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Modeling the performance of lithium-ion batteries for electric vehicle and energy storage applications
No full text학위논문(박사)--아주대학교 일반대학원 :에너지시스템학과,2023. 2리튬이온전지는 높은 에너지 밀도, 고출력 및 에너지 효율이 높다는 장점이 있어 기후 비상사태를 직면한 요즘 모빌리티 시스템 및 전기에너지 저장 분야에서 지속가능한 발전을 위한 핵심 동력원이다. 리튬이온전지의 성능은 운영 및 환경 조건, 사용기간 등의 요인에 따라 변화될 수 있어 장기수명 및 안전성 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전기자동차, 에너지저장장치의 실제 운영조건을 고려한 환경에서 리튬이온전지의 전기적 및 열적 거동, 셀 간 편차 등을 계산해 배터리 시스템을 적절하게 운용하는 것이 중요하다. 리튬이온전지의 성능 모델링은 전기자동차 및 에너지저장시스템 애플리케이션에서 배터리 관리 시스템의 운용 전략에 중요한 역할을 할 수 있다.
첫 번째는 리튬 플레이팅을 방지하기 위해 급속충전 프로토콜을 정량적으로 고안하는 방법론을 설명한다. 차동 전압 분석(differential voltage analysis)에 기반하여 높은 전류로 충전했을 때 전압 곡선의 변곡점을 구하여 리튬 플레이팅 라인을 도출했다. 급속충전시 리튬 플레이팅 라인으로부터 일정한 마진에서의 안전효과를 설명하기 위해 새로운 지수를 MS(margin of safety)를 개발하였다. 안전 마진에 따른 리튬이온전지의 충전 전압과 열 분포를 예측하기 위해 2차원 모델링을 수행했다. 급속충전 프로토콜 설계를 위한 모델링 접근 방식을 검증하기 위해 5가지 급속충전 프로토콜 및 방전 하에서 사이클링 시험을 수행했다.
두 번째는 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 리튬이온전지의 용량 및 방전 출력 감소에 대한 비가역적인 리튬 손실과 전해질 고갈의 결합된 효과를 추정하는 모델링 방법론이다. 1차원 유한요소법에 기반한 리튬이온전지를 사용하여 9가지 다른 수준의 비가역적인 리튬 손실 및 전해질 고갈에 대한 방전 성능을 모델링했다. 모델링 방법론의 타당성은 모델링결과와 실험값을 비교하여 검증했다.
마지막은 에너지 저장 장치의 전력 품질의 신뢰성과 에너지 시스템의 효율성을 향상시키기 위해 셀 간 편차가 리튬이온전지 모듈의 성능에 미치는 영향을 고려하는 모델링 방법론에 대해 설명한다. 리튬이온전지 셀이 2개로 구성된 단일 가닥의 모델링 파라미터를 사용하여 직렬로 연결된 14개 가닥의 방전 용량 및 내부 저항 분포를 예측하기 위해 입자 군집 최적화(particle swarm optimization) 알고리즘을 채택했다. 방전 거동을 예측하기 위한 리튬이온전지 가닥의 성능 모델을 기반으로 방전 전압, 방전 깊이(depth of discharge)의 불균형에 대한 셀 간 편차의 영향을 계산했다. 실험 데이터와 모델링 결과를 비교하여 모델의 타당성을 확인하였다.Chapter 1. Introduction 1
1.1. Lithium-ion battery 1
1.2. Fast charge of LIB 5
1.3. Aging mechanism of LIB 6
1.4. Cell variation of LIB module 8
1.5. Dissertation outline 9
Chapter 2. Modeling the effect of Fast Charge Protocols to Prevent Lithium Plating on the Performance in a LIB 11
2.1. Introduction 11
2.2. Mathematical model 15
2.3. Results and Discussion 22
2.3.1 Fast Charge Protocols to Prevent Lithium Plating 22
2.3.2 Modeling of Fast Charge Performance of LIB Cell 28
2.3.3 Charge Performance and Lifetime Performance of LIB Cell 36
Chapter 3. Modeling the Combined Effects of Cyclable Lithium Loss and Electrolyte Depletion on the Performance Fades of a LIB 42
3.1. Introduction 42
3.2. Mathematical model 45
3.3. Experimental Section 50
3.4. Results and Discussion 53
3.4.1 Model Validation for LIB Cell 53
3.4.2 Modeling of Performance Fades of LIB Cell 61
Chapter 4. Modeling the Effect of Cell Variation on the Performance of a LIB Module 68
4.1. Introduction 68
4.2. Mathematical model 71
4.3. Experimental section 77
4.4. Results and Discussion 78
4.4.1 Model Validation for LIB Strand 78
4.4.2 Model Validation for LIB Module 85
4.4.3 Modeling of LIB Module Performance 92
Chapter 5. Summary and conclusions 99
Bibliography 102
Appendix A. Nomenclature 112
Appendix B. Battery glossary 117
국 문 초 록 119DoctorLithium-ion batteries (LIBs) with the advantages of high energy, power density, and energy efficiency are a key power source for sustainable development in the field of mobility systems and electrical energy storage in climate emergencies. The performance of LIBs is affected by factors such as operating and environmental conditions and duration of use, which may reduce their lifespan and cause safety issues. Therefore, it is important to operate the battery system appropriately by calculating the electrical and thermal behavior and cell deviations of the LIB in an environment considering actual applications, such as electric vehicles (EVs) and energy storage systems (ESSs). LIB performance modeling can play an important role in battery management system algorithm strategies for EVs and ESS applications.
The first part of this thesis describes a methodology for quantitatively devising a fast charge protocol to prevent lithium plating in an LIB cell. A lithium plating line was derived by detecting the voltage plateau that occurred during charging with a high current using differential voltage analysis (DVA). To account for the safety effects at a certain margin from the lithium plating line during fast charging, a novel index was expressed as a margin of safety (MS). Two-dimensional modeling was performed to predict the charge curves and thermal distributions of the LIB cell under various conditions according to the margin of safety. To validate the modeling approach in the design of the fast-charge protocol, cycling tests were performed under five fast-charge protocols and discharge. The higher the MS of the fast charge protocol, the better the performance and lifetime impact of the LIB cell.
The second part of this thesis describes a methodology to estimate the combined effects of cyclable lithium loss and electrolyte depletion on the capacity and discharge power fading of LIBs. An LIB cell based on LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM622) was used to model the discharge behavior in multiple degradation modes. The discharge voltages for nine different levels of cyclable lithium loss and electrolyte depletion were experimentally measured. When there was no cyclable lithium loss, 50% electrolyte depletion resulted in a 5% reduction in discharge capacity at 0.05 C discharge rate, while when it was coupled with 30% cyclable lithium loss, it resulted in a 46% reduction. A 50% electrolyte depletion with no cyclable lithium loss caused a 1% reduction in discharge power during 0.5 C discharge at a state of charge (SOC) level of 0.8, while it resulted in a 13% reduction when it was coupled with 30% cyclable lithium loss. The modeling results obtained using the one-dimensional finite element method were compared with the experimental data. The modeling methods are justified by the high degree of concordance between the predicted and experimental values. Using the validated modeling methodology, the discharge capacity and usable discharge power can be estimated effectively under various combined degradation modes of cyclable lithium loss and electrolyte depletion in LIB cells.
