• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제43권5호
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• pp.319-330
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• 2022

In this study, the optimal driving frequency was derived through finite element analysis (FEA) to optimize the developed piezoelectric ultrasonic medical devices(PUMD) for bone surgery. The core of the PUMD is the piezoelectric ceramic (PZT), which is a vibrator that generates vibration energy. The piezoelectric ceramic shows the maximum current value with respect to the input voltage at the resonance frequency, which generates the maximum mechanical vibration. In the past, various studies have been conducted related to the analysis of PUMD, but most of the research so far has been limited to free vibration analysis. However, in order to derive the accurate resonant frequency, the initial stress generated by bolt tightening in the bolt-clamped Langevin type transducer (BLT) must be considered. In this study, after designing a PUMD, the driving performance according to the bolt tightening value was analyzed through FEA, and this was experimentally verified. First, the resonance mode and frequency response were confirmed through modal and harmonic analysis at 20-40 kHz, which is known as the optimal driving frequency band of PUMD for bone surgery. In addition, the design of the PUMD was confirmed by checking the mechanical behavior of the tip and the piezoelectric ceramic at the resonant frequency. Consequentially, the characteristic evaluation was performed, and it was confirmed that the resonant frequency result derived through the FEA was reasonable. Through this study, we presented a more rational FEA method than before for BLT transducers. We expect that this will shorten the time and cost of developing a PUMD, and will enable the development of more stable and high-quality products.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제18권3호
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• pp.69-77
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• 2022

In order to understand the characteristics of fine particles emitted from coal-fired power plant stacks, it is important to analyze the size distribution and components of particles. In this study, particle size distributions were measured using the ejector-porous tube dilution device and an ELPI system at a stack in a coal-fired power plant. Main elemental components of particles in each size interval were also identified through TEM-EDS analysis for the particles collected in each ELPI stage. Particle size distributions based on number and mass were analyzed with component distributions from 0.006 to 10 ㎛. The highest number concentration was about 0.01 ㎛. The main component of the particles consisted of sulfur, which indicated that sulfate aerosols were generated by gas-to-particle conversion of SO2. In a mass size distribution, a mono-modal distribution with a mode diameter of about 2 ㎛ was shown. For the components of PM1.0 (particles less than 1 ㎛), the abundance order was F > Mg > S > Ca, and however, for the components of PM10 (particles less than 10 ㎛), it was in the order of Fe > S > Ca > Mg. The elemental components by particle size were confirmed.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.145-150
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• 2022

금속 격자를 통한 광전송을 분석하기 위하여 모드 전송선로 이론 (MTLT)에 기반한 해석 모델을 제안하였다. 이 모델은 높은 전송을 담당하는 모드의 분산 관계뿐만 아니라 전송에 대한 물리적 의미를 잘 제공한다. 이러한 개념들은 표면 플라즈몬 폴라리톤 (SPP)이 여기되는 가시광선~근적외선 파장 범위에서 사용되는 실제 금속에 대해서도 정확한 정보를 제공한다. 또한, 그 분산 관계를 통하여 전송 모드의 특성을 평가할 수 있다. 그 전송 모드는 Fabry-Pérot 유사 모드와 SPP 사이의 하이브리드 모드이다. 그 하이브리드 모드의 특성을 결정하기 위하여 금속격자의 다른 격자주기와 격자비율 고려하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 이러한 변수들에 의존하는 고성능 플라즈마 바이오센서의 감지 특성과 모드 전송 현상을 명확하게 분석하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제32권5호
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• pp.319-338
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• 2023

The study presents a new hybrid data-driven method by combining radial basis functions neural networks (RBF-NN) with the Jaya algorithm (JA) to provide effective structural health monitoring of arch dams. The novelty of this approach lies in that only one user-defined parameter is required and thus can increase its effectiveness and efficiency, as compared to other machine learning techniques that often require processing a large amount of training and testing model parameters and hyper-parameters, with high time-consuming. This approach seeks rapid damage detection in arch dams under dynamic conditions, to prevent potential disasters, by utilizing the RBF-NNN to seamlessly integrate the dynamic elastic modulus (DEM) and modal parameters (such as natural frequency and mode shape) as damage indicators. To determine the dynamic characteristics of the arch dam, the JA sequentially optimizes an objective function rooted in vibration-based data sets. Two case studies of hyperbolic concrete arch dams were carefully designed using finite element simulation to demonstrate the effectiveness of the RBF-NN model, in conjunction with the Jaya algorithm. The testing results demonstrated that the proposed methods could exhibit significant computational time-savings, while effectively detecting damage in arch dam structures with complex nonlinearities. Furthermore, despite training data contaminated with a high level of noise, the RBF-NN and JA fusion remained the robustness, with high accuracy.

