• 제목/요약/키워드: Space evaluation

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다양한 CAD/CAM 방식으로 제작한 금속하부구조물 간의 변연 및 내면 적합도 비교 연구 (Comparative evaluation of marginal and internal fit of metal copings fabricated by various CAD/CAM methods)

  • 정승진;조혜원;정지혜;김정미;김유리
    • 대한치과보철학회지
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    • 제57권3호
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    • pp.211-218
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    • 2019
  • 목적: 본 연구에서는 CAD/CAM 기술로 제작한 4가지 금속하부구조물의 변연 및 내면 적합도를 비교하여 정확도 및 임상적 효용성을 알아보고자 한다. 재료 및 방법: 상악 중절치 레진모형치아를 삭제한 뒤 복제하여 Ni-Cr 합금 표준 모형을 제작하였다. 이를 공초점 현미경방식의 구강 스캐너를 이용해 12개의 STL 파일을 얻었다. CAD 프로그램 상에서 $50{\mu}m$의 시멘트 공간을 부여한 두께 0.5 mm의 금속하부구조물을 디자인하였다. Co-Cr 금속하부구조물은 다음 4가지 방법으로 제작하였다: Wax pattern milling & Casting (WM), Resin pattern 3D Printing & casting (RP), Milling & Sintering (MS), Selective laser melting (SLM). 변연 및 내면 적합도를 측정하기 위해 실리콘 복제법을 이용하였다. 측정한 결과값은 SPSS 통계 프로그램을 이용하여 일원배치분산분석(one-way ANOVA)으로 통계처리하고, 사후검정으로 Scheffe test를 시행하였으며, 5% 유의수준으로 평가하였다(${\alpha}=.05$). 결과: 변연 적합도는 WM군($27.66{\pm}9.85{\mu}m$)과 MS군($28.88{\pm}10.13{\mu}m$)이 RP군($38.09{\pm}11.14{\mu}m$)에 비해 통계적으로 유의하게 작았다. 치경부 적합도는 MS군이 RP군에 비해 통계적으로 유의하게 작았다. 축면 적합도는 WM군과 MS군이 RP군과 SLM군 보다 통계적으로 유의하게 작았다. 절단면 적합도는 RP군이 통계적으로 유의하게 작았다. 결론: Wax pattern milling & Casting, Milling & Sintering법으로 제작한 Co-Cr coping의 변연과 축면에서의 적합도가 더 우수하였다. 모든 군의 Co-Cr coping의 변연, 치경부, 축면 적합도는 임상적으로 허용할만한 범위 안에 있었다.

여러 복합레진에서 수분 흡수에 의한 색변화에 연마가 미치는 영향 (Effect of polishing methods on color change by water absorption in several composite resins)

  • 김혜진;김미연;송병철;김선호;김정희
    • 구강회복응용과학지
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    • 제35권1호
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    • pp.1-10
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    • 2019
  • 목적: 복합레진의 색조안정성에 있어서 연마가 영향을 주는지 알아보았다. 연구 재료 및 방법: 2 개의 벌크필 레진과 4개의 복합레진을 6 mm 너비, 4 mm 높이로 제작하여 광중합한 후 $34^{\circ}C$ 멸균 증류수에 24 시간 보관하고 분광광도계를 이용하여 CIE $L^*a^*b^*$ 값을 측정하였다. 시편을 연마 방법에 따라 대조군(Mylar strip 그룹), PoGo로 연마한 그룹, Sof-Lex Spiral wheels로 연마한 그룹으로 나누었다(n = 5). 색측정은 4 주 동안 매주 시행하였고 실험 기간 동안 시편은 $34^{\circ}C$ 멸균증류수에 보관하였다. 실험결과는 일반최소자승법으로 통계분석하였다(P < 0.05). 결과: 일반최소자승법 분석에 따르면 Sof-Lex Spiral wheels로 연마한 그룹의 ${\Delta}E$ 값이 PoGo로 연마한 그룹과 대조군의 ${\Delta}E$ 값보다 낮게 나타났다(P < 0.05). 복합레진을 연마한 그룹의 ${\Delta}E$ 값은 연마하지 않은 대조군의 ${\Delta}E$ 값보다 낮게 나타났다(P < 0.05). 복합레진 비교시 Filtek Z250과 Filtek Z350 XT Universal restorative는 모든 기간에서 통계적 차이가 나타나지 않았으며 Tetric N-Ceram Bulk Fill은 1, 2, 3주에서 통계적으로 낮은 ${\Delta}E$ 값을 나타냈다(P < 0.05). 결론: 이번 연구의 한계점을 감안하면 연마 방법은 복합레진의 색조안정성에 영향을 미친다. Sof-Lex Spiral wheels로 연마한 그룹이 PoGo로 연마한 그룹보다 변색에 더 큰 저항을 보여주었다.

