Chloride is one of the most common threats to reinforced concrete (RC) durability. Alkaline environment of concrete makes a passive layer on the surface of reinforcement bars that prevents the bar from corrosion. However, when the chloride concentration amount at the reinforcement bar reaches a certain level, deterioration of the passive protection layer occurs, causing corrosion and ultimately reducing the structure’s safety and durability. Therefore, understanding the chloride diffusion and its prediction are important to evaluate the safety and durability of RC structure. In this study, the chloride diffusion coefficient is predicted by machine learning techniques. Various machine learning techniques such as multiple linear regression, decision tree, random forest, support vector machine, artificial neural networks, extreme gradient boosting annd k-nearest neighbor were used and accuracy of there models were compared. In order to evaluate the accuracy, root mean square error (RMSE), mean square error (MSE), mean absolute error (MAE) and coefficient of determination (R2) were used as prediction performance indices. The k-fold cross-validation procedure was used to estimate the performance of machine learning models when making predictions on data not used during training. Grid search was applied to hyperparameter optimization. It has been shown from numerical simulation that ensemble learning methods such as random forest and extreme gradient boosting successfully predicted the chloride diffusion coefficient and artificial neural networks also provided accurate result.

목 적 : 확산강조영상(diffusion weighted image, 이하 DWI)은 조직의 생물학적 특성을 반영하여 암을 진단할 수 있게 하며 또한 조영증강이 따로 필요하지 않아 유방암을 평가하는데 많이 이용되고 있다. 이에, 유방암에서 RS-EPI와 SS-EPI를 이용한 DWI 영상의 겉보기확산계수(apparent diffusion coefficient, 이하 ADC)값의 차이를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 2014년 11월부터 2015년 12월까지 본원에서 조직검사상 유방암으로 진단되어 유방 자기공명영상을 시행한 40명의 환자를 대상으로 후향적 연구를 진행하였다. 모두 여자였으며 나이는 30세에서 58세(평균 연령, 43.6세)였다. 검사장비는 MR/PET 3.0T scanner(Biograph mMR; Siemens Medical Systems, Erlangen, Germany)와 유방 전용코일(mMR Bl Breast Coil;4-channel)을 사용하였다. 확산강조영상은 축상면 RS-EPI (b-value=0 and 1,000s/mm²), TR/TE=8300/60, FOV 340×273mm, 총 40명의 유방암 환자를 대상으로 유방자기공명을 시행한 여자환자 중 지원자 중 정상군 6명(성인남자 6명, 45.25+10.24)을 대상으로 3.0T 자기공명영상장치(Philips Ingenia system: Nederland Version R5.1.7)의 Head coil을 이용하여 데이터를 획득하였다. 검사기법으로는 Single-shot EPI기법과 TSE기법을 사용하였으며 매개변수로는 TR/TE:Shortest, FA:90°, Thickness:2mm, No gap, SENSE Factor:2, b-value:1000(s/mm²)과 각각 FOV:200mm, Matrix:111x112와 FOV:180mm, Matrix:100x100으로 검사하였다. Signal Intensity의 측정은 Philips사의 Viewforum을 사용하였으며, NEX값은 1, 2, 3, 4로 변화시켰다. Cerebellum의 Anterior lobe(Cerebellar nuclei)와 Posterior lobe(Inferior semilunar lobule)에 각각 ROI의 Signal Intensity(SI)를 측정하여 Signal to Noise Ratio(SNR)를 비교 평가하였으며, 영상왜곡 정도를 방사선사 5명이 평가하였다. 결 과 : Cerebellum의 Anterior lobe과 Posterior lobe에서 EPI기법을 사용한 경우는 NEX값이 증가함에 따라 SNR 값이 각각, 163.93±1.52, 102.70±1.39, 80.70±1.34, 67.56±1.28과 156.91±1.85, 125.64±1.43, 99.07±1.39, 84.59±1.53으로 측정되었으며, TSE기법을 사용한 경우는 각각, 357±1.42, 158.00±1.04, 69.93±1.48, 55.89±1.87과 368.30±1.72, 175.55±1.62, 76.18±1.79, 61.21±1.03으로 측정되었다. 영상왜곡 평가에서는 EPI기법에서 심하다가 9명으로 가장 높았으며, TSE기법에서는 매우 심하지 않다가 11명으로 가장 높게 나타났다. 결 론 : EPI기법에서는 NEX가 증가함에 따라 SNR이 감소하지만 상대적으로 감소폭이 적고, 영상왜곡 정도와 육안적 영상평가에서는 변화가 없었으며, TR이 증가하면서 검사시간이 증가하였다. TSE기법에서는 SNR의 감소폭이 상대적으로 크고, 영상왜곡 정도에는 변화가 역시 없었지만 육안적 영상평가에서는 변화가 있었으며, TR의 변화 없이 검사시간이 증가하였다. 그러므로 국소적으로 왜곡이 심한 부위에서는 TSE기법의 DWI를 이용하여 3NEX 이상을 주어 검사하는 것이 병변진단에 유용하다.

