• 제목/요약/키워드: Fractal scaling exponent

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연안역와동확산: 관측 및 프랙탈 확산 모델링 (Eddy Diffusion in Coastal Seas: Observation and Fractal Diffusion Modelling)

  • 이문진;강용균
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제9권3호
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    • pp.115-124
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    • 1997
  • 동일지점에 투하한 여러개 표류부표 사이의 이격거리 관측방법을 사용하여 한국 연안 여러곳에서 와동확산의 분산을 측정하고 ‘확산계수’를 산정하였다. 시간이 경과함에 따라 와동확산의 분산은 t$^{m}$ 에 비례하여 증가 하였는데, 여기서 시간지수승 m은 1.5와 3.5범위의 비정수 값으로 나타났다. 실측된 분산의 시간지수승 관계는 와동확산계수를 상수로 두는 확산모델링 방법에서는 재현되지 않는다. 본 논문에서는 프랙탈 이론을 도입하여 와동확산에 에 따른 분산의 지수승 관계를 시뮬레이트하였다. 본 논문의 프랙탈 확산모델에서는 가우스소음 대신에 프랙탈 가우스소음(fGn)을 와동확산에 따른 임의행보 과정에 적용하였다. 이 모델에서 프랙탈 브라운운동(fBm)으로 표현되는 와동확산의 분산은 시간 t에 대하여 t$^{2H}$와 같이 나타났는데, 여기서 H는 허스트 지수(Hurst exponent)이다. 본 논문의 프랙탈 확산모델은 시간지수승이 1과 2범위인 와동확산 분산을 잘 재현하였지만, 시간지수승이 2가 넘는 경우는 재현되지 않는다. 시간지수승이 2이상인 경우는 평균류의 유속전단(velocity shear)에 기인한다.다.

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Application of Scaling Theories to Estimate Particle Aggregation in a Colloidal Suspension

  • Park, Soongwan;Koo, Sangkyun
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제60권2호
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    • pp.260-266
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    • 2022
  • Average aggregate size in particulate suspensions is estimated with scaling theories based on fractal concept and elasticity of colloidal gel. The scaling theories are used to determine structure parameters of the aggregates, i.e., fractal dimension and power-law exponent for aggregate size reduction with shear stress using scaling behavior of elastic modulus and shear yield stress as a function of particle concentration. The structure parameters are utilized to predict aggregate size which varies with shear stress through rheological modeling. Experimentally rheological measurement is conducted for aqueous suspension of zinc oxide particles with average diameter of 110 nm. The predicted aggregate size is about 1135 nm at 1 s-1 and 739 nm at 1000 s-1 on the average over the particle concentrations. It has been found that the predicted aggregate size near 0.1 s-1 agrees with that the measured one by a dynamic light scattering analyzer operated un-sheared.

소아 신경심장성 실신환자에서 비정상적 심박수 프랙탈 상관에 대한 연구 (Abnormal Fractal Correlation of Heart Rate in Children with Neurocardiogenic Syncope)

  • 김경용;주은영;염명걸;오재원;김창렬;김남수;이철범;노정일
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제45권9호
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    • pp.1114-1119
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    • 2002
  • 목 적 : 본 연구는 신경심장실신발작 환자의 일상생활에서의 심박수의 단기 및 장기 프랙탈 상관의 특성을 조사하고자 하였다. 방 법: 최소한 2회 이상의 실신이 있었던 25명의 환자(10-15세, 여 14명, 남 11명)를 대상으로 하였다. 24시간 홀터 테입을 정상재생속도의 230배 고속으로 재회전 시키면서 이를 460 kHz로 디지털 변환시켰다. 변환된 심전도를 1시간 단위로 자른 다음 RR간격을 측정하였다. 1시간의 RR interval(RRI) 자료 중 연속된 20,000개를 추출하여 분석하였다. 프랙털 상관을 정량화하기 위해서 detrended fluctuation analysis를 이용하여 단기간 프랙탈 상관지수($n{\leq}16$, ${\alpha}_1$)와 장기간 프랙탈 상관지수(n>16, ${\alpha}_2$)를 계산했다. 결 과: 대조군과 비교할 때, 실신환자에서 단기간 프랙탈 상관지수인 ${\alpha}_1$는 24시간 평균과 모든 6시간 대에 걸쳐 의미있게 증가되어 있었다. 반면 장기간 프랙탈 상관지수인 ${\alpha}_2$는 24시간 평균과 모든 6시간대에 감소되어 있었으나 통계적 의의는 24시간 평균과 0-6시에서만 있었다. 결 론 : 실신이 있는 소아의 심박수는 단기적 상관은 높고 이것은 일중 전체에 걸쳐 나타난다. 따라서 단기적으로 심박수는 정상소아보다 부드러운 거동을 보인다. 이것은 심박수가 일단 증가하거나 감소하면 단기간에서는 같은 방향으로 지속적 증가 또는 지속적 감소되는 경향이 있음을 나타낸다. 이것은 실신소아에서 실신발작 때 보이는 지속적인 심박수 감소가 일상생활에서의 지속적 심박수 감소와 관련됨을 시사한다.

