• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.381-389
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• 2020

본 연구에서는 다양한 신재생 에너지원 기반 전력 공급 시스템 구축하고, 각 시스템의 최적 전력 공급 비용을 비교 분석 하였다. 특히, 풍력 및 태양광 등 대표적인 신재생에너지 생산 기술과 더불어 대형 에너지 저장 시스템 및 바이오매스 기반 전력 생산 기술을 포함함으로써, 신재생에너지 자원의 간헐성 및 에너지 공급과 수요의 불균형의 한계를 극복하였다. 본 연구에서 제안한 6가지의 신재생 에너지원 기반 전력 공급 시스템을 실제 제주도 전력 공급 문제에 적용함으로써, 제주도 지역의 최적 에너지 시스템을 규명하였으며, 다양한 에너지 생산 기술의 조합의 효과를 분석하였다. 분석 결과, 태양광 및 풍력 기반 전력 공급 단가는 각각 0.18, 0.28 $/kWh로 개별 자원 기반의 에너지 생산 시스템의 기존 전력망을 통한 공급 단가에 비해 경쟁력이 낮았다. 또한 자원의 간헐성 및 공급과 수요의 불균형 등 단일자원 기반의 단점을 효과적으로 개선하기 위하여 3가지 신재생 자원 및 대형 에너지 저장 시스템을 포함한 하이브리드 공급 시스템의 경제적 효과를 분석하였다. 그 결과 기존 전통적 전력망 공급과 가격 경쟁력을 갖는 0.08 $/kWh 수준의 100% 신재생에너지 기반 전력 공급 시스템 구축이 가능함을 규명하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권12호
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• pp.1102-1106
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• 2008

Microfluidics deals with the behavior, precise control and manipulation of fluids at a micro scale. It has become increasingly prevalent in various applications such as biomedical applications (diagnostics, therapeutics, and cell/tissue engineering), inkjet head, and fuel cells etc. The issue of inspection and characterization of microfluidics has emerged as a major consideration in design, fabrication, and detection of microfluidic devices. In this paper, we characterize a diffusion based mixing in Y-microchannel using a fluorescent optical scanner based on a DVD pick-up module, which is widely used in optical storages. Using fluorescent dye, we measure the fluorescent intensity that represents the mixing patterns in Y-microchannel. We also compare these experimental results with computational fluid dynamics (CFD) simulation ones. It is shown that the proposed optical scanner can be used as an alternative measurement system with high performance and cost-effectiveness, compared to conventional optical tools such as epifluorescent microscopes using high resolution CCD camera and confocal microscopes with photomultiplier (PMT) detectors.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.15-15
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• 2023