• 한국음향학회지
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• 제28권7호
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• pp.646-652
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• 2009

본 논문에서는 점용접 너깃의 피로수명을 고려한 차량 서브프레임의 용접간격 최적화 설계기법이 제안된다. 주파수영역 피로해석기법에 의해 점용접 너깃의 피로수명이 평가된다. 피로해석에서 사용되는 입력 데이터는 벨지안로 프로파일을 통과하는 차량동역학 해석과 차량 서브프레임 유한요소모델의 모드 주파수 해석을 통해 얻는다. 주파수 영역 피로해석으로 부터 얻은 피로수명 결과로부터 용접간격 최적화를 수행 할 설계점들이 선정된다. 점용접 너깃의 피로수명을 최대화시키는 용접간격을 얻기 위하여 4-요인, 3-수준 직교배열 실험계획법이 사용된다. 본 연구를 통하여 최적화된 서브프레임은 초기모델에 비하여 최소 피로수명을 갖는 용접 너깃의 피로수명이 약 65.8 % 증대되는 것을 알 수 있다.

• 한국광학회지
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• 제17권1호
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• pp.89-93
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• 2006

방향성 결합기의 소멸비 특성 개선을 위해 입사도파로의 접근각도를 조절하는 방안의 가능성과 오차한계를 살펴보았다. 입사도파로의 접근각도가 크면 단순한 모드분석 이론의 틀에 오차를 유발하게 되지만 적절하게 조절하면 오차를 극소화하면서도 입사되는 광모드의 결합계수를 미세 조절함으로써 소멸비를 개선하는 효과가 있었다. 급격한 접근각도의 설정 시에는 비록 그 각도가 작아서 유출모드(leak mode)에 의한 손실이 있기 전이더라도 광모드의 과잉쏠림(field-profile overshooting)에 의해 각종 특성의 열화가 생기기 시작하는 것을 발견하고 그 영향을 분석하였다. 진행 광모드의 변화는 BPM(Beam Propagation Method)으로 전산 모사하였으며, 직선형 및 곡선형의 두 가지 입사도파로 구조에 대해 특성변화를 비교하여 소멸비 특성을 최적화하는 조건을 얻어내었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1995년도 춘계학술대회논문집; 전남대학교, 19 May 1995
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• pp.34-39
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• 1995

