This work provides the biomechanical evaluations of a manual wheelchair with a bi-directional driving system. The new propulsion strategy can be accomplished by employing a special gear system that converts the oscillatory motion of a handrim into the unidirectional output motion of a wheel. A main feature of the forward. backward propulsion is to supply continuous driving torque without break. Motion. analysis has been performed through 2-dimensional image processing for measuring the kinematic properties of the upper arm and fore arm. Then, the inverse dynamics analysis has been done for obtaining the joint torques, the handrim forces and input/output powers. Results show that the output power by the forward. reverse propulsion is almost twice as much as that by conventional propulsion. Also, the new propulsion is expected to reduce the fatigues and injuries at arm joints by employing more muscle groups for movement. In conclusion, the forward. reverse propulsion can greatly improve the performances of manual wheelchairs by providing better mobility as well as by guaranteeing several advantages from a biomechanical viewpoint. Future development of a manual wheelchair optimized for the bi-directional propulsion will further improve the propulsion performances.
본 논문에서는 자전거의 언덕 등판 시 페달릴 방향이 근육의 활성도에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여 정역구동이 가능한 특수유성기어와 언덕 경사각에 따른 마찰력을 후륜에 인가할 수 있는 자기제동장치가 장착된 자전거로 실험 장치를 구성하고 3차원 동작분석과 근전도 분석을 수행하였다. 근활성도는 장단지근, 대퇴사두근, 전경골근, 비장근에 대해서 측정하였으며 언덕 경사는 $0^{\circ}$에서 $6^{\circ}$까지 변화시켰다. 근전도 신호는 우선 평균제곱법을 적용하여 25 ms마다 평균값을 구하고 50개의 연속된 주기에 대한 ensemble 곡선을 구하여 분석하였다. 그 결과로부터 페달링 방향의 변화는 자전거 주행 속도 및 인체하지 근육의 활성도에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 구체적으로는 크랭크 각도에 따른 근활성도의 패턴 및 최대값의 분포에 있어 정방향 구동과 역방향 구동은 큰 차이를 보이는데 근활성도의 최대값은 정구동으로 페달링할 때가 역 구동으로 페달링할 때보다 큰 반면 근활성도의 평균값은 장단지근과 대퇴사두근에서는 정구등 페달링이 더 높게 나타나고 전경골근과 비장근에서는 역구동 페달링이 더 높게 나타나며 주행 등판각이 증가하면 페달링 방향이 바뀜에 따른 근활성도 최대값의 차이는 더욱 커진다.
일반적으로 분포형 모형에서는 유역을 공간적으로 작은 계산단위로 분할하고, 각 단위에 대해 모형의 이론식을 전개하여 풀이하게 된다. 이 계산단위는 일반적으로 입력자료의 공간적인 해상도보다 크기 때문에 어느 정도 수준까지의 취합을 내포하게 된다. SWAT에서도 수문응답단위 (HRU; Hydrological Response Unit)라는 계산 단위를 통하여 모형 입력 매개변수를 생성하고, 모의를 수행한다. 따라서, 본 연구에서는 SWAT 모형의 거동 특성과 유역별 적정한 수준의 소유역 분할에 대한 기준을 제시할 목적으로 경안천 유역과 보청천 유역을 선정하여, 각 유역변 소유역 수 및 HRU 수에 따른 연평균 유출과 유사의 변화를 검토하였다. 검토 결과, 경안천 유역에 대해서는 SWAT 모형의 적용시에 하천망 생성을 위한 임계면적을 300 ha 이하로 두어 55개 이상의 소유역으로 분할하고, HRU 생성을 위한 토지이용과 토양 면적비는 $8\%$ 이하로 설정하여야 안정적인 유출과 유사 모의가 가능하며, 보청천에 대해서는 임계면적을 5,000 ha 이하로 하여 최소 5개 이상의 소유역으로 분할하고, 토지이용과 토양 면적비는 $1\%$ 이하로 설정하여 HRU를 생성함으로써 안정적인 유출 및 유사 모의가 가능한 것으로 나타났다. 이상의 결과와 같이 적절한 수준의 소유역 분할과 HRU 생성에 대한 기준을 제시함으로써, 모형의 모의 결과의 신뢰도를 크게 감소시키지 않으면서 모형의 입력자료 구축시간과 모형 구동시간을 단축함으로써 모형의 적용 효율을 높일 수 있을 것으로 판단된다.
제안된 EMC 필터는 높은 투자율의 페라이트 비드와 관통형 콘덴서로 구성하여 제작하였고, 10 MHz ~ 1.5 GHz에서 전원선에서 광대역 노이즈 신호에 대한 EMC 요구를 만족시킨다. 최적의 필터를 설계하기 위하여 페라이트 비드의 임피던스를 계산하여 찾았다. 그 결과, 광대역 EMC 필터는 차동모드 노이즈와 공통모드 노이즈에 대해 10 MHz ~ 1.5 GHz대역에서 30 dB 이상의 필터 특성을제안된 EMC 필터는 높은 투자율의 페라이트 비드와 관통형 콘덴서로 구성하여 제작하였고, 10 MHz ~ 1.5 GHz에서 전원선에서 광대역 노이즈 신호에 대한 EMC 요구를 만족시킨다. 최적의 필터를 설계하기 위하여 페라이트 비드의 임피던스를 계산하여 찾았다. 그 결과, 광대역 EMC 필터는 차동모드 노이즈와 공통모드 노이즈에 대해 10 MHz ~ 1.5 GHz대역에서 30 dB 이상의 필터 특성을 나타내었다. 그리고, DC ~ 1.8 GHz 주파수 대역에서 10 ~ 30 dB이상의 내성 특성을 향상시켰다. 나타내었다. 그리고, DC ~ 1.8 GHz 주파수 대역에서 10 ~ 30 dB이상의 내성 특성을 향상시켰다.
