• 제목/요약/키워드: Initial Velocity

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근거리 수중폭발에 따른 유체-구조 상호작용 취급을 위한 비연성 해석방법 (Uncoupled Solution Approach for treating Fluid-Structure Interaction due to the Near-field Underwater Explosion)

  • 박진원
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권10호
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    • pp.125-132
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    • 2019
  • 수중폭발로 인해 발생된 충격파에 노출된 유체(대부분 해수)는 유체장 내 압력과 속력 등의 물리적 변화에 따른 장력을 견딜 수 없으므로 캐비테이션(기포 또는 기공)이 발생하게 되고 이때 발생된 캐비테이션은 수중폭발의 연쇄 과정 중 구조물에 미치는 충격하중의 전달 환경을 변화시킨다. 폭발물과 구조물 간의 거리가 비교적 가까워 선체구조의 국부적 손상에 관심을 가지는 근거리 수중폭발연구에서 관심을 가지는 물리적 현상은 크게 3가지로 초기충격파 그리고 그것과 선체구조와의 상호작용, 국부 캐비테이션, 국부 캐비테이션 폐쇄 후 2차 충격파이다. 본 논문의 관심은 근거리 수중폭발에 따른 국소 캐비테이션이므로 수면과 해저로부터의 반사파는 고려하지 않는다. 유체와 구조에 관한 각각의 지배 방정식을 유도하고 이를 간단한 1차원 무한평판 문제에 적용, 수치적으로 해석하여 엄밀해와 비교해봄으로써 제안된 비연성 해석방법을 검증한다. 비연성 해석방법은 유체-구조 결합 해석방법보다 계산상 효율이 높으며 간단함에도 불구하고 상대적으로 높은 수준의 정확도를 얻을 수 있다는 점에서 유용하다. 본 논문을 통해 수중폭발과 같은 복잡한 물리적 상황에서의 유체-구조 상호작용 현상에 대한 이해와 실질적인 문제에 개념적 이해를 높이는 데 도움이 될 것이다.

GRM과 RCS 방법을 이용한 굴절파 정적 시간차를 구하는 간단한 방법 (A simple approach to refraction statics with the Generalized Reciprocal Method and the Refraction Convolution Section)

  • Palmer Derecke;Jones Leonie
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제8권1호
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    • pp.18-25
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    • 2005
  • 풍화대의 심도가 급변하는 경암지형에서 얻은 자료로부터 굴절파의 정적 시간차(refraction statics)들이 계산되었다. 정보정값은 수신기 간격들의 12 배 정도되는 거리에 대해 보통 10 ms 이하에서 70 ms 이상의 값을 가진다. 이 논문에서는 자동 잔여 시간차가 항상 중요하지만은 않은 경암 지형에서 풍화대의 정확한 초기 굴절법 모델을 얻는 것이 얼마나 중요한 가에 대한 한 예를 보여주고 있다. GRM과 RCS(Refraction Convolution Section)법을 이용해 구한 간단한 풍화대 모델의 시간차 값들과 CG 법(Taner et al., 1998)을 이용한 최소 평균 제곱 역산에 의해 좀 복잡한 풍화대 모델에 대해 구해진 값들도 정확도 면에서 비교될 만하다. GRM 모델과 Taner 모델은 8.8 km 거리에 대해 체계적으로 평균 2 내지 4 ms 의 차이가 났다. 이들 두 모델들과 자동 잔여값을 포함한 최종 시간차 사이의 차이는 일반적으로 5 ms 이내이다. GRM 모델에서의 잔여값들은 때때로 Taner et al.(1998)의 모델의 잔여값들보다 작다. RCS법에서의 시간차들은 대략 10 ms 뒤에 발췌되지만 상대적인 정확도는 GRM 시간차들에 견줄만하다. 잔여 시간차값들은 굴절파 시간차값들과 일반적으로 상관관계를 보이며, 풍화대에서 더 낮은 탄성파 평균 속도를 이용함으로써 그 크기를 줄일 수 있다. 이들 결과들을 통해 풍화대에 적용된 부정확한 탄성파 평균 속도들은 주시로부터의 평균지연시간을 결정하는 역산 알고리듬의 어떤 문제점들보다도, 짧은 파장의 시간차의 원인이 될 수 있음을 알 수 있다.

