• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.145-150
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• 2023

불균일 형태의 광 테이퍼 도파관은 단일 모드 광섬유나 광결정 도파관과 집적되어 고효율 모드 커플링을 위한 소자로 널리 사용되어 왔다. 본 논문에서는 이와 같은 특성을 나타내는 광 테이퍼 도파관을 사용하여 화학적 감지 및 바이오 감지를 위한 새로운 플랫폼을 제시하였다. 작동 원리는 광 방향성 결합기 (DC)와 다중 모드 간섭 결합기 (MMIC)의 결합효율과 간섭특성에 기반한다. 먼저, DC와 MMIC의 테이퍼 섹션에 대한 곡률 특성을 설명하고, 도파관 감도를 증가시키기 위한 최적화된 테이퍼 도파관의 설계 사양을 선택하였다. 다음으로, 감지 분석물의 굴절률 변화에 대한 센서 응답을 수치해석 하였다. 수치해석 결과, 결합기의 길이가 증가함에 따라 분석 물질의 굴절률 단위 (RIU) 변화 당 유효지수가 증가하였으며, 그 감도는 테이퍼 DC 및 MMIC 설계 기법을 사용하여 조정할 수 있음을 보여주었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권10호
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• pp.1746-1754
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• 2016

Recently, spherical beads entrapping quorum quenching (QQ) bacteria have been reported as effective moving QQ-media for biofouling control in MBRs for wastewater treatment owing to their combined effects of biological (i.e., quorum quenching) and physical washing. Taking into account both the mass transfer of signal molecules through the QQ-medium and collision efficiencies of the QQ-medium against the filtration membranes in a bioreactor, a cylindrical medium (QQ-cylinder) was developed as a new shape of moving QQ-medium. The QQ-cylinders were compared with previous QQ-beads in terms of the QQ activity and the physical washing effect under identical loading volumes of each medium in batch tests. It was found that the QQ activity of a QQ-medium was highly dependent on its specific surface area, regardless of the shape of the medium. In contrast, the physical washing effect of a QQ-medium was greatly affected by its geometric structure. The enhanced anti-biofouling property of the QQ-cylinders relative to QQ-beads was confirmed in a continuous laboratory-scale MBR with a flat-sheet membrane module.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권1호
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• pp.97-105
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• 2014

Quorum quenching (QQ) with a microbial vessel has recently been reported as an economically feasible biofouling control platform in a membrane bioreactor (MBR) for wastewater treatment. In this study, a quorum quenching MBR with a ceramic microbial vessel (CMV) was designed to overcome the extremely low F/M ratio inside a microbial vessel. The CMV was prepared with a monolithic ceramic microporous membrane and AHL-degrading QQ bacteria, Pseudomonas sp. 1A1. The "inner flow feeding mode" was introduced, under which fresh feed was supplied to the MBR only through the center lumen in the CMV. The inner flow feeding mode facilitated nutrient transport to QQ bacteria in the CMV and thus enabled relatively long-term maintenance of cell viability. The quorum quenching effect of the CMV on controlling membrane biofouling in the MBR was more pronounced with the inner flow feeding mode, which was identified by the slower increase in the transmembrane pressure as well as by the visual observation of a biocake that formed on the used membrane surface. In the QQ MBR with the CMV, the concentrations of extracellular polymeric substances were substantially decreased in the biocake on the membrane surface compared with those in the conventional MBR. The CMV also showed its potential with effective biofouling control over long-term operation of the QQ MBR.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제21권4호
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• pp.345-351
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• 2004

Highly ordered pure-silica MCM-41 materials possessing well-defined morphology have been successfully prepared with surfactant used as a template. The fabrication of mesoporous silica has received considerable attention due to the need to develop more efficient materials' for catalysis, separations, and chemical sensing. The surface modified MCM-41 was used as anadsorbent for biomolecules. Silica-supported organic groups and DNA adsorption on surface modified MCM-41 were investigated by FT-IR and UV-Vis spectrometer, respectively. The use of MCM-41 as the modification of electrode surfaces were investigated electrochemical properties of metal mediators with biomolecules. The modified ITO electrodes increased peak currents for a redox process of $[Ru(bpy)_3]^{2+}$ relative to the bare electrode. The electrochemical detection of DNA by cyclic voltammetry when the current is saturated in the presence of the mediator appeared more sensitive due to a higher catalytic current on the MCM-41 supported electrodes modified by carboxylic acid functional groups. The carboxyl or amine groups on the surface of MCM-41 interact and react with the $-NH_2$ groups of guanine and backbone, respectively. Highly ordered mesoporous materials with organic groups could find applications as DNA sensors.

