화질 개선을 위한 히스토그램 평활화 알고리즘의 효율적인 하드웨어 구현

김지형(Khim, Jee-Hyeong),박현상(Park, Hyun-Sang) 한국산학기술학회 2009 한국산학기술학회논문지 Vol.10 No.5

히스토그램 평활화 알고리즘은 영상의 화질개선을 위해서 사용되는 가장 필수적인 알고리즘이다. 이 알고리즘의 원형을 하드웨어로 구현하려면 제산기나 승산기가 반드시 필요하게 되는데, 영상의 해상도가 증가하거나 다양한 해상도에 적용할 경우에는 제산기나 승산기 구현에 수반되는 하드웨어 구현 비용이 대폭 증가한다는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 가산기와 감산기만으로 구현 가능한 히스토그램 평활화 알고리즘과 이에 대한 하드웨어 구조를 제안한다. 합성결과 제안한 하드웨어 구조는 일반적인 구현 방식 대비 UXGA 해상도에서 논리회로의 규모가 84.2% 감축된다. The histogram equalization algorithm is the most crucial algorithm for image enhancement. Since its direct hardware implementation always requires a divider or multiplier, its implementation cost tends to increas as the image resolution is increased or diverse image resolutions are handled. In this paper, we propose a divider-free reconstruction of histogram equalization algorithm and the corresponding hardware architecture. The logic synthesis results show that the proposed scheme can reduce the logic gate count by 84.2%, compared to the conventional implementation example when the UXGA resolution is considered.

소화슬러지의 비저항계수(SRF)와 모세관흡입시간(CST)의 상호관계식 유도 및 비교

김지형(Khim, Jee-Hyeong),나승민(Na, Seung-Min),박지호(Park, Ji-Ho),김영욱(Kim, Young-Uk) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회논문지 Vol.8 No.4

CST와 SRF는 슬러지 탈수효율 인자로 가장 널리 사용되고 있다. 이러한 CST와 SRF는 각각의 분석특정의 장 · 단점으로 인해 실험방법 및 결과 해석시, 슬러지 탈수의 최적조건을 찾아 예측하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구는 탈수성 지표로 이용되는 CST와 SRF의 이론식 가운데 CST와 SRF의 상호관계식을 유도하여 각각의 실측값과 예측값을 비교한 후 비교적 측정이 간편한 CST시험만으로도 탈수최적조건을 도출할 수 있는 이론식을 검토하였다. Capillary Suction Time(CST) and Specific Resistance to Filtration(SRF) were commonly used to evaluate the sludge dewatering behaviors. A coupled equation was developed through the mathematical theory which represented both CST and SRF as the physical filterability of the ultrasonically treated sludge. The model for coupling CST and SRF includes both equipment variables and variables related to sludge characteristics, and verified with the results from experiments. The results of the theoretical and experimental study showed that a good correlation relationship among dewaterability indices.

Diffuer 형태의 중공사막 생물반응기를 이용한 기체상 BTX 제거

손영규,김지형,송지현,Son, Young-Gyu,Khim, Jee-Hyeong,Song, Ji-Hyeon 한국지하수토양환경학회 2006 지하수토양환경 Vol.11 No.4

