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인공신경망을 이용한 기계식 판막의 생체외 모의 혈전현상 검출 (In-Vitro Thrombosis Detection of Mechanical Valve using Artificial Neural Network)

  • 이혁수;이상훈
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.429-438
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    • 1997
  • 기계식 판막은 매몰식 인공장기에 널리 사용돼 왔으며, 판막의 이상은 환자의 죽음으르 의미한다. 판막의 이상에 영향을 미치는 것은 많은 요소들이 있는데 대표적으로 기계적인 고장과 혈전현상이 있다. 그래서 비침습적으로 이것들을 발견하는 것이 필요하게 된 것이다. 이 논문의 목적은 스펙트럼의 해석과 인공신경망을 이용하여 혈전현상을 발견하는데 있다. 신호의 측정은 공압식 좌심실 보조장치에 장착한 기계식 판막으로부터 마이크로폰과 증폭기를 이용하였다. 디스크 위의 모의 혈전현상과 봉합링의 주위에 혈전현상, 20%, 40% 60%로 자라나는 혈전현상은 펠레세인과 실리콘을 이용하여 제작하였다. 기초 성능 평가를 위해 1KHz 정현파를 인가하여 시스템을 평가하였으며, 정상적인 판막과 5 종류의 혈전현상의 스펙트럼은 혈전현상의 정보를 지닌 개폐시 peak의 신호 파형에서 구하였다. 데이터의 정량적인 해석을 위해 7,000개의 입력 노드와 20개의 은닉층과 1개의 출력층으로 이루어진 인공신경망을 사용하였다. 결론적으로 훈련된 인공신경망을 사용한 결과 정상 판막과 비정상 판막을 판단하는데 90%의 판단능력을 보였다. 이상의 실험을 통해 판막의 이상유무를 신호의 스펙트럼 해석과 인공신경망을 통해 평가할수 있음을 알 수 있었다. 본 논문의 결과는 앞으로 인공장기를 몸속에 지니고 있는 환자에게서 장기의 상태를 지속적으로 감시할 수 있는 기술적 토대를 제공할 것이다.

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무선 가속도센서 시스템을 이용한 건축물의 실시간 피드백 진동제어 - 시스템 구축 및 기초성능 평가 - (Real-time Feedback Vibration Control of Structures Using Wireless Acceleration Sensor System - System Design and Basic Performance Evaluation -)

  • 전준용;박기태;이진옥;허광희;이우상
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제17권2호
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    • pp.21-32
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    • 2013
  • 본 논문에서는 건축물의 실시간 피드백 진동제어를 위한 기초연구로써, 자체 기술력을 바탕으로 개발된 무선 가속도센서 시스템 및 프로토타입 (Prototype) AMD 시스템을 결합하여 피드백 진동제어 시스템을 구성하고, 모형 건축물을 대상으로 구성된 제어시스템의 기초성능을 평가하고자 하였다. 이를 위하여 본 논문에서는 우선 MEMS 센서 소자 및 블루투스 통신 모듈 기반의 무선 가속도 센서 유닛, 실시간 가속도 응답획득 및 제어법칙에 근거한 제어출력을 구현하도록 구성한 운영프로그램 등을 개발하였다. 또한 AC 서보모터를 이용해 기동되도록 설계한 프로토타입 AMD 및 모터 드라이버 시스템을 구성하였다. 마지막으로 이를 이용해 실시간 피드백 진동제어 시스템을 구성하였고, 2층 모형 건축물을 대상으로 실험실 규모의 진동제어 실험을 수행하여 목적된 구조물의 진동저감 효과를 정량적으로 분석하였다. 실험의 결과, 모형 구조물의 1차 및 2차 공진주파수 그리고 랜덤주파수 등의 실험조건에서 명확한 진동저감의 효과를 확인할 수 있었으며, 종국적으로 본 논문에서 개발한 무선 가속도센서 시스템 및 AMD 시스템이 향후 여타 구조물의 진동제어를 위한 효과적인 수단으로 응용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

