• 한국환경생태학회지
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• 제36권5호
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• pp.535-549
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• 2022

강풍, 폭우 등 이상기후의 대형화와 빈도 증가로 인해 나무가 부러지거나 쓰러지는 훼손이 증가하고 있으나 나무 내부의 공동, 부후 등 구조적 결함은 육안조사로 판별이 어렵기 때문에 예측을 통한 사전대응에 한계가 있다. 비파괴음파단층촬영은 나무에 미치는 물리적 훼손을 최소화하면서 내부결함을 추정하는 방법으로 내부결함 진단에 효율적이나 수종별 정확도에 차이가 발생하기 때문에 현장적용 전 측정결과의 신뢰성 분석이 선행되어야 한다. 이번 연구는 우리나라 대표 수종인 소나무와 은행나무 노거수를 대상으로 음파단층촬영의 신뢰성 검증을 위해 침입성 드릴저항 측정을 교차 적용하여 목재 내부결함을 측정하고 평가결과를 비교하였다. 두 집단 간 결함부 측정 평균값에 대한 t검정 결과 소나무는 통계적으로 유의한 차이가 없는 반면, 은행나무는 유의성에 차이가 있었다. 선형회귀분석 결과 두 수종 모두 드릴저항그래프의 결함이 증가할 때 음파단층영상 결함이 증가하는 양의 상관관계를 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제42권5호
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• pp.441-451
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• 2023

초음파 변환기는 광음향 및 초음파 영상 조합과 영상 평가에 있어 필수 구성 요소이다. 그러나 기존의 초음파 변환기는 불투명하여 광음향 영상을 획득하기 위해서는 광이 초음파 변환기를 우회 해야한다. 동축 정렬이 없다면 광 도달 영역이 제한되고 이를 해결하기 위해 복잡한 구성으로 시스템의 부피가 커지는 문제가 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 광학적으로 투명한 초음파 변환기를 개발하기 위해 다양한 접근 방법이 연구되었다. 기존의 불투명한 초음파 변환기와 다르게 광학적으로 투명한 초음파 변환기는 특정 압전소자와 용도에 맞는 다양한 제작 방법이 존재한다. 본 연구에서 압전소자 기반의 투명 초음파 변환기에 사용되는 재료로 Lithium Niobate(LNO), Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate(PMN-PT), Polyvinylidene Difluoride(PVDF)를 사용한 결과를 비교하였다. LNO는 투명 초음파 변환기에서 많이 사용되는 압전소자이고, PMN-PT는 LNO보다 높은 송수신율로 최근 활발히 연구되고 있다. 기존 투명 변환기는 광음향 해상도보다 초음파 해상도가 낮지만, 최근 PVDF를 사용하여 높은 초음파 해상도의 투명 집속초음파 변환기를 제작하고 있다. 이러한 투명 초음파 변환기 제작 결과에 대한 비교 분석을 수행하였다.

• 말소리와 음성과학
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• 제15권1호
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• pp.35-45
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• 2023

일본어의 전통적인 어두 폐쇄음은 파열 전에 성대 진동을 동반하는 유성음과 파열 후에 약간의 기음을 동반하는 무성음으로 이분된다. 한편 도호쿠지방의 유성음은 어느 세대나 파열 전에 성대 진동을 동반하지 않고 무성화한 유성음으로 실현되어 다른 지역과 대조를 이룬다. 무성화한 유성음은 voice onset time(VOT)이 양값으로 나타나고 그러면 기존의 무성음의 VOT와 충돌하게 되어 카테고리 구별에 영향을 미치게 된다. 이에 대해 도호쿠지방의 화자는 생성 시에 다른 지역과는 달리 폐쇄음 구별에 후속 모음의 fundamental frequency(F0)를 적극적으로 사용하는 것이 여러 연구에 의해 확인되었다. 본 연구는 인지면에서도 F0가 폐쇄음 구별에 중요한 역할을 하고 있는지를 밝히기 위해 VOT와 함께 검토한 것이다. VOT와 F0를 재합성한 자극음을 사용하여 도호쿠지방 청자를 대상으로 조건을 달리한 여러 개의 지각실험을 실시하였다. 결과에서는 무의미어의 경우 지역차(도호쿠 지방 vs.주부 지방)는 유의하지 않았으나 유의미어에서는 어휘에 따라 F0 사용에 유의한 차이가 있었으며 이러한 차이는 F0를 적극적으로 사용하는 몇몇의 청자들에게서 기인하는 것으로 밝혀졌다. 논의에서는 이들이 혁신 청자들로 여겨지며 이들을 중심으로 폐쇄음 지각에 F0 역할이 일반화되고 지각특성으로서 F0가 확립될 가능성에 대해 추론해 보았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권3호
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• pp.321-335
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• 2023

