigley I and Wigely III models were considered for numerical validation. The hydrodynamic coefficients and wave exciting forces were validated by a comparison with experimental data and the numerical results of the Wigley I. The effects of the linearization are also discussed. The motion RAO was also checked with a Wigley III model through mono-chromatic and multi-chromatic regular waves.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제8권1호
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• pp.57-62
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• 1987

본 연구에서는 8-node cubic element로서 3차원 흉부모델을 구성하였고 또한 3차원 정상상태 유한요소법 코드를 FORTRAN을 이용하여 개발하였다. 프로그램의 출력은 각 node의 전위. 각 요소의 전ㄹ. 그리고 Z축방향으로의 각 층에서 총 전류이다. 이 흉부모델을 이용한 임피던스혈량측정법에서의 기초임피던스 ($Z_0$)를 계산하였다. 일반화된 라플라스 방정식을 정전위와 무전속 경계조건을 적용하여 풀었다. 또한, 전극간의 전위차와 $Z_0$의 계산값이 실측치와 근접하였으므로 이 모델이 인체의 흉뷰화 유사함을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권5호
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• pp.1-8
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• 2020

구조적 특성 및 공력의 상호작용과 조종면 작동기의 제어 시스템의 영향을 고려한 서보공력탄성 해석을 수행하였다. 공탄성 안정성 해석을 위해서 선행되어야 하는 구조모델의 자유진동 해석은 유한요소 해석 프로그램 MSC Nastran을 사용하였다. 비정상 공기력 계산에 ZAERO를 사용하였다. 비정상 공기력 검증에 Doublet Hybrid Method를 사용하였다. Karpel의 최소상태근사법을 이용하여 주파수 영역의 공기력을 라플라스 영역으로 근사하였다. 공탄성 상태방정식을 구동기의 동역학 상태방정식과 결합하여 서보 공탄성 모델의 상태공간방정식을 구성하였다. 고세장비 모델의 승강타 입력에 따른 안정성 해석을 수행하였다. 근궤적법과 시간적분법을 사용하여 주파수영역과 시간영역에서의 서보공탄성 안정성 해석을 수행하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.67-81
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• 2000

본 연구에서는 2차원 비선형 방사문제에 대한 정확하고 효과적인 수치기법을 개발하였다. 물체운동에 의해서 생성되는 비선형파계는 이상유체라는 가정에 의하여 기술되고, 라프라스 방정식은 고차경계요소법과 GMRES(Generalized Minimal RESidual) 알고리즘을 이용하여 신속하고 효율적인 풀이가 가능하도록 하였다. 자유표면과 물체면의 교차점에서 발생하는 교차선문제는 불연속 요소를 이용하여 원활하게 해결하였다. 자유표면의 비선형운동을 기술하기 위해서 음해적 사다리꼴 법칙(implicit trapezoidal rule)을 사용하여 시적분하였다. 물체에 의해서 발생한 비선형파가 수직 하류면에서 반사하는 것을 줄이기 위하여 하류면에 수치감쇠항을 도입하였다. 수치계산 결과로부터 본 시적분법 및 수치방사조건이 비선형 방사문제에 매우 적합함을 확인하였다. 시적분 과정에서 자유표면의 격자점들을 재배치함으로써 수치해법의 효율성을 배가하였으며, 교차점근처의 유동 또한 정확하게 기술하였다. 가속도 포텐셜(acceleration potential) 기법을 이용하여 정확하고 안정하게 비선형 방사력을 구하였다. 본 수치계산결과는 다른 수치계산 및 실험결과와 비교하여 볼 때, 좋은 일치를 보인다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제14권2호
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• pp.87-94
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• 2010

목적: 금속에 의한 영상 왜곡에 대한 정확한 계산하고 영상으로부터의 금속 물질의 위치 결정한다. 대상 및 방법: 주자기장과 일정 각도를 이루는 무한히 긴 비자성 금속 실린더에 대한 라플라스 방정식을 풀고, 이 결과를 이용하여 절편선택 경사자계와 주파수 부호화 경사자계에 의한 영상에 왜곡을 계산한다. 계산 결과를 바탕으로 하여 왜곡된 영상으로부터 원통형 보철물의 위치를 계산한다. 결과: Folded point와 금속 실린더의 중심 사이의 거리를 영상으로부터 측정하여 계산 결과와 비교한다. 측정 결과와 계산 결과 간의 퍼센트 오차는 한 경우를 제외하고 5% 이내였다. 결론: 금속 실린더가 자기장 하에 있을 때, 영상의 왜곡을 시뮬레이션 하였고, 이 기술은 생검술 또는 외과 수술 등을 자기공명영상법을 이용여 실시간 모니터링하는데 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.1158-1174
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• 1988