2020년 기준 국내 상수도 보급률은 99.1% 차지하고 있으며(환경부, 2019), 수도관리차원에서 수돗물은 먹는 물로 시판되어질 만큼 우수한 관리체계를 유지하고 있다. 그 반면에 지하수는 생활용수, 식품가공, 농·축산, 양어, 군부대를 비롯한 전국지역에서 연간 10억 8천만톤 용수를 소비하고 있음에도 (환겨례 신문, 2013; 환경부, 2019) 사용되는 지하수의 약 65%가 음용수 불가판정을 받았으며, 최근 지하수의 오염비율은 급격히 증가하는 추세이다. 특히, 지하수관정의 관리부주의에 의한 수질오염 및 수인성 다제내성균(슈퍼박테리아) 등에 의한 오염사례가 국내는 물론, 국제적으로 다수 보고되고 있는 실정이다 (환경부, 2013). 현재 지하수 수질관리는 공공기관 및 지자체 지정기관을 통해 진행되고 있으며, 검사기간은 수질채취로부터 통상 7~15일정도 소요되어 수질 관리 및 기준, 검사주기에 대한 애로가 많다. 현장 지하수관정에서 실시간 수질을 모니터링하고 이에 연동된 자동 수처리 시스템의 개발 및 도입은 나날이 심각해지는 환경오염 상황에서 선제적 예방과 해결방법으로 중요한 요소기술이다. 현재 지하수오염 및 부적합 음용의 수질처리는 화학약품, 필터여과, UV살균, O₃ (플라즈마)을 이용하는 것이 대표적이나, 화학약품의 경우 2차 오염이나 식품 세척 및 가공에 있어 부적합성의 한계점이 있다. 필터여과의 대표적인 RO필터의 경우 약 50% 순손실이 발생하고, UV 살균의 경우 UV에 의한 사용관리자의 위험 및 장비의 광부식 문제, O₃ 의 경우 고압전류 사용에 따른 위험성 등의 한계점이 나타나고 있다. 지하수 수질정화를 위한 광유도 활성산소(¹O₂, ·O^-₂)는 광감응제에 가시광의 빛 조사를 통해 생성되는 활성산소로의 에너지 및 전자 전이가 동시 진행되어 단일항 산소(¹O₂)와 슈퍼옥사이드 이온(·O^-₂)을 생성하게 된다. 생성된 활성산소는 유해미생물 또는 유기화학물과 개열, 제거, 치환 반응 등을 통해 미생물사멸 및 유해화학물질들이 분해 가능하다. 이를 이용한 지하수 유해미생물 사멸기술, 장비, 실시간 지하수의 분석기술 및 정수처리, 지하수 물순환 시스템 개발뿐만 아니라 지하수 음용수 및 오염개선, 지하수 기저유출에 의한 오염원 저감으로부터 지류·지천, 하천 본류 수질개선 등의 대상지역에 활용 가능하다. 또한 광유도 활성산소는 기존 상수도 수처리에 있어 오존(O₃) 처리와 이산화티탄을 이용한 AOP과정을 단일처리 공정으로, 기존 O₃ 의 특성상 확산 거리가 매우 길어 사람을 포함한 생체 내에 유입 시 다양한 부작용 발생과 O₃ 차폐시설 요구의 문제점 극복의 대안으로 환경 및 인체에 무해한 광유도 활성산소 시스템을 적극적으로 도입 및 적용해야 한다. 본 연구 목적은 정류상태 흡광분광기술을 이용한 실시간 수질 모니터링과 광유도 활성산소를 이용한 유해 미생물의 멸균효능 및 지하수 수질관리 기술로의 적용 가능성을 제시하고자 한다.

• 생명과학회지
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• 제32권11호
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• pp.855-864
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• 2022

Dipterocarpus tuberculatus Roxb.의 약리학적 효능은 광노화(photoaging), 염증(inflammation), 간독성(hepatotoxicity), 급성 위염(acute gastritis) 및 골유착(osseointegration)을 포함한 일부 분야에서만 연구되었다. 비만에 대한 D. tuberculatus의 새로운 효능을 규명하기 위해, Dipterocarpus tuberculatus Roxb.의 메탄올 추출물(MED)을 처리한 3T3-L1 지방세포에서 지방축적에 대한 억제효과와 지방분해에 대한 촉진효과를 연구하였다. MDI로 분화를 유도한 3T3-L1 지방세포에 분화 기간동안 MED를 처리했을 때, peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)γ와 CCAAT-enhancer binding protein (C/EBP) α의 mRNA 수준 뿐만 아니라 adipocyte fatty acid binding protein 2 (aP2)과 fatty acid synthase (FAS)의 발현을 억제하였다. MDI로 분화를 유도한 3T3-L1 지방세포에 분화 기간 동안 MED를 처리했을 때, Oil red O로 염색된 지방방울(lipid droplets)에서 유사한 감소가 관찰되었다. 더불어, 3T3-L1 지방세포에 MDI로 분화를 유도한 후 MED를 처리했을때, cAMP농도, free glycerol 농도, lipases의 발현을 포함한 lipolytic target의 증가가 관찰되었다. 이러한 결과는 MED가 MDI로 분화를 유도한 3T3-L1 지방세포에서 lipogenesis 저해제와 lipolysis 촉진제로서 새로운 역할을 갖음을 제시하고 있다.

