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Performance Analysis of Low-level Radiation Shielding Sheet with Diamagnetic Nanoparticles

  • Cho, Jae-Hwan;Kim, Myung-Sam
    • Journal of Magnetics
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    • 제20권2호
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    • pp.103-109
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    • 2015
  • In this study, the authors attempted to produce a medical radiation shielding fiber that can be produced at a nanosize scale and that is, unlike lead, harmless to the human body. The performance of the proposed medical radiation shielding fiber was then evaluated. First, diamagnetic bismuth oxide, an element which, among elements that have a high atomic number and density, is harmless to the human body, was selected as the shielding material. Next, 10-100 nm sized nanoparticles in powder form were prepared by ball milling the bismuth oxide ($Bi_2O_3$), the average particle size of which is $1-500{\mu}m$, for approximately 10 minutes. The manufactured bismuth oxide was formed into a colloidal solution, and the radiation shielding fabric was fabricated by curing after coating the solution on one side or both sides of the fabric. The thicknesses of the shielding sheets prepared with bismuth oxide were 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, and 1.0 mm. An experimental method was used to measure the absorbed dose and irradiation dose by using the lead equivalent test method of X-ray protection goods presented by Korean Industrial Standards; the resultant shielding rate was then calculated. From the results of this study, the X-ray shielding effect of the shielding sheet with 0.1 mm thickness was about 55.37% against 50 keV X-ray, and the X-ray shielding effect in the case of 1.0 mm thickness showed shielding characteristics of about 99.36% against 50 keV X-ray. In conclusion, it is considered that nanosized-bismuth radiation shielding fiber developed in this research will contribute to reducing the effects of primary X-ray and secondary X-ray such as when using a scattering beam at a low level exposure.

철근 및 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 비선형 해석 (Nonlinear Analysis of Reinforced and Prestressed Concrete Slabs)

  • 최정호;김운학;신현목
    • 콘크리트학회지
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    • 제8권6호
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    • pp.223-234
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    • 1996
  • 본 논문에서는 단조증가하중을 받는 철근 및 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 비선형거동, 즉 탄성, 비탄성, 극한영역에 이르기까지의 모든 하중이력에 대한 응력-변형도 관계와 균열의 진행 및 철근 및 텐던과 콘트리트의 응력과 변형도 등을 정확히 해석할 수 잇는 해석법의 제시를 목적으로 한다. 이러한 목적을 위하여 본 연구에서는 재료적 및 기하학적 비선형성을 고려하였다. 기하학적 비선형성은 Von Karman의 가정에 기본을 둔 total Lagrangian formulation에 의해 고려하였으며 재료적 비선형성에 대해서는 균열콘크리트에대한 인장, 압축, 전단모델과 콘크리트 중에 있는 철근 및 텐던모델을 조합하여 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열모델을 사용하였으며, 철근 및 텐던에 대해서는 1축 응력상태로 가정하여 등가의 분산분포된 철근 및 텐던층으로 모델화하였다. 본 논문에서 제안한 해석방법의 타당성을 검증하기 위하여 몇 개의 실험치를 해석치와 비교.검토한 결과, 본 논문의 해석방법에 의하면 철근 및 프리스트레스트 콘크리트 슬래브의 비선형거동을 보다 정확하게 예측할 수 있었다.

편파 다이버시티를 위한 바람개비 형태의 루프 안테나 설계 (Design of a Windmill-Shaped Loop Antenna for Polarization Diversity)

  • 김두수;안치형;임윤택;이성준;이광천;박위상
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제18권1호
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    • pp.24-30
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    • 2007
  • 본 논문에서는 편파 다이버시티를 구현하기 위한 바람개비 형태의 루프 안테나를 제안하였다. 제안된 루프 안테나의 원주는 일반적인 소형 루프 안테나의 길이(${\lambda}$)보다 10배가 크나, 소형 루프 안테나와 같이 수평면에서 무지향성 패턴을 얻을 수 있다. 기생 루프 안테나의 사용을 통해 안테나의 임피던스 정합 문제를 해결하고, 등가 회로를 제시하여 제안된 안테나의 설계 의도가 수식적으로 설명될 수 있음을 보였다. 제안된 안테나는 2.6 GHz에서 설계, 제작되었으며 정재파비 2:1 이하를 기준으로 6 %의 대역폭, 편파 분리도 15 dB, 이득 1.5 dBi의 시뮬레이션 결과를 나타내었고, 시뮬레이션 결과와 측정 결과가 잘 일치하였다.

