• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제45권4호
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• pp.171-177
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• 2020

Background: This study aims to determine the effective atomic number (Zeff) from dual-energy image sets obtained using a conventional computed tomography (CT) simulator. The estimated Zeff can be used for deriving the stopping power and material decomposition of CT images, thereby improving dose calculations in radiation therapy. Materials and Methods: An electron-density phantom was scanned using Philips Brilliance CT Big Bore at 80 and 140 kVp. The estimated Zeff values were compared with those obtained using the calibration phantom by applying the Rutherford, Schneider, and Joshi methods. The fitting parameters were optimized using the nonlinear least squares regression algorithm. The fitting curve and mass attenuation data were obtained from the National Institute of Standards and Technology. The fitting parameters obtained from stopping power and material decomposition of CT images, were validated by estimating the residual errors between the reference and calculated Zeff values. Next, the calculation accuracy of Zeff was evaluated by comparing the calculated values with the reference Zeff values of insert plugs. The exposure levels of patients under additional CT scanning at 80, 120, and 140 kVp were evaluated by measuring the weighted CT dose index (CTDIw). Results and Discussion: The residual errors of the fitting parameters were lower than 2%. The best and worst Zeff values were obtained using the Schneider and Joshi methods, respectively. The maximum differences between the reference and calculated values were 11.3% (for lung during inhalation), 4.7% (for adipose tissue), and 9.8% (for lung during inhalation) when applying the Rutherford, Schneider, and Joshi methods, respectively. Under dual-energy scanning (80 and 140 kVp), the patient exposure level was approximately twice that in general single-energy scanning (120 kVp). Conclusion: Zeff was calculated from two image sets scanned by conventional single-energy CT simulator. The results obtained using three different methods were compared. The Zeff calculation based on single-energy exhibited appropriate feasibility.

• Computers and Concrete
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• 제28권5호
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• pp.521-532
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• 2021

Present paper focuses on the modeling of size effect on the compressive strength of normal concrete with the application of Discrete Element Method (DEM). Test specimens with different size and shape were cast and uniaxial compressive strength test was performed on each sample. Five different concrete mixes were used, all belonging to a different normal strength concrete class (C20/25, C30/37, C35/45, C45/55, and C50/60). The numerical simulations were carried out by using the PFC 5 software, which applies rigid spheres and contacts between them to model the material. DEM modeling of size effect could be advantageous because the development of micro-cracks in the material can be observed and the failure mode can be visualized. The series of experiments were repeated with the model after calibration. The relationship of the parallel bond strength of the contacts and the laboratory compressive strength test was analyzed by aiming to determine a relation between the compressive strength and the bond strength of different sized models. An equation was derived based on Bazant's size effect law to estimate the parallel bond strength of differently sized specimens. The parameters of the equation were optimized based on measurement data using nonlinear least-squares method with SSE (sum of squared errors) objective function. The laboratory test results showed a good agreement with the literature data (compressive strength is decreasing with the increase of the size of the specimen regardless of the shape). The derived estimation models showed strong correlation with the measurement data. The results indicated that the size effect is stronger on concretes with lower strength class due to the higher level of inhomogeneity of the material. It was observed that size effect is more significant on cube specimens than on cylinder samples, which can be caused by the side ratios of the specimens and the size of the purely compressed zone. A limit value for the minimum size of DE model for cubes and cylinder was determined, above which the size effect on compressive strength can be neglected within the investigated size range. The relationship of model size (particle number) and computational time was analyzed and a method to decrease the computational time (number of iterations) of material genesis is proposed.

