• 한국수자원학회논문집
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• 제57권3호
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• pp.151-164
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• 2024

상수도 공급을 위한 정수장에서 전염소 또는 중염소 공정이 도입된 수처리 공정의 염소농도 관리에 필요한 공정제어를 위하여 AI 기술을 활용한 수질예측 기법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 정수장 수처리 공정에서 실시간으로 관측, 생산되고 있는 수량·수질자료를 이용하여 염소소독 공정제어 자동화를 목적으로 침전지 후단의 잔류염소 농도를 예측하기 위한 AI 기반 예측모형을 개발하였다. AI 기반 예측모형은 과거 수질 관측자료를 학습하여 이후 시점의 수질에 대한 예측이 가능한 기법으로, 복잡한 물리·화학·생물학적 수질모형과 달리 간단하고 효율적이다. 다중회귀 모형과 AI 기반 모형인 랜덤포레스트와 LSTM을 이용하여 정수장의 침전지 후단 잔류염소 농도를 예측하여 비교하였다. 최적의 잔류염소 농도 예측을 위한 AI 모형의 입출력 구조로는 침전지 전단의 잔류염소 농도, 침전지 탁도, pH, 수온, 전기전도도, 원수의 유입량, 알칼리도, NH₃ 등을 독립변수로, 예측하고자 하는 침전지 유출수의 잔류염소 농도를 종속변수로 선정하였다. 독립변수는 침전지 후단의 잔류염소에 영향이 있는 정수장에서 확보가 가능한 관측자료중에서 분석을 통해 선별하였으며, 분석 결과 연구대상 정수장인 정수장에서는 중회귀모형, 신경망모형, 모델트리 및 랜덤포레스트 모형을 비교한 결과 랜덤포레스트에 기반한 모형오차가 가장 낮게 도출되는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서 제시하는 침전지 후단의 적정 잔류염소 농도 예측값은 이전 처리단계에서 염소주입량의 실시간 제어가 가능토록 할 수 있어 수처리 효율 향상과 약품비 절감에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 대한치과보철학회지
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• 제59권4호
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• pp.379-394
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• 2021

목적: 이전 연구에서 치은섬유아세포 혹은 성견 구개 연조직에 trichloroacetic acid (TCA)를 적용하는 것이 세포주기진행 유전자 발현의 변화를 일으키는 것으로 밝혀졌다. 이에 따라 본 연구에서는, hydrophobically modified glycol chitosan (HGC)기반의 나노방출제어시스템을 이용한 TCA 및 상피세포성장인자(EGF)의 순차적 방출시스템에서 이 효과를 검증하기 위하여 다양한 세포주기진행 유전자들의 발현을 규명하였다. 재료 및 방법: TCA와 EGF를 담지하는 HGC기반 나노방출제어시스템을 제작하였다. 실험군은 대조군(CON); TCA-담지형 나노방출제어시스템 투여군(EXP1); TCA- 및 EGF-담지형 나노방출제어시스템 투여군(EXP2)으로 정의되었다. 24시간 및 48시간 배양 시 37개 세포주기 유전자들의 발현을 분석하였다. 영향인자로서의 유전자 및 상관관계에 대해서도 분석하였다. 결과: Cyclins (CCNDs), cell division cycles (CDCs), cyclin-dependent kinases (CDKs), E2F transcription factors (E2Fs), extracellular signal-regulated kinases (ERKs)와 같은 다수의 유전자들과 기타 다른 세포주기 유전자들의 발현이 EXP1과 EXP2에서 상향조절되었다. E2F4, E2F5, GADD45G와 같은 세포주기차단 유전자들의 발현도 상향조절되었으나, 또다른 세포주기차단 유전자인 SMAD4의 발현은 하향조절되었다. 다중회귀분석에서 CCNA2, CDK4 그리고 ANAPC4가 ERK 유전자 발현에 가장 영향력 있는 유전자로 선정되었다. 결론: HGC기반 순차적 나노방출제어시스템을 이용한 TCA 및 EGF의 적용은 다양한 세포주기진행 유전자들의 발현을 상향조절함이 밝혀졌고, 이를 토대로 한 구강연조직증대시스템 개발의 가능성이 확보되었다.