목 적 : 확산강조영상은 골격근 손상이 있을 때 조기에 근육의 신호강도 변화를 알 수 있고 양성과 악성 척추 압박골절의 감별 진단에 유용하다고 보고 되고 있지만 질환에 따른 현성확산계수(Apparent Diffusion Coefficient:ADC)의 연구는 많이 보고 되고 있지 않다. 이에 단순 압박 골절과 전이성 척추암이 b value에 따라서 어떠한 변화가 있는지를 알아보고자 본원에서 시행하고 있는 b value 0 400,1400(s/mm²)를 이용하여 각각의 Signal Intensity의 표준화된 값과 물 분자의 확산 정도를 수치화 하는 ADC, 그리고 신호대 잡음비(Signal to Noise:SNR)를 비교하였다. 대상 및 방법 : 2013년 3월부터 2013년 12월까지 MR판독에서 단순복합골절과 전이성 척추암을 의심하는 환자 중 전자의무기록상 확정된 환자로 두 질환 별로 11명씩 총 22명을 대상으로 하였고 평균연령은 각 질환 별로71.2, 56.6세다. 검사장비는 1.5 Tesla Achieva MRI시스템과 Syn-Spine Coil를 사용하였다. Sequence는 DWI SE-EPI Sagittal(Diffusion Weighted Imaging Spin Echo-Echo Planar Imaging Sagittal)영상으로 TR(ms) 1988, TE(ms) 68, FOV(mm) 300, Mat. 128×128, Thk.(mm) 4, Gap(mm) 0.4, Slice 13, b-factor(s/mm²) 0,400,1400의 Parameter를 이용하였다. 데이터 분석은 확산강조영상 b value 0(s/mm²) 영상에서 SI(Signal Intensity)가 높은 질환 부위에 ROI(Region of Interest)를 잡았고 정상부위는 질환부위 바로 위에서 측정하였다. MRIcro Program을 사용하여 b-value 0, 400, 1400(s/mm²)의 영상으로 각각의 SI를 구하였고 b-value의 각 영상을 가지고 Metlab Software를 이용하여 ADC map을 구하여 이 영상을 가지고 MRIcro Program을 사용해 동일한 위치에 ROI를 적용하여 ADC를 구하였다. 데이터 분석은 첫째 두 질환 별로 b value 0 기준으로 400, 1400(s/mm²)의 SI를 표준화하여 비교 분석하였고(SI400/SI0, SI400/SI0) 둘째 두 질환의 정상부위와 질환부위의 ADC와 SNR를 비교 분석하였다. 통계의 유의성은 MS Excel 의 T-Test를 이용하였다. 결 과 : 단순압박골절의 표준화 값(SI400/SI0, SI400/SI0)은 0.47±0.04, 0.23±0.03이고 전이성 척추암의 표준화 값 (SI400/SI0, SI400/SI0)은 0.57±0.07, 0.32±0.08로 나왔고 두 질환 별 표준화 값은 통계적으로 유의하게 나왔다 (p<0.05). 단순압박골절 질환부위의 b value 400(s/mm²)과1400(s/mm²)에 대한 ADC(mm²/s)는 1.70±0.16, 0.93±0.28이고 전이성 척추암은 1.24±0.21, 0.80±0.15로 측정되었다. 두 질환에서 b value 400(s/mm²)에 대한 ADC(mm²/s)는 통계적으로 유의하게 나왔으나(p<0.05) b value 1400(s/mm²)에 대한 ADC(mm²/s)는 유의하지 않았다(p>0.05). 단순압박골절과 전이성 척추암 질환부위의 b value(0/400/1400(s/mm²) 에 따른 SNR 보면 65.61±2.61/36.32±2.92/20.22±2.16, 48.40±2.72/39.27±7.51/23.02±6.25로 측정되었다. 결 론 : 위 연구는 본원에서 검사하고 있는 b value 0,400,1400(s/mm²)을 이용하여 연구를 하였으며 b value 400(s/mm²)에서 두 질환에서의 표준화 된 값과 현성확산계수의 확연한 차이가 있었다. 결론적으로 일반적인 척추 자기공명영상 검사와 병행하여 확산강조영상의 현성확산계수를 가지고 다양한 척추 질환에 적용시킨다면 보다 정확한 진단에 도움이 될 거라 사료된다. 본 연구의 제한점으로 다양한 b value를 적용하지 못했고 성별, 나이, 각 질환의 병기 및 시기, 전이암의 최초 발병 부위를 정립하지 않았으며 측정 부위를 조영제를 사용한 영상이 아닌 단순히 b value 0(s/mm²)에서 고신호 강도가 나오는 곳의 데이터로 결론을 도출한 점은 앞으로 보완해야 할 것이다.

