• 제목/요약/키워드: Irregular surface

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펄프·제지 산업에서의 프랙탈 기하 원리 및 그 응용 (The Principles of Fractal Geometry and Its Applications for Pulp & Paper Industry)

  • 고영찬;박종문;신수정
    • 펄프종이기술
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    • 제47권4호
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    • pp.177-186
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    • 2015
  • Until Mandelbrot introduced the concept of fractal geometry and fractal dimension in early 1970s, it has been generally considered that the geometry of nature should be too complex and irregular to describe analytically or mathematically. Here fractal dimension indicates a non-integer number such as 0.5, 1.5, or 2.5 instead of only integers used in the traditional Euclidean geometry, i.e., 0 for point, 1 for line, 2 for area, and 3 for volume. Since his pioneering work on fractal geometry, the geometry of nature has been found fractal. Mandelbrot introduced the concept of fractal geometry. For example, fractal geometry has been found in mountains, coastlines, clouds, lightning, earthquakes, turbulence, trees and plants. Even human organs are found to be fractal. This suggests that the fractal geometry should be the law for Nature rather than the exception. Fractal geometry has a hierarchical structure consisting of the elements having the same shape, but the different sizes from the largest to the smallest. Thus, fractal geometry can be characterized by the similarity and hierarchical structure. A process requires driving energy to proceed. Otherwise, the process would stop. A hierarchical structure is considered ideal to generate such driving force. This explains why natural process or phenomena such as lightning, thunderstorm, earth quakes, and turbulence has fractal geometry. It would not be surprising to find that even the human organs such as the brain, the lung, and the circulatory system have fractal geometry. Until now, a normal frequency distribution (or Gaussian frequency distribution) has been commonly used to describe frequencies of an object. However, a log-normal frequency distribution has been most frequently found in natural phenomena and chemical processes such as corrosion and coagulation. It can be mathematically shown that if an object has a log-normal frequency distribution, it has fractal geometry. In other words, these two go hand in hand. Lastly, applying fractal principles is discussed, focusing on pulp and paper industry. The principles should be applicable to characterizing surface roughness, particle size distributions, and formation. They should be also applicable to wet-end chemistry for ideal mixing, felt and fabric design for papermaking process, dewatering, drying, creping, and post-converting such as laminating, embossing, and printing.

여울-소 구조에서 지표수-지하수 혼합대의 흐름 특성 분석에 관한 수치모의 연구 (Numerical Modeling of Flow Characteristics within the Hyporheic Zones in a Pool-riffle Sequences)

  • 이두한;김영주;이삼희
    • 한국습지학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.75-87
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    • 2012
  • 지표수-지하수 혼합대는 하천 및 호소 등에서 지표수와 지하수가 교환되는 공간이다. 지표수-지하수 혼합은 하상의 토층으로 확장되어 다양한 물리적, 생지화화적, 열역학적 교환을 발생시키며 수생태계 내 고유한 생태적 전이대를 형성하는데 주요한 역할을 한다. 과거 실험 및 수치모의 연구에 의하면 혼합대에서 발생하는 물질교환은 하천의 지형적인 특징으로 발생하는 압력분포에 의해 지배된다. 특히 하천의 구간 규모에서 여울-소 구조는 혼합대의 특성을 지배하는 주요 인자로 알려져 있다. 여울-소 연속 구조는 지표수에서 재순환영역과 정체점을 형성하며 이 독특한 흐름 구조에 의해 혼합대의 흐름특성이 영향을 받는다. 본 연구에서는 3차원 동수역학 모형을 이용하여 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식과 Darcy 방정식을 동시에 해석하여 연속된 여울-소 구조에서 발생하는 지표수의 흐름구조가 혼합대의 흐름에 미치는 영향을 분석하였다. 모의 결과, 여울-소 구조에서 지표수의 재순환영역 및 정체점은 상승류와 하강류 형성과 직접적 연관을 가지며, 재순환영역의 크기가 감소하면 여울 전면부 하강류 형성 구간의 길이가 감소하고 최대 하강류 발생 지점이 하부로 이동하는 특성을 파악하였다. 이와 같은 본 연구의 결과는 혼합대의 현장관측, 하천 관리 및 복원 등의 연구에 활용하여 친환경 하천 조성에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

