• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제44권5호
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• pp.303-314
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• 2023

This study aimed to assess the practical feasibility of advanced deformable image registration (DIR) algorithms in radiotherapy by employing two distinct datasets. The first dataset included 14 4D lung CT scans and 31 head and neck CT scans. In the 4D lung CT dataset, we employed the DIR algorithm to register organs at risk and tumors based on respiratory phases. The second dataset comprised pre-, mid-, and post-treatment CT images of the head and neck region, along with organ at risk and tumor delineations. These images underwent registration using the DIR algorithm, and Dice similarity coefficients (DSCs) were compared. In the 4D lung CT dataset, registration accuracy was evaluated for the spinal cord, lung, lung nodules, esophagus, and tumors. The average DSCs for the non-learning-based SyN and NiftyReg algorithms were 0.92±0.07 and 0.88±0.09, respectively. Deep learning methods, namely Voxelmorph, Cyclemorph, and Transmorph, achieved average DSCs of 0.90±0.07, 0.91±0.04, and 0.89±0.05, respectively. For the head and neck CT dataset, the average DSCs for SyN and NiftyReg were 0.82±0.04 and 0.79±0.05, respectively, while Voxelmorph, Cyclemorph, and Transmorph showed average DSCs of 0.80±0.08, 0.78±0.11, and 0.78±0.09, respectively. Additionally, the deep learning DIR algorithms demonstrated faster transformation times compared to other models, including commercial and conventional mathematical algorithms (Voxelmorph: 0.36 sec/images, Cyclemorph: 0.3 sec/images, Transmorph: 5.1 sec/images, SyN: 140 sec/images, NiftyReg: 40.2 sec/images). In conclusion, this study highlights the varying clinical applicability of deep learning-based DIR methods in different anatomical regions. While challenges were encountered in head and neck CT registrations, 4D lung CT registrations exhibited favorable results, indicating the potential for clinical implementation. Further research and development in DIR algorithms tailored to specific anatomical regions are warranted to improve the overall clinical utility of these methods.

• Earthquakes and Structures
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• 제26권5호
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• pp.349-361
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• 2024

Excessive torsional behaviour is one of the major reasons for failure of buildings, as inferred from past earthquakes. Numerous seismic codes across the world specify a displacement-based or drift-based criterion for classifying buildings as torsionally irregular. In recent years, quite a few researchers have pointed out some of the inherent deficiencies associated with the current codal guidelines on torsional irregularity. This short communication paper aims to envisage the need for a revision of the displacement-based guidelines on torsional irregularity, and further highlight the appropriateness of a rotation-based criterion. A set of 6 reinforced concrete building models with asymmetric shear walls are analysed using ETABS v18.0.2, by varying the number of stories from 1 to 9, and the torsional irregularity coefficient of various stories is calculated using the displacement-based formula. Since rotation about the vertical axis is a direct indication of the twist experienced by a building, the calculated torsional irregularity coefficients of all stories are compared with the corresponding floor rotations. The conflicting results obtained for the torsional irregularity coefficients are projected through five categories, namely mismatch with floor rotations, inconsistency in trend, lack of clarity in incorporation of negative values, sensitivity to low values of displacement and error conceived in the mathematical formulation. The findings indicate that the irregularity coefficient does not accurately represent the torsional behaviour of buildings in a realistic sense. The Indian seismic code-based values of 1.2 and 1.4, which are used to characterize buildings as torsionally irregular are observed to be highly sensitive to the numerical values of displacements, rather than the actual degree of rotation. The study thus emphasizes the revision of current guidelines based on a more relevant rotation-based or eccentricity-based approach.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제24권4호
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• pp.206-210
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• 2024

Industrial facilities that use modern IT technologies require the ensured reliability and security of information in automated enterprise management. Concurrently, so as to ensure a high quality of communication, it is necessary to expand the bandwidth of communication channels, which are limited by the physical parameters of the radio frequency spectrum. In order to overcome this contradiction, we propose the application of technology fundamental to ultra-wideband signals, in which the ratio between the bandwidth and its central part is greater than "one". For this reason, the information signal is emitted without a carrier frequency - simultaneously within the entire frequency band - provided that the signal level is lower than the noise level. For the transmission of information content, the method of positional-time coding is used, in which each information bit is encoded by hundreds of ultrashort pulses that arrive within a certain sequence. Mathematical models of signals and values observed in wireless communication systems with autocorrelation reception of modulated ultra-wideband signals are furthermore recommended. These assist in identifying features of the dependence of the error probability on the normalized signal-to-noise ratio and the signal base. Comparative analysis has shown that the best noise immunity of the systems considered in this paper is the communication system, which uses the time separation of the reference and information signals. During the first half of the bit interval, the switch closes the output of the transmitter directly to the generator of the ultra-wideband signal - forming a reference signal. In the middle of the bit interval, the switch alternates the output to one of two possible positions depending on the encoding signal - "zero" or "one", forming the information part of the ultra-wideband signal. It should also be noted that systems with autocorrelation reception and separate transmission of reference and information signals, provide a high level of structural signal secrecy. Furthermore, they provide the reliable transmission of digital information, especially in interference conditions.

