Numerical and experimental study on dynamic analysis of dimple-flexure interactions in hard disk drives

이용현 Graduate School, Yonsei University 2010 국내박사

Recently, hard disk drive (HDD) market steadily grows up. In particular, 2.5 inch mobile HDD has more market share than 3.5 inch HDD with 2010. In 2013, market of mobile HDD occupies by 70% in total HDD market. This means that growth of mobile HDD is much higher than desktop HDD. Therefore, technologies such as slim form factor platform, high speed interface, low power mechanism, high shock and temperature reliability are required. Load/unload (L/UL) technology has advantages proper to mobile HDD such as high areal density, high shock reliability and low power consumption. Currently, L/UL technology has been used in almost all HDD. Generally, mobile HDD is often faced with inevitably mechanical problems because of portable aspect. Therefore, much faster emergency parking is absolutely necessary to protect the system from a sudden power-off or an external shock. However, very fast emergency parking causes a large ramp contact, and then it is possible to create the dimple-flexure interaction such as dimple-flexure slip, head-gimbal assembly (HGA) vibration, unexpected slider motion, and so far. We expect that these dimple-flexure interactions largely affect slider dynamics and unloading performance. This means that the dimple-flexure interactions become one of the most important factors. In spite of this fact, studies for the dimple-flexure interaction are still insufficient. Recently, some laboratories and companies give thought to the dimple-flexure interaction such as the dimple-flexure slip in various cases which are flying, seeking, and L/UL. Therefore, in this thesis, we proved existence and characteristics of the dimple-flexure interaction, analyzed the dimple-flexure interaction using experiments and finite element modeling, and investigated that the dimple-flexure interaction affects the slider dynamics and unloading performance. At first, we evaluated feasibility of dimple-flexure slip through repeated L/UL test. From experiments, we verified the main cause of dimple-flexure slip in order to analyze the dimple-flexure interaction, and then we investigated relation between the dimple-flexure slip and a ramp contact during an emergency parking which is much faster than a controlled normal unload. We also analyzed characteristics of the dimple-flexure slip for various emergency parking velocities and ramp contact events. Next, as a result of brief modeling, we showed that many parameters that affect the dimple-flexure slip. The dimple-flexure slip increases according to increase of unloading velocity regardless of coefficient of friction. We also measured the ramp contact force and the duration time to analyze dimple-flexure interaction. Using these results, we designed the FE ramp contact simulation based on FE HGA model, disk and air-bearing stiffness model. When the ramp contacts the suspension lift-tab, transient analysis was performed considering contact motion. As a result of analysis of simulation results, amount of dimple-flexure slip increases according to emergency parking velocity. At last, we analyzed slider dynamics and unload performance considering the dimple-flexure interactions. When the suspension lift-tab contacts the ramp, slider dynamics instantaneously changes over disk. As the unloading velocity increases, FH loss also increases. In particular, loss of minimum FH is much larger than one of real FH at faster emergency parking velocity. In actual HDD system that needs lower flying height due to higher areal density, a FH loss is likely to cause flying instability and failure. Also, in L/UL analysis, we investigated unload performance from analysis considered the dimple-flexure interaction. The losses of minimum clearance at very fast emergency parking velocity are able to cause critical problems such as slider-disk contact and system instability in lower flying HDD system. Therefore, it is necessary that advanced unload analysis method considering the dimple-flexure interaction by the ramp contact to perform more precise unload analysis in case of fast emergency parking.

Anxious patriarchy and ideal womanhood within an imperial context : Jane Austen's Mansfield park

