• Smart Structures and Systems
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• 제1권2호
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• pp.159-184
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• 2005

The paper intends to summarize some guidelines for future smart structure system application in military aircraft. This preview of system integration is based upon a review on approximately one and a half decades of application oriented aerospace related smart structures research. Achievements in the area of structural health monitoring, adaptive shape, adaptive load bearing devices and active vibration control have been reached, potentials have been identified, several feasibility studies have been performed and some smart technologies have been already implemented. However the realization of anticipated visions and previously initial timescales announced have been rather too optimistic. The current development shall be based on a more realistic basis including more emphasis on fundamental aircraft strength, stiffness, static and dynamic load and stability requirements of aircraft and interdisciplinary integration requirements and improvements of integrated actors, actuator systems and control systems including micro controllers.

• Earthquakes and Structures
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• 제10권1호
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• pp.53-71
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• 2016

Unconventional computer vision and image processing techniques offer significant advantages for experimental applications to shaking table testing, as they allow the overcoming of most typical problems of traditional sensors, such as encumbrance, limitations in the number of devices, range restrictions and risk of damage of the instruments in case of specimen failure. In this study, a 3D motion optical system was applied to analyze shake table tests carried out, up to failure, on a natural-scale masonry structure retrofitted with steel reinforced grout (SRG). The system makes use of wireless passive spherical retro-reflecting markers positioned on several points of the specimen, whose spatial displacements are recorded by near-infrared digital cameras. Analyses in the time domain allowed the monitoring of the deformations of the wall and of crack development through a displacement data processing (DDP) procedure implemented ad hoc. Fundamental frequencies and modal shapes were calculated in the frequency domain through an integrated methodology of experimental/operational modal analysis (EMA/OMA) techniques with 3D finite element analysis (FEA). Meaningful information on the structural response (e.g., displacements, damage development, and dynamic properties) were obtained, profitably integrating the results from conventional measurements. Furthermore, the comparison between 3D motion system and traditional instruments (i.e., displacement transducers and accelerometers) permitted a mutual validation of both experimental data and measurement methods.

• Smart Structures and Systems
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• 제23권6호
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• pp.627-639
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• 2019

Passive control may not provide enough damping for a stay cable since the control devices are often restricted to a low location level. In order to enhance control performance of conventional passive dampers, a new type of damper integrated with a rotary electromagnetic damper providing variable damping force and a flywheel serving as an inertial mass, called the rotary electromagnetic inertial mass damper (REIMD), is presented for suppressing the cable vibrations in this paper. The mechanical model of the REIMD is theoretically derived according to generation mechanisms of the damping force and the inertial force, and further validated by performance tests. General dynamic characteristics of an idealized taut cable with a REIMD installed close to the cable end are theoretically investigated, and parametric analysis are then conducted to investigate the effects of inertial mass and damping coefficient on vibration control performance. Finally, vibration control tests on a scaled cable model with a REIMD are performed to further verify mitigation performance through the first two modal additional damping ratios of the cable. Both the theoretical and experimental results show that control performance of the cable with the REIMD are much better than those of conventional passive viscous dampers, which mainly attributes to the increment of the damper displacement due to the inertial mass induced negative stiffness effects of the REIMD. Moreover, it is concluded that both inertial mass and damping coefficient of an optimum REIMD will decrease with the increase of the mode order of the cable, and oversize inertial mass may lead to negative effect on the control performance.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제16권1호
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• pp.16-19
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• 2015

A wearable sensing ECG T-shirt for ubiquitous vital signs sensing is proposed. The sensor system consists of a signal processing board and capacitive sensing electrodes which together enable measurement of an electrocardiogram (ECG) on the human chest with minimal discomfort. The capacitive sensing method was employed to prevent direct ECG measurement on the skin and also to provide maximum convenience to the user. Also, low power integrated circuits (ICs) and passive electrodes were employed in this research to reduce the power consumption of the entire system. Small flexible electrodes were placed into cotton pockets and affixed to the interior of a worn tight NIKE Pro combat T-shirt. Appropriate signal conditioning and processing were implemented to remove motion artifacts. The entire system was portable and consumed low power compared to conventional ECG devices. The ECG signal obtained from a 24 yr. old male was comparable to that of an ECG simulator.

