• 제목/요약/키워드: experimental approach

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자율운항선박의 원격검사를 위한 영상처리 기반의 아날로그 게이지 지시바늘 객체의 식별 (Identifying Analog Gauge Needle Objects Based on Image Processing for a Remote Survey of Maritime Autonomous Surface Ships)

  • 이현우;임정빈
    • 한국항해항만학회지
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    • 제47권6호
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    • pp.410-418
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    • 2023
  • 최근 자율운항선박 관련 연구개발과 상용화가 급속하게 진행됨과 동시에 자율운항선박의 감항성 확보를 위하여 선박에 설치된 각종 장비 상태를 원격지에서 검사할 수 있는 방법 역시 연구되고 있다. 특히, 각종 장비에 부착된 아날로그 게이지의 값을 영상처리를 통해 획득할 수 있는 방법이 주요 이슈로 부각되고 있는데, 그 이유는 영상처리 기법을 이용하면 이미 설치되었거나 또는 설치 예정인 다수의 장비를 변형 또는 변경하지 않고 비접촉식으로 게이지의 값을 검출할 수 있어서 장비의 변형 또는 변경에 따른 선급의 형식승인 등이 필요하지 않은 장점이 있기 때문이다. 본 연구의 목적은 잡음이 포함된 아날로그 게이지의 영상 중에서 동적으로 변하는 지시바늘의 객체를 식별하는데 있다. 지시바늘 객체의 위치는 정확한 게이지 값의 판독에 영향을 미치는데, 게이지 값을 정확하게 판독하기 위해서는 우선하여 지시바늘 객체의 식별이 중요하다. 지시바늘 객체의 식별 작업을 위한 영상은 비상소화펌프 모형에 부착한 수압 측정용 아날로그 게이지를 이용하여 획득하였다. 획득한 영상은 가우시안 필터와 임계처리 그리고 모폴로지 연산 등을 통해서 사전처리한 후, 허프 변환을 통해서 지시바늘의 객체를 식별하였다. 실험결과, 잡음이 포함된 아날로그 게이지의 영상에서 지시바늘의 중심과 객체가 식별됨을 확인하였고, 그 결과 본 연구에 적용한 영상처리 방법이 선박에 장착된 아날로그 게이지의 객체 식별에 적용될 수 있음을 알았다. 본 연구는 자율운항선박의 원격검사를 위한 하나의 영상처리 방법으로 적용될 것으로 기대된다.

스마트 기기를 활용한 새로운 크로마토그래피 분석법 개발 및 적용 (The Development and Application of New Chromatographic Methods Using Smart Devices)

  • 이재환;최예건;류재정
    • 과학교육연구지
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    • 제48권2호
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    • pp.91-100
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    • 2024
  • 과학 수업에서의 스마트 기기의 활용은 학생들의 적극적인 참여와 자기 주도적 학습으로 변화시키는 등 긍정적인 변화를 가져왔다. 스마트 기기는 다가올 미래의 과학 수업에서 보편적으로 활용되는 수업 도구일 것이다. 그러므로 스마트 기기 활용을 통한 과학 탐구 및 실험 활동을 위해 학생들의 흥미를 유발하며 적극적인 자기 주도 학습을 끌어낼 수 있는 수업 모델을 개발해야 할 필요성이 있다. 이러한 스마트 교육을 위해 스마트 기기와 애플리케이션은 주된 역할을 한다. 한편 중학교 과학의 '혼합물 분리' 단원에서 크로마토그래피는 실제 연구 분야에서 사용되고 있지 않은 종이 크로마토그래피를 주로 제시하고 있다. 이는 새로운 미래 사회를 준비하는 학생들에게는 적합하지 않은 방식일뿐더러 교육과정의 개정을 거치면서 현재는 이마저도 사라져가는 실정이다. 크로마토그래피는 학생들의 진로탐색을 위한 활동으로 충분히 제시할 수 있음에도 불구하고 크로마토그래피 부분을 삭제한 것은 납득이 되질 않는다. 실제 연구에서 활용되고 있는 TLC를 이용하면 가격도 저렴하고 쉽고 간단하게 교실상황에서 사용할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 스마트 기기를 활용하여 TLC 상에서 정성과 정량 분석을 동시에 할 수 있는 더 빠르고 간단한 새로운 분석법을 개발하였고 이를 통해 스마트 기기를 학습 활동에 접목하여 학생들의 적극적 참여와 작기 주도적 학습 효과를 높이며, 실제 학교 현장에서 효율적으로 적용할 수 있는 실질적인 방안으로 활용되길 기대한다.