황희담 Graduate School, Yonsei University 2005 국내석사

Though Jane Austen’s time seemed to have nothing to do with Empire, imperial expansion was actively being underway, whether the British at those times noticed the aspect or not. A colonial discourse has now gained widespread influence through Edward Said who argues that British literature of the nineteenth century cannot be separated from imperial activities in the period. Said argues that Austen assumes the importance of Empire to the situation at home, connecting the scandal of Mansfield Park’s values with Antigua. In this thesis, I would like to explore the relationship between the role of Sir Thomas in Antigua and that of Fanny Price as a moral agent. Besides, as a substitute role instead of patriarchy in crisis, the aspects and the function of ideal womanhood will be dealt with.In the first chapter, the aspects of the patriarchal system threatened are to be explored. In the first half of the nineteenth century, patriarchal masculinity was influenced and reinforced by the changes of political, legal, social and other factors. Moreover, with the relatively increasing role of women, an anxious patriarchal masculinity was emerging. This fear of a patriarchy in crisis arose in conjunction with the rise of Empire. Contrary to the effort of making a strong masculinity in accordance with the need of imperial mission, the reverse phenomenon also occurred. That is, an opposite effect resulted from the process of applying too strict morality and code of conduct as revealed in Sir Thomas’s case in Mansfield Park.English men leaving for imperial mission, meanwhile, must have required and depended upon a certain type of ideal womanhood. In the second chapter, the role of ideal womanhood as a domestic angel will be examined. More than any other period, women were demanded to be a domestic ideal like an angel in the house. In other words, they should keep their home safe by being morally pure, timid and at the same time subservient to their man. Through this way, ideal womanhood filled the fissure caused from the threatened patriarchal masculinity. This domestic angel, who has been educated and led by Sir Thomas and Edmund Bertram, holds the center of Mansfield Park in crisis by being morally pure and firm.However, it becomes possible for Fanny to be a moral core of Mansfield as a domestic angel by acceding to womanly virtues sustained by the point of view of men. Her alteration is almost made by Sir Thomas and Edmund, and her basis of views and conduct is instilled by men around her. After all, the function of ideal womanhood that appears with the rise of Empire is confined within male-oriented ideology, the patriarchal system, and, further, imperialists’ point of views. 비록 Jane Austen의 시대가 제국주의와는 관계가 없는 것처럼 보이지만, 이미 그 시기에는 제국주의 확장이 왕성하게 진행되고 있었다. Austen 자신도 그녀의 친척으로부터 듣거나, 관련된 저서를 통해서, 영국의 식민주의 활동에 대해 충분히 알고 있었다. 식민담론은 이제 Edward Said를 통해서 광범위한 영향을 미치고 있다. Said는 19세기 영국의 문학이 그 시기의 제국주의 활동과 밀접히 관련되어 있음을 강조한다. 또한 그는 Austen도 Mansfield Park의 도덕적 가치와 Antigua를 연결시킴으로써, 국내에서의 제국의 중요성을 인지하고 있다고 주장한다. 본 논문에서는 Sir Thomas의 식민지로부터의 부와 Fanny Price의 도덕적 대리인으로서의 역할 사이의 관계를 고찰하고자 한다. 제국주의 활동에 주로 관심을 기울이던 당시 남성들의 가부장제가 위기에 처하는 상황에서 이상적인 여성상이 어떠한 방식으로 형성되고 기능하는가 또한 다루어질 것이다.첫 장에서는 위기에 처하는 가부장적 남성성에 대한 연구가 진행 될 것이다. 19세기 초반에 가부장적 남성성은 정치적, 법적, 사회적, 그리고 다른 요소에서의 전반적인 변화들에 의해 영향을 받았고, 더욱 공고화 되었다. 더구나, 상대적으로 부상되던 여성의 권위와 더불어, 가부장적 남성성은 불안한 입지에 놓이게 되었다. 이 위기에 처한 가부장제에 대한 우려는 제국의 출현과 맞물려서 발생했다. 제국주의 임무의 요구에 따라 더욱 강력한 남성성을 강구하려는 시도와 달리, 오히려 반대 현상이 발생했다. 즉, 이 역효과는 Mansfield Park의 Sir Thomas의 경우에서 드러나는 바와 같이, 너무 확고한 도덕률과 행동 기준을 적용하려는 과정에서 생겨났다고 할 수 있다. 식민주의 활동을 위한 잦은 부재는 그의 권위와 가부장제가 위기에 놓이게 되는 상황에 처하게 하는 원인이 되고 있다.한편, 제국주의 활동을 위해서 본국을 떠나야 되는 영국 남성들에게 어떤 유형의 이상적인 여성상이 필요했음은 당연한 현상이 되었다. 두 번째 장에서는 어떤 다른 시대보다도, 여성들에게 요구되던 이상적인 여성상에 대해 고찰해 보고자 한다. 당시의 여성들은 도덕적으로 순결하고, 소극적이며, 동시에 남성에게 복종함으로써, 가정을 안전하게 지키는 임무를 부여 받았다. 이러한 방식으로, 이상적인 여성상은 위협 받는 가부장적 남성성으로부터 야기되는 그 틈을 메우게 되었다Sir Thomas와 Edmund Bertram에 의해서 교육받고, 이끌어진 이 가정의 천사는 도덕적으로 순수하고 확고한 모습을 보임으로써, Mansfield의 중심에 자리잡는다. 정신적인 안주인으로서의 Fanny의 역할은 Sir Thomas가 식민지로부터 공급하는 물질적인 부와 긴밀히 연관되어있다.그러나, Fanny는 남성들의 관점에 의해 지지되고 있는 여성상에 순응함으로써, 가정의 천사로서 Mansfield의 도덕적인 중심에 자리할 수 있었다. 그녀의 변화와 발전은 거의 Sir Thomas와 Edmund에 의해서 이루어졌고, 그녀의 가치와 행동 기준은 주위의 남성들에 의해서 불어 넣어진 것이나 다름없다. 결국, 제국의 출현과 함께 등장한 이상적인 여성상은 남성중심의 이데올로기와 가부장제, 그리고 제국주의자의 관점 안에 머물게 된다. 이러한 점에서, 가부장제의 한계와 모순점을 드러냄으로써, 그 가치에 도전하려 했던 Austen의 시도는 남성과 여성의 불평등한 관계라는 그 시대적인 한계에 다시 머물고 만다.

(A) study of the sickly heroine : patriarchy and hysteria in Mansfield Park

Ryoo, Hyun-ji Graduate School, Yonsei University 2017 국내석사

This thesis reads Jane Austen’s Mansfield Park through the lens of psychoanalysis and feminism, focusing on the heroine’s sickliness. I diagnose Fanny Price’s sickliness that have been attributed to be what made her unpopular among the readers of Mansfield Park as hysteria. Her bursts of crying, frequent headaches, fatigues, stubborn silence and blushes are interpreted to be hysteric symptoms which are a result of and a critique of patriarchal oppression in Mansfield Park. While the heroine’s legitimate expression against patriarchal oppression, which mainly takes the form of compulsive marriage, is her hysteric symptoms, they also serve as a resistance mechanism against the oppression. This thesis contributes to the criticism of the novel in that it re-diagnoses Fanny’s sickliness as hysteria and grapples with the critique her illness provides against patriarchy, which sheds light into the problematic character of Fanny Price which has triggered controversy among critics and readers. 본고는 제인 오스틴의 『 맨스필드 파크 』를 정신분석학과 페미니즘의 시각에서 분석한다. 여주인공 패니 프라이스의 나약함과 병약함은 여러 독자들과 비평가들 사이에서 그녀를 제인 오스틴의 여주인공 중 가장 인기 없는 여주인공으로 만든 원인으로 지목되어 왔다. 본고는 이러한 패니 프라이스의 병약함에 주목하여, 그녀의 잦은 피로감, 두통, 울음, 침묵 등을 히스테리 증상으로 해석한다. 이러한 그녀의 히스테리아는 맨스필드 파크의 가부장적 억압에 따른 표현이자 가부장제에 대한 효과적인 비판이 된다. 본고는 패니 프라이스의 히스테리아를 통한 몸의 표현이 주로 개인의 의사에 반한 결혼의 강요로 나타나는 맨스필드의 가부장적 억압의 문제점을 드러낸다는 점을 밝힘으로써 문제적으로 여겨졌던 패니 프라이스의 나약함을 재조명하고자 한다.

