Cellular-level Biomechanics of Ultrasound

엄원석,Ohm, Won-Suk The Acoustical Society of Korea 2010 韓國音響學會誌 Vol.29 No.e1

This article reviews recent developments in the emerging field of cellular-level biomedical ultrasonics with the specific focus on the mechanics of ultrasound-cell interaction. Due to the nature of the field at its relative infancy, the review poses more questions than it provides answers. Discussed are topics such as the basic structure of a biological cell, the origin of cell's elasticity, a theoretical framework for ultrasound-cell interaction, and shape deformation of cells and its measurement, Some interesting problems for future study are proposed.

수중 소음제어 기술의 최근 연구동향

엄원석(Won-Suk Ohm) 한국소음진동공학회 2012 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.4

시간 반전 기법을 이용한 상수도 관로 구조진단

엄원석(Won-Suk Ohm),최영수(Youngsoo Choi),박경택(Kyungtaik Park),홍현(Hyun Hong) 한국소음진동공학회 2009 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.4

파라메트릭 어레이 음원의 전기적 빔 조향 현상 예측을 위한 수치 해석 기법 연구

빈경훈,엄원석,문원규,Been, Kyounghun,Ohm, Won-Suk,Moon, Wonkyu 한국음향학회 2019 韓國音響學會誌 Vol.38 No.5

파라메트릭 어레이란 매질의 비선형성을 이용하여 작은 크기의 방사판에서 고지향성 저주파음을 발생시키는 현상을 말한다. 이러한 파라메트릭 어레이의 유용성을 높이기 위해 저주파 음향 빔 조향 연구가 진행 되고 있으며, PD(Product Directivity) 모델을 이용하여 빔 조향 현상이 간편하게 예측되고 있다. 그러나 PD 모델은 준선형 조건에서 가우시안 음원만 적용이 가능하며, 저주파 음향 빔 폭의 예측 정확성이 떨어진다. 본 논문에서는 PD 모델의 한계를 극복할 수 있는 파라메트릭 어레이의 빔 조향 특성 예측 방법에 대해 연구하였다. 이를 위해 파라메트릭 어레이 현상 예측에 널리 사용되는 KZK(Khokhlov-Zabolotskaya-Kuzentsov) 방정식의 수치 해석 알고리즘을 개선하였다. 그리고 전기적 조향 조건을 적용하여 빔 조향 특성을 계산, 실험 결과와 비교 하였다. 그 결과 개선된 알고리즘을 이용하면 준선형 조건에 해당되지 않는 파라메트릭 어레이 음원에서도 저주파 빔 조향 특성 예측이 가능함을 확인하였다. The parametric array phenomenon refers to the generation of a high directivity low frequency wave from a small size radiation plate using the nonlinearity of the medium. In order to improve the usability of parametric array, the beam steering method of low frequency wave is researched, and the beam steering phenomenon is predicted easily using the PD (product directivity) model. However, the PD model can only be applied to Gaussian sources under quasi-linear conditions. Also, the prediction accuracy of low frequency wave beam width is poor. In this paper, a method for predicting the beam steering characteristics of a parametric array that can overcome the limitation of the PD model is investigated. For this purpose, the numerical analysis algorithm of the KZK (Khokhlov-Zabolotskaya-Kuzentsov) equation widely used for parametric array phenomenon prediction is improved. Thus, the beam steering characteristics are calculated by applying the electrical beam steering condition and comparing experimental results. As a result, the numerical analysis using the modified KZK equation algorithm in this study confirms that the beam steering phenomenon can be predicted even in a parametric array source that does not correspond to the quasi-linear condition.

기포운 내 초음파의 감쇠 및 분산에 관한 연구

최영수,엄원석,Choi, Young-Soo,Ohm, Won-Suk 한국음향학회 2010 韓國音響學會誌 Vol.29 No.4

본 논문에서는 액체 매질 내 기포운에 의한 초음파의 감쇠 및 분산 특성을 다룬다. 액체 내 기포운은 다양한 기작에 의해 발생되며 이에 따라 기포운을 구성하는 기포들의 크기와 분포가 다양한 양상을 가지게 된다. 따라서 기포들의 크기와 분포에 따라 기포운의 감쇠와 분산 특성이 어떻게 변화하는지에 중점을 둔다. 특히 아직 보고된 바 없는 나노 기포운의 감쇠 및 분산 특성에 대하여 조명하고자 한다. 수치해석 결과, 기포운의 음향 감쇠 및 분산 특성은 구성 기포들의 첨예도에 따라 크게 변화하는 것으로 나타났다. 본 연구는 기포운 내 음향 전파의 심도 있는 이해에 일조할 것으로 기대한다. This paper deals with the attenuation and dispersion of ultrasound in bubbly liquids. Bubble clouds in liquid are formed by a variety of mechanisms, leading to different bubble sizes and spectra. Our aim is to investigate how bubble sizes and spectra affect the attenuation and dispersion characteristics of bubbly liquids. Especially, we highlight the attenuation and dispersion behaviors of nano-bubbles, which have not been reported elsewhere. Computations show that the attenuation and dispersion characteristics of bubbly liquids depend heavily on the quality factors of constituent bubbles. The present study is expected to facilitate in-depth understanding of sound propagation in bubbly liquids.