최근 승용차의 급격한 수요증가와 더불어 차량의 승차감 개선에 많은 관심이 집중되면서, 저진동 저소음 차량에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 연구의 일부로서, 수치해석법 및 진동실험에 의하여 복잡한 전체 구조물을 해석할 경우, 계산기의 기억용량, 계산시간, 비용이 많이 들게 되고, 한번 해석을 행한 구조물을 부분적으로 변경할지라도 전체의 계산을 다시 수행해야만 한다. 그래서, 복잡한 전체 구조물을 몇 개의 부분구조물로 나누어, 분계의 특성에 맞게 각기 수치해석법이나 모달실험을 적용한 후, 다시 합성하는 방법이 제시되었는데, 이것이 부분구조합성법이다. 이 방법을 사용하면, 유한요소 모델링이 쉬운 분계와 실험이 쉬운 분계를 서로 구분하여 각기 해석한 후 합성함으로써, 각 분계의 특성에 맞는 효율적인 해석을 수행할 수가 있다. 지금까지의 연구를 살펴보면, 유한요소해석에 의한 모드합성법에서는 Hurty가 구속모드법을 제안한 이래, 불구속모드법, 주종계법 등 많은 연구가 있었으나, 실험모달해석을 병행할 경우에는 결합부에서의 회전자유도의 처리문제, 특성 행렬의 동정문제, 많은 절점으로부터 데이타를 얻어야 하는 등의 어려움이 있었다. 이러한 문제를 개선시켜서 Hermanski등은 회전자유도가 보간된 모드합성법(interpolated mode synthesis, IMS)을 연구하여, 적은 실험데이타만을 사용하면서 단순지지 보에 적용함으로써 타당성을 입증하였다. 한편, 차체는 복잡한 부분구조물들로 이루어져 있으므로, 본 연구에서는 유한요소모델링의 용이함, 실험의 간편성, 계산의 효율성등을 추구하며, 실험과 유한요소해석을 병행한 부분구조합성법을 차량의 BIW(body in white)에 적용하는 방법을 연구하게 되었다. 그 기본연구로서 실험과 유한요소해석을 병행하여 회전자유도를 보간하는 방법을 먼저 단순한 판구조물에 적용을 하고, 나아가 실제 BIW를 축소하여 자체 제작한 모형차에 적용시켜 보았다.물은 분계 A(16개의 사각요소)와 분계 B(8개의 사각요소)로 이루어져 있으며 두개의 스프링으로 결합되어 있다. 설계변수는 강성에 국한하였으며 결합부의 결합형태는 탄성결합과 강결합으로 하였다. 감도해석과 축소임피던스 합성법에 의해 구해진 고유진동수와 FRF를 상용 유한 요소 해석 패키지인 MSC/NASTRAN을 통하여 검증하여 이 연구의 타당성을 검토하였다.인풋기어에서의 회전수 변동을 측정하고, 이 실험 데이타를 기초로 하여 엔진 토크 및 변속기에서의 드래그 토크를 계산하여 엔진-변속기 인풋기어의 반한정계 2자유도 진동모델과 비틀림 특성을 가진 클러치 디스크의 프리댐퍼 영역에 대해 시뮬레이션을 수행하여 클러치 비틀림 기구의 설계인자인 비틀림 강성, 히스테리시스 토크에 따른 비틀림 진동 저감 효과를 연구하고자 한다.성을 확인하였다. 여기서는 실험실 수준의 평 판모델을 제작하고 실제 현장에서 이루어질 수 있는 진동제어 구조물에 대 한 동적실험 및 FRS를 수행하는 과정과 동일하게 따름으로써 실제 발생할 수 있는 오차나 error를 실험실내의 차원에서 파악하여 진동원을 있는 구조 물에 대한 진동제어기술을 보유하고자 한다. 이용한 해마의 부피측정은 해마경화증 환자의 진단에 있어 육안적인 MR 진단이 어려운 제한된 경우에만 실제적 도움을 줄 수 있는 보조적인 방법으로 생각된다.ofile whereas relaxivity at high field is not affected by τS. On the other hand, the change in τV does not affect low field profile but strongly in fluences on both inflection fie이 and the maximum relaxivity value. The results shows a fluences on both inflection field and the maximum relaxivity value. Th

• 한국대기환경학회지
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• 제23권6호
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• pp.675-688
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• 2007