본 연구는 산기관(diffuser) 형태로 운전되는 중공사막 생물반응기(Hollow Fiber Membrane Diffuser) 시스템을 복합오염물질(benzene, toluene, p-xylene, BTX)처리에 적용해 보고, 생물반응기에 의한 각 물질의 생분해 특성을 평가하기 위하여 수행되었다. 우선 toluene을 단일오염물질로 적용한 예비 실험기간 동안에 75%수준의 안정적인 처리 효율을 확인할 수 있었다. 이후 BTX 복합오염물질을 적용한 본 실험기간 동안에도 별도의 적응기간 및 악영향 없이 70%수준의 처리효율을 얻어낼 수 있었다. 이를 통하여 toluene분해 미생물의 benzene, p-xylene의 분해 능력을 확인하였으며, toluene의 경우 복합오염물질 적용 시 다른 두 물질에 의해 소폭의 분해 저해가 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한 분해능 실험에서 측정한 생물반응기의 BTX 분해능은 약 360 $g/m^3/hr$이었으며, 이는 기존의 생물여과공법에 제시된 최대분해능보다 높은 우수한 분해능이었다. 따라서 산기관 형태의 중공사막 생물반응기는 복합오염물질 처리에도 안정적인 운전특성을 나타내었으며, 기존의 VOCs 저감기술을 대체할 수 있는 친환경적인 기술이라고 판단된다. In this study, a novel bioreactor system using a diffuser type hollow fiber membranes (hollow fiber membrane diffuser, HFMD) was applied to investigate the feasibility and biodegradation capacity for the treatment of a gaseous mixture consisting of benzene, toluene and p-xylene(BTX). First, A mixed culture pre-acclimated to toluene effectively biodegraded the BTX mixture at an overall removal efficiency of approximately 70% for a 20-day operational period. It was found that the biodegradation of toluene was slightly inhibited because of the presence of benzene and p-xylene. Second, the elimination capacity (EC) of total BTX increased up to 360 $g/m^3/hr$, which was substantially higher than maximum ECs for BTEX reported in the biofiltration literature. Consequently, the hollow fiber membrane diffuser was considered as an alternative method over other conventional VOC-treating technologies such as biofilters.

중금속으로 오염된 토양의 고정화 영향인자에 관한 연구

황안나,나승민,김지형,Hwang, An-Na,Na, Seung-Min,Khim, Jee-Hyeong 한국지하수토양환경학회 2007 지하수토양환경 Vol.12 No.4

중금속으로 인한 토양오염은 인간에게 치명적인 영향을 끼치기 때문에 환경적인 관심사가 된다. 이 연구에서 인산2 수소칼륨$(KH_2PO_4)$은 중금속으로 오염된 토양을 복원하기 위한 소스로 사용하였고 영향인자로서 반응시간, 인산염 용액의 초기농도와 pH, 중금속 종류(납, 카드뮴, 아연), 토양입경을 고려하였다. 중금속은 납 > 아연 > 카드뮴 순으로 제거되었고, 납에서 최대효과를 얻을수 있었다. 납의 제거효율은 95%에서 100%였으며, 반응은 10분동안 신속하게 일어났다. 납의 제거율은 95%에서 100%였고, 반응은 10분 동안 신속하게 일어났다. 납고정화 매커니즘은 인산염의 용해와 매우 낮은 용해도를 갖고 있는 새로운 광물질을 형성한다는 것이다. Soil contamination by heavy metals was environmental concern due to its effect on human. In this study, monopotassium phosphate $(KH_2PO_4)$ used as phosphate source to remediate the contaminated soil with heavy metals and factors such as reaction time, initial concentration and pH of phosphate solution, species of heavy metal (lead, cadmium, zinc) and particle size were controlled. Heavy metals were removed in the order Pb > Zn > Cd and the maximum effectiveness was achieved for Pb. The removal efficiency of lead was from 95% to 100% and occurred rapidly occurred during 10 minutes. Mechanism of lead immobilization is dissolution of phosphate and the forming of a new mineral with phosphate having extremely low solubility.

Toluene의 생물학적 분해능 향상을 위한 계면활성제의 선정

김용식,손영규,김지형,송지현,Kim Yong-Sik,Son Young-Gyu,Khim Jee-Hyeong,Song Ji-Hyeon 한국지하수토양환경학회 2005 지하수토양환경 Vol.10 No.4