직접 메탄올 연료전지용 메탄올 센서의 백금 두께의 변화에 따른 전류-전압 특성 변화 (I-V Characteristics of a Methanol Sensor for Direct Methanol fUel Cell(DMFC) as a Function of Deposited Platinum(Pt) Thickness)

  • 양진석;김성일;김춘근;박정호
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.49-53
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    • 2007
  • 직접 메탄올 연료전지는 간단한 구조와 디자인 그리고 높은 에너지 밀도와 에너지 변환 효율등의 장점으로 인하여 휴대용 장치들의 전력원으로 사용된다. 본 논문에서는 직접 메탄올 연료전지의 연료 농도를 감지하기 위한 얇은 나피온 막과 Pt 촉매전극의 합성으로 만들어진 메탄을 센서를 제작하였다. 제작된 메탄을 센서를 사용하여 메탄올 농도와 촉매전극(Pt)의 두께 변화에 따른 전류-전압 특성을 분석하였다. Pt 촉매전극 10nm, 전압이 1V 이고 메탄올 농도 1, 2, 3M일 때 전류 값이 각각 $1.30{\times}10^{-6}A,\;1.96{\times}10^{-6}A,\;2.80{\times}10^{-6} A$ 이었다. 메탄올 농도를 2M로 고정하고 촉매전극의 두께를 5, 10, 15nm로 변화시켰을 때 전류 값은 각각 $3.06{\times}10^{-6}A,\;1.96{\times}10^{-6}A,\;1.00{\times}10^{-6}A$ 이었다. 촉매전극이 얇을수록 전류가 증가하고 전기화학반응이 더 활발히 일어나는 것으로 사료된다.

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지방자치단체의 성과주의 예산제도(PB2) 도입 성공요인 고찰 (The Success Factors of the Performance-based Budgeting Introduction on Local Government)

  • 정순여;임태종
    • 산학경영연구
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    • 제19권2호
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    • pp.231-259
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    • 2006
  • 어느 나라, 어느 조직을 막론하고 성과관리는 중요한 이슈이다. 이에 따라 선진국에서는 예산을 성과목표에 따라 배부하여 집행하게 함으로써 재정운용의 효율성과 투명성을 확보하기 위한 예산제도인 성과주의 예산제도(performance-based budgeting, 이하 'PB2'라 함)를 일찌감치 사용하고 있었고 우리나라에서도 이를 도입하기 위해 2000년부터 4년에 걸쳐 시범사업을 실시하였다. 하지만, 그 시범도입의 효과가 긍정적이라는 증명은 하지 못하였다. 이렇게 PB2의 도입이 효과를 거두지 못한 이유는 중앙정부조직이 성과관리 경험이 없고, 성과지표의 개발 및 성과측정을 상당히 어려워하며, PB2시행과정상에서뿐만 아니라 예산단계별 실제적용상에서 제반 문제점이 나타났기 때문이다. 그리고, PB2도입으로 추가적인 업무 부담이 증가한데 비해 성과에 따른 인센티브 또는 불이익 조치 등 구체적인 활용계획 미흡, 참여기관의 참여의지 부족 등과 같은 문제점이 나타나는 것으로 조사되었다. 한편, 지방자치단체에서도 PB2의 도입을 추진하고 있다. 지방자치단체에서 동 예산제도가 성공적으로 도입되기 위해서는 중앙정부의 시행착오를 최대한 줄여나가는 노력이 요구된다. 이에 본고에서는 PB2가 무엇인지를 소개하고 지방자치단체가 PB2를 성공적으로 도입하는데 필요한 성공요인을 BSC(Balanced Scorecard)와의 연계방안을 통해 고찰해 봄으로써 지방자치단체가 PB2의 도입으로 인한 문제점을 최소화하는데 일조하고자 한다.

