소형화된 헬름홀츠 공진기를 이용한 수중 반향음 감소해석 모의실험

박성준,김제도,Park, SungJun,Kim, Jedo 한국음향학회 2019 韓國音響學會誌 Vol.38 No.1

In this study, we investigate the echo reduction performance of miniaturinzed Helmholtz resonators using smaller than wavelength acoustic metamaterial structures. The Helmholtz resonators are formed using air structures which exhibit large impedance mismatch with the surrounding underwater environment. Using the multi-physics software package, we find that significant reduction in the sonar signature is expected and frequency tailoring is possible by controlling the degree of space coiling and inner volume of the resonators. We find that for the basic Helmholtz resonators, up to 7 dB reduction in echo is expected at 10,000 Hz while when the miniaturized Helmoholtz resonators are used, up to 14 dB reduction in echo is expected at 5,000 Hz. In addition, frequency tailoring is demonstrated by varying the internal volume of the Helmholtz resonators and broadband characteristic is shown using superposition of various degree of space coiled structures. Through this study we investigate the effectiveness of the miniaturized Helmholtz resonators formed using air structures and the echo reduction results show promisses in the application of achieving underwater stealth. 본 연구에서는 파장보다 작은 구조물로 이루어진 음향메타물질을 이용하여 소형화된 헬름홀츠 공진기의 반향음 감소 성능예측 연구를 진행하였다. 본 논문에서 제안된 헬름홀츠 공진기는 수중 환경과 임피던스 차이가 큰 공기구조물로 형성하였다. 다중물리 유한요소 시뮬레이션 패키지를 이용하여 수중 음향학적 분석을 진행한 결과 수중 반향음의 감소가 예상되었고 헬름홀츠 공진기 입구의 공간 압축(space coiling) 정도와 내부 체적의 폭에 따라 주파수 특성을 제어할 수 있었다. 기본적인 헬름홀츠 공진기는 약 10,000 Hz 이상에서 최대 7 dB의 반향음 감소 효과를 보였으나 공간 압축 메타물질을 이용한 초소형 헬름홀츠 공진기는 약 5,000 Hz 이상에서 최대 14 dB의 반향음 감소가 나타났다. 추가적으로 헬름홀츠 공진기의 내부 체적을 제어하여 주파수 특성이 변화하는 것을 확인하고 공간압축 비율이 서로 다른 공진기를 조합함으로써 광대역 반향음 감소 효과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 수중 환경에서 공기구조물을 이용한 소형화된 헬름홀츠 공진기의 성능을 연구하였으며 반향음 감소 효과는 효과적인 스텔스 기술을 구현할 수 있을 것으로 기대된다.

음향메타물질 단위격자 축소를 통한 소리 차단

박성준,송경준,김제도,Park, SungJun,Song, Kyungjun,Kim, Jedo 한국음향학회 2015 韓國音響學會誌 Vol.34 No.5

본 연구는 지그재그 형상의 음향메타물질 구조체를 1:1, 1:2와 1:4의 축척으로 구성하여 순차배치시킴으로써 나타나는 광대역 음파차단 현상을 유한요소법을 이용하여 분석하였다. 그 결과 단위격자를 축소시킨 구조체의 투과 음압레벨(Sound Pressure Level, SPL)은 각 구조체의 독립적인 투과 특성을 중첩한 것과 같은 효과를 얻었으며 이로인해 음파차단 대역폭과 크기가 현저히 증가하는 것을 볼 수 있다. 또한 유효물질 이론을 이용하여 음향메타물질이 매질의 임피던스와 굴절률을 높이는 것을 확인 하였다. 본 연구를 통해 다양한 메타물질을 이용하고 이를 단위격자를 축소시킴으로써 효과적인 광대역 소리차단을 실현 할 수 있을 것으로 기대된다. In this study, we use 1:1, 1:2, and 1:4 scale zig-zag shape acoustic metamaterial structure to achieve broad and effective sound blocking at the subwavelength scale. The SPL(Sound Pressure Level) results show that the SPL loss of the scaled metamaterial slab in series is a superposition of individual SPL losses. Also, we show that the metamaterial tailors the material properties to achieve high impedance and high refractive index using effective medium theory. Our results show that broad and effective sound blocking is possible at the subwavelength scale just by scaling acoustic metamaterial.

