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The efficient data-driven solution to nonlinear continuum thermo-mechanics behavior of structural concrete panel reinforced by nanocomposites: Development of building construction in engineering

  • Hengbin Zheng;Wenjun Dai;Zeyu Wang;Adham E. Ragab
    • Advances in nano research
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    • 제16권3호
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    • pp.231-249
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    • 2024
  • When the amplitude of the vibrations is equivalent to that clearance, the vibrations for small amplitudes will really be significantly nonlinear. Nonlinearities will not be significant for amplitudes that are rather modest. Finally, nonlinearities will become crucial once again for big amplitudes. Therefore, the concrete panel system may experience a big amplitude in this work as a result of the high temperature. Based on the 3D modeling of the shell theory, the current work shows the influences of the von Kármán strain-displacement kinematic nonlinearity on the constitutive laws of the structure. The system's governing Equations in the nonlinear form are solved using Kronecker and Hadamard products, the discretization of Equations on the space domain, and Duffing-type Equations. Thermo-elasticity Equations. are used to represent the system's temperature. The harmonic solution technique for the displacement domain and the multiple-scale approach for the time domain are both covered in the section on solution procedures for solving nonlinear Equations. An effective data-driven solution is often utilized to predict how different systems would behave. The number of hidden layers and the learning rate are two hyperparameters for the network that are often chosen manually when required. Additionally, the data-driven method is offered for addressing the nonlinear vibration issue in order to reduce the computing cost of the current study. The conclusions of the present study may be validated by contrasting them with those of data-driven solutions and other published articles. The findings show that certain physical and geometrical characteristics have a significant effect on the existing concrete panel structure's susceptibility to temperature change and GPL weight fraction. For building construction industries, several useful recommendations for improving the thermo-mechanics' behavior of structural concrete panels are presented.

사건 발생 확률 변화를 고려한 에이전트-타깃 감지 문제 (Agent-target Detection Problem Considering Change in Probability of Event Occurrence)

  • 김광
    • 한국산업정보학회논문지
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    • 제29권4호
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    • pp.67-76
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    • 2024
  • 본 연구에서는 다중 에이전트를 이용한 타깃 감지 문제를 다루는데, 특히 이동식 에이전트를 활용한 감지 문제는 경로 계획에 대한 전략이 추가로 필요하다. 문제의 목표는 특정 기간 내 감지 프로세스를 통해 총 효용을 극대화할 수 있는 각 에이전트의 경로를 찾는 것인데, 시간에 따라 타깃의 사건 발생 확률이 변하도록 하는 포아송 프로세스(Poisson process) 기반의 확률적 프로세스(stochastic process)를 고려하여 현실적인 효용 값을 반영한다. 본 감지 문제의 목적함수는 비선형(non-linearity)이고, NP-난해(NP-hard) 문제로 표현된다. 효율적인 계산 시간 내에 효과적인 해를 찾기 위해, 본 연구에서는 하위모듈성(submodularity)의 특성을 갖는 목적함수임을 증명하고, 이를 활용해 비교적 낮은 계산 시간으로 합리적인 전략을 얻기 위한 휴리스틱 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 해의 성능과 적절한 계산 시간 내에 해를 도출할 수 있다는 측면에서 우수한 알고리즘임을 이론 및 실험적으로 제시한다.

산-처리 조건이 RBM처리한 티타늄 임플란트의 표면 특성에 주는 영향 (Effects of acid-treatment conditions on the surface properties of the RBM treated titanium implants)

