정방형 방사면을 갖는 초음파 진동자의 자기방사임피던스 측정

김정순,김무준,Kim, Jungsoon,Kim, Moojoon 한국음향학회 2017 韓國音響學會誌 Vol.36 No.2

수중 초음파 탐지 시스템에서 배열 진동소자로 사용되는 정방형의 방사면을 갖는 초음파 트랜스듀서의 자기 방사임피던스를 실험적으로 해석하였다. 7개의 진동수가 서로 다른 란주반형 진동자를 제작하여 파수와 진동자의 한변의 길이의 곱인 ka의 값이 1~3의 범위에 대해서 방사리액턴스 및 방사저항을 측정하였다. 이 결과를 수열을 이용한 방사임피던스의 이론계산 결과와 비교하여 본 연구에서 수행한 실험방법의 유효성을 확인 하였고 정방형의 방사면에 대한 방사임피던스의 변화경향을 실험적으로 확인할 수 있었다. We have experimentally analyzed the self-radiation impedance of an ultrasonic transducer with a square radiation surface that is used as a vibrator in underwater ultrasonic detection systems. The radiation reactance and the radiation resistance were measured in the range from 1 to 3 of ka that is the product of a wave number and a length of the edge of the square vibrator. By comparing the measured results with those of theoretical calculation of the radiation impedance using a series, we confirmed the validity of the experimental method and experimentally confirmed the variation trend in the radiation impedance of the square radiation surface.

소노루미네센스를 이용한 액체정합층의 고출력 초음파에너지 전달특성 평가

김정순,김해운,손진영,김무준,Kim, Jungsoon,Kim, Haeun,Son, Jinyoung,Kim, Moojoon 한국음향학회 2021 韓國音響學會誌 Vol.40 No.5

In the ultrasonic dispersion, in order to avoid direct contact of the radiation surface of ultrasonic transducers with a liquid sample, the liquid sample is separated by a glass container and it receives ultrasonic energy through an acoustic medium. The transmission efficiency of the ultrasonic energy in the multi-layered ultrasonic system is an important factor. In this study, we suggested a method that can improve the ultrasonic energy transfer efficiency by using a propylene glycol solution as a liquid matching layer in the multi-layered acoustic system. In this method, a propylene glycol solution was filled between the Langevin-type ultrasonic transducer and the luminol solution and the sonoluminescence phenomena in the luminol solution, which is caused by nonlinear effect of high power ultrasound radiated from the transducer, was examined by using a Photo Multiplier Tube (PMT). The transmission efficiency depending on the concentration of propylene glycol solution was observed, and we can see that as the concentration of the propylene glycol solution increased, the matching effect increased while the acoustic attenuation increased. It was confirmed that there is an optimal concentration compromised these two conflicting conditions, and the optimum concentration of the propylene glycol solution was determined experimentally.

볼트 체결형 란주반 초음파 트랜스듀서의 프렌지 포인트 최적화를 위한 실험적 방법 제안

김정순,김해운,김무준,Kim, Jungsoon,Kim, Haeun,Kim, Moojoon 한국음향학회 2021 韓國音響學會誌 Vol.40 No.4

강력초음파 분야에 있어서, 트랜스듀서의 고정을 위한 프렌지의 위치설정은 트랜스듀서의 변환효율에 큰 영향을 주는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 볼트 체결형 란주반 초음파 트랜스듀서의 공진모드에 따른 프렌지의 설치 위치를 결정하기 위한 실험적 방법을 제안하였다. 제안된 방법에서는 반원형 쐐기 형태의 지그를 제작하여 트랜스듀서의 측면을 따라 이동하며 지그에 일정한 압력을 가한 후 트랜스듀서의 진동특성을 분석하였다. 압력을 가하는 위치에 따른 트랜스듀서의 입력 어드미턴스의 변화를 분석하여 프렌지의 최적의 위치를 결정할 수 있었다. 이 위치들은 메이슨 등가회로를 적용하여 계산한 공진 주파수 및 전송선로 모델 해석으로부터 계산한 각 공진 모드에 대한 입자속도 분포로부터 예측한 진동 모드의 절의 위치와 좋은 대응을 보이고 있어 본 연구에서 제안된 방법의 유효성을 확인할 수 있었다.