To characterize organic and elemental carbon (OC and EC), and water-soluble organic carbon (WSOC) contents, daily $PM_{2.5}$ measurements were performed in August 2006 (summer) and Jan $11{\sim}Feb$ 12 2007 (winter) at an urban site of Gwangju. Daily size-segregated aerosol samples were also collected for WSOC analysis. No clear seasonal variations in EC and WSOC concentrations were observed, while seasonal differences in OC concentration, and OC/EC and WSOC/EC ratios were shown. The WSOC/OC ratio showed higher value in summer (0.56) than in winter (0.40), reflecting the greater enhancement of secondary WSOC formation at the site in summer. Secondary WSOC concentrations estimated using EC tracer method were in the range $0.0{\sim}2.1\;{\mu}g/m^3$ (average $0.42\;{\mu}g/m^3$) and $0.0{\sim}1.1\;{\mu}g/m^3\;(0.24\;{\mu}g/m^3)$, respectively, accounting for $0{\sim}51.6%$ (average 16.8%) and $0{\sim}52.5%$ (average 13.1 %) of the measured WSOC concentrations in summer and winter. Sometimes higher WSOC/OC ratio in winter than that in summer could be attributed to two reasons. One is that the stable atmospheric condition often appears in winter, and the prolonged residence time would strengthen atmospheric oxidation of volatile organic compounds. The other is that decrease of ambient temperature in winter would enhance the condensation of volatile secondary WSOC on pre-existing aerosols. In summertime, atmospheric aerosols and WSOC concentrations showed bimodal size distributions, peaking at the size ranges $0.32{\sim}0.56\;{\mu}m$ (condensation mode) and $3.2{\sim}5.6\;{\mu}m$ (coarse mode), respectively. During the wintertime, atmospheric aerosols showed a bimodal character, while WSOC concentrations showed a unimodal pattern. Size distributions of atmospheric aerosols and WSOC with a peak in the size range $0.32{\sim}0.56\;{\mu}m$ were observed for most of the measurement periods. On January 17, however, atmospheric aerosols and WOSC exhibited size distributions with modal peaks in the size range $1.0{\sim}1.8\;{\mu}m$, suggesting that the aerosol particles collected on that day could be expected to be more aged, i.e, longer residence time, than the aerosols at other sampling periods.

• 한국광학회지
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• 제16권3호
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• pp.248-253
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• 2005

다중모드간섭 기반의 $1.31/1.55{\mu}m$ 파장분리기의 크기 및 성능개선을 위해 'Improved Quasi-State' 불완전 단일상 개념을 설계에 도입하였다. 코어와 클래딩의 굴절률 차이가 작은 경우의 모드간 위상오차를 역이용 하도록 설계하여 'Quasi-State'의 출력 파워와 소멸비를 월등히 개선하였다. 다중모드간섭기의 폭이 $14.4{\mu}m$, 입력도파로의 수평 이동이 $5.3{\mu}m$가 되도록 설계한 구조를 유효굴절률법과 MPA를 사용하여 분석한 결과 최대 소멸비는 양 파장대역 모두 -25dB 이하로 나타났다. 설계된 파장분리기는 일반적인 다중 모드간섭기의 길이의 1/5정도에 불과한 $2620{\mu}m$의 간섭길이를 가진다. 소프트 리소그래피 공정을 통해 설계된 파장분리기를 제작하였으며, $1.31{\mu}m$와 $1.5{\mu}m$의 성공적인 파장분리를 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.304-312
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• 2011

낙동강 하구 신자도에서 2005년 11월과 2006년 5월에 남쪽 해빈의 상부, 중부 및 하부 조간대에 해당하는 3개의 횡단선(upper, middle 및 lower transect)을 따라 67개 정점에서 총 402개의 표층퇴적물을 채취하여 입도 분석을 실시하였다. 신자도 해빈 퇴적물은 단일 모드의 입도로 구성되었고, 2005년에는 $3.0{\phi}$의 최빈값이 우세하였으며, 2006년에는 $2.5{\phi}$의 최빈값이 우세하였다. 이러한 퇴적물의 조립화는 신자도 해빈의 서쪽 지역과 중부 및 하부 정점들에서 더욱 뚜렷하였다. 이 연구에서는 조위에 의해 구분된 횡단선 자료에 근거하여 퇴적물 입도의 시간적인 변화 특성을 규명하는데 초점을 두었다. 이와 같은 목적을 위하여 횡단선간에 평균입도, 분급도 및 왜도와 같은 퇴적물 조직 변수를 비교할 수 있는 통계적 검정법을 이용하였다. 평균입도는 해빈 중부와 하부 정점들에서, 분급도는 해빈 상부와 하부 정점들에서, 왜도는 해빈 전체에서 통계적으로 유의한 시간적인 변화가 나타났다. 또한, 평균입도와 왜도 사이에 역의 상관관계는 2005년에 비하여 2006년에 더욱 뚜렷하였다. 2005년 11월에서 2006년 5월까지 신자도 해빈 퇴적물의 시간적인 변화는 평균입도와 분급도는 감소하였고, 왜도는 증가하였으며, 평균입도와 왜도 사이에 역의 상관관계가 강화되었다.