OpenFOAM-히트파이프 연계 코드를 이용한 초소형 원자로 노심 열-구조 해석

학위논문 (석사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 에너지시스템공학부, 2021. 2. 조형규.최근 다양한 형태의 초소형 원전 설계가 제시되고 그에 대한 연구가진행되고 있으며, 그 중 히트파이프 냉각 원자로가 주목받고 있다. 히트파이프 원자로는 모놀리스라는 고체 구조물에 다수의 연료봉과 히트파이프가 설치된 형태의 노심을 갖고 있다. 히트파이프 냉각 원자로는 작은 디자인과 설치가 쉬운 휴대성, 향상된 계통 신뢰도와 안정성이라는 장점이 있다. 히트파이프 냉각 원자로의 개발은 미국의 LANL, 웨스팅하우스와 OKLO에 의해 주도되고 있다. 이러한 히트파이프 냉각 원자로의 노심설계에는 고려해야할 몇 가지 이슈가 있다. 육상용 히트파이프 원자로는 수 MW의 출력을 위해 연료봉과 히트파이프의 집적이 필요하다. 이러한 집적은 구조 내 온도 구배를 상승시키고 높은 열응력을 발생시켜 구조건전성을 저하시킨다. 또한 높은 온도와 잦은 부하추종으로 인한 출력변동에 의해 고체 노심의 체적팽창이 발생하고 중성나 누출이 변하면서 반응도 궤환이 발생한다. 또한 실제 히트파이프 냉각 원자로 운전 시의 안전 기준이 존재하며, 이는 각 원자로 특성마다 다르게 나타나므로 정확한 해석이 중요하다. 히트파이프 원자로 노심의 정확한 해석을 위해서는 높은 정확도의 다물리 해석이 필요하며, 이를 위해 히트파이프 열해석 코드와 노심 열구조해석 코드의 연계계산이 필요하다. 이를 위해 INL, KAERI에서 히트파이프 원자로 노심 해석에 대한 연구를 수행하였으며, 서울대학교 역시 ANL과 협력하여 히트파이프 원자로 노심 연계계산 연구를 수행한 바 있다. 본 연구의 목적은 높은 정확도의 다물리해석 툴을 개발하여 히트파이프 냉각 원자로의 디자인 신뢰성과 안전해석을 개선하는 것이다. 이를 위해 다물리 해석에 필요한 기본적인 스트레스 및 팽창 계산이 가능한 솔버를 제공하며, 오픈소스 기반으로서 솔버 개선이 용이한 OpenFOAM을 사용하였다. 히트파이프 냉각 원자로 노심의 열응력 해석을 위해 OpenFOAM 솔버를 개선하였다. 기존 solidDisplacementFoam 솔버를 수정하여 복합조성에 대해 계산할 수 있도록 하였으며, 온도에 따른 물성치 변화를 반영할 수 있도록 하였다. 또한 중성자 코드와의 연계를 위한 외부 체적열 정보를 읽어들일 수 있도록 하였으며, 고체 경계에서의 연계를 위한 외부 데이터 교환 경계조건을 추가하였다. OpenFOAM과 히트파이프 코드인 ANLHTP의 연계 체계를 구축하였다. OpenFOAM과 ANLHTP는 파이썬 코드를 통해 외부적으로 연계 되었으며, OpenFOAM은 경계에서의 열교환량을 제공하고 ANLHTP는 벽면 온도를 전달했다. ANLHTP의 단점을 보완하고 축방향 온도분포를 반영할 수 있도록 변수가 교환되는 위치는 히트파이프 내부의 윅 구조와 기체 경계면으로 설정되었다. 이 때 경계 온도를 수렴시키기 위하여 fixed point 방법과 secant 방법을 이용하여 Picard iteration을 수행하였다. 연계의 적절성을 확인하고자 OpenFOAM-ANLHTP 연계 코드를 이용하여 정상상태 및 과도상태에서 노심 열-구조해석을 수행하였다. 각각 단위 격자(7HP) 문제와 미니코어 문제를 해석하였으며, 연계 계산 결과 모놀리스와 연료봉의 온도 분포 및 모놀리스에서의 열응력 분포를 확인할 수 있었다. INL에서 수행한 MegaPower 원자로 노심 해석 결과와 온도 및 최대 응력 비교를 진행하여 연계 코드가 잘 작동함을 정성적으로 확인하였다.Recently, various types of micro reactor concepts have been proposed and relevant researches, developments, and demonstrations are in progress. Among them, heat pipe cooled reactor is considered to be a strong candidate with several advantages. The heat pipe cooled reactor has the core which consists of multiple fuel rods and heat pipes, installed in a solid structure called a monolith. It has the advantages of compact design, easy installation portability, and improved system reliability and stability. The development of the heat pipe cooled reactor is led by LANL, Westinghouse, and OKLO. There are several issues in the core design of the heat pipe cooled reactor. It is necessary to integrate a number of fuel rods and heat pipes in a small volume for the land-based heat pipe cooled reactor with MWe scale power. This integration increases the temperature gradient within the core structure that induces high thermal stresses. In addition, high temperature and power fluctuation due to frequent load following make solid core volume expand, and reactivity feedback occurs as the neutron leakage changes. In addition to it, there are safety criteria for heat pipe cooled reactor operation conditions, which vary depending on the reactor characteristics, hence a high fidelity multi-physics simulation is needed. For the multi-physics simulation, the coupling between heat pipe thermal analysis code and reactor core thermal-structural analysis code is required. For this, INL, KAERI, etc. conducted researches on the core analysis of heat pipe cooled reactors, and SNU-ANL also performed coupled analysis for the heat pipe cooled reactor core. The purpose of this study is an improvement of reliability in the design and safety analysis of a heat pipe cooled micro reactor by developing a high fidelity multi-physics simulation tool. For this, an open source-based CFD code OpenFOAM, was used, which has a basic stress and expansion analysis solver required for multi-physics analysis. To analyze the thermal stress of the heat pipe cooled reactor core, OpenFOAM solid mechanics solver was improved. The existing solidDisplacementFoam solver in OpenFOAM has been modified so that it became possible to handle multiple materials and their varying properties according to temperature. In addition, a feature that reads external volumetric heat field was implemented for coupling with neutronics code, and an external data exchange boundary condition for coupling in a solid surface was added. A coupling system between OpenFOAM and a heat pipe code ANLHTP was established. OpenFOAM and ANLHTP were externally coupled through Python code. OpenFOAM provides heat transfer rate and ANLHTP calculates interface temperature. To compensate for the limit of ANLHTP and reflect the axial temperature distribution, the location at which the variables are exchanged was set as the wick-vapor interface. For the convergence of the boundary temperature, Picard iteration was used with the fixed point method and secant method. In order to confirm the appropriateness of the coupling, steady-state and transient thermal-structural analyses of the heat pipe cooled reactor core were performed using the coupled code. The unit cell(7HP) problem was analyzed, and the temperature distribution of the monolith and fuel rods, and the thermal stress distribution in the monolith were confirmed. The temperature and thermal stress were compared with the MegaPower reactor core analysis performed by INL, and the OpenFOAM-ANLHTP coupled code was qualitatively assessed. As a demonstration of the coupled code system, analysis for the Minicore conceptual problem, which was designed by ANL, was conducted. The core incorporates 84 fuel rods and 55 heat pipes and has 132 kW power. From the steady-state and transient analyses, the thermal-structural analysis capability of the coupled code was successfully demonstrated. Furthermore, the results presented that the specified geometry, power, and cooling conditions may exceed the ASME maximum allowable stress limit. Thus, modification of geometry or thermal condition is desired in the future and the coupled code could be used effectively for this purpose.Abstract i List of Contents iv List of Tables vi List of Figures vi Chapter 1. Introduction 1 1.1 Background 1 1.1.1 Heat pipe cooled micro reactor 1 1.1.2 Open source-based CFD software OpenFOAM 11 1.2 Objective and Scope 13 Chapter 2. Customization of OpenFOAM Solid Mechanics Solver 15 2.1 Solid Mechanics Solver 15 2.1.1 solidDisplacementFoam 15 2.1.2 Verification of the thermal-structural analysis solver 17 2.2 Solver Customization 30 2.2.1 Modification of the solver 30 2.2.2 Boundary condition for external coupling 33 Chapter 3. Establishment of Code Coupling System 34 3.1 ANLHTP 34 3.2 Coupling Strategy 38 3.2.1 Supervising python code 40 3.2.2 Interface temperature convergence strategy 42 Chapter 4. Demonstration of the Coupled OpenFOAM-ANLHTP Code 45 4.1 Unit Cell (7HP) Problem 45 4.1.1 Problem specifications and modeling 45 4.1.2 Calculation results 51 4.1.3 Comparison with reference data 58 4.2 Minicore Problem 60 4.2.1 Problem specifications and modeling 60 4.2.2 Calculation results 62 4.2.3 Parametric study for design improvement 74 Chapter 5. Conclusions 81 5.1 Summary 81 5.2 Recommendations 83 References 84 국문초록 88 감사의 글 91Maste