SPR 접합법을 이용한 Al-5052 인장-전단 시험편의 피로강도 (Fatigue Strength of Al-5052 Tensile-Shear Specimens using a SPR Joining Method)

  • 이만석;김택영;강세형;김호경
    • 한국안전학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.9-14
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    • 2014
  • Self-piercing riveting(SPR) is a mechanical fastening technique which is put pressure on the rivet for joining the sheets. Unlike a spot welding, SPR joining does not make the harmful gas and $CO_2$ and needs less energy consumption. In this study, static and fatigue tests were conducted using tensile-shear specimens with Al-5052 plates for evaluation of fatigue strength of the SPR joints. During SPR joining process for the specimen, using the current sheet thickness and a rivet, the optimal applied punching force was found to be 21 kN. And, the maximum static strength of the specimen produced at the optimal punching force was 3430 N. During the fatigue tests for the specimens, interface failure mode occurred on the top substrate close to the rivet head in the most high-loading range region, but on the bottom substrate close to the rivet tail in the low -loading range region. There was a relationship between applied load amplitude $P_{amp}$ and lifetime of cycle N for the tensile-shear, $P_{amp}=3395.5{\times}N^{-0.078}$. Using the stress-strain curve of the Al-5052 from tensile test, the simulations for fatigue specimens have been carried out using the implicit finite element code ABAQUS. The relation between von-Mises equivalent stress amplitude and number of cycles was found to be ${\sigma}_{eq}=514.7{\times}N^{-0.033}$.

직경 및 문합각도가 단측 문합의 컴플라이언스 및 응력분포에 미치는 영향 (The Effect of the Diameter and Anastomotic Angle on the Compliance and the Stress Distribution of the End-to-side Anastomosis.)

  • 한근조;김영호
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.183-188
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    • 1998
  • 동맥과 PTFE 재료로 된 대체혈관이 혈관폐색이 생긴 부위를 우회하기 위하여 단측문합이 되었을 때 문합각의 변화에 의한 영향을 살펴보기 위하여 두 혈관의 직경비를 0.5로 고정하고 문합각을 30$^{\circ}$에서 90$^{\circ}$까지 $10^{\circ}$간격으로 변화시켜 컴플라이언스와 응력의 분포형태를 살펴보고 또한 직경비의 영향도 살펴보기 위하여 문합각을 45$^{\circ}$로 고정하고 직경비를 0.1에서 1까지 0.1간격으로 변화시켜 컴플라이언스와 응력의 변화를 살펴보았다. 단측문합비에 사용된 모델은 20-24mm, 내경 4mm, 두께 0.5mm의 동맥과 길이 10mm, 내경 2mm, 두께 0.2mm의 PTFE 대체혈관이 사용되었으며 문합각이 작아지거나 직경비가 커질수록 예각 문합부의 컴플라이언스가 점점 더 커진다는 것을 알았다.

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공간고조파법을 이용한 반경방향 영구자석을 갖는 자기커플링의 와전류 손실 해석 (Eddy Current Loss Analysis in Radial Flux Type Synchronous Permanent Magnet Coupling using Space Harmonic Methods)

  • 민경철;강한빛;박민규;조한욱;최장영
    • 전기학회논문지
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    • 제63권10호
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    • pp.1377-1383
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    • 2014
  • This paper deals with eddy current loss of magnetic coupling with radial permanent magnet (PM) using analytical method such as a space harmonic method. Superposition of two kinds analysis model is used to analyze eddy current loss induced in inner PM and outer PM of magnetic coupling. When the eddy current is induced, the environmental temperature increases, and the permanent magnet(PM) characteristics are degraded because the performance of PM is greatly influenced by temperature rise. Hence, the calculation of eddy current loss becomes an important factor in the magnetic coupling. In order to analyze eddy current loss, first, on the basis of the magnetic vector potential and two-dimensional(2-D) polar-coordinate system, the magnetic field solutions of the radial magnetized PM are obtained. And we obtain the analytical solutions for the eddy current density produced by permanent magnet. Lastly, analytical solutions for eddy current loss are derived by using equivalent, electrical resistance calculated from magnet volume and analytical solution for eddy current density. This analytical results are validated by comparing with the 2-D finite element analysis (FEA).