  • 이한아;석수황;이상혁;임범순
    • 대한치과재료학회지
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    • 제45권4호
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    • pp.257-274
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    • 2018
  • 본 논문에서는 순수 티타늄(cp-Ti) 임플란트를 SLA (Sandblasting with Large grit and Acid) 처리할 때 산-처리 용액의 유형, 산-처리 온도 및 산-처리 시간 등이 티타늄 표면에 주는 영향을 평가하고자 하였다. 원판형의 cp-Ti 시편을 준비하여 표면을 인산칼슘계 세라믹 분말로 RBM (Resorbable Blast Media) 처리하였다. 산-처리 용액으로 염산을 30 vol%로 고정하고 황산의 농도를 10, 20, 30, 35 vol%로 증가시키며 혼합한 용액에 증류수를 추가하여 4종의 산-처리 용액을 준비하였다. 실험군은 4종의 산-처리 용액, 3 종의 처리온도 및 3 종의 처리시간 등 36 가지로 분류하여 실험군당 4개의 시편을 산-처리하였다. 산-처리 전 후 시편 무게를 전자저울로 측정하여 무게 감소비율을 계산하였고, 공초점주사전자현미경으로 표면거칠기를 측정하였다. X-선 회절분석기(XRD)로 XRD 패턴을 측정하였고, 주사전자현미경으로 표면 형상을 관찰하였으며, 에너지 분산형 분석기(EDX)와 광전자분광법(XPS)로 표면성분을 분석하였다. 무게 감소비율과 표면거칠기 측정값은 Tukey-multiple comparison test (p = 0.05)로 통계 분석하여 다음의 결과를 얻었다. 산-처리에 따른 티타늄 시편의 무게 감소는 황산의 농도 및 산-처리 용액의 온도가 높을수록 유의하게 증가하였다. 산-처리한 티타늄의 표면 거칠기는 산-처리 조건(황산 농도, 온도, 시간)에 일정한 영향을 받지 않았다. XRD 분석에서 산-처리한 모든 시편에서 티타늄(${\alpha}-Ti$)과 수소화 티타늄($TiH_2$) 결정상이 관찰되었고, XPS 분석으로 티타늄 표면에 얇은 n산화 티타늄 층이 형성된 것을 알 수 있었다. $90^{\circ}C$ 산-용액에서 처리할 경우 티타늄 표면이 과도하게 용해될 수 있으므로 주의하여야 한다.

유전 알고리듬을 적용한 지능형 ATP 시스템 개발 (Development of Intelligent ATP System Using Genetic Algorithm)

  • 김태영
    • 지능정보연구
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    • 제16권4호
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    • pp.131-145
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    • 2010
  • ERP, SCM 등과 같은 기업용 정보 시스템을 활용함에 있어, 고객의 문의에 따라 제품 판매 가능 유무와 가능일자를 계산하여 통보해 주는 지능형 ATP 시스템은 전산 정보를 활용하여 고객 만족도를 최대화할 수 있는 유용한 기능이라고 할 수 있다. 그렇지만 공급 사슬 환경에서 ATP 시스템을 적용하려고 할 경우, 고객이 문의해 온 Retailer에게 납품 가능한 모든 분배센터(Distribution Center)와 공장(Plant)의 미래 시점의 재고량 변화와 운송 능력 등을 모두 고려하여야 하므로 계산량이 방대한 NP-Complete 문제가 된다. 따라서 시스템 사용자가 빠른 시간 내에 해를 구하여 고객에게 결과를 알려 줄 수 있는 ATP 시스템의 개발은 공급 사슬 관리를 효과적으로 활용하기 위하여 반드시 필요한 일이라고 할 수 있다. 본 논문에서는 동적 생산 함수의 개념을 이용하여 비 정수 타임 랙을 고려하여 ATP 시스템을 모델링하고, 해당 수리 모형으로부터 효율적으로 해를 얻기 위하여 유전 알고리듬을 개발하였다. 비 정수 타임 랙을 활용한 ATP 시스템은 비 정수 타임 랙을 올림이나 내림을 통하여 정수화 시킨 후 모형 수립하는 기존의 방법보다 정교하게 현실을 반영할 수 있고, ATP 시스템을 위한 유전 알고리듬의 진화 시스템은 문제크기가 작은 것에서부터 큰 것까지 최적해에 매우 근사한 값을 매우 빠른 시간 내에 풀 수 있음을 알 수 있었다.