산소 플라즈마 애싱 공정을 이용한 응력 구배 MEMS 외팔보가 있는 Ka밴드 대역 가변형 메타물질 흡수체

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 전기·정보공학부, 2022. 8. 김용권.This dissertation proposes and realizes the first Ka-band frequency tunable metamaterial absorber with stress-induced MEMS cantilever with oxygen plasma ashing process. To employ a MEMS-driven actuator for LC resonance frequency tuning method in the GHz regime, the split-ring resonator (SRR) structure of the metamaterial unit cell is designed to have a sub-mm scale cantilever as a capacitor element of the unit cell. To enlarge capacitance change, the MEMS cantilever is released with a large out-of-plane deflection by the plasma ashing process. This MEMS cantilever with stress gradient is arranged at four parts of a symmetrical SRR unit cell, and the two cells compose the absorber sample as an array structure. The overall cantilevers of the absorber actuate from the initial bent upward state to pulled down state when the electrostatic voltage is applied. The decrease of deflection reduces the gap between cantilevers and bottom electrodes to increase capacitance for frequency tuning to lower frequency. To verify and improve the uniformity of the mechanical behavior of the absorber, this research proposes and demonstrates 3 different design types of releasing on stress-induced cantilevers. First, the array design of 12 cantilevers with 400 μm in length and 50 μm widths is modified from a cantilever with 400 μm in length and 800 μm widths. To overcome the limitation on the mechanical behavior of cantilever arrays due to their nonuniformity, further modification on etching hole rearrangement is reflected in the 2nd type of rectangular cantilever. The space length of etch hole varies depending on the position from the open end of cantilevers. This incremental space length between 8 μm etch holes from the open end enables sequential releasing of cantilevers during photoresist oxygen plasma ashing. The cyclic process was performed in the ashing process to lower the distribution of fabrication results. Finally, the last design to have a semicircle shape with incremental space length between etching holes to improve the uniformity of the cantilever to prevent such drawbacks of a wrinkled profile which the previous design shows. Also, our last design is driven by a digital drive creating 5 different reconfiguration states. With full-wave simulations, the performance of the proposed absorber demonstrates experimentally in each of 5 different reconfiguration states. The initially measured deflection of the cantilever beam is 51.8 μm on average. At the initial state, the resonant frequency and the absorptivity are 32.95 GHz and 80.95%. When all the cantilevers are pulled down, the frequency shifts a total of 4.08 GHz from the initial state showing a tuning ratio of 12.29 %. The error between the measured value and the simulation value came within 0.39 GHz in all five states. This dissertation demonstrated the potential of MEMS as a tuning method for Ka-band absorbers.이 논문은 산소 플라즈마 애싱 공정을 사용하여 응력구배 MEMS 외팔보를 사용한 최초의 Ka 대역 주파수 가변 메타물질 흡수체를 제안하고 검증하였다. GHz 영역에서 LC 공진 주파수 가변 방식에 MEMS 액추에이터를 구동하기 위해 메타물질 단위 셀인 분할링공진기 구조는 mm 스케의 외팔보를 정전용량의 요소를 갖도록 설계하였다. 정전용량 변화를 최대화하기 위해 MEMS 외팔보는 플라즈마 애싱 공정에 의해 수직 방향으로 큰 편향차를 갖도록 설계하였다. 응력구배 MEMS 외팔보는 대칭의 분할링 공진기 구조의 단위 셀 4곳에 배열되고 두 셀은 배열구조로 설계되었다. 이 때, 풀인 전압 이상의 높은 전압을 인가 시 외팔보는 바닥전극에 붙게 되어 정전용량을 키우고 LC 공진 주파수를 낮춘다. 흡수체의 기계적 거동에 대한 균일성을 개선하기 위해 총 3가지 다른 모양의 외팔보를 설계하였다. 먼저 길이 400μm, 너비 50μm인 외팔보를 12개의 배열상태로 설계하여 컴퓨터 시뮬레이션과 측정값을 확인하였다. 첫 번째 흡수체의 플라즈마 애싱 공정을 통한 외팔보 구현 공정의 결과, 96개의 외팔보의 평균 값은 41.5 μm이고 표준 편차는 15.4 μm였다. 첫 번째 흡수체의 경우 제작 외팔보의 산포가 상당히 큼에도 불구하고, 15 V까지 아날로그 튜닝을 하여, 초기 상태의 28 GHz의 공진주파수에서 25.5 GHz의 공진주파수 변화하여 총 2.5 GHz의 주파수 가변범위를 도달하였다. 반사계수는 초기 -5.68 dB에서 -33.60 dB까지 변화하였고, 투과 계수의 경우 -40에서 -60 dB를 유지하였다. 흡수율 계산 결과, 각 공진 주파수에서의 흡수율은 0 V일 때 72.9%에서 계속 증가하며 15 V일때 99.9%의 흡수율을 도달하였다. 그럼에도 불구하고, 외팔보 어레이 갖는 넓은 편향값 산포가 컴퓨터 시뮬레이션과의 괴리가 있어 개선된 설계를 다시 시도하였다. 앞선 설계의 단점을 극복하기 위해 점진적으로 증가하는 패턴의 식각 구멍을 외팔보에 적용하였다. 