• 응용통계연구
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• 제36권4호
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• pp.295-307
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• 2023

HAR 모형은 간단한 선형 모형으로 실현 변동성의 장기기억성을 비교적 잘 설명할 수 있어 널리 쓰이고 있다. 하지만, 실현 변동성은 조건부 이분산성, 레버리지 효과, 변동성 집중 등과 같은 복잡한 특징을 보이고 있기에 단순 HAR 모형을 확장할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 조건부 이분산성을 설명하는 GARCH 모형에 임계값에 따라 계수가 달라지는 비선형 모형인 임계 HAR 모형(THAR-GARCH)을 제안하고 그 추정 방법 및 예측 성능에 대해서 살펴보고자 한다. 보다 구체적으로 오차항의 등분산 가정을 벗어났기 때문에 모형의 계수를 추정하기 위해서 반복적인 가중최소제곱추정법을 제안하고 모의실험을 통해 일치성을 보였다. 또한 전세계 21개의 주요 주가 지수의 실현 변동성에 대한 예측 오차를 비교함으로써 제안한 GARCH 오차를 가지는 임계 HAR 모형이 일반적으로 더 우수한 예측력을 보임을 확인하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제31권2호
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• pp.131-140
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• 2023

As well-known, the extended Kalman filter (EKF) is a powerful tool for parameter identification with limited measurements. However, traditional EKF is not applicable when the external excitation is unknown. By using least-squares estimation (LSE) for force identification, an EKF with unknown input (EKF-UI) approach was recently proposed by the authors. In this approach, to ensure the influence matrix be of full column rank, the sensors have to be deployed at all the degrees-of-freedom (DOFs) corresponding to the unknown excitation, saying collocated measurements are required. However, it is not easy to guarantee that the sensors can be installed at all these locations. To circumvent this limitation, based on the idea of first-order-holder discretization (FOHD), an improved EKF with unknown input (IEKF-UI) approach is proposed in this study for the simultaneous identification of structural parameters and unknown excitation. By using projection matrix, an improved observation equation is obtained. Few displacement measurements are fused into the observation equation to avoid the so-called low-frequency drift. To avoid the ill-conditioning problem for force identification without collocated measurements, the idea of FOHD is employed. The recursive solution of the structural states and unknown loads is then analytically derived. The effectiveness of the proposed approach is validated via several numerical examples. Results show that the proposed approach is capable of satisfactorily identifying the parameters of linear and nonlinear structures and the unknown excitation applied to them.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제48권3호
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• pp.153-161
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• 2023

Background: Fukushima Medical University (FMU) is located 57 km northwest of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. Our laboratory has been conducting environmental radiation measurements continuously before and after the nuclear accident. We aimed to report the observed behavior of radiation originating from the released radioactive materials due to the accident, predict future trends, and disseminate the results to the local residents. Materials and Methods: Measurements of the counting rate by a diameter of 76 mm and a length of 76 mm thallium-doped sodium iodide (NaI[Tl]) scintillation detector (S-1211-T; Teledyne Brown Engineering Environmental Services) in the central part of the laboratory, and the dose rate outward at the window by NaI(Tl) scintillation detector and digital processor (EMF211; EMF Japan Co. Ltd.) were conducted. Results and Discussion: Measurements by Teledyne S-1211-T showed that in the early stages, radiation from radioactive isotopes with short half-lives was dominant, while radiation from radioactive isotopes with longer half-lives became dominant as the measurement period became longer. Through nonlinear least squares regression, both short and long half-lives were successfully determined. It was also possible to predict how the radiation dose would decrease. The environmental radiation trends around FMU were measured by the EMF211. Both measurements were affected by rainfall and snow accumulation. Decontamination work on the FMU campus impacted measurements by the EMF211 especially. Conclusion: The results of two types of measurements, one at the center and the other at the window side of the laboratory, were presented. By applying a simplified model, radiation from radioactive isotopes with short and long half-lives was identified. Based on these results, future trends were predicted, and the information was used for public communication with the local residents.