하상보호공 직하류부 세굴공의 난류양상에 관한 수치해석적 연구 (Numerical Analysis on the Turbulence Patterns in The Scour Hole at The Downstream of Bed Protection)

  • 이재룡;박성원;염성일;안정규
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권5호
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    • pp.20-26
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    • 2019
  • 강이나 하천 폭 전체에 걸쳐 수리구조물을 설치하는 경우에는 대개 하상보호공을 설치한다. 하지만 하상보호공직하류부에 있는 하천하상이 상류부의 흐름영향으로 인해서 유실되는 국부세굴현상이 발생한다. 이와 같은 국부세굴은 흐름방향 경계지점의 흐름 및 난류특성과 하상토의 재질 등에 지배적이며, 시간의 경과에 따라서 점차적으로 위험할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이동상 모형실험을 통해 분석된 시간변화에 따른 하상보호공 하류부 국부세굴공 내부의 난류성분을 3차원 수치해석모형인 OpenFOAM의 적용결과와 비교하고 국부세굴공발달의 주요인자라고 알려져 있는 수심 적분된 상대난류강도 값의 흐름방향별 분포를 분석하였다. 또한 이 결과와 함께 하상전단응력 및 Shields parameter와 비교하여 세굴공의 안정화에 대하여 분석하였으며 추가적으로 초기 난류유입조건을 변화시켜 그 결과를 비교하였다. 그 결과 세굴공의 최대발생깊이는 유속의 크기보다는 오히려 수심 적분된 상대난류강도의 크기에 따라 지배적으로 발달하는 것을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통해서 향후 하상보호공 하류부에서 발생 가능한 국부세굴공을 저감하거나 방지하기 위해서는 수심 적분된 상대난류강도를 조절할 수 있는 설계나 시공 혹은 수문조절이 필요할 것으로 사료된다.

수목의 초미세먼지(PM2.5) 저감 효과에 대한 CFD 수치 모의: 부산 감만동 지역을 대상으로 (CFD Simulations of the Trees' Effects on the Reduction of Fine Particles (PM2.5): Targeted at the Gammandong Area in Busan)

  • 한상철;박수진;최원식;김재진
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권5_3호
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    • pp.851-861
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    • 2022
  • 본 연구는 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 모델을 이용하여 도시 지역에서 수목이 PM2.5 저감에 미치는 영향을 조사하였다. 현실적인 수치 모의를 위해, 기상청에서 현업으로 운영 중인 국지예보시스템(LDAPS)이 예측한 기상 자료를 CFD 모델의 초기·경계 자료로 사용하였다. CFD 모델 성능 검증은 연구 대상지 내에 구축된 6개의 센서에서 측정한 PM2.5 농도를 이용하였다. 본 연구에서는 수목이 PM2.5 농도 분포에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 수목이 식재 되지 않았다고 가정한 경우, 수목이 식재되어 있지만 바람에 대한 항력 효과만 존재한다고 가정한 경우, 수목의 항력 효과와 침적 효과가 모두 존재한다고 가정한 경우에 대한 수치 실험을 수행하였다. 분석대상 기간 동안 PM2.5 저감 효과가 뚜렷하게 나타난 세 가지 영역 중 군부대 내의 PM2.5 평균 농도를 비교한 결과, 수목이 식재되지 않은 경우는 12.8 ㎍ m-3, 수목의 항력 효과만 고려한 경우는 12.5 ㎍ m-3이 나타났고, 수목의 항력 효과와 침적 효과가 모두 고려한 경우는 6.8 ㎍ m-3가 나타났다. 수목에 의한 건성 침적이 PM2.5 농도를 감소시키는 효과가 있는 것으로 확인되었다.

동적탄력튜빙 보행훈련 프로그램이 만성 파킨슨병 환자의 자세정렬과 보행능력과 삶의 질에 미치는 영향 : 사례연구 (Effects of Dynamic Tubing Gait Training on Postural Alignment, Gait, and Quality of Life in Chronic Patients with Parkinson's Disease : Case Study)