Assessment of national and industrial park-level economic growth, resource metabolism, and sustainability transition in Vietnam by industrial ecology approaches

Ta Thi Huong Graduate School of University of Ulsan 2022 국내박사

Material and energy are the essential components of industrialization and economic revolution. These momentous factors will define the success of an industrial ecology system in any region. The study of the flows of materials and energy in industrial and consumption activities, along with the social and environmental factors can be utilized to initiate changes in the economies as stated in industrial ecology. The primary goal of industrial ecology is to promote sustainable development at the local, regional, national, and global levels which is necessary for each economy. Industrial ecology and sustainable development are a dynamic system-based framework that enables management of human activitiy on a sustainable basis by: (1) minimizing energy and materials usage; (2) ensuring acceptable quality of life for people; (3) minimizing the ecological impact of human activity to levels in which the natural system can sustain; (4) maintaining the economic viability of systems for industry. However, there is an ambiguity and an absence of studies related to these fields, leading to a lack of awareness about energy and material flow, and sustainable development in systematic perspectives. Mainly, developing countries have rarely studied and understood this fundamental field that is the core of sustainability. Hence, this study aims to develop and apply industrial ecology tools, and systematic approaches to promote ambitious green growth targets in developing countries such as Vietnam. In chapter 1, the concept and definition of industrial ecology, circular economy, an overview of Vietnam’s condition, then research question, and objectives were described. Industrial ecology and sustainable development pursue an equilibrium among the triple line variables: social equity, economic efficiency, environmental responsibility through circular economy which can be broadly defined as a system solution framework that tackles global challenges and biodiversity loss together, while addressing important social needs. Furthermore, they aim to inform decision-making parties about the impacts of industrial activities and affluence on the environment by tracking and investigating physical resources and energy flows through innovative environmental assessment tools. Vietnam exhibits patterns of resource consumption similar to a typical fast-growing economy with an increase in the use of primary resources (metals and non-metallic minerals). It is a dilemma that is faced by many emerging economies which is struggling to balance between economic growth and sustainable resource consumption. Therefore, an investigation from a transitional perspective and an identification of key drivers is crucial. Thus, a necessity to research in these fields focused on Vietnam and its neighboring countries has emerged. In order to address this need, this research developed an industrial ecology approach including economic growth, resource metabolism and sustainability with an emphasis on how to harmoniously integrate industrial activity into ecological systems to assess sustainability transition in Vietnam. In chapter 2, the picture of resource metabolism in Vietnam was drawn under the economy-wide material flow accounting approach from 1978 to 2017. Besides, several typical economies that represent different levels of development (fast developing country: China; primary developed country: South Korea) were also explored with the intention of to compare with Vietnam’s case. Trends in resource efficiency, bilateral trade dynamics, and progress regional economic and environmental policy are analyzed in order to improve the condition of Vietnam and streamline its path to sustainability. South Korea and Japan which is in their post-industrial economy phase has already attained its environmental efficiency whereas Vietnam is yet to reach its peak. However, Vietnam’s issue has been continued a stable climb with the slight acceleration of technological advancements. Malmquist data envelopment analysis denotes that all the indicators in this test in Vietnam have improved and are closer with comparative countries. However, Vietnam is still material-intensive and has low material productivity. Therefore, Vietnam is highly recommended to strengthen technology innovation and efficiency enhancement with closely coordinated policies on sustainable resource consumption, carbon reduction, economic growth for sustainable development goal 2030. The chapter 3 aims to analyze the key factors contributing to carbon emissions between 1990 and 2016 using the expanded IPAT/Kaya framework and logarithmic index (LMDI) method. The carbon emissions impacts were decomposed to population affluence, energy intensity, fuel mix, and emission intensity factor. As per the results, CO2 emissions during 1990-2016 were mainly driven by the affluence of higher income levels (58.5%) and changing fuel mix (33.2%) that have resulted from enhanced living standards and growing fossil fuel consumption. However, the population (13.8%) and emission intensity (3.1%) exhibit a relatively lower impact on CO2 emissions. Interestingly, the energy intensity factor has prevented emissions from rising to a certain extent with (-8.7%) – indicating the ratio between domestic energy consumption and GDP. Based on the analysis of energy policy development, the share of renewable energy consumption was still relatively low in the national energy mix (higher reliance observed on non-renewable fossil fuel resources). Therefore, to make a transition towards low-carbon economic growth, significant improvements in energy efficiency and emission intensity are necessary, together with national energy mix restructuring for low-carbon economic growth. Through insight, the policy and country's context indicate that the equitization of the energy sector and technological innovation along with promoting investment in renewable energy is an essential element for sustainable development. The eco-efficiency transition in Vietnam is being analyzed in chapter 4 under Malmquist data envelopment analysis. The results reveal that eco-efficiency performance has had some improvement starting from the 2000s. The eco-efficiency trend has shown a variety of trends, such as weak, expansive, and strong decoupling. However, this change is not remarkable. Malmquist productivity index has only grown slightly (only 0.6% during 1990-2016), while multi-country eco-efficiency has exhibited better performances for most Malmquist indexes. At the same time, pure efficiency change and efficiency change indicators in Vietnam slightly reduced, while technical efficiency changes and scale efficiency indexes have increased. It means that the eco-efficiency transition in Vietnam has not yet achieved an optimal result; even these results forecast the unstable change. Chapter 5 aims to examine the EIPs performance from the viewpoint of the integrative mathematical model, such as the full permutation polygon synthetic indicator analysis (FPPSI) to normalize the values of the performance indices in an industrial park (enterprise and park level). In detail, the FPPSI analysis for enterprise-level showed that most of the food, beverage, and paper companies dominate with outstanding performance under moderate to excellent ratings. At the park level, Ninh Binh and Can Tho stand out with many remarkable successes (5 out of 13 indicators reaching the optimal value "1"). Specifically, these EIPs saved 51% of fuel LGP, 67.1% of coal, 78.16% of wastewater reduction in Ninh Binh compared to the total value for each indicator; while saved 77% of fresh water, more than 66.8% of electricity saving, 77% of COD reduction, and 56% of cost-saving at Can Tho pilot project. In addition, many potential and reasonable opportunities have been revealed and practiced during the first step. Energy recovery, green energy, reusable waste (metals, paper, and woods), utilizing heat-steam, and wastewater treatment in the whole EIP pilots have been centralized and emerged in EIP symbiosis networks. However, as a recommendation, this country needs to promote the participation of companies in the heavy industry sector. On the other hand, maintaining and expanding current successful symbiosis networks, parallelly, all stakeholders and the Vietnamese government should create new innovative symbiosis networks to deal with hazardous wastes and acquire knowledge for all industrial zones in the nation. Based on the results, the dissertation can contribute to environment engineering/management and industrial ecology in several ways. Firstly, by developing industrial ecology approaches to analyse sustainability transition in Vietnam, the thesis provides important insights into the process of materialization and carbonization in developing nations, thus extending the application of industrial ecology to previously under-studied regions. Secondly, the thesis identifies “regional ecosystems” based on industrial ecology thinking and documentation systems. Also, material flow accounting results were extended further into environmental policy, regional trade dynamics, and economic development. Thirdly, the thesis develops an ecological efficiency assessment process that could be used as a reliable assessment of ecological industrial development and sustainability transformation of industrial ecosystems. Fourth, with the help of some empirical industrial symbiosis, the thesis presents the application of waste valuation in industrial ecosystems. On this basis, critical technical, environmental, and policy understanding of the considerations in urban-industrial symbiosis can be developed.

