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비산먼지 측정 정확도 개선을 위한 시뮬레이션 초음파 다중 산란 알고리즘 검증
우욱용 ( Ukyong Woo ),최하진 ( Hajin Choi ) 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.24 No.6
본 연구에서는 구조물 유지관리에서의 정확한 미세먼지 농도 계측을 위한 새로운 알고리즘을 제안하고 검증한다. 기존 광산란법 미세먼지 측정기의 측정 오차를 보완하기 위해 초음파 다중 산란 알고리즘을 제안하였으며, 산란자의 배치와 산란 반경을 구현하기 위해 표준입자 및 실제 미세먼지의 SEM 촬영을 진행하였다, 초음파 다중 산란 이론식을 통해 초음파 신호의 주파수별 감쇠율과 산란 반경으로 미세먼지의 개수밀도를 나타내는 알고리즘을 도출하였고, 이론식과 수치해석을 통해 총 12가지의 미세먼지 형상에 대한 산란 반경을 도출하였다. 유한차분법을 기반으로 다중 산란 이론을 적용한 2-D 시간 이력 해석을 통하여 알고리즘을 검증하였으며, 신호 해석을 위한 신호 처리 기법을 나타내었다. 결과, 산란 반경에 해당하는 알고리즘의 오차는 개수밀도 단위 최소 19(1%), 최대 3455(52%)로 계산되었다. 산란반경 외에 실제 미세먼지 형상에 대한 부피를 반영하여야 하는 추후 연구가 필요함을 토의하였다. An ultrasonic multiple scattering simulation using cross-section of fine dust particles were proposed. These days, along with awareness of air pollution, social interest in fine dust is increasing. In the construction field, awareness of fine dust is increasing, and research on preparing various countermeasures is underway. The light scattering method fine dust meter currently in use is affected by environmental factors such as relative humidity, and reliability problems in terms of accuracy are continuously reported. However, the transmission of ultrasonic waves can directly reflect the physical change of the medium based on the mechanical wave. Using these advantages of ultrasonic waves, fine dust measurement simulation was performed using the scattering cross section and ultrasonic multiple scattering theory. The shape data of the fine dust particles were collected using a SEM (Scanning Electron Microscope), and a cross-section according to the fine dust particles was derived through numerical analysis. As a result of signal processing, the error for the number density corresponding to each cross-section is minimum 19, maximum 3455.
X-ray 후방산란 기술을 이용한 항공기용 복합재료의 다중 층간 박리 평가
김노유(Nohyu Kim) 한국비파괴검사학회 2010 한국비파괴검사학회지 Vol.30 No.1
항공기용 복합재료 내부 여러 층에서 발생하는 박리를 정량적으로 평가하기 위한 X-ray 후방산란 검사장치를 개발하였다. 복합재료 두께방향으로의 역산란 밀도변화로부터 층간 박리를 검사하는 슬릿 방식의 카메라와 컴퓨터로 제어되는 X-ray 선원, 그리고 센서로 구성되는 X-ray 후방산란장치를 제작하여 그 성능을 충격하중에 의해 만들어진 인공결함시편을 이용해 검증하였다. 결함평가를 위해 복합재료내 산란장의 크기를 이론적으로 계산하는 수학적 해석 모델을 볼츠만 방정식을 이용하여 제안하였으며 적응필터 알고리즘을 사용하여 산란 노이즈를 최소화 하였다. 다중 박리 결함을 X-ray 후방산란장치를 통해 효과적으로 검출하였으며, 박리 위치와 박리 상태를 모두 정확하게 검사할 수 있음을 실험을 통해 확인하였다. A Compton X-ray backscatter technique has been developed to quantitatively assess impact damage in quasi-isotropic laminated composites made by a drop-weight tester. X-ray backscatter imaging system with a slit-type camera is constructed to obtain a cross-sectional profile of impact-damaged laminated composites from the electron-density variation of the cross section. A nonlinear scattering model based on Boltsman equation is introduced to compute Compton X-ray backscattering field for the defect assessment. An adaptive filter is also used to reduce noises from many sources including quantum noise and irregular distributions of fibers and matrix in composites. Delaminations masked or distorted by the first delamination are detected and characterized effectively by the Compton X-ray backscatter technique, both in width and location, by application of error minimization algorithm.
정태웅 ( Tae Woong Chung ),최수현 ( Soo Hyun Choi ) 한국지구물리·물리탐사학회 2011 지구물리와 물리탐사 Vol.14 No.3
한반도 남동부지역 지진자료의 고유감쇠(Q(i)-1)와 산란감쇠(Q(s)-1)값을 바탕으로 다중산란모델에 의한 이론코다감쇠값(Q(Cexp)-1)을 구하고 단일산란 모델의 관측 코다감쇠값(Q(c)-1) 및 고유 및 산란 감쇠상수 값(Q(i)-1, Q(s)-1)과 비교하였다. 그 결과, Q(Cexp)-1 값은 Q(i)-1값에 근접한 전형적인 모습이나, Q(c)-1값이 고주파수 대역을 제외한 대부분의 구간에서 Q(Cexp)-1 값과 상이한 것으로 나타났다. 향후 이러한 연구는 깊이에 따라 변화하는 감쇠값을 고려하여 진행되어야 할 것이다. Based on intrinsic and scattering quality factor (Q(i)-1 and Q(s)-1) obtained from the seismic data of the southeastern Korean Peninsula, the expected coda quality factor (Q(Cexp)-1) was theoretically calculated using multiple scattering model, and was compared with other quality factors such as Q(i)-1, Q(s)-1, and observed Q(c)-1 obtained by single scattering model. While the Q(Cexp)-1 values are typically comparable to the Q(i)-1 values, the Q(c)-1 values are different from the Q(Cexp)-1 values except for the higher frequency. Future works require to consider depth-dependent attenuation.