Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제34권5호
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pp.718-724
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2010
공동수조와 예인수조에서의 프로펠러 단독특성 차이를 보정할 수 있는 위벽효과 연구를 수행하였다. 우선 공동수조의 실험에서 프로펠러의 상류가 아닌 작동 평면 위치에서 계측된 유속을 프로펠러 전진속도로 정의할 경우, 위벽효과의 수정 량 및 단독특성차이가 현저히 줄어드는 것을 확인하였다. 다음으로 양력판 이론에 의한 단독특성 계산을 통해, 프로펠러 평면에서의 위벽효과를 구하고 앞의 결과에 추가적인 보정을 수행하였다. 그 결과, 예인수조에서의 단독특성과 더욱 더 좋은 일치를 보여 주는 것을 확인하였다.
캐비테이션 터널에서 모형선 혹은 부분모형선을 사용하여 3차원 반류분포를 재현시키고자 할 때, 유동조절체를 사용하여 터널 위벽효과(Tunnel wall effect)를 감소시키는 경우가 있다. 유동조절체가 선미후류 유동에 미치는 영향과 터널 위벽효과를 해석하기 위하여 직사각형 단면의 시험부에 설치되어 있는 모형선과 유동조절체 주위 유동을 표면양력판 이론을 사용하여 해석하였다. Sydney Express 모형선 주위 유동에 대한 계산결과에 의하면 선체 표면 압력분포에 미치는 캐비테이션 터널의 위벽효과는 막음비(Blockage)가 5% 이내인 경우에는 무시할 정도이며, 막음비가 20% 이상인 경우에는 상당히 큼을 알 수 있다. 유동조절체를 선미 부근 터널벽에 설치함으로써 선미 유동중 축방향속도가 증가되었으며, 선체표면에서의 압력구배(pressure gradient)는 선미 경계층의 두께가 덜 증가되는 방향으로 변화되었음을 알 수 있었다. 유동조절체를 설치하여 재현된 반류분포는 등속도곡선의 폭이 좁아지기 때문에 추정된 실선반류 분포를 재현하기 위하여 유동조절체를 사용하는 경우가 있다. 표면양력판에 의해 계산된 반류분포는 이상유체 가정을 토대로 계산되었기 때문에 계측된 반류분포와의 차이를 보정하기 위해서는 경계층 계산이나 점성유동계산이 필요하다.
In this paper, incompressible two-dimensional Navier-Stokes equations are numerically solved for the study of steady laminar flow around a body with the wall effect. A second-order finite difference method is used for the spatial discretization on the nonstaggered grid system and the 4-stage Runge-Kutta scheme for the numerical integration in time. The pressure field is obtained by solving the pressure-Poisson equation with the Neumann boundary condition. To investigate the wall effect, numerical computations are carried out for the NACA 0012 section at the various blockage ratios. The pressure and skin friction on the foil surface, velocity pronto in its wake and drag coefficient are investigated as functions of the blockage ratio.
In order to study the resistance test technique for the submerged body in Large Cavitation Tunnel (LCT), DARPA Suboff, submarine model publicly available was manufactured. DTRC released the resistance test data of DARPA Suboff conducted at ship speeds up to 18.0 knots in high-speed towing tank in 1990. As LCT is considered restricted waterways with walls, the resistance test results must be corrected with three wall blockage effects called buoyancy effect, solid blockage effect and wake blockage effect. Before correction, the resistance of LCT was 16~20 % higher than that of DTRC. After correction, the resistance and the resistance coefficients were compared with those of DTRC. The corrected resistance of LCT shows good agreement with that of DTRC. The residual resistance coefficient shows the difference according to the calculation method of buoyancy and frictional resistance coefficient. This paper suggests the best way for the calculation of residual resistance coefficient, On the basis of the present study, it is thought that the operating conditions for the propeller cavitation and noise tests can be drawn through LCT tests.
