지하투과레이더를 이용한 이상구간 평가 시 안테나 지향성의 영향

강성훈,이종섭,이성진,박영곤,홍원택,Kang, Seonghun,Lee, Jong-Sub,Lee, Sung Jin,Park, Young-Kon,Hong, Won-Taek 한국지반공학회 2017 한국지반공학회논문집 Vol.33 No.11

지하투과레이더 신호는 같은 대상지반에 대하여 탐사를 수행하더라도 안테나의 지향성에 따라 신호의 진폭이 다르게 측정될 수 있으므로 이상구간 평가 시 안테나의 지향성을 고려하여야 한다. 본 논문의 목적은 전자기파의 반사특성분석을 통하여 안테나의 지향성을 조사하고, 지향성에 따른 이상구간의 검측이 가능한 각도의 유효범위를 평가하는 것이다. 지향성 측정을 위하여 원형의 금속봉을 반사체로 설정하고 전자기파의 E-평면(E-plane)과 H-평면(H-plane)에 대하여 안테나와 이루는 각도와 거리를 조절하며 반사파를 측정하였다. 측정된 반사파의 분석을 통하여 안테나에 대한 영역의 경계를 설정하였으며, 근거리장 및 원거리장 영역에서 각각 서로 거리가 다른 두 지점을 설정하여 근거리장 및 원거리장 영역에서의 방사 패턴을 조사하였다. 방사 패턴 측정 결과, 근거리장에서는 E-평면 및 H-평면 모두 최소 $50^{\circ}$ 이상의 구간에서 부엽이 나타나 주엽 방향 및 부엽 방향에 대하여 지향성을 보인 반면, 원거리장에서는 주엽 방향에 대해서만 지향성을 보였다. 근거리장 영역에서는 반사파의 진폭이 변동을 보이긴 하나 반사파와 잡음의 구분이 가능하여 분석의 신뢰도가 높은 반면 원거리장 영역에서는 반사파의 진폭은 안정된 모습을 보였으나 전자기파손실이 크기 때문에 반사파와 잡음의 구분이 어려워 분석의 신뢰도가 낮을 것으로 판단되었다. 본 연구에서 수행된 근거리장과 원거리장에서의 지향성 평가는 도심지와 같이 임의의 위치 및 깊이에 존재할 수 있는 이상구간 평가시 신뢰도 향상에 활용될 수 있음을 보여준다. The ground penetrating radar (GPR) signal can be measured with different amplitudes according to the directivity, so the directivity of the antenna should be considered. The objective of this study is to investigate the directivity of antenna by analyzing the reflection characteristics of electromagnetic waves radiated from the antenna, and to evaluate effective range of angle that can inspect an abnormal area according to the directivity of antenna. For the measurement of the directivity, a circular metal bar is used as reflector and the signals are measured by changing the angle and the distance between reflector and antenna in the E- and H-plane. The boundary distance between the near field and the far field is determined by analyzing the amplitudes of reflected signals, and two points with different distances from each of near and far fields are designated to analyze radiation patterns in near and far fields. As a result of radiation pattern measurement, in the near field, minor lobes are observed at angle section at more than $50^{\circ}$ in both E- and H-plane. Therefore, antenna has the directivity for the direction of main lobe and minor lobes in near field. In the far field, antenna has the directivity for a single direction of main lobe because minor lobes are not observed. The amplitude of the signal reflected from the near field is unstable, but it can be distinguished from noise. Therefore, in the near field, the ground anomaly can be detected with high reliability. On the other hand, the amplitude of the signal reflected from the far field is stable, but it is hard to distinguish between reflected signal and noise because of the excessive loss of electromagnetic wave. The analyses of directivity in the near and the far fields performed in this study may be effectively used to improve the reliability of the analyses of abnormal area.

센터링 홈이 팁 시험법에 미치는 영향에 대한 유한요소해석

강성훈,임용택,Kang, Seong-Hoon,Im, Yong-Taek 대한기계학회 2002 大韓機械學會論文集A Vol.26 No.7

Finite element simulations are being widely used to increase the efficiency and effectiveness of design of bulk metal forming processes. In such simulations, proper consideration of friction condition is crucial in obtaining reliable results. For this purpose, tip test based on backward extrusion was proposed recently. In this lest, a cylindrical billet is positioned in a shallow groove of a counter punch for centering purpose and formation of a radial tip is induced on the extruded end of the workpiece. In this study, the effect of centering groove on tip test was investigated. The quantitative ratio of the shear friction factors between the punch and die was numerically determined depending on the shape of centering groove. Also, surface expansion and pressure distribution along the punch and die were considered in order to better understand the reason that friction condition at the punch compared to the one of die was more severe.

