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Modeling and experimental verification of phase-control active tuned mass dampers applied to MDOF structures

  • Yong-An Lai;Pei-Tzu Chang;Yan-Liang Kuo
    • Smart Structures and Systems
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    • 제32권5호
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    • pp.281-295
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    • 2023
  • The purpose of this study is to demonstrate and verify the application of phase-control absolute-acceleration-feedback active tuned mass dampers (PCA-ATMD) to multiple-degree-of-freedom (MDOF) building structures. In addition, servo speed control technique has been developed as a replacement for force control in order to mitigate the negative effects caused by friction and inertia. The essence of the proposed PCA-ATMD is to achieve a 90° phase lag for a structure by implementing the desired control force so that the PCA-ATMD can receive the maximum power flow with which to effectively mitigate the structural vibration. An MDOF building structure with a PCA-ATMD and a real-time filter forming a complete system is modeled using a state-space representation and is presented in detail. The feedback measurement for the phase control algorithm of the MDOF structure is compact, with only the absolute acceleration of one structural floor and ATMD's velocity relative to the structure required. A discrete-time direct output-feedback optimization method is introduced to the PCA-ATMD to ensure that the control system is optimized and stable. Numerical simulation and shaking table experiments are conducted on a three-story steel shear building structure to verify the performance of the PCA-ATMD. The results indicate that the absolute acceleration of the structure is well suppressed whether considering peak or root-mean-square responses. The experiment also demonstrates that the control of the PCA-ATMD can be decentralized, so that it is convenient to apply and maintain to real high-rise building structures.

방사선 입체조형치료를 위한 동적쐐기여과판의 고안과 조직내 선량분포 특성 (Dose Distribution and Design of Dynamic Wedge Filter for 3D Conformal Radiotherapy)

  • 추성실
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제9권2호
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    • pp.77-88
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    • 1998
  • 쐐기형 선량분포는 임상에 많이 응용하고 있으며 고정쐐기여과판은 선질의 강화와 조사면 주위 의 산란선 증가, 등선량 각도의 불일치, 여과판의 장착 및 취급이 부정확하고 어려우며 입체조형 방사선 치료시 많은 조사면을 입체방향으로 중첩시킴으로서 발생되는 선량의 불균질을 방지하고 동적입체방사선조형치료(dynamic 3D conformal radiotherapy) 및 선량강도조절치료(intensity modulation radiotherapy)를 가능케 하는 동적쐐기여과판을 고안 제작한다. 동적쐐기여과판은 콜리메이터를 움직이면서 선량율을 변화시켜서 최적한 쐐기각의 등량곡선을 얻을 수 있도록 미분치료표(segmented treatment tables: STT) 유도하며 표준형의 STT를 컴퓨터에 입력시킨다. STT에 의하여 생성되는 동적쐐기여과판의 특성과 조직내 선량분포를 쐐기각, 조사변의 크기, 조사선량율둥 여러 조건하에서 측정 분석함으로서 방사선 감수성이 높은 장기 내의 종양과 저항성 이 강한 악성종양치료에 도움을 주며 전반적인 방사선치료 성과를 향상시키고자 한다. 연세암센터에서 가동되는 선형가속기 (Varian Clinac-2100C/D)를 이용하여 6MV 와 10MV 광자선과 쐐기각이 15$^{\circ}$, 30$^{\circ}$, 45$^{\circ}$, 60$^{\circ}$이고 정사각형 조사면의 한변이 4cm 부터 20cm 범위를 0.5cm 간격으로 콜리메이터를 움직이면서 선량 변동량을 표시하는 미분치료표 (STT)를 작성하였다. 쐐기투과선량인자 (wedge transmission factor) 는 표준 물팬텀내에 표준전리함을 장치하고 열린조사면과 미분치료표에 의한 쐐기조사면의 선량비료서 결정하였다. 쐐기여과판에 의한 조직내선량분포와 등량곡선 및 프로파일은 필름으로 측정하고 영상선량측정기로 작성하였다. 수식으로 유도한 미분치료표(segmented treatment tables: STT) 은 쐐기여과판의 쐐기각과 일치하였으며 쐐기투과선량인자는 쐬기각이 클수록 감소하였으며 조사변이 클수록 적어졌고 조사면 크기와의 관계는 비선형적이었다. 동적쐐기여과판에 의한 등량곡선의 쐐기 기울기는 고형여과판보다 더욱 일치된 경사각을 유지하였다. 심부선량백율은 열린조사면에 의한 것과 거의 비슷하였으며 고형쐐기여과판의 심부율보다 약간 줄어들었다. 동적쐐기여과판은 고형쐐기여과판보다 사용상, 선량측정 및 선량분포에 서 장점이 많으며 피부와 여과판사이의 길이가 길어서 침대에 부딪치는 일이 없고 피부의 산란선 오염이 감소되어 치료효과를 상승시킬 수 있다. 동적쐐기조사방법을 개발함으로서 지금까지 방사선 후유증과 종양의 불균일한 선량배열로 치료의 어려움이 있었던 분야를 개척할 수 있으며 동적입체 방사선조형치료 (dynamic 3D conformal radiotherapy) 및 선량강도조정치료 (intensity modulation radiotherapy)를 가능하게 함으로서 방사선치료성과를 향상시킬 수 있다.