ISE 기반의 임베디드 시스템을 이용한 실시간 수경재배 양액 모니터링 (Real-time Nutrient Monitoring of Hydroponic Solutions Using an Ion-selective Electrode-based Embedded System)

  • 한희조;김학진;정대현;조우재;조영열;이공인
    • 생물환경조절학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.141-152
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    • 2020
  • 본 연구는 양액 내 존재하는 다량 영양소의 농도를 실시간으로 측정하기 위해 이온 선택 전극 (ISE) 으로 구성된 임베디드 시스템의 개발을 보여준다. NO3, K 및 Ca 이온을 감지하기위한 PVC ISE, H2PO4를 감지하기위한 코발트 전극, 기준 전극, 샘플 용액이 담기는 챔버, 펌프 및 밸브를 사용하여 측정하는 시스템으로 구성된다. 양액 샘플양 조절과 데이터 수집을 위해서 데이터 Due 보드가 사용되었고, 각각의 샘플 측정 전에, 측정 중 발생하는 드리프트를 최소화시키기 위해 2 점 정규화 방법을 사용하였다. PVC 멤브레인을 기반으로 한 NO3 및 K 전극의 농도 예측 성능은 표준 분석기의 결과와 근접한 일치 (R2 = 0.99) 나타내며 만족스러운 결과를 나타냈다. 하지만, Ca II 이온 투과체 제조된 Ca 전극은 고농도 양액 농도에서 Ca 농도를 55 %로 낮게 측정하였다. 코발트 전극 기반 인산 측정은 반복측정 중에 발생한 코발트 전극의 불안정한 신호로 인해 표준 방법과 비교하여 45 ~ 155 mg / L의 인산 농도 범위에서 24.7 ± 9.26 %의 비교적 높은 오차를 나타냈다. 수경 P 감지의 예측 능력을 향상시키기 위해 코발트 전극의 신호 컨디셔닝에 대한 추가 연구가 필요함으로 판단된다.

Antimicrobial, Anti-inflammatory, and Anti-oxidative Effects of Water- and Ethanol-extracted Brazilian Propolis

  • Kim, Kee-Tae;Yeo, Eun-Ju;Han, Ye-Sun;Nah, Seung-Yeol;Paik, Hyun-Dong
    • Food Science and Biotechnology
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    • 제14권4호
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    • pp.474-478
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    • 2005
  • Because it possesses anti-inflammatory, antifungal, antiviral, and tissue regenerative properties, propolis has been used for thousands of years in folk medicine for multiple purposes. Although the antimicrobial activity of propolis has already been demonstrated, very few studies have been conducted on bacteria of clinical relevance in dentistry. The aim of this study is to evaluate the antimicrobial, anti-inflammatory, and anti-oxidative activities of 0.1% and 1.0% propolis, both of water-extracted (proAQ) and ethanol-extracted (proAL) propolis, for industrial applications. In studies of antimicrobial activity, the growth of Staphylococcus aureus ATCC 35556, Salmonella enteritidis ATCC 12021, Escherichia coli O157:H7, and Candida parapsilosis KCCM 35428, all general food or clinical pathogens, were tested. The culture medium used was trypticase soy broth including 0.6% yeast extract; after 6 hr of incubation, the turbidities were measured at 620 nm with a spectrophotometer. The results indicate that the antimicrobial effects of both 1.0% proAQ and 1.0% proAL were greater against the growth of S. aureus ATCC 35556 and C. parapsilosis KCCM 35428 rather than those of S. enteritidis ATCC 12021 and E. coli O157:H7. Additionally, it appears that the anti-inflammatory effects of proAL are greater than those of proAQ. The anti-inflammatory effects were evaluated by measurement of the inhibition of hyaluronidase activity in vitro. At a 1% concentration, the anti-inflammatory effects of proAL were greater than those of proAQ. Finally, the anti-oxidative effects of 1% and 10% solutions of each extract sample were measured according to the TBA method at $40^{\circ}C$ for 1, 2, 3, and 5 days and were compared with 1.0% BHT. The results indicate that the anti-oxidative effects at 0.1% for both proAQ and proAL were not significantly different than the anti-oxidative effects at 1.0% BHT (p<0.05). Thus, it appeared that the alcohol-extracted propolis had greater antimicrobial, anti-inflammatory, and anti-oxidative effects than the water-extracted propolis. This is based on the presumption that major biofunctional components were fat-soluble, rather than water-soluble.

