• 제목/요약/키워드: Anisotropic conductivity

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경두개직류자극 전기장의 분포 특성에 비등방성 전기 전도율이 미치는 영향 분석 :3차원 고해상도 유한요소 두뇌 모델을 통한 연구 (Changes in Distribution of Electrical Field in tDCS with Ring Electrode Due to Tissue Anisotropy: a 3D High Resolution Finite Element Head Model Study)

  • 김상혁;서현상;조영선;이원희;김태성
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.305-311
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    • 2011
  • For effective stimulation with tDCS, spatial focality of induced electrical field(EF) and current density(CD) is one of the important factors to be considered. Recently, there have been some studies to improve the spatial focality via different types of electrodes and their new configurations: some improvements using ring electrodes were reported over the conventional pad electrodes. However, most of these studies assumed isotropic conductivities in the head. In this work, we have investigated the effect of tissue anisotropy on the spatial focality of tDCS with the 4 + 1 ring electrode configuration via a 3-D high-resolution finite element(FE) head model with anisotropic conductivities in the skull and white matter. By examining the profiles of the induced EF from the head models with isotropic and anisotropic conductivities respectively, we found that the spatial focality of the induced EF significantly drops and get diffused due to tissue anisotropy. Our analysis suggests that it is critical to incorporate tissue anisotropy in the effective stimulation of the brain via tDCS.

SOFC 음극의 기공구조가 음극특성에 미치는 영향 (Effect of the Pore Structure on the Anodic Property of SOFC)

  • 허장원;이동석;이종호;김재동;김주선;이해원;문주호
    • 한국세라믹학회지
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    • 제39권1호
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    • pp.86-91
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    • 2002
  • 고체 산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell; SOFC)는 무공해 청정에너지원으로서 기존의 발전방식을 대체할 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 고체산화물 연료전지의 구성요소는 크게 음극(anode), 양극(cathode), 전해질(electolyte)로 나뉘어 지는데 그 중 음극은 전극으로서의 역할은 물론 음극지지형인 경우 지지체 역할가지 수행해야 하기 때문에 아주 다양한 특성이 요구되어지고 있다. 그 중에서도 연료전지 성능의 최대 감쇄요인으로 지적되고 있는 분극저항을 줄이기 위해서는 높은 전기전도도와 높은 가스투과도가 요구되고있다. 본 연구에서는 음극 제조과정 중 첨가하는 기공 전구체의 종류에 따라 기판의 기공구조가 어떻게 바뀌는지 또 그로 인해 기판의 미세구조 및 전기전도도가 어떠한 영향을 받는지 관찰하였다. 결과 음극기판의 미세구조 및 전기전도도는 기공전구체의 종류에 따라 크게 달라졌으며 특히 이방성을 가지는 기공전구체의 사용은 전도성상의 단락 및 비효율적인 기공의 양산을 가져와 결과적으로 연료전지 성능을 악화시킬 것으로 예상된다.

Influence of Modeling Errors in the Boundary Element Analysis of EEG Forward Problems upon the Solution Accuracy

  • Kim, Do-Won;Jung, Young-Jin;Im, Chang-Hwan
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.10-17
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    • 2009
  • Accurate electroencephalography (EEG) forward calculation is of importance for the accurate estimation of neuronal electrical sources. Conventional studies concerning the EEG forward problems have investigated various factors influencing the forward solution accuracy, e.g. tissue conductivity values in head compartments, anisotropic conductivity distribution of a head model, tessellation patterns of boundary element models, the number of elements used for boundary/finite element method (BEM/FEM), and so on. In the present paper, we investigated the influence of modeling errors in the boundary element volume conductor models upon the accuracy of the EEG forward solutions. From our simulation results, we could confirm that accurate construction of boundary element models is one of the key factors in obtaining accurate EEG forward solutions from BEM. Among three boundaries (scalp, outer skull, and inner skull boundary), the solution errors originated from the modeling error in the scalp boundary were most significant. We found that the nonuniform error distribution on the scalp surface is closely related to the electrode configuration and the error distributions on the outer and inner skull boundaries have statistically meaningful similarity to the curvature distributions of the boundary surfaces. Our simulation results also demonstrated that the accumulation of small modeling errors could lead to considerable errors in the EEG source localization. It is expected that our finding can be a useful reference in generating boundary element head models.