새로운 2상 8/6 SRM의 구조적 특성에 관한 비교 연구 (A Comparative Study on the Structural Characteristics of the Novel Two-Phase 8/6 Switched Reluctance Machine)

  • 이치우;황홍식;오석규
    • 전기학회논문지
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    • 제66권2호
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    • pp.315-322
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    • 2017
  • This study presents a novel two­phase eight stator poles and six rotor poles (8/6) switched reluctance machine (SRM) that can compensate for the vibration and noise problems of two­phase 6/3 SRM and compare the characteristics of two SRMs. In the case of two­phase 6/3 SRM, the short flux path and the flux direction inside the stator are not reversed, so they have high efficiency characteristics. However, the use of three rotor poles causes problems of vibration and noise because the radial force applied to the rotor poles is not balance. The proposed two­phase 8/6 SRM has advantages of 6/3 SRM such as the flux­reversal­free stator and it can improve vibration and noise by using six rotor poles due to balanced radial force acting on the rotor poles. In order to make a reasonable comparison between two SRMs, the electromagnetic field structure of 8/6 SRM is designed to have equivalent torque characteristic to 6/3 SRM and then the copper loss and core loss are compared and analyzed. Finally, we compare the effieicney of two SRMs using finite element analysis and compare the distribution of radial force acting on the rotor poles based on Maxwell's stress method.

곡선맞춤법을 이용한 선체상부구조 모델의 진동해석 (Experimental Vibration Analysis of a Super-Structure Model Using Curve Fitting Method)

  • 오창근;제해광;박석주
    • 한국항해항만학회지
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    • 제26권3호
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    • pp.281-288
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    • 2002
  • 진동해석과 기술에 있어서 실험과 해석분야 모두 다 같이 발전한 것은 사실이지만, 실험해석법은 유한요소법과 같은 이론해석법만큼 발달한 것이라 할 수 없을 것이다. 그 이유 중에 하나로 비선형 방정식을 푸는데 있어 초기치의 선택에 따라 계산시간이 길어지고 해가 종종 발산하기도 하기 때문이다. 일반적으로 실험모드해석에 있어 방정식은 고유진동수와 감쇠비의 비선형 항과 등가강성의 선형 항으로 구성된다. 본 연구에서는 비선형 항을 먼저 구하고, 다음에 선형 항을 구하였다. 개발된 실험모드해석법(곡선맞춤법)을 선체상부구조 모델에 적용하여, 모드 특성치들을 계산하였다. 또한 개발된 프로그램은 그래픽기법을 적용하여 간단한 마우스 조작으로 채용 모드수와 감쇠비를 결정할 수 있도록 하였다.

유한요소해석에 의한 압입 접촉손상 특성 연구 (Study of the Damage Property of a Contacted Indent by Finite Element Method)

  • 조재웅;김춘식;이희성;김영춘
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제15권10호
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    • pp.5974-5979
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    • 2014
  • 압입 방식으로서 경량화된 부품이 매우 균질한 정밀도로 생산이 되며 프레스의 기술이 향상되고 있다. 압입 방식으로 조립하였을 시 핀과 구멍사이에는 압축력에 의한 변형력이 발생되고 접촉면이 손상을 입는다. 따라서 본 연구에서는 CATIA 프로그램을 이용하여 3D 모델링하였으며, ANSYS 프로그램을 통하여 압입 접촉된 평면에서 손상평가를 하였다. 해석결과, 핀이 들어갈 때 PCB판에 작용하는 하중은 약 21.3N인 것으로 확인되었으며, PCB판이 Pin에서 빠져나올 때의 하중은 약 19.24N으로 나타났다. 또한 구조 해석결과, Pin 1이 본 연구 모델의 모든 부품들 중에서 가장 최대응력이 많이 발생하므로, 대표적으로 Pin 1의 최대 등가응력이 192.96MPa로 나타났다. 압입 접촉 손상 특성을 규명하고 본 연구결과를 실제의 압입 공정의 설계에 응용함으로서 그 파손을 방지하고 내구성을 평가할 수 있다고 사료된다.

영구동토 급속안정화를 위한 롤타입강재매트의 모델링과 해석(II) - 변수해석 - (Modelling and Analysis of Roll-Type Steel Mat for Rapid Stabilization of Permafrost (II) - Parametric Analysis -)

  • 문도영;강재모;이장근;이상윤
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • 제13권4호
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    • pp.109-117
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    • 2014
  • 본 논문에서는 전편의 논문에서 제시한 힌지연결부를 갖는 쉘해석모델을 이용하여 변수연구를 수행하였다. 주요변수에는 중차량 통과에 의하여 발생한 원지반의 영구변형 폭, 되메움, 강재매트의 등가두께 및 강재매트의 이방성 특성이 고려되었다. 이러한 주요변수들이 롤타입강재매트의 수직처짐, 회전변위 및 모멘트와 응력에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과, 차륜하중에 의하여 발생한 동토의 영구소성변형으로 인하여 매우 큰 수직처짐과 허용휨인장강도를 초과하는 인장응력이 발생하는 것으로 나타났다. 이러한 문제는 되메움 또는 강재매트의 등가두께를 증가시킴으로서 쉽게 해결될 수 있다.