대학 구내식당 식품위생환경의 세균오염도 조사연구

박성준,윤현선,이수진,양민지,권보미,이정훈,고광표,Park, SungJun,Yun, Hyun Sun,Lee, Sujin,Yang, Minji,Kwon, Bomi,Lee, Cheonghoon,Ko, GwangPyo 한국환경보건학회 2014 한국환경보건학회지 Vol.40 No.2

Objectives: The aim of this study was to evaluate the occurrence of microbiological contamination of kitchen utensils and environments of food service operations at university located in Seoul, Korea. Methods: We collected swab samples from the surfaces of knives, chopping boards, floors, and drains, as well as drinking water and airborne bacteria samples from 20 food service operations. Three bacterial indicators and five food poisoning bacteria were measured quantitatively and qualitatively, respectively. We used selective culture media and the PCR assay targeting 16S rRNA gene for the microbiological analysis. Results: We detected bacterial indicators on knives or chopping boards in eight different food service operations and, three food service operations (I, M, and O) showed more than 3 log colony forming units $(CFU)/100cm^2$ on their knives, significantly higher than the others. The levels of bacterial indicators on the floors and drains in the cooking areas were much higher than those on the cooking utensils. S. aureus was detected on 10 floors and 8 drains. Culturable bacteria were identified in 5 drinking water samples, and food service operation B ($431.1CFU/m^3$) and C ($551.2CFU/m^3$) showed more than $400CFU/m^3$ of total airborne bacteria. Conclusions: These results suggest that some of food service operations in this study may require additional investigation to secure the microbial safety of cooking environments. In addition, further actions including hygiene education for employees and proper guidelines to maintain clean cooking environments should be prepared.

어드미턴스 음향렌즈 검증과 가우시안 프로세스를 적용한 어드미턴스 음향렌즈 성능 예측 모델 개발

박성준(Sungjun Park),김제도(Jedo Kim) 대한기계학회 2022 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2022 No.11

노인의 심리적 장애 질병 치료를 위한 통합적 접근 방식에 따른 가상현실 기능성 게임

박성준(Sungjun Park) 인지발달중재학회 2021 인지발달중재학회지 Vol.12 No.2

연구목적: 본 연구의 목적은 전 세계적으로 노인들에게 있어 급격히 증가하고 있는 알츠하이머, 치매, 불안, 우울증과 같은 심리적 장애 질병과 만성 통증과 같은 신체적 활동 장애를 가상현실 기반의 기능성 게임을 적용하여 기능 향상에 대한 효과성을 검증하는 것이다. 연구방법: 노인의 인지 기능을 향상하기 위한 기능성 게임 개발이 전 세계적으로 다양한 연구가 진행되고 있다. 기존의 연구들은 단일 시나리오 기반의 한 개의 질병에만 국한된 것이고 통합적으로 접근한 사례가 없다. 본 논문에서는 심리적 장애 질병과 만성 통증에 대해 다루었던 개별적인 게임들을 분석하여 12개의 특징을 추출하였다. 이러한 특징들을 조합하여 노인에게 효과적인 통합적인 접근 방식의 게임 시스템을 제안한다. 제안된 게임 시스템을 기반으로 프로토타입을 개발하여 20명의 노인을 대상으로 효과성 검증을 진행하였다. 연구결과: 본 논문에서는 심리적 장애 질병에 대한 다양한 심리적 장애 질병을 가지고 있는 노인들 대상으로 신체적 기능과 기억력 향상에 대해 실험을 진행하였다. 매주 신체적 활동을 한 가상현실 게임에서는 점진적인 기능 향상을 보였고, 경로 찾기와 같은 기억력 게임에서는 시간이 지날수록 긍정적인 결과를 보였다. 결론: 노인을 위한 기능성 게임들이 일반적으로 단일 접근 방법으로서 연구되고 있어서 심리적 장애 질병은 통합적으로 접근할 필요가 있다. 본 연구에서는 심리적 질병 장애에 대한 기능성 게임 시스템을 분석하여 12개의 특징을 추출하였고 이를 기반으로 통합적인 시스템을 제안하였다. 이를 기반으로 가상현실 기능성 게임을 개발하여 노인들 대상으로 효과성을 검증한 결과 신체적 활동 및 기억력 회복에50은 결과를 보였다. Objective: The purpose of this study is to verify the effectiveness of applying virtual reality-based serious games for the functional improvement of patients with psychological disorders such as Alzheimer’s, dementia, anxiety, depression and chronic pain, which are rapidly increasing among the elderly worldwide. Methods: There are several studies which show that serious games improve the cognitive function of the elderly. However, most of these games are limited to one disease based on a single scenario, and none of the studies used an integrated approach. In this paper, we propose 12 important game features by analyzing games related to psychological disorders and chronic pain. Furthermore, we suggest an integrated game system that combines these features. We tested the effectiveness of the proposed game system on 20 elderly subjects. Results: In this paper, we tested the improvement of physical function and memory in the elderly with psychological diseases. The first experiment showed a gradual improvement in physical function after a virtual reality game based on weekly exercise. The second experiment showed that the path-finding time gradually shortened as time passed in the path-finding virtual reality game. Conclusions: In conclusion, there is a need for an integrated approach toward psychological disorders and diseases of the elderly. In this study, we proposed an integrated game system with 12 features after analyzing and extracting these from a functional game system for psychological disorders. Based on these features, we developed a virtual reality serious game and tested its effectiveness for the elderly, showing good results for physical activity and memory recovery.