정밀 전기.전자기기들이 외부의 전원장해와 과도 전압에 의하여 오동작되거나 부품이 파괴되어 기기의 기억장치가 지워지기도 하며, 전도성 노이즈의 형태로 다른 기기에 장해원이 될 수도 있는 등 그 피해가 늘고 있어 이에 대한 보호대책이 요구되고 있다. 따라서 본 논문에서는 디지털 영상기기인 PDP를 측정대상기기(EUT)로 하여 임피던스에 적합한 노이즈 저감 필터를 제작하고, 더불어 관통형(Feed-through) 커패시터 와 높은 투자율을 가진 페라이트 비드로 이루어 진 필터를 함께 적용한 PDP용 광대역 EMC 필터를 제작하고, 그 특성을 평가하였다. 본 연구에서 제작한 필터의 삽입손실은 10 MHz~l.5 GHz에서 40 dB 이상 감쇠되어 CISPR Pub. 22규격과 IEC 61000-4-4의 level 4까지 만족하는 우수한 필터임을 확인하였다.
본 연구에서는 LF2407 DSP제어기를 사용한 혼합형 랜덤 펄스폭 변조기법(HRPWM : Hybrid Random PWM)을 제안하였다. 제안된 HRPWM은 PRBS (Pseudo-Random Binary Sequence)로 동작하는 시프트 레지스터의 lead-lag 랜덤 비트를 사용한다는 점에서 종전의 방법과 동일하다. 그러나 Lead-Lag 랜덤 비트와 논리적인 비교를 하기 위해 고정 주파수의 캐리어를 사용 하지 않고 랜덤 주파수의 삼각파 캐리어를 이용한다는 점이 종전의 방법과 다르다. LF2407 DSP에 의하여 랜덤 수 및 PRBS 그리고 3상 기준 정현파를 실시간으로 발생하며, DSP외부의 주파수 변조기 MAX038에 의하여 랜덤 주파수의 캐리어를 발생한다. 제안된 기법을 LF2407기반의 3상 유도모터 구동장치에 적용한 결과, 모터 전류파형은 종전의 방법과 유사한 파형을 유지하면서도 모터 전압 및 전류의 고조파 스펙트럼은 광대역 주파수로 분포시킬 수 있었다.
본 연구에서는 유역모델링 시 오염원 산정의 공간적 범위를 합리적으로 고려하기 위해서, 유역모델링을 위한 소유역 구분간의 공간해상도를 유역의 오염부하량 산정을 위한 공간단위 수준으로 설정하여 새만금호 유역수질모델링을 실시하였다. 모형 구축은 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran)를 이용하였으며, 오염부하량 산정단위인 리 동의 행정경계, 수치표고모델(DEM), 농경지 배수로 등 구조물들을 고려하여 새만금 유역을 대상으로 804개의 소유역을 구분 적용하였다. 소유역 세분화에 따른 계산량을 고려하여 효과적인 모델 구동을 위해 만경유역 7개, 동진유역 7개, 연안유역 3개 (총 17개)의 서브모델로 모의시스템을 구성하여 상류에서 하류로 서브모델을 순차적으로 보 검정 및 모의하도록 구현하였다. 유량 보 검정은 14개소 수문측정자료(2009~2013)와 자동보정기법을 적용하여 수행하였다. 유량보 검정결과 NSE (Nash-Sutcliffe coefficient)가 0.66~0.97, PBIAS가 -31~16.5%, $R^2$는 0.75~0.98의 범위를 보여 모형의 적용성을 확인할 수 있었다. 한편, 수질 보 검정의 경우 29개소 수질측점을 대상으로 온도, DO, BOD, TN, TP의 항목에 대해 유량보정과 같은 기간에 대해 수동보정을 실시하였다. 수질결과는 일부 상류유역에서 갈수기시 모의값이 다소 불안정한 부분이 발견되나 대체로 각 측점의 수질에 대한 시간적 변동 패턴과 평균적 수질은 합리적으로 모의하는 것으로 나타났다. 공간세분화에 따른 모델링결과를 선행연구들과 비교한 결과, 유량부문에서 우수성을 보였으나 수질부문은 비슷한 수준으로 나타났다. 본 연구는 향후 유역 오염원, 수자원 운영 등에 관한 정밀 자료 확보 시 이를 고려하는 고도화된 수문 수질 모델링 개발 및 구축에 적용될 수 있는 시스템으로 활용성이 높을 것으로 판단된다.
전동 엑추에이터는 사용자의 명령 입력 신호(열림/닫힘/정지)를 받아 엑추에이터 내부의 각종 센서(밸브의 위치, 회전력, 모터의 상태 등)들의 상태를 확인하고 모터를 정/역 제어하여 밸브를 개폐하고 엑추에이터(밸브)의 현재 상태를 출력하는 장치로 댐, 발전소, 상하수도 시설, 송유관 시설 등 다양한 분야에서 사용하는 장치이다. 전동 엑추에이터가 발전소 등에 설치되어 가동 중 문제가 발생할 경우 경제적으로 큰 손실이 발생할 수 있으므로 시스템의 신뢰성이 매우 중요하다. 본 연구에서는 전동 엑추에이터의 안전성을 높이기 위해 소프트웨어적으로 발생할 수 있는 신뢰성 문제를 하드웨어적으로 ON/OFF 시간 설정이 가능한 전동 엑추에이터 컨트롤 장치 개발을 진행하였다. 또한 전동 엑추에이터 제어 장치 개발 환경은 Xilinx 사의 Spartan7 FPGA와 Altium 툴을 활용하여 개발하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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