• 비파괴검사학회지
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• 제35권2호
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• pp.134-140
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• 2015

전통적인 뜸 요법은 시술자의 주관적이고 정성적인 치료로 인해 환자의 피부에 강한 열 자극이 가해져 심한 통증을 주거나 화상을 입히는 문제점을 갖고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위한 대안으로 객관성과 정량화가 가능한 초음파를 활용한 뜸 자극 치료기술이 주목받고 있다. 하지만, 초음파 에너지를 열에너지로 변환하기 위해서는 초음파 치료기기의 음향렌즈에 따른 초음파 집속 특성 분석이 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 초음파 집속 특성에 영향을 주는 음향렌즈의 형태(오목렌즈, 계단형 렌즈)에 따른 집속 시뮬레이션을 통해 각 렌즈의 음압 분포, 음압의 크기, 초점의 위치를 계산하였으며, 설계한 렌즈를 제작하여 음압 측정 실험을 통해 음향렌즈의 집속 성능을 검증하였다.

• 한국음향학회지
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• 제13권5호
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• pp.15-23
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• 1994

31개의 마이크로폰이 34mm 간격으로 선형배열된 음향영상장치용 전자 렌즈를 제작하였다. 마이크로폰을 이용한 음향센서의 공진주파수는 20kHz이고, 16개의 마이크로폰은 수평으로 나머지 15개의 마이크로폰은 수직으로 배치되어 있어서, 음원의 2차원적인 각도를 알아낼 수 있고 음원의 운동을 실시간으로 추적할 수 있다. 이산 푸리어변환할때 ㅈ나타나는 aliasing 문제 때문에 제작된 렌즈의 최대 관찰가능각도는 15도로 제한된다. 또한 촛점을 맞추기 위해 직각위상 검파방법을 이용하였다. 무향실에서 PC를 이용하여 음향렌즈를 실험하였으며 음향영상이론과 일치하는 결과를 얻었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제39C권12호
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• pp.1318-1322
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• 2014

기존의 음파의 위상차를 이용하여 음원의 위치와 움직임을 파악하던 소나와 원리가 전혀 다른 음향렌즈형 소나를 개발한다. 이 음향렌즈형 소나는 파동을 수차 없이 렌즈의 반대편 가장자리의 한 점에 완벽히 모으므로 음원의 움직임을 직접 눈으로 볼 수 있다. 소리를 빛으로 바꾸어 움직임을 바로 인식하므로 빛이 전혀 들어오지 않는 깊은 해저의 음향창으로 사용될 수 있다. 실질적으로 사용이 가능한 크기의 소나 모형을 소개하고 현재까지의 개발상황을 보고한다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권4호
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• pp.181-190
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• 2014

수중음향렌즈 시스템은 해저를 탐사하여 고해상도의 영상을 얻어내는 시스템의 하나로 음향렌즈를 이용하여 빔을 형성한다. 음향렌즈를 이용하여 빔을 형성함으로써 복잡도를 낮추고 구동전력을 절감시킨다. 음향렌즈로부터 들어오는 빔을 배열센서로 수신하려면 음향렌즈의 빔패턴을 분석하여 센서간격을 설정하는 문제를 해결해야 한다. 여기서 SIR (Signal to Interference Ratio)을 사용하여 센서간격과 빔패턴과 영상 품질과의 관계를 분석한다. 빔패턴의 모양에 따라 SIR은 변하므로 대체로 센서간격이 넓으면 사이드로브의 영향이 감소하므로 SIR이 개선된다. 사이드로브의 크기가 크면 전반적으로 SIR이 악화된다. Apodization 함수에 따라 빔패턴의 메인로브의 폭과 모양과 사이드로브의 모양과 준위가 바뀐다. 따라서 적절한 apodization 함수를 적용하여 SIR을 개선한다. 본 논문에서 예시된 빔패턴의 경우 센서간격이 13mm에서 SIR이 0-10dB로 안정이 되지만, 그 값이 높지 않다. 따라서 Chebyshev 함수를 적용하여 37mm 이상의 구간에서 80dB의 SIR을 얻는다. 센서간격이 더 작은 경우는 Hann 함수나 triangular 함수가 좋은 성능을 나타냈다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제26권6_spc호
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• pp.687-696
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• 2016

A series of process to design an acoustic lens for underwater imaging is reviewed and the method to evaluate characteristics of the lens is investigated. If the target specification of lens is given, the design process consists of the material selection, evaluation of its properties, lens geometry design, prediction of lens characteristics, manufacturing, and evaluation by measurement. In this study, an actual acoustical lens is made by cutting polymethylpentene block. The characteristics of lens are predicted by the hybrid method, combination of ray tracing and Rayleigh integral. For the direct comparison between the prediction and measurement results, a simulation method based on the equivalent source method is suggested to reflect the actual radiation pattern of transducer used for measurements. Finally, the measurement is conducted in a small water tank to observe the actual characteristics of the manufactured lens.

