• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권5호
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• pp.453-466
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• 2024

In this study, the optimization of the composite floor system with cellular beams is investigated. The objective function is the minimization of carbon dioxide (CO₂) emissions and the optimal solution is defined by 19 design variables for the beam's topology, beams fabricated process, steel deck characteristics, columns. The requirements of the ultimate and serviceability state limits are considered for the composite floor system design. The program is developed within the MATLAB platform. A number of the benchmark test problems of composite floor systems with full web beams are optimized with cellular beams to verify the reduction of total CO₂ emission. The optimum results are obtained by Particle Swarm Optimization (PSO), Genetic Algorithm (GA) and Bonobo Algorithm (BO). A comparison of the performance of these algorithms shows that the BO algorithm has a higher search capability and results in better solutions than PSO and GA algorithms in the optimization of the composite floor system with the cellular beams and the use of cellular beams can reduce the total CO₂ emissions of the floor above 20%.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권4호
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• pp.250-257
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• 2015

양성자 치료를 위해서는 Snout이 부착된 받침대(gantry)를 사용하는데 빔의 형태를 만들기 위해 환자 종양의 크기와 거리에 맞게 황동 차폐체(aperture)가 많이 사용된다. 또한 빔의 거리를 보정하기 위해 PMMA를 이용한 거리 보상체도 사용된다. 이렇게 황동으로 만들어진 차폐체의 경우 가공하는데 많은 시간이 소요되며 비용 발생이 높다. 또한 치료 사용되었던 차폐체의 방사선 노출에 따라 재사용이 어렵다. 이러한 단점을 보안하기 위해 황동 차폐체 대신 X-선 치료에서 사용되는 수동형 다엽 콜리메이터 시스템을 도입하였다. 수동형 다업 콜리메이터는 여러 개의 황동판을 조립하여 차폐체를 제작하는 방식이다. 본 연구는 제작된 수동형 다엽 콜리메이터의 방사화 실험 및 필름을 이용해 선량측정을 진행하였다. 다엽 콜리메이터를 투과한 2차 발생 선량 1% 이하였으며, 여러 번의 230 MeV의 빔에서도 방사화가 2시간 이내에서 감소하였다. 이렇게 개발된 수동형 다엽 콜리메이터를 임상에 적용하여 일반 차폐체와 수동형 다엽 콜리메이터를 감마지표 분석을 했을 시 99.74%의 높은 일치도가 측정되었다. 또한, 일반 황동 차폐체에 비해 수동형 다엽 콜리메이터를 제작하는데 소요되는 비용과 시간을 1/10 이상 단축시킬 수 있다. 개발된 수동형 다엽 콜리메이터는 성공적으로 양성자 환자치료에 사용하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제14권1호
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• pp.54-68
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• 2004

본 연구에서는 경제성장기에 고층 구조물 시공에서 널리 사용된 철근콘크리트(RC, Reinforced Concrete) 구조물을 대상으로 발파해체 축소모형실험을 수행하고 전산실험결과와 이를 비교하였다. 발파해체 공법으로는 파괴거동을 비교적 쉽게 확인할 수 있는 점진붕괴공법을 적용하였으며, 축소모형실험은Hobbs(1969)에 의한 축소율의 개념에 따라 차원해석을 실시하여 축소된 강도특성을 계산하였다. 사용재료로는 석고, 모래, 물의 혼합액을 콘크리트 대용으로 사용하였다. 모래와 석고의 중량 비를 다양하게 변화시키면서 이에 따른 강도의 변화를 측정하고 최적의 강도 값을 갖는 배합 비를 결정하였다. 또한 연성을 가지고 있으며 축소강도로 비교할 때 철근과 유사한 특성을 지니는 땜용 납선을 철근대용 재료로 사용하였다. 수치해석 프로그램으로는 요소의 파괴거동을 육안으로 확인할 수 있는 개별 요소법(DEM Distinct Element Method)에 의해 수행되는 상용코드인 PFC2D(Particle Flow Code 2-Dimension)을 사용하였다. 모형의 제작은 실내에서 미리 양생된 부재들을 현장으로 옮겨 연결부만을 타설하여 일체화시키는 방법으로 이루어졌다. 먼저 3차원 무근 콘크리트 라멘 구조의 모형을 설계하고 그 축소 모형을 발파해체하여 그 거동을 촬영하였다. 이를 수치적인 해석과 비교하는 과정을 통해 2차원 해석이라는 한계성은 존재하지만 대체로 유사한 형태의 거동을 보임을 알 수 있었다. 사전해석의 경험과 RC 보의 실내 굴곡 실험결과를 근거로 하여 RC 구조모형의 발파해체 사전해석을 실시하였다. 시차는 200㎳로 하여 점진적으로 붕괴되도록 설계하였다. 모형실험과는 달리 2차원 해석이라는 한계에도 불구하고 900㎳까지 매우 유사한 거동을 보이며 붕괴되었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제10권8호
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• pp.565-569
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• 2016