The final part of this thesis describes a methodology that considers the effect of cell variation on the performance of LIB modules in energy storage applications to improve the reliability of the power quality of energy storage devices and the efficiency of energy systems. Ohm’s law and the law of conservation of charge were employed as governing equations to estimate the discharge behavior of a single strand composed of two LIB cells connected in parallel based on the polarization properties of the electrode. Using the modeling parameters of a single strand, the particle swarm optimization algorithm was adopted to predict the discharge capacity and internal resistance distribution of 14 strands connected in series. Based on the model of the LIB strand to predict the discharge behavior, the effect of cell variation on the deviation of the discharge termination voltage and the depth of discharge imbalance was modeled. The validity of this model was confirmed by comparing the experimental data with the modeling results
Hybrid photothermal structure based on solar absorber-heat reservoir for enhanced thermoelectric power generation and seawater desalination
No full text학위논문(석사)--아주대학교 일반대학원 :에너지시스템학과,2023. 8본 연구에서는 태양열을 효율적으로 관리할 수 있는 하이브리드 광열 구조에 대한 전략을 제시한다. 하이브리드 광열 구조는 복사 또는 대류를 통해 흡수된 열이 손실되는 것을 방지하기 위해 광 흡수체와 열 저장체로 구성된다.
광 흡수체는 금속과 유전체로 구성된 Cr-MgF2 다층 구조 흡수체와 W-MgF2 중공 구조 흡수체를 사용하였다. 열 저장체는 고분자 소재인 PMMA(poly(methyl methacrylate))를 사용하였으며, PMMA의 낮은 열전도도를 보완하기 위해 그래핀을 첨가하여 복합체를 제조하여 광 흡수체에서 생성된 열을 저장 및 전달한다. 그래핀을 첨가한 PMMA 복합체는 열 전도도가 약 47 % 향상되어 저장된 열을 효과적으로 전달한다.
다층 구조 광 흡수체–열 저장체의 하이브리드 광열 구조는 0.5 – 2.5 µm의 파장 범위에서 약 80 %의 높은 광 흡수를 나타냈고, 적외선 영역에서 열 손실을 나타내는 ‘대기의 창(Atmospheric window)’ 영역인 8 – 14 µm 범위에서 95 % 이상의 적외선 투과를 나타내 파장 선택성을 확보하였다. 열전 소자의 핫 존(Hot zone)에 하이브리드 광열 구조를 적용한 경우 광 흡수체만 있는 소자 대비 출력 전압이 274 % 증가한다. 또한 두 소자의 온도 차이는 최대 27 K에 달한다.
또한, 태양열 흡수와 광열 변환을 향상시키고 해수담수화 적용을 위해 중공 구조를 활용한 W-MgF2 흡수체를 제시한다. 금속 – 유전체 사이의 플라즈몬 공명 효과로 빛을 흡수하는 기전은 동일하나, 중공 구조의 유전체 내부에서 발생하는 빛의 다중 산란 효과를 통해 최초에 흡수되지 못한 빛이 다시 금속 – 유전체 계면에서 플라즈몬 공명을 통해 흡수된다. 공 구조를 가진 흡수체는 0.5 ~ 2.5 µm 파장 범위에서90 % 이상의 높은 광 흡수를 나타냈고, 8 – 14 µm 범위에서 95 % 이상의 적외선 투과를 나타내 파장 선택성을 확보했다. 또한 1 sun 조건 하에서 16시간 동안 최소 57.5 ℃의 광열변환 특성을 보였다. 해수 담수화 성능 평가를 위한 막 증기 투과 시험에서 W-MgF2 흡수체와 PMMA-그래핀 열 저장체의 하이브리드 광열 구조는 약 5 L/m2hr의 물 플럭스를 가지며, 이는 아무 코팅도 하지 않는 깨끗한 막의 80 %에 해당하는 값이다.Ⅰ. 서론 1
Ⅱ. 이론적 배경 5
A. 광 흡수체 (Solar absorber) 5
B. PMMA-그래핀 복합체 (PMMA-graphene composite) 11
C. 열전 발전 (Thermoelectric generator) 12
D. 막 증류 (Membrane distillation) 15
Ⅲ. 실험 방법 17
A. 다층 구조 Cr-MgF2 광 흡수체 제작 17
B. 중공 구조의 W-MgF2 광 흡수체 합성 19
C. PMMA-graphene 복합체 합성 21
D. 열전 소재 (BST) 합성 21
E. 열전 소자 (TEG) 제작 22
F. 박막형 광열소재 제작 23
G. 분석 방법 23
1. X-ray diffraction (XRD) 23
2. Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) 26
3. UV-Vis-NIR 27
4. FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) 28
5. LFA (Laser Flash Analysis) 29
Ⅳ. 결과 및 토의 30
A. 다층 구조 광 흡수체의 시뮬레이션 30
B. 다층 구조를 가지는 하이브리드 광열 구조 제작 및 평가 32
C. 열 특성 및 광열변환 평가 36
D. 열전 소자를 이용한 광열변환 평가 40
E. 적외선 영역에서의 열 손실 평가 49
F. 중공 구조를 가지는 광 흡수체의 시뮬레이션 52
G. 중공 구조를 가지는 하이브리드 광열 구조 제작 및 평가 56
H. 중공 구조를 가지는 하이브리드 광열 구조의 광열 변환 평가 62
I. 하이브리드 광열 구조의 해수담수화 성능 평가 64
Ⅴ. 결론 67
Ⅵ. 참고문헌 68Maste
Control measures in Cyberspace in the light of Rimland theory
No full text학위논문(석사)--국방디지털융합학과,2023. 2오늘날 과학기술의 발전은 사이버공간과 물리적 공간이 통합된 사이버-물리체계를 출현시켰다. 사이버공간과 물리
적 공간은 별개의 공간이 아니라, 사이버-물리체계로 통합된 하나의 시스템으로 구현되고 있다. 현실은 멈춰진 것이
아니라, 끊임없이 변화하고 있고, 공간의 개념도 진화 중이다. 그러나 대부분의 연구는 아직도 사이버공간과 물리적 공
간을 같은 관점으로 보지 못하고, 공간별 특성에 맞는 맞춤식 대응을 고수하고 있다. 변화된 현상을 반영하지 못하는
이론적 접근은 과거에 머물 수밖에 없으며, 진보된 현실을 반영하지 못하는 뜬구름 속 이야기로 전락할 위험이 크다.