멤브레인 여과 실험에서 얻어진 데이터 처리에 간단한 수치해석을 적용하여 삼투압(osmotic pressure) 과 구배확산계수(gradient diffusion coefficient)를 도출하는 새로운 방법론을 제시하였다. 삼투압과 구배확산계수는 이론 및 실험적으로 쉽게 구할 수 없는 물리적 특성치로서 멤브레인 여과의 특성 규명에 중요하다. 모델 라텍스 콜로이드의 여과시간에 따른 투과플럭스(permeate flux) 값과 이에 대한 수치적분과 수치미분 데이터로부터 분산된 입자농도의 함수인 삼투압 관계식을 구했다. 이로부터 계산된 열역학적 계수(thermodynamic coefficient)는 입자농도가 증가할수록 감소하는 거동을 보였고, 여기에 기존에 제시되어 있는 수력학적 계수(hydrodynamic coefficient)를 도입하여 구배확산계수를 산출하였다. 아울러, 본 연구에서 계산된 입자농도에 따른 구배확산계수의 결과와 동일한 멤브레인과 라텍스 콜로이드의 여과에 대해서 기존에 통계역학적 시뮬레이션으로 예측한 결과를 비교하였다.

고분자/용매계에서 물질전달현상에 이용되는 용매의 상호확산계수를 예측하기 위하여 기존의 UNFACFV을 적용한 확산식을 유도하였으며, 상호확산계수를 계산하였다. 또한, 새로운 모델식에 의하여 계산한 값을 실험치 및 Vrentas-Duda의 이론치와 비교하였다. 상화확산계수를 구하는데 필요한 자기확산계수는 Vrentas-Duda의 이론을 이용하고, 용매의 화학포텐셜의 농도 미분항은 original UNIFAC-FA와 modified UNIFAC-FV를 사용하였다. Flory-Hugginstlr을 이용한 Vrentas-Duda의 상호확산식은 용매의 화학포텐셜의 농도 미분항을 표현하기 위하여 매개변수 x를 온도와 농도에 무관한 상수로 가정한 단점을 가지고 있으나, 본 연구에서 제시한 방법에서는 이러한 가정이 없으며, 여러 가지 고분자/용매계(polyisobutylene homopolymer 및 polyisobutylene-poly(pmethylstyrene) copolymer와 cyclohexane, n-hexane, n-pentane, chloroform, toluene)에서의 상호확산계수를 잘예측하였다. 특히 PIB/toluene계의 경우, 본 논문에서 사용된 방법이 Vrentas-Duda 이론에 의한 것보다 실험치에 더 가까웠다. 또한, 아무런 가정이나 제약없이, 넓은 온도 및 농도 영역에서 고분자/용매계의 상호확산계수를 예측할 수 있는 좋은 방법임을 알 수 있었다.