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완전-차동 선형 OTA를 사용한 새로운 계측 증폭기 설계 (A Design of Novel Instrumentation Amplifier Using a Fully-Differential Linear OTA)

  • 차형우
    • 전자공학회논문지
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    • 제53권1호
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    • pp.59-67
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    • 2016
  • 저가, 광대역, 그리고 넓은 이득 제어 범위를 갖는 전자 계측 시스템을 실현하기 위한 완전-차동 선형(fully-differential linear operational transconductance amplifier : FLOTA)를 사용한 새로운 계측 증폭기(instrumentation amplifier : IA)를 설계하였다. 이 IA는 한 개의 FLOTA, 두 개의 저항 그리고 한 개의 연산 증폭기(operational amplifier : op-amp로 구성된다. 동작 원리는 FLOTA에 인가되는 두 입력 전압의 차가 각각 동일한 차동 전류로 변환되고 이 전류는 op-amp의 (+)단자의 저항기와 귀환 저항기를 통과시켜 단일 출력 전압을 구하는 것이다. 제안한 IA의 동작 원리를 확인하기 위해 FLOTA를 설계하였고 상용 op-amp LF356을 사용하여 IA를 구현하였다. 시뮬레이션 결과 FLOTA를 사용한 전압-전류 특성은 ${\pm}3V$의 입력 선형 범위에서 0.1%의 선형오차와 2.1uA의 오프셋 전류를 갖고 있었다. IA는 1개의 저항기의 저항 값 변화로 -20dB~+60dB의 이득을 갖고 있으며, 60dB에 대한 -3dB 주파수는 10MHz이였다. 제안한 IA의 외부의 저항기의 정합이 필요 없고 다른 저항기로 오프셋을 조절할 수 있는 장점을 갖고 있다. 소비전력은 ${\pm}5V$ 공급전압에서 105mW이였다.

두 개의 공통 게이트 FET를 이용한 캐스코드형 CMOS 저잡음 증폭기의 후치 선형화 기법 (Post-Linearization Technique of CMOS Cascode Low Noise Amplifier Using Dual Common Gate FETs)

  • 황과지;김태성;김성균;김병성
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제44권7호통권361호
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    • pp.41-46
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    • 2007
  • 본 논문은 두 개의 공통 게이트 증폭단을 사용한 캐스코형 CMOS 저잡음 증폭기의 후치 선형화 기법을 제안한다. 제안된 기법은 두 개의 공통 게이트 FET 단을 사용하며, 한 FET는 공통 소스단에서 전달된 전류 성분 중 선형 전류 성분만을 부하에 전달하고, 다른 한 단은 3차 혼변조 전류를 흡수하도록 동작한다. 선형 전류 성분과 혼변조 전류 성분을 선택적으로 분류하기 위해 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정에서 제공되는 후막 (thick oxide) FET를 혼변조 전류 흡수용 FET로, 박막 (thin oxide) FET를 선형 전류 버퍼로 사용하였다. 제안된 방법을 검증하기 위해 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 2.14GHz에서 동작하는 저잡음 증폭기를 설계하였다. 제작된 차동 증폭기는 1.8V 전원에서 12.4mA를 소모하며, 측정 결과로 11 dBm IIP3, 15.5 dB 전력이득, 그리고 2.85 dB 잡음지수를 특성을 얻었다. 이는 후치 선형화가 없는 회로에 비해 7.5dB의 $IIP_{3}$ 개선된 결과이다.

개심술을 받은 심기형 환아모의 교육프로그램 개발을 위한 조사연구 (Descriptive Study on the Development of Educational Program for Mothers with Children who have had Open Heart Surgery in Congenital Heart Disease)

