• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제16권5호
• /
• pp.1431-1445
• /
• 2022

We construct a deep neural network model named ECGResNet. This model can diagnosis diseases based on 12-lead ECG data of eight common cardiovascular diseases with a high accuracy. We chose the 16 Blocks of ResNet50 as the main body of the model and added the Squeeze-and-Excitation module to learn the data information between channels adaptively. We modified the first convolutional layer of ResNet50 which has a convolutional kernel of 7 to a superposition of convolutional kernels of 8 and 16 as our feature extraction method. This way allows the model to focus on the overall trend of the ECG signal while also noticing subtle changes. The model further improves the accuracy of cardiovascular and cerebrovascular disease classification by using a fully connected layer that integrates factors such as gender and age. The ECGResNet model adds Dropout layers to both the residual block and SE module of ResNet50, further avoiding the phenomenon of model overfitting. The model was eventually trained using a five-fold cross-validation and Flooding training method, with an accuracy of 95% on the test set and an F1-score of 0.841.We design a new deep neural network, innovate a multi-scale feature extraction method, and apply the SE module to extract features of ECG data.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제26권6호
• /
• pp.423-430
• /
• 2013

본 연구에서는 탄소나노튜브와 폴리프로필렌 기지 간 계면결합력과 나노튜브의 국부적 응집에 따른 나노복합재의 탄소성 거동 변화에 대한 파라메트릭 연구를 수행한다. 나노복합재의 탄소성 거동 예측을 위해 분자동역학 전산모사를 수행하고, 분자동역학 결과와 Mori-Tanaka 모델을 적용한 비선형 미시역학 모델을 연계하여 나노복합재 내 흡착계면의 탄소성 거동을 역으로 도출하는 2단계 영역분할 기법을 적용하였다. 미시역학 모델에서는 시컨트 계수방법을 Mori-Tanaka 모델에 적용하여 나노복합재의 비선형 거동을 예측하는 방법을 적용하였으며, 나노튜브와 기지 간 재료계면의 불완전 결합을 고려하기 위해 변위 불연속 조건을 적용하였다. 흡착영역을 고려한 미시역학 모델을 통해 흡착계면의 유무 및 재료계면 결합력 변화 그리고 나노튜브의 국부적 응집현상에 따른 나노복합재의 응력-변형률 관계를 예측하였다. 그 결과 나노튜브의 국부적 응집이 나노복합재의 강화효과를 저하시키는 가장 중요한 변수임을 확인하였다.

• 한국대기환경학회지
• /
• 제33권5호
• /
• pp.480-496
• /
• 2017

CMAQ (Community Multiscale Air Quality)-HDDM (High-order Direct Decoupled Method) simulations with MICS-Asia 2010 and INTEX-B 2006 emissions inventories were performed to investigate the impact of Chinese $NO_x$ and VOC emissions on 1-hr ozone concentrations over South Korea during May to July in 2014. Chinese $NO_x$ and VOC emissions in MICS-Asia 2010 were 60% higher and 100% lower than those in INTEX-B 2006 during the simulation period. It makes the ratio of Chinese VOC to $NO_x$ emissions in INTEX-B 2006 (Case 1) is 3.2 times higher than that in MICS-Asia 2010 (Case 2). When the observed period mean 1-hr ozone concentration averaged across 106 air monitoring sites in the SMA (Seoul Metropolitan Area) was 37.6 ppb, the modeled values were similar to each other; 37.3 ppb for Case 1, and 40.4 ppb for Case 2. Both cases show that daily maximum 1-hr ZOC (Zero-Out Contribution) of Chinese $NO_x$ and VOC emissions were as high as 55 ppb and 35 ppb for the episode respectively. Correlation coefficients between ZOC of Chinese $NO_x$ and VOC emissions and the SMA daily maximum 1-hr ozone were 0.49~0.69. It indicates that Chinese emissions occasionally affect the SMA daily ozone peaks. On the other hand, Case 2 predicted 7 ppb and 1 ppb higher ZOC of Chinese $NO_x$ and VOC emissions than Case 1, when simulated ozone in the SMA is over 80 ppb. It implies that upwind $NO_x$ emissions would be more important than upwind VOC emissions for the long-range transport of ozone in Northeast Asia.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제27권3호
• /
• pp.137-145
• /
• 2014