In the presence of synchrotron losses, diffusion of an ensembel of relativistic particles in an intraculster medium is investigated. The diffusion coefficient in the medium is found to be constrained by 28.8 ± 0.4 ≤ L o g D ≤ 30.5 ± 0.4 c m 2 s − 1 with the energy dependency of D 0 ε μ of μ = 0.4 ± 0.2 as the previous observations suggested. As an important implication of the result, the brightest head-tail radio source NGC 4869, whose radio tail structure is indicative for its orbit within the cluster core, is considered to be the major contributor of particles for the formation of the Coma radio halo.

콘크리트는 인장력에 취약한 재료적 특징을 갖기 때문에 콘크리트 구조물의 사용기간 중에 발생하는 균열은 내구성능 평가 시 필히 고려되어야 한다. 본 연구에서는 두 수준의 강도를 고려한 플라이애시 콘크리트를 배합하여 옥외 폭로 시험을 실시하였다. 노출 환경은 비말 조건으로 설정하였으며, 균열 폭이 콘크리트의 염화물 확산 거동에 미치는 영향을 평가하고자 각 배합의 시편에 0.1 mm 간격으로 최대 1.0 mm 까지의 균열 폭을 야기하였다. 그 후 3가지 수준의 노출기간(180일, 365일, 730일)을 고려하여 겉보기 염화물 확산계수 및 표면 염화물량을 산출하였다. 균열 폭의 증가에 따라 두 배합 모두 확산계수가 증가하였으며, 노출기간이 증가함에 따라 확산계수는 감소하였다. 또한 노출 기간이 증가함에 따라 균열 폭이 확산계수에 미치는 영향이 감소하였는데, 이는 염소 이온 기반 수화물이 콘크리트의 확산성을 저감시키기 때문으로 사료된다. 표면 염화물량 거동은 겉보기 염화물 확산계수 거동 대비 균열 폭의 증가에 따른 뚜렷한 변화 거동이 발생하지 않았으며, 고강도 배합에서 보통 강도 배합 대비 78.9 % ~ 90.7 %의 표면 염화물량을 나타내어 강도와의 상관관계를 갖는 것으로 판단된다.

양생조건에 따른 고로슬래그를 혼입한 콘크리트의 염화물 이온 확산계수의 변화를 관찰하기 위하여 GGBFS 혼입율 0%, 30%, 60%로 구분하고 W/B를 40%,50%,60%로, 양생조건을 기중양생과 수중양생으로 시험체를 제작하여 콘크리트 염화물 이온 확산계수 평가를 실시하였다. 평가결과 GGBFS의 치환율이 증가할수록 콘크리트 염화물이온 확산계수는 감소하였지만, 양생조건에 따른 확산계수 편차가 증가하는 것을 확인하였다. 특히 W/B가 증가할수록 그 차이는 증가하였으며. W/B 60% 조건에서 수중양생 대비 기중양생 시험체의 염화물 이온 확산계수는 2배 가까이 증가하는 것을 확인하였다.

