3D프린팅 제조기반 골절합용 금속판의 열처리 조건에 따른 기계적 성능 특성

정현우 한국교통대학교 일반대학원 2022 국내석사

최근 3D프린팅 기술의 발달로 다양한 영역에서 적용되고 있으며, 특히 의료영역에서는 기존 보조기, 수술 시뮬레이션 등에 국한되었던 3D프린팅 기술의 활용이 최근 들어 금속 3D프린팅을 활용한 체내 정형외과 임플란트 등으로 손실된 뼈를 대체하는 등 활용 영역이 증대되고 있다. 하지만 3D프린팅의 제조 특성 상 금속 출력물 내부의 미세 공극이 발생하고 열처리 등의 후공정을 통해 공극을 줄이고 기계적 특성 손실을 줄여야 하는데 이에 대해 구체적으로 연구된 자료들이 현저히 부족한 상태이다. 이에 따라 본 연구는 금속 3D프린팅으로 제조된 의료용 금속판을 다양한 조건 아래 열처리를 진행하여 그에 따른 기계적 성능 특성의 변화를 분석하고 효율적인 금속 프린팅 결과를 찾는데 목적이 있다. 실험에 사용될 시편은 인체 수지(손가락)부위에 적용되는 외상고정용 금속판으로써, DMLS(Direct Metal Laser Sintering) 방식의 금속 3D 프린터인 3D Systems 社의 DMP Flex 100 장비를 사용하여 제조하였으며, 23 Grade의 Ti6Al4V ELI Powder 재료를 사용한 Powder Bed Fusion 기법의 적층 방식으로 제작하였다. 출력된 실험 시편을 설정된 조건에 따라 열처리를 완료하고 의료용 금속판 국제 표준 테스트 방법인 ASTM F382의 시험평가 방법에 따라 지그 블록을 제작하여 만능재료시험기 (MTS 858 Bionix, MTS Systems)를 활용하여 금속판의 굽힘 테스트를 실시하고 이를 비교 평가하였다. 본 논문은 의료현장에서 사용되는 3D프린팅 출력물의 강도에 영향을 줄 수 있는 요인인 내부 공극(pore)의 극복방안으로 거론되고 있는 금속 출력물의 열처리 조건에 관한 연구내용으로써 금속 3D프린팅으로 출력된 의료용 금속판을 다양한 조건의 열처리 방법을 통해 후가공한 후 기계적 성능평가를 통해 비교 분석해봄으로써 적합한 열처리 형태와 그로 인한 내부 공극의 감소 및 강도변화에 대해 분석하여 효율적인 금속 프린팅 결과물을 위한 연구 자료이다.