  • 이동률
    • 한국엔터테인먼트산업학회논문지
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    • 제15권8호
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    • pp.363-377
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    • 2021
  • 본 연구에서는 만성 파킨슨병 환자의 동적탄력튜빙 보행 훈련 (I, II)이 자세정렬, 보행, 삶의 질에 미치는 영향을 조사하였다. 총 3명의 만성 파킨슨병 환자를 모집하여 사례 연구를 시행하였다(Hoehn 및 Yahr 1-3단계 각 1명). 동적탄력튜빙 보행 훈련 (I 및 II)은 파킨슨병 환자에게 하루 30분, 주 5일, 5주 동안 25세션 적용되었다. 본 연구의 효과를 알아보기 위해, 자세정렬검사, 근 활성도검사, 보행분석 및 파킨슨병 환자의 삶의 질을 평가하였다. Dynamic tubing 보행 훈련(I, II) 중재 후 몸통 굽힘은 감소되었다. 또한 초기 접촉기(IC)에서 중간 디딤기(Mst)까지 보행 시 넙다리네갈래근, 뒤넙다리근, 앞정강근(TA)의 근 활성도가 증가하고 장딴지근의 근활성도가 감소하였다. 척추세움근(ES T12, L3)의 근활성도는 H&Y I, III 단계에서 증가하고 H&Y II 단계에서 감소하였다. 압력 중심(COP) 매개변수인 보행선의 길이, 한 발 지지선, 앞/뒤 위치, 좌우대칭 값이 개선되었다. 시공간 보행 매개변수인 보폭, 보폭, 의 속도는 증가하고 분당걸음수는 감소되었다. 나아가 파킨슨 병 환자의 삶의 질도 개선되었다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 동적탄력튜빙 보행 훈련 (I 및 II)은 약물 내성이 절반으로 감소된 5년 이상된 만성 파킨슨병 환자의 자세, 보행, 삶의 질을 개선하기 위한 새로운 접근 방식으로 적용될 수 있을 것이다.

충격 반향 신호 모니터링을 통한 철근 부식 진전에 따른 콘크리트 상태 평가 (Progressive Evaluation of Concrete Deterioration Caused by Chloride-Induced Steel Corrosion Using Impact-Echo Testing)

  • 피타젱 리즈키;줄피크산 아흐마드 무크티;기성훈
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제28권3호
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    • pp.37-46
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    • 2024
  • 본 연구에서는 충격반향법(IE)을 활용하여 철근 부식 진전에 따른 콘크리트 손상 상태를 모니터링하였다. 길이 1500 mm, 폭 400 mm, 두께 200 mm를 갖는 세 개의 철근 콘크리트 시험체를 제작하였다. 각 시험체는 보통 포틀랜드 시멘트, 고로 슬래그 미분말, 플라이 애쉬를 혼합한 세 가지 콘크리트 배합을 활용하여 제작하여, 결합재 특성에 따른 손상특성을 관찰하였다. 콘크리트 내 철근 부식은 3% NaCl 용액에서 35일 주기의 습윤 및 건조 포화 과정을 거친 후 0.5 A 전류를 인가하여 가속화되었다. 전류인가 전 습윤-건조반복(철근부식 환경조성 또는 잠재기)단계에서 수집된 초기 IE 데이터는 건조상태가 IE 신호에 미치는 영향이 크기 않음을 보여주었다. 전류를 인가한 후에는 인가 시간 증가에 따라 IE 탁월주파수와 콘크리트 P파속도의 점진적인 감소 특성을 관찰할 수 있었다. 이러한 실험결과는 IE 데이터 모니터링으로 철근 부식으로 인한 콘크리트의 점진적 손상의 주요 특성(내부 손상 개시 및 전파 속도 등)을 포착할 수 있음을 보여준다. 따라서, 철근 부식에 따른 콘크리트의 점진적 손상의 평가 및 예측에 IE 모니터링이 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

뇌졸중 환자의 180 ° 회전 검사의 신뢰도와 수렴 타당도 및 회전 방향이 소요시간과 걸음 수에 미치는 효과 (The Reliability and Convergent Validity of the 180 ° Turn Test in Stroke Patients and the Effects of Turn Direction on Time and Step Count)