• 수면정신생리
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• 제6권1호
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• pp.52-60
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• 1999

목 적 : 임상 뇌파의 비선형 분석시, 분석시간을 단축시킬 수 있는 방법과 보다 정확한 상관차원을 얻기 위한 새로운 알고리즘 고안을 시도하였다. 또 뇌파신호 분석을 위한 적절한 신호획득 조건을 결정하는 방법을 제시하기 위하여 여러 상이한 실험조건에서 상관차원을 계산하였으며, 여기서 얻은 결과를 이용하여 각 실험실마다 공통적으로 적용할 수 있는 표준화된 실험 조건을 결정하고자 하였다. 방 법 : 임의의 한 개인을 대상으로 13개의 두피전극에서 얻은 뇌파신호를 대상으로 하였다. 12비트 해상도에서 1000 헤르츠로 32초간 얻은 뇌파신호를 디지털화 하여 각 전극당 32000개의 시계열자료를 얻었다. 이 자료를 10, 20, 30초 간격의 시간단위로 나누고, 각각에 대해 1000, 500, 250, 125, 62.5 Hz 등 5가지 신호추출조건을 달리 하여 각 전극마다 총 15개의 시계열 자료를 만들었다. 여기에 상관차원 계산시간 단축을 위해 고안된 계산 알고리듬 및 상관차원 추정 정확도를 개선하기 위해 적용한 최소절단자승기법을 적용하여 상관 차원을 계산하였다. 이렇게 얻은 상관차원 결과를 신호획득시간과 신호추출빈도에 따라 비교하였다. 또 로그연산을 비트 연산으로 바꾸어 계산시간 단축의 효과를 평가하였으며, 최소 절단자승기법과 최소자승추정기법을 비교하였다. 결 과 : 신호추출시간이 증가함에 따라 상관차원의 값도 통계적으로 유의하게 증가하는 양상을 보였다. 신호추출빈도가 62.5Hz일때는 신호추출시간에 무관하게 높은 상관차원값을 나타냈으나 그밖의 빈도에서는 유사한 상관차원값을 보였다. 본 연구에서 고안된 계산 알고리듬은 종래 사용하던 알고리듬에 비해 통계적으로 유의한 계산시간 단축효과를 보였다. 또 종래의 방법인 최소자승추정에 의한 상관차원에 비하여 본 연구에 적용된 최소절단자승추정법은 보다 안정된상관차원 값을 추정하였다. 결 론 : 본 연구는 다량의 뇌파 시계열 자료를 분석하는데 신속하고 보다 정확한 상관차원 추정에 알맞는 분석방법을 제공하였다. 또한 뇌파 시계열 자료의 상관차원 계산시 12비트의 해상도에서 125Hz의 신호추출빈도로 20초간 뇌파신호를 획득하면 적정한 수준의 상관차원을 계산할 수 있음을 보였다.

• 한국대기환경학회지
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• 제26권5호
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• pp.533-542
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• 2010

The $PM_{10}$ concentrations in the underground should be monitored for the health of commuters on the underground subway system. Seoul Metro and Seoul Metropolitan Rapid Transit Corporation are measuring several air pollutants regularly. As for the measurement of $PM_{10}$ concentrations, instruments based on $\beta$-ray absorption method and gravimetric methods are being used. But the instruments using gravimetric method give us 20-hour-average data and the $\beta$-ray instruments can measure the $PM_{10}$ concentration every one hour. In order to keep the $PM_{10}$ concentrations under a healthy condition, the air quality of the underground platform and tunnels should be monitored and controlled continuously. The $PM_{10}$ instruments using light scattering method can measure the $PM_{10}$ concentrations every less than one minute. However, the reliability of the instruments using light scattering method is still not proved. The purpose of this work is to study the reliability of the instruments using light scattering method to measure the $PM_{10}$ concentrations continuously in the underground platforms. One instrument using $\beta$-ray absorption method and two different instruments using light scattering method (LSM1, LSM2) were placed at the platform of the Jegi station of Seoul metro line Number 1 for 10 days. The correlation between the $\beta$-ray instrument and the LSM2 ($r^2$=0.732) was higher than that between the $\beta$-ray instrument and the LSM1 ($r^2$=0.393). Thus the LSM2 was chosen for further analysis. Three different regression analysis methods were tested: Linear regression analysis, Nonlinear regression analysis and Orthogonal regression analysis. When the instruments using light scattering method were used, the data measured these instruments have to be converted to actual $PM_{10}$ concentrations using some factors. With these analyses, the factors could be calculated successfully as linear and nonlinear forms with respect to the data. And the orthogonal regression analysis was performed better than the ordinary least squares method by 28.45% reduction of RMSE. These findings propose that the instruments using light scattering method light scattering method can be used to measure and control the $PM_{10}$ concentrations of the underground subway stations.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제41권4호
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• pp.317-325
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• 2007