본 연구는 물리적 공간에서 적용하는 림랜드 이론의 관점에서 사이버공간 통제방안을 제시하였다. 이러한 연구는 물리
적 공간과 사이버공간으로 분리된 통제개념을 림랜드 이론의 단일한 관점에서 재해석할 수 있고, 사이버공간의 통제방
안도 구체화할 수 있었다. 특히, 북한의 사이버전 공격사례를 인적요소를 포함한 림랜드 이론의 관점으로 접근하여 내
ㆍ외부자 위협 공격에 대한 정책적 대안을 제시하기도 하였다. 단순함은 궁극의 정교함이다. 본 연구는 개별적으로 발
전되어 온 물리적 공간과 사이버공간의 통제방안을 단일한 관점으로 통합하여 다가올 사이버-물리체계 시대에 대비하
기 위한 통섭적 시각을 제시하는 등 변화된 현상을 이론적 관점에서 분석한 연구성과가 있다.제 1 장 서론 1
제 1 절 연구목적 및 문제제기 1
제 2 절 연구범위 및 연구방법 3
제 2 장 기존연구 검토 6
제 1 절 사이버공간 통제방안 6
제 2 절 림랜드 이론 13
제 3 절 분석의 틀 20
제 3 장 북한의 사이버전 사례분석 23
제 1 절 현역 대위 군사기밀 유출사건 23
제 2 절 국방통합데이터센터 해킹사고 28
제 4 장 사이버공간 통제방안 35
제 1 절 내부자 위협 대응방안 36
제 2 절 외부자 위협 대응방안 47
제 5 장 결론 59
참 고 문 헌 65
Abstract 70MasterDevelopment of science technology make integrated CPS (Cyber-Physical System) appear. In CPS era, cyberspace and physical-space are hard to separate anymore, that is developing toward integrated CPS. The reality is not stopping, that is consistently changing and the concept of space is developing too. But several articles are considering for cyberspace and physical-space separately, and they are developing tailed alternative each case. The theorical approaching that is not considering reality is dwelled on past, and is dangerous from dropping down to floating cloud that is not considering progressed reality. This thesis is suggested to consider the Rimland theory to control measures in cyberspace. That is dedicated to integrated approaching from physical-space to cyberspace. And that is developing concreted control measures in cyberspace. Especially, this thesis is suggested to policy alternative by analyzing north korea cyber warfare from rimland theory including human sources. Simplicity is the ultimate sophistication. This thesis make integrated approaching effects about cyberspace and physical-space to preparing in the CPS era. This thesis draw a conclusion which is insider’s threat weakness - physical security measures for military protection facilities, user authentication and authorities administration system for security devices, management humanity methods for core system administrator and users – by analysing current captain’s military security leaking 71 issue. First, physical security measures for military protection facilities are suggested establishing respose strategy each protection area and entry point place. Second, the thesis is required complexity authentication system and roles & approaching control model based on block-chain technology. Third, management humanity methods for core system administrator and users are suggested revising current law, because current law has limitation by itself. The outsider’s threat model is contrieved for control measures in cyberspace – selective networking approach ( blocking doubtful IP ), PCㆍServer’s defend & detecting system, preventing mixed net – by analyzing DID’s hacking accident. First, this thesis suggests the selective networking approach by blocking doubtful IP approach. Threat force’s area is limited in cyberspace, so we need to consider about permitted control model in partial area. Second, this thesis proposes the realistic central control system which have physical device’s defend and detecting system. Third, we have to consider blocking mixed net about inside and outside net. This thesis is required professional human resources and organization, education, control model, renewal security devices. If nobody wants to enter the door, no matter the door’s state is not vulnerable. The contrary, if everyone wants to enter the door, we have to prepare the entry control system. These day, everyone wants to enter in cyberspace which is developping CPS. The CPS’s world is unfamiliar to us, but the race has been starting for preoccupying in terrain of opportunity. We have to consider newly strategy and control 72 measures for future. We are anticipating in the Korea’s cyberspace and the CPS’s control model while preceeding reseach in forseeable future
Effects of Nursing Professionalism and Nursing Work Environment on the Job Embeddedness among Clinical Nurses
No full text학위논문(석사)--간호학과,2023. 2본 연구는 임상간호사의 간호전문직관과 간호근무환경이 직무착근도에 미치는 영향을 파악하기 위해 시행한 서술적 조사연구이며 임상간호사의 직무착근도를 높이기 위한 기초자료를 마련하고자 한다.
본 연구는 경기도 용인시에 소재한 500병상이상의 종합병원에서 근무하는 간호사 172명을 대상으로 2022년 6월 24일부터 7월 8일까지 구조화된 설문지법을 이용하여 자료 수집을 하였다. 간호사의 간호근무환경은 조은희 등(2011)이 신뢰도와 타당도를 검증한 한국어판 도구(Korean Version of the Practice Environment Scale of the Nursing Work Index, K-PES-NWI)를 사용하였고, 간호전문직관은 윤은자 등(2005)이 개발한 Nursing Professional Value (NPV)를 사용하였으며, 직무착근도는 박수연(2020)이 개발한 임상간호사의 직무착근도 도구를 사용하였다. 수집된 자료는 IBM SPSS/WIN 22.0프로그램을 이용하여 기술통계, Independent t-test, One-way ANOVA, Scheffe’s test, Pearson’s correlation, 위계적 회귀분석 방법을 이용하여 분석하였다.
본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
1. 대상자의 직무착근도는 평균 3.45±0.47점이었다. 하부영역별로는 동료와의 교류가 3.82±0.70점으로 가장 높았으며, 업무의 적합성이 3.58±0.54점, 가족과의 연계성이 3.52±0.77점, 친구 및 이웃과의 교류가 3.43±0.71점, 기회비용의 혜택이 2.89±0.82점 순으로 나타났다. 간호전문직관은 평균 3.47±0.43점이었다. 하부영역별로는 간호실무역할이 3.67±0.48점으로 가장 높았으며, 간호의 전문성이 3.66±0.49점, 전문직 자아개념이 3.56±0.44점, 간호의 독자성이 3.42±0.71점, 사회적 인식이 3.18± 0.61점이었다. 간호근무환경은 평균 2.30±0.45점이었다. 하부영역별로는 양질의 간호를 위한 기반이 2.55±0.46점으로 가장 높고, 간호관리자의 능력 및 리더십과 지지가 2.48±0.58점, 간호사와 의사의 협력관계가 2.43±0.59점, 병원 운영에 참여가 2.18±0.28점, 충분한 인력과 물질적 자원이 1.77±0.59점이었다.
2. 대상자의 간호전문직관, 간호근무환경과 직무착근도의 상관분석에서는 직무착근도는 간호전문직관(r=.377, p<.001)과 간호근무환경(r=.250, p=.001)에서 유의한 상관관계가 나타났다. 각 변수의 하부영역 중 간호전문직관의 간호의 독자성만이 직무착근도와 유의한 관계(r=.041, p=.601)가 나타나지 않았으며, 그 외의 하부영역인 전문직 자아개념(r=.440, p<.001), 사회적 인식(r=.311, p<.001), 간호의 전문성(r=.303, p<.001), 간호실무 역할(r=.315, p<.001)는 양의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 직무착근도와 간호근무환경의 각 하부영역의 상관분석에서는 충분한 인력과 물질적 자원(r=.236, p=.003), 간호사와 의사의 협력관계(r=.262, p<.001), 간호관리자의 능력 및 리더십과 지지(r=.189, p=.016), 양질의 간호를 위한 기반(r=.229, p=.003), 병원 운영에 참여(r=.189, p=.019)로 모두 양의 상관관계가 있는 것으로 나타났다.
3. 대상자의 일반적 특성에 따른 직무착근도의 차이는 연령(F=7.013, p=.001), 결혼(t=-4.866, p<.001), 자녀(t=4.465, p<.001), 총 경력(F=7.496, p<.001), 현 병원 경력(F=4.925, p=.003), 직위(t=-3.419, p<.001), 근무 부서(F=10.460, p<.001), 세후 급여(F=10.173, p<.001)에 따라 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다.
4. 대상자의 직무착근도에 영향을 미치는 유의한 요인은 근무부서가 외래(β=0.342, p<.001), 간호전문직관 (β=0.336, p<.001), 급여수준이 351만원 이상(β=0.206, p=.019), 300만원 초과에서 350만원 이하(β=0.201, p=.013), 간호근무환경의 하부 영역 중 충분한 인력과 물질적 자원(β=0.168, p=.034)순으로 나타났다(Adj.R2=.396, R2 change=.160, F=9.134, p<.001).