영역/시간 세분화 D-TDD OFDM 구조에 기반한 새로운 WMAN 시스템 구조 설계 (Enhanced WMAN System based on Region and Time Partitioning D-TDD OFDM Architecture)

  • 김미란;정희정;김낙명
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제43권11호
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    • pp.68-77
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    • 2006
  • 미래 무선 멀티미디어 서비스에서 발생하는 비대칭 트래픽을 해결하기 위한 중요한 대안으로 동적 시간 분할 이중화(D-TDD: dynamic time division duplexing) 기법이 대두되고 있다. 그러나 D-TDD 모드 셀룰러 시스템에서는 교차 시간 슬롯(CTS: cross time slot) 구간 내에서 발생하는 기지국 (BS)간 그리고 단말기 (MS)간 간섭은 시스템 성능을 저하시킨다. 이러한 간섭을 완화하기 위하여 본 논문에서는 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM) 시스템을 위한 D-TDD모드에서 동작하는 영역/시간 세분화 제어(region and time partitioning) 기법을 제안한다. 즉, CTS 구간에서의 각 타임슬롯을 일정 수의 미니슬롯들로 분할하고 각 셀은 각 타임슬롯의 미니슬롯과 같은 수의 영역들로 분할하여, 각 사용자들은 자신이 위치한 영역에 따라 각각에 대응되는 미니슬롯을 할당받는다. 이와 같은 구조를 통하여 각 셀에서 간섭의 요인이 되는 인접요소들을 배제시키고, 역방향 간섭을 주는 요인들 간의 거리를 최대한 이격시킨다. 또 셀 간 간섭을 최소화하기 위하여, 신호품질을 고려한 시간 자원할당 기법을 제안한다. 모의실험을 통하여, 제안된 기법은 기존의 시간자원할당 기법 대비 outage 확률과 대역폭 효율의 측면에서 보다 우수한 성능을 보임을 확인하였다.

반응표면분석법을 이용한 설파메톡사졸의 액체크로마토그래프-텐덤형 질량분석 최적화 (Optimization of LC-MS/MS for the Analysis of Sulfamethoxazole by using Response Surface Analysis)

  • 배효관;정진영
    • 대한환경공학회지
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    • 제31권9호
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    • pp.825-830
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    • 2009
  • 의약물질은 다양한 경로를 통해 수질환경으로 유입된다. 수계에 의약물질은 ppt에서 ppb 단위의 낮은 농도로 종종 검출되고 있으므로 적절한 관리방안과 기술적 대안을 찾기 위해 최적화된 미량분석기술을 개발하는 것이 필요하다. LC-MS/MS 최적화에 있어서 단변수 변화분석이 선호되어 왔다. 그러나 분석기기의 독립변수들은 서로 영향을 주고받기 때문에 여러 독립변수를 동시에 변화시키는 방법을 통해 최적조건을 탐색해야 한다. 본 연구에서는 반응표면 분석법을 최근 문제가 되고 있는 항생제 설파메톡사졸의 LC-MS/MS 분석에 활용하였다. 먼저 선별실험을 통해 최적화 대상 독립변수를 조각화에너지(Fragmentation Energy)와 충돌전압(Collision Voltage)으로 선정하였다. 조각화에너지와 충돌전압을 동시변화시키고 각 조건의 반응을 다항식으로 모사하였다. 회귀분석결과 상관계수 $R^2$값은 0.9947를 나타내어 높은 정확도를 보였으며, 무작위 조건에서 반응의 예측값과 관측값 사이의 오차율이 3.41%로 작은 차이를 보였다. 따라서 RSA에 의해 도출된 모델이 조각화에너지와 충돌전압의 변화에 의한 LC-MS/MS의 반응을 성공적으로 모사하는 것으로 사료되었다. 이때 모델을 통해 확인된 최적조건은 조각화에너지 116.6과 충돌전압 10.9 eV이다. 이러한 반응표면분석법은 고체상 추출조건 및 액체크로마토그래피 조건의 최적화에 확장되어 활용될 수 있다.