동적 PET 데이터는 구획모델과 Nonlinear Least Squares(NLS)방법을 사용하여 분석함으로서 각종 생화학적 물질의 생체 대사율 등을 정량화 할 수 있다. 하지만 NLS방법은 변수의 초기 값이 적절하지 않을 경우 지역적인 최소점에 빠지거나 계산시간이 길어 동역학 변수들을 각 화소마다 구해야 하는 파라메터 영상(parametric image) 구성에는 효과적이지 않다. Patlak 도표분석법(PGA)은 비선형 방정식을 선형화하여 값을 추정함으로서 간단하면서 적은 계산량으로 인해 파라메터 영상을 구성하는데 많이 사용되고 있으나 잡음성분과 선형구간 선정에 따라 값이 영향을 받는 단점이 있다. 따라서 이 연구에서는 3구획 비가역 모델에 적합한 다중선형분석법(MLAIR)을 고안하였으며 3구획 비가역 모델의 대표적 예인 $[^{18}F]Fluoride$ PET을 이용하여 미니돼지에서의 뼈 섭취률을 계산하여 PGA방법과 비교 분석해 보았다. 대상 및 방법: 3마리의 미니돼지를 대상으로 100MBq의 $[^{18}F]Fluoride$를 대퇴부 정맥에 주사하면서 ECAT EXAET 47 PET 스캐너를 이용하여 60분간 PET 영상을 얻었다. 케타민과 자일라진을 이용하여 30분 간격으로 마취하였으며 실험동물을 진공 쿠션을 이용하여 반드시 누운 자세로 위치하도록 고정 시켰다. 입력함수인 혈장 내 농도곡선은 대퇴동맥으로부터 스캔 시작과 함께 혈액 채취를 통해 얻었다. ROI분석을 위해 대퇴골두, 척추 뼈, 근육에 ROI를 그려 조직 내 시간-방사능 곡선을 얻었다. $k_4$가 0인 3구획 비가역 모델로부터 MLAIR와 PGA방법을 사용하여 관심영역에서의 뼈 섭취률 $K_i$와 파라메터 영상을 구성하였다. PGA방법은 선형구간의 시작점인 $t^*$선택에 따른 영향을 보기 위해 분석구간을 변화시켜가며 분석하였다. 결과: ROI 분석결과 추정된 $K_i$값은 NLS방법에 비하여 MLAIR방법과 PGA방법 모두에서 과대 추정되었으나 두 분석방법 끼리는 비슷한결과를 보였다. Patlak 기울기는 $t^*$선택에 따라 값이 변하였으며 Patlak 상수는 Fluoride 섭취가 높은 대퇴골두나 척추뼈에서 30분이 지나서야 일정한 값으로 나타났고 섭취가 낮은 근육에서는 10분만에 일정해졌다. 파라메터 영상에서는 제안한 MLAIR방법이 PGA방법에 비해 영상의 질을 향상시킴을 알 수 있었다. 또한 PGA방법을 이용하여 구성한 파라메터 영상은 $t^*$값이 커질수록 급격히 영상의 질이 저하됨을 볼 수 있다. 특히 Fluoride 섭취가 높은 영역에서 Patlak 상수가 일정해지는 시간인 $t^*$값이 30분일 때 파라메터 영상은 MLAIR와 크게 차이가 났다. 결론 결론적으로 제안한 MLAIR방법은 선형구간을 정할 필요 없이 모든 데이터를 사용하는 이점이 있으며 선형적인 방법을 통해 $K_i$값을 얻을 수 있어 계산시간을 단축 시켜 줄 뿐 아니라 잡음성분에 강해 파라메터 영상의 질을 크게 향상 시켜 줌으로 비가역 3구획모델에서의 PGA방법을 대체할 새로운 파라메터 영상구성방법으로 적합할 것이다.