  • 이군자;조현숙
    • 재활간호학회지
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    • 제4권1호
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    • pp.73-83
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    • 2001
  • The aims of this study were to identify the mothers educational needs when they have children who have had open heart surgery in congenital heart disease, to identify the children's characteristics with this problem, and also to provide the basic information on the development of the educational program for the mothers. The subjects of the study were 101 mothers of children and their children hospitalized with congenital heart disease in pediatric wards of G. University Hospital in Inchon and S. Hospital in Puch on from June to November 2000. The study used a Likert-type questionnaire with 39 questions which was based on a previous questionnaire developed by Lee Mi-ryun(1989) for adult open heart surgery patients. The reliability of the questionnaire was Cronbach' ${\alpha}$=.9375. The data were collected directly from mothers of the patients in wards. The t-test, ANOVA was adopted for the data analysis. The key results of the study are as follows : 1) The average age of the children was 32.90 months. The majority of the children are male and weighted 3.0-3.5Kg at birth. Most of the children had VSD(29.7%), and 10.9% of children had a family history of heart disease. 2) An average score of 4.62 out of a maximum of 5.00 was recorded for the educational needs of the children's mother. The highest score of 4.69 was for home care after discharge followed by a score of 4.67 for diagnosis and prognosis on congenital heart disease. And pre-post operation care scored 4.51. The mean scores of single-question items of educational need were, in order, 4.81 for immunization after operation, 4.80 for recovery process, and 4.77 for prognosis of the disease. The score of 4.18 for measurement of intake and output was the lowest. 3) The analysis on the children's mothers educational needs by social-demographic characteristics such as sex, age of patient and mother, economical status, educational status, number of child, hospitalization times, and hospitalization cause showed no significant difference statistically, but there was a significant difference between mothers with jobs and with out jobs.

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확률프론티어분석을 통한 국내컨테이너 터미널의 효율성 측정방법 소고 (A Brief Efficiency Measurement Way for the Korean Container Terminals Using Stochastic Frontier Analysis)

  • 박노경
    • 한국항만경제학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.63-87
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    • 2010
  • 본 논문에서는, 국내와 외국에서 선행된 항만분야의 SFA분석과 관련된 선행연구들을 간략하게 검토하였으며, 또한 국내 컨테이너터미널 8곳의 3년간(2002년, 2003년, 2004년)자료를 이용하고, 4개의 투입물[종업원수(명), 부두길이(m), 부지면적(평방m), 갠트리크레인 대수(대)])과 1개의 산출물[년간 컨테이너 처리실적(TEU)]을 이용하여 SFA 및 DEA측정방법으로 실증분석하는 방법을 보여주었으며, 양자의 효율성 순위를 스피어만의 상관분석을 통해 검증하여 보았다. 주요한 실증분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 반정규분포를 갖는 기술적 비효율성효과가 존재하지 않는다는 귀무가설을 기각하고 반정규분포를 갖는 기술적 비효율성효과가 존재한다는 대립가설을 채택함으로써 전통적인 평균반응함수(average response function)가 자료를 적절히 표현하지 못한다는 것을 검증하였다. 트랜스로그모형에서는 검정통계량이 19.12로 이 값은 유의수준 0.5%에서 자유도 6을 가진 혼합카이자승분포의 임계치 16.074보다 크므로 유의미하다. 둘째, 시계열자료를 이용한 분석에서는 콥더글러스모형과 트랜스로그모형에서 모두 유의미한 결과를 보였다. 셋째, 우리나라의 컨테이너터미널의 기술적 효율성을 살펴보면 콥더글러스모형에서는 평균 73.49%, 트랜스로그모형에서 평균은 79.04%를 나타냈다. 따라서 국내 컨테이너터미널의 기술적 효율성은 약간 높은 수준임을 알 수 있다. 즉, 한국컨테이너터미널들은 생산요소를 생산변경(production frontier)에 어느정도 근접한 생산량을 산출하도록 약간 높은 효율적으로 투입함으로써 컨테이너터미널을 관리운영하는 과정에서 비효율적인 요소가 어느 정도 존재하지만, 규모에 대한 수익체증(increasing returns to scale)을 나타내고 있다는 것을 시사하고 있다. 넷째, 국내 컨테이너터미널들이 기술적인 효율성을 높이기 위해서는 컨테이너 화물처리량을 높혀야만 되는 것으로 나타났다. 다섯째, DEA효율성수치에 의한 순위와 SFA효율성 수치에 의한 순위상관분석에서는 높은(84.45%) 순위상관이 있는 것으로 나타났다. 본 연구의 정책적인 함의는 항만운영에 관여하는 정책입안가들은 본 연구에서 사용한 SFA모형을 항만의 기술적인 효율성 측정에 도입하는 한편, 기술적인 효율성을 높이기 위해서 컨테이너화물의 처리량(TEU)을 높이는 방법을 도입해야만 한다.

