• 에너지공학
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• 제26권4호
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• pp.67-73
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• 2017

미세조류를 바이오 연료로 전환하여 이용하기 위해서는 미세조류의 배양, 응집 수거, 바이오 지질 추출, 에너지 전환 등 여러 공정을 거친다. 각 부분 공정 마다 필요한 비용이 발생하며 이러한 비용을 합산하여 미세조류의 에너지화로의 생산 단가가 만들어진다. 미세조류의 생산비용은 기존의 바이오 연료에 비하여 아직 높은 수준이다. 각 공정에서 생산 비용을 저감하는 것이 미세조류의 바이오 연료로서 가격 경쟁력을 높이는 것이다. 미세조류의 응집 수거는 미세조류가 물과 유사한 밀도로 물에서 분리하기가 어려운 물질이기 때문에 저비용으로 미세조류를 응집하고 수거하는 기술이 필요하다. 미세조류의 응집과 수거를 위해 초음파를 이용하는 공정은 기존 공정에 비하여 환경 위해 요소가 거의 없으며 저비용 고효율의 공정으로써 연구가 필요한 분야이다. 본 연구는 미세조류를 응집 수거하는 방법으로 초음파를 조사할 때 일어나는 유동과 미세조류 거동에 대한 메카니즘을 수치해석을 통해 규명하고자 수행 하였다. 이를 위해 미세조류가 포함된 유체를 배관에 흐를 때 초음파 압력장에서 미세조류가 응집이 일어나는 현상을 비정상상태 유동해석으로 시간 변화에 따라 속도, 압력, 미세조류의 농도 변화를 관찰하여 초음파를 이용한 미세조류 응집에 대한 최적 설계의 토대를 정립하는 것을 목적으로 수행하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권12호
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• pp.937-942
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• 2013

유체 내에서 발생된 음파 또는 초음파가 반사벽에 의해 반대방향으로 진행하면서 일정한 파동을 형성하는 음파를 음향정재파(acoustic standing wave)라고 한다. 본 연구에서는 주파수 1.0 MHz와 2.0 MHz의 음향정재파 발생모듈을 설치한 연속식의 입자분리장치에서, 유입수의 층류(laminar flow)를 고려하여, 수리학적체류시간(HRT) 변화에 따른 입자분리 특성을 살펴보았다. 정재파 가동에 다른 입자분리장치 내의 수온은 $1.3{\sim}2.8^{\circ}C$ 정도 증가하였으나 정재파 형성에 큰 영향을 주지 않았다. 주파수 1.0 MHz 가동 시 HRT 1시간에서 2시간, 4시간으로 길어짐에 따라 입자분리 효율(탁도)은 각각 64.1%, 70.0%, 74.3%로, 2.0 MHz에는 HRT에 따라 각각 58.0%, 61.8%, 70.7%로 증가된 것으로 나타났다. 즉, 동일한 주파수일 경우 HRT에 따라 처리효율이 10% 이상 차이가 발생하고 있으며, 1.0 MHz 주파수에서는 2시간, 2.0 MHz에서는 4시간 정도에서 70% 이상의 처리효율을 유지할 수 있다. 주파수 1.0 MHz와 2.0 MHz를 동시에 가동한 결과, HRT 1시간, 2시간, 4시간에서의 입자 분리 효율은 각각 63.8%, 70.6%, 77.6% 나타나 연속된 정재파의 발생 보다는 HRT가 입자분리에 많은 영향을 주는 것을 알 수 있었다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.432-438
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• 2004

10 마이크로미터의 진폭을 갖는 28.4 KHz의 초음파 굽힘진동을 이용하여 초음파 진동판과 정지판 사이에서 다수의 소형 실린더 형태의 스티로폼를 진동판의 길이 방향으로 안정적으로 부양시켰다. 진동자와 정지판의 간격이 음향파장 (16.6 mm)의 1/2일 경우, 부양된 물체가 음향파장의 1/4 지점에서 안정적으로 부양되는 이유를 이론적으로 증명하였으며, 또한 실험적으로 검증하였다. 질량이 균형적으로 분포된 물체의 경우 부양시 고속으로 회전하게 되는데 이는 초음파 진동에 의해서 생성된 음향유동에 의한 것이다. 지름 1.8 mm, 길이 3 mm의 실린더 형태의 스티로폼의 경우 2400 rpm 으로 회전하는 것이 실험적으로 관찰되었다. 음향부양은 작은 세포나 혈액내의 구성체 혹은 미세 분진의 조작에 응용될 수 있다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.40-43
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• 2011