이 두 번째 구조 또한 제작, 컴퓨터 계산 및 실험 검증하였다. 이러한 식각 구멍 패턴은 외팔보를 산소 플라즈마 애싱 공정으로 구현 시, 제작 균일성을 크게 증가시킨다. 나아가 플라즈마 애싱 공정 또한 시간을 분할하여 제작함으로써 균일도를 크게 증가시킨다. 또한 두번째 설계부터는 응력 구배로 인한 큰 편향을 갖는 외팔보가 갖는 비평형 구동 방식의 해석 어려움에 따라 전압을 개별적으로 인가하며 on/off 형태의 디지털 구동방식으로만 구동하게끔 시스템 구동방식을 변경하였다. 2개의 메타물질 단위 구조에 4개의 전극을 분리하여 총 5개의 구조적으로 다른 상태를 구현하였다. 모든 외팔보가 위로 휘어진 상태에서 전극에 전압을 순차적으로 인가하여 2개씩 바닥에 붙게 하여 최종적으로 모든 외팔보가 바닥에 붙게 하였다. 두 번째 흡수체의 경우, 외팔보 구현이 크게 개선됨에도 불구하고 초기 32.24 GHz의 공진 주파수 값에서 2.14 GHz만 변화하여 최종 30.10 GHz의 공진주파수 측정 결과를 보였다. 흡수율의 경우에도 초기 83.59%에서 최종 90.75%의 결과를 보였지만 컴퓨터 계산과 많은 차이를 보였다. 최종적으로 앞선 2개의 설계를 보완한, 최종 진화한 형태인, 반원형 응력 구배 외팔보를 갖는 흡수체를 설계, 제작, 및 실험 검증하였다. 특히, 외팔보가 갖는 불안정한 기계적 거동을 단순화하여 디지털 구동을 하게끔 흡수체를 설계하였다. 식각 패턴의 거리를 2 μm씩 늘리며 반원 형태의 외곽으로부터 설계한 결과 재현성과 균일성이 매우 크게 개선되었다. 특히 반원 형태의 외팔보의 경우 최고점 편향 높이가 항상 반원 중간에서 구현되기 때문에 반원형 외팔보 간의 모양이 균일하게 유지된다. 제작된 18개 흡수체 샘플에서 144개의 외팔보를 측정한 결과 평균 편향 높이의 평균 값이 51.8 μm였으며 표준 편차는 3.1μm였다. 4개의 전극에서 기반한 5개 상태의 서로 다른 구조에 따른 반사 계수와 투과 계수를 도파관 측정으로 실험 값을 얻었다. 상용 유한요소법 컴퓨터 계산과 비교 검증하였다. 초기 상태에서 공진 주파수는 32.95 GHz였고, 모든 외팔보가 풀인 전압 인가로 인해 바닥 전극에 붙으면 하면 주파수 28.87 GHz가 되어 총 4.08GHz 이동하여 12.29%의 주파수 가변율을 갖는다. 측정값과 유한요소 시뮬레이션 값의 오차는 5개 상태 모두에서 0.39GHz 이내였다. 흡수율의 경우 각 상태에서 80.95 %, 88.17 %, 86.29 %, 99.21 %, and 86.51% 값을 보였다. 이 논문은 Ka-대역 흡수체의 튜닝 방법으로서 MEMS의 가능성을 보여주었다.CHAPTER 1. Introduction 1 1.1 Background 1 1.1.1 Advent of metamaterial 1 1.1.2 Application of metamaterial 2 1.1.3 Physics of metamaterial 3 1.1.4 Meta-atom 10 1.1.5 Electromagnetic absorber to metamaterial absorber 14 1.1.6 Reconfigurable metamaterial 17 1.1.7 MEMS reconfigurable metamaterial 21 1.1.8 Tunable metamaterial absorber 24 1.1.9 MEMS reconfigurable metamaterial absorber 27 1.1.10 Tunable metamaterial absorber for Ka-band 29 1.2 Originality and contribution 32 1.3 Document structure 33 CHAPTER 2. Stress-induced sub-mm scale cantilever 34 2.1 Initial design 34 2.2 Cantilever arrays with stress gradient 37 2.2.1 Preliminary experiment 37 2.2.2 Design 38 2.2.2 Fabrication results 39 2.3 Rectangular shape sub-mm scale cantilever with incremental etch hole spacing 40 2.3.1 Preliminary experiment 40 2.3.2 Design 42 2.4 Semicircular sub-mm scale cantilever with incremental etch hole 49 2.4.1 Design of semicircular sub-mm scale cantilever with incremental etch hole 49 2.4.2 Fabrication 52 CHAPTER 3. The 1st design of MEMS tunable metamaterial absorber with cantilever arrays for continuous tuning 57 3.1 General overview 57 3.2 Design 59 3.2.1 Split ring resonator and simulation 61 3.2.2 Capacitance of cantilever with stress gradient 64 3.2.3 Electrostatic driving of cantilever 67 3.2.4 Stress analysis & PR ashing 69 3.3 Fabrication 71 3.3.1 Fabrication process 71 3.3.2 Fabrication results 74 3.4 Simulation 77 3.5 Experiment 81 3.5.1 Experiment setup 81 3.5.2 Experiment results 84 3.6 Summary 86 CHAPTER 4. The 2nd design of MEMS tunable metamaterial absorber with rectangular shape sub-mm scale stress-induced cantilever with an incremental etch hole spacing for digital driving 87 4.1 General overview 87 4.2 Design 90 4.3 Fabrication 93 4.4 Simulation 98 4.5 Experiment 100 4.6 Summary 102 CHAPTER 5. The 3rd design of MEMS tunable metamaterial absorber with semicircular sub-mm scale stress-induced cantilever with an incremental etch hole spacing for digital driving 103 5.1 General overview 103 5.2 Design 107 5.2.1 Electromagnetic properties 107 5.2.2 Design parameter 109 5.3 Fabrication 112 5.4 Simulation 119 5.4.1 Simulation setup 119 5.4.2 Simulation results 122 5.5 Experiment 126 5.5.1 Experiment setup 126 5.5.2 Preliminary experiment 130 5.5.2 Experiment results 133 5.6 Further Analysis 137 5.6.1 The waveguide simulation 137 5.6.2 The periodic metamaterial unit cell simulation 141 5.6.3 Analysis on the surface current 148 5.7 Summary 152 5.7.1 Summary of the 1st, 2nd, and 3rd design 152 5.7.2 Comparison with MEMS tunable metamaterial absorber 155 5.7.3 Comparison with Ka-band tunable metamaterial absorber 157 CHAPTER 6. Conclusion 159 Bibliography 161 초록 (국문) 180박