범용 임피던스 변환회로를 이용한 압전 단결정 진동자의 제동용량 제어

김정순,김무준,Kim, Jungsoon,Kim, Moojoon 한국음향학회 2018 韓國音響學會誌 Vol.37 No.1

압전변압기에 사용되는 압전 단결정은 높은 입력 임피던스로 인하여 파워전송용량이 높지 않다는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 연산증폭기를 사용한 범용 임피던스 변환(General Impedance Convert, GIC) 회로로 구현된 정전용량 증가회로를 압전 단결정 진동자의 전기단자에 연결함으로써 입력임피던스를 저하시켜 파워전송용량을 향상시킬 수 있는 방법을 제안하였다. $128^{\circ}$회전 Y판 $LiNbO_3$ 단결정 진동자에 설계 제작된 정전용량 증가회로를 적용하여 구동 특성을 측정한 결과, 입력임피턴스는 25 % 감소, 전기-기계결합계수는 30 % 증가, 전압변환 특성에 있어서는 약 17~30배의 출력파워용량이 증가됨을 확인하였다. The piezoelectric single crystals used in piezoelectric transformers have a problem that power transfer capacity is comparatively low due to their high input impedance. In this study, we suggest a method to improve the power transfer capacity by reducing the high input impedance of the piezoelectric single crystal vibrator by connecting a capacitance increasing circuit to the electrical terminals of the piezoelectric single crystal vibrator where the circuit is a GIC (Generalized Impedance Converter) circuit using operational amplifiers. The result of measuring driving characteristics after applying the designed capacitance increasing circuit to the $128^{\circ}$ rotated Y-cut $LiNbO_3$ crystal vibrator confirmed that the input impedance decreased by 25 %, electromechanical coupling factor increased by 30 %, and the power transfer capacity increased by about 17 to 30 times in voltage conversion characteristics.

원통형 진동자 내부의 이중관 중심에서의 음압해석

김정순,김무준,Kim, Jungsoon,Kim, Moojoon 한국음향학회 2017 韓國音響學會誌 Vol.36 No.3

유체로 채워진 원통형 압전진동자 내부에서 중심축으로 집속되는 음파에 대해 진동자 내부에 삽입된 동심원의 고체튜브가 음장분포에 미치는 영향을 해석하였다. 원통형 압전진동자의 내부로부터 방사된 음파는 유체매질을 지나 고체튜브의 벽면에서 반사 및 투과를 하여 중심축에 집속된다. 이때 고체튜브의 음향임피던스 및 두께 등에 의해 중심에 집속되는 음장 분포가 변한다. 이를 이론적으로 해석하기 위하여 각 매질에 대한 전달행렬을 도출하였고 이를 적용하여 중심축에서의 음압수준을 이론적으로 해석하였다. 여러 가지 두께를 갖는 아크릴 튜브에 대해서 중심축 상에서 측정한 음압수준의 변화는 이론해석의 결과와 잘 일치하였으며 중심에 형성되는 음압은 고체튜브의 두께에 따라 매우 민감하게 변화함을 확인하였다. The effect of the concentric solid tube inserted inside the vibrator on the sound field distribution was analyzed for the sound waves focused on the center axis in the fluid - filled cylindrical piezoelectric transducer. The sound waves radiated from the inside of the cylindrical piezoelectric vibrator are transmitted through the fluid medium and are reflected or transmitted on the wall surface of the solid tube, and are focused on the central axis. At this time, the sound field distribution centered on the acoustic tube varies depending on the acoustic impedance and the thickness of the solid tube. In order to theoretically analyze this, the transfer matrix for each medium is derived, and the sound pressure level at the center axis is theoretically analyzed. For the acrylic tube with various thicknesses, the changing trend in the sound pressure level measured on the central axis agrees well with the result of the theoretical analysis, and it confirmed that the sound pressure formed at the center changes very sensitively with the thickness of the solid tube.

초음파 무화효과를 이용한 현탁액으로부터 나노입자의 분리포집법 제안

김지향,김정순,염지영,하강렬,김무준,Kim, Jihyang,Kim, Jungsoon,Yeom, Jiyeong,Ha, Kanglyeol,Kim, Moojoon 한국음향학회 2016 韓國音響學會誌 Vol.35 No.6