마을공동체 아카이브 활성화 방안 (A Plan to Activate the Archive of Maeul Communities)

  • 손동유;이경준
    • 기록학연구
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    • 제35호
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    • pp.161-206
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    • 2013
  • '마을'은 공동체를 내포하고 있는 개념이다. 마을은 평범한 사람들의 삶이 기획되고 실현되는 곳으로서 일하고 쉬고 즐기는 장인 일상생활의 토대이다. 그러나 우리나라의 경우 식민지와 개발독재로 대변되는 근현대시기를 거치면서 마을공동체는 대부분 해체되었다. 성장위주의 산업화와 도시화는 개인주의, 상실감, 소외감 등으로 드러나게 되었다. 최근 들어 아래로부터의 변혁을 통하여 마을을 복원하고 이렇게 형성된 마을공동체를 통하여 건강한 시민사회를 형성해 나가자는 움직임이 각 마을과 연구자들에 의해 진행되고 있다. 본 연구는 이러한 배경에서 출발하였다. 마을공동체의 건강한 복원과 지속가능한 운영을 위해서는 마을 구성원들의 일상적 삶의 흔적과 구성원 사이의 관계를 담는 아카이브가 필요하다. 마을공동체 아카이브는 사람과 사람관계는 물론이고 마을의 지역적 특성을 함께 담는 곳이기도 하다. 아카이브는 스스로의 역사를 기록하고, 서로 소통하며, 미래를 만들어가는 공간이 될 수 있기 때문이다. 마을공동체 아카이브는 주체, 대상기록의 특성, 목적, 지향 등 공동체의 정체성을 반영하여 다양한 모델로 만들어지고 운영될 수 있다. 개별 마을공동체 보다는 이들이 네트워크를 형성했을 때 더 중요한 기능과 큰 효과를 낼 수 있다. 그렇기 때문에 국가주도의 기록관리와는 다른 다양하고도 창의적인 방법론이 필요하다. 이는 아카이브의 형태에서만 그런 것이 아니라, 아카이브의 기능면에서도 수집, 정리, 분류, 평가, 관리, 활용 등의 전 단계에 걸쳐 철저하게 마을과 마을주민들의 규범과 지향 그리고 현실적 조건이 반영되어야 한다. 마을공동체 아카이브는 개인의 삶을 돌아보는 것을 시작으로, 우리사회의 건강한 공동체 복원과 형성을 위하여, 그리고 사회적 모순에 대하여 아래로부터 극복하는 장이 될 것이다. 또한 기록관리 영역에서는 기존 공공영역 중심의 기록관리를 민간영역으로 기계적으로 전이하는 것이 아니라 새로운 패러다임을 가지고 창조적으로 지평을 넓혀나간다는 의미를 갖고 있다.