말레에이트계 LB초박막의 이방성 전기전도 특성의 해석 (Analysis of Anisotropical Electrical Conduction Properties of Maleate System LB Ultra-thin Films)

  • 최용성;김도균;유승엽;권영수
    • 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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    • 제49권1호
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    • pp.13-18
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    • 2000
  • We have fabricated LB ultra-thin films of maleate system by LB technique and evaluated the deposited status of LB ultra-thin films by I-V characteristics such as capacitance. It was found that the thickness of LB ultra-thin per layer is $27~30[{\AA}]$ by XRD. And, we have known that the conductivity along the horizontal direction of LB ultra-thin films was about $10^{-8}[S/cm]$, it corresponds to the semiconducting materials. Also, the I-V characteristics along the vertical direction of LB ultra-thin films was dominated by Schottky type current, the activation energy obtained by current-temperature characteristics was about 0.84[eV] and the conductivity was about $10^{-14}[S/cm]$, it corresponds to the insulator. And, the anisotropic conduction mechanism of the LB ultra-thin films in vertical direction and horizontal direction is determined by the hydrophilic group and the hydrophobic group in LB ultra-thin films. The above results are applicable to the semiconductor devices such as switching device, which function at the molecular level.

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MRI Content-Adaptive Finite Element Mesh Generation Toolbox

  • Lee W.H.;Kim T.S.;Cho M.H.;Lee S.Y.
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.110-116
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    • 2006
  • Finite element method (FEM) provides several advantages over other numerical methods such as boundary element method, since it allows truly volumetric analysis and incorporation of realistic electrical conductivity values. Finite element mesh generation is the first requirement in such in FEM to represent the volumetric domain of interest with numerous finite elements accurately. However, conventional mesh generators and approaches offered by commercial packages do not generate meshes that are content-adaptive to the contents of given images. In this paper, we present software that has been implemented to generate content-adaptive finite element meshes (cMESHes) based on the contents of MR images. The software offers various computational tools for cMESH generation from multi-slice MR images. The software named as the Content-adaptive FE Mesh Generation Toolbox runs under the commercially available technical computation software called Matlab. The major routines in the toolbox include anisotropic filtering of MR images, feature map generation, content-adaptive node generation, Delaunay tessellation, and MRI segmentation for the head conductivity modeling. The presented tools should be useful to researchers who wish to generate efficient mesh models from a set of MR images. The toolbox is available upon request made to the Functional and Metabolic Imaging Center or Bio-imaging Laboratory at Kyung Hee University in Korea.

탄소재료 첨가에 의한 Polycarbonate의 기계적 물성 향상 및 기능화에 관한 연구 (Improved of Mechanical Properties and Functionalization of Polycarbonate by Adding Carbon Materials)

  • 김정근;최선호;고선호;곽이구;강성수
    • 한국기계가공학회지
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    • 제19권10호
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    • pp.59-67
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    • 2020
  • Polycarbonate thermoplastic composite materials are anisotropic and exhibit physical properties in the longitudinal direction. Therefore, the physical properties depend on the type and direction of reinforcements. The thermal conductivity, electrical conductivity, and resin impregnation can be controlled by adding carbon nanotubes to polycarbonate resin. However, the carbon fiber used as a reinforcing material is expensive, interfacial adhesion issues occur, and simulation values are different from actual values, making it difficult to perform mathematical analysis. However, carbon nanotubes have advantages such as light weight, rigidity, impact resistance, and reduced number of parts compared to metals. Due to these advantages, it has been applied to various products to reduce weight, improve corrosion resistance, and increase impact durability. As the content of carbon nanotubes or carbon fibers increases, the mechanical properties and antistatic and electromagnetic shielding performance improve. It is expected that the amount of carbon nanotubes or carbon fibers can be optimized and applied to various industrial products.

Highly Sensitive Stretchable Electronic Skin with Isotropic Wrinkled Conductive Network

  • Seung Hwan Jeon;Hyeongho Min;Jihun Son;Tae Kon Ahn;Changhyun Pang
    • 센서학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.7-11
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    • 2024
  • Soft-pressure sensors have numerous applications in soft robotics, biomedical devices, and wearable smart devices. Herein, we present a highly sensitive electronic skin device with an isotropic wrinkled pressure sensor. A conductive ink for soft pressure sensors is produced by a solution process using polydimethylsiloxane (PDMS), poly 3-hexylthiophene (P3HT), carbon black, and chloroform as the solvents. P3HT provides high reproducibility and conductivity by improving the ink dispersibility. The conductivity of the ink is optimized by adjusting the composition of the carbon black and PDMS. Soft lithography is used to fabricate a conductive elastic structure with an isotropic wrinkled structure. Two conductive elastic structures with an isotropic wrinkle structure is stacked to develop a pressure sensor, and it is confirmed that the isotropic wrinkle structure is more sensitive to pressure than when two elastic structures with an anisotropic wrinkle structure are overlapped. Specifically, the pressure sensor fabricated with an isotropic wrinkled structure can detect extremely low pressures (1.25 Pa). Additionally, the sensor has a high sensitivity of 15.547 kpa-1 from 1.25 to 2500 Pa and a linear sensitivity of 5.15 kPa-1 from 2500 Pa to 25 kPa.