최근 다엽콜리메이터를 부착한 선형가속기를 이용한 방사선수술의 빈도가 점차 높아지고 있다. 이러한 정교한 방사선 수술은 소조사면 내에 고선량의 방사선이 집중적으로 조사되기 때문에 체계적이고 정확한 정도관리가 필수적이다. 본 연구는 PIB(Particle in Binder) 방식 중 침전법을 이용하여 $400{\mu}m$ 두께의 요오드화납($PbI_2$)과 요오드화수은($HgI_2$) 광도전체 센서 시편를 제작하였다. 제작된 시편의 전기적 특성은 암전류, 출력전류, 응답특성 및 선형성을 평가하였다. 평가 결과, $HgI_2$ 가 우수한 신호발생량과 선형성을 보였다. 끝으로, 두께에 따른 $HgI_2$ 센서의 신호반응 특성 결과, $400{\mu}m$ 두께에서 신호발생효율이 가장 높았고, ${\pm}2.5%$ 이내의 우수한 재현성을 보였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.909-917
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• 2018

3D 프린팅 기술은 4차산업 혁명 중 제조업의 혁신적인 기술로서 전망되고 있으며, 현재 바이오 의료 분야를 포함한 다양한 분야에서 활용되고 있다. 본 연구에서는 이러한 3D 프린팅 기술을 이용한 제작 원료에 대한 방사선 차폐능을 평가하고자 몬테카를로 전산모사를 통해 프린팅 원료에 대한 검증을 수행하였다. 현재 범용으로 사용되는 FDM 방식의 3D 프린터에서 이용 가능한 원료들을 대상으로 하였으며, ICRU phan tom과 차폐체를 모의 모사한 후 방사선의 종류 및 에너지에 따른 입자 플루언스 평가를 통해 차폐 효과에 대해 분석하였다. 그 결과, 광자선의 경우 에너지 증가에 따라 차폐 효과는 점차 감소되는 경향을 보였고, 원료별 차폐 효과는 TPU, PLA, PVA, Nylon, ABS 순서로 점차적으로 낮아지는 결과를 나타냈다. 중성자선의 경우, 5~10 mm의 낮은 두께에서 반대로 선속이 증가되는 현상을 보였으나, 일정 두께 이상에서는 유효한 차폐 효과를 나타내었으며, 프린팅 원료별 차폐 효과는 Nylon, PVA, ABS, PLA, TPU 순서로 점차 낮아지는 결과를 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.241-241
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• 2016

반도체 선폭이 20 nm급까지 감소함에 따라 기존에 수율에 문제를 끼치던 공정 외부 유입 입자뿐만 아니라, 공정 도중에 발생하는 수~수십 나노의 작은 입자도 수율에 악영향을 끼치게 되었다. 이에 따라 저압, 극청정 조건에서 진행되는 공정 중 발생하는 입자를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 장비에 대한 수요가 발생하고 있다. Particle beam mass spectrometer (PBMS)는 이러한 요구사항을 만족할 수 있는 장비로 100 mtorr의 공정 조건에서 5 nm 이상의 입자의 직경별 수농도를 측정할 수 있는 장비이다. PBMS로 입자의 수농도를 측정하기 위해서는 PBMS 전단에서 입자를 중앙으로 집속할 필요가 있다. 공기역학렌즈는 PBMS 전단에서 입자를 집속시키기 위해 일반적으로 널리 사용되고 있는 장비로 여러 개의 오리피스로 이루어져 있다. 공기역학렌즈를 지나는 수송 유체와 입자는 이러한 연속 오리피스를 거치면서 팽창과 수축을 반복하며, 관성력의 차이로 인해 입자가 중앙으로 집속된다. 그러나 기존 공기역학렌즈는 고정된 직경의 오리피스를 사용하기 때문에 설계된 공정조건 이외에는 입자의 집속효율이 감소한다는 단점을 지닌다. 따라서 공정조건이 바뀔 경우 공기역학렌즈를 교체해야 되며, 진공이라는 환경하에서 이러한 교체는 많은 시간과 노력을 요구로 한다. 본 연구에서는 이러한 공기역학렌즈의 문제점을 해결하기 위해 다양한 공정조건에서 교체 없이 사용할 수 있는 새로운 형태의 직경 가변형 공기역학렌즈인 조리개형 공기역학렌즈를 제안하였다. 기존 연구를 통해 조리개형 공기 역학 렌즈가 다양한 압력 범위 내에서 나노입자를 성공적으로 집속할 수 있음을 보였지만, 장비를 상용화하기 위해서는 사용자가 좀 더 쉽게 렌즈직경을 결정 할 수 있어야 한다. 이에 본 연구에서는 조리개형 렌즈의 중공 직경에 따른 입자 집속 특성을 평가하였으며, 최종적으로 압력과 집속하고자 하는 직경에 따라 렌즈 중공 직경을 결정할 수 있게 해주는 데이터 베이스를 제작하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제21권1호
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• pp.1-9
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• 2012