자연하천에서의 유사량 계측은 하천공학적으로 중요한 의미를 가지지만 계측 방법의 비용 문제로 유사량 실측에 어려움이 따른다. 특히 소류사량 계측의 어려움으로 인해 주기적인 유사량 모니터링의 대부분이 부유사 농도 계측에만 제한되어 있는 실정이다. 본 연구에는 자동유량관측소에 설치된 횡방향 도플러 유속계(H-ADCP)의 후방산란값과 부유사 농도의 상관관계를 이용해 실시간으로 부유사 농도를 산정하고 총유사량을 산정하는 서포트벡터회귀 모형을 제안한다. 제안하는 실시간 총유사량 모니터링 시스템은 부유사 농도 모형과 수정 아인슈타인 방법을 모사하는 총유사량 산정 모형으로 구성된다. 각 모형의 매개변수와 입력변수는 K겹 교차검증 기반 격자검색 방법과 재귀적 특징 제거법을 이용해 결정되었다. 교차검증에서 부유사 농도 모형과 총유사량 산정 모형의 R²가 각각 0.885와 0.860으로 유사량-유량 관계곡선에 비해 정확한 것으로 나타났다. 시계열 유사량 관측을 통해 새로 제시되는 실시간 총유사량 관측 시스템이 자연하천에서 발달하는 유사량-유량 이력관계와 미세한 유량 변화에서 나타나는 유사량 변화를 성공적으로 관측할 수 있음을 확인했다. 본 연구에서 제안하는 방법은 마찰경사나 부유사 입도 등의 수리 조건을 가정할 필요 없이 H-ADCP의 원시자료만으로 부유사 농도와 총유사량을 산정할 수 있어 기존 방법에 비해 불확도가 적으며 경제적이다. 본 방법은 H-ADCP가 설치된 유사량 관측소에 광범위하게 적용 가능해 유사량 모니터링의 시간적 해상도를 경제적으로 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.230-230
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• 2020

하천 유량측정을 위한 표면유속계는 비접촉식 방식이기 때문에 현장에서의 측정이 간편하고, 비교적 안전하기 때문에 홍수시 유량측정에 널리 이용되고 있다. 비접촉식 유속계가 가지고 있는 이러한 장점으로 전자파표면유속계의 활용이 점차 증가하고 있으며, 영상유속계와 같은 비접촉 측정방식의 활용방안 마련에 대한 연구개발 등이 꾸준히 진행되어 왔다. 최근에는 고정식으로 상시 운영이 가능한 표면유속계 등이 출시되어 소규모 하천이나 수로에서의 상시 유량측정에 활용되고 있다. 다만, 이러한 비접촉식 유속계는 표면의 유속을 측정하기 때문에 유량산정을 위해서는 평균유속으로의 환산이 필요하지만, 현재까지는 평균유속 환산계수를 사용하여 표면유속을 평균유속으로 환산하는 방법이 유일하게 활용되고 있다. 하지만, 실제 하천에서는 단면 및 하도형태, 하상조건, 수리특성 및 유속분포 등의 다양한 조건에 따라 환산계수가 결정되기 때문에 이를 단순히 일률적으로 적용하는 것은 곤란하며, 이로 인해 과거 오랫동안 표면유속을 평균유속으로 환산하기 위한 다양한 연구가 진행되었지만, 실제 다양한 조건의 하천에 적용할 수 있는 표준화된 방법은 아직까지 제시되지 못하고 있다. 현재까지, 고정식으로 설치된 유속계로부터 측정된 유속을 평균유속으로 환산하는 방법으로는 국내외적으로 지표유속법(Index Velocity Method)과 유속분포법(Velocity Profile Method)이 대표적이며, H-ADCP (Horizontal-Acoustic Doppler Velocity Profiler) 또는 UVM(Ultrasonic Velocity Meter) 등과 같은 초음파유속계를 활용한 자동유량측정시설의 유량산정방법으로 활용되고 있다. 이러한 방법들은 고정된 유속계의 측정유속을 지표유속(V_i)으로 하여 다양한 범위의 실측된 평균유속과의 관계를 개발하여 활용하거나, 지표유속을 매개로 개수로 단면의 이론적인 유속분포를 추정하여 평균유속을 산정한다. 이러한 지표유속을 활용하는 방법들에서 공통적으로 중요한 것은 하천단면의 최대유속(V_max)이 가장 좋은 지표유속이라는 것이다. 따라서 국제기준에서는 지표유속을 측정하는 유속계의 가장 바람직한 위치로 유심부(core flow)를 권장하고 있다. 하지만, 접촉식 유속계의 경우 유심부 설치가 매우 어렵고 많은 비용이 들기 때문에, 비접촉식 유속계를 활용하여 하천단면의 최대유속을 측정할 수 있다면, 가장 효율적인 고정식 측정방법이 될 수 있을 것이다. 따라서, 본 연구에서는 비접촉식 표면유속계의 고정식 유량측정 활용성 및 적용성을 검토할 목적으로 표면유속에 대한 유량산정방법을 검토하였다. 이를 위해 24GHz의 주파수를 갖는 레이다표면유속계인 Sensoflow를 낙동강 수계 길안천에 위치한 안동시(대사3교)에 고정설치하여 표면유속을 지표유속으로 수집하였다. 다양한 유량규모에서 측정한 실측 표면유속과 수집된 표면유속을 지표유속으로 활용하여 지표유속관계를 개발하였으며, 산정된 유량을 기존 수위-유량관계곡선식의 환산유량과 비교하여 표면유속의 지표유속 활용성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2B호
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• pp.169-175
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• 2008