본 논문에서는 브리징 스케일 분해를 기반으로 멀티스케일 문제에 대한 설계민감도 해석법을 개발하였다. 나노 기술의 급속한 발전으로 인해 나노 수준의 해석의 필요성이 지속적으로 증가하고 있다. 최근 분자동역학과 연속체역학의 연성문제에서 많은 해석 방법들이 개발되었다. 본 논문에서는 연성시스템 해석을 위해 브리징 스케일 기법을 사용한다. 전체 영역의 분자동역학 시스템의 해석은 많은 양의 계산 비용이 들기때문에 분자동역학과 연속체 시뮬레이션의 연성시스템을 선호한다. 분자동역학과 연속체 수준 사이의 정보 교환은 분자동역학과 연속체의 경계에서 일어난다. 브리징 스케일 법에서 일반화된 랑지벵 방정식은 축소된 영역의 분자동역학 시스템 해석을 위하여 요구되고, 시간이력 커널을 사용하여 구한 GLE 힘은 분자동역학 시스템에서 경계에 있는 원자들에 작용한다. 그러므로 분자동역학과 연속체 수준의 시뮬레이션을 분리해서 해석할 수 있으며 계산 과정을 가속시킬 수 있다. 연성문제의 시뮬레이션 이후에는 설계의 최적화를 위해 설계민감도 해석의 필요성이 자연스럽게 나타나며 전체 시스템의 성능은 나노 스케일의 효과를 고려해서 최적화된다. 설계구배 기반 최적화에서 설계민감도가 요구되지만 유한차분법으로 구한 민감도는 문제가 대형화될 때 계산비용의 제한때문에 비실용적이나 해석적 설계민감도는 효율적인 강점을 갖는다. 본 연구에서는 연성된 분자동역학-연속체 멀티스케일 문제에서 해석적 설계민감도를 유도하여 정확성과 향후 최적설계로의 활용 가능성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제34권1호
• /
• pp.51-58
• /
• 2021

본 논문에서는 Needle-punched C/SiC 복합재료 해석을 위한 효율적인 멀티스케일 해석기법을 소개한다. 기존 Needle-punching으로 인해 복잡한 미소구조를 갖는 NP 복합재료는 기존의 제안된 복합재료 멀티스케일 기법으로 물성을 계산하는 것은 한계가 있어 왔다. 이를 극복하기 위해 micro-CT 이미지 촬영을 통해 NP 복합재료의 미소구조를 면밀히 파악할 수 있었고, 이미지 프로세싱을 바탕으로 실제구조와 직접적으로 대응할 수 있는 3D high fidelity 모델을 구축하였다. 또한 유한요소해석에 맞춰 요소크기를 조절할 수 있는 sub-region processing 소개를 바탕으로 효율적인 유한요소해석을 수행하였다. NP 복합재료의 미소구조 거동뿐만 아니라, macro-scale 구조해석의 적용을 위해 subcell 모델링을 제안하였다. Needle-punching에 의한 Z축 NP 섬유의 규칙적인 간격을 이용하여 모델링을 수행할 수 있었다. 제안한 두 종류의 모델은 균질화 기법을 이용하여 등가거동 및 등가물성을 파악하였으며, 추가적인 실험 결과와의 비교를 통해 검증을 수행하였다.