해안 지역에 시공된 철근 콘크리트 구조물은 해수 중의 염소 이온에 의해 내부 철근이 부식하게 된다. 특히 해안지역에서는 해수에 침지되는 경우뿐만 아니라 조수간만 및 비래염분의 영향을 받기 때문에 이에 대한 고려가 필수적이다. 본 연구에서는 3가지 수준의 노출 환경(침지대, 간만대, 비말대)과 노출기간 180일, 365일, 730일을 고려하여 해양환경노출실험을 실시하였다. 대상 배합은 3가지 수준의 물-결합재 비 및 2가지 수준의 플라이애시 치환률(0 %, 30 %)을 고려하여 설정하였다. 모든 노출조건에서 플라이 애시 치환 배합이 OPC 배합 대비 낮은 겉보기 염화물 확산계수를 나타내었으며, 이는 플라이애시의 포졸란 반응이 원인으로 사료된다. 플라이애시 배합은 노출 기간 180일에서는 플라이애시 치환 배합이 OPC 배합 대비 최대 63 5 %의 감소율을, 노출 기간 730일 에서는 최대 55.8 %의 감소율을 나타내었다. 노출 조건에 따른 확산계수 거동을 평가한 결과, 플라이애시 치환 배합에서는 간만대, 침지대, 비말대 순으로 확산계수가 평가되었다. 간만대에서는 건습이 반복되어 염화물 이온의 침투가 빠르게 일어나는 것으로 보인다.

In this study, the chloride ion diffusion coefficient of ECC coated with silane-based protecting materials were evaluated. The evaluation was carried out according to NT BUILD 492. The test results show that when the protective material is applied to ECC, the chloride diffusion coefficient is reduced by 40-50%.

Concrete structure for nuclear power plant is mass concrete structure with large wall depth and easily permits cracking in early age due to hydration heat and drying shrinkage. It always needs cooling water so that usually located near to sea shore. The crack on concrete surface permits rapid chloride intrusion and also causes more rapid corrosion in the steel. In the study, the effect of age and crack width on chloride diffusion is evaluated for the concrete for nuclear power plant with 6000 psi strength. For the work, various crack widths with 0.0~1.4 mm are induced and accelerated diffusion test is performed for concrete with 56 days, 180days, and 365 days. With increasing crack width over 1.0mm, diffusion coefficient is enlarged to 2.7~3.1 times and significant reduction of diffusion is evaluated due to age effect. Furthermore, apparent diffusion coefficient and surface chloride content are evaluated for the concrete with various crack width exposed to atmospheric zone with salt spraying at the age of 180 days. The results are also analyzed with those from accelerated diffusion test.

시공지연 등으로 발생한 콜드조인트는 전단력에 취약하며 염화물 침투 및 확산을 촉진시킨다. 본 연구는 압축 및 인장하중과 콜드 조인트 조건을 고려한 1년 양생된 콘크리트의 염화물 확산계수를 분석하였으며 선행연구인 91일 재령의 결과와 비교하였다. 91일 재령결과와 비교할 때, 하중을 재하하지 않은 일반적인 경우에는 건전부에서는 10.7%, 콜드조인트에서는 10.5%로 낮게 평가 되었다. 건전부와 콜드조인 트의 감소율의 차이는 비슷하지만 염화물 확산계수는 콜드조인트에서 크게 발생하였다. 압축력 30%의 경우 건전부는 하중재하시 발생된 공 극압밀로 인하여 확산계수가 감소하였다. 콜드조인트 콘크리트의 경우 365일 재령은 91일 재령보다 압축력 30%일 경우 10.9%, 압축력 60%일 경우 5.8% 확산계수가 낮게 평가되었는데, 이는 장기간 수중양생에 따른 지속적인 수화반응에 의해 확산계수가 낮게 평가되었기 때문이다. 인 장력의 경우 압축부와는 다르게 동일 수준의 인장하중과 재령, 콜드조인트 유·무에 따른 확산계수의 차이가 비교적 크지 않았다. 이는 콘크리 트가 1년 재령임에도 불구하고 인장력에 취약한 재료적 특성인 미세균열이 지배적인 영향으로 작용하였기 때문이다.