Buried interface engineering of perovskite solar cells

Park, Dongam Sungkyunkwan University 2025 국내박사

After Prof. Nam-Gyu Park’s group reported all-solid state perovskite solar cells (PSCs) in 2012, the power conversion efficiency (PCE) and stability of PSCs have advanced rapidly and there are only a few steps to commercialization. Not only their defect-tolerant nature due to antibonding electronic structures, but perovskites also offer bandgap tunability, high absorption coefficients, long carrier-diffusion lengths, and low-temperature solution processability. However, their ionic-halide character also results in ion-migration barriers, increasing defect formation. In addition, residual stress and defect formation occur at the buried interface, which are generated during solution processing, accelerating degradation. The purpose of this thesis is the mitigation of residual stress and interfacial defects to remove problems for commercialization of PSCs, at the same time addressing problems exist in bismuth-based solar cells which have perovskite-like antibonding properties. First, methylphosphonic acid and phosphorylethanolamine were introduced at the substrate/absorber interface. The presence of functional groups alleviated in-plane tensile strain, reduced trap density, decreased non-radiative recombination, and enhanced both efficiency and stability. Second, two functional molecules were selected including 5-aminoisophthalic acid and 3,5-pyridinedicarboxylic acid. After investigation, it was found that more Lewis-basic 3,5-pyridinedicarboxylic acid is more effective for buried interface passivation. Finally, simple engineering of the annealing temperature for SnO2 electron transport layers optimized band alignment for BiI3 material, which has deeper energy levels and needs precise matching. This thesis demonstrates that relieving residual stress, passivating buried interface defects, and engineering energy alignment are important for high power conversion efficiency and stable perovskite solar cells. In addition, it suggests a practical method for selecting efficient interfacial engineering strategies and materials. 2012년 박남규 교수 연구팀의 고체형 페로브스카이트 태양전지 최초보고 이후, 유-무기 복합 페로브스카이트 태양전지는 빠른 효율 및 안정성 향상을 통해 상용화를 목전에 두고 있다. 페로브스카이트는 안티본딩 전자구조에서 기인하는 결함 허용 특성 외에도 넓은 밴드갭 조절 범위, 높은 광흡수 계수, 긴 캐리어 확산 길이, 저온 용액 공정 가능성 등의 장점을 지닌다. 그러나 이온성 할라이드 특성 때문에 낮은 이온 이동 장벽을 동반해 결함 생성이 용이하고, 특히 광흡수층 하단부에서는 용액공정 중 잔류 응력과 결함 형성이 집중되어 열화가 가속된다. 이 논문은 이러한 잔류 응력과 계면 결함을 완화하여 페로브스카이트 태양전지 상용화의 걸림돌을 해소하고자 하였다. 더불어 페로브스카이트와 유사한 안티본딩 특성을 가지는 비스무트 기반의 태양전지의 계면 문제 또한 다루었다. 먼저, 기판/흡수층 계면에 메틸포스포닉산과 포스포릴에탄올아민을 도입하여 기능기 존재 여부에 따른 효과를 비교하였다. 이때 기능기의 도입은 광흡수층의 인장 변형을 제거하고 트랩 밀도가 감소하며 비복사 재결합이 억제되어 효율과 안정성이 향상되었다. 두번째로, 패시베이션 물질의 디자인 방법론을 구상하였고, 5-아미노이소프탈산과 3,5-피리딘디카복실산을 패시베이션 물질로 선정하여 루이스 염기성 차이에 따른 응력 완화 및 결함 패시베이션 효과를 분석하였다. 이중 루이스 염기성이 더 큰 3,5-피리딘디카복실산이 광흡수층 하단부 계면을 가장 효과적으로 패시베이션함을 성능 비교를 통해 확인하였다. 마지막으로, 전자 수송층으로 사용되는 산화주석층의 열처리 온도를 조절하는 단순 공정을 통해 에너지 준위 정렬을 최적화하였다. 비스무트 할라이드의 경우 기존 페로브스카이트와 달리 에너지 준위가 더 깊어 준위 정렬 최적화가 중요하다. 이에 간단한 열처리 공정을 통해 에너지 정렬을 최적화하는 방법론을 제시하였으며, 효율 향상으로 이것이 유효한 전략임을 확인하였다. 본 논문은 페로브스카이트 태양전지의 광흡수층 하단부 계면에서 발생하는 잔류응력, 계면 결함을 패시베이션하는 데에 집중하였고 아울러 정밀한 에너지 정렬 설계가 고효율, 고안정성 페로브스카이트 태양전지 구현에 있어 중요한 역할을 함을 입증하였다. 이러한 연구를 통해 효율적인 접합 계면 및 계면 처리 물질의 설계 방법론에 대한 기반을 제공하고자 하였다.