나노기술의 실제적인 응용을 위해 응집되지 않은 나노입자 상태를 얻는 것이 매우 중요하다. 나노입자를 사용하는 제품의 기능성을 향상시키기 위해, 그들의 합성 과정에서 입자 크기 분포의 더 정밀한 제어가 요구된다. 그러나 합성된 나노입자들은 물리적 혹은 화학적인 이유로 응집되기 쉬워 나노입자의 고유한 특성이 가려져 실제적인 응용에 있어서 문제를 일으킨다. 본 연구는 단분산된 나노입자만을 분리하기 위하여 초음파 무화 효과에 의한 무화입자를 분리장으로 사용한 나노입자 분리방법을 제안하였다. 0.002 wt. %의 농도를 갖는 $TiO_2$ 나노입자 현탁액을 무화시켜 분리포집된 현탁액에 포합된 나노입자들의 입도분포를 측정하였다. 그 결과들로부터 제안된 방법을 이용하여 단분산 입자의 분리 포집이 가능함을 확인 할 수 있다. It is very important to obtain non-agglomerated nano particle state for practical application of nano technology. In order to improve the functionality of products using nano particles, more precise control of particle size distribution is required in their synthesis process. However, synthesized nano particles are agglomerated easily due to physical and chemical reasons, and it then veils unique properties of the nano particles and causes some troubles in their practical application. In this study, a separation method for nano particles from suspension by using the droplets as the separation space was proposed. Using the suspension of 0.002 wt. % with $TiO_2$ powder, the particle size distribution of nano particles in the recollected suspension was measured. From the results, it was confirmed that it is possible to separate and to recollect the nano particles monodispersed by using the suggested method.

음향감쇠매질 내에서 집속초음파에 의한 온도상승의 가시화

김명석,김정순,김무준,하강렬,Kim, Myoungseok,Kim, Jungsoon,Kim, Moojoon,Ha, Kanglyeol 한국음향학회 2014 韓國音響學會誌 Vol.33 No.1

음향감쇠매질 내에서 집속 초음파에 의한 온도 분포 변화를 파악하는 것은 다양한 분야에 매우 중요한 정보를 제공할 수 있다. 본 연구는 음향감쇠매질 내에 임계온도 $30^{\circ}C$인 시온안료를 사용한 감온 필름을 삽입하여 비침습적으로 온도 상승 효과를 조사하였다. 음향감쇠매질은 한천과 설탕을 섞어 제작하였으며 매질내 음향특성을 제어하기위해 사용한 설탕 농도는 25 %에서 40 %까지 변화시켰다. 집속 초음파에 의한 온도상승 효과를 감온 필름의 변색영역의 변화로 관찰한 결과 초음파 방사 후 2~5 s 사이에 급격한 변색 영역의 증가를 보이다가 그 이 후 완만한 변화를 보였다. 시뮬레이션에서는 실험 결과와는 달리 초음파 방사후 10 s까지 선형적으로 변색영역이 증가하는 경향을 보였다. 이는 매질의 열전도도 및 열용량은 온도에 따라 변하는 값을 가지는데, 시뮬레이션에는 이를 고려하지 못했기 때문으로 사료된다. The temperature change due to focused ultrasound in dissipative acoustic medium is very important because it provides us much information. To measure the temperature change inside of the dissipative acoustic medium non-invasively, we adopt a temperature sensitive film which has thermochromic particles with critical temperature of $30^{\circ}C$. As a dissipative acoustic medium, agar layer is chosen in the study. The temperature change due to the ultrasound was measured depending on the concentration of the sugar in the agar layer. The color change on the film due to the ultrasound was investigated when the concentration of sugar was from 25% to 40%. As the result, there were rapid increases of discolored area on the film within 2~5 second after the ultrasound driving and the increasing rates decreased after the period. To compare the simulation results were also shown. However in the simulated result, the discolored areas linearly increased from start to 10 seconds. The reason of the differences between the experimental results and simulated ones is that the change of thermal conductivity and heat capacity of the medium were not considered in the simulation program.

λ/4 모드 PVDF 초음파 트랜스듀서에 있어서 전극 사이의 접합층이 성능에 미치는 영향

하강렬,김무준,김정순,Ha, Kanglyeol,Kim, Moojoon,Kim, Jungsoon 한국음향학회 2014 韓國音響學會誌 Vol.33 No.2