• Earthquakes and Structures
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• 제3권5호
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• pp.749-766
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• 2012

Structural control through integration of passive damping devices within the building structure has been increasingly implemented internationally in the last years and has proven to be a most promising strategy for earthquake safety. In the present paper an alternative configuration of an innovative energy dissipation mechanism that consists of slender tension only bracing members with closed loop and a hysteretic damper is investigated in its dynamic behavior. The implementation of the adaptable dual control system, ADCS, in frame structures enables a dual function of the component members, leading to two practically uncoupled systems, i.e., the primary frame, responsible for the normal vertical and horizontal forces and the closed bracing-damper mechanism, for the earthquake forces and the necessary energy dissipation. Three representative international earthquake motions of differing frequency contents, duration and peak ground acceleration have been considered for the numerical verification of the effectiveness and properties of the SDOF systems with the proposed ADCS-configuration. The control mechanism may result in significant energy dissipation, when the geometrical and mechanical properties, i.e., stiffness and yield force of the integrated damper, are predefined. An optimum damper ratio, DR, defined as the ratio of the stiffness to the yield force of the hysteretic damper, is proposed to be used along with the stiffness factor of the damper's- to the primary frame's stiffness, in order for the control mechanism to achieve high energy dissipation and at the same time to prevent any increase of the system's maximum base shear and relative displacements. The results are summarized in a preliminary design methodology for ADCS.

• Smart Structures and Systems
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• 제24권1호
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• pp.67-81
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• 2019

Rows of closely adjacent buildings with similar dynamic characteristics are common building arrangements in residential areas. In this paper, we present a vibration control strategy for the seismic protection of this kind of multibuilding systems. The proposed approach uses an advanced Linear Matrix Inequality (LMI) computational procedure to carry out the integrated design of distributed multiactuation schemes that combine interbuilding linking devices with interstory actuators implemented at different levels of the buildings. The controller designs are formulated as static output-feedback H-infinity control problems that include the interstory drifts, interbuilding approachings and control efforts as controlled-output variables. The advantages of the LMI computational procedure are also exploited to design a fully-decentralized velocity-feedback controller, which can define a passive control system with high-performance characteristics. The main ideas are presented by means of a system of three adjacent five-story identical buildings, and a proper set of numerical simulations are conducted to demonstrate the behavior of the different control configurations. The obtained results indicate that interstory-interbuilding multiactuation schemes can be used to design effective vibration control systems for adjacent buildings with similar dynamic characteristics. Specifically, this kind of control systems is able to mitigate the vibrational response of the individual buildings while maintaining reduced levels of pounding risk.

• 한국전자파학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.61-70
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• 2008

본 논문에서는 멤스 기술의 하나인 연성 인쇄 회로 기판을 이용하여 임의의 형태로 변형이 가능한 초고주파 멤스 송신기를 제안하였다. 연성 인쇄 회로 기판은 그 무게가 가볍고 두께가 얇아 경량 소형화 모듈을 만드는데 유리한 장점이 있다. 또한, 연성 인쇄 회로 기판은 종이와 같이 유연한 특성을 가지고 있어 평면이 아닌 임의의 곡면 등에 실장할 수 있는 장정을 가지고 있다. 본 논문에서는 근거리 센서 네트워크 구성을 위한 직교 주파수 분할 다중 전송 방식을 위한 선형 무선 송신기를 설계 제작하였다. 송신 모듈의 능동 회로는 전력효율이 높고 선형성이 우수하여 전력 증폭기에 많이 사용되고 있는 InGaP/GaAs HBT 공정을 사용하여 설계 및 제작하였으며, 매칭 회로 및 필터 등의 수동 회로는 연성 인쇄 회로 기판에 직접 집적화 하여 제작하였다. 제작된 멤스 송신기는 EVM 특성을 통하여 시스템 성능을 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.1700-1706
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• 2014