Sen2Cor 대기보정 프로세서 평가를 위한 항공 초분광영상 기반 Sentinel-2 모의영상 생성 및 TOA와 BOA 반사율 자료와의 비교: 농업지역을 중심으로 (Simulation of Sentinel-2 Product Using Airborne Hyperspectral Image and Analysis of TOA and BOA Reflectance for Evaluation of Sen2cor Atmosphere Correction: Focused on Agricultural Land)

  • 조강준;김용일
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제35권2호
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    • pp.251-263
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    • 2019
  • Sentinel-2 위성은 기존 Landsat 시리즈보다 높은 공간해상도, 시간해상도 및 13개의 가시광, Red-edge, 적외, 단파적외 영역을 포함하는 다중분광 영상을 제공하고 있다. 이는 Landsat 시리즈와의 비슷한 파장대역 구성으로 향후 Landsat 시리즈와 융합분석이 가능하다는 이점이 있다. 그 동안 Landsat 위성영상은 국내의 다양한 연구에 적용되고 있으나 Sentinel-2 광학 위성영상은 많은 활용 사례가 보고되지 않았다. Sentinel-2 광학 위성은 기존 Landsat 위성이 제공하는 Top-of-Atmosphere(TOA) 반사율 영상을 Level-1C(L1C)에서 제공하고 있으며, Level-2A(L2A)영상을 통해 Landsat 시리즈보다 한 단계 더 대기보정이 수행된 Bottom-of-Atmosphere(BOA) 반사율 영상을 제공할 예정에 있다. BOA 반사율 영상은 에어로졸 광학 두께(AOT: Aerosol optical thickness)와 대기 중 수증기(WV: Water Vapor) 자료를 Sentinel-2 영상으로부터 얻고 이를 보정하여 TOA 반사율 영상을 BOA 반사율 영상으로 변환을 가능하게 한다. 현재, 유럽 전역지역에서 L2A 자료를 무료로 다운로드 가능하며 이외 지역의 경우 L2A 자료의 실시간 제공이 예정되어 있다. 따라서, Sentinel-2 L2A 자료의 활용가능성이 국내에서 점점 커질 것으로 기대되는 바이며 농업지역에서 Sentinel-2 L2A 영상이 제공하는 BOA 반사율 자료의 활용가능성을 확인하기 위해 경상남도 합천군에서 촬영된 항공 초분광영상을 활용하여 Sentinel-2 L2A 자료를 모의해 보고 정량적인 분석을 통해 모의영상과 실제 촬영된 영상을 비교해보았다. 본 연구에서는 Sentinel-2 L2A 자료와 항공기 기반의 초분광 영상을 통해 모의된 Sentinel-2 영상에 대한 정량적인 비교를 수행하였으며, 가시광 영역대의 밴드와 식생지수에 대하여 참조 영상인 모의영상과 대기보정이 수행된 L2A 자료의 RMSE의 감소 및 상관관계의 증가 경향이 뚜렷하게 나타나는 것으로 확인되었다.

도심형 메모리얼파크의 사회적 담론 및 인식분석을 통한 4·16 세월호 참사 추모공원 방향성 제안 연구 (A Study on the Directions of Sewol Ferry Tragedy Memorial Park Based on the Analysis on Social Discourse and Recognition Evaluation)