비선형 기하해석을 이용한 SMA 섬유 액츄에이터의 대변형에 대한 변형률 추정 (Estimation of Strain for Large Deformation in SMA-textile Actuator Using Nonlinear Geometry Analysis)

  • 무함마드 우마르 일라히;정재현;살만 칼리드;김흥수
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제37권4호
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    • pp.259-265
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    • 2024
  • 형상기억합금(SMA)-섬유 액추에이터는 소프트 로봇 공학 및 웨어러블 기술을 포함한 다양한 분야에서 큰 주목을 받아왔다. 이러한 부드러운 액추에이터는 SMA와 단순 직물 섬유를 결합하여 개발되었으며, K 루프와 P 루프라는 두 가지 루프 패턴으로 편직되었다. 두 루프 모두 루프 헤드 형상으로 인해 반대 굽힘 특성으로 구별된다. 그러나 이러한 액추에이터 시트의 편직 공정에는 전문 지식과 시간이 필요하므로 편직 루프 작동 시트의 생산 비용이 높아진다. 이 논문에서는 전압을 가할 때 큰 변형이 발생하는 SMA 직물 기반 액추에이터의 변형을 평가하는 새로운 방법을 소개하였다. SMA 재료의 매우 비선형적인 구성 방정식으로 인해 수치 분석을 위한 분석 모델을 개발하는 것은 어렵다. 따라서 본 연구에서는 SMA 재료의 대변형을 고려하면서 SMA-섬유 액추에이터의 초기 설계에 사용할 수 있는 선형 구성 방정식을 활용하는 새로운 접근 방식을 제안하였다. 전기-기계연성 효과를 모델링할 수 있는 선형구성방적식은 ABAQUS의 UMAT을 사용하여 구현하였다. 이 등가 단위 셀 모델(EUC)은 K-루프와 P-루프의 실험적 굽힘 작동 결과와 비교하여 검증하였다.

스마트폰 센서를 이용한 PDR과 칼만필터 기반 개선된 실내 위치 측위 기법 (Enhanced Indoor Localization Scheme Based on Pedestrian Dead Reckoning and Kalman Filter Fusion with Smartphone Sensors)

  • 하런자밀;나임 이크발;무라드 알리 칸;시이드 세흐르야 알리 나크비;김도현
    • 사물인터넷융복합논문지
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    • 제10권4호
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    • pp.101-108
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    • 2024
  • 실내 위치 측위는 대형 건물에서 내비게이션부터 비상 대응까지 다양한 애플리케이션이다. 본 논문에서는 스마트폰 센서를 이용하고 신경망 기반 동작 인식, 칼만 필터 기반 오류 수정, 다중 센서 데이터 융합을 통합한 향상된 PDR(Pedestrian Dead Reckoning) 기반 보행자 실내 위치 측위 기법을 제시한다. 제안된 기법은 가속도계, 자력계, 자이로스코프, 기압계의 데이터를 활용하여 사용자의 위치와 방향을 정확하게 측위하며, 신경망은 센서 데이터를 처리하여 동작 모드를 분류하고 보폭과 방향 계산에 대한 실시간 조정을 제공한다. 칼만 필터는 이러한 추정치를 더욱 구체화하여 누적 오류와 드리프트를 줄이며, 대형 건물의 여러 층에서 스마트폰을 사용하여 수집한 실험 결과는 수직 이동과 진행 방향 변화를 정확하게 추적하는 능력을 보여준다. 성능 비교 분석 결과에서 제안된 CNN-LSTM 모델은 각도예측에서 기존 CNN 및 Deep CNN 모델보다 성능이 뛰어난 것으로 나타났으며. 또한 기압 데이터를 통합하여 정확한 바닥 수준 감지가 가능해 다층 환경에서 시스템의 견고성을 향상시켰으며, 이 제안된 접근 방식은 실내 위치 파악의 정확성과 신뢰성을 크게 향상시켜 실제 응용 분야에서 활용 가능성이 높다고 판단된다.