본 논문에서는 휴대기기용 LED 백라이트를 위한 감압형 DC-DC 변환기를 제안한다. 제안하는 변환기는 4 MHz의 높은 주파수에서 동작하며, 이것은 파워 스테이지와 컨트롤 블록의 수동소자의 면적 감소효과를 가진다. 파워스테이지는 인덕터와 출력 커패시터, 파워트랜지스터, 피드백 저항으로 이루어지며, 컨트롤 블록은 펄스폭 변조기, 오차증폭기, 오실레이터 등으로 이루어진다. 회로는 $0.35{\mu}m$ 1-poly 4-metal BCD 공정을 사용하여 설계 검증 및 레이아웃 하였다. SPICE 모의 실험 결과 시비율이 0.4 이고, 입력전압이 3.7 V 일 때, 1.8 V의 출력 전압을 가지며, 출력전류는 100 mA를 가진다. 제안하는 회로는 기존의 25~50 mA보다 큰 출력을 나타내어 고휘도의 LED 센서 구동이 가능할 것으로 보이며, 4 MHz의 스위칭 주파수를 사용하여, 변환기의 실장 면적이 종래에 비하여 30 % 정도의 감소가능할 것으로 보인다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권8호
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• pp.52-59
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• 2007

본 논문에서는 이더넷 광 네트워크 구현용 핵심 부품인 1.25 Gbps 단일집적 양방향 광전 SoC (Monolithic integrated hi-directional optoelectronic system-on-a- chip)의 전기적 혼신을 감소시키기 위한 임플란트의 전기적 절연 특성을 분석하였으며, 측정결과로부터 임플란트의 등가회로를 추출하였다. InP 기판상에 단일집적된 양방향 광전 SoC의 구성은 다음과 같다. 먼저 송신부는 전기신호를 광신호로 바꾸어 전송하는 레이저 다이오드(Laser Diode)와 레이저 다이오드의 출력을 모니터링하기 위한 모니터 포토다이오드(Monitor Photodiode)로 구성된다. 그리고 수신부는 디지털로 변조된 후 입력된 광신호를 전기신호로 변환하는 디지털 포토다이오드(Digital photodetector)로 구성된다. IEEE 802.3ah와 ITU-T G.983.3가 요구하는 기가비트 수동 광 네트워크 (Gigabit-Passive Optical Network)용 ONU (Optical Network Unit)의 양방향 광전 모듈의 규격을 만족하기 위해서는 수신부의 수신감도는 -24 dBm (@ BER (Bit Error Rate)=10-12)을 만족해야 하므로, 모듈 내의 전기적 혼신은 DC에서 3 GHz까지 -86 dB이하로 유지되어야 한다. 한편, 임플란트 구조의 측정 및 분석 결과, 단일 InP 기판상에 집적된 레이저 다이오드와 모니터 포토다이오드 간의 간격과, 그리고 모니터 포토다이오드와 디지털 포토다이오드간의 간격을 200 mm 이상을 유지하면서, 20 mm 폭의 임플란트를 삽입하였을 경우, -86 dB 이하의 전기적 혼신을 만족하였다. 본 논문에서 사용하고 분석한 임플란트 구조 및 특성은 단일집적 양방향 광전 SoC 뿐만 아니라, 아날로그/디지털 혼합모드 SOC의 설계 제작용 기본 데이터로 활용할 수 있다., 1.0 mm로 나타났다. 하체 고정기구를 사용한 환자군에서 디지털재구성사진과 모의 치료사진의 차이는 좌우, 전후, 두미 방향에 따라 각각 $1.3{\pm}1.9\;mm$, $1.8{\pm}1.5\;mm$, $1.1{\pm}1.1\;mm$, 디지털재구성사진과 조사영역사진 간의 차이는 각각 $1.0{\pm}1.8\;mm$, $1.2{\pm}0.9\;mm$, $1.2{\pm}0.8\;mm$, 조사영역사진 간의 평균 표준편차는 각각 0.9 mm, 1.6 mm, 0.8 mm로 고정기구를 사용하지 않았을 때보다 유의하게 재현성이 향상된 것으로 나타났다. 결 론: 본 연구에서 고안된 하체 고정기구는 골반부암 환자 치료 시 편안함을 제공해 주고 재현성 향상에 도움을 주는 것으로 사료된다..) 이 때 방사선 조사량의 중앙값은 3,600 cGy이었다. 이후 추가 방사선 치료 시 계획용 CT를 사용하지 않고 2-oblique fields 사용하여 치료한 경우가 87명(35.4%)이었는데 방사선 조사량의 중앙값은 1,800 cGy이었다. 전 환자에서 1일 1회 180 cGy로 치료하였다. 전 환자에서 조사된 총 방사선량의 중앙값은 5,580 cGy이었다. 수술 후 방사선 치료를 시행한 경우 중앙값은 5,040 cGy이었고 수술을 받지 않은 환자 중앙값은 5,940 cGy이었다. 근접조사 방사선 치료는 총 34명(13.8%)에서 시행되었고, 전 환자에서 high dose rate Iridium-192를 사용하였다. 조사범위는 종양에서 longitudinal margin의 중앙값은 1 cm, prescribed isodose curve에서 axial length의 평균값은 8.25 cm, 폭은 2 cm, 그리고 전후 폭의 중앙값도 2 cm이었다. Fraction size의 중앙값은