목 적 : 본 연구는 3D 프린터를 이용하여 전립샘부위 팬텀을 제작하고 생체내선량측정(In-vivo dosimetry)을 통해 그 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 전립샘암 환자의 3차원 치료체적을 바탕으로 3D 프린터(3D EDISON+, Lokit, KOREA)를 이용하여 전립샘과 직장의 체적을 동일하게 모사한 팬텀을 제작하고, 컴퓨터단층촬영(Lightspeed CT, GE, USA)을 통해 팬텀영상을 획득하였다. 전립샘암 환자의 체적과 팬텀의 체적을 비교 한 후, 전산화치료계획시스템(Eclipse version 10.0, Varian, USA)을 이용하여 치료계획을 설계하였다. 팬텀 내 측정지점인 방광(Bladder), 전립샘(Prostate), 직장 위벽(Rectal anterior wall), 직장 아래벽(Rectal posterior wall)의 임의의 지점에 모스펫검출기(Metal OXIDE Silicon Field Effect Transistor, MOSFET)를 위치시켜 선량 측정값과 치료계획을 비교분석 하였다. 결 과 : 전립샘과 직장풍선의 환자체적은 각각 30.61 cc, 52.19 cc 이고, 팬텀체적은 31.12 cc, 53.52 cc로 각 체적의 차이는 3% 미만으로 확인되었다. 모스펫검출기의 정밀도는 3%이내로 측정되었고 선량의 변화에 따라 상관계수 R2 = 0.99 ~ 1.00 의 선형성을 보였다. 네 곳의 측정 지점을 치료계획된 선량과 비교한 결과 방광 1.4%, 전립샘 2.6%, 직장 위벽 3.7%, 직장 아래벽 1.5%로 나타났고 모스펫검출기의 정밀도를 고려한 선량측정의 정확성은 5% 이내로 평가되었다. 결 론 : 본 실험을 통해 3D 프린터를 이용하여 제작한 전립샘 부위 팬텀은 체적의 차이 3% 미만으로, 인체를 모사하는데 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였다. 제작된 팬텀을 이용한 생체내선량측정은 모스펫검출기의 정밀도를 고려하더라도 방광, 전립샘, 직장 위벽, 직장 아래벽의 모든 측정점에서 5% 이내의 정확도로 수행 할 수 있었다. 따라서 3D 프린트를 이용해 제작된 전립샘 부위 팬텀은 생체선량측정을 하는데 있어 매우 유용하였으며 향후 환자에게 직접 적용하기 어려운 부위를 팬텀으로 대체 제작하여 생체내선량측정이 가능할 것으로 사료된다.
H. pylori 유래의 위장 질환에 대한 예방 및 치료에 대체할 수 있는 방법으로 감염 원인균의 부착 억제와 탈착이 가능한 물질의 사용이 타당성 조사 및 그 기초연구를 목적으로 조사하였다. 우선, 닭에 면역접종을 하여 면역접종 횟수에 따른 IgG 항체의 증가를 확인하여 면역접종을 하지 않은 군에 비해 10배 이상 H. pylori에 대한 항체가 생산되는 것을 확인하였다. H. pylori가 위 상피세포에 결합하는 현상이 H. pylori의 감염에 중요한 첫 단계라는 점에 착안하여 H. pylori의 위벽세포에 대한 결합의 특성을 조사하는 한편, 여러가지 부착 억제 후보물질을 이용하여 단독 또는 H. pylori에 대한 난황 항체와 함께 H. pylori의 부착 억제 정도를 실험하였다. 부착 억제 실험의 결과, 난황 항체를 이용하여 H. pylori(NCTC11637, ATCC43526)가 AGS에 부착하는 것을 저해가 가능하였으며 NCTC11637와 ATCC43526 모두 균체 및 외막단백으로 면역접종하여 생산된 항체의 경우 0.5 mg/mL의 농도로 NCTC11637은 80%, ATCC43526은 60% 정도의 부착 억제를 하는 것으로 나타났다. 탈착 실험의 결과도 면역접종을 실시한 난황 항체가 40-60% 정도의 탈착 효과를 보였으며 균체 자체와 외막 단백을 항원으로 사용한 군 사이의 탈착력 차이는 크지 않았다. 그러나 이러한 결과들이 사용 균주에 따라, 특히 분리 균주를 이용한 경우에는 상이한 결과들이 나타나므로 항체를 이용한 경우에는 더 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다. 그러나 난황 항체는 식품성분의 하나로서 안정성의 면에서 매우 유리하고 대량 생산이 가능하므로 특이적 항체를 많이 생산할 수 있는 항원의 개발과 함께 정제도를 높인다면 더욱 좋은 효과를 기대할 수 있을 것이다. 그러나 외국의 다른 연구에서 보고된 경우와 같이 in vitro에서 유효한 물질이 in vivo에서 효과가 없는 경우도 종종 보고되고 있어 지금까지 탐색한 물질의 in vivo에서의 부착 억제 효과에 대한 진단도 함께 이루어져야 할 것으로 사료되며 또한 앞서 기술한 바와 같이 H. pylori의 결합에 관계하는 receptors 및 ligands가 어떤 특정한 한가지가 아니라 여러 가지의 복합적인 물질이 관여하는 것이기 때문에 여기에 대해서는 더 많은 연구가 뒷받침되어야 할 것이다.