Focusing on Voice Pitch Analysis

학위논문(석사) -- 서울대학교대학원 : 국제대학원 국제학과(국제협력전공), 2021.8. 이수형.We examine to what extent gender norms affect voice patterns of women in leadership positions by analyzing voice pitch. Motivated by studies that show links between women’s vocal behaviors and gender stereotypes, we investigate whether gender inequalities are related to the gender gap in voice pitch. We hypothesize that women from countries with traditional gender norms will speak in higher-pitched voices than men and that the gender gap in voice pitch will be more pronounced compared to countries with less restrictive gender norms. Using 578 voice samples from 58 countries from 2019 to 2020, we find a statistically robust pattern that the gender gap in average voice pitch increases in countries with less gender equality.본 논문은 음성 신호의 피치를 분석하여 젠더 규범이 리더십 지위에 있는 여성의 발화 패턴에 어느 정도 영향을 미치는지 연구한다. 우리는 여성의 음성과 젠더 고정관념의 연관성을 보여주는 기존 연구에 근거하여 성 불평등 수준과 남녀 간의 음성 피치 격차 사이의 상관관계를 조사한다. 우리는 전통적인 젠더 규범을 가진 나라들의 여성들이 젠더 규범이 상대적으로 약한 나라의 여성들보다 더 높은 피치의 목소리로 말할 것이며, 그로 인해 남녀 간의 음성 피치의 격차도 더 두드러질 것이라 가정한다. 2019년부터 2020년간 58개국 68개 방송 프로그램에서 추출한 578개 남녀 음성 샘플을 사용하여, 우리는 평균 음성 피치의 성별 격차가 성 평등이 덜한 국가에서 증가한다는 사실을 통계적으로 확인했다.I. Introduction 1 II. Related Studies 6 III. Data and Empirical Framework 10 IV. Results 15 V. Concluding Remarks 17 Reference 19 Table 1. Summary Statistics 25 Table 2. Gender Gap in Pitch 26 Appendix 1. Data Sources 27 국문 초록 30석