가수분해법에 의한 TiO2 피복 운모의 제조(I) (Preparation of the TiO2 Coated Mica by Hydrolysis Method(I))

  • 박윤창;김효중;곽중협;서태수
    • 공업화학
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    • 제8권5호
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    • pp.709-714
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    • 1997
  • 암모니아수를 이용한 가수분해법에 의해 운모의 이산화티타늄 피복을 시행하여 합성조건의 영향을 조사했다. 운모표면에 균일한 $TiO_2$ 피막을 얻기 위해서는 운모의 입자경이 작고 비표면적이 넓은 쪽이 유리하다. 또한 반응용액상에서 생선된 입자는 운모표면에 유리상태로 부착하여 피막을 불균일화시키므로, 용액상에서의 수화 $TiO_2$ 콜로이드 입자 생성속도를 느리게 제어할 필요가 있다. 본 실험에서 운모의 크기는 $14.7{\mu}m$, 운모 슬러리 용액의 pH는 2.5, $TiOSO_4$ 용액의 F.A.는 291, 반응온도는 $80{\sim}100^{\circ}C$ 정도가 적당하였다. 이상의 결과로부터 균일한 피복을 실현하기 위해서는, 반응온도를 변화시켜 입자의 석출율을 제어하는 일이 필요하다. 이 경우 석출율이 큰 쪽이 균일하고 치밀한 피막을 얻을 수 있었다. 이렇게 하여 얻어진 $TiO_2$ 피복 운모는 $900^{\circ}C$의 소성전후에서 형태에 큰 변화는 없었다.

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도심재생하천 내 수리적 특성이 열환경 변화에 미치는 영향 평가: 청계천을 대상으로 (Impact Assessment on the Change of Thermal Environment, According to the Hydraulic Characteristic Urban Regeneration Stream: Cheonggyecheon Case Study)

  • 김정호;이주승;윤용한
    • 환경정책연구
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    • 제14권2호
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    • pp.3-25
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    • 2015
  • 도심재생하천 내부의 수리적 특성이 열환경 변화에 미치는 영향을 알아보고자 하천의 물리적 구조와 수리적 특성, 기상요소, 온열환경을 분석하였다. 연구 대상지는 복원된 도시하천으로서 큰 의의를 가지는 청계천을 선정하였다. 유형은 물리적 구조별 녹피율의 차이에 따라 유형 I(0.0%)과 유형 II(20.2%)로 구분하였다. 여울이 끝나는 Ba지점에서 수온은 $0.2^{\circ}C$ 감소, 유속은 0.7~0.9m/s 증가, 용존산소량은 0.5~0.6mg/L 증가하였으며, 기온은 평균 $1.1{\sim}1.4^{\circ}C$ 감소, 상대습도는 평균 6.6~8.7% 증가, 풍속은 불규칙한 변화를 보였다. 습구흑구온도지수 분석결과, 유형에 따른 상류부의 하천 내부와 수면 외부의 값의 차이는 미비하였으나, 유형 I의 하류부에서 감소폭은 $0.3{\sim}0.6^{\circ}C$, 유형 II는 $0.8^{\circ}C$ 등이었다. 기온저감의 효과는 수직높이로 유형 I의 경우 120cm, 유형 II는 140cm까지 영향이 있었으며, 거리별 기온저감의 효과는 유형 I의 경우 여울이 끝나는 Ba지점 이후로 증가하였고, 유형 II의 경우 지속해서 감소하였다.