Surfactants can be used to enhance the mass transfer rate of hydrophobic compounds into the biologically active liquid phase, resulting in an increase in biodegradation rate of toluene. In this study, the mass transfer rate and the biocompatibility of toluene in the presence of various surfactants were evaluated. Four anionic and non ionic surfactants were tested: sodium dodecyl sulfate (SOS), TritonX-100, Tween 80, and BYK-345 (silicone surfactant). Experimental results showed that BYK-345 at the critical micelle concentration (CMC) enhanced the solubility of toluene. However, there was no increase in the solubility of toluene by SOS and TritonX-100 at their CMCs. With the addition of each surfactant into deionized water the mass transfer rate became faster than that of the case with no surfactant. A bottle study using toluene-degrading microorganisms showed that SOS seriously reduced toluene removal presumably due to the toxicity of the anionic surfactant and/or the substrate competition between the surfactant and toluene. In addition, the degradation rate of toluene was decreased in the presence of BYK-345, indicating that BYK-345 adversely affects the activity of microorganisms. However, TritonX-100 and Tween 80 did not decrease the degradation rate of toluene significantly. Rather, at the low concentration of TritonX-100 toluene degradation rate was even increased. Overall the experimental results suggest that TritonX-100 be the appropriate surfactant for enhanced biological degradation of toluene. 계면활성제는 소수성 물질(톨루엔)의 물질전달율을 증가시켜 미생물이 있는 액상으로 잘 녹아들어가게 함으로써 미생물에 의한 분해를 증가시킨다. 본 연구에서는 여러 종류의 계면활성제가 존재할 때 톨루엔의 물질전달율과 미생물에 의한 분해가 어떻게 이루어지는지에 대해 알아보았다. 사용한 계면활성제는 다음과 같다: Sodium Oodecyl Sulfate (SOS), TritonX-100, Tween 80, BYK-345 (silicone 계면활성제). 실험결과에 따르면 BYK-345는 critical micelle concentration (CMC)에서 톨루엔의 용해도를 증가시켰다. 하지만, SDS와 TritonX-100는 CMC에서 톨루엔의 용해도를 증가시키지 못했다. 증류수에 계면활성제를 첨가하면 증류수만 있는 경우보다 톨루엔의 물질전달율$(K_La)$이 증가했다. 톨루엔 분해 미생물을 이용한 회분식 실험에서 SOS는 톨루엔의 분해를 감소시켰다. 그 이유는 SDS가 미생물에 독성을 미쳤기 때문일 수도 있고, 기질로서 이용되어서 톨루엔과 경쟁관계에 놓였기 때문일 수도 있다. BYK-345를 계면활성제로 사용한 실험에서도 톨루엔의 분해가 감소했는데 이것은 BYK-345가 미생물의 활성도에 심각한 영향을 미쳤기 때문이다. 하지만, TritonX-100 와 Tween 80의 경우에는 톨루엔의 분해가 크게 감소하지 않았다. 낮은 농도의 TritonX-100의 경우에 오히려 톨루엔의 분해는 증가했다. 이와 같은 결과들을 통해 톨루엔의 생물학적 분해를 위해 가장 적절한 계면활성제는 TritonX-100임을 알 수 있었다.

Ultrasonically Enhanced Liquid Flow through Porous Media and Variance of Influencing Factors

김영욱,양성재,김지형,Kim Young-Uk,Yang Sung-Jae,Khim Jee-Hyeong Korean Geotechnical Society 2004 한국지반공학회논문집 Vol.20 No.7

초음파 투사에 의한 흙시료 내 투수속도 증가에 관한 연구를 특별히 제작되어 준비된 실내실험 기구를 이용하여 수행하였다. 이 현상의 정확한 메커니즘을 이해하려는 노력의 일환으로 본 연구에서는, 초음파 투사시 투수속도 변화를 지배하는 영향인자를 도출하였다. 그리고, 다양한 실험 조건 하(시료의 종류, 초음파 조사의 유무, 그리고 온도 등)에 초음파에 의한 투수속도의 증가와 함께 이에 대한 메커니즘을 영향인자의 변화를 통해 살펴보았다. 연구결과에 의하면 초음파에 의해 시료내의 간극수 흐름이 크게 빨라졌으나 시험조건에 따라 그 값의 변화 폭이 크게 나타났다. This paper presented results of the laboratory tests conducted to investigate ultrasonically enhanced flow rate using specially designed and fabricated equipment. Influencing factor, ${\alpha}_i$ was verified to investigate the effect of ultrasound on soil matrix and flowing liquid. The test conditions involve soil types, temperature and ultrasonic energy. The test results indicate that ultrasound enhances the flow rate significantly. The degree of enhancement and the values of influencing factors, however, vary with test conditions.

