스마트팜 내부의 3차원 공간의 온도, 습도, 기압, 공기질 분석을 통한 돈사 미세 조절 기술에 대한 연구가 진행 중이다. 해당 특성 중에서 기압을 제외한 환경인자들은 돈사 내의 구조 특성상 위치별로, 시간별로 매우 상이한 변이의 형태를 보인다. 일정 시점을 기준으로 계측 지점 이외의 지점에 대한 환경인자들을 공간적으로 추정하는 기술은 대표적으로 컴퓨터 분석 기술에 의존하고 있다. 시간 복잡도가 매우 높은 CFD(Computer Fluid Dynamics) 방식은 정밀도 측면에서 유리하나, 상응하는 제어 기술/하드웨어 등의 부재로 모델링 결과의 활용도가 낮다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 CFD를 수행하는 과정에 있어 실질적으로 유효한 단위로 공간 분해능을 낮추고, 동등한 크기의 세부 공간에 대한 모델링을 병렬적으로 수행하기 위한 방안을 연구하였다. 실험적으로 돈사 환경을 3차원으로 구성하기 위하여, 공기 흡입구, 배출구, 기둥, 덕트 요소를 포함시켰다. 실내 공간을 1차적으로 가로, 세로, 높이방향으로 $3{\times}3{\times}3$ 균등 분배한 후 3차원 행렬로 분할하였다. 각 분할된 행렬에 대한 연산 수행을 위하여 현재까지 대중에 공개된 SBC(Single Board Computer) 중 가장 높은 연산 수행 능력이 있는 Odroid-XU4(Hardkernel, AnYang, Korea) 16식을 병렬 클러스터링 기술로 연동하였다. 하나의 AP당 8개의 코어가 내장되어 있으므로, 총 128개의 코어를 이용하여 동시에 128개의 3D 정방행렬 연산이 가능하도록 구성하였다. 모델링을 위한 수학적 모델로는 실험적으로 Steady turbulent model (Newtonian coefficient)을 이용하였다. 클러스터링을 이용한 병렬 처리의 특성상 균등한 정보량을 동시에 배분해야 하므로 108 ($27{\times}4$)개의 코어를 이용하여 1차적으로 나뉜 공간을 다시 4등분하여 동시에 $12{\times}12{\times}12$에 해당하는 공간 분해능에 대한 처리를 동시에 수행할 수 있도록 하였다. 2단계에 걸쳐 분할한 공간 세그먼트에 대한 클러스터링 연산 수행 결과 초당 15회 정도의 연산을 수행할 수 있었으며, 시간 분해능을 100으로 설정한 경우 약 5초가 수행되었다. 선행적으로 수행하였던 CFD 모델링 (OpenFOAM)과 비교하였을 때 상대적으로 정밀도가 낮은 3차원 모델링 결과를 얻을 수 있었다. 모델링에 소요되는 시간을 비약적으로 경감 시킨 장점을 살려 적정한 공간 분할 기법과 추가로 발생하는 다수의 바운더리 조건을 근사적으로 추정할 수 있는 데이터 마이닝 기술이 보완되어야 할 것이다.
플러시 대기자료 측정장치는 비행체 표면에서 측정되는 압력 데이터를 이용하여 대기자료를 예측한다. FADS는 돌출된 프로브가 없으므로 고성능 항공기, 스텔스 비행체 및 극초음속 비행체에 적합하다. 본 논문에서는 구-원추 형상을 갖는 비행체에 대해서 아음속부터 초음속 비행까지 대기자료를 예측할 수 있는 FADS의 교정 절차와 계산 알고리즘을 제시한다. 표면 압력 데이터 측정을 위해 노즈부 표면에 5개 플러시 압력공들을 마련하였다. 유동각 예측과 압력 관련 변수의 예측을 분리하는 개념이며, 아음속 유동의 포텐셜 유동해와 극초음속 유동의 수정 뉴톤식을 결합한 압력모델을 사용한다. 교정 압력 데이터는 Euler 방정식을 푸는 전산유체역학 코드를 만들어서 마흐수 0.5 ~ 3.0의 범위에서 구축하였다. 비행 마흐 수 0.6~3.0, 받음각과 옆미끄럼각은 각각 -10° ~ +10°의 범위에서 여러 비행조건에 대해서 테스트를 수행하였다. 예측된 대기자료는 받음각, 옆미끄럼각, 마흐수, 자유류 정압이며 참고 데이터와 비교하여 정확도를 분석하였다.