교각 국부세굴에 있어서 세굴발생에 주요한 역할을 하는 마제형 와의 부정류적 특성을 수리실험을 통해 규명하였다. 이를 통해 교각 전면에서 발생하는 유사이송에 관한 물리적 이해를 도모하고자 하였다. 본 연구에서 kaolin 점토를 이용한 흐름의 가시화를 통하여 마제형와의 부정류적 특성을 관찰하였고, 음파 도플러 유속계(ADV)를 이용하여 유속과 난류 특성을 측정하였다. 교각 전면부 상류방향 한 지점에 대해서 세굴 발생 전과 평형세굴심 도달 후의 유속 및 난류 성분을 측정하여 비교 해석하였다. 세굴 발생전 바닥 전단응력이 평형 세굴심 도달 후의 값보다 4배정도 크게 나타났는데, 이는 마제형와의 부정류적 거동이 세굴공을 형성하는 초기 단계에 주요한 역할을 하는 것임을 말해 준다. 그러므로, 본 연구를 통하여 속도 변동 성분의 이정 분포는 마제형 와의 중요한 특성 중의 하나임을 알게 되었고, 이러한 마제형 와의 부정류적 특성은 교각 주위의 흐름 구조와 세굴 현상간의 관계를 이해하는 주요한 인자임을 알 수 있게 되었다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.478-488
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• 2023

본 논문은 수중 환경에서의 전통적인 음파 통신을 대체할 수 있는 레이저 통신의 해군 적용 방안을 연구한다. 아두이노 및 MATLAB을 활용한 레이저 송수신기를 구성하여 수조 실험을 진행하여 다양한 수중 환경에서 통신 가능 여부를 확인하였다. 첫 번째 실험에서는 레이저를 통해 데이터를 전송할 때, 통신 간 원하는 메시지를 데이터화하여 전송하고 이를 수신하여 올바른 메시지로 변환되는지 확인하였다. 두 번째 실험에서는 수중 상황에서의 통신 작동 여부를 확인하였으며, 세 번째 실험에서는 CDS 조도 센서 모듈을 사용하여 빛의 세기를 측정하고 다양한 수중 상황에서 레이저 통신의 한계를 측정하여 확인하였다. 또한, MATLAB Code를 활용해 염도, 수온, 수심 등의 데이터를 수집하여 탁도를 계산하고 계산된 탁도(5, 20, 55, 180)에 대해서 최적의 파장값(532nm, 633nm, 785nm, 1064nm)을 제시하였다. 이를 바탕으로 해군 전술 통신, 원격 센싱, 수중 드론 제어 등의 분야에서의 활용방안을 중점적으로 분석한다. 마지막으로 현재의 기술 한계를 극복하고 성능을 향상하는 개선방안을 제시하였다.