딥러닝 기반 객체 검출 및 분할을 통한 사상판의 형태학적 파라미터 정량화 방법

정현우 인하대학교 대학원 2021 국내석사

본 연구는 광 간섭 단층 촬영(optical coherence tomography) 이미지 내에서 녹내장과 연관되었다고 알려진 사상판의 형태학적인 특징을 자동 정량화 하는 방법에 대하여 기술한다. 사상판 깊이(lamina cribrosa depth, LCD), 사상판 곡선 깊이(lamina cribrosa curve depth, LCCD), 그리고 곡선의 깊이로 부터 추정되는 사상판 곡선 지표(lamina cribrosa curve index)를 정량화 한다. 제안하는 방법은 2단계의 딥러닝 모델과 후처리 및 정량화 과정으로 구성된다. 먼저 제안한 딥러닝 모델은 클래스 불균형 문제를 해결하여 파라미터 정량화를 위하여 필요한 정보인 Bruch’s membrane opening(BMO)과 전방 사상판(Anterior laminar cribrosa) 정보를 얻기 위하여 사용된다. 이는 YOLO v3 모델로 구현되어 BMO 및 전방 사상판의 위치를 거칠게 획득하는 coarse detector 와 Attention U-Net으로 구현되어 세밀한 위치 정보를 획득하는 fine segmentation로 이루어진다. 두 번째로 세밀한 전방 사상판 정보를 획득하기 위하여 다항 회귀 곡선을 통하여 후처리한다. 마지막으로 이미지 프로세싱을 통한 정량화 과정을 통하여 얻고자 하는 형태학적 파라미터들을 획득한다. 제안하는 방법들을 평가하기 위하여 20명의 환자로부터 얻은 20개의 테스트 이미지를 사용한다. 각 딥러닝 모델들을 거리 기반의 지표를 이용하여 평가한다. BMO는 중심점의 L1과 L2거리의 차이로, 전방 사상판의 경우 절대 거리 차이와 하우스 도르프(hausdorff) 거리를 지표로 사용한다. 정량화 방법은 예측된 파라미터 값과 실제 값의 회귀 분석을 통하여 상관관계를 확인하였고, 높은 양의 상관관계를 얻었다. In this study, we introduce a method for automatically quantifying morphological characteristics of the lamina cribrosa(LC) in optical coherence tomography images. Proposed system quantifies the LC morphological properties including LC depth (LCD), LC curve depth(LCCD), and LC curve index (LCCI). The proposed method consists of a two-step deep learning model and quantification process with a post-processing. First, the two step deep learning method is used to solve a class imbalance problem and to obtain Bruch's membrane opening(BMO) as well as an anterior LC information. The deep learning model is composed of the detection and segmentation model. The detection model implemented by YOLO v3 finds the BMO and the LC candidate areas. Attention U-Net segmentation provides accurate locations of BMO and LC. Second, post-processing is performed through a polynomial regression to obtain anterior LC boundary. Finally, the morphological properties are quantified by image processing algorithms. We construct test datasets which are consist of 20 images from 20 patients for evaluating the proposed system. Each deep learning model is evaluated using distance-based metrics. The BMO segmentation performance is calculated by manhattan and euclidean distances at the center point. Average absolute difference and hausdorff distance compute a result of the anterior LC. Correlation between the predicted morphological properties and corresponded labels are calculated to analysis the quantification step. As a result, the proposed system has a high correlation with morphological characteristics ground truth.