본 연구의 분석 결과 근무지가 외래일 때, 간호전문직관이 높을 때, 급여가 300만원 이하보다 301만원 이상일 때, 간호근무환경 중 충분한 인력과 물질적 자원이 좋다고 인식할 때 직무착근도가 높은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구의 결과를 토대로 임상간호사의 직무착근도를 높이기 위해서는 임상간호사의 간호전문직관을 향상시키고 증진시킬 수 있는 정책을 개발하여 이를 적극적으로 현장에 적용할 필요성이 있다고 본다. 또한 임상에서 간호인력의 충분한 확보를 위해 간호간병통합병동을 확대하는 등의 조직적 정책으로 보완될 수 있도록 노력하는 것이 필요하다.Ⅰ. 서론 1
A.연구의 필요성 1
B.연구목적 4
C.용어정의 4
Ⅱ. 문헌 고찰 7
A. 직무착근도 7
B. 직무착근도의 영향요인 11
1) 간호전문직관 11
2)간호근무환경 13
Ⅲ. 연구방법 16
A. 연구설계 16
B. 연구대상자 16
C. 연구도구 18
D. 자료수집방법 20
E. 자료분석방법 20
F. 윤리적 고려 21
Ⅳ. 연구결과 22
A. 대상자의 일반적 특성 22
B. 대상자의 간호전문직관, 간호근무환경과 직무착근도의 정도 24
C. 대상자의 간호전문직관, 간호근무환경과 직무착근도의 상관관계 26
D. 대상자의 일반적 특성에 따른 직무착근도의 차이 28
E. 대상자의 직무착근도에 영향 요인 32
Ⅴ. 논의 35
A. 간호사의 간호전문직관, 간호근무환경, 직무착근도 35
B. 간호사의 직무착근도의 영향 요인 40
Ⅵ.결론 및 제언 44
A. 결론 44
B. 제언 45
참고문헌 46MasterThis study is a descriptive research study conducted to identify the effects of clinical nurses' nursing professionalism and nursing work environment on their job embeddedness, and intends to provide basic data
to increase job embeddedness among clinical nurses.
In this study, data were collected using a structured questionnaire from June 24 to July 8, 2022, targeting 172 nurses working in a general hospital with more than 500 beds in Yong in, Gyeonggi-do. For assessing the
nursing work environment of nurses, Jo et al. (2011) adapted the tool developed by Lake (2002), verified the reliability and validity of the Korean version of the tool (Korean Version of the Practice Environment Scale of
the Nursing Work Index, K-PES-NWI), and used it. Nursing Professional Value (NPV) developed by Yun Eun-ja et al. (2005) was used for assessing nursing professionalism and the job embeddedness chart of clinical nurses
developed by Park Soo-yeon (2020) was used for job embeddedness. The collected data were analyzed using descriptive statistics, independent ttests, one-way ANOVA, Scheffe's test, Pearson's correlation, and
hierarchical regression analysis using IBM SPSS/WIN 22.0 program.
The results of this study are as follows:
1. The average degree of job embeddedness among participants was 3.45±0.47 points. By subcategory, interaction with co-workers was the highest with 3.82±0.70 points, followed by suitability for work
(3.58±0.54), connection with family (3.52±0.77), interaction with friends and neighbors (3.43±0.71), and opportunity costs. The benefits of 2.89±0.82 points appeared in order. The average score of nursing
professionalism was 3.47±0.43, the role of nursing service was the highest with 3.67±0.48 points, professionalism of nursing was 3.66±0.49 points, self-concept of the profession was 3.56±0.44 points,
originality of nursing was 3.42±0.71 points, and social awareness was 3.18±0.61 points. The average nurse working environment for nurses was 2.30±0.45; nursing foundations for quality of care was the highest at 2.55±0.46 points; nurse manager ability, leadership, and support of nurses were 2.48±0.58 points; collegial nurse-physician relations was 2.43. ±0.59 points, nurse participation in hospital affairs was 2.18±0.28 points; and staffing and resource adequacy were 1.77±0.59 points.
2. In the correlation analysis of the participants’ nursing professionalism, nursing work environment, and job embeddedness, job embeddedness was found to be between nursing professionalism (r=.377, p<.001) and
nursing work environment (r=.250, p=.001). A significant correlation was found among the subdomains of each variable; only the uniqueness of nursing professionalism did not show a significant relationship with job embeddedness (r=.041, p=.601), and the other subdomains, professional self-concept (r=.440, p<.001), did not appear. Social cognition (r=.311, p<.001), nursing professionalism (r=.303, p<.001), and nursing practice role (r=.315, p<.001) were found to be positively correlated. In the correlation analysis of job embeddedness and each subarea of nursing work environment, sufficient manpower and material resources (r=.236, p=.003), cooperative relationship between nurses and doctors (r=.262, p<.001), nursing manager's competence, leadership, and support (r=.189, p=.016), foundation for quality nursing (r=.229, p=.003), participation in hospital operation (r=.189, p=. 019), were all found to be positively correlated.
3. Differences in job embeddedness according to the general characteristics of the participants were: age (F=7.013, p=.001), marriage (t=-4.866, p<.001), children (t=4.465, p<.001), total career (F=7.496, p<.001), current hospital experience (F=4.925, p=.003), position (t=-3.419, p<.001), and department (F=10.460, p<.001) ); there was a statistically significant difference according to the aftertax salary (F=10.173, p<.001).
4. Significant factors influencing the participants’ job embeddedness were: outpatient department (β=0.342, p<.001), nursing professionalism (β=0.336, p<.001), salary level of 3.51 million won or more (β=0.206,
p=.019) and more than 3 million won to less than 3.5 million won (β=0.201, p=.013), and sufficient manpower and material resources (β=0.168, p=.034) among the lower areas of the nursing work
environment, in that order. (Adj.R2=.396, R2 change=.160, F=9.134, p<.001).
As a result of the analysis of this study, when the workplace is outpatient, the nursing professionalism is high, the salary is more than 3,010,000 won rather than less than 3,000,000 won, and when the nursing work
environment is perceived with good enough manpower and material resources, the degree of job embeddedness is high. Therefore, based on the results of this study, to increase the degree of job embeddedness of clinical nurses, it is necessary to develop policies that can improve and enhance their nursing professionalism and actively apply them to the field. In addition, it is necessary to make efforts to supplement it with organizational policies such as expanding the nursing care integrated ward to secure sufficient nursing personnel in clinical practice
Development of Highly-Sensitive Surface Acoustic Wave (SAW)-based UV Corona Sensor Array with Portable Interface Electronics
No full text학위논문(박사)--아주대학교 일반대학원 :전자공학과,2023. 2Chapter I Introduction 1
1.1 Introduction to Corona discharge Detection 1
1.2 Types of UV Corona Sensor 6
1.3 SAW-based UV Corona Sensors 11
1.4 UV Corona Sensing Materials 15
1.5 Proposed Sensing Materials 23
1.6 Configuration of UV Corona Sensor System 26
Chapter II SAW Sensor Design and Fabrication 27
2.1 Introduction of SAW Sensor 27
2.2 Optimal design of SAW device using coupling of mode (COM) modeling 29
2.3 COMSOL Simulation 33
2.4 Fabrication of the SAW sensor platform 41
Chapter III Realization of Sensor Interface Electronics & System…… 42
3.1 Overall View of Interface Electronics (Single-Sensor system) 42
3.2 Humidity and Temperature Compensation 44
3.3 Entire View of Interface Electronics (Sensor-Array system) 46
Chapter IV Ta2O5 passivated ZnO/SnO2 heterostructure-based SAW UV corona sensor 49
4.1 Formation of the ZnO NRs/SnO2 NPs/Ta2O5 heterostructure 50
4.2 Characterization of Materials 51
4.3 Sensing mechanism 57
4.4 Sensor characteristics 61
4.5 Effects of Ta2O5 passivation layer 67
Chapter V In2O3/Ta2O5 core-shell heterostructure-based SAW UV corona sensor 71
5.1 Formation of In2O3/Ta2O5 heterostructure sensing layer 71
5.2 Characterization of Materials 73
5.3 Sensor characteristics & Sensing mechanism 76
Chapter VI Ta2O5 nanoparticles based-SAW UV corona sensor 82
6.1 Formation of Ta2O5 nanoparticles sensing layer 82
6.2 Characterization of Materials 83
6.3 Sensing mechanism 90
6.4 Sensor characteristics 94
Chapter VII Comparison of all sensor characteristics & Real-field Applications 101
7.1 Noise characteristics 101
7.2 Comparison of all Sensor characteristics 104
7.3 Real-field Application 105
Chapter VIII Conclusion 108
References 110
Research achievements 123DoctorAs the world is progressing so fast, numerous high-voltage and high-power facilities are employed in various application fields. Aging and deterioration of the power equipment cause various defects and corona discharge phenomena, which leads to serious unpredicted accidents. Accordingly, accurate and prompt diagnosis of such defects in real-time is attracting attention as a critical issue. Recently, various types of corona sensors have been reported including infrared (IR) cameras, ozone or chemical gas sensors, acoustic emission (AE) sensors, ultra-high frequency (UHF) sensors, and UV cameras. However, low sensitivities, slow response, vulnerability to interference from electrical noise and sunlight, difficulty in determining the location of corona discharge origin and high-cost limit their real applications. The UV sensor is one of the candidates for detecting corona discharge. But, conventional UV sensor technologies based on MOSFETs, photodiodes, and transistors require an external bias voltage for sensing materials. This causes several problems such as voltage/current fluctuations due to external electrical noise and long-term stability issues. The surface acoustic wave (SAW) UV sensor is a promising alternative technology because it does not require any external biasing. Nevertheless, several issues such as low sensitivity, slow response/recovery time, low selectivity, environmental interference as temperature and humidity effect, and the need for a specific measurement system are still challenging to be solved.