• 한국초등수학교육학회지
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• 제13권2호
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• pp.163-192
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• 2009

본 연구의 목적은 정규교육과정 내에서 초등학교 일반학급 수학 영재아를 위한 효율적인 영재교육 방안을 탐색해 보고, 영재의 특성을 고려한 심화학습 프로그램을 개발하여 실제로 일반학급의 교수 학습 환경에 적용한 후, 그 효과를 분석하는 것이다. 문헌연구를 통해 초등학교 일반학급 수학 영재아 지도를 위한 복식수업 형태의 영재교육 방안을 제시하였고, 수학영재 심화학습 프로그램을 개발하여 초등학교 1학년 한 학급 6명을 대상으로 적용하여 그 효과를 분석하였다. 연구의 결과 첫째, 일반학급에서 복식수업 형태로 수학 영재교육을 실시하는 것은 수학 영재아 측면에서 매우 효과적이었다. 둘째, 수학영재 심화학습 프로그램은 수학 영재아의 수학적 사고력과 창의성 계발에 매우 효과적이었다. 셋째, 수학 영재아 선발 과정에서 교사의 추천과 영재성 검사는 둘 다 매우 중요한 것으로 나타났다. 이 연구는 영재교육이 방과후 교육 형태의 특별교육으로만 운영될 것이 아니라 정규교육과정 내에서 보다 효율적인 방법으로 운영함으로써 수학 영재아의 요구에 부합되면서도 영재교육의 효과를 극대화할 수 있음을 제안하고 있다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제28권3호
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• pp.217-221
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• 2013

본 연구는 가공치즈에서 Staphylococcus aureus의 생장을 예측하기 위한 수학적 모델을 개발하였다. 모짜렐라 슬라이스 치즈와 체다 슬라이스 치즈에 S. aureus 혼합균액(ATCC13565, ATCC14458, ATCC23235, ATCC27664, NCCP10826) 0.1 ml (log CFU/g)을 접종한 후 $4^{\circ}C$ (1440 h), $15^{\circ}C$ (288 h), $25^{\circ}C$ (72 h), and $30^{\circ}C$ (48 h)에 저장하면서 총 세균수와 S. aureus 세균수를 tryptic soy agar와 mannitol salt agar를 이용해 각각 확인하였다. S. aureus의 세균 수를 Baranyi model로 분석하여 생장률(${\mu}_{max}$; ${\log}CFU{\cdot}g^{-1}{\cdot}h^{-1}$), 유도기(LPD; h), 초기 세균 수(log CFU/g), 최대 생장 세균수(log CFU/g)를 계산함으로써 1차 모델을 개발하였다. 또한 저장온도와 S. aureus의 ${\mu}_{max}$, LPD의 관계를 분석하기 위해 square root model과 exponential decay model을 이용하였고 이를 통해 2차모델을 개발하였으며 개발된 모델의 평균제곱근 편차(RMSE)를 계산하여 적합성을 검증하였다. $4^{\circ}C$에서는 모든 가공치즈에서 황색포도상구균의 생장이 관찰되지 않았으나 $15^{\circ}C$, $25^{\circ}C$, $30^{\circ}C$에서는 모짜렐라 슬라이스와 체다 슬라이스 치즈에서 황색포도상구균이 생장하였으며($R^2=0.785-0.996$) 저장온도가 높아짐에 따라 생장률은 증가한 반면 유도기는 감소하였다($R^2=0.879-0.999$). 또한 개발된 모델의 RMSE 값은 0.3500-0.5344로 적합하였다. 따라서 본 연구결과는 가공치즈에서 황색포도상구균의 생장 예측에 유용하게 사용될 것이다.