• 한국음향학회지
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• 제22권5호
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• pp.408-417
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• 2003

항공전자산업이나 반도체 산업분야에서 제품에 대한 품질관리와 안정성 확보 및 생산공정의 경비절감이라는 차원에서 초음파현미경이 사용되고 있다. 기존의 초음파현미경은 음향렌즈의 단일 특성주파수에서만 영상을 획득함으로써 깊이방향의 영상분해능이 결정되어졌다. 본 연구에서는 음향렌즈의 대역폭 내에서 동작주파수를 변화시키면서 K/sub z/방향성분의 지연을 일으켜 K/sub z/ 방향의 대역폭을 증가시키므로 깊이 분해능이 향상됨을 보였다. 실험에서는 내부의 홀을 갖는 시료와 깊은 홈을 갖는 시료에 대해 다중주파수 (4.4 ㎒∼5.6㎒)를 적용한 결과, 영상강도의 변화가 단일 주파수인 경우 10%이내로 변화하였으나 다중주파수의 경우 50%로 나타났다 한편 결함의 깊이가 다른 고체 내부의 결함에 대한초음파 영상의 복원시, 진폭의 경우에는 단일 주파수를 사용한 경우 결함의 형태는 나타났으나 깊이 정보는 알 수 없었고 다중 주파수를 사용한 경우 깊이에 따라 다른 영상 강도를 나타내며 출력되었다. 따라서 초음파 현미경에서 다중주파수를 사용할 경우, 깊이방향으로 더 좋은 영상분해능을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 1999년도 학술발표대회 논문집 제18권 1호
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• pp.395-398
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• 1999

본 연구에서는 초음파현미경에서 다중의 동작주파스를 사용하여 얻어진 영상을 합성하여 깊이분해능이 개선된 초음파영상을 복원하는 방법을 연구하였다. 실험을 위하여 중심주파수가 5MHz이고 비대역폭이 $35\%$인 초음파변환기를 사용하여 초음파현미경을 구성하였다. 시편은 알루미늄을 이용하여 표면에 깊이가 $100{\mu}m$이고 지름이 2mm인 원형결함을 제작하였다. 실험결과, 동작주파수가 5MHz인 단일 주파수를 사용하여 얻어진 영상에서 결함이 존재하는 면과 그렇지 않은 면에 대한 콘트라스트가 0.098로 나타났다. 반면에 동작주파수를 $4.4MHz\~5.6MHz$ 범위에서 200kHz씩 변화시키면서 획득한 데이터를 합성하여 얻어진 영상에서 결함이 존재하는 면과 그러하지 않은 면에 대한 영상 콘트라스트가 0.398로 나타났다. 따라서 초음파현미경에서 다중의 동작주파수를 사용한 경우, 피사체의 깊이 변화에 대한 영상의 콘트라스트가 단일주파수를 사용한 경우에 비하여 개선되어 나타났으며 깊이분해능이 향상되었다. 앞으로의 과제는 초음파현미경에서 음향렌즈의 집속도 변화에 대한 적절한 동작주파수의 동작범위와 영상의 분해능과의 관계에 대한 연구가 계속되어져야 한다고 본다.

• 한국음향학회지
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• 제9권2호
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• pp.5-13
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• 1990

본 연구에서는 수 파장 이상의 깊이에 존재하는 결함을 탐상하기 위하여 50MHz의 중심주파수에서 동작하는 small aperture형 초음파현미경을 구성하였고 다층구조 샘플에 대한 영상을 연구분석하였다. 다층구조물에서의 출력특성을 음향감쇠, 수차, 렌즈형태, 샘플의 특성에 영향을 받으며 이것은 다층구조 I.C.와 bonding층 탐상에 이용할 수 있다. 실험결과, small aperture형 초음파현미경은 large aperture형 시스템에 비하여 두꺼운 샘플의 탐상에 유리하며 타 도구에서 관찰이 어려운 다층구조의 층별 탐상과 내부구조의 변형상태등을 2차원 영상으로 탐상할 수 있는 유용한 도구임을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제34권4호
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• pp.264-273
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• 2015

본 논문에서는 의료용 초음파 트랜스듀서의 방사 빔 형상의 개선에 관하여 연구하였다. 빔 형상의 개선을 위하여 분할전극과 다초점 렌즈를 포함하는 새로운 트랜스듀서 구조를 고안하였다. 먼저 선형 음원에 대해 유한요소 해석을 통해 빔 형상을 분석한 후, 부엽의 크기, 집속구간 및 빔폭 등의 성능들을 동시에 고려하여 고안된 구조의 최적설계를 수행하였다. 이때 집속구간과 최소 빔폭의 비율을 성능지수로 사용하여 고안된 구조의 최적치수를 도출하였다. 그 결과 부엽의 크기가 -20.2 dB로 작고, 최소 빔폭이 2.04 mm이고 깊이 30 mm부터 160 mm까지 좁고 일정한 빔폭을 가지도록 빔 형상이 개선되었다. 나아가, 고안된 구조를 가지도록 트랜스듀서 시편을 제작하고 빔 패턴을 측정하여 해석 결과와 비교함으로써, 고안된 트랜스듀서 구조의 타당성을 검증하였다.

• 한국음향학회지
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• 제34권3호
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• pp.210-218
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• 2015

초음파 영상 품질의 향상을 위해 트랜스듀서의 구동전압을 높이게 되면 트랜스듀서에서 열이 발생하여 환자의 피부 화상 및 트랜스듀서의 성능 저하를 초래할 수 있다. 따라서, 이렇게 온도가 상승하지 않도록 트랜스듀서 내의 열을 효율적으로 분산할 수 있는 방안에 대해 연구하였다. 이때 열 분산 해석 대상으로 중심주파수가 3 MHz이고 32채널을 가진 위상배열 트랜스듀서를 선정하였다. 먼저 트랜스듀서의 동작에 따른 발열 구조를 이론적으로 분석하였고, 그 결과로서 재료의 감쇠와 음압의 크기가 발열에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 나아가 유한요소 해석을 통해 트랜스듀서 구성소자의 물성이 열 분산에 미치는 영향을 분석하였다. 분석된 결과를 바탕으로 트랜스듀서 내 열이 잘 분산되기 위한 구성소자의 열물성을 정하였다. 도출된 열 물성을 유한요소 해석 모델에 적용한 결과 환자와 접촉되는 부분인 음향렌즈의 최고온도가 원래 값의 51 %로 저하되었다.