音場通信을 위한 음향신호처리 기술

강성훈,Kang, Seong-Hoon 한국음향학회 1992 韓國音響學會誌 Vol.11 No.3

지하투과레이더 신호의 보정을 통한 도심지 내 지반 이상구간의 검측

강성훈,이종섭,이성진,이진욱,홍원택,Kang, Seonghun,Lee, Jong-Sub,Lee, Sung Jin,Lee, Jin Wook,Hong, Won-Taek 대한지질공학회 2017 지질공학 Vol.27 No.3

도심지 내 지반침하는 공동의 생성 및 체적함수비의 급격한 변화에 의하여 발생할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 보정 기법이 적용된 지하투과레이더 신호를 이용하여 도심지 내 공동 및 체적함수비의 급격한 변화가 발생한 지반 이상 구간을 검측하고자 하였다. 지반 이상구간에 대한 신호 획득을 위하여 구형의 공동을 모사한 모형지반을 대상으로 지하투과레이더 탐사를 수행하였다. 필터링 기법을 적용하여 설정한 대역폭을 통과하는 신호만을 측정하였으며, 이후 이득 함수, 타임 제로, 배경 제거, 디콘볼루션, 영상 이득 기법을 적용하고 각 기법의 적용에 따른 신호의 변화양상을 비교하였다. 신호처리 및 영상화 기법을 적용한 결과, 공동 발생 구간의 전기적 임피던스 대소관계에 부합하는 위상이 나타났다. 지하투과레이더 측정 신호를 이용하여 산정한 상대 유전율과 모형지반의 체적함수비를 이용하여 예측한 상대 유전율을 비교한 결과, 각 방법으로 도출된 상대 유전율은 서로 유사한 값을 보였다. 이를 통하여 도심지와 같이 매설물의 깊이가 알려져 있는 경우, 보정된 지하투과 레이더 신호를 통하여 체적함수비의 급격한 변화 구간 또한 검측할 수 있을 것이라 판단된다. 본 연구에서 제시된 신호의 보정 기법과 상대 유전율의 산정은 도심지 내 공동 발생 구간 및 체적함수비의 급격한 변화 구간과 같은 이상구간 검측에 활용될 수 있을 것으로 판단된다. The subsidence of ground in urban area can be caused by the occurrence of the cavity and the change in ground volumetric water content. The objective of this study is the detection of abnormal area of ground in urban area where the cavity or the change in ground volumetric water content is occurred by the ground penetrating radar signal. GPR survey is carried out on the test bed with a circular buried object. From the GPR survey, the signals filtered by the bandpass filtering are measured, and the methods consisting of gain function, time zero, background removal, deconvolution and display gain are applied to the filtered signals. As a result of application of the signal processing methods, the polarity of signal corresponds with the relation of electrical impedance of the cavity and the ground in test bed. In addition, the relative permittivity calculated by GPR signal is compared with that of predicted by volumetric water content of the test bed. The relative permittivities obtained from two different methods show similar values. Therefore, the abnormal area where the change in ground volumetric water content is occurred can be detected from the results of the GPR survey in case the depth of underground utilities is known. Signal processing methods and estimation of relative permittivity performed in this study may be effectively used to detect the abnormal area of ground in urban area.

이방향 중공슬래브에 매립된 이형철근의 부착특성에 관한 변수분석

강성훈,정주홍,이승창,최창식 한국구조물진단유지관리학회 2011 한국구조물진단학회 학술발표회논문집 Vol.2011 No.9

In This study, investigated the bond characteristics of deformed bar embedded in biaxial hollow slabs with donut type hollow shapes. Analysis methods conducted with the pullout test methods using the nonlinear finite element program LUSAS for a parametric study on the bond characteristics of deformed bar embedded in biaxial hollow slabs. The main analyzed parameters were hollow sphere Rectangular type, Ellipse type, Sphere type, Donut type.