해양 배경 소음 하의 수신 특성 안정화를 위한 원통형 하이드로폰 배열의 개념 설계

노응휘,이훈기,엄원석,장우석,Noh, Eunghwy,Lee, Hunki,Ohm, Won-Suk,Chang, Woosuk 한국음향학회 2015 韓國音響學會誌 Vol.34 No.3

수중 음향 감시 체계는 하이드로폰 배열을 이용하여 적함을 실시간으로 탐지하고 그 위치를 추적하는데, 해저 고정형 센서 배열은 이러한 감시 체계에 있어 중추적 역할을 수행한다. 본 연구에서는 천해 환경을 고려한 해저 고정형 원통형 하이드로폰 배열의 개념 설계를 유한요소해석을 통하여 수행하였다. 해양 배경 소음 하에서의 수신 특성 안정화를 위하여 금속 차단막을 이용한 배경 소음 스펙트럼 준위의 백색화 기법을 제안하였고, 배열 형상 최적화를 통하여 고각 및 방위각 방향의 지향성을 확보하였다. 나아가 소나돔의 형상과 재질에 따른 구조 진동 및 음향 산란 특성을 고찰하였다. 배경 소음 준위의 백색화, 배열 형상 최적화 및 소나돔의 음향적 투명화를 통하여, 해당 주파수 범위에 걸쳐 4 dB 이내의 감도 편차를 갖는 강건한 수신 특성의 하이드로폰 배열을 도출할 수 있음을 보였다. An underwater sound surveillance system detects and tracks enemy ships in real-time using hydrophone arrays, in which seabed-mounted sensor arrays play a pivotal role. In this paper the conceptual design of seabed-mounted, cylindrical hydrophone arrays for use in shallow coastal waters is performed via finite element calculations. To stabilize the receiving characteristics under the ocean ambient noise, a technique for whitening the ambient noise spectrum using a metal baffle is proposed. Optimization of the array configuration is performed to achieve the directivity in the vertical and azimuthal directions. And the effects of the sonar dome shape and material on the structural vibration and sound scattering properties are studied. It is demonstrated that a robust hydrophone array, having a sensitivity deviation less than 4 dB over the frequency range of interest, can be obtained through the whitening of the ambient noise, the optimization of the array configuration, and the design of acoustically transparent sonar domes.

단위 트랜스듀서 간 성능편차를 갖는 타일형 프로젝터의 음향방사 특성

천원종,노응휘,엄원석,서영수,Chun, Wonjong,Noh, Eunghwy,Ohm, Won-Suk,Seo, Youngsoo 한국음향학회 2016 韓國音響學會誌 Vol.35 No.6

능동 반향음 제어용 타일형 프로젝터의 안정적 음향 성능을 보장하기 위해서는 단위 트랜스듀서 간 성능의 균일성이 요구된다. 그러나 재료 물성 편차 및 공정상 오차 등 현실적인 제약으로 인해 단위 트랜스듀서 간 성능편차가 발생하게 되며, 이는 타일형 프로젝터의 방사 특성(송신전압감도 및 지향성)은 물론 반향음 제어 성능에도 부정적 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 타일형 프로젝터 제작 시 단위 트랜스듀서의 적절한 배치를 통하여 트랜스듀서 간 성능 편차에 의한 영향을 최소화할 수 있는 방안을 제시한다. 이를 위하여 6 dB의 송신전압감도 편차를 갖는 36개의 단위 트랜스듀서를 상정하고 이들의 배치 방식에 따른 타일형 프로젝터의 방사 특성을 일련의 음향-압전 연성 모사실험을 통하여 비교 분석한다. Uniformity in transducer performance is a must-have to ensure the reliable acoustic performance of a tile projector, used for active echo reduction. However, practical limitations imposed by variations in material properties and fabrication errors lead to performance variations among unit transducers, which could degrade the radiation characteristics (transmitting voltage response and directivity) of the tile projector and ultimately the echo reduction performance. In this paper we present a method to minimize these adverse effects via an appropriate placement of unit transducers within the tile projector. To this end, we perform a series of coupled acoustic-piezoelectric simulations, assuming a group of 36 unit transducers having 6 dB variations in transmitting voltage response, to analyze and compare the radiation characteristics of tile projectors under different transducer placement schemes.

대면적 저주파 능동 반향음 제어 모델링 및 시뮬레이션

이재완(Jae-Wan Lee),엄원석(Won-Suk Ohm),서영수(Youngsoo Seo) 한국소음진동공학회 2015 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.4

In this paper modeling and simulation of large-area, low-frequency active underwater echo control are performed. As an extension of our previous research on an underwater tile projector, an active panel covering a large area is studied for its echo control performance using finite element analysis. Once the averaged echo signal at the panel surface is calculated, the acoustic impedance at the water-panel interface is actively matched by the panel that radiates the inverted replica of the echo. Simulated echo reduction by the active panel suggests that it can be used for large-area applications such as submarines.

Burgers equation을 이용한 로켓 연소소음 전파 해석

이훈기(Hunki Lee),엄원석(Won-Suk Ohm),이도형(Do Hyung Lee) 한국소음진동공학회 2013 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.4

3차원 Burgers equation을 이용한 폭풍파의 전파 해석

이재완(Jae-Wan Lee),엄원석(Won-Suk Ohm),이도형(Do Hyung Lee) 한국소음진동공학회 2013 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.4