본 연구에서는 뼈의 특성을 파악하는 초음파감쇠 파라미터를 재평가하였다. 초음파 속도, 특정 주파수(0.5MHz)에서의 초음파감쇠 및 광역 밴드 초음파감쇠와 같은 초음파 파라미터들을 해면골 입방체 시편의 세 직교방향(전/후, 내/외, 상/하)에서 측정하였다. 그리고 컴퓨터 영상장치를 사용하여 골밀도를 측정했으며, 골 시편의 무게와 부피를 이용하여 외형밀도도 함께얻었다. 이와같이 구해진 외형밀도와 초음파 속도로부터 초음파 탄성영률을 계산하였다. 주파수 0.5MHz에서의 초음파감쇠와 광역밴드감쇠는 골밀도 및 세 직교방향의 초음파 영률과 서로 관련시켜 연관성을 조사하였다. 그 결과 특정 주파수 초음파감쇠가 골밀도 및 탄성영률을 평가하는 능력에 있어서 광역밴드 감쇠보다 우수함을 알 수 있었다. 따라서 광역밴드 초음파감쇠를 측정하여 골의 상태를 평가하는 형행 초음파 진단 기법이 재검토 되어야 하며 본 연구에서 증명된 특정주파수(0.5MHz) 초음파감쇠를 이용하여 골 다공증 진단 예측율을 향상시킬 수 있다.
본 논문에서는 지반에 매립된 파이프에서 전파되는 유도초음파의 종파 모드 특성을 분석하였다. 지상 배관과는 달리 매립 배관에서는 주변 매질로 유도초음파의 누설이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 유도초음파의 감쇠가 상대적으로 커질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 유도초음파의 여러 특성들 중 종파 모드의 감쇠 특성을 중점적으로 분석하였다. 감쇠에 영향을 미치는 지반의 파동 특성(밀도, 체적종파속도, 체적횡파속도)을 결정하기 위하여 포화도와 다짐을 고려하였다. 포화도가 증가할수록 지반의 체적종파속도와 체적횡파속도는 감소하며, 다짐된 지반은 밀도와 체적종파속도, 체적횡파속도를 증가시킨다. 이와 같은 조건으로 결정된 지반의 파동 특성치와 배관의 물성치를 바탕으로 유도초음파 종파 모드의 감쇠 곡선을 계산하고, 특성을 분석하였다. 결과적으로 포화도가 증가할수록 종파 모드의 감쇠는 감소하는 경향을 나타내었고, 다짐이 증가할 경우 감쇠는 전반적으로 증가하는 경향을 나타냄을 알 수 있었다.
본 연구의 목적은 골절 위험도가 높은 대퇴골에서 음속 및 광대역 초음파 감쇠와 같은 음향특성과 골밀도 사이의 상관관계를 조사하는 것이다. 이를 위해 0.5 및 1.0 MHz의 중심주파수를 갖는 두 쌍의 초음파 트랜스듀서와 함께 투과법을 이용하여 생체 외 조건에서 15개의 소 대퇴골 해면질골 샘플의 음속 및 광대역 초음파 감쇠를 측정하였다. 또한 마이크로 컴퓨터 단층촬영법을 이용하여 해면질골 샘플의 단위체적당 골밀도를 측정하였다. 골밀도는 0.5 및 1.0 MHz 초음파 트랜스듀서를 이용하여 측정된 음속 및 광대역 초음파 감쇠와 모두 강한 상관관계를 나타냈으며, 골밀도와 0.5 MHz 초음파 트랜스듀서를 이용하여 측정된 광대역 초음파 감쇠 사이에 가장 높은 상관관계가 존재하였다. 이와 같은 결과는 생체 외 조건의 대퇴골에서 측정된 음향특성이 대퇴골의 골밀도를 예측하기에 충분한 지표라는 것을 의미한다.
초음파를 이용하여 인체 조직의 특성을 알아내는 방법은 매우 광범위하게 응용되어 오고있다. 그 중에서 초음파를 발생시킨 후 반사되어 되돌아오는 신호를 측정하여 그 감쇠 정도로부터 조직의 특성을 추정하는 방법이 많이 사용되고 있다. 이러한 감쇠현상은 발생된 초음파가 조직 내에서 흡수 또는 산란현상을 거치면서 주파수가 변이를 일으키기 때문에 발생한다. 따라서, 조직의 감쇠 특성을 알아내기 위해서, 주파수의 함수로 근사할 수 있는 감쇠 계수(attenuation coefficient)를 이용하여 시간에 따라 달라지는 주파수 변화를 추정한다. 그러나, 기존의 Ah(Auto-Regressive) 모델을 통한 시간영역 및 주파수 영역에서의 추정 방법을 사용하면 잡음이 존재하는 상황에서 시변 신호를 추정하는데 성능이 많이 저하된다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위해서, 가변 망각 인자와 재귀적인 TLS(Total Least Squares) 방법을 사용하여 시간에 따라 변하는 신호를 정확하게 추정하고 잡음환경에도 강인한 알고리듬을 제안하였다. 또한, 제안된 알고리듬은 추정 성능을 향상시킬 뿐 아니라 감쇠정도의 강약에 관계없이 망각인자의 값을 적응적으로 변화시켜 동작하는 장점을 가진다.