수중 음향 통신에서 부 대역 FSK의 성능 향상을 위한 최적의 다중 밴드 수신기 구조 연구

정현우 한국해양대학교 대학원 2022 국내석사

수중에서는 수심에 따른 음속 구조, 해수면의 변화, 전송 거리, 해저 지형 등 다양한 특성으로 인해 수중음향통신의 성능 저하를 일으킨다. 이러한 수중음향통신 환경에서 시공간 변화에 의해 도플러 확산이나 다중 경로 전달 특성이 성능에 영향을 주기 때문에 이를 극복할 수 있는 채널 부호 및 변·복조 기술은 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 성능 향상을 위한 최적의 수신기 구조를 설계하기 위해 다음 세 가지 방안을 고려한다. 첫째, 부 대역을 이용하여 MFSK 변조 방식을 활용하는 방법을 제안한다. MFSK 변조 방식에서 부호화 비트에 따라 변조되는 주파수가 결정되는 기존 방식과는 다르게 부호화된 비트를 블록으로 나누어 각 블록의 첫 번째 비트가 블록에 할당되어진 중심주파수를 결정하며 그 다음 비트들이 각 중심 주파수의 부 대역 주파수를 결정하는 구조이다. 이러한 구조는 계층적으로 전송되는 비트의 중요도에 따라 주파수 대역을 나눌 수 있어 중요한 비트에 대하여 성능을 향상시키는 방법이다. 둘째, 채널 부호화된 동일한 정보를 여러 주파수 대역으로 나누어 전송하는 다중 밴드 통신 기법을 적용하였다. 이는 도플러와 다중 경로에 의한 특정 주파수의 선택적 페이딩을 극복할 수 있으므로 통신의 신뢰성을 향상시킨다. 셋째로 성능 향상을 위해서 부호화율 1/3을 가지는 터보 부복호화기를 적용하였으며, 수신단에서는 등화기와 터보 복호기의 전체 반복으로 인하여 성능을 향상시키는 터보 등화기의 구조를 적용하였다. 그러나 다중 밴드 통신 기법에서 어느 특정한 밴드의 성능이 열화되어 전체적인 성능의 감소를 초래할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 각 밴드에서 송신자와 수신자가 모두 알고 있는 프리엠블을 이용하여 각 밴드의 가중치를 설정하고 전체적인 성능을 향상시키는 가중치 알고리즘을 적용하였다. 또한 도플러 추정 및 패킷 동기 알고리즘을 적용하여 복호된 데이터의 성능 분석을 한다. 또한 다중 밴드에 있어서 특정한 밴드에서 오류율이 높으면 전체 오류율이 높아질 수 있으므로 오류율이 높은 밴드에 대해서는 가중치를 낮게 할당 하고 오류율이 낮은 밴드에 대해서는 가중치를 높게 할당하는 가중치 알고리즘을 제안한다. 이러한 가중치 할당 알고리즘은 본 논문에서는 추정 BER(Bit Error Rate) 알고리즘을 이용하여 적용하였다. 추정 BER 알고리즘은 복조된 데이터와 복호 후에 다시 재부호화 시킨 데이터의 경판정 값과 비교하여 오류를 산정하는 방식이다. 복조된 데이터가 신뢰성이 있으면 추정 BER의 오류율은 낮을 것이며, 반대로 복조된 데이터가 신뢰성이 없다면 추정 BER의 오류율은 높을 것이므로 이에 따라 각 밴드에서 오류율에 따른 가중치를 설정하는 방식이다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 본 논문에서 제시된 시스템의 성능을 분석하기 위하여 단거리 호수 실험과 장거리 해상 실험을 진행하였다. 터보 등화 기법의 반복 횟수가 증가할수록, 다중 밴드 수가 증가할수록, 다중 밴드에서 밴드 별 가중치를 적용하였을 때 패킷의 전송 성공률이 높아짐을 나타냈다. The performance of underwater acoustic communication mainly depends on multi-path propagation characteristics, Doppler-spread, and frame synchronization. To improve performance, Using the MFSK(M-ary Frequency Shift Keying) modulation method, Sub-Band FSK is coded-bits are divided into groups, and center frequency and Sub-Band are determined by coded-bits of each group. Sub-Band FSK method can divide frequency bands according to the importance of bits transmitted. Therefore, it is a way to improve performance for important bits. In underwater communications, frame synchronization which indicate start of frame is very important part of affecting on performance. Finding the correct frame is directly related to performance, and even if only one sample is missed, it lead to performance degradation. In this thesis, after Doppler compensation, two types of frame synchronization algorithms are presented. First type is to find start of frame by correlation between received and transmitted preamble data which are known to transmitter and receiver side. Second type is to find which peak point has lower preamble error rates among adjacent several peak points. The conventional underwater communication methods use preamble as the training symbol of an equalizer to remove the effects of multi-path and synchronous acquisition of phase and frequency of encoded data field. However, since the performance of encoded data can be also predicted based on the error rate of preamble data, the error rate of un-coded preamble is used to predict the error rate of encoded data field. and to improve performance. This thesis presented efficient receiver structure using Multiband Sub-Band FSK for underwater communication. In order to improve performance in multi-path underwater channel with low SNR, this thesis presented multiband technology, which allocates the same data to different frequency bands, and it overcomes the frequency-selective fading due to underwater multi-path and Doppler spread. In other words, the multiband communication technology overcomes various underwater channel environments and extends propagation distances, thereby improving both performance and propagation efficiency. However, high error rates in a particular band for multiple bands can increase the overall error rate. The estimation BER algorithm is a method of calculating the number of errors in demodulated data and re-coded data after decoding. If the demodulated data is reliable, the estimated BER is low, whereas if the demodulated data is unreliable, the estimated BER is high, so the weights are set in each band accordingly. This thesis proposes a weighting algorithm that allocates low weights for bands with high estimated BER and high weights for bands with low estimated BER. Based on simulation results, thesis analyzed the performance in short-range lake experiments and long-range sea experiments. As the number of bands increases, As the number of iterations increases when applying turbo equalization method, In multibands, more packet transmission success rates were shown when band-specific weights were applied. Therefore, This thesis presented an efficient receiver structure using sub-band processing for underwater communication.