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일체형 PM/NOx 동시저감장치의 최적 설계에 대한 기초 연구 (A Basis Study on the Optimal Design of the Integrated PM/NOx Reduction Device)

  • 최수정;;이원주;김준수;김정국;박호용;임인권;최재혁
    • 해양환경안전학회지
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    • 제28권6호
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    • pp.1092-1099
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    • 2022
  • 대기오염물질과 온실가스 배출량을 저감 시키기 위한 배기 후처리 장치에 대한 연구는 활발히 진행 중이지만 그 중 선박용 입자상물질/질소산화물(PM/NOx) 동시저감 장치에서는 엔진에 미치는 배압 및 필터 담체 교체에 대한 문제가 발생하고 있다. 본 연구에서는 PM/NOx를 동시저감 할 수 있는 일체형 장치의 최적 설계를 위해 장치 내부 유동과 입·출구 압력을 통한 배압의 변화를 연구하여 적절한 기준을 제시하였다. Ansys Fluent를 활용하여 디젤미립자필터(DPF) 및 선택적촉매환원법(SCR)에 다공성 매체 조건을 적용하였고 공극률은 30 %, 40 %, 50 %, 60 % 및 70 %로 설정하였다. 또한, 엔진 부하에 따른 Inlet 속도를 경계 조건으로 7.4 m/s, 10.3 m/s, 13.1 m/s 및 26.2 m/s로 적용하여 배압에 미치는 영향을 분석하였다. CFD 분석 결과, 장치의 입구 온도 보다 입구 속도에 따른 배압의 변화율이 크고 최대 변화율은 27.4 mbar였다. 그리고 모든 경계 조건에서의 배압이 선급 기준인 68 mbar를 초과하지 않았기 때문에 1800 kW 선박에 적합한 장치로 평가되었다.

부분 재구성을 이용한 노이즈 영상의 경계선 검출 시스템 (Edge Detection System for Noisy Video Sequences Using Partial Reconfiguration)

  • 윤일중;정희원;김승종;민병석;이주흥
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권1호
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    • pp.21-31
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    • 2017
  • 본 논문에서는 Zynq SoC 플랫폼을 사용하여 노이즈 영상의 경계선 검출 및 노이즈 감소를 위한 부분 재구성 시스템을 설계한다. 실시간 1080p 영상 시퀀스의 처리를 위한 높은 연산량을 제공하기 위해 재구성이 가능한 Programmable Logic 영역을 사용하고 하드웨어 필터를 구현한다. 또한 하드웨어 필터들은 부분 재구성 가능한 영역을 활용한 자동 재구성 기능을 통해 제한된 환경의 임베디드 시스템에서 더욱 더 효과적으로 하드웨어 자원 활용을 가능하게 한다. 주어진 한계점을 넘는 잡음을 포함한 입력 영상의 경우 적응적 노이즈 제거를 위한 필터링 연산을 하드웨어에 자동 재구성하여 수행함으로써 제안된 시스템은 향상된 경계선 검출 결과를 보여 주고 있다. 제안 하는 시스템을 사용하여 영상 시퀀스의 잡음 밀도에 따라 영상 처리 필터의 bitstream이 스스로 재구성 되었을 때 경계선 검출의 정확도에 대한 결과가 향상된 것을 (14~20배 PFOM) 구현 결과에서 보여 준다. 또한, ZyCAP을 사용하여 구현 한 경우 2.1배 빠르게 부분 재구성함을 확인하였다.