• Composites Research
• /
• 제36권3호
• /
• pp.205-210
• /
• 2023

본 연구에서는 폼 구조의 효율적인 유효 기계적 물성 및 열전도율 예측을 위한 균질화 데이터 기반 전이학습 프레임워크를 개발하였다. Eshelby 텐서 기반의 평균장 균질화(Mean-field homogenization, MFH)는 타원체 형태의 공동을 포함하는 다공성 구조의 물성을 효율적으로 예측할 수 있지만, 셀룰러(cellular) 폼 구조의 물성은 정확하게 예측하기 어렵다. 한편, 유한요소 균질화(Finite element homogenization, FEH)는 정확성은 높지만 상대적으로 높은 해석 시간을 동반한다. 본 논문에서는 평균장 균질화와 유한요소 균질화의 장점을 결합한 데이터 기반 전이학습 프레임워크(Framework)를 제안하였다. 구체적으로, 대량의 평균장 균질화 데이터를 도출하여 사전학습 모델(Pre-trained model)을 구축하고, 상대적으로 소량의 유한요소 균질화 데이터를 이용하여 미세 조정(Fine-tuning) 하였다. 제안된 프레임워크를 검증하기 위한 수치 예제를 수행하였으며, 해석 정확도를 확인하였다. 본 연구의 결과는 다양한 폼 구조를 가진 재료의 해석에 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• Composites Research
• /
• 제36권1호
• /
• pp.16-24
• /
• 2023

본 논문에서는 복합재료의 섬유와 기지사이의 경계면 손상을 고려한 멀티스케일 점진적 피로 손상 모델을 제안한다. 먼저 점진적인 경계면 손상을 고려하기 위해 서로 다른 4개의 경계면 상태를 정의한 미소구조 모델을 도입하였다. 각각의 상태에 대한 부피분율은 피로 하중의 사이클 수가 증가함에 따라 온전한 상태의 계면에서 완전 박리 상태의 계면으로의 전환이 일어난다. 손상된 경계면의 에쉘비 텐서(Eshelby's tensor)를 계산하기 위해 선형 스프링 모델이 사용되었으며 균질화 방법을 통해 복합재료의 유효 물성을 얻었다. 또한 복합재료의 피로거동을 묘사하기 위해 교번 응력에 대한 섬유, 기지, 그리고 섬유-기지 간의 계면 각각에 대한 손상 변수들이 정의되었고 이를 chaotic firefly 알고리즘을 통해 손상 변수를 특성화 하였다. 제안된 모델은 유한요소해석프로그램 ABAQUS의 UMAT subroutine으로 구현되어 AS4/3501-6 복합재료의 단일방향 라미네이트(unidirectional laminate) 시편들([0]₈, [90]₈,[30]₁₆)을 통해 성공적으로 검증되었다.

• 대한전자공학회논문지SP
• /
• 제37권2호
• /
• pp.50-59
• /
• 2000

본 논문에서는 분수계 기반 영상 분할의 속도 개선을 위한 새로운 전처리 방법을 제안하였다 영상 분할을 위한 분수계 변환에 있어서, 단순히 단일척도 또는 다중척도의 형태학적 기울기 연산자를 사용하여 만드는 기존의 기준 영상과는 달리, 제안한 방법에서는 원 영상에 라플라시안 연산을 수행해 램프 에지의 위치와 에지 폭을 구한후 이로부터 램프 에지 기울기 보정값을 구하였다 그런후, 단일척도 기울기 연산자를 사용한 영상에 이들 램프 에지의 위치에만 보정값을 더하여 기준 영상을 만들었다 여기에 마커 영상을 만들어 부식에 의해 재구성하여 얻은 영상을 분수계 변환함으로써, 단일 또는 다중 척도 기울기 연산에 의한 기준 영상을 사용한 경우보다 과분할을 방지할 수 있어서, 분수계 기반 영상 분할 처리 시간의 대부분을 차지하는 영역 병합을 대폭 줄여 총 영상 분할 시간을 단축하였다 기존의 방법들과의 비교 실험을 통하여 제안한 방법은 램프 에지나 에지 밀집 지역의 주요 에지들의 소실 없이 과분할을 줄여 전체 영상 분할 속도를 약 2배 가까이 향상시킬 수 있음을 확인하였다

• 한국대기환경학회지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.159-173
• /
• 2017