• 폴리머
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• 제28권1호
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• pp.24-34
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• 2004

여러 종류의 불소고분자내로 다양한 유기용매들의 동적 흡수 평형 (혹은 팽윤) 실험을 진행하였다. 불소로 포화된 고분자는 이상적 흡수 거동을 나타내었으나 부분적으로 치환된 불소고분자는 최종 흡수단계에서 가속화되는 비이상적 흡수 거동을 나타내었다. 회귀분석에 의해 픽-확산 거동으로부터 벗어나는 정도를 최소자승법 (즉, ∑ ［측정값-예측값］$^2$)으로 구한 결과 -퍼플루오로알콕시 공중합체, 폴리(에틸렌 테트라플루오로에틸렌) 공중합체, 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌) 공중합체에 대해 각각 3.0${\times}$$10^{-4}$, 1.75${\times}$$10^{-3}$, 8.68${\times}$$10^{-3}$, 1.75${\times}$$10^{-2}$의 수치를 나타내었다. 응력-변형 실험 결과 비-픽 확산 거동은 팽윤된 불소고분자의 기계적 성질 (탄성률과 인장 강도) 변화와 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 비이상적 흡수 거동의 주요 원인은 치환된 수소 혹은 염소와 불소원자 간의 전기음성도 차이에 기인한 사슬 간극성 결합 구조가 침투성분의 가소화 효과에 의해 비선형적 이완이 진행되면서 비-픽 확산이 진행되기 때문이다. 따라서 부분적으로 치환된 불소고분자를 차단성 혹은 선택적 투과기능이 요구되는 분야에 적용할 때 가소화 성분에 대한 용해 및 확산 거동에 대한 신중한 고찰이 필요하다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제45권6호
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• pp.885-890
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• 2003

본 연구는 재래돼지와 랜드레이스 품종을 기초축으로 조성한 F2 집단의 일령별 체중 자료를 이용하여 비선형 회귀에 의해 추정한 개체별 성장곡선 모수 및 성장 특성치에 대한 LEPR 관련 초위성체 표지인자의 다형성에 따른 효과를 추정함으로써 Leptine 수준에 따른 성장 형질의 특성을 규명하고자 실시하였다. 조사된 F2 집단에 대해 개체별 성숙체중(A)과 성숙률(k)의 평균은 각각 179.69${\pm}$4.40kg 및 0.3103${\pm}$0.0043으로 추정되었으며, 성장 특성에 대한 성의 효과는 통계적 유의성이 없었으며 (p〉.05), 성숙체중(A) 및 최대 증체 속도($\partial$W$_{t1}$/$\partial$t)는 분만 그룹에 따른 유의적인 차이를 보였다(p〈.05). 조사된 모든 성장특성에 대해 LEPR 표지인자의 다형성 효과는 유의적으로 나타났으며(p〈.05), AA 유전자형을 가지는 개체는 만숙성이며, 반면 유전자형이 DD인 경우, 조사된 유전자형들 가운데 초기 성장이 빠른 조숙성의 성장 특성으로 가지지만, 성장률의 증가추세가 일찍 감소하며, 성숙체중의 최대치는 낮을 것을 추정되었다. 따라서 조사된 LEPR 관련 표지인자 유전자형의 다형성에 따른 성장 특성의 해석 및 예측이 가능하며, 그 범위는 생애 전반에 걸쳐 적용해야 할 것으로 사료된다.