LED-to-LED 무선 가시광 통신 시스템

정현우 경성대학교 일반대학원 2021 국내석사

As the demand for a higher speed of wireless communication increases, fifth-generation (5G) wireless communication technology has emerged and got standardized. 5G technology exploits the millimeter-wave (mm-wave) band for its information carrier to avoid the use of crowded radio frequency (RF) band and increase the data rate. Similar to this movement, future communication technologies are expected to use a higher frequency of electromagnetic waves. Optical wireless communication (OWC), an extension of this trend, is the technology that realizes the communication links with the nanometer-wave (nm-wave) band. Depending on the types of the transmitter and receiver or the environmental condition of the system, OWC technology can be classified into four sub-categories: visible light communication (VLC), light fidelity (Li-Fi), free-space optical communication (FSOC) and optical camera communication (OCC). Among the OWC technologies, VLC has been put into spotlight due to its advantages over conventional RF communication, such as the wide and unregulated spectra, easy implementation nature, high connectivity and high security. As a result, VLC technology has been standardized in IEEE 802.15.7 and widely studied. However, VLC technology has not been commercialized yet. We believe it is due to a lack of commercialization strategies. Therefore, we suggest the LED-to-LED VLC system as a step for the VLC commercialization strategy. Prior to the discussion of the LED-to-LED VLC system, we covered the special techniques of the VLC system. Due to the difference between the VLC system and RF radio communication technology, techniques used in the conventional wireless communication system are hard to be implemented on the VLC system. In addition, the wireless communication techniques that can be applied for both of the VLC system and RF communication system are studied. A light-emitting diode (LED)-to-LED VLC system’s performance dependency on the wavelength of the transmitter and the receiver LEDs were investigated by measuring the rise time and signal-to-noise ratio (SNR). With these rise time and SNR results, the channel capacities of each LED color set were calculated using Shannon’s channel capacity law. Then, the LED color set showing the best channel capacity was chosen as the optimal LED color set for the LED-to-LED VLC system. The LED-to-LED VLC system using direct current biased optical orthogonal frequency division multiplexing (DCO-OFDM) with the optimal LED color set is experimentally demonstrated. The bit error rate (BER) results of full-duplex and half-duplex LED-to-LED VLC systems with the optimal LED sets are shown to compare the performance. Furthermore, we discuss the major distortions in the LED-to-LED VLC system.

Synthetic Aperture Imaging을 이용한 초음파 진단기에 Short Lag Spatial Coherence Imaging

정현우 한림대학교 2013 국내석사

심근 Tl-201 SPECT를 이용한 식도암의 Tl-201 섭취양상 평가: F-18 FDG PET과 비교

정현우 성균관대학교 2005 국내석사

일본의 금융교육 분석과 우리나라 금융교육 도입에 대한 연구

정현우 연세대학교 교육대학원 2016 국내석사

The purpose of this thesis is providing a basic study of effective teaching and learning methodology for combining financial and mathematical education to attempt the establishment of the new mathematics curriculum named <Economic Mathematics> in the year of 2018. It has analyzed the comparison between financial education in Japan, which has executed it already before Korea, and the one in Korea. Comparing the mathematics textbooks of the two countries, Korean mathematics textbook turns out to be more associated with finance making a more effort to induce students interests than Japanese one. So, if we can improve problems such as students’ difficulty of understanding basic financial concepts and lack of teachers’ knowledge on finance and efficiently correlate mathematics with finance at <Economic mathematics>, the new curriculum system can enlighten financial ignorance of the youth. 본 논문은 2018년부터 바뀔 수학교과과정에서 금융교육에 해당하는 <경제수학>이 신설되는데, 금융 관련 전문 교과와 수학 교과 연계에 효율적인 교수 학습법 모색에 대한 기초자료를 마련하는데 본 연구의 목적이 있다. 일찍이 선진국의 교육을 받아들이고 시행하고 있는 일본의 금융 교육을 우리나라와 비교 분석하였다. 일본이 교육하고 있는 수학 교과서를 비교해보면 오히려 일본보다 우리나라가 수학과 금융을 연관 지어 학생들에게 흥미를 유도하려는 노력이 보였다. 따라서 학생들의 금융 관련 기초개념 확립, 교사의 전문성 등과 같은 문제점을 개선하고, 앞으로 신설되는 <경제수학>에서 수학과 금융을 효율적으로 연계한다면 청소년 금융문맹을 없애기 위한 새로운 금융교육시스템을 마련할 수 있을 것이다.