PUA mesh를 가지는 자기영동 기반 미세유체 칩의 설계 및 제작에 관한 연구

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 공과대학 전기·정보공학부, 2017. 8. 김용권.본 논문에서는 기존의 미세 유체 칩과 다르게 새로운 방식으로, 폴리머 특징과 매우 용이한 소프트 MEMS 공정을 이용하여 미세유체역학∙ 전자기학적으로 간단한 지배 방정식 모델을 따르는 자기영동 (magnetophoresis) 기반의 마이크로 비드 분리 및 형광 검출 (fluorescent detection)이 가능한 슬릿 모양 (slit shape)의 망 형태(mesh-type) 폴리우레탄 아크릴 막 (polyurethane acrylate membrane, PUA)을 가지는 기하학적으로 자유로운 구조의 다층 미세 유체 칩 (multilayer microfluidic chip)을 제안 및 설계하였고 제작 완료 후 실험을 하여 유의미한 결과를 얻었다. 암표지자의 면역검증법을 위한 마이크로 비드 라벨로써 자성 비드가 갖는 유리한 특징을 고려하여 외부 영구자석으로 인한 자기영동 기반 분리 및 비드의 형광 검출을 위한 미세유체 칩을 설계 및 제작을 위하여, FITC 필터에 발광하는 노란 형광 표지가 표면 처리된 직경 25 μm 크기의 상자성 마이크로 비드와 TRITC 필터에 반응하는 붉은 형광 표지가 표면 처리된 직경 16 μm 크기의 자성 비드의 고순도 분리 및 검출 실험을 진행하였고 이를 고려하여 총 3개의 층으로 이루어진 PDMS 미세 유체 채널과 PDMS 3층과 2층 채널 사이의 비드 분리 부에서 선 폭이 20 μm 인 슬릿 모양의 망 형태 폴리우레탄 아크릴 막 한 개와 PDMS 2층과 1층 채널 사이의 좌우 비드 검출 부에서 선 폭이 12 μm 인 슬릿 모양의 망 형태 폴리우레탄 아크릴 막 2개를 MEMS 공정으로 제작하였다. 나아가 폴리우레탄 아크릴 막의 유체 저항을 줄여 높은 효율의 서로 다른 크기의 마이크로 비드를 분리 및 검출하기 위해 망 형태 막의 기하학적 모양을 슬릿 모양으로 설계하였으며 이때의 전체 미세 유체 칩의 기하학적인 모양을 갖고 미세유체학적 고찰과 분석 그리고 컴퓨터 시뮬레이션을 하였다. 나아가 분리부에서의 외부 자석에 대한 전자기학적인 고찰과 분석 그리고 컴퓨터 계산을 하였다. 16 μm 크기의 자성 입자와 25 μm 크기의 비자성 입자를 3층 미세 유체 채널에 주입하면 마이크로 비드 중 크기가 작은 마이크로 비드는 외부 자석의 자기력을 받아 치수가 20 μm인 폴리우레탄 아크릴 막을 통과하여 2충 미세 유체 채널에 흐르게 되고 크기가 큰 마이크로 비드는 치수가 20 μm인 폴리우레탄 아크릴 막을 통과하지 못하고 3층 미세 유체 채널을 흐르다. 나아가 2층으로 흐르는 크기가 작은 비드는 좌측 1층 미세 유체 채널 위의 치수가 12 μm 인 폴리우레탄 아크릴 막 위에 2차원 일렬로 정열 되고 3층에 흐르던 크기가 큰 마이크로 비드는 2층 미세 유체 채널에 통과 1층 미세 유체 채널 위에 치수가 12 μm 인 폴리우레탄 아크릴 막 위에 2차원 정렬되어 현미경을 통해 형광으로 측정 검출 되었다. 103 #/ml 농도의 마이크로 비드 샘플을 110 Pa의 압력으로 다층 미세유체 칩의 입구에 주입 하여 분리 부에서 외부 네오디움 자석이 만드는 외부 자기장으로 인해 분리되어, 실험 결과 검출 부 왼쪽에서는 99.8%의 분리 순도로 자성 마이크로 비드가 검출이 되었으며 검출 부 오른쪽에서는 87.5%의 분리 순도로 비자성 마이크로 비드가 검출이 되었다. 본 논문에서 개발된 PUA mesh를 가지는 미세유체 칩은 자기영동 이용한 암표지자 분리 및 검출의 방법에 효과적으로 적용될 수 있다.제 1장 서론 1 제 1 절 연구의 배경 1 제 2 절 논문의 동기 8 제 3 절 논문의 목적 9 제 4 절 논문의 구성 10 제 2 장 이론 및 설계 11 제 1 절 총론 - 자기영동 기반 다층 미세유체 칩의 구조 11 제 2 절 미세유체 채널의 치수와 구조 및 역학 16 제 1 항 유체 채널에서의 변수 계산 16 제 2 항 폴리우레탄 아크릴 막에서의 유체 저항 20 제 3 항 검퓨터 시뮬레이션 24 제 3 절 자성 마이크로 비드의 역학 27 제 3 장 제작 37 제 1 절 망 형태 폴리우레탄 아크릴 막의 제작 38 제 2 절 PDMS 다층 미세유체 구조물의 제작 47 제 1 항 1층, 3층 미세 유체 채널의 제작 47 제 2 항 2층 미세 유체 채널의 제작 51 제 3 절 아크릴 막과 PDMS 채널의 접합 56 제 4 장 마이크로 비드 실험 59 제 1 절 실험 장치 및 구동 방법 59 제 2 절 마이크로 비드 분리 실험 및 검출 실험 64 제 1 항 마이크로 비드 분리 실험 64 제 2 항 마이크로 비드 검출 실험 66 제 3 절 마이크로 비드 형광 검출 계측 68 제 5 장 결론 71 참고문헌 73 Abstract 75Maste