  • 김도훈
    • 한국조경학회지
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    • 제48권6호
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    • pp.25-38
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    • 2020
  • 세월호 참사로 희생된 250명의 아이들을 위한 추모공원 조성방향을 제안하는 것이 본 연구의 목적이다. 이를 위해 먼저 지역사회 차원에서 추모공원에 대해 논의했던 사항을 이해하고, 피해당사자인 유가족들과 지역주민, 전문가들의 의견수렴을 통해 추모공원 방안을 모색하고자 했다. 유가족들과 시민들이 함께 국제공모전 시민지침서를 만들고자 진행한 참여형 워크숍, 신진디자인의 아이디어 수렴을 위한 공모전, 인문사회·문화관광·도시재생 전문가들과 함께한 특강, 홈페이지에 게시된 반대청원 등 다양한 활동들이 전개되었다. 이들 과정을 체계적으로 분석하기 위해서 사회적 담론분석 연구방법을 활용하였고, 분석된 담론을 평가하기 위하여 4가지 범주로 유형화하고 기능 및 역할을 15가지로 세분화 했다. 이렇게 도출된 담론들의 우선순위 및 적정성 평가를 위하여 활동가, 공무원, 전문가 30명을 대상으로 계층화 분석방법(AHP)을 수행했고, 설문조사를 시행하여 세월호 유가족 포함 지역주민 467명이 생각하는 추모공원에 대한 인식을 분석했다. 그리고 분석된 연구결과를 바탕으로 세 가지 추모공원 방향을 제안했다. 첫 번째는 일상 속에서 기억하는 추모공원이다. 기존의 추모공원처럼 경건함과 엄숙함으로 아픔과 슬픔을 나누는 공간의 모습에서 탈피하여 문화적 콘텐츠가 다양한 공원이 되어야 한다는 것이다. 그리고 이러한 공원생활 속에서 희생된 아이들을 자연스럽게 만나게 되고, 기억하는 것이 나아가야 하는 방향이다. 두 번째는 지역사회의 변화와 혁신을 유도하는 촉매제와 같은 공원이다. 세월호 추모공원이 존재함에 따라 지역사회에 직·간접적인 영향으로 변화를 줄 수 있는 공간이 되어야 한다. 중장기적인 관점에서 작은 공간 하나 만드는 것을 넘어 지역사회의 변화와 혁신을 만들어가는 계기가 되어야 한다. 세 번째는 사회적 공유과정을 거쳐서 모든 이들이 함께 하는 공원이 되어야 한다는 지점이다. 도심형 메모리얼 파크가 혐오시설이라는 인식 때문에 아직도 반대하는 이들이 일부 있는데, 이들을 포용하여 함께 할 수 있는 방법을 찾는 것이 중요하다. 본 연구를 통해서 도출된 연구내용이 2021년 예정된 국제설계 공모지침서에 반영되고, 중장기적 관점에서 지속적 공원운영 관리 가이드라인 역할을 하도록 하는 것이 목적이다.

완충재-근계암반 상호작용을 고려한 압축 벤토나이트 완충재 침식 및 파이핑 연구 현황 및 주요 영향인자 도출 (Review of Erosion and Piping in Compacted Bentonite Buffers Considering Buffer-Rock Interactions and Deduction of Influencing Factors)

  • 홍창호;김지원;김진섭;이창수
    • 터널과지하공간
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    • 제32권1호
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    • pp.30-58
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    • 2022
  • 고준위방사성폐기물 심지층처분장은 공학적방벽과 천연방벽의 다중방벽으로 이루어져 있으며 각 방벽재 사이의 상호작용에 의해 처분시스템의 전반적인 장기 건전성이 영향을 받게 된다. 특히 공학적방벽재인 압축 벤토나이트 완충재와 천연방벽인 근계암반의 상호작용에 의한 완충재의 침식 및 파이핑 현상은 사용후핵연료의 붕괴열 발산, 지하수 유입 저지 및 핵종 이동 저지의 역할을 수행하는 완충재의 성능을 저하시키기 된다. 처분 초기에 벤토나이트 완충재가 흡수할 수 있는 물의 양보다 많은 유량이 근계암반의 절리로부터 유입되면 잉여 지하수로 인한 수압이 발생하고 이로 인해 완충재 자체 및 갭채움재 주변으로 파이핑 현상이 발생할 수 있다. 또한 지하수와 벤토나이트 완충재의 물리-화학적 상호작용으로 인하여 완충재의 표면의 팽윤 및 겔/졸화로 인하여 완충재의 표면에서 침식이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 침식 및 파이핑 현상이 발생하는 조건과 이로 인한 완충재의 건전성을 명확하게 평가하는 것이 처분장의 장기건전성 평가를 위해 반드시 필요하다. 처분선진국들에서는 주로 실내 및 공학규모 실험이 수행되고 있으며 일부 전산 모델 개발이 진행되고 있는 상황이지만 실험에서 관측된 현상들을 복합적으로 모사할 수 있는 전산 모델은 개발되지 않았다. 국내에서도 다양한 침식/파이핑 시나리오에 대한 연구나 열-수리-역학-화학적 복합거동을 고려한 연구는 수행되지 않았다. 본 기술 보고에서는 현재까지 수행된 국내외 벤토나이트 침식 및 파이핑 연구와 이들이 주로 고려한 영향인자를 파악하였다. 실험값을 검증하기 위해 제안된 전산 모델들을 소개하고 향후 완충재 침식 및 파이핑 현상 규명을 위한 연구 수행 방향에 대해 정리하였다. 본 논문에서 검토한 다양한 시험 및 모델링 사례를 바탕으로 향후 국내 심층처분장환경을 고려한 압축 벤토나이트 완충재 침식 및 파이핑 관련 연구가 필요하다고 판단된다.