In this dissertation, a novel UV corona sensor system including surface acoustic wave (SAW) sensor arrays and their interface electronics is proposed. The main research objectives for realizing the system can be classified into: i) Optimal design of SAW sensor platform, ii) Optimization of UV-corona sensing materials, iii) 2x2 sensor array and their electronic interfaces.
Before device fabrication, coupling of mode (COM) modeling and COMSOL simulation were conducted to determine the optimal parameters for the SAW-based UV sensor. Sequentially, three sensors using different UV corona sensing materials have been developed including Ta2O5 passivated ZnO/SnO2 heterostructure, In2O3/Ta2O5 core-shell heterostructure and Ta2O5 nanoparticle structure respectively. Each sensor exhibited excellent sensing performance for a particular aspect. The ZnO/SnO2/Ta2O5 heterostructure presented high sensitivity of 120.36 (ppm (mW/cm2)-1) and fast recovery/recovery compared to the previous ZnO-based UV sensors. The experimental results indicated that the ultrathin coating of a Ta2O5 layer over the ZnO/SnO2 core-shell structure effectively suppressed the recombination of photogenerated electrons and holes, resulting in an increase in the charge carrier density and a decrease in surface recombination. Using COMSOL simulations and photo corrosion experiments, we also found that the Ta2O5-coated ZnO/SnO2 core-shell heterostructure minimizes the effects of humidity and improves stability.
In2O3/Ta2O5 core-shell heterostructure shows high sensitivity of 368.3 (ppm (mW/cm2)-1) and high UV selectivity indicating that photogenerated electron-hole pairs were effectively separated resulting in improvement of carrier lifetime and charge carrier density.
Hydrothermally synthesized Ta2O5 nanoparticles show the highest UV-C selectivity and sensitivity (1621.1 (ppm (mW/cm2)-1)) in the range of 0.5–5 μW/cm2. During the day and night operation, similar sensor performance was observed without any sunlight interference due to its high UV-C selectivity. Also, the sensing mechanism of the SAW-based UV corona sensor was identified by separately describing the mass-loading effect and the acoustoelectric effect, this will contribute to the efficient SAW sensor design in future studies.
Additionally, a 2x2 sensor array, a reference device and their interface electronics were developed to detect and exactly locate the position of corona discharge. The interference of the surrounding environment, such as temperature and humidity was effectively compensated by the reference device, and the frequency responses of four sensor channels due to corona discharge located in different directions were monitored in real-time.
Finally, the feasibility of corona discharge detection with a similar environment to the real-field application was demonstrated using the proposed system. Based on all of the theoretical and experimental studies, it is considered that our novel SAW-based UV corona sensor system will be used effectively in various fields and be able to contribute the society
머신러닝 기법을 이용한 알루미늄 합금의 피로강도 모델 검증
No full text학위논문(석사)--기계공학과,2023. 2최근 탄소 저감에 대한 전 세계적 요구에 따라 많은 기업들이 탄소 발생 문제에 대한 솔루션을 요구하는 상황이다. 완성차 업체의 경우 많은 수요가 있는 만큼 탄소 배출 문제에 민감하다. 이와 같은 탄소 배출 문제를 줄이는 가장 현실적인 방법으로 차량의 경량화가 제안되고 있다. 특히 내연기관 차량은 미세먼지 저감, 연비 절감 등의 이유로 지속적인 경량화 연구가 이어져 오고 있으며, 이와 더불어 전기 자동차로의 전환을 기점으로 전기자동차의 한계 중 하나인 주행거리 향상을 위해 경량화는 다시 한 번 중요한 문제로 제안되고 있다.
이러한 경량화의 방안으로 알루미늄 합금의 사용이 과거부터 이어져오고 있는데, 알루미늄 합금의 초고주기 피로 거동 연구는 부족한 실정이다. 이뿐 아니라 차량은 일정하지 않은 노면과의 마찰, 엔진의 진동 등 많은 외란을 받기 때문에 높은 피로수명이 요구된다. 기술의 발전과 함께 106 Cycle로 인식되었던 기존 무한 피로수명이 108 Cycle을 웃돌고 있는 실정이다. 따라서 차량의 파워트레인, 도어, 펜더 등 많은 부분을 차지하고 있는 알루미늄 합금의 피로수명에 대한 연구가 재조명되고 있다.
본 연구에서는 차체 구조에 주로 사용되는 Al-6061을 소재로 맞대기 용접을 적용했을 때, 용접된 부위의 피로수명을 분석하고자 한다. 용접방법으로는 차량 생산에 주로 사용되는 가스 메탈 아크 용접(Gas Metal Arc Welding, GMAW)을 사용한다. GMAW는 용접로봇이나 자동화 용접이 가능하기 때문에 생산성 향상을 목적으로 하는 완성차 업체의 최적 공정이다. 해당 재료의 고주기 피로수명을 빠르게 관찰하기 위하여 초음파 피로시험을 진행했으며 파단면과 피로수명에 대한 분석을 수행했다.
하지만 피로시험은 시간과 비용이 많이 드는 실험이기 때문에 최근 급부상되고 있는 인공지능을 사용한 피로 성능 예측이 좋은 대안이 될 수 있다. 인공지능에 기반한 피로수명 예측은 편리할 뿐 아니라 데이터의 증가와 많은 연구로 인해 예측 정확도 또한 올라가고 있어 피로수명 분야에 많은 기여를 할 것으로 판단된다. 현재 Artificial Neural Network(ANN), Deep Neural Network(DNN) 등 많은 알고리즘을 사용하고 있지만 각각의 모델에 대한 비교 분석 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 21개의 ANN 알고리즘 모델간의 비교와 DNN 알고리즘의 피로수명 예측 최적화를 진행한 후 최종 선택된 각 알고리즘 간의 비교를 통해 최적의 알고리즘이 무엇인지 비교 분석하려한다.