Phoneme recognition of Korean children’s English speech using self-supervised learning based domain adaptation

Park, Ji-Eun 한국외국어대학교 대학원 2024 국내석사

본 논문은 한국인 아동의 영어 음소 인식을 위하여 자기 지도 학습 기반의 도메인 적응 기법을 적용한 새로운 특징과 프레임워크를 제안한다. 본 연구의 주요 목적은 비원어민 아동 발화의 고유한 특성으로 인해 성인의 영어 원어민 발화와 비원어민 아동, 특히 한국인 아동 발화 간의 음성학적 차이로부터 발생하는 도메인 이동 문제를 줄이는 모델을 개발하는 것이다. 비원어민 화자의 음소 인식은 발음 교정 등 언어 교육 분야에서 큰 가치를 지닌다. 하지만 본 주제와 관련된 연구가 미비하며, 공개된 비원어민 아동 화자의 데이터의 양이 매우 적어 연구의 제약이 매우 크다. 최근에는 비원어민 아동화자 데이터와 같이 레이블 데이터의 양이 매우 적은 분야에서 지도 학습 훈련의 한계를 극복하고자, 자기 지도 학습 방식에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 자기 지도 학습은 레이블이 없는 많은 양의 데이터로 사전 훈련된 모델에, 타겟 태스크에 해당하는 적은 양의 레이블 데이터로 미세 조정하여 좋은 성능을 내는 학습 방법이다. 하지만 자기 지도 학습 방식에는 한계점이 존재한다. Source data와 target data 간의 도메인 차이로 인해 도메인 이동 문제가 발생한다. 자기 지도 학습 방식에서의 도메인 이동 문제는 두 데이터의 도메인 특성 차이로 인해 사전 훈련 모델의 데이터에 모델이 편향되어 미세 조정에 사용되는 데이터의 도메인 지식 전이를 올바르게 하지 못하는 문제를 의미한다. 본 연구에서는 사전 훈련에 사용된 영어 원어민 성인 화자의 발화와 미세 조정에 사용된 한국인 아동 화자의 발화 사이에 존재하는 음성학적 차이로 인해 도메인 차이가 발생한다. 이 음성학적 차이를 줄이기 위해 한국인 아동 화자의 음성에 존재하는 화자 내 변이와 화자 간 변이를 정규화 하고자 하였다. 이를 위해 구음 장애 화자의 화자 적응 훈련 프레임워크 참고하였다. 해당 프레임워크는 제한된 음성 데이터의 특징을 반영한다는 점에서 본 연구의 목적과 부합하는 특성을 갖는다. 하지만 한국인 아동 화자 음소 인식을 대상으로 하는 본 연구를 위해서는 훈련에 사용되는 특징을 변경하는 것이 필수적이다. 또한 구음 장애 화자의 화자 적응 훈련 프레임워크에서는 도메인 적응을 위한 미세 조정 단계에서의 훈련 파라미터의 수가 적다는 제한점이 있다. 이는 모델이 타겟 데이터에 대한 지식을 학습하는데 관여하는 파라미터의 수가 적다는 것을 의미하고, 따라서 도메인 적응이 낮은 수준으로 이루어져, 도메인 이동 문제를 완화하지 못하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 비원어민 아동 화자 음성 데이터의 특징을 반영한 새로운 적응 특징을 고안하고, 도메인 적응 수준을 높이기 위해 변경된 구조를 제안하였다. 먼저, 구음 장애 화자의 화자 적응 훈련 프레임워크에서 사용된 보조 화자 특징을 참고하여, 발화 능숙도에 의존적인 fMLLR 특징을 새롭게 추출하였다. 이 같은 특징은 발화 능숙도 별로 미세 조정 훈련을 진행하여 모델을 생성할 때, 해당 발화 능숙도 내에서 존재하는 화자 간 변이를 정규화한다. 다음으로, 어댑터와 보조 특징 네트워크가 존재하는 b번째 멀티 헤드 어탠션 블록의 개수를 늘려, 도메인 적응이 주로 이루어지는 첫번째 미세 조정 단계 과정에서의 훈련 파라미터 수를 증가시켰다. 최대 2개까지 훈련된 기존의 프레임워크와는 달리, 도메인 적응이 이루어지는 단계에서 더 많은 훈련 파라미터를 통해 타겟 도메인에 대한 지식을 더욱더 풍부하게 학습하도록 하였다. 본 연구에서는 Korean-Spoken English Corpus (K-SEC)를 미세 조정 훈련과 모델의 성능 검증에 사용하였다. 본 연구에서 제안한 방법의 유효성을 검증하기 위해 베이스라인으로 기본 사전 훈련 모델인 Wav2Vec2-LARGE-ROBUST 모델에 미세 조정 훈련만 진행한 모델을 생성하였다. 실험 결과, 제안된 발화 능숙도 의존적 fMLLR 특징은 24번째 멀티 헤드 어탠션 블록에 통합되었을 때 가장 뛰어난 성능을 보였다. x-vector 또한 24번째 멀티 헤드 어탠션 블록에 적용되었을 때 가장 최적의 성능을 도출한다는 것을 밝혔다. fMLLR과 x-vector 모두 24번째 블록에서 좋은 성능을 보여, 24번째의 단일 멀티 헤드 어탠션 블록에서 두 보조 특징을 연결하여 실험을 진행하였다. 하지만 해당 실험에서 평균 음소 오류율의 개선은 주로 발화 능숙도가 높은 화자의 음소 오류율의 향상에 기인한 것이었고, 중간 단계 혹은 낮은 수준의 능숙도 발화에서는 성능이 저하되었다. 이는 여전히 두 종류의 특징이 해당 프레임워크의 훈련으로 영어 원어민 성인 화자에서 한국인 아동의 도메인 적응이 완전하게 수행되지 않는다는 것을 보여준다. 따라서, 본 논문에서 제안하는 개선된 프레임워크 구조를 적용하여 이전 실험의 결과, 그리고 베이스라인과의 성능을 비교하였다. 실험 결과, 평균 음소 오류율이 향상되었으며, 전반적인 발화 능숙도에서 성능이 향상되었다. 이는 영어 원어민 성인 발화에서 한국인 아동 발화로의 도메인 적응이 효과적으로 이루어졌음을 보여준다. 본 논문에서는 한국인 아동 화자의 단어 단위 영어 음소 인식에서 자기 지도 학습의 도메인 이동 문제를 유발하는 요소들을 조정하여 성능을 개선할 수 있는 방안들을 제시하였다. 제안된 방식은 기존 미세 조정 훈련만으로 진행된 모델에 비해 향상된 성능을 보이며, 비원어민 아동 화자의 음소 인식 연구에 기여하였다. 해당 연구는 추후 한국인 아동의 발음 교정을 위한 파이프라인으로 활용될 수 있다. 