잔향이 많은 공간에서 음향 시스템의 명료도 향상에 관한 연구

강성훈,Kang, Seong-Hoon 한국음향학회 2011 韓國音響學會誌 Vol.30 No.8

잔향이 많은 공간에서는 음성을 명확하게 알아 듣기 어렵다. 음성의 명료도를 확보하는 데는 자음이 중요하므로 잔향음에 비하여 직접음을 크게 하는 것이 중요하다. 잔향이 많은 공간에 음향 시스템을 적절하게 설계하면 흡음 처리하지 않고도 높은 명료도를 얻을 수 있었다. 지향성이 좁은 스피커를 사용하여도 사람이 앉아 있는 영역으로 음을 집중시킬 수 있어서 음성의 명료도를 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 잔향이 많은 공간에서도 실내를 흡음 처리하지 않고 스피커의 지향성을 제어하여 높은 명료도를 얻을 수 있음을 실험을 통하여 제시하였으며, 음향 시스템을 적절히 튜닝함으로써 명료도를 더욱 향상시킬 수 있는 것을 제시하였다. Speech may not be clearly understandable in the room that is highly reverberant, due to the loss of consonants intelligibility. Therefore, it is very important to obtain a high sound pressure level of direct sound in reverberant room. A properly designed sound reinforcement system can not provide the good speech intelligibility without the absorption treatments of walls. With using the highly directional speaker, we can transmit the sound energy into only the areas where people are sitting. This can be help to improve the speech intelligibility. In this paper, even in reverberant rooms, it will be shown that the good speech intelligibility can be obtained by only the directivity control of speaker without the room treatment. Also, it would be more improved by the properly room tuning using an equalizer.

일차 반사음으로 구성된 음장에서의 최적지연시간과 주관 Preference의 판단

강성훈,Kang, Seong-Hoon 한국음향학회 1988 韓國音響學會誌 Vol.7 No.4

일차 반사음의 최적지연시간과 음장의 Preference 판단에 있어서 다른 민족간의 피험자 사이에 차이가 있는지를 알기 위해, 무향실에서 일차 측방반사음을 시뮬레이션하여 지연시간을 가변하면서 주관 Preference 실험을 하였다. 그 결과 일차 반사음의 최적지연시간은 반사음의 레벨이 직접음의 레벨과 같을때 음원의 자기상관함수(ACF) 의 유효지속시간과 일치하며, 음악 모티브가 다르고, 판단 시리즈가 달라도 음장에 대한 Preference판단에 기본적인 차이가 없는 것을 알았다. 또 하나의 음악 모티프에서 다른 2개의 패세지를 사용하여 Preference실험한 결과, 음악 전체에 대한 ACF의 유효지속시간의 변동이 적음을 알았다. 따라서 일차반사음의 최적지연시간은 음원의 ACF와 반사음의 진폭으로부터 예측할 수 있다. In order to know the preferred delay time of single reflection in relation in relation to the source signal, and to investigate whether or not there is any display in preference judgment of sound field between subjects of different nationalities, tests of subjective preference for musical sound fields with single reflection were preformed. The result showed that the preferred delay times agreed with the effective duration of auto-correlation function of the source signals, when the amplitude of reflection relative to the direct sound is 0dB. No fundamental disparity in series of judgement of sound field was found even for different series of Judgment with different music motifs. The result of preference test using different passages in single music showed that the fluctuation of the effective duration autocorrelation function over all the passages of the music was small. Thus, the preferred delay time can be determined by the coherence of autocorrelation function of the source signals and the amplitued of reflection.