산란계 사료에 천연 및 합성착색제 첨가가 산란성적, 난질 및 난황의 지방산 농도에 미치는 영향 (Effects of Natural or Synthetic Pigment Supplementation on Egg Production, Egg Quality and Fatty Acid Contents in the Egg Yolk of Laying Hen)

  • 김창혁;이성기;이규호
    • 한국가금학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.271-278
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    • 2002
  • 본 시험은 시판 착색제의 형태 및 혼합 수준에 따른 산란성적, 난황 착색도 및 난황 지방산 농도에 미치는 영향을 검토하기 위하여 시험 1과 2로 나누어 실시하였다. 실험사료는 에너지와 단백질 수준이 동일하게 배합하였으며, 시험 1의 옥수수 0%사료는 xanthophylls 이 함유되지 않았으며, 시험2의 옥수수 54% 사료는 xanthophylls 수준이 19.34 ppm이었다. 시험 1에서 갈색산란계 480수는 각 처리당 60수씩 8처리로 구분하여 4주간 옥수수가 함유되지 않은 사료에 여러 수준의 천연 및 합성 착색제를 첨가하여 시험에 이용하였다. 시험 2에서는 갈색 산란계 600수를 각 처리당 60수씩 10처리로 구분하여 옥수수가 54%함유된 사료에 천연 및 합성 착색제를 혼합 첨가하여 4주간 시험하였다. 시험 1과 시험 2에서 사료섭취량, 산란율, 난중 및 사료효율은 착색제의 첨가에 따른 영향이 없었으며, 난질에 있어서도 난백고와 haugh unit은 착색제 첨가와 전혀 관련이 없는것으로 나타났다. 시험 1에서 난황 착색도가 Roche color fan 12∼13에 근접하기 위한 천연 적색착색제 첨가 수준은 25∼30 ppm이었고, 합성 red 착색제는 15∼20 ppm이었으며, 본 시험의 조건에서는 천연착색제보다 합성착색제의 착색효과가 우수한 것으로 나타났다. 시험 2에서 착색제 혼합에 따른 착색 효과는 천연 적색착색제를 첨가한 TM2구와 동일한 양의 합성 적색착색제를 첨가한 TM6구를 비교하였을 때, 천연 적색착색제보다 합성 적색착색제의 착색효과가 우수하였으나, 첨가 수준이 높은 TM3와 TM8를 비교하였을 때에는 천연 착색제의 착색효과가 우수한 것으로 나타났다. 난황내 지방산 함량은 착색제 첨가로 인한 영향이 전혀 없는 것으로 나타났다.

사용자 간 신뢰관계 네트워크 분석을 활용한 협업 필터링 알고리즘의 예측 정확도 개선 (Enhancing Predictive Accuracy of Collaborative Filtering Algorithms using the Network Analysis of Trust Relationship among Users)

  • 최슬비;곽기영;안현철
    • 지능정보연구
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    • 제22권3호
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    • pp.113-127
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    • 2016
  • 협업 필터링(Collaborative Filtering)은 유용성과 정교성 면에서 가장 성공적인 추천 알고리즘으로 평가받으며 산업계나 학계에서 많이 활용 및 연구되고 있지만, 기본적으로 사용자들이 평가한 점수에만 기반하여 추천결과를 생성하는 한계점이 있다. 이에 본 연구는 사용자가 상품을 구매할 때 자신이 신뢰하는 타인의 추천을 더 적극적으로 수용할 것이라는 점에 착안하여, 사용자의 평점 외에 사용자 간 신뢰관계를 소셜네트워크분석으로 분석한 결과를 추가로 반영하는 추천 알고리즘들을 제안하였다. 구체적으로 본 연구에서는 소셜네트워크분석에서 네트워크 내의 중심적 위치를 나타내는 척도인 내향 및 외향 중심성을 활용하여 사용자 간 유사도를 산출하는 알고리즘들과 사용자 신뢰 네트워크를 탐색하여 추천 대상이 되는 사용자가 직접 간접적으로 신뢰하는 사용자의 평가점수를 보다 높게 반영하는 알고리즘을 제안한 뒤 그 성능을 비교해 보았다. 실제 데이터에 적용하여 분석한 결과, 사용자 신뢰 네트워크의 내향 중심성 지수를 조건 없이 적용한 경우에는 오히려 정확도의 감소만을 야기하는 것으로 나타났고, 일정 임계치 이상의 외향 중심성을 갖는 사용자에 한해 내향 중심성 지수를 고려한 추천 알고리즘은 전통적인 협업 필터링에 비해 약간의 정확도 개선이 이루어짐을 확인할 수 있었다. 아울러, 사용자 신뢰 네트워크를 기반으로 탐색하는 알고리즘이 가장 우수한 성능을 보이는 것을 알 수 있었으며, 전통적인 협업 필터링과 비교해서도 통계적으로 유의한 수준의 정확도의 개선이 이루어짐을 확인할 수 있었다.