표면 정보를 이용한 MRI와 PET 영상 정합을 위한 볼륨 영상 처리

Image Registration is the process of aligning images so that corresponding features can easily be related. It is useful for generating information which is new, complex and complement for each image. Especially medical image registration is essential process to the medical image analysis for establishing shape, structure, size, and spatial relationships of anatomical structures within the patient, together with spatial information about function and any pathology or other abnormality. Image registration can be classified into several categories by variable criteria. Globally it can be divided into monomodality and multimodality registration by the modality employed, and also into the point based, surface based and intensity based registration by the image features applied. In this paper, it will be described about the MRI-PET brain volume image processing which is essential procedure for the surface based registration includes preprocessing volume images, extracting and making new information from them and transforming them geometrically in more efficient way. They are the very necessary process for MRI - PET brain image registration, which is the multimodality registration of anatomical and functional images to detect abnormality of glucose metabolism in a brain. It is required to preprocess the volume images to approximate the different voxel values and to make it easy to extract necessary information from the images, and to study about the more efficient method of sampling and geometric transformation. MRI and PET volume images are preprocessed and segmented as properly by considering each modality feature. To preprocessing MRI and PET brain volume images, each voxel value of object volume images acquired by different modalities are adjusted to be regular square shapes by linear interpolation. Also for the segmentation of the brain area are applied thresholing, dilation, erosion and region growing algorithms, and then surface information like point locations and connection measurements, is extracted by using the 8 directional chaincode algorithm. After completing segmentation and extraction of the surface information, sampling points from the brain surface of the test volume PET image applying the curvature values calculated from the surface information. Initial geometric transformation is accomplished after the sampling procedure based on the interested brain volume size instead of doing over the whole volume area to result the more exact transformation.; 영상 정합이란 영상들을 배열하여 대응되는 특성을 연관시키는 과정으로, 서로 다른 정보를 결합하여 상호 보완적인 복합적이고 새로운 정보를 생성한다는 점에서 유용한 의미를 가진다. 특히 의료 분야에서의 영상 정합은 인체의 해부학적 구조, 크기 및 연관성 등을 병변의 기능 정보와 함께 생성하기 위한 것으로 의료 영상 분석의 기본이라 할 수 있다. 영상 정합은 여러 기준에 의하여 분류될 수 있는데 모달리티를 기준으로 크게 단일 및 다중 모달리티 정합으로 나뉠 수 있으며, 또한 정합에 사용되는 영상의 특성에 따라 표식 기반, 표면 정보 기반 및 명암도 기반 정합으로 나뉘어 질 수 있다. 본 논문에서는 다중 모달리티 볼륨 영상의 표면 정보 기반 영상 정합 기법을 응용하기 위한, 볼륨 영상의 전처리 및 정보 생성 그리고 효과적인 기하 변환을 목적으로 한다. 해부학적 영상을 얻을 수 있는 대표적인 모달리티인 MRI 뇌 영상과 기능적 모달리티인 PET 뇌 영상의 정합을 통하여 뇌 부위의 포도당 대사 이상을 판별할 수 있는 가시적인 결과를 얻기 위한 주요 과정으로서, 서로 상이한 복셀 정보를 조정하고, 표면 정보를 효율적으로 추출하기 위한 전처리 과정이 요구되며, 효과적인 샘플링 및 기하 변환 방법에 대한 연구가 필요하다. 이러한 요구 사항에 대하여 본 논문에서는 상이한 복셀 정보의 조정을 위하여 각 모달리티 별 복셀 크기에 대한 선형 보간을 통하여 복셀 크기를 정방형으로 조정하고, MRI와 PET 영상에 대하여 각 모달리티 별 볼륨 영상의 특성에 맞는 서로 다른 전처리를 수행하였다. MRI와 PET 뇌 볼륨 영상에 대하여 이진 영상 변환, 영상 팽창 및 침식을 통한 전처리 수행 후 영역 확장 알고리즘을 이용하여 뇌영역을 분할해 내었으며, 8방향 체인 코드 알고리즘을 사용하여 뇌 영역 표면의 연결 방향 성분 및 표면 점 위치 정보를 추출하였다. 그리고 PET 뇌 볼륨 영상에 대하여 표면 곡률 정보를 이용한 샘플링을 수행하고, 참조 MRI 영상과의 실제 관심 영역인 뇌 볼륨 크기에 기반한 바운딩 박스를 생성하여 효과적인 초기 기하 변환이 이루어 지도록 하였다.논문개요 = vi I. 서론 = 1 1.1 연구 배경 = 1 1.2 연구 목적 및 내용 = 3 II. 관련 연구 = 7 2.1 의료 영상 정합 기법 = 7 2.2 표면 정보 기반 영상 정합 = 10 III. MRI와 PET 볼륨 영상 전처리 = 13 3.1 복셀 선형 보간 = 13 3.2 뇌 영역 분할 = 15 IV. 표면 정보 생성 및 기하 변환 = 19 4.1 볼륨 객체 표면 정보 추출 = 20 4.2 표면 곡률 정보 기반 샘플링 = 21 4.3 관심 객체 크기 기반 기하 변환 = 23 V. 구현 및 실험 결과 = 27 5.1 구현 환경 및 실험 영상 = 27 5.2 구현 및 실험 결과 = 28 VI. 결론 및 향후 연구 = 41 6.1 연구 결과 및 의의 = 41 6.2 향후 연구 = 42 참고문헌 = 43 ABSTRACT = 4