표류부표 분산의 프랙탈 성질: 관측 및 시뮬레이션 (Fractals in the Spreading of Drifters: Observation and Simulation)

  • 강용균;이문진
    • 한국해양학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.392-401
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    • 1994
  • 동일지점에서 동시에 투하된 여러개 표류부표들 사이의 분산거리를 측정하므로써, 한반도 연안역 5개 해역에서 해양난류확산의 시간적 특성을 조사하였다. 각각의 실험 에서 GPS 와 Decca Trisponder를 사용하여 표류부표의 궤적을 2∼6시간 동안 추적하였 다. 실측된 부표간 분리거리의 분산(거리의 제곱)은 시간 t에 따라 t/SUP m/에 비례하 는 지수관계를 나타내었으며, 수분 내지 수시간의 시간 스케일에서, 승수 m 은 1.2 와 2.0 의 범위였다. 실측된 부표의 궤적은 임의행보나 브라운운동의 특성을 나타내지 않 고, 프랙탈 브라운운동의 특성을 나타내었다. 해양에서 의 실제적인 상황에 부합되는 확산모델 개발을 위한 일차적인 시도로서 표류부표의 운동을 프랙탈 브라운운동 모델 에 의해 재현하였다. 본 눈문에서는 실측된 표류부표의 이동을 모델링하면 현장관측과 일치하는 표류부표 분리거리의 지수관계가 재현되지 못함을 보였다.

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폐쇄성 수면 무호흡증의 심각도와 심박동 변이율 : 탈경향변동분석 (Severity of Obstructive Sleep Apnea and Heart Rate Variability : Detrended Fluctuation Analysis)

  • 주가원;신철진;박두흠
    • 생물정신의학
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    • 제16권2호
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    • pp.69-75
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    • 2009
  • Objectives : The detrended fluctuation analysis is one of the nonlinear methods for the investigation of biological time series. It quantifies the fractal scaling properties and is known to be useful in the evaluation of long-range correlations in time series. The heart rate variability(HRV) of obstructive sleep apnea syndrome (OSAS) patients during nighttime was analyzed by detrended fluctuation analysis to assess its relationship with the severity of the symptoms. Methods : Fifty nine untreated male OSAS patients with moderate to severe symptoms(mean age=45.4${\pm}$11.7 years, apnea-hypopnea index, AHI${\geq}$15) underwent nocturnal polysomnography. Moderate(AHI=15-30, N=22) and severe(AHI>30, N=37) OSAS patients were compared for the indices derived from detrended fluctuation analysis and frequency domain analysis of HRV. Results : In the detrended fluctuation analysis, the alpha values were 0.75${\pm}$0.11 and 0.82${\pm}$0.07 for the severe and the moderate OSAS groups respectively. The difference was significant(p<.01). The alpha value had negative correlation with AHI(r=-.425, p=.001). Negative correlation coefficients were also found in the relationships between the alpha values and very low frequency(VLF)(r=-.425, p=.001), low frequency(LF)(r=-.633, p= <.001) and the LF/HF ratio(r=-.305, p=.019) respectively. LF/HF ratio(p=.005) was higher in the severe OSAS group compared to that of the moderate OSAS group. Conclusion : In this study, the detrended fluctuation analysis showed the significant difference between the two OSAS groups classified according to their severity of symptoms. The scaling exponent showed the negative correlation with AHI and indicies of frequency domain analysis. This result suggests that detrended fluctuation analysis can be helpful to estimate the severity of OSAS.

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