유전자 알고리즘을 활용한 소셜네트워크 기반 하이브리드 협업필터링 (Social Network-based Hybrid Collaborative Filtering using Genetic Algorithms)

  • 노희룡;최슬비;안현철
    • 지능정보연구
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    • 제23권2호
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    • pp.19-38
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    • 2017
  • 본 연구는 사용자 평점 이외에 사용자 간 직접 간접적 신뢰 및 불신 관계 네트워크의 분석 결과를 추가로 반영한 새로운 하이브리드 협업필터링(Collaborative filtering, CF) 추천방법을 제안한다. 구체적으로 사용자 간의 유사도를 계산할 때 사용자 평가점수의 유사성만을 고려하는 기존의 CF와 다르게, 사용자 신뢰 및 불신 관계 데이터의 사회연결망분석 결과를 추가적으로 고려하여 보다 정교하게 사용자 간의 유사도를 산출하였다. 이 때, 사용자 간의 유사도를 재조정하는 접근법으로 특정 이웃 사용자가 신뢰 및 불신 관계 네트워크에서 높은 신뢰(또는 불신)를 받을 때, 추천 대상이 되는 사용자와 해당 이웃 간의 유사도를 확대(강화) 또는 축소(약화)하는 방안을 제안하고, 더 나아가 최적의 유사도 확대 또는 축소의 정도를 결정하기 위해 유전자 알고리즘(genetic algorithm, GA)을 적용하였다. 본 연구에서는 제안 알고리즘의 성능을 검증하기 위해, 특정 상품에 대한 사용자의 평가점수와 신뢰 및 불신 관계를 나타낸 실제 데이터에 추천 알고리즘을 적용하였으며 그 결과, 기존의 CF와 비교했을 때 통계적으로 유의한 수준의 예측 정확도 개선이 이루어짐을 확인할 수 있었다. 또한 신뢰 관계 정보보다는 불신 관계 정보를 반영했을 때 예측 정확도가 더 향상되는 것으로 나타났는데, 이는 사회적인 관계를 추적하고 관리하는 측면에서 사용자 간의 불신 관계에 대해 좀 더 주목해야 할 필요가 있음을 시사한다.

High quality topological insulator Bi2Se3 grown on h-BN using molecular beam epitaxy