최근, 레이저 초음파 영상화 기법은 구조물의 비접촉식 손상 진단을 위해 널리 연구되고 있다. 초음파 영상화 기법의 가장 큰 장점은 비접촉식으로 구조물의 손상을 진단할 수 있고, 가진 및 측정 지점을 자유로이 이동할 수 있다는 점이다. 따라서 이는 고온이나 동적상태의 구조물에 적용이 가능하며, 시간과 공간상의 충분한 데이터를 획득할 수 있으므로 역문제 (Inverse problem)를 해결할 필요 없이 완전한 초음파의 전파 형상을 얻을 수 있다. 지난 연구들에서는 충분한 가진력 혹은 측정 민감도를 확보하기 위해 가진 레이저와 부착형 센서의 조합이나 부착형 가진 트렌스듀서와 센싱 레이저의 조합으로 초음파 영상을 획득하고자 하였다. 하지만 이들 조합은 가진 혹은 측정 지점이 구조물에 부착되어 있어 완전한 비접촉식 기법을 구현하지 못하였다. 이를 극복하고자 레이저와 EMAT 센서 등의 조합이 시도되어 왔으나, 이 또한 EMAT 센서의 적용 거리에 따른 한계점을 지니고 있다. 본 연구에서는 가진 레이저 (Nd:Yag)의 스캐닝을 통해 다양한 가진 점에서 발생된 초음파가 탄성체 구조물을 통해 전파되고, 이를 센싱 레이저 (Laser Doppler Vibrometer)를 이용하여 측정함으로써 비접촉식 초음파 영상화를 구현하였다. 나아가, 정상파 필터(Standing-wave filter)를 이용하여 구현된 초음파 영상으로부터 손상 영향만 검출해 내는 기법을 개발했다. 개발된 기법은 복합재 시편의 층간박리 (Delamination) 진단을 통해 검증하였다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제20권5호
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• pp.682-692
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• 2007

This study presents an automatic system to predict parturition time in the crated sows. The system relies on ultrasonic transducers mounted from above along the length of the crate. Using a 40 kHz time of flight (TOF) single envelope wave, the momentary distances between the sensors are measured. Therefore, the local momentary height of the sow and the momentary posture, i.e. standing posture (SDP), kneeling posture (KP), sitting posture (STP) and lateral lying posture (LLP) are determined. Crated sows change their postures from standing to lying and vice versa which follows a characteristic pattern. As parturition approaches, sows exhibit uneasiness, restlessness and the stand up sequence (SUS, the posture transition from LLP to SDP) rate increases because of labor pains. In time series, the SUS rate demonstrates a peak and it happens approximately 0-12 h before parturition. In this paper, the basic parturition threshold value method (BPTVM) and the same hour method (SHM) are proposed for predicting parturition, both of which are based on the SUS rate. The BPTVM mainly detects the peak of the SUS rate. As the SUS rate exceeds the threshold value, the parturition becomes predictable. Moreover, the SHM calculates the difference in the SUS rates between a particular time of day and the corresponding time of the preceding day. Compared to the BPTVM, the SHM can eliminate the circadian rhythm of the SUS rate influenced by feeding behavior. Using the SHM the parturition can be approximately predicted within hours. In an attempt to define the threshold parameters of predicting parturition, a data set with 32 sows of the SUS rate are used to estimate assumable predicting probability. The results show the assumable probability of the parturition prediction within 9 h is 96.9% for the SHM and 84.4% for the BPTVM. Moreover, the SHM can even reach a 75% probability of prediction within three hours of parturition. We conclude that the SHM is more accurate and is more useful for parturition time prediction. When parturition is detected, the proposed algorithm generates a warning signal which can inform human personnel to protect the mother and newborn piglets.

• 한국음향학회지
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• 제42권5호
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• pp.412-421
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• 2023

초음파 뇌 자극술을 통하여 뇌 심부의 국소 지역에 있는 뇌 세포의 활성화를 유도할 수 있으며, 이를 통하여 저하된 뇌 기능을 치료하는데 효과가 있음이 보고되어 왔다. 반면, 초음파 자극의 종류에 따라 신경 변조의 효율과 방향이 달라질 수 있음이 알려져 있어, 적절한 초음파 자극의 종류를 확립하는 연구가 중요하다. 따라서, 본 논문에서는 이를 효과적으로 최적화 하기 위해 세포 배양시 사용되는 커버슬립 기반의 초음파 변환자를 제안하고자 한다. 균일한 초음파 자극을 전도하기 위해서 폴리머 압전소자(Poly-vinylidene fluoride-trifluorethylene, PVDF-TrFE)를 스핀 코팅하고 패를린 절연층을 상단에 적층시켜 음압 출력을 극대화 시켰다. 개발된 초음파 변환자 융합 커버슬립은 초음파자극기 표면에 배양된 수십개의 신경세포에 균일하고 정확한 초음파 자극을 전달 할 수 있고, 자극에 따른 세포의 반응을 형광 현미경으로 실시간 관찰 가능하다. 따라서, 동일한 초음파 자극에 대한 세포의 반응 신호를 최대 수십개 세포로부터 동시에 획득 가능하므로, 반응 신호를 평균 한다면 낮은 강도의 초음파 자극에 따른 뇌 세포의 미세한 반응을 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 초음파 변환자와 물의 표면 등에서 발생하는 정현파에 의한 자극의 왜곡 현상을 줄일 수 있어서 사용자가 원하는 초음파 자극을 정확하게 세포로 전달 가능하다. 이렇게 개발된 초음파 변환자를 통해 변환자 표면에 배양된 별세포에서 6 MHz, 0.2 MPa의 저강도 초음파 자극에 의해 유도된 칼슘 반응을 성공적으로 관찰할 수 있었다.