• 센서학회지
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• 제7권4호
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• pp.254-262
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• 1998

수정진동자(QCM)위에 네 종류의 프탈로시아닌($MPc(OEH)_8$, M ${\equiv}$ Cu, Co, Sn, $H_2$) LB박막을 여러 층 적층시킨 후 순수한 질소 분위기 하에서 $NO_2$에 노출시켜 그 농도를 정량화 하였다. 사용한 네 종류의 프탈로시아닌 중에서 중심위치에 금속 이온이 자리하지 않은 $H_2Pc(OEH)_8$ 감응막이 $NO_2$에 대하여 가장 민감한 것으로 나타났다. 그러나 이 박막은 $NO_2$에 노출된 후 질소로 퍼지해도 처음의 주파수를 회복하지 못하는 비가역적인 흡착 양상을 보였다. NMR과 FTIR 스펙트럼 조사 결과 비가역적인 흡착은 빙고링과 프탈로시아닌 곁가지의 결합부위인 ether 그룹에서 일어나는 것으로 판명되었다. 따라서 비가역적으로 흡착이 일어나는 부분을 미리 고농도에서 포화시키는 방법으로 박막을 전처리 한 후 반복실험에 사용하였다. $CuPc(OEH)_8$박막 사용 시 수십 ppm 수준부터 4 ppm의 $NO_2$ 농도까지 정량화가 가능하였고 $H_2Pc(OEH)_8$ 박막의 경우에는 수 ppm부터 35 ppb까지의 낮은 농도까지 정량화가 가능하였다. 또한, 실제 대기 조건을 모사하기 위하여 운반기체를 순수한 질소 대신 공기로 교체하여 $H_2Pc(OEH)_8$ 감응막의 성능을 실험한 결과 산소의 영향으로 센싱 가능 한계가 수백 ppb 수준으로 증가하였다. 습기가 운반기체에 포함된 경우 감지 성능에 매우 큰 영향을 미쳤다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제16권12호
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• pp.1968-1976
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• 2006

Recombinant E. coli ACV 1003 (recA:: lacZ) was used to measure low concentrations of DNA-damaging chemicals, which produce $\beta$-galactosidase via an SOS regulon system. Very low $\beta$-galactosidase activities of less than 0.01 unit/ml, $\beta$-galactosidase produced through an SOS response corresponding to the 10 ng/ml (ppb) of DNA damaging chemicals in the environment, can be rapidly determined by using an alternative interferometric biosensor with optically flat thin films of porous silicon rather than by the conventional time-consuming Miller's enzyme assay as well as the ELISA method. fu order to enhance the sensitivity in the interferometry, it needs to obtain more uniform distribution and higher biolinking efficiency, whereas interferometric sensing is rapid, cheap, and advantageous in high throughput by using a multiple-well-type chip. In this study, pore size adjusted to 60 nm for the target enzyme $\beta$-galactosidase to be bound on both walls of a Si pore and a calyx crown derivative was apllied as a more efficient biolinker. Furthermore, anti-$\beta$-galactosidase was previously functionalized with the biolinker for the target $\beta$-galactosidase to be specifically bound. When anti-$\beta$-galactosidase was bound to the calyx-crown derivative-linked surface, the effective optical thickness was found to be three times as high as that obtained without using anti-$\beta$-galactosidase. The resolution obtained was very similar to that afforded by the time-consuming ELISA method; however, the reproducibility was still unsatisfactory, below 1 unit $\beta$-galactosidase/ml, owing to the microscopic non-uniform distribution of the pores in the etched silicon surface.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권9호
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• pp.1593-1604
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• 2016

Recently, bacterial quorum quenching (QQ) has been proven to have potential as an innovative approach for biofouling control in membrane bioreactors (MBRs) for advanced wastewater treatment. Although information regarding the microbial community is crucial for the development of QQ strategies, little information exists on the microbial ecology in QQ-MBRs. In this study, the microbial communities of biofilm were investigated in relation to the effect of QQ on anoxic/oxic MBRs. Two laboratory-scale MBRs were operated with and without QQ-beads (QQ-bacteria entrapped in beads). The transmembrane pressure increase in the QQ-MBRs was delayed by approximately 100-110% compared with conventional- and vacant-MBRs (beads without QQ-bacteria) at 45 kPa. In terms of the microbial community, QQ gradually favored the development of a diverse and even community. QQ had an effect on both the bacterial composition and change rate of the bacterial composition. Proteobacteria and Bacteroidetes were the most dominant phyla in the biofilm, and the average relative composition of Proteobacteria was low in the QQ-MBR. Thiothrix sp. was the dominant bacterium in the biofilm. The relative composition of Thiothrix sp. was low in the QQ-MBR. These findings provide useful information that can inform the development of a new QQ strategy.