  • Park, Joon Young;Lee, Gil-Ho;Jo, Janghyun;Cheng, Austin K.;Yoon, Hosang;Watanabe, Kenji;Taniguchi, Takashi;Kim, Miyoung;Kim, Philip;Yi, Gyu-Chul
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.284-284
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    • 2016
  • Topological insulator (TI) is a bulk-insulating material with topologically protected Dirac surface states in the band gap. In particular, $Bi_2Se_3$ attracted great attention as a model three-dimensional TI due to its simple electronic structure of the surface states in a relatively large band gap (~0.3 eV). However, experimental efforts using $Bi_2Se_3$ have been difficult due to the abundance of structural defects, which frequently results in the bulk conduction being dominant over the surface conduction in transport due to the bulk doping effects of the defect sites. One promising approach in avoiding this problem is to reduce the structural defects by heteroepitaxially grow $Bi_2Se_3$ on a substrate with a compatible lattice structure, while also preventing surface degradation by encapsulating the pristine interface between $Bi_2Se_3$ and the substrate in a clean growth environment. A particularly promising choice of substrate for the heteroepitaxial growth is hexagonal boron nitride (h-BN), which has the same two-dimensional (2D) van der Waals (vdW) layered structure and hexagonal lattice symmetry as $Bi_2Se_3$. Moreover, since h-BN is a dielectric insulator with a large bandgap energy of 5.97 eV and chemically inert surfaces, it is well suited as a substrate for high mobility electronic transport studies of vdW material systems. Here we report the heteroepitaxial growth and characterization of high quality topological insulator $Bi_2Se_3$ thin films prepared on h-BN layers. Especially, we used molecular beam epitaxy to achieve high quality TI thin films with extremely low defect concentrations and an ideal interface between the films and substrates. To optimize the morphology and microstructural quality of the films, a two-step growth was performed on h-BN layers transferred on transmission electron microscopy (TEM) compatible substrates. The resulting $Bi_2Se_3$ thin films were highly crystalline with atomically smooth terraces over a large area, and the $Bi_2Se_3$ and h-BN exhibited a clear heteroepitaxial relationship with an atomically abrupt and clean interface, as examined by high-resolution TEM. Magnetotransport characterizations revealed that this interface supports a high quality topological surface state devoid of bulk contribution, as evidenced by Hall, Shubnikov-de Haas, and weak anti-localization measurements. We believe that the experimental scheme demonstrated in this talk can serve as a promising method for the preparation of high quality TI thin films as well as many other heterostructures based on 2D vdW layered materials.

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동병하치 확산을 위한 전략적 방향과 이행방안 (Strategic Direction and Road Map of Expanding Prevention of Winter Disease in the Summer)

  • 송호섭
    • Journal of Acupuncture Research
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    • 제27권3호
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    • pp.147-157
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    • 2010
  • Objectives : The purpose of this study was to propose appropriate strategic directions and road maps for successful achievement of programs preventing winter disease in the summer. Methods : Details on programs preventing winter disease in the summer such as clear concept, theoretical basis, current status, intervention or available prescriptions and indication/contraindication/caution were prepared through the related journal review, upon which an observational study was devised and done for simulation to find out even a trivial problem and to guarantee the safety beforehand. The experimental group was divided into 5 groups by the size of pill and the way ginger is treated; 1cm pill with ginger group, 3cm pill group without ginger, 3cm pill group dipped into ginger, 3cm pill group applying ginger to acupoints and 3cm pill group with ginger Results 1. program preventing winter disease in the summer was defined as representative winter diseases such as common cold, influenza, chronic asthma, chronic bronchitis, allergic rhinitis, emphysema, chronic gastritis and rheumatoid arthritis, and preventive care in the summer, reinforcing deficient yang qi of five viscera by using exuberant yang qi from summer heat. 2. It was based upon historically established theories which is 'nourishing yang qi in the spring and summer', 'long summer, namely rainy spell in the summer overwhelms the winter, because of earth winning water according to the five phases theory' and 'To replenish yang qi is major principle to treat winter diseases, which can be most appropriately and timely applied to the patient with deficient yang qi of five viscera inherently, especially in the three dog days of the summer, because of exuberant exterior yang qi and deficient interior yang qi in the five viscera'. 3. In the adjacent China and Taiwan, acupoint applying method in the three dog days named 'San Fu Tie' have been stirring a boom throughout the nation, in which Xiaochuan Gao was used as a basic prescription and it mainly was applied at bilateral $BL_{13}$, $_{15}$ and $_{17}$ for about 4 hours. As far as domestic current status, the necessity of adopting the above method prior to Herbal formula was also recognised, because not a few koreans have apprehension for the safety of it including medicinal herbs and are reluctant to take it any more due to negative advertisement of narrow minded doctors' association. 4. Indication of acupoint applying method in the three dog days included most of winter diseases such as common cold, influenza, chronic asthma, chronic bronchitis, allergic rhinitis, emphysema, chronic gastritis. contraindication was pregnant woman and the weak such as infants and the old. More attention was paid to grasp firmly the normal reaction following the treatment for preventing side effect and teasing blister. recommendation was also given to abstain from food inducing phlegm and dampness such as meat, shrimp and crab as well as cold drinks and foods 5. In the simulation observational study based upon the above findings following review the related articles, no blister was shown on the acupoints icluding bilateral $BL_{13}$, $_{15}$ and $_{17}$ in every experimental group during 24hr observation following the acupoint applying treatment with pills made by modified and devised prescription. At 4 hr, the effectiveness of it reached a peak showing redness and mild tenderness and there is little difference between groups 3cm pills groups regardless of the way ginger was treated. abdominal distention and growling was found in all the volunteers during the treatment at CV 8. Strategic directions and road maps : Through successful fulfillment of the program preventing winter disease in the summer, Korean traditional medicine should be integrated into mainstream national health care services. Cultural access was thought to be as important as Scientific EBM approach. First of all, To evoke potential cultural homogeneity from campaigns and press advertisement was needed for promoting public awareness about preventing winter disease in the summer by enhancing immunity via acupoint applying treatment in the three dog days, and then indigenous name as Sambokcheop, protocol, Clinical Research Form for data collection of it should be developed and prepared. Once the first step was taken this summer, through a thorough data collection and scrutinized scientific evaluation, drawbacks should be compensted for and the efficacy and safety should be substantiated.