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조간대성 해빈 퇴적물의 이동양상에 관한 연구 I. 한국 남해안의 득량만 (A Study on the Transport Mechanism of Tidal Beach Sediments I. Deukryang Bay, South Coast of Korea)

  • 류상옥;김주용;장진호;조영길;신상은;은고요나
    • 한국지구과학회지
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    • 제27권2호
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    • pp.221-235
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    • 2006
  • 조간대성 해빈 퇴적물의 이동양상을 파악하기 위하여 한반도 남해안의 득량만에서 해빈 주변 표층퇴적물과 해빈 단면, 해빈 퇴적물, 해빈 퇴적률, 그리고 해빈 수리에너지 특성에 대한 조사를 실시하였다. 수문 해빈은 급경사의 해빈면과 완경사의 저조단구로 이루어져 일반적으로 조차가 파고에 비해 큰 해빈 단면의 특징을 보인다. 그러나 만입된 안의 중앙 해빈면은 여름에 평탄해지고 그 밖의 계절에는 파봉과 유흔이 발달하는 등 뚜렷한 계절변화를 보인다. 이러한 해빈 단면의 계절변화는 연구지역의 해빈 퇴적작용이 주로 조석에 의해 지배되지만 파랑의 영향도 강하게 받고있음을 의미하는 것으로, 해빈 퇴적률의 계절변화에서도 잘 나타난다. 즉, 겨울에는 강한 파랑의 영향에 의해 침식이 우세한 반면, 그 밖의 계절에는 상대적인 저에너지 조건 하에서 퇴적이 우세한 특징을 보인다. 그러나 해빈의 중앙은 여름에도 뚜렷하게 침식되는 경향을 보이는데, 이는 여름에 간헐적으로 발생한 남풍 계열의 강한 바람에 의한 파랑이 해빈에 강하게 미치기 때문이다. 한편, 해빈 퇴적물은 만입된 해빈의 중앙에서는 -89.2 mm/yr로 침식된 반면, 양쪽 측면에서는 각각 60.5 mm/yr와 38.2 mm/yr로 퇴적되는 경향을 보인다. 이와 같은 현상은 해빈의 중앙에 분포하는 퇴적물이 파랑이 강화되면 침식되어 양쪽 측면으로 이동하기 때문으로 생각된다. 따라서 해수욕장으로 주로 이용되는 수문 해빈의 중앙은 방파제 건설에 따른 조립질퇴적물의 공급이 제한되어 있음을 고려할 때 지속적으로 침식될 것으로 판단된다.

미시역학을 이용한 사질토의 이방적 탄성 변형 특성의 해석 (Micromechanical Analysis on Anisotropic Elastic Deformation of Granular Soils)

  • 정충기;정영훈
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제20권5호
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    • pp.99-107
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    • 2004
  • 흙의 이방적 변형 특성은 파괴 이전 상태의 변형 거동을 정확히 이해하기 위한 중요한 특성 중 하나이다. 최근 활발히 이루어지고 있는 실험적 연구 결과는 사질토fl서 나타나는 이방적 탄성계수가 직교 이방 탄성이론으로 표현될 수 있으며, 또한 각 방향의 수직 탄성계수가 해당 방향의 수직 응력에 의한 지수 함수로 표현될 수 있음을 보여준다. 이러한 사질토의 탄성계수 이방성은 입자의 미시역학적 특성과 밀접한 관계가 있다. 사질토는 수많은 입자에 의해 구성된 입상체이므로 각 입자간의 접촉면에서 나타나는 힘-변위 관계가 거시적 인 입상체의 응력-변형률 관계를 지배한다. 따라서 사질토의 변형을 입자 간 상호 작용으로 해석하는 미시역학적 접근 방법은 흙의 이방적 변형 특성을 연구하는 가장 좋은 방법 중 하나이다. 본 연구에서는 미시 역학 이론을 토대로 흙의 이방적 탄성 변형 특성을 예측하는 수치해석 프로그램을 개발하였다. 실제 토립자의 불규칙한 접촉면 상태를 간략하게 모사할 수 있는 접촉 모델을 제시하였다. 삼축 시험 등의 일반적인 역학 시험으로부터 얻을 수 있는 거시적 탄성 응력-변형률 관계로부터, 미시역학 모델에 필요한 변수를 결정할 수 있는 해석해를 유도하였다 실내 시험을 통해 구할 수 있는 거시적 탄성계수와 해석해를 이용하여 모델 변수를 구하는 방법을 구체적으로 제시하였다.