• 과학교육연구지
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• 제44권1호
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• pp.92-111
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• 2020

컴퓨팅 사고(computational thinking)는 2015 개정 과학교육과정 및 미국의 차세대 과학교육표준(NGSS)에서 새로운 탐구 기능 혹은 역량으로 제시되고 있다. 특히, 2014년부터 교육부가 소프트웨어 교육을 필수화함에 따라 컴퓨팅 사고에 관한 관심은 더욱 커지고 있다. 그러나 과학교육 분야에서 컴퓨팅 사고를 어떻게 접목할 것인가에 대한 논의는 아직 부족한 실정이다. 이에, 본 연구에서는 다양한 관련 분야의 문헌 분석을 통해 컴퓨팅 사고 요소들을 과학 탐구에 접목하는 방안을 마련하고자 하였다. 이를 위해 먼저 컴퓨팅 사고의 요소에 대한 여러 정의를 정리하였고, 이를 활용한 모형을 개발하기 위해 일반 문제해결 과정과 과학적 탐구과정들을 종합적으로 분석하였다. 마지막으로 컴퓨터 과학 분야에서 문제해결에 접목한 사례들과 비교하여 컴퓨팅 사고 기반 과학 탐구(CT-SI) 모형의 요소들을 정리하였다. 정리된 요소들을 이학 전문가들에게 제공하여 각 분야의 연구 과정과 컴퓨팅 사고 요소들을 접목하여 설명하게 한 후, 이를 기반으로 문제발견형 CT-SI 모형과 문제해결형 CT-SI 모형을 개발하였다. 개발된 두 모형은 이학 전문가들에 의해 모형의 단계가 각 분야의 연구에 활용 가능하다고 검토받았으며, '문제발견형'은 과학 연구 과정에서 정보를 선별하고 문제를 분석하는 과정과 이론적 연구에서 근거를 기반으로 하는 추론 연구 과정에 적합하다고 응답하였다. '문제해결형'은 과학의 일반적인 연구 과정 및 공학설계를 활용한 공학적 문제해결과정에 적합하다고 응답하였다. 또한, 현장 교사 2인에 의해 중고등학교 현장 탐구 수업에 적용 가능함을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 모형은 다양한 과학 교과의 탐구 활동과 연계할 수 있으며 이를 통해 2015 개정 교육과정에서 제시하고 있는 '자료의 수집, 분석 및 해석', ' 수학적 사고와 컴퓨터 활용' 역량을 길러줄 수 있을 것이다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.93-102
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• 2006

대형 구조물에 작용하는 큰 외력은 능동 제어 장치의 제어입력에 포화를 종종 유발한다. 그리고 구조물이 대형화될수록 질량, 강성 등의 파라미터들에 대한 정확한 값을 알기가 어려워지므로, 수학적인 모델과 실제 구조물과의 모델링 오차는 파라미터들에 대한 불확실성으로 제어기의 설계 시에 고려되어야 한다. 그러므로 건축 및 토목 구조물에 대한 능동 진동 제어 방법을 다룰 때 제어기의 안정성을 보장하기 위하여 제어입력의 포화와 계의 파라미터 불확실성을 동시에 고려한 강인 포화 제어기의 설계가 필요하다. 여기에서는 건물의 능동 진동 제어에 연구 및 적용되어진 여러 제어기들 중에서 선형 최적 제어기 LQR, 수정된 뱅뱅 제어기, 포화 슬라이딩 모드 제어기, 강인 포화 제어기의 안정성을 살펴본다. 특히 제안된 강인 포화 제어기의 필요성을 보이기 위하여 LQR, 수정된 뱅뱅 제어기, 포화 슬라이딩 모드 제어기들이 제어입력의 포화나 파라미터 불확실성이 존재하는 경우에 불안정해지는 현상들을 보인다. 2자유도 진동계에 대한 수치 예제와 능동 질량 감쇠기(AMD)를 이용한 2층 구조물에 대한 실험을 통하여 강인 포화 제어기의 강인 안정성을 보인다.

• 기술혁신연구
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• 제23권4호
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• pp.33-61
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• 2015

국가가 새로운 경제체제로 들어서게 되면서 겪는 어려움과 피해는 생각보다 크다. 지금까지 경제 패러다임이 바뀌면서 국가들이 겪었던 과정을 거치며 경제의 성장과 수렴을 일으킨 여러 가지 요인이 있었다. 특히 혁신과 제도는 그간의 경제성장에 있어서 중요한 요소임에도 횡단면 분석이나 경제적 모형측면에서만 다루어졌던 한계성이 있다. 본 연구에서는 국가혁신역량의 다양성과 제도의 질이 국가의 경제성장에 미치는 요인을 살펴보려고 한다. 또한 최근 경제성장의 주요요인으로 다루어지고 있는 인적자본역량과 해외직접투자와의 관계도 살펴보며, 경제성장 모형에 대한 심층적 고찰을 한다. 경제수준에 따라서 총 4개의 국가그룹으로 64개 국가를 대상으로 분석하였으며, 1995년부터 2011년까지의 데이터를 기반으로 패널모형을 사용해 연구문제에 대해 구조적인 측면의 시사점을 살펴보았다. 연구결과, 국가의 경제수준에 따라서 연구개발 비중과 혁신역량의 다양성은 경제성장에 의미있는 변화를 주었으며, 해외직접투자는 모든 소득그룹에서 경제성장에 긍정적인 효과를 보였다. 국가혁신역량에 있어서는 확산성과 개방성이 경제성장에 가장 의미있는 변수였으며, 이는 경제수준이 높은 국가들의 혁신역량이 경제성장에 미치는 영향이 크기 때문이라고 보인다. 반대로, 경제수준이 낮을수록 혁신역량 및 제도의 수준이 경제성장에 부정적인 영향을 미친다. 개별 국가의 제도의 질 및 경제수준에 따라서 차별적이기에 모호한 측면이 있다고 판단된다. 본 연구를 통해서 국가의 경제수준에 따른 혁신 요소 및 제도적 요인의 적절한 투입과 정책수립에 중요하다는 시사점을 줄 수 있다고 보인다.