본 연구에서는 계단형 벽면조건을 없게 하기 위해서 비직교 좌표계(non-orth- ogonal coordinate system)를 사용하여 수치해석하였다. 비직교 좌표계를 이용한 수 치해석의 예는 Thompson등이 Laplace방정식 혹은 Poisson방정식을 해석함으로써 비직 교 격자망을 구성한 바 있고, Fahgri와 Asako는 대수적 비직교 좌표변환으로 유한차분 방정식을 유도하여 비정규경계면을 갖는 관로에서의 유동특성을 해석하였으며 이재헌 과 이상렬은 Fahgri와 Asako의 방법을 비정규경계면을 갖는 밀폐공간내에서의 자연대 류의 수치해석에 적용한 바 있다. 본 해석에서도 Fahgri와 Asako의 변환법으로 유한 차분방정식을 유도하였는데, 이 방법을 사용할 경우 확대관의 경사벽면을 계단형으로 만들지 않고 유한차분방정식을 유도할 수 있어서 계단형 벽면으로 인한 해의 오차를 제거할 수 있다. Fig.2는 본 해석에서 사용한 비직교 격자망을 나타낸다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.17-26
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• 2009

향후 발생할 수 있는 자연재해의 기초 자료 확보를 위해 아오가시마섬 지역의 화산 구조를 연구하였다. 아오가시마섬은 일곱개의 섬이 분포하는 이즈열도의 최남단에 위치하고 있는 화산섬으로 효율직인 탐사를 위하여 헬리콥터를 이용한 항공 벡터 자기이상 탐사를 수행하였다. 일반적으로 화산섬의 자기구조를 연구하기 위해서는 총자기이상을 이용하게 되는데 이는 본질적인 오차를 내포하고 있다. 총자기이상은 물리적 특성을 정확히 반영하지 못하기 때문에 맥스웰방정식이나 라플라스 방정식을 만족하지 못하며, 물리적으로 정확한 해석을 수행하기 어려운 단점을 가지고 있다. 또한, 해석을 위하여 한 방향으로 투영된 총자기이상값을 사용하기도 하여 이 과정에서 발생하는 오차 때문에 해석상의 오류가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 이번 연구에서는 벡터 자기이상값을 직접 측정 하였으며, 이를 이용하여 보다 신뢰성 높은 아오가시마섬의 3차원 자기이상 특성을 연구하였다. 이번 연구의 해석결과를 간단히 정리하면, 1A/m 이하의 자화강도를 보이는 지역은 아오가시마섬 남서쪽에 분포하고 있으며, 그 심도는 1-2 km로 해석되었다. 이러한 낮은 자화강도를 보이는 지역은 화산분기 작용의 특성을 고려할 때, 화산분기 작용이 발생했던 지역으로 생각된다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제23권4호
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• pp.328-340
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• 2019

Purpose: To generate phase images with free of motion-induced artifact and susceptibility-induced distortion using 3D radial ultrashort TE (UTE) MRI. Materials and Methods: The field map was theoretically derived by solving Laplace's equation with appropriate boundary conditions, and used to simulate the image distortion in conventional spin-warp MRI. Manufacturer's 3D radial imaging sequence was modified to acquire maximum number of radial spokes in a given time, by removing the spoiler gradient and sampling during both rampup and rampdown gradient. Spoke direction randomly jumps so that a readout gradient acts as a spoiling gradient for the previous spoke. The custom raw data was reconstructed using a homemade image reconstruction software, which is programmed using Python language. The method was applied to a phantom and in-vivo human brain and abdomen. The performance of UTE was compared with 3D GRE for phase mapping. Local phase mapping was compared with T₂* mapping using UTE. Results: The phase map using UTE mimics true field-map, which was theoretically calculated, while that using 3D GRE revealed both motion-induced artifact and geometric distortion. Motion-free imaging is particularly crucial for application of phase mapping for abdomen MRI, which typically requires multiple breathold acquisitions. The air pockets, which are caught within the digestive pathway, induce spatially varying and large background field. T₂* map, that was calculated using UTE data, suffers from non-uniform T₂* value due to this background field, while does not appear in the local phase map of UTE data. Conclusion: Phase map generated using UTE mimicked the true field map even when non-zero susceptibility objects were present. Phase map generated by 3D GRE did not accurately mimic the true field map when non-zero susceptibility objects were present due to the significant field distortion as theoretically calculated. Nonetheless, UTE allows for phase maps to be free of susceptibility-induced distortion without the use of any post-processing protocols.