헬기 탑재 X-밴드 펄스 도플러 레이다 시험 개발 (X-band Pulsed Doppler Radar Development for Helicopter)

  • 곽영길;최민수;배재훈;전인평;황광연;양주열;김도헌;강정완
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제17권8호
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    • pp.773-787
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    • 2006
  • 비행체 탑재 레이다는 민군 겸용으로 기상에 관계없이 전천후로 비행체의 안전 항행, 임무 감시, 사격 통제, 충돌 회피, 이착륙 등 비행에 필수적인 항공 전자 장치이다. 본 논문에서는 헬기 탑재 다중 모드 X-밴드 펄스 도플러 레이다 시험 모델의 설계, 제작 및 비행 시험 결과를 제시한다. 레이다 시스템은 안테나부, 송수신부, 신호처리부와 전시부의 4개의 LRU로 구성되며, 개발 기술은 평판 슬롯 배열 안테나, TWTA 송신기, coherent I/Q detector, 디지털 펄스 압축, MTI, DSP 기반 도플러 FFT 필터, 적응 CFAR, 도플러 추정보상 기법, 비행 안정화 및 TWS 추적 처리기를 포함한다. 개발된 레이다 시스템의 설계 성능은 다양한 지상 고정 및 이동 시험과 헬기 탑재 비행 시험을 통하여 이동 비행체 이동 클러터 보상과 MTD 성능을 확인하였다.

서브 밴드 CSP기반 FLD 및 PCA를 이용한 동작 상상 EEG 특징 추출 방법 연구 (A Method of Feature Extraction on Motor Imagery EEG Using FLD and PCA Based on Sub-Band CSP)

  • 박상훈;이상국
    • 정보과학회 논문지
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    • 제42권12호
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    • pp.1535-1543
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    • 2015
  • 뇌-컴퓨터 인터페이스는 사용자의 뇌전도(Electroencephalogram: EEG)를 획득하여 생각만으로 기계를 제어하거나 신체장애를 가진 사람에게 손 또는 발과 같은 신체를 대신하여 의사 전달 수단으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 동작 상상 EEG를 분류하기 위해 Sub-Band Common Spatial Pattern(SBCSP)를 기반으로 필터 선택을 하지 않는 특징 추출 방법에 대해 연구한다. 4~40Hz의 동작 상상 신호를 4Hz 대역마다 나눈 9개의 서브 밴드에 각각 CSP를 적용한다. 이후 Fisher's Linear Discriminant(FLD)를 사용하여 도출된 값들을 결합한 FLD 점수 벡터에 차원 축소를 위한 Principal Component Analysis(PCA)를 적용하여 클래스 구분을 위한 최적의 평면에 특징을 투영한다. 데이터베이스는 BCI CompetitionIII dataset IVa(2 클래스: 오른손 다리)를 이용하며, 추출된 특징은 Least Squares Support Vector Machine(LS-SVM)의 입력으로 사용된다. 제안된 방법의 성능은 $10{\times}10$ fold cross-validation을 이용하여 분류 정확도로 나타낸다. 본 논문에서 제안하는 방법은 피험자 'aa', 'al', 'av', 'aw', 'ay'에 대하여 각각 $85.29{\pm}0.93%$, $95.43{\pm}0.57%$, $72.57{\pm}2.37%$, $91.82{\pm}1.38%$, $93.50{\pm}0.69%$의 분류 정확도를 보였다.