대체감미료로 사용되고 있는 당유도체들 fructo-oligo당, HMS, sorbitol 및 maltitol의 유동특성과 식품기능성을 설탕과 비교하였다. 시험된 모든 당유도체 용액은 농도범위 10%에서 원액에 이르기까지 뉴우턴성 유체특성을 나타내었으며 HMS의 점도가 가장 높고 fructo-oligo 당, maltitol, 설탕, sorbitol, 포도당 순으로 점도가 낮아졌다. 용액의 점도가 평균분자량과 직선적 상관관계 (r=0.8038)를 보였다. 농도증가에 따라 점도는 지수적 증가추세를 나타내었으며 농도의존성지수는 당알콜류가 HMS나 fructo-oligo 당 보다 낮았다. 온도증가에 따라 당용액의 점도는 지수적 감소경향을 보여 Arrhenius식을 따랐으며 유동활성화에너지는 sorbitol과 HMS가 설탕보다 큰 반면 fructo-oligo 당과 maltitol은 설탕보다 작았다. Fructo-oligo 당을 사과잼에 설탕 대용으로 사용하였을 경우에는 조직감에 영향을 미치지 않았으나 팥양갱에서는 견고성, 부착성, 탄력성, 응집성을 모두 크게 저하시켰다. HMS는 사과잼과 팥양갱에 설탕 대용으로 전량 대체할 경우 큰 조직감 변화를 가져오지 않으나 설탕과 50%씩 혼용할 경우 견고성이 크게 저하되었다. 반면 당알콜류를 설탕대용으로 잼이나 양갱에 사용할 경우 견고성, 부착성, 탄력성을 저하시켰다. Fructo-oligo 당과 HMS를 설탕에 첨가할 경우 캔디의 고화속도에 큰 변화가 없으나 sorbitol은 고화속도를 크게 저하시켰다.
옥수수전분을 무수초산과 아세틸화반응을 시켜 슬러리상태의 재래적인 방법과 예열처리에 의한 방법 및 extrusion 공정에 의하여 초산전분을 제조하여 이화학적 성질을 비교하였다. 재래적인 방법으로의 초산전분을 제조(CSA)할 경우 최고의 치환도를 갖는 반응 최적조건은 반응온도 $35^{\circ}C$와 반응 pH8.5이었다. Anhydrous glucose unit에 대하여 무수초산의 mole비를 0.03에서 0.2로 증가시킬 경우 최적조건에서의 치환도는 0.019에서 0.082로 증가한 반면 아세틸화반응 수율은 31.6%에서 20.5%로 감소되었다. 예열처리를 $65^{\circ}C$와 $90^{\circ}C$에서 처리하여 초산전분제조(PSA)시 치환도는 각각 0.027과 0.040 이었다. Extrusion 공정에 의한 초산전분제조(WESA)시 치환도는 0.02이었다. 초산전분의 호화개시온도와 호화 enthalpy는 치환도가 증가함에 따라 원료전분보다 낮아졌다. 모든 초산전분시료가 원료전분에 비하여 투명도가 증가되었고 색도에 있어서 명도는 감소되었고 황색도는 증가되었다. WESA 시료는 원료전분, CSA 및 PSA 시료에 비해 낮은 곁보기점도를 보였으며 뉴우톤성 유체에 접근하였다. 고유점도는 CSA와 WESA 시료가 원료전분보다 낮았으나 PSA 시료는 약간 큰 값을 보였다. 초산전분겔의 노화시간상수는 모든 초산전분시료가 원료전분보다 큰 상수값을 보였다.
잣 단배질 추출물(PNPE)의 유화력은 등전점(pH 3.8 부근)을 전후하여 산성 영역보다는 알칼리성 영역에서 높은 값을 보였으며, 1%의 PNPE를 함유한 경우에 pH 8.0에서 유의적으로(p<0.05) 가장 높은 값 (약 6.44 $m^2/g$)을 나타내었으며, 3% PNPE를 함유한 유화용액의 경우 pH 4.0에서 가장 낮은 유화력 지표(약 0.10 $m^2/g$)를 나타내었다. PNPE의 유화안정성은 3%의 PNPE를 함유한 경우에 pH 8.0에서 약 20으로 가장 높게 나타났으며, 1%의 PNPE를 함유한 경우에는 높은 유화력에도 불구하고 전 pH 범위에서 5 이하의 낮은 값을 나타내었다. 잣 탄수화물 추출물(PNCE)의 경우 유화력은 PNPE와 달리 산성에서 알칼리성 영역으로 갈수록 지속적으로 증가하는 경향을 보였으며 pH 5.0 이후에 급격히 증가하였다. PNCE의 유화안정성은 PNCE의 함유량이 증가할수룩 증가하는 경향을 보였으며, 이들 구성 성분들은 lecithin에 비하여 약 $2.5{\sim}4.5$ 배 정도 낮은 유화특성을 나타내었다. 그리고 PNPE를 함유한 유화용액의 유동특성은 농도에 관계없이 pH 7.0과 8.0에서 뉴우톤성 유체(n=1, $r^2>0.99$)에 가까운 특성을 보였으며, 특히 3%와 5%의 PNPE를 함유한 경우에는 pH 3.0에서도 뉴우톤성 유체에 가까운 특성을 나타내었으나, PNCE를 함유한 유화용액의 경우는 농도 및 pH에 관계없이 의가소성 유체의 특성을 나타내었다. 또한 유화용액의 색도는 PNPE 및 PNCE의 농도에 관계없이 모두 pH 3.0과 7.0 및 8.0에서 유의적으로 (p<0.05) 높은 L값과 b값 그리고 ${\delta}E$값을 보였으며, a값은 이와 반대로 낮은 값을 나타내었다.