양 전극 사이에 압전층 외에 비압전성의 접합층이 존재하는 ${\lambda}/4$ 모드 PVDF 초음파 트랜스듀서에 있어서 그 접합층이 트랜스듀서의 성능에 미치는 영향을 등가회로에 의해 해석하였다. 등가회로로서는 Kikuchi 등이 제안한 전송선로 모델[Sound of IEICE, 55-A, 331-338 (1981)]을 도입하였는데, 먼저 그 모델에 의한 해석의 타당성을 $80{\mu}m$ 두께의 PVDF 압전막이 동(Cu) 후면체에 부착되는 세 가지 경우를 가정한 KLM 모델과의 비교를 통해 검증하였다. 다음으로, 그 압전막과 더불어 $5{\mu}m{\sim}20{\mu}m$ 두께의 에폭시 접합층을 갖는 다섯 개의 트랜스듀서를 제작하여 펄스 에코 응답을 측정한 후 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 두 결과는 서로 잘 일치하였는바, 도입한 Kikuchi 모델에 의해 접합층이 트랜스듀서의 성능에 미치는 영향을 파악할 수 있음을 알았는데, 접합층이 $20{\mu}m$일 때는 그 접합층이 없을 때에 비해 중심주파수와 대역폭은 각각 약 19.7 %, 25.0 % 감소하고, 삽입손실은 57.2 % 증가하는 것으로 나타났다. The effect of a bonding layer on the performance of a quarter-wave (${\lambda}/4$) mode PVDF ultrasound transducer having not only a piezoelectric layer but also a non-piezoelectric layer between two electrodes was analyzed. The equivalent circuit of a transmission line model by Kikuchi et al.[Sound of IEICE, 55-A, 331-338 (1981)] was introduced for the analysis. The validity of the model was confirmed by comparison with a KLM model for three postulated adhesion cases of a $80{\mu}m$ thick piezoelectric PVDF film to a copper (Cu) backer. The pulse-echo responses of five PVDF transducers, each fabricated with a different thickness ($5{\mu}m{\sim}20{\mu}m$) of the bonding layer, were measured and the results were compared with those by simulation. The two results were in good agreement with each other and it was noted that the effect of the bonding layer on the performance of the transducer could be analyzed by the Kikuchi model. In detail, the $20{\mu}m$ bonding layer decreased the center frequency and the bandwidth by about 19.7 % and 25.0 %, respectively, and increased the insertion loss by 57.2 %.

실시간 환경하에서 혼합 우선순위 할당에 의한 비주기적 태스크 스케줄링 알고리즘

김형일(Hyungill Kim),이승룡(Sungyoung Lee),이종원(Jongwon Lee),김정순(Jungsoon Kim) 한국정보과학회 1995 정보과학회논문지 Vol.22 No.5

본 논문은 혼합된 고정/가변 우선순위 (Hybrid Static/Dynamic Priority) 실시간 시스템에서 중단형 (preemptive) 연성 마감시간 비주기적 태스크 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 제안한 태스크 스케줄링의 주요 목표는 모든 주기적 태스크의 마감시간을 보장하는 범위에서 비주기적 태스크들에 대한 빠른 평균 반응시간을 얻을 뿐만 아니라 구현이 간단하며, 스케줄링 예측성을 가지고자 하는데 있다. 이러한 목표를 달성하기 위하여 본 논문은 새로운 형태의 비주기적 태스크 스케줄링 원리를 적용하였는데, 그것은 고정 우선순위 할당 전략과 오프라인에서 만들어진 가상 역시간 우선순위 테이블의 정보들을 런타임 시 비주기적 태스크의 도착에 따라 가변적으로 혼합하여 스케줄링하는 방법이다. 비주기적 태스크의 평균 반응시간이라는 관점에서 모의 실험 결과, 제안한 알고리즘이 다른 혼합형 비주기적 태스크 스케줄링 알고리즘에 비하여 성능 개선을 이루었으며 특히 과부하 시 잘 작동하였다. This paper presents a preemptive scheduling algorithm for servicing soft deadline aperiodic tasks in hybrid static/dynamic priority real-time systems. The major goals of the proposed scheduling algorithm are not only to guarantee all the deadlines of periodic tasks and to obtain the fast response time for aperiodic tasks, but also to gain implementation simplicity and to retain considerable scheduling predictability. To achieve these goals, we have adopted a new aperiodic task scheduling principle in which a fixed-priority assignment strategy and the information on a virtually reversed fixed-priority scheduling table built off-line are properly mixed according to the status of aperiodic tasks′ arrivals at runtime. The paper also shows simulation results in terms of the average aperiodic response time verifying that the new algorithm offers significant performance improvement over the other conventional joint scheduling algorithms, especially under a heavy transient overload.

대사증후군 성인의 영양표시 이용실태 및 관련요인

김묘성(MyoSung Kim),김정순(JungSoon Kim),유정옥(JungOk Yu) 한국보건교육건강증진학회 2012 보건교육건강증진학회지 Vol.29 No.5