도시 초기 강우유출수 처리를 위한 수직흐름습지에서 여재별 폐색 잠재성 분석 (Clogging Potential in Constructed Vertical Flow Wetlands Employing Different Filter Materials for First-flush Urban Stormwater Runoff Treatment)

  • 진요평;게라 하이디;김영철
    • 한국습지학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.235-242
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    • 2018
  • 운전시간이 경과함에 따라 공극폐색 문제로 인하여 수직 흐름형 습지의 기능은 저하되는데 이와 같은 문제는 폰딩(ponding)이나 월류 현상에 의하여 쉽게 관측할 수 있다. 공극폐색 잠재성을 조사하기 위하여 도로주변에 설치된 파일럿 규모의 습지 운전자료를 분석하였다. 습지에는 각각 우드칩과 마사(부석), 그리고 화산석을 충진하였다. 약 7개월 동안 도로 강우유출수 처리시험을 수행한 후 충진된 여재를 비운 후 여재 층별로 분류하여 여재에 의해 포획된 고형물 입자의 양과 특성을 분석하였다. 분석결과 대부분의 포획물질은 외부기인 부유물질 이었으며 다음으로 여재표면에 증식한 생물막인 것으로 나타났다. 특히 다른 여재와 비교하여 유기성 여재인 우드칩에서 생물막의 증식이 왕성하였다. 또한 전체 포획량 중 30% 이상이 상부 20cm 이내에 집중되어 있어 폐색으로 인한 폰딩 발생시 이 부분의 여재를 우선적으로 교체하여야 할 것으로 판단된다. 또한 모델계산 결과 우드칩 충진 습지에서 폐색에 도달하는데 약 2달 정도가 소요될 것으로 산출되었으나 실제로는 전혀 폐색 기미는 발생하지 않았는데 이는 강우시에만 운영되는 특성상 강우활동이 없는 무강우 기간 동안 포획된 유기물질이나 생물막이 자연적으로 분해되어 일정기간이 경과되면 공극이 회복되었다.

항공기 기내 청소노동자의 분진, 초미세먼지(PM2.5) 및 블랙카본 노출수준 평가 (Exposure Assessment of Dust, Ultra Fine Dust(Particulate Matter 2.5, PM2.5) and Black Carbon among Aircraft Cabin Cleaners)

  • 박현희;김세동;김성호;박승현
    • 한국산업보건학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.171-187
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    • 2023
  • Objectives: Aircraft cabin cleaning work is characterized by being performed within a limited time in a narrow and enclosed space. The objective of this study was to evaluate the exposure levels to dust, ultra fine dust(PM2.5) and black carbon(BC) among aircraft cabin cleaners. Methods: Active personal air sampling for respirable dust(n=73) and BC(n=47) was conducted during quick transit cleaning(cabin general and vacuum-specific) and seat cover replacement and total dust and PM2.5 were area-air-sampled as well. Also, size distribution of particle was identified with the cleaning workers targeted. Dusts were collected with PVC filters using gravimetric analysis. The concentration of PM2.5 and the particle size distribution were measured with real-time direct reading portable equipment using light scattering analysis. The concentration of BC was measured by aethalometer(filter-based real-time light absorption analysis instrument). Results: The geometric mean of respirable dust was the highest at vacuum cleaning as 74.4 ㎍/m3, following by replacing seat covers as 49.3 ㎍/m3 and cabin general cleaning as 47.8 ㎍/m3 . The arithmetic mean of PM2.5 was 4.83 ~ 9.89 ㎍/m3 inside the cabin, and 28.5~44.5 ㎍/m3 outside the cabin(from bus and outdoor waiting space). From size distribution, PM2.5/PM10 ratio was 0.54 at quick transit cleaning and 0.41 at replacing seat covers. The average concentration of BC was 2~7 ㎍/m3, showing a high correlation with the PM2.5 concentration. Conclusions: The hazards concentration levels of aircraft cabin cleaners were very similar to those of roadside outdoor workers. As the main source of pollution is estimated to be diesel vehicles operating at airports, and it is necessary to replace older vehicles, strengthen pollutant emission control regulations, and introduce electric vehicles. In addition, it is necessary to provide as part of airport-inftastructure a stable standby waiting space for aircraft cabin cleaners and introduce a systematic safety and health management system for all workers in the aviation industry.

