Kim, Min-Gyu;Kang, Hyungjoo;Lee, Mun-Jik;Cho, Gun Rae;Li, Ji-Hong;Kim, Cheol
한국해양공학회지
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제35권6호
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pp.434-445
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2021
This paper proposes an optimal design method for an unmanned underwater vehicle (UUV) platform to overcome strong current. First, to minimize the hydrodynamic drag components in water, the vehicle is designed to have a streamlined disc shape, which help maintaining horizontal motion (zero roll and pitch angles posture) while overcoming external current. To this end, four vertical thrusters are symmetrically mounted outside of the platform to stabilize the vehicle's horizontal motion. In the horizontal plane, four horizontal thrusters are symmetrically mounted outside of the disc, and each of them has the same forward and reverse thrust performances. With these four thrusters, a specific thrust vector control (TVC) method is proposed, and for external current in any direction, four horizontal thrusters are controlled to generate a vectored thrust force to encounter the current while minimizing the vehicle's rotation and maintaining its heading. However, for the numerical simulations, the vehicle's hydrodynamic coefficients related to the horizontal plane are derived based on both theoretical and empirically derived formulas. In addition to the simulation, experimental studies in both the water tank and circulating water channel are performed to verify the vehicle's various final performances, including its ability to overcome strong current.
Shell-and-tube heat exchanger (STHX) is widely used by virtue of its simple structure and high reliability, especially in a space-constrained surface ship. For the STHX of the surface ship, roll, pitch and other motion of the ship will affect the heat transfer performance, resistance characteristics and structural strength of the heat exchanger. Therefore, it is urgent to carry out numerical simulation research on three-dimensional thermal hydraulic characteristics of surface ship STHX under the marine conditions. In this paper, the numerical simulation of marine shell and tube heat exchanger of surface ship was carried out using the porous media model. Firstly, the mathematical physical model and numerical method are validated based on the experimental data of a marine engine cooling water shell and tube heat exchanger. The simulation results are in good agreement with the experimental results. The prediction errors of pressure drop and heat transfer are less than 10% and 1% respectively. The effect of marine conditions on the heat transfer characteristics of the heat exchanger is investigated by introducing the additional force model of marine condition to evaluate the effect of different motion parameters on the heat transfer performance of the heat exchanger. This study could provide a reference for the optimization of marine heat exchanger design.
초급냉법중 단롤법으로 제작한 $Fe_{73.5-X}Co_{X}Cu_{1}Nb_{3}Si_{13.5}B_{9}(x=2,\;4)$ 비정질 합금을 $400~650^{\circ}C$에서 열처리하여 자기적 특성을 조사하였다. $Fe_{71.5}Co_{2}Cu_{1}Nb_{3}Si_{13.5}B_{9}$ 비정질 합금의 최적 열처리 온도는 $550^{\circ}C$이며, 이온도에서 열처 리된 시료의 상대 투자율과 항자력은 1 kHz에서 각각 $1.1{\times}10^{4}$, 0.22 Oe이다. $Fe_{69.5}Co_{4}Cu_{1}Nb_{3}Si_{13.5)B_{9}$의 경우는 $600^{\circ}C$에서 열처리 했을때 상대 투자율과 항자력이 각각 $1.0{\times}10^{4}$, 0.19 Oe로 가장 우수한 연자성 특성을 보였다. X-선 실험결과, 이러한 연자성 특성의 향상은 $\alpha$-Fe(Si) 결정립의 형성에 의한 것임을 확인 할 수 있었으며, 강자성 공명 실험에 의하면 최적 열처리 조건은 공명 흡수선의 반치폭이 급격히 증가하기 직전의 온도임을 알 수 있었다.