월악산화강암체의 파쇄대규명을 위한 전기비저항탐사 (Electrical Resistivity-Measurements for the Detection of Fracture Zones in the Woraksan Granitic-Bodies)

  • 김지수;권일룡
    • 지질공학
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    • 제7권2호
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    • pp.113-126
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    • 1997
  • 결정암내의 불규칙한 파쇄대에 대한 전기탐사 자료의 효율적인 자료처리, 해석 연구를 목적으로 큰 저반의 월악산화강암체에 대하여 전기비저항 쌍극자배열 탐사, 전기비저항 슐럼버저배열 수직탐사를 수행하였다. 파쇄대등의 불균질대는 쌍극자배열법으로 잘 규명되었고, 균질하고 치밀한 하강암내에도 소규모의 파쇄대가 비교적 심부까지 발달되어 있는 것으로 해석되었다. 파쇄대는 전기비저항 쌍극자탐사자료 단면도에서 주로 고비저항대와 저비저항대의 경계에 분포된다고 할 때, 수직탐사자료들을 서로 내, 외삽시켜 만든 2차원의 층, 3차원적인 입체도에서도 그 분포양상이 잘 나타났고 그 천부 경계선은 극저주파 전자탐사자료에서 영점통과점으로 확인되었다. 불규칙한 파쇄대의 삼차원적인 지하영상은 여러 단면도들을 배열하여 만든 합성단면도 (fence iagram)에 시각적으로 보이며 그 공간적인 분포양상은 투사각 변화를 주어 가며 여러 각도에서 조명하므로써 효과적으로 해석되었다. 월악산 흑운모화강암체와 파쇄대의 복합 비저항값은 약 4,000 ohm-m로서 700 ohm-m의 석회규산염암 자료에 비해 매우 높게 나타나는데 이 차이는 일차적으로 두 지역에 분포하는 암석에 기인하지만 화강암의 관입작용과 관련되어 화천리층에 발달한 습곡이나 단층등의 2차 공극과도 관련된 것으로 보인다. 파쇄대에 대한 전기비저항값의 특성분석은 단면도영상의 표준편차, 비대칭도, 첨도등의 통계적인 분석으로 접근되었다. 고비저항대와 저비저항대 경계의 파쇄대는 균질한 암석에 비해 높은 표준편차로 특징되며 그 분포양상은 비대칭도 및 첨도 영상에서도 잘 상관되었다.

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지하투과레이다 기법을 이용한 부안 수성당 지역의 지하 유적 탐사 (Detection of Subsurface Ancient Remains in Sooseong Dang Area, Buan Using Ground Penetration Radar Technique)

  • 이현재;전항탁;윤설민;함세영
    • 지질공학
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    • 제29권4호
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    • pp.553-563
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    • 2019
  • 고고학적 유적지 탐사의 최종 단계에서는 시굴과 발굴조사를 실시하지만, 초기 단계에는 비파괴방법인 지구물리탐사를 이용하여 지하의 유적지를 평가한다. 그 중에서도 GPR 탐사는 천부 지하에 대한 해상도가 높아 유적지 조사에 효과적으로 적용되어 왔다. 본 연구에서는 부안지역의 수성당 부근 지하에 매장되어 있는 유물을 찾기 위해서 지하투과레이다(Ground Penetration Radar, GPR) 탐사를 실시하였다. 1차 GPR 탐사는 세 개 지역(Site-1, 2, 3)에서 수행하였고, 1차 조사의 결과를 바탕으로 2차 세부 GPR탐사는 Site-3에서 수행하였다. 탐사 결과, 지표로부터 표토층, 풍화대, 기반암이 나타나는 것으로 파악되었으며, 뚜렷한 이상대는 심도 약 100 cm 내외에서 장축 방향의 측선과 평행한 동서에 가까운 방향성을 나타내고 있다. 이 GPR 이상대의 불규칙한 형태적 특징과 강신호의 단속적 분포 양상은 수성당에서 발견된 제사도구와 연관이 있을 것으로 판단된다. 이러한 GPR 탐사는 지하 천부에 매장되어 있는 고고학적 유적이나 유물을 탐지하는데 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

