• 대한환경공학회지
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• 제38권5호
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• pp.242-248
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• 2016

연료전지에서의 전체 반응 속도는 산화전극에서 일어나는 수소산화반응에 비해 그 반응 속도가 현저히 느린 환원전극에서의 산소환원반응(oxygen reduction reaction, ORR)에 의해 결정된다. ORR 효율성 평가를 용이하게 하는 지표(descriptor)로서 촉매 표면에서의 산소원자 흡착강도를 활용하는데, 산소흡착강도는 촉매 표면의 기하학적 구조 변형에 따른 전자구조를 변형함으로써 조절할 수 있다. 이에 본 연구에서는 백금 표면의 원자모델을 이용하여 표면의 기하학적 구조가 산소흡착강도에 미치는 영향과 그 원인을 밀도범함수이론(density functional theory, DFT) 계산을 통해 분석하였다. 먼저, 기하학적 구조를 인위적으로 변형시킨 Pt(111) 표면에서의 산소흡착반응을 밀도범함수이론 계산을 이용해 분석함으로써 기하학적 구조변화가 산소흡착강도에 미치는 영향(strain effect)을 확인하였다. 최적화한 Pt 격자상수($3.977{\AA}$)에 ${\pm}1%$ 간격의 변화율을 적용하고 각 변화율마다의 산소흡착강도를 계산하였는데, Pt-Pt 원자 간 거리가 멀어질수록 산소흡착강도가 강해지는 것을 확인하였다. 이는 원자 간 거리가 증가할수록 d-band center가 페르미 준위(Fermi level)쪽으로 이동하게 되며, 이로써 일부 반결합 오비탈(anti-bonding orbitals)에 전자가 채워지지 않기 때문에 전체적으로 반결합 오비탈이 형성될 가능성이 적어지기 때문이다. 결과적으로, 순수한 백금이 가진 격자상수($3.9771{\AA}$) 보다 약 2~4% 작은 백금 표면 격자크기를 가질 수 있도록 유도할 수 있다면 산소흡착강도가 적절히 약하게 조절될 수 있으며, 이는 순수한 백금보다 더 향상된 ORR 성능을 가진 촉매물질 개발 연구를 위한 기초자료로서 활용할 수 있을 것이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제8권1호
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• pp.81-95
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• 2015

The permeability behavior of Ariake clays has been investigated by constant rate of strain (CRS) consolidation tests with vertical or radial drainage. Three types of Ariake clays, namely undisturbed Ariake clay samples from the Saga plain, Japan (aged Ariake clay), clay deposit in shallow seabed of the Ariake Sea (young Ariake clay) and reconstituted Ariake clay samples using the soil sampled from the Saga plain, were tested. The test results indicate that the deduced permeability in the horizontal direction ($k_h$) is generally larger than that in the vertical direction ($k_v$). Under odometer condition, the permeability ratio ($k_h/k_v$) increases with the vertical strain. It is also found that the development of the permeability anisotropy is influenced by the inter-particle bonds and clay content of the sample. The aged Ariake clay has stronger initial inter-particle bonds than the young and reconstituted Ariake clays, resulting in slower increase of $k_h/k_v$ with the vertical strain. The young Ariake clay has higher clay content than the reconstituted Ariake clay, resulting in higher values of $k_h/k_v$. The microstructure of the samples before and after the consolidation test has been examined qualitatively by scanning electron microscopy (SEM) image and semi-quantitatively by mercury intrusion porosimetry (MIP) tests. The SEM images indicate that there are more cut edges of platy clay particles on a vertical plane (with respect to the deposition direction) and there are more faces of platy clay particles on a horizontal plane. This tendency increases with the increase of one-dimensional (1D) deformation. MIP test results show that using a sample with a larger vertical surface area has a larger cumulative intruded pore volume, i.e., mercury can be intruded into the sample more easily from the horizontal direction (vertical plane) under the same pressure. Therefore, the permeability anisotropy of Ariake clays is the result of the anisotropic microstructure of the clay samples.