예인줄을 여러 개의 유한요소로 분할 한 뒤 각 요소들에 Newton의 운동 제 2법칙을 적용하고 각각에 작용하는 외력은 성분별로 장력, 항력, Coriolis 힘, 중력, 부력, 입수 충격력 등으로 구분하여 예선과 부선을 연결하는 예인줄의 동역학 모델을 정립하였다. 일반적으로 예인줄 요소의 병진 운동만을 고려하는 이전의 연구들과는 달리 본 논문에서는 예인줄 요소의 운동을 횡동요를 제외한 5자유도로 확장하고 외력 고려가 용이한 물체고정좌표계에서 기술하였다. 예인줄 요소들 간에는 연결점에서 인장만 되는 스프링과 감쇠기로 연결하고, 스프링의 강성계수는 실제 적용되는 예인줄의 강성계수와 등가가 되도록 설정하였다. 정립된 예인줄 모델의 검증을 위하여 예인줄의 공기중 및 수면 바로 위에서의 자유낙하, 예인선의 가속운동, 예인선의 조화운동 시나리오에 대하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 예인선, 부선, 예인줄 요소들의 운동 시계열 값들은 실제 예상치와 유사한 경향을 보이는 것을 확인하였다.
폐유리병을 순환 잔골재로 활용하여 재활용률을 향상시키기 위해 다양한 파분쇄 산물의 입도, 입형, 에너지 분석을 통해서 재활용 공정에 적용할 수 있는 최적의 장비 선정을 위한 파분쇄 특성 연구를 수행하였다. 파분쇄시 발생하는 힘의 종류인 충격, 압축, 마모가 특징적으로 나타는 장비인 해머크러셔, 슈레더 및 롤크러셔, 볼밀 총 4가지 장비를 선정하여 실험을 진행하였다. 각 장비의 파분쇄 산물의 입도분석을 수행한 결과 슈레더에서 발생한 산물만이 콘크리트용, 아크팔트용 순환 잔골재의 품질 기준을 만족시키는 것으로 확인되었다. 화상소프트웨어(Image J, National institute of health)를 이용한 입형 분석 결과 대부분 입자의 입형이 1.6 이하의 값을 가지고 있어 순환 잔골재로 재활용하기에 위험성이 적고 편장석 비율 규정 조건 또한 충족하는 것으로 판단되었다. 또한 각 장비에서 소모되는 에너지를 측정해본 결과 에너지 대비 입자의 감소 비율이 슈레더의 산물이 가장 높은 것으로 확인되었다. 따라서 10mm 이하의 일정 입도구간에서 폐유리병 파분쇄시 적용될 수 있는 최적의 장비는 슈레더임을 판단할 수 있었다. 본 연구를 통해서 폐유리병 파분쇄 공정의 에너지 효율 및 제품의 경쟁력 향상에 큰 기여를 할 수 있을 것이라고 사료된다.
본 연구는 국립축산과학원 한우시험장에서 사육된 한우 육질등급($1^{++}$, $1^+$, 1, 2, 3)과 5부위(chuck, strip loin, top round, brisket, loin) 간에 따른 전단력, 근절길이와 콜라겐 함량을 조사하고자 실시하였으며, 수소 및 거세우(24-30개월) 총 15두(5등급$\times$3두)를 공시 축으로 이용하였다. 전단력은 $1^{++}$, $1^+$, 1등급에서 목심은 각각 5.47 kg/0.5 $inch^2$, 5.46 kg/0.5 $inch^2$, 6.54 kg/0.5 $inch^2$로 3등급 목심(8.41 kg/0.5 $inch^2$)보다 유의적으로 낮았다(p<0.05). $1^{++}$, $1^+$, 1등급에서 양지는 등심 및 채끝부위보다 유의적으로 가장 높았으며(p<0.05) $1^+$등급에서 양지(3.24 kg/0.5 $inch^2$)는 등심(1.00 kg/0.5 $inch^2$)과 채끝(1.13 kg/0.5 $inch^2$)보다 전단력수치가 유의적으로 높게 나타났다. 또한 육질등급 간에 근절길이는 $1^{++}$등급 양지부위가 3.72um으로 유의적으로 가장 길었고 3등급에서는 1.62로 가장 짧았다. $1^{++}$등급과 2등급에서 양지부위의 근절길이가 채끝 및 우둔부위보다 유의적으로 길게 나타났다(p<0.05). 총 콜라겐함량은 $1^{++}$, $1^+$, 1등급에서 채끝부위가 각각 1.17, 1.18, 1.14로 유의적으로 낮았던 반면 3등급 채끝부위가 1.63으로 유의적으로 가장 높았다(p<0.05). 또한 3등급에서는 양지부위가 3.22로 등심 및 채끝, 목심, 우둔부위보다 콜라겐의 함량이 유의적으로 가장 높았다(p<0.05). 또한 한우고기를 육질등급에 따라 5부위를 탕, 구이와 스테이크의 3가지로 관능적인 특성을 조사한 결과 요리형태 탕, 구이와 스테이크의 관능평가에서 $1^{++}$등급이 다른 등급과 비교하였을 때 연도와 다즙성이 유의적으로 가장 높았던 반면에 3등급 한우고기는 연도와 다즙성이 유의적으로 낮은 것으로 평가되었다(p<0.05). 부위에 따라서는 등심부위가 탕, 구이와 스테이크의 관능평가에서 연도와 다즙성이 유의적으로 가장 높았으며 우둔부위가 유의적으로 가장 낮게 나타났다(p<0.05). 따라서 본 연구결과 한우고기는 전단력 및 관능 특성이 5부위 모두 육질등급 및 부위에 따라 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 한편 근절길이 및 콜라겐 함량은 부위에 따라 차이는 있었으나 목심, 우둔 및 등심부위의 경우 육질등급에 따른 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다.