초음파로 처리된 소화슬러지의 비저항계수(SRF)와 모세관흡입시간(CST)을 이용한 탈수특성 비교

김영욱(Kim, Young-Uk),김지형(Khim, Jee-Hyeong),나승민(Na, Seung-Min),박지호(Park Ji Ho) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

We investigated the effect of ultrasound on the dewaterability of sewage sludge. Because, dewatering and disposal of waste sludge is a major economical factor in the operation of wastewater treatment plants. Capillary Suction Time(CST) and Specific Resistance to Filtration (SRF) were used to evaluate the sludge dewatering behaviors. From the results of the experiment, it was found that ultrasonic treatment can improve the dewaterability. We discovered that CST and SRF were highly related, according to the correlation coefficient(R²).

유류오염토양의 복원을 위한 초음파 토양세척 공정의 최적화에 대한 연구

박범국,손영규,황안나,김지형,Park. Beom-Guk,Son. Young-Gyu,Hwang. An-Na,Khim. Jee-Hyeong 한국방재학회 2011 한국방재학회논문집 Vol.11 No.1

본 연구는 초음파를 이용한 토양세척 공정에서 주파수를 결정하고 그 조건에서 공정을 최적화 하기 위한 실험적 접근 방법에 대한 연구이다. 초음파 주파수는 35, 72, 100 kHz를 적용하여 최적 주파수를 결정하였다. 최적 토양 세척 조건을 위한 실험 설계는 <TEX>$MINITAB^{(R)}$</TEX> 프로그램을 이용하였다. 실험은 초음파의 적용, 물리적 교반의 적용, 계면활성제의 적용의 세 가지와 각각의 조합이 적용되었다. 실험 결과 초음파의 최적 주파수는 35 kHz로 확인되었다. 높은 주파수에서 초음파의 공동화 기포 개수가 많아 효과가 좋을 것으로 예상되지만, 낮은 주파수에서 높은 에너지를 가진 공동화 기포가 더 효과적이다고 설명할 수 있다. 그러나, 실제 공정에 적용하기 위해서는 유입되는 에너지에 대한 고려를 해야 한다. 통계적 요인실험설계법에 의해 설계된 실험 결과를 적용한 결과, 초음파와 물리적 교반에 의한 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 그러므로 실제 공정을 위해서는 이 두 가지 공정에 대한 실내 실험이 필요할 것으로 보인다. Determination of ultrasonic frequency and experimental design approach to optimization of ultrasonic soil-washing process for remediation of diesel contaminated soil were investigated. Ultrasonic frequencies of 35, 72, and 100 kHz were used for determination of optimal frequency. <TEX>$MINITAB^{(R)}$</TEX> program was used for experimental design of optimal washing condition. The optimal ultrasonic frequency was 35 kHz. Even though the number of cavitation bubble is little, however cavitation bubbles involving larger energy compared with high frequency was generated. Therefore, the removal efficiency at low frequency was higher than at high frequency. However the input energy has to be considered when the process is applied. The statistical tests from a factorial experiment shows that the application of ultrasound and mechanical mixing are the most important factor for design of an ultrasonic soil washing process. The lab-scale experiments are required to get the optimal condition of ultrasound and mechanical mixing for application of ultrasonic soil washing process.

PAHs로 오염된 침전물의 초음파 처리시 입자크기가 미치는 영향

나승민 ( Seung Min Na ),김지형 ( Jee Hyeong Khim ),최명찬 ( Ming Can Cui ),안윤경 ( Yun Gyong Ahn ),( Linda K Weavers ) 한국환경과학회 2010 한국환경과학회지 Vol.19 No.3

Sonication Effect on NAPL Extraction from Soils

김영욱(Young Uk Kim),김지형(Jee Hyeong Khim),이인모(In Mo Lee) 한국지반공학회 2000 한국지반공학회논문집 Vol.16 No.3