  • 안승헌;이병권
    • 대한통합의학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.189-199
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    • 2024
  • Purpose : This study aimed to investigate the test-retest reliability, minimal detectable change (MDC), and the effect of turning direction on the time and number of steps taken during the 180 ° turn test in subacute stroke patients. Additionally, it examined the concurrent validity of the 180 ° turn test. Methods : The study included 28 subacute stroke patients. The test-retest reliability of the 180 ° turn test according to the direction of rotation (paretic and non-paretic sides) by comparing the consistency between the initial assessment and a reassessment conducted 7 days later. Concurrent validity was examined by assessing the correlation of the 180 ° turn test with the Fugl-Meyer assessment of lower extremity (FMA-L/E), Berg balance scale (BBS), 10-meter walk test (10 mWT), and timed up and go test (TUG). Results : The ICC for the time taken to turn 180 ° to the affected and unaffected sides were 0.971 and 0.918, respectively, indicating excellent reliability. The ICC for the number of steps were 0.944 and 0.932, respectively. The MDC for the time taken were 0.33 seconds (affected side) and 0.67 seconds (unaffected side). The MDC for the number of steps were 0.49 (affected side) and 0.63 (unaffected side). The paired t-test showed the limited community ambulator group took significantly longer to turn to the unaffected side (p<.048). Significant correlations were found between the 180 ° turn test and FMA-L/E (r= -0.395 to -0.416), BBS (r= -0.622 to -0.684), 10 mWT (r= 0.720 to 0.730), and TUG (r= 0.684 to 0.790) (p<.05 to .01). Conclusion : The 180 ° turn test demonstrated excellent test-retest reliability and high validity when correlated with other functional measures in subacute stroke patients. MDC values indicated high reliability. Faster walking speeds (≥0.95 m/s) were unaffected by turning direction, while slower speeds (<0.58 m/s) showed significant effects. The 180 ° turn test is a simple, sensitive, and reliable tool for evaluating turning ability in subacute stroke patients.

대동맥판막치환술 후 발생한 판막하 판누스(Pannus): 시간에 따른 변화 및 심초음파 소견 (Extent of Subprosthetic Pannus after Aortic Valve Replacement: Changes Over Time and Relationship with Echocardiographic Findings)

  • 박미연;구현정;하호진;강준원;양동현
    • 대한영상의학회지
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    • 제81권5호
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    • pp.1151-1163
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    • 2020
  • 목적 본 후향적 연구는 심장 CT를 이용하여 대동맥판막치환술 후 발생한 판누스(pannus)가 시간 경과에 따라 증가하는지를 평가하고 심초음파 결과와 비교하는 것을 목적으로 한다. 대상과 방법 2011년 4월부터 2017년 11월까지 CT에서 판누스가 발견되어 follow-up 심장 CT와 심초음파를 촬영한 17명의 환자를 포함하였다. 대동맥판막치환술 후 판누스 발견까지의 시간은 평균 10.5 ± 7.1년이었다. 처음 판누스가 발견된 CT와 이후 CT에서 판누스의 변화를 확인하고, 심초음파 결과의 변화를 paired t-test를 이용하여 분석하였다. 인공판막의 열리는 정도와 판누스의 크기는 Pearson 상관관계분석을 이용하여 평가하였다. 결과 판누스의 크기는 follow-up CT에서 증가하였다(p < 0.05). 대동맥판막을 지나는 최고 혈류속도(3.9 ± 0.8 m/s vs. 4.2 ± 0.8 m/s, p = 0.03)와 평균 압력차(36.4 ± 15.5 mm Hg vs. 42.1 ± 15.8 mm Hg, p = 0.03)는 심초음파상 의미 있게 증가하였다. 인공판막의 열리는 정도는 약간 감소하였으나 의미 있는 변화는 아니었다(73.1 ± 8.3° vs. 69.4 ± 12.1°, p = 0.12). 인공판막의 열리는 정도와 판누스의 크기는 음의 상관관계를 보였다(r = -0.57, p < 0.001). 결론 판누스는 시간이 지남에 따라 커졌고, 이에 따라 인공판막을 지나는 혈류속도와 평균 압력차가 증가하였다. 심장 CT는 판누스의 크기를 평가할 수 있고, 이는 혈역학적 변화와 관련이 있으며 추후 수술 여부 결정에 도움을 줄 수 있다.

노력성 폐활량검사시 호흡기류센서의 보정기법 (Respiratory air flow transducer calibration technique for forced vital capacity test)