The purpose of this study was to investigate the correlation and characteristics between electromyographic (EMG) activities of lower leg muscles and the posturographic assessment of static balance control in normal adults. Twenty-four young, healthy adults(12 males, 12 females) participated in the study. Center of pressure (COP) parameters were obtained using force platform as total path distance, total sway area, X mean frequency and Y mean frequency for 20 seconds in the following conditions: (1) comfortable standing with eyes opened or closed, (2) uncomfortable standing (feet together) with eyes opened or closed, (3) virtual moving surround delivered using Head mount display (HMD) with four different moving patterns. The virtual moving patterns consisted of close-far, superior-inferior tilting (pitch), right-left tilting (roll), and horizontal rotation (yaw) movements. Surface electromyographic activites were recorded on the tibialis anterior, peroneus longus, medial and lateral heads of gastrocnemius muscles under each condition. Correlation between the posturographic measures and EMG activities were evaluated. Total path distance and total sway area of COP were significantly increased during uncomfortable standing. EMG activity of tibialis anterior was significantly more during uncomfortable standing and virtual moving surround stimulation than during comfortable standing. Total path distance and sway area of COP during comfortable standing with closed eyes showed significant positive correlation with the EMG activities of the lateral head of gastrocnemius muscle. Total path distances and total sway area of COP during muscle. Total path distances and total sway area of COP during presentation of virtual moving surround also had significant positive correlations with EMG activities of the lateral head of gastrocnemius muscle under close-far movement.