한국산 낙지(Octopus minor) 흡반(Sucker)내 분비 및 감각수용세포 II (Secretory and Sensory Receptor Cells in the Sucker of Korean Octopus minor II)

  • 장남섭
    • Applied Microscopy
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    • 제30권3호
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    • pp.295-301
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    • 2000
  • 두족강 낙지류(Octopus minor)의 흡반 누두부 상피조직에서 관찰된 감각세포들은 A1, A2, B, C그리고 D형세포 등 5종류가 관찰되었다. A형세포는 A1과 A2형 등 두 종류가 확인되었다. A1형은 주로 흡반의 누두부 상피조직에서 B형세포와 나란히 연접되어 있었으며 핵은 불규칙한 형태였고 핵질은 전자밀도가 높아서 어둡게 관찰되었다. 세포질 속에는 대, 소형의 많은 공포들(직경 $0.4\sim0.04{\mu}m$)로 가득차 있었으며 이들은 세포의 상단쪽으로 이동하면서 당피막을 통해 분비되었다. A2형은 주로 상피조직의 하단부에 존재하였으며, 핵의 형태는 A1형과 같았다. 세포질은 사상형 또는 망상형으로 전자밀도가 높게 나타났다. B형세포는 난원형의 핵을 소지하고 있었으며, 세포질속에는 소포체 모양의 많은 공포들과 전자밀도가 높은 다양한 크기$(0.6\sim0.25{\mu}m)$의 둥근 과립들이 있었는데 이들은 당피막을 통해 세포의 자유면으로 분비되었다. C형세포와 D형세포는 주로 흡반상피의 주름진 부위에서 단층 또는 다층 구조 형태로 관찰되었다. C형세포는 전자밀도가 낮은 긴 타원형의 핵을 소지한데 비해, D형은 이질염색질이 발달된 불규칙한 핵을 소지하고 있었다.

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품종이 다른 국내산 쌀을 이용한 쌀컵케이크의 품질 특성 (Quality characteristics of rice cupcakes prepared from Korean rice varieties)

  • 김지명;노준희;송난주;신말식
    • 한국식품과학회지
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    • 제49권2호
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    • pp.151-157
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    • 2017
  • 국내에서 기능성 쌀로 개발된 설갱, 고아미, 하이아미 쌀과 다수확품종인 통일계 한아름, 일반계 드래찬과 한마음의 베이킹 가공적성을 알아보기 위하여 낟알로 수침, 건조한 후 제분하는 방법으로 쌀가루를 제조하여 쌀가루의 이화학적 특성과 컵케이크를 제조하여 품질 특성을 비교하였다. 하이아미는 단백질 함량 가장 높고 드래찬과 한마음은 지방과 회분함량이 높았다. 아밀로스 함량은 고아미 쌀가루가 33.84%로 가장 높고 설갱 쌀가루는 물 결합 능력은 가장 낮았으나 팽윤력과 용해도는 가장 높았다. 쌀가루 호화액의 점성은 모든 값에서 고아미 쌀가루가 가장 낮은 점성을 보였으며 setback 점성은 설갱과 고아미가 낮았다. 쌀컵케이크의 비체적은 고아미와 하이아미가 낮았으며 설갱 컵케이크는 윗면이 들어가고 내부 기공의 균일성이 나빴고 고아미와 하이아미는 내부가 밀집되어 있었다. 컵케이크의 텍스처 특성은 설갱은 경도가 가장 낮고 부착성이 나타났으며 회복력이 가장 낮은 반면 고아미와 하이아미는 경도, 탄성 씹힘성이 높았다. 차이조사와 선호도 조사 결과 한아름은 기공의 균일도, 부피팽창이 잘되고 전반적인 선호도가 가장 좋았으며 그 다음이 드래찬과 한마음컵케이크 이었다. 위의 결과로부터 쌀가루의 단백질 함량, 아밀로스 함량, 쌀가루 호화액의 cold 및 setback 점성이 쌀가루의 베이킹 가공성에 영향을 줌을 확인하였다.