  • 차은종;이인광;장종찬;김성식;이수옥;정재관;박경순;김경아
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제10권5호
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    • pp.1082-1090
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    • 2009
  • 노력성 폐활량(FVC) 검사시 호식기류의 최대값인 최고호기유량(PEF)은 호흡기능의 평가에 매우 중요하게 활용되는 진단 매개변수이다. PEF는 검사 초기에 매우 짧은 순간에 크게 증가하는 양상을 띠기 때문에 호흡기류센서의 동특성이 충분하지 않은 경우 측정오차가 발생한다. 본 연구에서는 노력성 호식기류 상의 초기 상승속도($S_r$)를 산출하고 $S_r$ 값에 기초하여 센서 출력값을 보정하는 새로운 기법을 제안하였다. 미국 흥부학회(ATS)에서 제공하는 표준 기류신호 파형 26개를 생성하여(F) 속도계측형 호흡기류센서로 통과시키며 센서 출력신호(N)를 축적하였다. F의 최대값인 PEF와 N의 최대값인 $N_{PEF}$, 간에는 당초 예상했던 대로 2차함수 관계가 성립하였으나(상관계수 0.9997), ATS파형 #2 및 26은 상당한 이탈을 보였다(상대오차>10%). $N_{PEF}$의 상대오차와 $S_r$간의 관계를 분석하여 상호 선형적인 관계를 얻었으므로, 이를 이용하여 보정한 결과 PEF 상대오차의 99% 신뢰구간이 약 2.5% 이었다. 이는 국제표준인 ATS의 오차한계인 10%의 1/4 이내로써 매우 정확한 보정이 이루어졌다. 따라서 본 연구에서 제안하는 보정기법은 호흡기류센서 교정시 매우 유용하리라 판단된다.

칼슘알긴산비드에 의한 염분의 흡착특성 (Characteristics of Salt Adsorption by Calcium Alginate Beads)

  • 방병호;서정숙
    • 한국식품영양학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.89-96
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    • 2002
  • Ca-alginate bead로 소금의 흡착에 미치는 영향조건을 검토한 결과는 다음과 같다. Ca-alginate beads에 의한 소금 흡착은 시간이 경과함에 따라 증가하였으며, 10분 후4.0g으로 최고의 흡착량을 나타내었다. 0.2M CaCl$_2$, 0.2M BaCl$_2$, 0.2M FeCl$_3$및 0.2M MgCl$_2$등의 경화용액으로 조제한 bead에 의한 소금 흡착량은 Fe-alginate beads가 5.6g으로 제일 높았으나 bead가 쉽게 부서지는 단점이 있었고, MgCl$_2$용액으로는 bead가 만들어지지 않았다. 그리고 0.2M CaCl$_2$, 0.2M BaCl$_2$및 0.2M SrCl$_2$용액으로 만든 bead는 각각 4.2g 정도의 대등한 흡착량을 나타내었다. CaCl$_2$경화 용액이 0.1M, 0.2M 및 1M 일때 소금 흡착량은 각각 4.8g, 4.2g 및 4.1g으로 나타났다. Alginate의 농도를0.6%, 1% 그리고 2%로 하여 제조한 비드로 소금 흡착량은 2.8g, 4.0g, 4.4g으로 각각 나타났으며, 그리고 bead의 크기를 각각 2.5mm, 3.5mm 그리고 4.5mm로 제조하여 소금의 흡착량을 살펴본 결과 각 크기별 모두 4.0~4.2g로 차이가 없었다. 초기 소금의 농도 4%, 8%, 12%그리고 16%에서, 각각 소금의 흡착율은 30%, 28%, 27% 그리고 25%이었으며, pH에 따른 염분의 흡탁율은 산성(pH 4.0) 및 중성(pH 6.8) 영역에서 보다는 염기성(pH 10.0)에서 더 높았다. 된장으로부터 내염성 세균을 분리한 후 alginate로 고정화한 beads와 비고정화한 bead와의 염분 흡착량은 고정화한 bead에 의한 염분 초기흡착속도가 보다 낮았으며, Ca-alginate bead 제조시 경화용액에 머무는 시간이 길수록 염분 흡착율은 감소하는 것으로 나타났다. 또한 1회 사용한 bead를 증류수에 하루 동안 방치 후 이 bead를 재이용 함에 따라 염분 흡착량은 점점 감소하였다. 시료를 된장으로 하여 0시간, 3시간, 6시간, 12시간 및 24시간 후 소금 흡착율은 시간의 경과에 따라 더불어 증가하였다. 또한 소금이 감소된 된장의 pH를 측정한 결과, 4.90, 5.00, 5.01, 5.02, 그리고 5.03이였으며, 적정산도는 0.1N-NaOH 소모량이 4ml, 3.4ml, 3.2ml, 3.0ml 그리고 3.0 ml이었다. 저염 된장의 아미노태 질소를 적정 한 결과, 원료 된장이 840mg/된장 100g, 740mg/된장 100g, 630mg/된장 100g, 그리고 530mg/된장 100g으로 줄어들었다. 각 시료별 염분 흡착율은 된장이 다른 시료(Doengjang 100%, Kochujang 86%, Soy-sauce 78% and Jeotkal 71%) 보다 가장 높게 나타났다.