뇌기능 장애 환자에서 자세균형 제어능력의 저하는 보행 및 일상생활동작 수행 등에 어려움을 초래하며 이에 대한 정확한 평가 및 치료를 위하여 일상의 환경변화와 유사한 상황을 제공하고 이예 따른 자세제어력을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구는 뇌기능 장애환자에서 움직이는 환경에 따른 자세균형제어기능을 정확히 평가하는 환경의 움직임이 자세균형제어에 미치는 영향을 분석하였다. 15명의 뇌기능 장애 환자들과 정상인 15명을 대상으로 실생활과 유사한 환경의 조성을 위하여 HMD를 이용한 가상영상 환경변화(Moving Surround)를 네가지 움직임 종류에 따라 제공하였다. 자세동요의 정도는 힘판을 이용하여 신체압력중심의 변화를 전체이동거리, 동요주파수, 최대 빈도 COP 위치 등으로 측정하였으며 환경의 차이에 따른 변화를 비교 분석하였다. 연구결과 검사 재검사 신뢰도 평가에서 일관된 분석결과를 나타냈고 뇌기능장애 환자와 정상인간의 분석에서는 두 그룹간의 차이를 확인할 수 있었다. 특히 전후로 빠르게 변하는 가상영상 환경에서 가장 큰 자세동요를 나타내었고 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 본 연구를 통해 뇌기능 장애 환자에서 가상영성 환경변화가 자세균형제어에 미치는 영향을 확인할 수 있었으며 이러한 환자들을 위한 치료환경 조성 등에도 유용한 자료로 쓰일 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구의 목적은 관광자원의 지역경제 활성화 방안에서 관광자원, 관광정책 그리고 지역경제 활성화간의 상관관계를 분석하여 관광정책의 방향성을 제시하는데 있다. 설문조사는 2010년 7월 1일부터 30일까지 충청지역과 경상도지역의 국 공립 연구원 전문가를 대상으로 실시하여 최종 283부의 연구샘플이 수집되었고, 통계 처리는 SPSS 15.0과 AMOS 6.0을 이용하여 분석하였다. 분석결과, 지역관광자원이 풍부할수록 지원제도와 유치전략에 유의한 영향을 미치는 것으로 분석되었으며, 지원제도는 유치전략에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그리고 관광정책이 지역경제 활성화에 유의한 영향을 미치는 것으로 검증되었으며, 유치전략에 의한 효과보다 지원제도에 의한 간접적 영향이 더 큰 것으로 확인 되었다. 그러나 관광자원이 지역경제 활성화에 유의한 영향을 미칠 것이라는 가설은 의외로 기각되었는바, 우수한 지역관광자원의 보유와 무관하게 관광정책이 구체적으로 시행되지 않으면 지역경제에 무익하다는 것을 입증하고 있다. 따라서 정부는 관광특구, 지역축제, 문화재의 지정 등을 통한 관광자원의 지속가능한 개발과 패키지화를 추구하되, 개발 및 선정기준의 업그레이드와 지속적인 평가관리를 통해 지자체에 의한 남발과 중복투자를 막고 관광부문의 질적 발전을 유도해야 할 것으로 보이며, 5+2광역경제권이 출범한 상황에서 관광분야의 광역연계협력사업이나 초광역적 연계협력사업을 적극적으로 시도하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 시각적 동요를 기반으로 하는 선박운항 시뮬레이터(ship handling simulator)에서 시뮬레이터 멀미 설문(SSQ, simulator sickness questionnaire)과 압력 중심(COP, Center Of Pressure)을 이용하여 시뮬레이터 멀미(simulator sickness)를 계측할 수 있는 기법을 제안한다. 실험을 위하여 선박운항시뮬레이터에서 피실험자가 시각적 동요에 노출되도록 하였고 해상상태(sea state)를 3단계로 바꾸어 가며 실험을 수행하였다. 시각적 동요 노출의 직후에 피실험자는 SSQ를 통하여 실험동안의 자각증상에 대한 설문을 작성하였고, 시각적 노출중에는 지면반발력계를 이용하여 피실험자의 COP를 측정하였다. 시각적 동요, SSQ, 그리고 COP의 데이터 분석을 통하여 시뮬레이터 멀미와 피실험자의 COP 사이의 연관성을 고찰하였다. 실험 및 분석을 통하여 해상상태에 따른 SSQ 점수와 피실험자 COP에 대한 각각 관계식을 제시하였고, 피실험자의 종방향 COP가 시뮬레이터 멀미 계측을 위한 지수로 활용될 수 있음을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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