대동맥 박리에서 전방성 뇌 관류와 역행성 뇌 관류의 신경학적 분석 (Analysis of Neurological Complications on Antegrade Versus Retrograde Cerebral Perfusion in the Surgical Treatment of Aortic Dissection)

  • 박일;김규태;이종태;장봉현;이응배;조준용
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제38권7호
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    • pp.489-495
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    • 2005
  • 대동맥 박리에서 완전 순환 정지 하에 대동맥 궁의 확인 및 치환이 필요한 경우가 많다. 이런 경우 뇌의 보호를 위해 역행성 뇌 관류 또는 전방성 뇌 관류를 사용하게 된다. 최근에는 역행성 뇌관류의 한계를 극복하기 위해 전방성 뇌 관류가 보편화되고 있는 실정이다. 저자들은 이 두 가지 방법에 대해 신경학적 이상에 중점을 두고 비교하였다 대상 및 법: 2000년 5월부터 2004년 5월까지 대동맥 박리 환자 중 뇌관류를 시행한 40명을 대상으로 하였으며, 회복과정 및 신경학적 합병증에 관해 비교하였다. 결과: 동맥관 삽관은 전방성 뇌 관류군의 15예 중 10예에서 액와동맥에 시행하고, 역행성 뇌 관류군의 25예 중 24예에서 대퇴 동맥에 시행하였다. 완전 순환정지 시식도 온도와 직장 온도를 비교하여 보면, $17.2^{\circ}C,\;22.8^{\circ}C$ (전방성 뇌 관류군)와 $16.1^{\circ}C,\;19.7^{\circ}C$ (역행성 뇌 관류군)로 전방성 뇌 관류 군이 통계적으로 높게 나타났다 이는 수술시간 및 체외순환시간을 의미 있게 단축시켰다. 회복에서는 통계적 차이가 없었다. 신경학적 합병증의 발생에서도 11예와 13예로 통계적 차이가 없었다. 하지만 영구적 신경계 이상을 진단받은 각 군의 5예를 비교하여 보면, 전방성 뇌 관류군에서 영구적 신경계이상을 보인 5명의 환자 모두가 일상생활에 지장을 받지 않는 상태로 회복되었지만, 역행성 뇌 관류군에서의 5명 모두는 일상생활의 장애를 가진 채 퇴원하였다. 결론: 전방성 뇌 관류는 정방향성 혈류를 유지함으로써 중등도의 체온 저하, 수술시간 및 체외순환시간을 단축시키고 뇌의 기능을 보다 더 보호할 수 있는 것으로 생각된다. 저자들은 향후 전방성 뇌 관류법이 보다 적극적으로 사용되어져야 할 것으로 생각한다..96$이었다. 관상동맥 우회술시 다른 수술이 동반되었던 경우가 총 10예$(6.5\%)$였다. 수술 후 대동맥내 풍선펌프는 21예$(13.6\%)$에서 이용하였으나, 비체외순환하 수술에서는 4예$(5.1\%)$로 줄었으며, 전체 사망환자는 12명$(7.9\%)$이었으나, 2001년 이후에는 111예 중 5명$(4.5\%)$으로 감소하였다. 수술합병증으로 수술 전후의 심근경색증 9예$(5.8\%)$, 저심박출증 17예$(11\%)$, 부정맥 30예$(19.5\%)$등이었다. 결론: 국립의료원 흉부외과에서는 관상동맥 우회술을 시작한 이래 수술경험의 축적, 비체외순환하 관상동맥 우회술의 도입, 내흉동맥 및 요골동맥으로의 이식편 이용 변화에 따라 수술성적이 향상되었음을 알 수 있으며, 향후 더 많은 임상경험의 축적 및 장기 추적 관찰이 필요하다고 사료된다.보였으며, 난중, 난황색, 난백고 및 Haugh unit는 처리 간 차이(p>0.05)가 없었다.이고, 환자 1인당 Wedge filter의 교체작업이 $1{\sim}2$회일 때 10MV의 경우 연간선량이 $0.08{\sim}0.4mSv$로 평가되었으며, 15MV의 경우 $0.27{\sim}1.36mSv$로 평가되어 작업종사자의 연간 허용선량인 20mSv에 비해 안전한 것으로 평가되었다.서 정상조직이 적게 조사되었다. 결과 : 기존의 ICRU계획은 그 효과 및 안전성이 입증되었음에도 불구하고 CT를 이용한 CTV계획 등을 적용 한다면 잔류종양이 적은 경우 정상조직에 대한 조사를 줄이면서 잔류종양에 목표선량을 조사할 수 있을 것이다. 다만 잔류종양이