준야 이시가미 건축의 바이오필릭 특성을 적용한 자연미술관 디자인

정현우 건국대학교 건축전문대학원 2022 국내석사

오늘날 우리는 21세기인 ‘문화의 시대’ 안에서 살아가고 있다. 다양한 문화·예술의 형태들은 끊임없이 변화하고 있으며 이러한 새로운 것들이 늘어나는 문화의 시대에서 ‘자연’은 여전히 많은 이들이 갈망하는 것들 중 하나이다. 자연은 인류가 생존 유지를 하기 위하여 반드시 필요로 하는 물질 자원의 공급원이라는 것을 넘어, 인간의 신체적, 인지적, 정신적 심지어 우리 뇌의 정신적인 건강과 안전, 만족을 위해서 자연에 의지하고 의존할 수밖에 없다. 본 논문은 자연을 갈망하는 사람들을 위하여 자연과 문화생활을 함께 즐길 수 있는 공간을 만들고자 하였다. 자연을 나타낸 단어 중 생물학적 연구를 통하여 에드워드 오슨본 윌슨(Edward Osbone Wilson)이 창조한 단어인 ‘바이오필리아(Biophilia)’에 대하여 알아보고 더 나아가 바이오필리아를 공간안에 접목시키는 ‘바이오필릭 디자인(Biophilic Design)’에 대하여 조사하였다. 바이오필릭 디자인의 디자인 특성과 요소는 예일대학교 생태학 교수인 스티븐 켈러트(Kellert, Stephen R.)에 의하여 정리되었다. 바이오필릭 디자인 요소는 6가지이며, 디자인 요소에 대한 디자인 특성은 약 70가지가 있다. 각각의 디자인 요소에 해당하는 디자인 특성 두가지를 추출하여 총 12가지의 키워드로 사례조사를 진행하였다. 조사한 내용을 바탕으로 바이오필리아의 개념과 건축 철학이 유사한 준야 이시가미(Junya Ishigami)에 대하여 알아보았고, 준야 이시가미의 철학이 돋보이는 건축 및 프로젝트를 선별하여 12가지 특성과 비교·분석하여 알아보았다. 비교·분석한 내용을 바탕으로 바이오필릭 특성과 준야 이시가미 건축의 특성의 공통된 특성 10 가지의 특성 키워드를 도출하였다. 본 연구의 디자인 적용 방법으로는 준야 이시가미 건축의 바이오필릭 특성과 대상지에서 나타나는 바이오필릭 특성을 문화적 콘텐츠에 적용하고, 자연미술관의 공간 안에 접목시켰다. 본 연구에서는 자연의 또다른 언어인 바이오필리아에 대한 가치를 연구 및 조사를 통해 고찰하고, 이를 현대에 맞게 재해석하여 많은 이들에게 자연과 문화·예술을 함께 즐길 수 있고 소통할 수 있는 공간을 제안하였다. Today, we live in the 21st century, the Age of Culture. Various forms of culture and art are constantly changing. In an era of constant change, 'nature' is still one of the things that many people long for. Nature is more than just a source of materials that mankind needs to survive. People have no choice but to rely on nature for their mental health, safety, and satisfaction of physical and intellectual curiosity. This paper attempts to create a space where people who crave nature can connect with it. Among the words representing nature, Biophilia, a word created by Edward Osborne Wilson, was investigated through research. The design characteristics and elements of biophilic design were summarized by Stephen Kellert (Kellert, Stephen R.), a professor of ecology at Yale University. There are six biophilic design elements, and a total of seventy design characteristics within these elements. Two design characteristics from each design element were extracted and a case study conducted with the twelve design characteristics. Based on the case study framework, Junya Ishigami, who has an architectural philosophy similar to the concept of biophilia, was studied. In addition, architecture and projects that stand out in Junya Ishigami's philosophy were selected and compared with the twelve characteristics. Based on the comparative analysis, ten characteristics were derived from biophilic design and Junya Ishigami architecture. As a design method of this study, the biophilic characteristics of Junya Ishigami architecture and biophilic characteristics found in Seoul Forest were combined into the space of the natural art museum. In this study, the value of Biophilia, another language of nature, was reviewed and investigated, and reinterpreted according to the modern era. It represents a space for many people to enjoy and connect with nature together.