습지대 변화 관측을 위한 ALOS-2 광대역 모드 적용 연구 (Evaluation of Space-based Wetland InSAR Observations with ALOS-2 ScanSAR Mode)

  • 홍상훈
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권5_1호
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    • pp.447-460
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    • 2022
  • 인공위성 영상레이더 위상간섭기법은 널리 활용되고 있는 원격탐사 기술로서 지진, 화산, 지반침하 등으로부터 발생한 단단한 지각 표면의 변위를 매우 정밀하게 주기적으로 관측할 수 있는 연구 활용분야의 한 종류이다. 습지대 환경처럼 수상 표면에 식생이 존재하는 경우에는 지표면과 동일한 방법을 적용하여 넓은 지역에 대한 높은 공간해상도의 수위 변화 지도 제작이 가능하다. 현재 다양한 파장 대역의 인공위성 영상레이더 시스템이 운용 중에 있으며 여기에는 넓은 지역에 대한 영상을 효과적으로 획득할 수 있는 광역 관측 ScanSAR 모드를 제공하는 위성도 다수 포함되어 있다. 본 논문의 연구 지역인 콜롬비아 북부의 Ciénaga Grande de Santa Marta (CGSM) 습지대는 카리브 해안을 따라 고지대에 위치한 광대한 습지 지역이다. CGSM 습지대는 해수면 상승과 기후 변화와 같은 자연적인 원인 뿐만 아니라 20세기 후반부터 시작된 농업개발 및 도시확장 등의 다양한 인간 활동으로 인한 심각한 환경적 위협을 받고 있다. 최근 해당 습지 지역에 대한 생태학적 중요성이 대두되면서 해당 습지를 보호하고 복원하기 위한 다양한 계획이 진행 중에 있다. 주기적인 습지대 환경 모니터링에 있어 수위 변화 관측은 매우 중요한 자료를 제공하며 일반적으로 수위계와 같은 현장관측 자료 등에 의존하는 경우가 많다. 수위계의 경우 시간적으로 연속적인 자료 관측이 가능하지만 공간적 분포를 이해하기에는 어려운 경우가 많다. 본 연구에서는 현장 관측의 공간적 해상도의 부족함을 보완하기 위한 L-밴드 ALOS-2 PALSAR-2 ScanSAR 광역 관측 모드 자료의 영상레이더 위상간섭기법 습지대 수위 변화 관측 활용 가능성에 대해 평가하고자 한다. 광역 관측 모드의 공간해상도 및 위상간섭도 품질 비교를 위해 ALOS-2 PALSAR-2 stripmap 고해상 모드와 함께 분석하였다.