Laser Captured Microdissection을 이용한 유전자 발현에 대한 연구 (I): RT-PCR을 위한 난자의 RNA 추출 및 증폭을 위한 최소한도의 확립 (Analysis of the Gene Expression by Laser Captured Microdissection (I): Minimum Conditions Required for the RNA Extraction from Oocytes and Amplification for RT-PCR)

  • 박창은;고정재;차광렬;이경아
    • Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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    • 제28권3호
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    • pp.183-190
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    • 2001
  • Objective: Recently, microdissection of tissue sections has been used increasingly for the isolation of morphologically identified homogeneous cell populations, thus overcoming the obstacle of tissue complexity for the analysis cell-specific expression of macromolecules. The aim of the present study was to establish the minimal conditions required for the RNA extraction and amplification from the cells captured by the laser captured microdissection. Methods : Mouse ovaries were fixed and cut into serial sections (7 im thickness). Oocytes were captured by laser captured microdissection (LCM) method by using PixCell $II^{TM}$ system. The frozen sections were fixed in 70% ethanol and stained with hematoxylin and eosin, while the paraffin sections were stained with Multiple stain. Sections were dehydrated in graded alcohols followed by xylene and air-dried for 20 min prior to LCM. All reactions were performed in ribonuclease free solutions to prevent RNA degradation. After LCM, total RNA extraction from the captured oocytes was performed using the guanidinium isothiocyanate (GITC) solution, and subsequently evaluated by reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) for glyceraldehyde-3-phosphate-dehydrogenase (GAPDH). Results: With the frozen sections, detection of the GAPDH mRNA expression in the number of captured 25 oocytes were not repeatable, but the expression was always detectable from 50 oocytes. With 25 oocytes, at least 27 PCR cycles were required, whereas with 50 oocytes, 21 cycles were enough to detect GA PDH expression. Amount of the primary cDNA required for RT-PCR was reduced down to at least 0.25 $\grave{i}$ l with 50 oocytes, thus the resting 19.75 il cDNA can be used for the testing other interested gene expression. Tissue-to-slide, tissue-to-tissue forces were very high in the paraffin sections, thus the greater number of cell procurement was required than the frozen sections. Conclusion: We have described a method for analyzing gene expression at the RNA level with the homogeneously microdissected cells from the small amount of tissues with complexity. We found that LCM coupled with RT-PCR could detect housekeeping gene expression in 50 oocytes captured. This technique can be easily applied for the study of gene expression with the small amount of tissues.

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공간정보 웹 서비스에서 OGC WPS 2.0 적용 (Application of OGC WPS 2.0 to Geo-Spatial Web Services)

  • 윤구선;이기원
    • 한국지리정보학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.16-28
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    • 2016
  • 공간정보 웹 서비스 기술과 응용 분야의 발전에 따라 서로 다른 운영 플랫폼과 브라우저 환경들에서의 호환성과 상호운용성을 위한 기술적 고려가 필요한 상황이다. 또한 웹 시스템 구현에 필요한 공통요소 및 지원요소의 중복성 문제가 발생하는 경우도 있다. 이러한 문제에 대하여 국제표준기구인 OGC에서 개발한 공간정보와 관련된 표준들을 이해하고 적용하는 것이 적절한 해결 방안이 될 수 있다. 따라서 현재 공간정보 웹 서비스 설계와 개발에서 서비스 목적과 환경에 적합하도록 OGC 표준들을 적용하는 것은 핵심 고려사항이다. 특히 목표 시스템이 웹상에서의 실제 공간정보 처리기능을 지원하는 경우에는 WPS를 고려해야 한다. 그러나 최근에 발표된 WPS 2.0 표준에 대한 연구는 아직 초기 응용단계이다. 본 연구에서는 WPS 2.0의 주요 특징이라고 할 수 있는 다양한 프로세스의 동시 처리를 가능하게 하는 비동기식 처리기능을 제공하는 기초 운영 환경 구축에 주안점을 두고 웹 기반 공간정보 분석서비스를 위한 시험 시스템을 구현하였다. Binary thresholding 알고리즘을 적용한 사례를 제시하였으며 향후 다중 사용자의 다중 알고리즘 동시 사용요청에 대한 실험을 계속 연구로 수행할 예정이다. 예시 시스템은 jQuery와 OpenLayers를 이용한 클라이언트 시스템과 Spring 프레임워크를 기반으로 ZOO 프로젝트와 Geoserver등의 오픈소스를 적용한 서버 시스템으로 구성하였다. 이번 연구에서 제시된 모델과 처리 결과는 실제 사용자 환경에서 WPS 적용성과 확장성을 위한 참고모델로 이용될 수 있다.