선택적 주의에 따른 관광지 광고 인지 영향 요인

정현우 경희대학교 대학원 2014 국내석사

본 연구의 목적은 선택적 주의에 따라서 지하철 관광지 광고 인지에 미치는 영향 요인과 영향 관계를 파악하는 것이다. 지하철에서 관광지 광고는 빈번하게 이뤄지고 있지만, 연구의 대상이 되지는 않았다. 광고는 매체의 속성에 따라 효과가 달라지기 때문에 지하철에서 집행되는 관광지 광고는 연구의 가치가 있다. 심리학에서 많이 사용되는 선택적 주의에 따르면, 광고 내용 자체에 주의가 가게 되는 경우와 그 외의 것에 주의가 가게 되는 경우로 나뉘어 질 수 있다는 것을 알 수 있다. 그래서 본 연구에서는 판단표본추출법으로 400부의 설문을 실시했고, 376부의 유효 표본을 확보했다. 실증 조사를 통해 광고의 내부적 요인은 광고 크리에이티브, 가시성, 서브리미널, 자연경관의 4개의 요인이 도출되었다. 광고의 외부적 요인은 광고혼잡도와 스마트폰 중독의 2개 요인이 도출되었다. 이에 따른 종속변수인 관광지 광고 인지에의 영향관계는 매우 유의하게 나타났다. 선택적 주의에 따라, 광고의 내부적 요인으로 분류된 4개 요인은 관광지 광고 인지에 정(+)의 영향관계가 있었고, 광고의 외부적 요인으로 분류된 2개 요인은 관광지 광고 인지에 부(-)의 영향관계가 있었다. 이러한 연구 결과를 바탕으로, 이론적 시사점과 광고 매체, 광고 객체, 광고 주체들이 관광지 광고를 집행해야 할 때 고려해야할 실무적 시사점을 제공한다. The purpose of this research is to examine effective factors on subway tourism destination’s advertising cognition by selective attention and the effective relations. In subway, Tourism destination advertising are frequently shown, but it was not be a subject of research. Advertisement shows different effects by attributions of media, so advertisement of tourism destinations in subway is valuable to conduct studies. According to the selective attention used in psychology, they can be divided into cases paying attention to the contents of advertisement and the other cases paying attention to the other things. This research conducted the survey of 400 questionnaires by purposive sampling and 376 valid samples were secured. Through the empirical research, advertising’s 4 internal factors such as advertising creative, visibility, subliminal and natural landscape were drawn. For the external factors of advertisement, 2 factors of Ad cluttering and smart phone addiction were drawn. Effective relations on dependent variable, tourism destination advertising cognition, were very significant. 4 factors divided as advertisement’s internal factors by selective attention made positively effective relations on tourism destination advertising cognition. And, 2 factors divided as advertisement’s external factors made negatively effective relations on tourism destination advertising cognition. The results of this research provide theoretical implications and practical implications that advertisement media, advertisement objects and advertisement subjects must consider during the execution of tourism destination advertising. Keywords: Tourism destination advertising Cognition, subway advertising, Selective attention

직무만족과 개인별 특성이 공군 시험평가 전문성에 미치는 영향에 관한 연구

정현우 국방대학교 2019 국내석사