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권3호
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• pp.25-34
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• 2005

본 논문에서는 이더넷 광 네트워크 구현을 위한 핵심 부품인 1.25 Gbps 광전 트라이플렉스 트랜시버 모듈(Opto-electric triplex transceiver module)의 동작성능 안정화를 위하여 모듈내에서 발생되는 전기적 혼신을 해석 및 측정하였으며, 혼신 감소를 위한 가상접지선(Dummy ground line)이 포함된 신호선 구조를 제안하였다. 광전 트라이플렉스 트랜시버 모듈은 전기신호를 광신호로 바꾸어 전송하는 송신부(Laser diode), 디지털 변조되어 입력된 광신호를 전기신호로 변환하는 디지털 수신부 (Digital photodetector)와 고해상도의 CATV (Community antenna or access television) 신호를 수신하는 아날로그 수신부 (Analog photodetector)가 실리콘 기판(Silicon substrate) 상에 하이브리드 집적되어 구성된다. 디지털 수신부와 아날로그 수신부의 수신감도는 각각 BER(Bit error rate) : $10^-{12}$에서 -24 dBm과 44 dB의 신호대잡음비(Signal-to-noise ratio, SNR)에서 -7.7 dBm을 만족해야하므로 모듈 내의 전기적 혼신은 DC에서 3 GHz까지 - 86 dB이하로 유지되어야한다. 전기적 혼신의 해석 및 측정 결과, 실리콘 기판상의 광원과 디지털 광검출기, 디지털 광검출기와 아날로그 광검출기 사이의 거리를 4 mm 이상 확보하며, 가상접지선을 디지털 광검출기와 아날로그 광검출기의 신호선과 $100\;{\mu}m$ 간격으로 설치하였을 경우, -86 dB 이하의 전기적 혼신 레벨을 만족할 수 있음을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 가상접지선을 사용하는 방법은 실리콘 기판상에 신호선을 형성할 때 동시에 형성할 수 있으므로 별도의 추가비용 없이 구현할 수 있으며, 단순히 광원 및 광 검출기의 사이간격을 충분히 확보하는 방법에 비하여 실리콘 기판의 크기를 감소시켜 최종 모듈의 크기를 약 $50\%$ 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.