본 연구에서 채택된 알고리즘이 피로수명 한도 예측에 사용된다면 보다 더 정확하고 빠른 예측이 가능할 것으로 판단된다.제 1 장 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 기존 연구 사례 7
1.3 연구 목표 11
제 2 장 실험 방법 13
2.1 용접 13
2.1.1 GMAW 14
2.1.2 용접 재료 및 조건 15
2.2 초음파 피로시험 18
2.2.1 초음파 피로시험 원리 19
2.2.2 시편 설계 21
2.2.3 FEM을 활용한 시편 검증 26
2.2.4 피로시험 시편 제작 29
2.2.5 초음파 피로시험 시스템 31
2.3 인공지능 34
2.3.1 Machine Learning 35
2.3.2 Deep Learning 36
2.4 실험 데이터 37
제 3 장 실험 결과 38
3.1 초음파 피로 시험 결과 38
3.1.1 파단면 분석 40
3.1.2 경도 분석 46
3.2 데이터 학습 및 예측 48
3.2.1 ML, Deep Learning 비교 49
3.2.2 최적 알고리즘 도출 56
제 4 장 결론 57
4.1 결론 57
4.2 향후 과제 59
참고문헌 60
Abstract 64MasterIn response to the recent global demand for carbon reduction, many companies are demanding solutions to the carbon generation problem. In particular, automakers are sensitive to carbon emission problems as there is a lot of demand. Thelightening of vehicles is a very important challenge. In the case of internal combustion engine vehicles, research on lightening has been continuously conducted as a solution to meet the carbon reduction effect due to fuel efficiency reduction and regulations of each country. In addition, low-carbon vehicles are made by converting from the existing internal combustion engine to electric vehicles (EVs), and lightening is one of the good alternatives for increasing the mileage of EVs.
As such a method for reducing the weight, the use of aluminum alloy has been continued from the past, and research on the ultra-high cycle fatigue behavior of aluminum alloy is insufficient. In addition, high fatigue life is required because vehicles are subject to a lot of disturbance, such as uneven friction with the road surface and vibration of the engine. With the development of technology, the existing infinite fatigue life, which was recognized as 106 cycles, is exceeding 108 cycles. Therefore, research on the fatigue life of aluminum alloys, which occupy many parts such as powertrain, door, and fender of vehicles, is being re-examined.
This research aims to analyze the fatigue life of the welded area when contact welding is applied with Al-6061, which is mainly used in vehicle body structures.Gas Metal Arc Welding (GMAW), which is mainly used in vehicle production, is used as a welding method. GMAW is an optimal process for automation welding and welding robots, so it is aimed at improving productivity. In order to quickly observe the high cycle fatigue life of the material, an ultrasonic fatigue test was conducted, and an analysis was performed on the fracture surface and fatigue life.
However, since fatigue testing is a time-consuming and expensive experiment, predicting fatigue performance using artificial intelligence, which has recently emerged, can be a good alternative. The prediction of fatigue life based on artificial intelligence is not only convenient, but also the prediction accuracy is increasing due to the increase in data and many studies, which is expected to contribute a lot to the field of fatigue life. Currently, many algorithms such as Artificial Neural Network (ANN) and Deep Neural Network (DNN) are used, but comparative analysis studies on each model are insufficient. Therefore, this study attempts to compare and analyze the optimal algorithm by comparing between 21 ANN algorithm models and optimizing the fatigue life prediction of DNNalgorithms.
If the algorithm adopted in this study is used to predict the fatigue life limit, it is judged that more accurate and faster prediction will be possible
A study on All-Transparent Thin Film Transistor based on Indium Oxide by Atomic Layer Deposition
No full text학위논문(석사)--아주대학교 일반대학원 :에너지시스템학과,2023. 2본 실험은 원자층 증착법을 이용한 이종 접합 산화물을 증착 진행하며 이를 통해 두 박막 사이 계면에서 준 이차원 전자 구름 구조를 유도하여 채널 층과 전극 층의 특성을 향상시켜 TFT 특성을 향상시키는 연구를 진행하였다. In2O3 채널 층의 경우, as-deposition 상태에서 고온일수록 더 높은 전도 특성을 띄었지만, 3nm Al2O3 증착 이후 많은 캐리어 생성으로 인해서 scattering이 발생하여 175℃에서 증착한 채널 층이 가장 뛰어난 채널 층 특성을 띄었다. 두께의 경우, 채널 층의 증착 두께가 두꺼울수록 더 좋은 전도 특성을 확인 할 수 있었다. 하지만 두꺼운 두께의 경우 기존 특성이 매우 좋고 박막이 두꺼워 준 이자원 전자구름 구조의 영향이 덜하여 전도 특성 향상의 정도가 적었다. 이를 통해 5nm, 7nm의 In2O3 박막의 특성이 가장 도드라지게 향상한 것을 확인하였다. 또한, I-V curve 측정 결과 5nm의 경우 Al2O3 증착 전 매우 낮은 current level을 띄었으나, 3nm Al2O3 증착 후 기존 증착한 7nm, 10nm와 동일한 current level을 확인할 수 있었다. 이를 통해 최종적으로 175℃에서 5nm 증착한 In2O3와 200℃에서 3nm 증착한 Al2O3를 채널 층으로 이용 시 가장 뛰어난 특성을 띈다고 판단하였다. 전극의 경우, In과 Sn을 비율 최적화를 통해 19:1 비율에서 가장 낮은 면저항을 확인하였다. 공정 온도의 경우, 기존 as-deposition 상태의 ITO는 300℃에서 증착한 전극이 가장 면저항이 낮았지만 3nm Al2O3 증착 후 275℃에서 증착한 ITO가 가장 면저항이 낮았으며 이때 면저항은 약20Ω/□으로 매우 낮은 값을 띄었다. 이는 상용화된 100nm ITO와 비교하였을 때 약 5배 낮은 값으로 매우 좋은 특성을 띄는 전극이라고 판단된다. 또한, On/off ratio 107, threshold voltage 0.36V, subthreshold voltage 127mV/decade 특성의 높은 소자 특성을 확인할 수 있었으며, 이때 낮은 공정 온도와 얇은 두께에도 불구하고 ALD를 통해서 한계를 극복하였다. 이를 UV-vis를 통해 확인하였으며 투과도의 경우 가시광선 영역에서 90% 이상의 투과도를 띄었다. Roughness 경우, RMS 0.402nm로 매우 uniform한 박막 제작을 통해 박막 특성 향상 및 투과도 향상을 유도한 것으로 판단된다. 이를 바탕으로 M3D 상부층의 최상단에 고성능의 all-transparent TFT를 적용하게 됨으로써 In2O3의 온도 및 가스 sensing 특성을 활용하여 다중 sensor를 제작할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 전 공정을 ALD를 통해 낮은 roughness와 높은 uniformity, 낮은 공정온도, 낮은 공정 비용 그리고 높은 전도 특성의 TFT를 제작할 수 있었으며 이를 통해 M3D 3D 다중 sensor 가능성을 확인하였다.제 1 장 서 론 1
제 1 절 집적 회로의 한계 1
제 2 절 M3D(Monolithic 3D) 구조 4
제 3 절 M3D(Monolithic 3D) 구조의 활용 6
제 4 절 이차원 전자구름 이론적 배경 및 한계 12
제 2 장 Al2O3/In2O3, Al2O3/ITO 이종 접합 계면 제작 및 평가 14
제 1 절 이론적 배경 및 실험 측정 방법 14
1. Atomic Layer Deposition(ALD) 14
2. Spectroscopy Eliipsometer(SE) 16
3. Atomic Force Microscope(AFM) 17
4. High-Resolution Transmission Electron Microscope(HR-TEM) 18
5. UV-vis 18
6. X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS) 19
7. Hall measurement 20
8. Kelvin probe station 5050 21
제 2 절 실험 방법 23
1. Al2O3/In2O3 채널 이종 접합 계면 제작 23
2. Al2O3/ITO 전극 이종 접합 계면 제작 24
2.2.1. Indium Tin Oxide 제작 24
2.2.2. Al2O3/ ITO 전극 제작 25
3. All-Transparent TFT 제작 26
제 3 절 실험 결과 28
1. Al2O3/In2O3 채널 특성 결과 28
3.1.1. 투과도 및 밴드갭 분석 28
3.1.2. 전기적 분석 30
3.1.3. 구조 및 표면 분석 33
2. Al2O3/ITO 전극 특성 결과 34
3.2.1. 화학 조성 분석 34
3.2.2. 전기적 분석 35
3.2.3. 구조 및 표면 분석 37
3. All Transparent TFT 특성 결과 38
3.3.1. 투과도 분석 38
3.3.2. 구조 및 표면 분석 39
3.3.3. 전기적 분석 40
제 3 장 결론 42
제 4 장 Reference 44Maste
First-finder-related Clinical Features of Intermittent Exotropia
No full text학위논문(석사)--아주대학교 일반대학원 :의학과,2023. 8수술이 필요한 정도의 간헐외사시를 처음 발견한 사람이 안과의사인 군과 부모를 비롯한 비전문가인 군에서 간헐외사시 특징이 다른지 알아보고자 하였다.