Helicobacter pylori(H. pylori)는 위 감염증의 주된 원인균으로, 위염 및 위궤양을 일이키는 균으로 알려져 있다. 대부분의 성인 남녀의 위에서 발견이 되면, 특히 한국 성인의 위에서 60~90% 정도 발견된다. H. pylori을 제균하기 위해 많은 치료 방법들이 시도되었고 어느 정도의 제균 활성은 있었으나, 완벽한 제균은 기존의 치료 약물로는 어렵다. 따라서 기존의 약물보다 더 효과가 좋은 물질의 개발이 시급한 상황이다. 본 연구에서는 항균 능력이 뛰어난 물질 중, 쉽게 접할 수 있고 경구투여로 치료가 용이하여 약재나 식품으로 응용할 수 있는 물질들중 유기산들이 살균능력이 뛰어난 것을 알았다. 그 중 초산이 가장 뛰어나 살균효과를 보였다. 초산의 H. pylori에 대한 억제 능력을 확인하기 위해 농도별, 시간별로 in vitro 접촉실험법으로 실험을 시행하였다. 그 결과 0.3% 이상의 초산 용액에서는 H. pylori가 1분 이내에 100% 사멸되었다. In vitro 실험 결과를 토대로 BALB/c mouse를 이용한 in vivo 실험을 하였다. H. pylori를 경구투여로 위해 접종하였다. 다음 감염된 것을 확인하고 초산용액을 각 군에 해당하는 농도에 준하여 0.1mL를 1일 1회 혹은 3회 경구투여하였다. 초산에 의한 H. pylori의 사멸 정도를 재배양 실험법, urease test 및 ELISA법으로 확인한 결과 초산용액 0.2% 식이에서 모두 사멸되었다. RT-PCR법으로 검정한 결과는 초산용액 0.2%에서 밴드가 나타났지만 이는 사멸된 균의 것으로 보이며, 0.3%에서 존재하지 않는 것으로 나타났다. RT-PCR법에서 0.2% 초산용액 식이에서는 H. pylori가 확인되는 것은 H. pylori의 사균이 위벽에 붙어 있다가 RT-PCR법으로 확인되는 것으로 보였다. 따라서 이 연구 결과가 세상 사람들의 절반이상이 감염되어 있는 H. pylori를 퇴치하는 데 매우 유용한 자료가 될 것이다. 또한 초산을 이용한 기능성 식품 개발에도 중요한 자료로써 활용될 것으로 생각된다.
본 연구는 혈관벽 강화, 콜레스테롤 저하작용, 위벽보호, 해독작용, 치매예방 등의 효과가 있는 것으로 알려진 연근의 가공 식품 소재로써 활용 편의성을 높이고자 전처리 단계 중 인력에너지 소모가 많은 부분인 박피공정 처리 여부에 따른 연근의 항산화능 및 항고혈압능을 조사하였다. 연근의 박피여부에 따라 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드함량은 시료간 차이를 보이지 않았다. 박피하지 않은 연근의 경우, DPPH 전자공여능은 85.07%, SOD 유사활성은 20.84% 그리고 ACE 저해활성은 53.4%로 박피한 연근보다 높았다. 통상적으로 연근은 조리용 또는 가공식품 소재로 이용할 때 껍질의 떫은 맛, 색깔 등과 같은 이유로 박피 과정을 가지게 되는데, 본 실험결과, 박피로 인해 연근이 가지는 항산화능 및 항고혈압능이 특성에 따라 일부 감소하는 경향을 보였다. 따라서 연근 사용 시 당연하게 수반되었던 박피 전처리 공정의 생략 여부를 고민하는 것이 더 좋을 것으로 판단된다. 더불어 연근의 껍질에도 항산화에 도움이 되는 유용성분이 다량 함유되어 있을 것이기 때문에 연근의 과육과 껍질의 성분 분석, 항산화능 및 생리활성 분석을 통해 연근의 껍질에 관한 연구가 진행되어야 할 것이며, 연근의 일반적인 박피 이외 다양한 전처리 과정을 통한 성분 분석 및 생리활성에 관한 연구가 추가적으로 진행되면 좋을 것이라 판단된다.
본 연구는 혈관벽 강화, 콜레스테롤 저하작용, 위벽보호, 해독작용, 치매예방 등의 효과가 있는 것으로 알려진 연근을 식품소재로써 활용하고자 가공 전처리한 연근의 성분을 분석하고, 분말 이용성을 조사하였다. 박피 여부에 따른 연근분말의 이화학적 성분을 분석한 결과, 박피하지 않는 연근이 이화학적 성분 항목에서 박피한 연근보다 함량이 높았다. 색도의 경우, 박피하지 않는 연근의 밝기와 황색도는 감소하였으나, 적색도는 유의적으로 증가하였다. 무기질 함량은 박피하지 않은 연근분말에서 마그네슘, 칼슘, 철, 나트륨이 더 높게 검출되었고, 박피한 연근분말은 칼륨이 더 높게 검출되었다. 박피하지 않은 연근분말의 경우, linolenic acid와 behenic acid 함량이 박피한 연근보다 높았다. 유리당 함유량은 박피하지 않은 연근분말의 총 유리당 함량이 더 높게 검출되었는데, 이는 fructose, sucrose 및 maltose의 경우에 차이가 있었고, glucose는 함량의 차이가 없는 것으로 나타났다. 유기산 함유량은 박피로 인해 전체 함량이 증가하였다. 또한 유리 아미노산 함유량에서도 필수, 비필수 아미노산 모두 박피한 연근이 더 높게 검출되었다. 하지만 박피하는데 시간과 인력이 소모되고, 박피 시 연근의 조직 손상이 많으며, 미생물의 오염에 노출되어 있고, 껍질에 다량의 영양 성분이 있을 것으로 예상된다. 또한 박피하지 않은 연근이 맛에 관련된 품질요소 및 생리활성 물질을 함유하고 있을 것이라 사료되어 추후 연구가 지속되어야 할 것으로 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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