A Study on Brahms's Organ Music : Earlier Organ Works

교향곡과 피아노음악을 쓴 대가로서 낭만주의 시대의 대표적인 작곡가인 요하네스 브람스(Johannes Brahms, 1833-1897)는 요한 세바스찬 바흐(Johann Sebastian Bach, 1685-1750), 루트비히 판 베토벤(Ludwig van Beethoven, 1770-1827)의 영향으로 낭만주의의 화려한 시대에 있어 고전파음악의 전통을 지킴으로써, 그의 소수의 오르간 작품(코랄 전주곡, 전주곡, 푸가)에서도 과거의 형식들과 작곡방식을 선호하는 경향을 숨김없이 보여주었다. 브람스는 펠릭스 멘델스존(Felix Mendelssohn, 1809-1847), 로베르트 슈만(Robert Schumann, 1810-1856),프란츠 리스트(Franz Liszt, 1811-1886)와 함께 독일 오르간 음악의 전통에 강한 뿌리를 내리고 있으면서도 자신만의 특색을 나타내었다. 브람스의 오르간 음악에서는 바로크적 기법인 푸가를 중심으로 한 대위법적 기법과 반음계 진행의 잦은 사용, 낭만적인 서정성이 나타난다. 본 논문에서는 낭만주의의 시대적 배경과 낭만주의 음악을 연구하고 브람스의 초기작품 4곡을 분석, 연구하여 그의 음악에 나타난 기법들을 살펴보았다. 브람스의 초기 오르간 작품들을 살펴보면, 코랄 전주곡과 푸가 “아 슬픔이여,아 번뇌여”(Choralvorspiel und Fuge uber "O Traurigkeit, o Herzeleid)는 교차리듬을 사용하였고, 전주곡과 푸가 a-moll(Praludium und Fuge a-m oll)과 전주곡과 푸가 g-moll(Praludium und Fuge g-moll)에서는 각각의 프렐류드에서 똑같은 토카타적인 요소를 가지고 있다. 그리고 푸가 as-moll(Fuge as-moll)은 앞의 작품들과 달리 프렐류드나 코랄을 동반하지 않았다. 브람스의 초기 작품들은 뒤셀도르프(Duesseldorf)에서 쓰여졌고, 주로 대위법적인 성격을 가졌다. 풍부한 화성과 반음계의 사용을 볼 수 있으며, 그의 코랄 작품에서의 교차리듬은 40년 후의 또 다른 코랄 작품에도 사용되었다. 브람스는 많은 오르간 작품을 남기지는 않았지만 동시대의 작곡가들과는 달리 낭만적이고 화려한 기법보다는 절제되고 고전적인 경향을 보여주며, 특히 그의 초기작품에서는 토카타적인 요소와 푸가를 중심으로 한 대위법적 기법, 코랄에서의 제목의 느낌처럼 반음계 진행을 통한 어둡고 슬픈 느낌의 표현 등을 통하여 그의 작곡 기법을 잘 나타내고 있다.;Johannes Brahms (1833 - 1897) was one of the world's greatest composers of symphony and piano during the Romantic age. He was influenced by J. S. Bach's (1685 - 1750) and Ludwig van Beethoven's (1770 - 1827) splendidly traditional classical form, displaying the trendy fugue of their work. With these three German organ composers, Felix Mendelssohn (1809 - 1847), Robert Schumann (1810 - 1856) and Franz Liszt (1811 - 1866), Brahms was also able to display the characteristics of traditional German organ music. His Baroque organ music technique included the musical Fugue, counterpoint and a chromatic scale displaying romantic lyricism. This thesis is a research on the background of the Romantic age with an anyalisis of the early days of Brahm's four compositions. Let us analyze Brahm's four earlier works of art, including the Choralvorspier und Fuge uber "O Traurigkeit, o Herzeleid"s crossing rhythm, Pradlium und Fuge a-moll and Praludium und Fuge g-moll with a toccotta rhythm. Before this composition, Fuge as-moll, the earlier composers differed from him because they had not used the Prelude Choral. Brahms wrote his earliest composition in Duesseldorf, where he used the counterpoint technique. He also used abundant harmony with a chromatic scale. We can still see his choral composition's crossing rhythm forty years later. Brahms' many organ compositions differed from his contemporary composer's works because he used a temperance with a classic yet trendy tendancy beyond the typical splendid Romantic techniques of that day and age. In particular, his early elements of tosca and fugue counterpoint. Through his dark and sad-feeling choral titles the listener can know the display of his composition's technique.I. 서론 = 1 II. 낭만 시대와 낭만 오르간 음악의 특징 = 2 III. Brahms의 오르간 음악 = 8 A. Brahms의 생애 = 8 B. 브람스의 오르간 음악 = 15 IV. 브람스의 초기 오르간 작품 4곡 분석 = 22 A. 프렐류드와 푸가 a minor의 분석(1856) = 22 B. 프렐류드와 푸가 g minor의 분석(1856) = 30 C. 푸가 a minor의 분석(1856) = 38 D. 코랄전주곡과 푸가 "아 슬픔이여 아 번뇌여" 분석(1856) = 42 V. 결론 = 51 참고문헌 = 54 ABSTRACT = 5

청소년 축구선수가 지각하는 자아존중감과 팀 헌신도, 팀 분위기의 구조적 관계

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 체육교육과, 2015. 2. 권성호.본 연구는 청소년 축구선수가 지각하는 자아존중감과 팀 헌신도, 팀 분위기의 구조관계를 검증하고, 배경변인에 따른 집단 간 차이 분석을 통해 지도자와 선수들에게 긍정적인 팀 분위기 형성에 기여할 수 있는 정보자료를 제공하고자 하였다. 대한축구협회에 등록된 서울, 경기, 인천 지역의 고등학교 남자 축구선수 366명의 자료를 바탕으로 연구를 진행하였으며, 자아존중감, 팀 헌신도, 팀 분위기 질문지의 신뢰도 및 타당도를 검증한 후 연구의 목적에 맞도록 자료 분석을 실시하였다. 각 변인 간의 관계를 살펴보기 위해 상관관계검증을 실시한 결과, 자아존중감과 팀 헌신도, 팀 분위기의 하위요인 간에는 정적(+) 상관이 있는 것으로 나타났으며, 영향관계를 살펴본 결과, 자아존중감은 팀 헌신도와 팀 분위기에 정적(+)인 영향을 미치며, 팀 헌신도 또한 팀 분위기에 정적(+)인 영향을 미치는 것을 확인하였다. 자아존중감과 팀 헌신도, 팀 분위기의 구조관계를 검증한 결과, 팀 헌신도가 자아존중감과 팀 분위기의 관계를 매개하는 것으로 나타났다. 또한 주전여부에 따른 연구모형의 집단 간 차이를 검증하기 위해 측정 동일성 검증과 집단 간 차이 분석을 실시한 결과, 측정 동일성이 검증되어 여러 집단에 적용 가능한 모형임을 확인하였고, 주전과 비주전 집단 간에 유의한 차이가 없는 것으로 확인되었다.목 차 Ⅰ. 서론 1 1. 연구의 필요성 1 2. 연구 목적 6 3. 연구 문제 7 4. 용어의 정의 8 1) 팀 분위기 8 2) 팀 헌신도 8 3) 자아존중감 8 Ⅱ. 이론적 배경 9 1. 팀 분위기 (team climate) 9 1) 팀 분위기의 개념 및 정의 9 2) 스포츠 팀 대상의 팀 분위기 연구 10 2. 팀 헌신도 (team commitment) 10 1) 팀 헌신도의 개념 및 정의 10 2) 팀 헌신도 관련 이론 12 3) 팀 헌신도의 유형 14 3. 자아존중감 (self-esteem) 15 1) 자아존중감의 개념 및 정의 15 2) 자아존중감의 형성 및 발달 16 3) 자아존중감의 특징 17 4) 스포츠 영역에서의 자아존중감 연구 18 Ⅲ. 연구방법 19 1. 연구대상 19 2. 조사도구 20 3. 연구절차 33 4. 자료분석 33 5. 연구의 윤리적 검증 34 Ⅳ. 결과 1. 각 변인의 기초통계량 35 2. 배경변인에 따른 자아존중감과 팀 헌신도, 팀 분위기 37 1) 주전여부에 따른 자아존중감과 팀 헌신도, 팀 분위기 37 3. 자아존중감, 팀 헌신도, 팀 분위기 간의 영향관계 38 1) 자아존중감이 팀 분위기에 미치는 영향 38 2) 팀 헌신도가 팀 분위기에 미치는 영향 40 3) 자아존중감이 팀 헌신도에 미치는 영향 41 4. 연구모형 검증 42 1) 연구모형 검증 42 2) 매개모형 검증 45 5. 연구모형의 집단 간 차이 분석 46 1) 주전여부에 따른 측정동일성 검증 46 2) 주전여부에 따른 집단 간 차이 분석 47 Ⅴ. 논의 48 Ⅵ. 결론 및 제언 54 1. 결론 54 2. 제언 55 참고문헌 57 부록 67Maste