고창 자연마당 조성사업 이용자의 중요도·만족도 분석 (Importance-Satisfaction Analysis of Users of Gochang Jayeonmadang Project)

  • 홍진표;심윤진;성정원;이경철;권형근;윤희재
    • 현장농수산연구지
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    • 제25권1호
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    • pp.5-13
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    • 2023
  • 본 연구는 고창 자연마당 조성 사업지를 대상으로 자연마당 이용자들의 중요도와 만족도를 분석하여 향후 자연마당 조성사업 추진 시 이용자의 만족도를 높이기 위해 중점적으로 고려해야 하는 항목을 파악하고자 수행하였다. 6개 분야 20개 항목을 중심으로 고창 자연마당 이용자들의 중요도·만족도 분석 결과, 전체 항목에 대한 중요도 평균이 만족도 평균보다 높게 나타났다. 즉 전반적으로 중요하게 생각한 만큼 만족하지 못한 것으로 분석되어 향후 항목별로 만족도를 높일 수 있는 효과적인 방안에 대한 연구가 필요하다고 판단된다. 고창 자연마당 이용자들은 '청결 및 위생'을 가장 중요하게 생각하고 있으며 토지이용 및 동선 분야도 중요하게 생각하고 있는 것으로 나타났다. 특히 '수원(水源)의 수량(水量)', '습지 면적'과 같은 수환경의 양적 측면은 중요도가 낮게 나타났으나 질적 측면인 '수질'은 상대적으로 높게 나타났다. 또한 도시민에게 생태휴식공간으로 제공하는 자연마당 조성사업의 취지를 고려해 본다면 '환경교육 프로그램 제공'과 '환경정보 제공' 항목이 중요하지만, 실제 이용자들은 그 중요성을 인식하고 있지 못하는 것으로 나타났다. 중요도·만족도 분석 결과, '수질', '식생의 생육', '시설물의 관리' 항목이 높은 중요도와 낮은 만족도를 보여 신속히 개선되어야 하는 것으로 나타났다. 3개 항목 모두 유지관리와 관련성이 있어 자연마당 조성 후 유지관리에 중점적으로 노력을 기울이는 것은 물론 이러한 항목들의 유지관리를 고려한 계획 및 설계가 반드시 이루어져야 한다. 따라서 고창 자연마당의 이용자 만족도를 높이기 위해서는 '청결 및 위생', '수질', '식생의 생육', '시설물의 관리' 등 유지관리를 계획 및 설계 단계부터 면밀히 반영해야 하며 조성사업 이후에도 세심한 주의를 기울여야 한다. 이와 더불어 '접근성', '공간 배치 및 이용 효율성', '동선의 편리성' 등 이용자들의 이용 편의성을 높이는 데에도 중점을 기울려야 한다. 그리고 자연마당 조성사업을 비롯한 생태복원사업을 추진할 때 지역주민들에게 사업 목적 및 취지에 대한 적극적 홍보가 뒷받침되어 도시 내 생물다양성의 중요성에 대한 주민의 인식 증진도 같이 이루어져야 한다고 판단된다. 본 연구 결과는 자연마당 조성사업을 비롯하여 도시생태축 복원사업 등 다양한 생태복원 사업의 계획 및 설계, 시공, 유지관리 분야에 도입 및 적용할 수 있다. 그러나 본 연구가 고창 자연마당 조성사업에 한정하여 수행하였기 때문에 생태복원 사업으로 일반화하기에는 한계가 있다. 따라서 연구 결과가 생태복원 현장에 적용하기 위해 향후 다른 생태복원사업을 대상으로 중요도·만족도에 관한 추가 연구가 필요하다.

LED 조명의 광원별 최소 분광분포를 사용하여 자연광 색온도를 재현하는 방법 (A Method of Reproducing the CCT of Natural Light using the Minimum Spectral Power Distribution for each Light Source of LED Lighting)