평균 5.9 ± 1.4세에 20프리즘디옵터(prism diopters, PD) 이상의 간헐외사시로 진단받은 환아 218명의 의무기록을 후향적으로 조사하였다. 간헐외사시 최초 발견자가 안과의사인 군과 비전문가인 군으로 나누어, 프리즘교대가림검사로 측정한 실제사시각과 반투명가리개로 가리고 촬영한 사진을 바탕으로 전문의 2명이 평가한 사진사시각, 간헐외사시 분류, 융합조절, 입체시, 억제, 구면렌즈대응치를 비교하였다.
평균 원거리사시각이 25.8 ± 6.8 PD인 간헐외사시를 41명(18.8%)은 안과의사가, 177명(81.2%)은 비전문가가 처음 발견하였다. 사시안의 구면렌즈대응치가 안과의사군에서 비전문가군에 비해 근시인 것(-0.77 ± 1.59 디옵터[diopters, D] vs. -0.19 ± 1.48 D, p=0.03)을 제외하고는 두 군 간 차이가 없었다. 두 군에서 나이와 사시안의 구면렌즈대응치를 짝 지은 39쌍을 비교하면, 안과의사군에서 원거리, 근거리 실제사시각이 비전문가군에 비해 작았지만(24.0 ± 6.8 PD vs. 28.5 ± 6.4 PD, 26.9 ± 6.6 PD vs. 31.0 ± 6.4 PD, p<0.01), 사진사시각을 비롯한 다른 특징은 차이가 없었다.
수술이 필요한 정도의 간헐외사시라도 사시각이 작거나 근시가 동반된 경우 안과의사가 검진을 통해 처음 발견하는 경우가 많았다.Ⅰ. 서론 1
Ⅱ. 대상과 방법 2
Ⅲ. 결과 5
Ⅳ. 고찰 13
참고문헌 15
ABSTRACT 18Maste
Development of Retail Usage Profiles for Evaluating Building Energy Efficiency Rating in South Korea
No full text학위논문(석사)--스마트융합건축학과,2023. 2전 세계 총 에너지 소비량의 약 30%가 건물에서 소비됨에 따라, 건물 에너지 절감에 대한 관심이 고조되어 개별 국가들은 건물부문에서 에너지 절감 계획을 수립하고 이를 달성하기 위한 다양한 녹색건축 정책을 시행 중에 있다. 녹색건축 관련 정책을 계획하고 시행하기 위해서 건물에너지 성능의 정량적인 예측이 필요하며 이에 대응하기 위해 2001년 한국에서는 건축물 에너지효율등급 인증제도를 시행하고 에너지 평가프로그램인 ECO2를 개발하였다. 현재 국내 인증제도에서는 프로그램의 입력조건으로 건물의 공간에 대해 20 가지 표준 조건을 일정 양식에 따라 제시하고 있으며, 이를 “용도프로필”이라 한다. 그러나 현재 ECO2에서 사용하고 있는 건축물 에너지효율등급 인증제도의 용도프로필은 독일 표준(DIN V 18599)을 기준으로 작성되었기 때문에 우리나라 건물에서의 실제 사용 및 운전특성이 반영되어 있지 않다.
또한 국내 건축물 통계 상 근린생활시설에 해당하는 건축물의 연면적 중 약 23 %가 소매점으로 분류되고 있으나 관련 용도프로필이 불명확하다. 이러한 상황에서 에너지 성능평가를 진행한다면 상당한 편차가 발생할 가능성이 있다.
본 연구의 목적은 현장조사를 기반으로 국내 소매점 운영 행태를 고려한 새로운 소매점 용도프로필을 개발하고 이를 건물에너지해석 프로그램을 활용하여 기존 소매점 유사 용도프로필과 비교분석하는 것이다.
연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
(1) 국내 표준 용도프로필 개선 사례를 분석하여 용도프로필 입력값을 고찰하였으며 국외 유사 설문 사례를 통해 현장조사 시 활용할 조사서를 구축하였다. 이를 토대로 건축물대장 상 세부용도가 소매점으로 분류된 100개 공간에 대한 용도프로필 관련 현장조사 데이터를 수집하였다.
(2) 용도프로필 입력값 11 가지 항목 중 8 가지 항목(이용 및 종료 시간, 설비 가동 시작 및 종료시간, 조명시간, 사람 및 작업보조기기 관련 발열량, 급탕요구량)을 현장조사를 통해 수집된 데이터를 활용하여 소매점 용도프로필을 도출하였다. 나머지 입력값인 냉난방 설정온도의 경우 건물냉난방 온도제한 관련 규정인 에너지이용 합리화법에 따라 냉방 설정온도 26℃, 난방설정온도 20℃를 적용하였다.
(3) 현장조사 데이터 기반 소매점 용도프로필을 기존 용도프로필과 비교하였다. 기존 소매점 관련 유사 용도프로필인 ‘매장’ 용도프로필 재실밀도가 5 m2/인으로 나타난 반면 소매점 대상 현장조사를 통해 얻은 재실밀도는 약 40 m2/인으로 상이한 점을 통해 국내 소매점을 대상으로 한 적절한 용도프로필의 필요성을 확인하였다.
(4) 현장조사 데이터 수집 결과를 건물에너지 성능평가의 주요 변수인 이용 시간 변수를 기준으로 ‘Type A’, ‘Type B’, ‘Type C’ 총 3 가지로 분류 및 통계분석을 진행하였다. 또한 본 연구에서 개발한 소매점 용도프로필을 활용한 에너지 성능평가와 기존 소매점 유사 용도프로필을 활용한 에너지 성능평가를 정량적으로 비교하기 위하여 미국 에너지부(DOE)가 개발한 시뮬레이션 엔진인 Energyplus를 기반으로 한 건물모델링 및 평가 프로그램인 Openstudio를 활용하여 그 결과를 비교분석하였다.
본 연구는 비교적 간단한 현장설문조사를 통해 수집할 수 있는 사용시간, 이용인원 등의 데이터를 활용하여 국가 표준 용도프로필을 개발하는 절차를 제시하였으며 이를 기반으로 현재 국내 근린생활시설로 분류된 건축물 연면적 중 23 %를 보유하고 있는 소매점 용도에 적합한 용도프로필이 필요한 것을 확인하고 해당 용도프로필을 개발하였다.
이를 건물에너지 성능평가의 주요 변수인 이용시간 변수를 활용하여 3 가지 유형으로 분류 및 통계분석을 진행하였으며. 최종적으로 이를 기존 소매점 관련 유사 용도프로필인 매장 용도프로필과 비교하기 위해 건물모델링 및 평가 프로그램인 Openstudio를 활용하여 에너지 성능평가 결과를 정량적으로 비교분석하였다.