본 연구에서는 초음파실험을 통하여 카올린 점토 시료의 초음파 전파 속도와 감쇠특성을 조사하였다. 슬러리 압밀 방법을 이용하여 이산구조와 면모구조를 갖는 두 종류의 카올린 점토를 인공적으로 제작하였다. 초음파를 이용하여 각 구조를 가진 점토의 압축파 속도 및 감쇠 거동을 측정하였다. 측정시 가진 주파수, 시료 길이, 측정 방향 등을 변화시키며 그에 대한 영향을 조사하였다. 실험 결과 전파속도는 같은 압축 응력 조건에서 제작된 본 시료의 경우 미세구조의 영향이 크지 않았으나 감쇠 특성은 미세구조의 영향이 큰 것으로 나타났다.
본 연구는 간 초음파 영상을 활용하여 정량적인 측정 분석을 통해 조직 내 감쇠 지수, 조직 내 산란 분포지수 값 분석과 함께 초음파 영상 소견 간 일치도를 알아보고자 하였다. 2022년 8월부터 2022년 10월까지 지방간이 의심되어 간 초음파 검사 처방을 받은 45명의 환자를 대상으로 간 초음파 검사를 시행하였다. 연구결과, 초음파 영상 소견과 조직 내 감쇠 지수 간 일치도 분석 결과 Kappa 값이 0.82(p<0.05)로 두 검사 방법 간 매우 높은 일치도를 보였다. 또한, 초음파 영상 소견과 조직 내 산란 분포 지수 간 일치도 분석 결과에서도 Kappa 값이 0.642(p<0.05)로 두 검사 방법 간 높은 일치도를 보였다. 지방간 예측 시 간 초음파 소견 및 정량적인 초음파 검사 기법인 조직 내 감쇠 지수, 조직 내 산란 분포 지수를 활용한다면 지방간 환자의 진행 정도를 판단할 때 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다.
고체추진제 연소속도 측정을 위한 초음파법은 한 번의 실험으로 연소속도를 측정할 수 있기 때문에 적용되어 왔다. 하지만 스트랜드버너법을 대체하기 위해서는, 초음파법의 정확성과 신뢰성이 증명되어야 한다. 본 논문에서는 초음파법을 이용하여 측정한 연소속도와 스트랜드버너법으로 측정한 결과의 차이를 비교하였다. 그리고 측정된 연소속도의 분산과 고체추진제의 초음파 감쇠와의 연관성을 조사하였다.
재회의 초음파 감쇠가 유체속의 원형관으로부터의 공명 산란 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여, 실수 파수 대신에 복소수의 허수부가 초음파 감쇠를 나타내는 복소수 파수(complex wave numbers)를 도입하였다. 유체가 들어있는 원형관에 대해 재료의 감쇠를 고려했을 때, 연속 평면파에 의한 물속에서의 공명 산란 특성을 분석하는 수치 해석 프로그램을 완성하였다. 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 감쇠를 무시한 경우의 수치 해석 결과를 기 보고된 수치 해석 결과와 비교하였다. 알루미늄 및 아크릴 원형관의 감쇠가 이들 원형관의 산란 특성에 미치는 영향을 해석한 결과, 공명피크의 폭이 좁고 예리할수록, 또한 $k_{1{\alpha}}$가 클수록 감쇠의 영향이 뚜렷하였다. 원형관의 공명 산란 특성이 초음파 감쇠에 크게 좌우되었다.
열화 정도를 예측하기 위한 비파괴기법으로 초음파기법이 널리 적용되고 있다. 초음파 속도와 감쇠 특성은 일반적으로 금속재료의 물성 변화에 따라 변화하기 때문에 초음파 속도와 감쇠 특성을 이용하여 금속재료의 열화 정도를 간접적으로 예측할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 반복하중으로 인하여 피로파괴 발생 가능성이 높은 볼트, 리벳 접합의 구조용재 및 선박 차량에 사용되고 있는 Al6061-T6을 피로수명의 0%, 55%, 70%, 85%인 시험편을 제작하였고, 가공된 시험편의 감쇠 특성을 이용하여 측정된 열화 이미지로 Al6061-T6의 건전부와 열화부를 판단하였으며, 건전부와 열화부의 감쇠 특성 차이를 계산하여 Al6061-T6의 열화 진행 정도를 평가하였다.
음향감쇠매질 내에서 집속 초음파에 의한 온도 분포 변화를 파악하는 것은 다양한 분야에 매우 중요한 정보를 제공할 수 있다. 본 연구는 음향감쇠매질 내에 임계온도 $30^{\circ}C$인 시온안료를 사용한 감온 필름을 삽입하여 비침습적으로 온도 상승 효과를 조사하였다. 음향감쇠매질은 한천과 설탕을 섞어 제작하였으며 매질내 음향특성을 제어하기위해 사용한 설탕 농도는 25 %에서 40 %까지 변화시켰다. 집속 초음파에 의한 온도상승 효과를 감온 필름의 변색영역의 변화로 관찰한 결과 초음파 방사 후 2~5 s 사이에 급격한 변색 영역의 증가를 보이다가 그 이 후 완만한 변화를 보였다. 시뮬레이션에서는 실험 결과와는 달리 초음파 방사후 10 s까지 선형적으로 변색영역이 증가하는 경향을 보였다. 이는 매질의 열전도도 및 열용량은 온도에 따라 변하는 값을 가지는데, 시뮬레이션에는 이를 고려하지 못했기 때문으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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