다족형 로봇의 자세 제어 시스템 설계 및 구현에 관한 연구 (A Study On Design & Implementation of An Attitude Control System of a Lot of Legs Robots)

  • 남상엽;홍성호;김석중
    • 전자공학회논문지 IE
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    • 제45권4호
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    • pp.11-18
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    • 2008
  • 본 연구는 다족 로봇용 자세제어장치(ACS - Attitude Control System)인 관성측정 시스템(IMU) 의 H/W 설계와 자세제어 알고리즘 S/W을 설계하여 다관절용 로봇의 IMU 통합시스템을 구현 후 이 시스템의 동작성능을 검증하기 위해 Mtx와 MTx와의 성능을 비교 검증을 하고자 한다. ACS는 자이로와 가속도계 그리고 지자기 센서를 이용하여 항체의 롤, 피치각 자세를 제어하는 시스템이다. 일반적인 저가형 MEMS 관성센서로는 오차가 심하게 발생하여 항체의 정확한 위치를 계산하기 힘들다. 본 연구에서는 ACS 개발하기 위하여 상용의 MEMS 가속도계 및 자이고 센서, 추가적으로 지자기 센서를 사용하여 관성측정 시스템(IMU)을 표현한다. 구현된 IMU 시스템에 자세계산 프로그램을 내장하여 일정 성능을 보장하는 롤, 피치, 요 자세각 알고리즘을 설계하여 시스템에 포팅한다. 본 연구에서는 자이로와 가속도계 출력을 혼합하여 롤, 피치각을 보상함으로써 지속적으로 일정 수준이상의 성능을 보장하는 ACS를 구현하기위해 목표 플랫폼에 적재하여 실시간으로 구동하여 포팅하고 검증하였다.

Modbus TCP를 이용한 선박용 무선 LED 제어기의 설계 및 구현 (Design and Implementation of Wireless Lighting LED Controller using Modbus TCP for a Ship)

  • 정정수;이상배
    • 한국항해항만학회지
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    • 제41권6호
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    • pp.395-400
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    • 2017
  • Modbus는 각종 자동화 장비 감시 및 제어에 전 세계적으로 널리 사용되고 있는 자발적 산업표준 통신 프로토콜이다. 그러므로 선박, 빌딩, 기차, 비행기 등 Modbus를 이용하는 모든 장비들과 연결이 가능하여 환경변수의 측정 및 원격제어가 가능하게 된다. 기존의 Modbus는 Serial 통신을 기반으로 사용되어 왔으며, Modbus TCP는 오늘날 인터넷 프로토콜로 가장 많이 쓰이는 TCP/IP를 기반인 Ethernet 통신을 이용하므로 Serial 통신에 비해 빠르고 사물인터넷(Internet of Things) 환경에 연결이 가능하다. 본 논문에서는 Modbus TCP 통신 프로토콜을 이용하여 무선 Wi-Fi 환경에서 LED 조명을 제어하기 위한 알고리즘을 설계하고, 선박의 통합관리 시스템에서 외부 환경요인 확인 및 원격제어가 가능한 LED 제어기 회로를 설계 및 구현 하였다. 외부 환경요소인 온도, 습도, 전류, 조도 값들은 센서를 통해 제어기로 받아들이며 이 값들은 Modbus 프로토콜을 통해 선박의 통합관리 시스템에 알리게 된다. Modbus는 TCP 통신으로 Master 기기와 연결 되어 온도, 습도, 전류, 조도 상태 모니터링 및 LED 출력 값 확인이 가능하고 또한 사용자가 원격으로 RGB 값을 변경할 수 있기 때문에 원하는 색으로 변경이 가능하게 된다. 제작한 제어기의 구현 확인을 위해 모의 선박 관리 시스템을 만들어 온도, 습도, 전류, 조도 상태를 모니터링 하고, 원격으로 RGB 값을 변경 하여 제어기의 LED 조명색상이 변화 되는 것을 확인 하였다.