후속 연구로는 컨포머 계열의 사전 훈련 모델에 제안된 프레임워크를 적용하여 한국인 아동의 음소 인식 연구를 진행할 예정이다. This paper proposes a novel feature and framework using domain adaptation in self-supervised learning for English phoneme recognition in speech produced by Korean children. The primary objective of this study is to develop a model that alleviates the domain shift problem derived from phonetic differences between native English adult speakers and non-native child speakers, especially Korean children, due to the unique characteristics of non-native child speech. In the field of education, speech recognition for non-native speakers holds significant value. However, there is limited research on this topic, and the lack of publicly accessible data of non-native children, leading to an obstacle in speech recognition research. Recently, extensive research has been conducted on Self-Supervised Learning (SSL) to overcome the limitations of supervised based training with scarce labeled data. Self-supervised learning involves pre-training a model on large amounts of unlabeled data and fine-tuning it on a small amount of labeled data for the target task to achieve good performance. However, SSL can cause domain shift problem. It occurs when there is a domain difference between the source data and the target data. The domain shift problem in SSL refers to the issue in which the pre-trained model is biased towards the source data and prohibit it from transferring domain knowledge to the fine-tuning data due to the great differences in domain characteristics. In this study, domain differences derive from the phonetic differences between the native adult speech used in pre-training and Korean children speech used in fine-tuning. To mitigate these phonetic differences, this study aims to normalize intra-speaker and inter-speaker variability present in speech of Korean child speakers compared to native adult speakers. For this work, this study employs a speaker adaptation framework proposed for dysarthric Automatic Speech Recognition (ASR). This framework is consistent with our research in many respects as it also handles the problem of mismatch between pre-training and fine-tuning data. However, because the research deals with dysarthric speech recognition, which is different from our research goal, it is essential to modify the features and framework used in training. In particular, the framework has limitations due to insufficient number of parameters in the fine-tuning stage for domain adaptation. This means that the level of domain adaptation is low due to the small number of parameters used to learn target domain information, and therefore the domain shift problem cannot be alleviated. In this study, we design a new adaptive feature reflecting the speech characteristics of non-native child speakers and propose a modified structure to enhance the domain adaptation. First, we attempt to change the feature-space Maximum Likelihood Linear Regression (fMLLR) feature, which was used as an auxiliary speaker feature in the dysarthric ASR system, to a proficiency-dependent fMLLR feature. This feature is expected to normalize inter-speaker variability within a proficiency level during fine-tuning stage. Secondly, we increase the number of the adaptive Multi-Head Attention (MHA) blocks including the adapters and auxiliary feature networks, thereby increasing the training parameters in the initial fine-tuning stage where adaptation mainly occurs. This change is expected to promote rich learning of target domain knowledge by increasing the number of parameters. We verified the efficiency of the proposed approach using the Korean-Spoken English Corpus (K-SEC). The proposed framework showed improvements in phoneme error rate (PER) at the overall proficiency levels, demonstrating effective domain adaptation from native English adult speech to Korean child speech.