• 한국음향학회지
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• 제28권4호
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• pp.318-327
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• 2009

본 논문에서는 천해환경에서 근거리 광대역 음원의 3차원 위치추정 알고리즘을 제안한다. 음향 도파관 불변 이론에 따라 센서 스펙트로그램에 나타나는 간섭패턴의 기울기는 음원의 거리에 비례한다. 두 개의 센서 스펙트로그램에 나타나는 간섭패턴의 정합을 통해 음원과 두 센서간의 상대적인 거리비를 추정 하였다. 이를 아폴로니오스의 원에 적용하여 두 센서로부터 일정한 거리비를 가지는 음원의 궤적을 나타낸다. 3개의 센서를 이용하면 두 개의 아폴로니오스 원이 음원의 수평거리와 방위를 나타내는 교점을 형성하며 이는 음원의 수심에 대하여 일정하다. 따라서 음원의 깊이는 두 센서로부터 거리차가 일정한 3차원 쌍곡면의 방정식을 적용하여 최종 추정하였다. 제안된 알고리즘의 성능평가를 위하여 음파 전달 모델을 이용한 모의실험을 통해 위치추정 오차를 분석하였다. 모의실험 결과 음원의 거리에 대한 추정오차는 50 m이내, 깊이에 대한 추정오차는 15 m 이내인 것으로 나타났다.

• 한국음향학회지
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• 제28권4호
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• pp.356-362
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• 2009

현대 사회에서는 세계 인구의 대부분이 도시에 몰려 있기 때문에, 도심의 소리는 중요한 의미를 가진다. 그 중 교통음은 가장 대표적인 도심소리 중에 하나이다. 일반적으로 도심 교통음은 환경소음으로, 대표적인 자연의 소리인 숲, 폭포소리등은 사람에게 긍정적인 효과를 주는 소리로 분류한다. 본 연구에서는 자연의 소리가 포함하는 백색잡음에 다양한 형태의 FFT보정 필터를 적용시켜, 사람이 가장 선호하는 형태의 백색잡음 주파수 특성을 발견하고 자연 소리와의 상관관계를 확인하였다. 그리고 여러 형태의 도심 교통음과 숲소리의 파형, 스펙트럼 비교를 통한 분석을 진행하였다. 분석 결과 도심 교통음이 숲소리에 비해 특정 주파수대역과 시점에 집중된 소리 에너지 특징이 있음을 발견하였으며, 이러한 특징이 사람에게 미칠 수 있는 부정적인 요소들을 확인하였다. 마지막으로 전극법 뇌파 실험을 통하여, 도심 교통음과 자연의 숲, 폭포소리를 직접 피실험자들에게 들려주어, 알파파와 베타파의 에너지 분포를 측정하였다. 측정결과 도심 교통음은 자연의 소리보다 현저하게 많은 양의 베타파를 발생 시켰으며, 반대로 자연의 소리는 많은 양의 알파파를 발생 시켰다. 이러한 결과를 통해 도심 교통음이 사람에게 미치는 부정적인 영향과 자연 소리의 긍정적인 영향을 직접적으로 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제28권6호
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• pp.542-547
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• 2009

본 in vivo 연구에서는 36명의 골다공증 여성을 대상으로 요추골 및 대퇴골 부위의 골밀도와 종골 음속 사이의 상관관계를 조사하였다 2-4번 요추골 및 우측 대퇴골 경부의 단위면적당 골밀도는 이중에너지 X-선 흡수계측법을 이용하여 측정되었다. 우측 종골의 음속은 초음파 골밀도 측정기를 이용하여 측정되었다. 각 측정값 사이의 상관관계를 분석하기 위하여 Pearson 상관계수 (r) 및 유의수준 (p)이 이용되었다. 요추골 골밀도와 대퇴골 골밀도 사이에는 매우 높은 양의 상관관계가 나타났다 (r=0.81). 요추골 및 대퇴골 골밀도는 연령과 음의 상관관계를 보였다 (r=-0.52 및 r=-0.55). 종골 음속과 연령 사이에도 음의 상관관계가 나타나는 것을 알 수 있었다 (r=-0.45). 종골 음속은 요추골 및 대퇴골 골밀도와 비교적 높은양의 상관관계를 보였으며, 요추골 골밀도보다 대퇴골 골밀도와 더 높은 상관관계를 나타냈다 (r=0.54 및 r=0.62). 그러나 이는 종골 음속이 종골 골밀도와 갖는 상관관계에 비하여 낮으므로 종골 음속은 골절률이 가장 높은 요추골 및 대퇴골부위의 골밀도를 평가하기에 최적의 지표가 아님을 알 수 있었다. 그러므로 요추골 및 대퇴골 부위의 골밀도를 보다 정확히 평가하기 위하여 이 부위의 음향특성을 직접 측정할 수 있는 정량적 초음파 기술을 개발할 필요가 있다.