• 청정기술
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• 제26권1호
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• pp.72-78
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• 2020

화석연료의 사용과 바이오가스 생산 과정에서 공기오염과 기후변화문제가 발생된다. 기후변화 주요 원인물질인 이산화탄소와 메탄을 양질의 에너지원으로 전환하는데 연구가 지속되고 있다. 본 연구에서는 바이오가스를 양질의 에너지로 전환하고 태양광과 풍력과 같은 연속생산의 문제가 있는 재생에너지와 연계된 태양연료를 생산하기 위해 플라즈마-탄화물 전환장치를 제안하였다. 그리고 이에 대한 가능성을 제시하기 위해 바이오가스 전환에 영향을 미치는 O₂/C비, 전체가스공급량, CO₂/CH₄공급비의 변화에 따른 전환 및 생성가스 특성 파악하였으며 그 결과는 다음과 같다. O₂/C비가 높아질수록 메탄과 이산화탄소의 전환이 증가하였다. 전체가스공급량은 임의 특정 값에서 최대의 전환을 보였다. CO₂/CH₄비 감소할 때 전환율이 증가되었다. 이상의 결과로 볼 때 본 연구에서 새로이 제안된 플라즈마 산화분해-탄화물 가스화 전환에 의한 태양연료 생산의 가능성이 확인되었다. 그리고 O₂/C비가 0.8이고 CO₂/CH₄를 0.67로 하여 전체가스공급량을 40 L min^-1 (VHSV = 1.37)로 공급할 경우 이산화탄소와 메탄 전환이 최대가 되어 생성가스 중 양질의 연료인 수소와 일산화탄소로의 전환이 최대를 보였다.

• 대한소아치과학회지
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• 제47권1호
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• pp.70-77
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• 2020

이 연구의 목적은 악궁 전반적으로 조사가 가능한 미백 LED를 이용하여 우식원성 Streptococcus mutans에 대한 광역동 치료의 효과를 알아보기 위한 in vitro 연구이다. S. mutans를 각각 두가지 다른 단계의 상태로 배양하였다. Planktonic 상태와 Hydroxyapatite disk와 CDC biofilm reactor를 5일간 사용하여 동적인 바이오필름 상태를 형성하였다. 20 μM 로 희석한 erythrosine을 5분간 전처리한후 가정용 미백기와 진료실 미백기를 사용하여 각 15분씩 광조사를 시행하였다. 실험 종료 후 각 실험군의 Colony Forming Unit를 측정하였으며 공초점 레이저 현미경를 이용하여 각 조건에 따른 광역동 치료 효과를 비교하였다. 실험 결과 S. mutans에 대한 aPDT효과는 control군과 비교시에 각각 플랑크토닉상태와 동적인 바이오필름 상태에서 모두 통계적으로 유의한 광역동 치료 효과가 나타났다(각각 p = 0.001, p = 0.002). 하지만 동적인 바이오필름 상태에서는 플랑크토닉 상태보다 광역동치료에 내성을 지녀 항미생물 효과가 떨어지는 양상이 관찰되었다. 진료실용 미백 LED와 가정용 미백LED는 유사한 항미생물 효과를 나타냈다. 구강악궁 전반적 조사가 가능한 미백용 LED는 우식의 원인이 되는 S. mutans 바이오필름에 유의한 광역동 치료의 효과를 나타냈으며, 이러한 결과는 치아 우식 예방으로의 광역동 치료의 임상적 적용 가능성을 제시한다.

• 청정기술
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• 제23권2호
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• pp.121-132
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• 2017