• 한국진공학회지
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• 제18권4호
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• pp.259-265
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• 2009

본 연구에서는 열증착법을 이용하여 합성된 단결정의 산화아연 나노선들을 이용하여 전계효과트랜지스터를 제작하여 광학, 표면반응 및 전기화학적인 거동들에 대한 기초 연구들을 수행하였다. 100 nm의 지름과 길이 5 um 길이를 갖는 단결정 산화아연나노선의 전자 농도와 이동도는 각각 $1.30{\times}10^{18}cm^{-3}$과 $15.6cm^2V^{-1}s^{-1}$이었으며, 자외선을 나노선에 조사한 경우 약 400배 정도 전류가 증가하였다. 또한 나노선들은 여러 농도의 수소와 일산화탄소에 대해 잘 알려진 표면반응으로 기인한 기체 감지 특성을 보였고, 0.1 M NaCl 전해질 내에서 전형적인 산화아연의 나노선의 전기적 특성을 유지함을 확인하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_3호
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• pp.1817-1826
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• 2022

2012년 구미 불화수소 누출사고 이후 정부는 화학사고의 대응과 수습 등 재난관리를 체계화하고 있다. 특히, 행정안전부는 재난 및 안전관리 기본법을 근거로 화학사고 발생에 따른 주민대피에 대한 명령을 소관하고 있으므로 본 연구에서는 국립재난안전연구원의 화학사고 조사장비를 활용한 화학사고 이후 주민대피 의사결정 지원 및 활용방안을 제시하였다. 화학사고로 인한 과학적 정보수집을 위한 장비 운용체계는 상시와 비상시로 구분하여 원거리 측정장비와 근거리 측정장비의 역할 및 활용목적을 중심으로 제시하였다. 원·근거리 측정장비를 통해 취득된 데이터를 활용하여 비상시에는 화학물질의 검출여부를 모니터링하고, 상시에는 업체별 검출물질에 대한 데이터를 관리함으로써 주민대피 의사결정을 위한 기초자료로 활용할 수 있다. 상시 운용체계에 한하여 장비별로 현장 활용성을 검증하기 위해 화학물질을 측정한 결과, 원거리 측정장비에서는 화학물질의 실시간 검출이 가능함을 확인하였으며, 추후 장비의 측정가능 거리 및 범위에 대한 확인이 필요하다는 점을 확인할 수 있었다. 근거리 측정장비의 경우, 탄화수소 계열의 물질이 주로 검출되며, 온산국가산업단지에 비해 울산·미포국가산업단지에서 높은 수준으로 측정된 것을 확인하였다. 향후 지속적인 데이터 구축을 통해 화학사고 발생에 따른 의사결정 지원을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권3호
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• pp.248-257
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• 2009

Vibrio harveyi 쿼럼 센싱 (quorum sensing; QS) 신호전달에 대한 저해제들이 주 신호물질인 N-3-hydroxybutanoyl-L-homoserine lactone(3-OH-$C_4$-HSL)의 분자 구조를 변형함에 의해 개발되었다. 일련의 구조 변형체들인 N-(3-hyoxysulfonyl)-L-homoserine lactones(HSHLs)들은 고체상 유기합성법 (solid-phase organic synthesis method)으로 합성되었다. 이 물질들의 생체내 쿼럼 센싱 저해능이 V. harveyi 발광을 이용한 bloassay를 system에 의해 측정되었을 때, 모두 의미있는 저해효과를 보여주었다. 이 물질들과 3-OH-$C_4$-HSL 수용체 단백질인 LuxN 사이의 상호작용을 분석하기 위하여 LuxN의 신호 결합 부위를 다른 acyl-HSL 결합 단백질들과의 유사성에 기초하여 시험적으로 결정하였다. 이 추정 신호결합 부위의 부분적 삼차구조를 ORCHESTRA program을 이용하여 예측하였으며, 이 부위 내에서 3-OH-$C_4$-HSL와 HSHLs의 결합 형태와 에너지를 계산하였다. 이렇게 모델링을 통해 얻어진 결과와 생체 내 bioassay를 통해 얻어진 결과의 비교를 통해, 수용체 단백질과 그 리간드 사이의 상호 작용에 관한 in silica 해석이 특히 단백질의 삼차 구조에 대한 정보가 제한적인 경우에 보다 나은 저해제 개발을 위한 유용한 방법이 될 수 있음을 제안한다.