• 대한수학교육학회지:학교수학
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• 제14권1호
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• pp.109-134
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• 2012

본 연구의 목적은 실제 상황에서 수업과 통합된 형태로 이루어지는 수학교육의 교수-학습 참평가 모형과 예시 도구를 개발하는 것이다. 이를 위해 문헌연구를 통하여 수학교육에서의 참평가를 정의하고, 참평가 과제 준거와 진정한 수학적 활동이 무엇인지 살펴보았다. 참평가 수업설계 모형으로는 상황인지 수업설계 모형, 수학과 교수-학습 평가 모형, 프로젝트 평가 절차 모형을 살펴보았다. 프로젝트법을 적용한 수학과 참평가 과제 개발은 수학과 프로젝트의 유형인 실생활 문제해결형, 타교과 연계형, 수학사 활용형, 신문활용 교육형, 수학적 모델링형, 주제탐구형을 택하여, 수학과 참평가 과제 준거에 맞는 내용으로 선정하였다. 개발한 과제는 수학교육전문가에게 내용타당도를 의뢰하였고, 평가기준의 적절성을 검증받았다. 개발한 수학교육의 교수-학습 참평가 모형과 예시도구는 고등학교 학생들에게 적용해 봄으로써 학생 반응 결과와 시사점을 도출하였다. 그 결과 개발한 수학교육의 교수-학습 참평가 모형과 예시 도구는 수학교육에서 참평가를 실시하는데 의미있게 사용되어질 수 있는 것으로 여겨진다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제25권9호
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• pp.1237-1247
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• 2012

The objective of this study was to evaluate the predictions of dry matter intake (DMI) and average daily gain (ADG) of Vietnamese Yellow (Vang) purebred and crossbred (Vang with Red Sindhi or Brahman) bulls fed under Vietnamese conditions using two levels of solution (1 and 2) of the large ruminant nutrition system (LRNS) model. Animal information and feed chemical characterization were obtained from five studies. The initial mean body weight (BW) of the animals was 186, with standard deviation ${\pm}33.2$ kg. Animals were fed ad libitum commonly available feedstuffs, including cassava powder, corn grain, Napier grass, rice straw and bran, and minerals and vitamins, for 50 to 80 d. Adequacy of the predictions was assessed with the Model Evaluation System using the root of mean square error of prediction (RMSEP), accuracy (Cb), coefficient of determination ($r^2$), and mean bias (MB). When all treatment means were used, both levels of solution predicted DMI similarly with low precision ($r^2$ of 0.389 and 0.45 for level 1 and 2, respectively) and medium accuracy (Cb of 0.827 and 0.859, respectively). The LRNS clearly over-predicted the intake of one study. When this study was removed from the comparison, the precision and accuracy considerably increased for the level 1 solution. Metabolisable protein was limiting ADG for more than 68% of the treatment averages. Both levels differed regarding precision and accuracy. While level 1 solution had the least MB compared with level 2 (0.058 and 0.159 kg/d, respectively), the precision was greater for level 2 than level 1 (0.89 and 0.70, respectively). The accuracy (Cb) was similar between level 1 and level 2 (p = 0.8997; 0.977 and 0.871, respectively). The RMSEP indicated that both levels were on average under-or over-predicted by about 190 g/d, suggesting that even though the accuracy (Cb) was greater for level 1 compared to level 2, both levels are likely to wrongly predict ADG by the same amount. Our analyses indicated that the level 1 solution can predict DMI reasonably well for this type of animal, but it was not entirely clear if animals consumed at their voluntary intake and/or if the roughness of the diet decreased DMI. A deficit of ruminally-undegradable protein and/or a lack of microbial protein may have limited the performance of these animals. Based on these evaluations, the LRNS level 1 solution may be an alternative to predict animal performance when, under specific circumstances, the fractional degradation rates of the carbohydrate and protein fractions are not known.