The aim of this study was to investigate the effect of monomer and filler compositions on the rheological properties related to the handling characteristics of resin composites. Methods. Resin matrices that Bis-GMA as base monomer was blended with TEGDMA as diluent at various ratio were mixed with the Barium glass (0.7 um and 1.0 um), 0.04 um fumed silica and 0.5 um round silica. All used fillers were silane treated. In order to vary the viscosity of experimental composites, the type and content of incorporated fillers were changed, Using a rheometer, a steady shear test and a dynamic oscillatory shear test were used to evaluate the viscosity ($\eta$) of resin matrix, and the storage shear modulus (G'), the loss shear modulus (G"), the loss tangent ($tan{\delta}$) and the complex viscosity (${\eta}^*$) ofthe composites as a function of frequency ${\omega}{\;}={\;}0.1-100{\;}rad/s$. To investigate the effect of temperature on the viscosity of composites, a temperature sweep test was also undertaken. Results. Resin matrices were Newtonian fluid regardless of diluent concentration and all experimental composites exhibited pseudoplastic behavior with increasing shear rate. The viscosity of composites was exponentially increased with increasing filler volume%. In the same filler volume, the smaller the fillers were used, the higher the viscosities were. The effect of filler size on the viscosity was increased with increasing filler content. Increasing filler content reduced $tan{\delta}$ by increasing the G' further than the G". The viscosity of composites was decreased exponentially with increasing temperature.
오징어 가공중 부산물로 배출되는 오징어 연골의 효율적 이용을 위한 기초 단계로서 우리나라 연안산과 남미 포클랜드산 오징어 연골로부터 chitosan을 제조하여 그레올로지 특성을 조사한 결과를 요약하면 아래와 같다. 연안산 오징어 연골의 질소와 회분 함량은 각각 $11.4\%$와 $0.7\%$ 이었으며, 남미산 오징어 연골의 질소와 회분 함량은 각각 $12.1\%$와 $0.8\%$ 이었다. 그리고 chitosan에서 질소함량은 연안산이 $7.5\%$ 이었고, 남미산은 $7.8\%$ 이었다. 각 chitosan의 탈아세틸화도와 분자량은 각각 $90\%$, $1.08\times10^6$과 $90\%,\;1.20\times10^6$ 이었고, 수율은 각각 $26.4\%,\;25.7\%$ 이었다. pH 변화$(pH\;3.4\~5.4)$에 따른 연안산과 남미산 오징어 연골 chitosan의 고유점도의 변화는 pH가 증가할수록 두 chitosan의 고유점도는 감소하는 경향을 나타내었고, 연안산과 남미산을 비교해 보면 전체 pH 영역에서 남미산이 조금 높은 고유점도를 나타내었으나 pH 증가에 따른 고유점도의 강소 경향에는 차이는 없었다. NaCl의 농도가 증가할수록 두 시료 chitosan의 고유 점도는 감소하는 것으로 나타났다. 오징어 연골 chitosan의 $[\eta]\infty$는 연안산과 남미산 각각 $3.5970d\ell/g$ 및 $3.248d\ell/g$이었고, 사슬의 유연성 (B)은 두 시료 공히 0.11 이었다. 연안산 오징어 연골 chitosan $0.5\%$ 용액의 경우 유동 곡선은 항복응력이 없는 의가소성 유체로 분류할 수 있었다. 남미산 오징어 연골 chitosan 용액의 경우는 거의 직선에 가까운 유동곡선을 나타내어 뉴우튼 유체에 가까웠다. 연안산과 남미산 오징어 연골 chitosan의 각 온도별 유동지수는 농도가 낮아질수록 온도가 높아질수록 뉴우튼 유체의 거동에 가까워지고 있음을 나타내었다 농도에 따른 점조도지수 (K)의 변화에서 각 온도별 오징어 chitosan용액의 유동특성이 달라지는 임계농도는 연안산이 $0.15\~0.24\%$ 범위이었고, 남미산은 $0.21\~0.24\%$ 범위이었다. 각 농도에서 구한 활성화에너지는 $0.1\%$에서 $0.5\%$까지 순서대로 연안산 오징어 연골 chitosan은 각각 3.7, 6.3, 3.6, 4.0 및 4.1 kcal/g mol 이었고, 남미산 오징어 연골 chitosan은 각각 3.2, 3.1, 3.4, 3.8 및 3.6 Kcal/g mol 이었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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