HTPB계 추진제/라이너/내열재의 접착력 향상에 관한 연구

박성준(Sungjun Park),송종권(Jongkwon Song),박의용(Euiyong Park),노태호(Taeho Rho),최성한(Sunghan Choi) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회지 Vol.23 No.4

A study was conducted to improve the adhesion of propellant, liner, and insulation. Insulation was shown to be more advantageous in improving the adhesion when a barrier coat was applied compared to a bare insulation layer. It was confirmed that the adhesion strength between the insulation and the propellant improves as the thickness of the liner coating increases. The liner was cured for 24 h. If the liner is cured for a long time, it will adversely affect adhesion. Adhesion is also improved when a bonding agent is applied. As the bonding agent content increases, the adhesion improves. There is a change in the adhesive strength depending on the type of bonding agent used. HX-868 shows slightly more improved adhesion than HX-752.

어드미턴스 음향렌즈 검증과 가우시안 프로세스를 적용한 어드미턴스 음향렌즈 성능 예측 모델 개발

박성준(Sungjun Park),김제도(Jedo Kim) 대한기계학회 2022 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2022 No.11

원형 어드미턴스 패턴을 이용한 음향렌즈 구현

박성준(SungJun Park),김제도(Jedo Kim) 한국소음진동공학회 2020 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.11

황색산화철을 포함하는 혼합형 고체추진제의 특성에 관한 연구 (2)

박성준(Sungjun Park),김경민(Kyungmin Kim),박정호(Jungho Park),노태호(Taeho Rho),최성한(Sunghan Choi) 한국추진공학회 2020 한국추진공학회지 Vol.24 No.3

The mechanical properties of the propellant with yellow iron oxide were slightly increased compared to the propellant with red iron oxide. The propellant with yellow iron oxide used two types of AP. As the ratio of small particles of AP increased, the burning rate increased. The propellant may be applied to the propellant under operating conditions of 17.5 mm/sec or less having a pressure index of 0.5. The burning rate downs in the mixer scale-up. The stress at maximum load of propellant decreased and the strain at maximum load increased in the mixer scale-up. The yellow iron oxide did not affect the adhesive force between the insulation/liner/propellant.

황색산화철 자연노화에 따른 고체 추진제 특성 연구

박성준(Sungjun Park),최성한(Sunghan Choi),전수아(Sua Jeon),김가희(Kahee Kim),김경민(Kyungmin Kim),김운재(Woonjae Kim),박정호(Jungho Park) 한국추진공학회 2020 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.11

혼합형 고체 추진제에 황색산화철은 연소촉매로 사용되며 고온, 고압에서 압력지수 값이 낮은 특성이 있다. 황색산화철은 수화물 형태이며 열과 압력 등에 의해 Fe₂O₃와 H₂O로 분해된다. 이렇게 분해 되면서 발생 한 수분에 의해 추진기관의 수명에 악영향을 끼칠 수 있다. 본 연구에서는 황색산화철의 자연 노화에 따른 결정상 변화, 휘발성 및 열분해 특성 그리고 밀도를 확인하였다. 또한 자연 노화된 황색산화철을 고체추진제에 적용하여 추진제의 초기점도, 연소속도와 인장강도 결과를 통해 연소촉매로써의 성능을 나타낼 수 있는지 확인하였다. Yellow iron oxide is a hydrate and decomposes into Fe₂O₃ and H₂O under heat and pressure. Moisture generated during decomposition can adversely affect the life of the propulsion rocket. In this study, the crystal phase change, volatility and pyrolysis characteristics, and the density of yellow iron oxide were confirmed according to natural aging. In addition, naturally aged yellow iron oxide was applied to the solid propellant, and the initial viscosity, combustion rate, and tensile strength results of the propellant were checked to see if it can exhibit the performance as a burning rate catalyst.