A thermal-optical transmittance carbon analyzer has been developed to determine particulate organic (OC) and elemental (EC) carbon. Several analysis factors affecting the sensitivity of OC and EC determination were investigated for the carbon analyzer. Although total carbon (TC) is usually consistent in the determination, OC and EC split is sensitive to adopted analysis protocol. In this study the maximum temperature in oxygen-free He in the analysis was examined as a main cause of the uncertainty. Prior to the sensitivity analysis consistency in OC-EC determination of the carbon analyzer and the uniformity of carbonaceous aerosol loading on a sampled filter were checked to be in acceptable range. EC/TC ratios were slightly decreased with increasing the maximum temperature between $550-800^{\circ}C$. For the increase of maximum temperature from $500^{\circ}C$ to $800^{\circ}C$, the EC/TC ratio was lowered by 4.65-5.61% for TC loading of 13-44 ${\mu}g/cm^2$ with more decrease at higher loading. OC and EC determination was not influenced by trace amount of oxygen in pure He (>99.999%), which is typically used in OC and EC analysis. The facing of sample loaded surface to incident laser beam showed negligible influence in the OC-EC split, but it caused elevated PC fraction in OC for forward facing relative to backward facing.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.139-152
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• 2006

Many experimental and numerical approaches have been developed to evaluate paving materials and to predict pavement response and distress. Micromechanical simulation modeling is a technology that can reduce the number of physical tests required in material formulation and design and that can provide more details, e.g., the internal stress and strain state, and energy evolution and dissipation in simulated specimens with realistic microstructural features. A clustered distinct element modeling (DEM) approach was implemented In the two-dimensional particle flow software package (PFC-2D) to study the complex behavior observed in asphalt mixture fracturing. The relationship between continuous and discontinuous material properties was defined based on the potential energy approach. The theoretical relationship was validated with the uniform axial compression and cantilever beam model using two-dimensional plane strain and plane stress models. A bilinear cohesive displacement-softening model was implemented as an intrinsic interface and applied for both homogeneous and heterogeneous fracture modeling in order to simulate behavior in the fracture process zone and to simulate crack propagation. A disk-shaped compact tension test (DC(T)) with heterogeneous microstructure was simulated and compared with the experimental fracture test results to study Mode I fracture. The realistic arbitrary crack propagation including crack deflection, microcracking, crack face sliding, crack branching, and crack tip blunting could be represented in the fracture models. This micromechanical modeling approach represents the early developmental stages towards a 'virtual asphalt laboratory,' where simulations of laboratory tests and eventually field response and distress predictions can be made to enhance our understanding of pavement distress mechanisms, such its thermal fracture, reflective cracking, and fatigue crack growth.

• 한국환경과학회지
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• 제13권7호
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• pp.681-687
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• 2004

This study was focused on the manufacturing method of a dewatering aid, which would reduce the water content of the sludge cake by enhancing the dewaterability of sewage sludge. The pretreatment technology for sludge by using radiation and among diverse discarded resources were starfish selected as the material to manufacture the dewatering aid. Starfish went through the process of washing, drying, and pulverizing. The starfish powder made in this process was applied to the digested sludge generated at the sewage treatment plant of D City, and its effects were investigated. The starfish powder that was 300 ${\mu}m$ in particle size was added to the irradiated digested sludge. After the application of the condensation process, the sludge with the starfish powder added was dewatered using the belt press and centrifuge, which were the traditional pressure dewatering devices. As the result, it reduced the water content of the sludge 20% higher than the dewatered cake with no dewatering aid added and irradiation. When the powder was added, it contributed to less use of the coagulant added. The more irradiation dose, the lower water content did the dewatered cake have and the more coagulant was needed for condensation, which seems to be a disadvantage that can be compensated for by the starfish dewatering aid. A small-scaled treatment of the study to a radiation technology and dewatering aid using a discarded resource confirmed the potential of dewaterability. Based on the results saying that the dewatering aid and radiation technology can improve dewatering effects using the traditional dewatering devices, this pretreatment technology will be expected to be applied to sewage treatment plants.

• Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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• 제17권E1호
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• pp.1-7
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• 2001

The elemental characteristics of atmospheric aerosols were investigated as a function of particle size and water solubility. The aerosol particles were samples at 12 individual size ranges between 0.01 and 30㎛. Collected aerosol particles were separated into both soluble and insoluble components. The concentrations of 15 elements in both components were determined by a PIXE analysis using a 2.0 MeV-proton beam. In general, the mass size distribution of particulate matter was represented as a bimodal distribution. The maximum rations of S in July and December were 5.5 and 3.8 %, and they appeared in the size range of 0.47∼1.17㎛(stage No. 6 or 7) . The ratios of a S at non-separated size were 3.1 and 2.2 % in July and December, respectively, On the other hand, the maximum rations of Si in July and December were 7.0 and 5.4% and they appeared in the size range of 5.1∼30㎛(stage No. 0∼2). The ratios of Si at the non-separated size were 2.1 and 1.8% in July and December, respectively, The mass diameter of 12 elements ranged between 0.59㎛ of S and 3.20 of Fe. More than 90% of atmospheric aerosols consisted of the light elements such as C, N, O, H and Al. The soluble component was dominant in the smaller size range and the insoluble component in the larger size range. Large portions of Si. Ti and Fe existed in insoluble state. By contrast, S, Cl, Ca, Zn and Br were dissolved in water.