생물개스 발생시스템을 위한 지하매설콘크리트 다이제스터의 열전달에 관한 연구 (Study on the Heat Transfer Phenomenon around Underground Concrete Digesters for Bigas Production Systems)

  • 김윤기;고재균
    • 한국농공학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.53-66
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    • 1980
  • The research work is concerned with the analytical and experimental studies on the heat transfer phenomenon around the underground concrete digester used for biogas production Systems. A mathematical and computational method was developed to estimate heat losses from underground cylindrical concrete digester used for biogas production systems. To test its feasibility and to evaluate thermal parameters of materials related, the method was applied to six physical model digesters. The cylindrical concrete digester was taken as a physical model, to which the model,atical model of heat balance can be applied. The mathematical model was transformed by means of finite element method and used to analyze temperature distribution with respect to several boundary conditions and design parameters. The design parameters of experimental digesters were selected as; three different sizes 40cm by 80cm, 80cm by 160cm and l00cm by 200cm in diameter and height; two different levels of insulation materials-plain concrete and vermiculite mixing in concrete; and two different types of installation-underground and half-exposed. In order to carry out a particular aim of this study, the liquid within the digester was substituted by water, and its temperature was controlled in five levels-35。 C, 30。 C, 25。 C, 20。C and 15。C; and the ambient air temperature and ground temperature were checked out of the system under natural winter climate conditions. The following results were drawn from the study. 1.The analytical method, by which the estimated values of temperature distribution around a cylindrical digester were obtained, was able to be generally accepted from the comparison of the estimated values with the measured. However, the difference between the estimated and measured temperature had a trend to be considerably increased when the ambient temperature was relatively low. This was mainly related variations of input parameters including the thermal conductivity of soil, applied to the numerical analysis. Consequently, the improvement of these input data for the simulated operation of the numerical analysis is expected as an approach to obtain better refined estimation. 2.The difference between estimated and measured heat losses was shown to have the similar trend to that of temperature distribution discussed above. 3.It was found that a map of isothermal lines drawn from the estimated temperature distribution was very useful for a general observation of the direction and rate of heat transfer within the boundary. From this analysis, it was interpreted that most of heat losses is passed through the triangular section bounded within 45 degrees toward the wall at the bottom edge of the digesten Therefore, any effective insulation should be considered within this region. 4.It was verified by experiment that heat loss per unit volume of liquid was reduced as the size of the digester became larger For instance, at the liquid temperature of 35˚ C, the heat loss per unit volume from the 0. 1m$^3$ digester was 1, 050 Kcal/hr m$^3$, while at for 1. 57m$^3$ digester was 150 Kcal/hr m$^3$. 5.In the light of insulation, the vermiculite concrete was consistently shown to be superior to the plain concrete. At the liquid temperature ranging from 15。 C to 350 C, the reduction of heat loss was ranged from 5% to 25% for the half-exposed digester, while from 10% to 28% for the fully underground digester. 6.In the comparison of heat loss between the half-exposed and underground digesters, the heat loss from the former was fr6m 1,6 to 2, 6 times as much as that from the latter. This leads to the evidence that the underground digester takes advantage of heat conservation during winter.

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