Compatibility Study between the Mobile-Satellite Service System and the Mobile Service System in Shared Frequency Bands

Jong Min Park 충남대학교 대학원 2010 국내박사

이동위성업무 시스템과 이동업무 시스템은 모두 이동 단말에 무선 링크를 통하여 다양한 통신 서비스를 제공하며, 각각 독립적으로 진화해 오고 있다. 또한, 사용자의 요구사항이 보다 다양해지고, 사용자 수가 증가함에 따라 이 두 업무의 원활한 운용을 위해서 더 많은 스펙트럼이 요구되고 있다. 이동위성업무와 이동업무가 이용할 수 있도록 국제전기통신연합의 전파규칙 상에 분배된 여러 주파수 대역들 중 상당 부분의 주파수 대역에서 이 두 업무가 동일한 권리를 갖고 이용할 수 있도록 규정되어 있다. 이러한 환경 하에서, 한정된 주파수 자원을 보다 효율적으로 이용할 수 있도록 이 두 업무간 양립성에 대한 연구가 적절히 수행되어야 한다. 본 논문에서는 이 두 업무 시스템간의 간섭 시나리오를 제시하고, 실제적인 운용 환경을 고려한 간섭평가 방법을 제안하였다. 또한, 국제전기통신연합이 권고한 이 두 시스템의 대표적인 파라미터들을 고려하여, 두 시스템간의 간섭을 평가하고 그 결과를 제시하였다. 이동업무 시스템으로부터 이동위성업무 시스템으로의 간섭은 이동위성업무 시스템의 우주국과 이동지구국 수신기에서의 간섭잡음온도 증가량과 반송파-대-간섭 전력비를 계산하고, 이동위성업무 시스템의 보호기준과 비교하여 두 시스템간 양립 가능성을 판단하였다. 이동위성업무 시스템으로부터 이동업무 시스템으로의 간섭은 이동업무 기지국 및 사용자 단말 수신기에서의 간섭-대-잡음 전력비를 계산하고, 간섭기준과 비교하여 두 시스템간 양립 가능성을 판단하였다. 공통적으로 이동업무 시스템 내에서 동일 주파수를 이용하는 우주국의 다중 빔 및 다수의 이동지구국과 같은 내부 간섭원의 영향도 고려하였고, 이동업무 시스템의 커버리지 중심을 이동위성업무 시스템 커버리지 중심으로부터 경도 방향으로 선형적으로 가변 시켜가며 지리적 거리 이격에 따른 간섭량 변화를 분석하였으며, 또한 이 두 시스템의 주파수 재사용 계수를 가변 시켜가며 동일 주파수 대역을 이용하는 셀과 간섭원 수의 변화에 따른 간섭량 변화를 분석하였다. 본 연구에서 가정한 시스템 파라미터 및 모델을 바탕으로 분석한 결과, 이동위성업무 시스템의 주파수 재사용율이 적어도 7 이상이어야 이동위성업무 내의 자체 간섭원으로부터 허용할 수 없는 간섭의 영향 없이 정상적으로 운용될 수 있음을 확인할 수 있었다. 이동위성업무 시스템으로부터 이동업무 시스템으로의 간섭 분석 결과, 두 시스템 간의 적절한 배치를 통해 이동업무 시스템은 이동위성업무 시스템으로부터 허용할 수 없는 간섭의 영향을 받지 않고, 두 업무가 양립할 수 있음이 확인되었다. 그러나, 이동업무 시스템으로부터 이동위성업무 시스템으로의 간섭 분석 결과, 이동위성업무 하향회선으로는 두 시스템 간의 적절한 배치를 통해 허용할 수 없는 간섭의 영향을 받지 않을 수 있으나, 이동위성업무 상향회선으로는 다수의 이동업무 시스템으로부터 간섭이 결합하여 이동위성업무 우주국의 간섭 보호비를 만족시킬 수 없어, 두 시스템이 양립하기 위해서는 이동업무 시스템이 이동위성업무 시스템 커버리지 내에서 배치 제외 구간이 필요함을 확인하였다. 본 논문에서 제시한 이동위성업무와 이동업무 시스템간 간섭 평가 방법과 양립성 연구 결과들은 향후 이동위성업무 및 이동업무가 동일한 주파수 대역에서 시스템 구현 계획을 수립할 때, 그리고 인접 국가와의 간섭 문제를 연구할 때, 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

The Impact of Destination Restorative Environmental Perception on Tourists’ Well-being and Post-visit Behavioral Intentions: A Case Study of Zhangjiajie National Forest Park

손효동 배재대학교 일반대학원 2024 국내석사

The stress of modern life leads to frequent mental health problems, and people increasingly use tourism to relieve physical and mental fatigue. Natural attractions can enhance tourists' well-being with their decompression and recovery effects, which affects their subsequent behavioral intentions. Therefore, tourist destinations need to pay attention to restorative needs. However, related research is still in its infancy, and the influencing mechanism and mediating variables still need to be further explored. Under the guidance of attention restoration theory and stimulus-organism-response (S-O-R) theory, this paper uses tourists' well-being as a mediating variable to explore the impact of tourists' restorative environmental perception on their post-visit behavioral intentions, and takes Zhangjiajie National Forest Park, a world-famous tourist destination, as the destination of this study. This study adopts a quantitative research method, with tourists who have visited Zhangjiajie National Forest Park as the survey subjects, and collects data online by distributing questionnaires. A total of 527 data were collected. After eliminating invalid questionnaires, 434 data were retained. The design process of the questionnaire referred to the existing authoritative measurement scale and was adjusted according to the context and focus of this study. This study first used Excel for basic data processing and eliminate invalid questionnaires. R software was used for descriptive statistics, reliability and validity tests, and structural equation model analysis. The study shows that the SOR model is suitable for explaining the complex mechanism between restorative environmental perception, tourists' well-being, and post-visit behavioral intentions, and its action path broadens the application of SOR theory in the field of tourism experience. Being-away and fascination in the perception of restorative environment have a significant positive impact on tourists' well-being, while compatibility and extent have nonsignificant impact on tourists' well-being. Compatibility and fascination in the perception of restorative environment have a significant positive impact on post-visit behavioral intentions, while extent and being-away have nonsignificant impact on post-visit behavioral intention. Tourists' well-being has a significant mediating role between all dimensions of restorative environmental perception and post-visit behavioral intentions. The research results can provide new ideas for improving tourists' post-visit behavioral intentions in natural tourist attractions and provide certain guiding significance for the sustainable development of local tourism.

High-definition dynamic magnetic resonance imaging for vascular structures and function