The Weather Research and Forecast (WRF) - Community Multiscale Air Quality (CMAQ) system was applied to investigate the influence of major point sources located in Chungcheongnam-do (CN) on surface $PM_{2.5}$ (Particulate Matter of which diameter is $2.5{\mu}m$ or less) concentrations in its surrounding areas. Uncertainties associated with contribution estimations were examined through cross-comparison of modeling results using various combinations of model inputs and setups; two meteorological datasets developed with WRF for 2010 and 2014, and two domestic emission inventories for 2010 and 2013 were used to estimate contributions of major point sources in CN. The results show that contributions of major point sources in CN to annual $PM_{2.5}$ concentrations over Seoul, Incheon, Gyeonggi, and CN ranged $0.51{\sim}1.63{\mu}g/m^3$, $0.71{\sim}1.62{\mu}g/m^3$, $0.63{\sim}1.66{\mu}g/m^3$, and $1.04{\sim}1.86{\mu}g/m^3$, respectively, depending on meteorology and emission inventory choice. It indicates that the contributions over the surrounding areas can be affected by model inputs significantly. Nitrate was the most dominant $PM_{2.5}$ component that was increased by major point sources in CN followed by sulfate, ammonium, and others. Based on the model simulations, it was estimated that primary $PM_{2.5}$ $(PPM)-to-PM_{2.5}$ conversion rates were 41.3~50.7 ($10^{-6}{\mu}g/m^3/TPY$) for CN, and 12.4~18.3 ($10^{-6}{\mu}g/m^3/TPY$) for Seoul, Incheon, and Gyeonggi, respectively. In addition, spatial gradients of PPM contributions show very steep trends. $NO_X$-to-nitrate conversion rates were 7.61~12.3 ($10^{-6}{\mu}g/m^3/TPY$) for CN, and 3.94~11.3 ($10^{-6}{\mu}g/m^3/TPY$) for the sub-regions in the SMA. $SO_2$-to-sulfate conversion rates were 4.04~5.28 ($10^{-6}{\mu}g/m^3/TPY$) for CN, and 3.73~4.43 ($10^{-6}{\mu}g/m^3/TPY$) for the SMA, respectively.

• 한국대기환경학회지
• /
• 제33권4호
• /
• pp.377-392
• /
• 2017

A set of BFM (Brute Force Method) simulations with the CMAQ (Community Multiscale Air Quality) model were conducted in order to estimate self-contributions and conversion rates of PPM (Primary $PM_{2.5}$), $NO_x$, $SO_2$, $NH_3$, and VOC emissions to $PM_{2.5}$ concentrations over the SMA (Seoul Metropolitan Area). CAPSS (Clean Air Policy Support System) 2013 EI (emissions inventory) from the NIER (National Institute of Environmental Research) was used for the base and sensitivity simulations. SCCs (Source Classification Codes) in the EI were utilized to group the emissions into area, mobile, and point source categories. PPM and $PM_{2.5}$ precursor emissions from each source category were reduced by 50%. In turn, air quality was simulated with CMAQ during January, April, July, and October in 2014 for the BFM runs. In this study, seasonal variations of SMA $PM_{2.5}$ self-sensitivities to PPM, $SO_2$, and $NH_3$ emissions can be observed even when the seasonal emission rates are almost identical. For example, when the mobile PPM emissions from the SMA were 634 TPM (Tons Per Month) and 603 TPM in January and July, self-contributions of the emissions to monthly mean $PM_{2.5}$ were $2.7{\mu}g/m^3$ and $1.3{\mu}g/m^3$ for the months, respectively. Similarly, while $NH_3$ emissions from area sources were 4,169 TPM and 3,951 TPM in January and July, the self-contributions to monthly mean $PM_{2.5}$ for the months were $2.0{\mu}g/m^3$ and $4.4{\mu}g/m^3$, respectively. Meanwhile, emission-to-$PM_{2.5}$ conversion rates of precursors vary among source categories. For instance, the annual mean conversion rates of the SMA mobile, area, and point sources were 19.3, 10.8, and $6.6{\mu}g/m^3/10^6TPY$ for $SO_2$ emissions while those rates for PPM emissions were 268.6, 207.7, and 181.5 (${\mu}g/m^3/10^6TPY$), respectively, over the region. The results demonstrate that SMA $PM_{2.5}$ responses to the same amount of reduction in precursor emissions differ for source categories and in time (e.g. seasons), which is important when the cost-benefit analysis is conducted during air quality improvement planning. On the other hand, annual mean $PM_{2.5}$ sensitivities to the SMA $NO_x$ emissions remains still negative even after a 50% reduction in emission category which implies that more aggressive $NO_x$ reductions are required for the SMA to overcome '$NO_x$ disbenefit' under the base condition.