This paper presents evaluation of diffusion coefficient, passed charge, and compressive strength considering 3 substitution ratios of fly ash(0%, 30%, and 50%) and 3 different W/B ratios(37%, 42%, and 47%). Also, the relationships among diffusion coefficient, passed charge, and compressive strength are investigated focusing on the results at 28 days and 180 days. With increasing replacement ratio of FA and decreasing W/B, the resistances to chlorides(diffusion coefficient and passed charge) are improved. At 28 days and 180 days, linear relationship are observed between strength and resistance to chloride on the whole.

In the work, HPC (High Performance Concrete) samples are prepared with 3 levels of W/B (water to binder) ratios of 0.37, 0.42, and 0.27 and 3 levels of replacement ratios of 0%, 30% and 50%. Several tests containing chloride diffusion coefficient, passed charge, and compressive strength are performed considering age effect of 28 days and 180 days. Chloride diffusion is more reduced in OPC concrete with lower W/B ratio, and GGBFS concrete with 50% replacement ratio shows significant reduction of chloride diffusion in higher W/B ratio. At the age of 28 days, GGBFS concrete with 50% replacement ratio shows more rapid reduction of chloride diffusion than strength development, which reveals that abundant GGBFS replacement has effective resistance to chloride penetration even in the early-aged condition.

This paper presents evaluation of diffusion coefficient, passed charge, and compressive strength considering 3 substitution ratios of fly ash(0%, 30%, and 50%) and 3 different W/B ratios(37%, 42%, and 47%). Also, the relationships among diffusion coefficient, passed charge, and compressive strength are investigated focusing on the results at 28 days and 180 days. With increasing replacement ratio of FA and decreasing W/B, the resistances to chlorides(diffusion coefficient and passed charge) are improved. At 28 days and 180 days, linear relationship are observed between strength and resistance to chloride on the whole.

In the work, HPC (High Performance Concrete) samples are prepared with 3 levels of W/B (water to binder) ratios of 0.37, 0.42, and 0.27 and 3 levels of replacement ratios of 0%, 30% and 50%. Several tests containing chloride diffusion coefficient, passed charge, and compressive strength are performed considering age effect of 28 days and 180 days. Chloride diffusion is more reduced in OPC concrete with lower W/B ratio, and GGBFS concrete with 50% replacement ratio shows significant reduction of chloride diffusion in higher W/B ratio. At the age of 28 days, GGBFS concrete with 50% replacement ratio shows more rapid reduction of chloride diffusion than strength development, which reveals that abundant GGBFS replacement has effective resistance to chloride penetration even in the early-aged condition.

본 연구는 MRI를 이용한 기능검사 시 rectangular FOV를 적용하더라도 기능을 정량화한 대표 값은 차이가 없다는 것을 증명함으로써, FOV 불일치로 인해 발생되는 문제점을 개선하고자 하였다. 연구방법은 대표적인 기능 검사로 뇌졸증의 진단에 널리 사용되고 있는 확산강조영상 검사를 이용하여, 주파수부호화 방향의 FOV 변화에 따른 ADC 값의 변화 여부를 비교평가 하였다. 연구결과, 주파수부호화 방향의 FOV가 변화함에 따라 ADC값은 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았으며, 사후분석 결과도 유의수준 0.05에 대한 부집단이 모두 1개 밖에 존재하지 않아 FOV 변화에 따른 ADC 값의 차이가 없음을 알 수 있었다. 결론적으로 MRI를 이용한 기능 영상에서 rectangular FOV를 적용하더라도 기능을 정량화한 대표 값에는 차이가 없으므로, FOV 불일치로 인해 수반되는 공간왜곡이나 mismatching의 문제점을 개선할 수 있다.