Changes in domestic medical environment after IBM AI - Focusing on wantson for oncology

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 과학저널리즘대학원프로그램, 2018.2,[iii, 35 p. :]4차 산업혁명 시대를 맞아 헬스케어 산업이 주목받고 있다. 이는 고령화 사회와 맞물려 차세대 신성장동력 산업으로 떠오르고 있기 때문이다. 시장조사 전문기관 플런켓리서치에 따르면 글로벌 헬스케어 시장 규모는 6조1500억 달러(2013년 기준)에 달한다. 이는 전 세계 GDP인 약 76조 달러의 8% 규모다. 또 세계 헬스케어 산업은 향후 연평균 12~16% 성장할 것으로 전망되고 있다. 최근 우리나라 의료계에 인공지능(AI)이 도입되면서 4차 산업혁명의 영향을 받기 시작하였다. 인공지능(AI)은 4차 산업혁명의 핵심 기술 중 하나다. 가천대 길병원은 지난해 12월 미국 IBM의 인공지능(AI)인 '왓슨 포 온콜로지(Wantson for oncology·WFO)'를 도입해 인공지능암센터를 개소하였다. 이제 4차 산업혁명은 실제 국내 의료계에 밀접하게 활용되고 있다. 이후 1년 만에 7개 병원에서 왓슨을 사용하고 있다. 실제 인공지능은 우리나라 의료계에 큰 영향을 미치고 있었다. 왓슨 도입과 함께 시작된 다학제 진료는 의료계의 문화를 바꾸고 있다. 또한 인공지능 도입으로 국내 의료계가 4차 산업혁명에서 경쟁력을 갖출 수 있는 계기가 마련되었다. 본 연구는 통계적인 조사가 불가능해 IBM의 인공지능(AI) '왓슨 포 온콜로지'를 도입한 6개 병원의 책임자를 만나 심층 인터뷰하는 방법으로 WFO 도입 영향에 대해 분석하였다. 연구 결과 WFO 도입은 의사의 보조 수단으로써 긍정적인 변화를 가져왔으며, 여러 의사가 진료하는 다학제 진료 문화가 안착되었고 환자와 의사의 만족도가 동시에 높아졌다는 것을 확인할 수 있었다. 특히 글로벌 헬스케어 시장에서 인공지능과 의료빅데이터가 아직 초기 단계임을 확인하였기 때문에 향후 국내 IT기업에게도 4차 산업혁명이 큰 시장으로 열릴 수 있다는 가능성을 제시할 수 있었다.한국과학기술원 :과학저널리즘대학원프로그램

APPARATUS AND METHOD FOR OBJECT TRACKING

본 발명의 실시 형태는 객체 추적장치 및 그 방법에 관한 것이다.본 발명의 실시 형태에 따른 객체 추적 방법은, 복수의 이미지들을 수신하는 이미지 수신 단계; 상기 복수의 이미지들의 코너 특징점(corner feature point)을 검출하는 코너 특징점 검출 단계; 상기 복수의 이미지들 각각의 복수의 적분 이미지(integral image)들을 형성하는 적분 이미지 형성 단계; 상기 복수의 적분 이미지들 각각에 대하여 상기 코너 특징점을 중심으로 하고 서로 다른 스케일(scale)을 갖는 복수의 패치들을 형성하는 패치 형성 단계; 상기 복수의 패치들을 복수의 하위영역들로 분리하고, 상기 복수의 하위영역들 각각의 표현자(descriptor)를 생성하는 표현자 생성 단계; 및 상기 복수의 이미지들의 표현자를 매칭(matching)하는 표현자 매칭 단계; 를 포함한다

Head mounted computer interfacing device and methodusing eye-gaze direction

본 발명은 컴퓨터를 사용하는 사용자의 눈의 응시방향을 찾아내어 그 응시방향에 따라 컴퓨터 모니터 상에 마우스 포인터를 나타내고 움직임으로써 컴퓨터의 입력장치로 활용하는 시스템에 관한 것이다. 사용자의 머리의 움직임이 허용된 상황에서 시선방향을 검출하여 컴퓨터 모니터상의 어느 위치를 응시하고 있는 지를 검출할 수 있도록, 본 발명은, 사용자가 머리의 움직임을 검출하는 자기센서의 수신부와 눈의 움직임을 검출하는 카메라와 거울을 머리에 장착하고 이 장치로부터 모니터 스크린 상의 응시점을 추출하는 것에 그 특징이 있다. 본 발명의 시스템은 컴퓨터를 조작하는 새로운 형태의 인터페이스를 제공하는 효과가 있다