본 연구는 국내 건축물 에너지 평가프로그램인 ECO2를 통해 보다 정확하고 구체적인 녹색건축 관련 정책을 시행하고 계획할 수 있도록 기존 용도프로필 입력값의 개선과 기존 용도프로필로 평가하기 모호한 공간들에 대한 새로운 용도프로필 도출 필요성을 제안한다.제1장 서 론 1
1.1 연구의 배경 및 필요성 1
1.2 연구 목적 5
1.3 연구 절차 7
제2장 예비적 고찰 9
2.1 건물에너지평가 프로그램 9
2.1.1 건물에너지평가 개요 9
2.1.2 건물에너지성능평가 프로그램 사례 11
2.2 국내·외 연구 동향 14
2.3 소결 17
제3장 현장설문조사 18
3.1 현장조사 방법 18
3.2 현장조사 결과 21
제4장 결 과 29
4.1 소매점 용도프로필 29
4.1.1 소매점 용도프로필 도출 방법 29
4.1.2 소매점 용도프로필 도출 31
4.2 에너지 성능평가 34
4.2.1 평가 예시 건물 모델링 34
4.2.2 에너지 성능평가 결과비교 38
제5장 결 론 42
참 고 문 헌 45MasterAs about 30% of the world's total energy consumption is consumed by buildings, interest in building energy savings has increased, and individual countries are developing energy-saving plans in the building sector and implementing various green building policies to achieve them. In order to implement and plan policies related to green buildings, quantitative predictions of building energy performance are needed, and in 2001, Korea implemented a building energy efficiency rating certification system and developed an energy evaluation program called ECO2. Currently, the domestic certification system presents 20 standard conditions for the space of a building according to a certain form as input conditions for the program, which is called a "usage profile." However, the usage profile of the current building energy efficiency rating certification system used in ECO2 is based on the German standard (DIN V 18599), so the actual use and operation characteristics of buildings in Korea are not reflected.
In addition, according to statistics on domestic buildings, about 23% of the total floor area of buildings corresponding to neighborhood living facilities is classified as retail stores, but the related purpose profile is unclear. In this situation, there is a possibility that significant deviation will occur if energy performance evaluation is conducted.
The purpose of this study is to develop a new retail usage profile considering the operation behavior of domestic retail through field surveys and compare it with the existing retail-like usage profile using the building energy analysis program.
The results of the study are summarized as follows.
(1) The usage profile input value was reviewed by analyzing the case of improving the domestic standard usage profile, and a survey report was established to be used for field surveys through similar survey cases in US. Based on this, field survey data related to usage profiles were collected for 100 spaces in which detailed uses on the building register were classified as retail stores.
(2) The retail usage profile was derived using data collected from field surveys on 8 items (use and end time, facility start and end time, lighting time, heat generation related to people and work assistants, hot water supply requirements). In the case of the remaining input values, the cooling and heating set temperatures of 26°C and the heating set temperature of 20°C were applied in accordance with the Energy Utilization Rationalization Act, a regulation related to the building cooling and heating temperature limit.
(3) The retail store usage profile based on field survey data was compared with the existing usage profile. The actual density of the existing similar-use profile for retailers was 5 m2/, while the actual density obtained through field surveys for retailers was about 40 m2/, confirming the need for an appropriate usage profile for domestic retail.
(4) The results of the field survey data collection were classified into three categories: 'Type A', 'Type B', and 'Type C', based on the usage time variables, which are the main variables of building energy performance evaluation.
In addition, to quantitatively compare the energy performance evaluation using the retail uasge profile developed in this study and the energy performance evaluation using the existing retail profile, Openstudio, a building modeling and evaluation program based on Energyplus, a simulation engine developed by the US Department of Energy (DOE).
This study presented a procedure to develop a national standard usage profile using data such as usage time and number of users collected through a relatively simple field survey, and based on this, it was confirmed that a usage profile suitable for retail stores that currently own 23% of the total area of buildings classified as neighborhood living facilities in Korea was needed.
This was classified into three types and statistical analysis was conducted using the usage time variable, which is the main variable of building energy performance evaluation. Finally, the energy performance evaluation results were quantitatively compared and analyzed using OpenStudio, a building modeling and evaluation program, to compare this with the existing retail-related similar usage profile.
This study proposes the need to improve the input value of existing usage profiles and derive new usage profiles for ambiguous spaces to evaluate with existing usage profiles so that more accurate and specific green building-related policies can be implemented and planned through ECO2, a domestic building energy evaluation program
Camera Color Calibration Method for Non-uniform Lighting Condition
No full text학위논문(석사)--미디어학과,2023. 8본 논문은 조명의 밝기와 색상이 동시에 변하는 균일하지 않은 조명 상황에서의 카메라 색상교정 방법을 제안한다. 일반적으로 카메라 색상교정은 컬러체커를 촬영하 여 색상교정 행렬을 계산하는 방법이 많이 사용된다. 하지만 촬영 과정에서 조명과의 거리 또는 위치에 의해 피사체에 도달하는 빛의 양의 차이로 이미지상에서 밝기의 차 이가 발생할 수 있고, 밝기 차이 외에도 조명의 CoA(Color over Angle) 현상 또는 다른 물체에서 반사된 빛에 의해 피사체에 도달하는 조명색이 변화할 수 있다. 기존에 제 시된 카메라 색상교정 행렬을 계산하기 위한 방법들은 균일한 조명 상황이나 조명의 단일 색상을 가정하고 있어 조명의 밝기와 색상이 동시에 변하는 균일하지 않은 조명 상황에 사용하기에 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 균일하지 않은 조명의 영향을 교정하기 위해서 조명의 밝기와 색을 매개 변수화해 사용하는 것을 제안한다. 실험을 통해 제안하는 방법이 균일하지 않은 조명 상황의 영향을 받지 않고 색상교정 행렬을 계산할 수 있다는 것을 확인했다. 또한 분산 데이터 보간을 통해 계산한 조명의 밝기와 색을 전체 이미지 픽셀들에 대해서 조명의 영향을 계산할 수 있다. 이미지 전체에 대해 조명의 영향을 모형화하고 해당 값들을 적용해 균일하지 않은 조명의 영향을 교정하 여 균일한 조명 상황을 구현할 수 있고, 이를 통해 기준 조명 아래에서의 본래의 색을 재현할 수 있다.제1장 서론 1
제2장 관련 연구 3
제1절 카메라 색상교정 방법 3
제2절 균일하지 않은 조명 상황에서의 카메라 색상교정 5
제3장 비선형 최소자승 색상교정 접근방법 8
제1절 방법의 개요 8
제2절 목적 함수 및 정규화 9
제4장 이득값을 활용한 조명의 영향 교정 13
제5장 결과 16
제1절 실험환경 16
제2절 실험 결과 18
제6장 결론 35
참고 문헌 37
Abstract 38MasterThis thesis introduces camera color correction method for non-uniform lighting condition where the brightness and color of the lighting change simultaneously. In general, a method of calculating a color correction matrix by photographing a color checker is widely used for camera color correction. However, during the shooting process, a difference in the amount of light reaching the subject due to the distance or location from the light source may cause a difference in brightness on the image. In addition, the color of the light reaching the subject may change due to a Color over Angle (CoA) phenomenon of lighting or light reflected from another object. Previous camera color correction methods are not suitable for use in non-uniform lighting conditions in which the brightness and color of lighting change simultaneously because they assume a uniform lighting condition or a single color of lighting. Therefore, we introduce a method to parameterize the brightness and color of lighting to correct the effect of non-uniform lighting. Through experiments, it was confirmed that the proposed method can calculate the color correction matrix without being affected by non-uniform lighting conditions. In addition, the brightness and color of lighting calculated through scattered data interpolation can be used to calculate the effect of lighting on all image pixels. It is possible to implement a uniform lighting situation by modeling the effect of lighting on the entire image and correcting the effect of non-uniform lighting by applying the corresponding values, and through this, the original color under the reference lighting condition can be reproduced