멀티웨이 스피커 시스템의 효과적인 크로스오버 필터 선택

강성훈,정한교,Kang, Seong-Hoon,Jung, Han-Kyo 한국음향학회 2014 韓國音響學會誌 Vol.33 No.3

스피커 시스템은 가청 주파수 대역 20 ~ 20,000 Hz를 하나의 유닛으로 재생하는 것이 이상적이지만, 물리적으로 구현하기 어렵다. 따라서 두 개 또는 그 이상의 유닛을 사용하고, 멀티웨이 시스템으로 구성하여 오디오 대역을 커버한다. 멀티웨이 스피커 시스템에서는 고음과 저음의 유닛이 정상적으로 동작되도록 크로스오버 네트워크 필터를 필수적으로 사용해야 한다. 네트워크 필터의 크로스오버 주파수는 대부분 1 ~ 4 kHz 대역에 존재하며, 이 대역은 명료도의 기여율이 높고 음질에 미치는 영향이 아주 크다. 그러나 여러 가지 원인 때문에 크로스오버 주파수 대역에서 위상과 진폭 특성이 정확하게 결합되지 않은 경우가 많다. 즉, 유닛 간의 거리 차와 전기적인 특성 차이 때문에 크로스오버 주파수에서 유닛 간의 진폭과 위상 특성이 정확하게 결합되지 않아서 주파수 특성이 불규칙해지고, 그 결과 음질이 좋지 않고 명료성도 나빠진다. 크로스오버 주파수에서 유닛들을 정확하게 결합시키기 위해서는 각 유닛의 진폭 특성뿐만 아니라 위상 특성까지도 고려하여 결합시켜야 한다. 본 논문에서는 유닛 간의 지연 시간을 조정하여 크로스오버 주파수에서 평탄한 주파수 특성이 되도록 하는 방법과 유닛들의 주파수 롤 오프 특성도 고려한 필터 선택 방법을 제안하였다. 그 결과 크로스오버 주파수 대역에서 ${\pm}1$ dB의 평탄한 주파수 특성이 얻어지고 명료성도 향상되었다. Although it is ideal that the sound with the range of 20 ~ 20,000 Hz is produced by the loudspeaker system composing of only one loudspeaker unit, it is almost impossible now. Therefore, the audible frequency range is now produced by the loudspeaker system, which is consisted of more than two loudspeaker units. The multi-way loudspeaker system certainly requires a crossover filter, which is divided the audible frequency into low and high frequency ranges. The crossover frequency of filter usually is in the range of 1 ~ 4 kHz, the frequency range can largely affect to the sound articulation and quality. It is an example that the phase and amplitude at the crossover frequency can be different from each other, due to the variously reasons. Conversely, they can not produce the smooth frequency response due to the different distance between the two loudspeaker units and electrical properties. As a result, the sound articulation and quality can be degraded. Therefore, the phase and amplitude response at the crossover frequency has to be deeply considered, in order to exactly match the woofer and tweeter. In this study, it is proposed the methods which are the flat frequency and phase response to be obtained by adjusting of the delay time between loudspeaker units, and the choice of filter to be considered the roll-off properties of each unit. It is achieved the frequency response with ${\pm}1$ dB, and the sound articulation is also improved.

실내음향에 있어서 심리평가 연구에 관한 동향

강성훈,Kang Seong-Hoon 한국음향학회 1989 韓國音響學會誌 Vol.8 No.5

잔향 시간 분석의 정확도

강성훈,정한교,Kang, Seong-Hoon,Jung, Han-Kyo 한국음향학회 2018 韓國音響學會誌 Vol.37 No.5

실내의 음향 특성을 기술하고 평가하기 위한 많은 파라미터들이 있다. 잔향 시간은 콘서트 홀, 극장, 스튜디오 등에서 중요한 특성이다. 오랫동안 잔향 시간을 계측하는 많은 방법들이 개발되어 왔고, 가장 일반적인 것은 단속적인 잡음 방법, 임펄스 응답 적분 방식, 임펄스성 음원에 대한 실내 응답 녹음 방법들이 있다. 그러나 잔향 시간은 측정 방법과 사용하는 음원과 마이크로폰에 따라서 달라지므로 정확한 잔향 시간을 구하기 어렵다. 본 논문에서는 잔향 시간의 해석 방법을 분석하고, 한계점에 대해서 검토한다. A large number of parameters have been defined in order to describe and to evaluate the acoustical propeTies in rooms. Reverberation time is an impoTant characteristic of conceT halls, theaters and studios, etc. Over the years, a number of different methods for measuring the reverberation time have been developed, the most common being: the interrupted noise method, the integrated impulse response method, and the method of recording the room response to an impulsive source. However, the reverberation time can be changed by the measurement method, sound source and microphone. Therefore, it is difficult to accurately measure the reverberation time in a room. In this paper, it will be analyzed the interpretation method of the reverberation time and discussed the limitations.