온실가스 배출과 지구온난화 문제로 인하여 화석연료를 대체할 수 있는 신재생에너지 개발 및 확산의 필요성이 증가하고 있는데, 청정에너지원인 수소가 주목을 받고 있다. 수소는 지구상에서 가장 많이 존재하는 원소이며, 화석연료, 바이오매스 및 물 등 다양한 형태로 존재한다. 수소를 연료로 사용하기 위해서는 경제적인 방법뿐만 아니라 환경에 미치는 영향을 최소화하는 방법으로 생산하는 것이 중요하다. 수소생산방법에는 전통적 방법인 화석연료 개질반응을 통한 생산과 재생가능한 방법인 바이오매스 및 물을 이용한 생산으로 나뉜다. 화석연료를 이용한 수소생산은 습윤개질반응, 자열개질반응, 부분산화반응 및 가스화반응 등 열화학적 방법으로 가능한데, 이를 청정에너지원으로서 사용하기 위해서는 수소생산과 더불어 이산화탄소 포집이 필요하다. 바이오매스를 이용한 수소생산은 그 양이 매우 미미한 수준이며, 특히 생물학적 전환법은 효율증가를 위한 반응기 구성, 수소생산미생물 배양 등 효과적으로 수소를 생산하기 위한 연구가 더욱 진행되어야 한다. 물분해를 통한 수소생산이 가장 청정한 수소생산기술이지만 태양광, 태양열, 풍력 등 재생 가능한 에너지원으로부터 충분한 에너지공급이 가능해야 한다.

• 한국자기학회지
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• 제17권4호
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• pp.172-177
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• 2007

셀(cell) 단위의 생체분자의 자성특성 검출을 위한 거대자기저항-스핀밸브(giant magnetoresistance-spin valves; GMR-SV) 바이오센서로서 미세 패턴된 모양에 따라 길이 방향과 폭 방향 용이축에 의존하는 자기저항 특성을 연구하였다. 바이오센서(biosensor)로서 사용할 스핀밸브 다층구조는 glass/NiO/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/NiFe 이었다. 자성 다층박막의 일축이방성을 만들기 위해 증착시와 소자 패턴닝 후 진공 열처리를 $200^{\circ}C$에서 300 Oe 정도 외부자기장을 인가하였다. 형상자기이방성 효과를 고려하여 광 리소그래피 과정으로 얻은 미세 활성영역 패턴 사이즈는 $2{\times}5{\mu}m^2$로 정하였다. 2단자법으로 길이방향의 센싱전류와 폭 방향의 고정층의 용이축 방향 각도에 의존하는 자장민감도의 변화는 바이오센서 소자로서 활용에 중요한 요인임을 확인하였다.

• 농업생명과학연구
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• 제43권6호
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• pp.35-43
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• 2009

본 연구에서는 서로 다른 지역에서 재배된 장뇌삼 8품종과 밭에서 재배된 재배인삼 등 총 9개체에 대해 장뇌삼 품종들 간의 유연관계를 분석하였다. RAPD분석에 사용한 random primer는 총 40종류(OPA 1~20, OPB 1~20)였으며, 이 중 34개가 각기 다른 지역에서 재배된 품종간의 집단을 형성하여 9개 품종간 유연관계를 밝히는데 유용하였다. 유연관계를 분석한 결과, 홍천과 재배인삼, 의성과 금산, 진안과 풍기와 강화, 상주와 안동 4개의 그룹으로 구분되었으며 이는 다시 2개의 그룹 "홍천-재배인삼-의성-금산", "풍기-강화-상주-안동"으로 구분 되었다. 9개 지역에서 수집한 품종간의 유사도 값은 최저 0.30, 최고 0.53으로 나타났다. RAPD방법은 사용법이 간단하고 소요시간이 적게 소요될 뿐만 아니라 적은 양의 DNA시료로도 분석이 가능한 검정법으로 형태적인 차이가 구별되지 않는 장뇌삼 품종 간의 유전적 유연관계를 밝히는 데 유용한 방법임을 알 수 있었다. 그러나 품종별 계통유연관계를 보다 정확히 분석하기 위해서 AFLP 또는 Molecular Maker를 이용하거나 계통분류에 널리 이용되는 핵, 엽록체 DNA의 유전자 염기서열 비교와 같은 정밀한 분자계통학적 연구가 수행되어져야 할 것으로 사료된다.

• 세라미스트
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• 제21권3호
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• pp.233-248
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• 2018

Photosynthesis of plant, algae, and certain types of bacteria can convert solar energy to electrons at high efficiency. There have been many research investigations to utilize this mechanism to develop photosynthetic bio-solar energy systems. In this article, the fundamentals of photosynthetic energy conversion mechanism are explained and various approaches are introduced and discussed.