절리의 빈도 및 길이분포가 이차원 DFN 시스템의 수리지질학적 특성에 미치는 영향 (Effects of Joint Density and Size Distribution on Hydrogeologic Characteristics of the 2-D DFN System)

  • 한지수;엄정기;이다혜
    • 자원환경지질
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    • 제50권1호
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    • pp.61-71
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    • 2017
  • 본 연구는 절리의 빈도 및 길이분포가 절리암반의 수리지질학적 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 이차원 불연속절리망 (DFN; discrete fracture network) 유체유동 해석을 바탕으로 한 수치실험을 수행하였다. 두개의 절리군을 사용하여 절리의 빈도와 길이분포를 달리하며 추계론적으로 생성한 총 51개의 DFN 시스템에 대하여 $0^{\circ}$부터 매 $30^{\circ}$ 간격으로 총 12 방향으로 구현한 총 612개의 $20m{\times}20m$ DFN 블록에서 방향에 따른 블록수리전도도가 산정되었다. 또한, 각각의 DFN 시스템에서 이론적 블록수리전도도와 더불어 주 수리전도도텐서, 평균 블록수리전도도 등이 산정되었다. 절리군의 빈도의 증가 또는 길이의 평균 및 표준편차 증가에 따라 임의 방향으로의 블록수리전도도는 증가하며 DFN 시스템에 대한 등가연속체 취급 가능성이 높아지지만, 절리군 간의 빈도 차이가 커지면 블록수리전도도의 이방성 증대로 인하여 등가연속체 취급 가능성이 낮아질 수 있는 것으로 평가되었다. 두 절리군의 교차각이 작을수록 등가연속체 특성은 빈도 및 길이분포의 변화에 상대적으로 더욱 영향을 받는 것으로 평가되었다. 등가연속체로 취급하기 어려울 정도로 두 절리군의 교차각이 작아도 절리군의 빈도 또는 길이 분포가 증가하면 등가연속체 취급 가능성은 높아진다.

비파괴적 방법에 의한 입자 강화 복합재료의 부피분율 평가: 와전류법 (Nondestructive Determination of Reinforcement Volume Fractions in Particulate Composites : Eddy Current Method)

  • 정현조
    • 비파괴검사학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.112-120
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    • 1998
  • 입자 보강 복합재료의 부피분율을 평가하기 위한 와전류 비파괴 방법을 제시하였다. 제안된 방법은 복합재의 미시구조를 설명할 수 있는 이론 모델과 와전류에 의한 전기전도도 측정을 필요로 한다. 측정한 전도도를 이론 예측값과 같게 두면 미지의 입자 부피분율이 계산된다. Mori-Tanaka 방법에 기초한 전도도 해석 모델이 소개되어 있다. 이러한 접근 방법을 SiC 입자 보강 Al 기지 ($SiC_p/Al$) 복합재에 적용하였다. 이방법으로 보강재의 부피분율을 비교적 정확하게 결정할 수 있었다. 금속간 화합물이 부피분율 평가에 미치는 영향을 논하였으며, 또한 금속간 화합물의 전도도와 기하학적 성질이 보강 입자와 같은 경우, 이 두 상의 총 부피분율을 결정할 수 있는 방법을 제시하였다.

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열변형 해석을 위한 허니컴 샌드위치 평판의 열 및 탄성 물성치 예측에 관한 연구 (Prediction of Thermal and Elastic Properties of Honeycomb Sandwich Plate for Analysis of Thermal Deformation)

  • 홍석민;이장일;변재기;최영돈
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제38권4호
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    • pp.347-355
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    • 2014
  • 전자장치들의 소형화 및 박형화가 됨에 따라 전자장치의 수명과 직결되는 열적문제가 중요해지고 있다. 열적문제를 해결하기위해 열확산과 단열을 통한 열적 안정성 연구가 필요하다. 허니컴 샌드위치 평판은 이방성의 열전도계수를 갖는다. 허니컴 샌드위치 평판이 적용된 시스템에 대해 온도분포와 열변형을 해석하기 위하여 열 및 탄성 물성치가 필요하다. 본 연구에서는 허니컴 코어의 크기, 두께 그리고 구성된 재료에 따라 허니컴 샌드위치 평판의 물성치가 변하기 때문에 허니컴 샌드위치 평판의 열전도계수, 열팽창계수, 탄성계수, 전단탄성계수, 푸아송비와 같은 열 및 탄성 물성치를 예측하였다.