Park, Joonsik Sungkyunkwan university 2021 국내박사

This work introduces high-definition dynamic contrast enhanced (DCE) MRI reconstruction methods for vascular structures and functions. To demonstrate the feasibility of high definition DCE MRI, a model based high definition DCE MRI for concurrent estimation of perfusion and permeability is developed. A time series of reference-subtracted signals is decomposed into one component that reflects main contrast dynamics and the other one that includes residual contrast agents (CA) and background signals. The former is described by linear superposition of a finite number of basic vectors trained from an augmented set of data that consists of tracer-kinetic model driven signal vectors and patient-specific measured ones. Contrast dynamics is estimated by solving a constrained optimization problem that incorporates the linearized signal decomposition into the measurement model of DCE MRI and then combining the main component with the background-suppressed, residual CA signals. This is the first work that prospectively enables rapid temporal sampling with 1.5 sec while simultaneously achieving high isotropic spatial resolution with 1.0 mm3, enhancing estimation of both patient-specific inputs and outputs for quantification of microvascular functions. Simulations and experiments are performed to demonstrate the effectiveness of the proposed method in patients with brain cancer. In addition, to simultaneously visualize the macroscale and microscale information, we proposed joint reconstruction of vascular structures and microvascular function maps directly from highly undersampled data using vascular heterogeneity priors. In DCE MRI, macrovascular such as arteries and veins are characterized by rapid, high uptake and wash-out of contrast agents (CA) compared with capillaries, while depending on CA uptake and wash-out signal patterns, capillary tissues can be categorized into highly perfused, moderately perfused, and necrotic regions. Given the above considerations, vascular structural priors are constructed to differentiate penalties on arteries relative to capillary tissues, while microvascular functional priors implicate that nonnegative contrast dynamics in capillary regions can be delineated by linear superposition of a finite number of basic vectors that reflect actual, tissue-specific signal patterns. Both vascular structure and microvascular function maps are jointly estimated by solving a constrained optimization problem in which the above vascular heterogeneity priors are represented by spatially weighted nonnegative matrix factorization. Retrospective and prospective experiments are performed to validate the effectiveness of the proposed method in generating well-defined vascular structure and microvascular function maps for patients with brain cancer at high reduction factors. 조영증강 자기공명영상(DCE MRI)은 혈관계의 구조적 정보과 기능적 정보를 시각화 하기 위해 많이 사용되는 영상 기법입니다. 혈관계의 구조적 정보와 미세혈관계의 기능적 정보를 얻기 위해서는 고해상도의 조영ㅊ증강영상을 필요로 합니다. 그러나 자기공명영상의 기술적인 한계로 인해, 높은 시공간해상도의 영상을 획득하기 어렵습니다. 위 연구에서는 먼저, 고해상도의 조영증강영상의 필요성을 제안하기 위해, 언더샘플링을 통해 획득한 고해상도의 자기공명영상 데이터를 새롭게 개발한 선형신호모델기반 영상복원 알고리즘과 결합하여, 고해상도의 데이터를 복원하고, 복원된 고해상도 조영증강 데이터 분석을 통한 미세혈관계의 혈류와 투과율 정보의 변화를 제시함으로서, 정확한 미세혈관계 기능적 정보를 위한 고해상도 조영증강영상의 중요성을 제안하고 있습니다. 더불어, 혈관계 정보를 획득하기 위해 다량의 조영제를 반복적으로 투입하는 하는 기존의 연구와는 달리, 본 연구에서는 단일 조영증강으로 고해상도 거시혈관계계 구조적 영상과 정확한 미세혈관계의 기능적 정보를 동시에 획득하는 연구를 제안하고 있습니다. 위의 연구에서 제시한 고해상도 조영증강영상의 중요성에 기반하여, 구조적 거시혈관계와 미세혈관계의 선형정보를 조영증강 신호 패턴에 기반하여 수학적으로 정의한 후, 거시혈관계와 미세혈관계를 구분하면서 동시에 미세혈관계에는 비지도 패턴분석에 기반한 수학적 보델을 적용함으로서, 단일 조영증강데이터로부터 구조적 거시혈관계와 미세혈관계의 기능적 정보를 직접적으로 추출하는 방법을 제안하고 있습니다. 결론적으로, 본 연구에서 제시한 기술을 통해, 고해상도의 조영증강 영상의 필요성을 제시하고, 단일 조영증강을 통한 통합적인 혈관계 정보를 추출하는 방법을 통해, 임상에서 넓게 적용되어, 뇌혈관장벽 누수에 기반한 다양한 질병예 적용 될 수 있을것입니다.

Study on flexible potentiometric ion sensors for smart water quality monitoring systems

Park, Chani Kwangwoon University Graduate School 2022 국내석사

Recently, numerous studies have been performed to develop electrochemical-based biosensors with advantages of wide detection range, high sensitivity, and miniaturization. In particular, the potentiometric ion sensor is attracted, since it can cover a broad application area of electrochemical sensors. In the past, since ion detection methods required large machines to analyze electrolytes, in situ testing with continuous monitoring was not feasible. Recently, potentiometric ion sensors have been implemented in many new application fields such as smart health care monitoring and environmental analysis. To date, numerous studies have been reported to improve the performance such as stability, reliability, reproducibility and lifespan of potentiometric ion sensors. Accordingly, various new materials including nanomaterials, carbon materials, polymers, and metals have been utilized as transducer layer. However, nanomaterial-based potentiometric sensors still face several challenges such as the complicated process of synthesizing nanomaterials, the high cost of nanomaterials, aggregation and restacking problem of nanomaterials, low electron transfer rate, low electrochemical surface area, etc. Because of these challenges, the fabrication of new transducer-based sensing electrodes for potentiometric ion sensors requires further investigation with successful strategies. In this thesis, we proposed and studied several transducer layers for single and multi-analyte detection ion sensors. The first approach was to develop a treated poly(3,4- ethylenedioxtthiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) transducing layer with decreased hydrophilicity. The hydrophilicity of the transducing layer causes the formation of a water layer at the buried interface, which degrades the performance of the sensor. Through this study, the reduced hydrophilicity of the material was demonstrated as a way to achieve the high stability of the sensor. The Ca2+ ion-selective sensor was comprised of PET film, carbon electrodes, and an ion-selective membrane for a simple fabrication process. PEDOT:PSS was treated with ethylene glycol (EG) to reduce the hydrophilicity of the carbon electrode, and then well covered with a Ca2+ ion-selective membrane. The fabricated Ca2+ ion-selective electrode (Ca2+-ISE) exhibited excellent sensitivity and fast response. Moreover, negligible potential drift demonstrated the stability of PEDOT:PSS-EG compared to the pristine PEDOT:PSS-based transducing layer. The second approach was to develop a multi-ion sensor that can measure calcium, chloride, and hydrogen ions for tap water quality monitoring. The multi-ion sensor was developed with highly reproducible technology including photolithography, evaporation, electroplating, and electropolymerization to minimize the initial potential deviation of each fabricated sensor. The developed multi-ion sensor was utilized to measure the normal range of each ion in tap water and investigated its sensitivity, repeatability, selectivity, and lifetime. Finally, it was also confirmed that the developed sensor can be utilized for water quality inspection by measuring real tap water sample.