  • 김양수;오승택;임재현
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제24권2호
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    • pp.19-26
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    • 2023
  • 인간은 자연 빛에 적응하고 진화해왔으나 현재는 실내 생활의 비중이 높아짐에 따라 생체리듬 교란의 문제가 유발되었다. 이의 해결을 위해 일출~일몰간 다채롭게 변화하는 자연광의 색온도를 재현하는 조명이 연구되고 있다. 자연광 색온도의 재현을 위해서는 색온도가 다른 다수의 LED 광원을 사용하여 조명을 제작한 후 수백에서 수천 단계의 광원별 인가전류의 조합에 대한 광특성을 측정 및 수집하여 제어지표 DB를 구성하고 광특성 매칭 방법을 통해 조명을 제어하였다. 이러한 제어 방법은 인가전류의 조합 단계를 세밀하게 할수록 많은 시간 및 경제적 비용이 발생한다는 문제가 있다. 이에 본 논문에서는 LED 광원별 최소 분광분포로 보간 및 조합 연산을 수행하여 자연광 색온도를 재현하는 방법을 제안한다. 먼저 색온도가 다른 광원 채널로 구성되고 각 채널별 256단계의 인가전류 제어 기능을 구현한 LED 조명을 대상으로 채널별 5개의 최소 분광분포(Spectral Power Distribution, SPD)를 실측·수집한다. 이후 수집한 SPD를 대상으로 각 채널별 256단계의 SPD를 생성하는 보간 연산을 수행하고, 채널별 SPD의 조합 연산을 통해 LED 조명의 모든 제어 조합에 대한 SPD를 생성한다. 생성된 SPD를 통해 조도와 색온도를 산출하여 제어지표 DB를 구축한 후 매칭 기법을 통해 자연광의 색온도를 재현한다. 성능 평가에서는 실내 권장 조도 기준을 충족하면서도 평균 오차율 0.18%의 범위 내에서 자연광의 시간별 색온도를 제공하였다.

Heavy concrete shielding properties for carbon therapy

  • Jin-Long Wang;Jiade J Lu;Da-Jun Ding;Wen-Hua Jiang;Ya-Dong Li;Rui Qiu;Hui Zhang;Xiao-Zhong Wang;Huo-Sheng Ruan;Yan-Bing Teng;Xiao-Guang Wu;Yun Zheng;Zi-Hao Zhao;Kai-Zhong Liao;Huan-Cheng Mai;Xiao-Dong Wang;Ke Peng;Wei Wang;Zhan Tang;Zhao-Yan Yu;Zhen Wu;Hong-Hu Song;Shuo-Yang Wei;Sen-Lin Mao;Jun Xu;Jing Tao;Min-Qiang Zhang;Xi-Qiang Xue;Ming Wang
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제55권6호
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    • pp.2335-2347
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    • 2023
  • As medical facilities are usually built at urban areas, special concrete aggregates and evaluation methods are needed to optimize the design of concrete walls by balancing density, thickness, material composition, cost, and other factors. Carbon treatment rooms require a high radiation shielding requirement, as the neutron yield from carbon therapy is much higher than the neutron yield of protons. In this case study, the maximum carbon energy is 430 MeV/u and the maximum current is 0.27 nA from a hybrid particle therapy system. Hospital or facility construction should consider this requirement to design a special heavy concrete. In this work, magnetite is adopted as the major aggregate. Density is determined mainly by the major aggregate content of magnetite, and a heavy concrete test block was constructed for structural tests. The compressive strength is 35.7 MPa. The density ranges from 3.65 g/cm3 to 4.14 g/cm3, and the iron mass content ranges from 53.78% to 60.38% from the 12 cored sample measurements. It was found that there is a linear relationship between density and iron content, and mixing impurities should be the major reason leading to the nonuniform element and density distribution. The effect of this nonuniformity on radiation shielding properties for a carbon treatment room is investigated by three groups of Monte Carlo simulations. Higher density dominates to reduce shielding thickness. However, a higher content of high-Z elements will weaken the shielding strength, especially at a lower dose rate threshold and vice versa. The weakened side effect of a high iron content on the shielding property is obvious at 2.5 µSv=h. Therefore, we should not blindly pursue high Z content in engineering. If the thickness is constrained to 2 m, then the density can be reduced to 3.3 g/cm3, which will save cost by reducing the magnetite composition with 50.44% iron content. If a higher density of 3.9 g/cm3 with 57.65% iron content is selected for construction, then the thickness of the wall can be reduced to 174.2 cm, which will save space for equipment installation.