• KSBB Journal
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• 제10권5호
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• pp.475-481
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• 1995

금속결합 단백질인 metallothionein (MT) 유전자 의 발현이 효모의 중금속 내성과 제거 특성에 미치는 영향을 살펴보았다 MT유전자로 형질전환된 재조합 효모는 숙주세포에 비해서 $Cu^{2+}$내성이 3배 이상 증가하였으나, $Cr^{2+}, Pb^{2+}, Znr^{2+}$에 대한 내성은 숙주세포와 별차이가 없었다. 재조합효모는 8mM $CuSP_4$를 함유하며 포도당을 탄소원으로 한 배지에서 18.9mg $Cu^{2+}$/g dry cell로 $Cu^{2+}$를 제거하였다. $Cu^{2+} 와 Zn^{2+}$의 훈합배지에서 $Cu^{2+}$가 존재함으로써 $Zn^{2+}$이 효모에 미치는 독성을 완하시켜 효모의 생육 속도와 최종균체농도를 증가시켰다. 재조합효모의 $Cu^{2+}$ 제거량은 배지중 $Cu^{2+}$농도에 비례하였다. $Cu^{2+}$ 농도가 2배, 3배 증가할 때 균체 g당 $Cu^{2+}$제거량은 각각 2.3배, 3.1배 증가하였다. 그러나 $Cu^{2+}$제거효 율은 $Cu^{2+}$농도와 무관하게 거의 얼정한 값인 57% 를 보였다. $Zn^{2+}$제거량은 $Zn^{2+}$농도에 비례하나 증가율은 $Cu^{2+}$간에 비하여 매우 낮았다.

• ALGAE
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• 제32권1호
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• pp.57-66
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• 2017

The red alga Gracilaria vermiculophylla, a species native to the waters of Korea and Japan, has invaded marine coastal areas of Europe and the Americas, thriving in conditions that differ from those of its native habitat. In recent years, G. vermiculophylla has been discovered in the Long Island Sound (LIS) estuary growing alongside the native congener Gracilaria tikvahiae. The goal of this study was to determine whether the two strains of G. vermiculophylla from different regions of the world have evolved genetic differences (i.e., ecotypic differentiation) or if the physiological performance of the strains simply reflects phenotypic plasticity. Two strains of G. vermiculophylla (isolated in Korea and LIS) and a strain of the LIS native G. tikvahiae were grown for four weeks under temperatures ranging from 20 to $34^{\circ}C$ using a temperature gradient table (all other environmental conditions were kept constant). At the end of each week, wet weight of each sample was recorded, and thalli were reduced to the original stocking density of $1gL^{-1}$ (excess biomass was preserved for tissue carbon and nitrogen analysis). Generally, the growth rates of Korean G. vermiculophylla > LIS G. vermiculophylla > G. tikvahiae. After one week of growth G. tikvahiae grew 9.1, 12.0, 9.4, and 0.2% $d^{-1}$, at temperatures of 20, 24, 29, and $34^{\circ}C$, respectively, while G. vermiculophylla (LIS) grew 6.6, 6.2, 5.7, and 3.6% $d^{-1}$. G. vermiculophylla (Korea) grew 15.4, 22.9, 23.2, and 10.1% $d^{-1}$, much higher than the two strains currently inhabiting the LIS. On average, the LIS G. vermiculophylla strain contained 4-5% DW N, while the Korean strain and G. tikvahiae had more modest levels of 2-3% N DW. However, tissue N content declined as temperature increased in LIS and Korean G. vermiculophylla. The non-native haplotype may have evolved genetic differences resulting in lower growth capacity while concentrating significantly more nitrogen, giving the non-native a competitive advantage.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제29권4호
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• pp.234-239
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• 2001

천연풍미소재로 정미성 nucleotide 함량이 높은 효모추출물을 만들기 위해서 세포내 RNA 함량이 높은 효모균주 S , cerevisat MTY 62를 선별하여TRh, 당밀과 CSL배지로 발효조 회분배양과 유가배양을 수행하였다. 여러가지 단양한 간헐적 유가배양 중에서 40% 당밀과 20% CSL의농축기질액을 50ml 다섯번 공급하는 간헐적 유가배양 (IFB-IV) 에서 최대 세포농도는 33.8g-DCW/1 RNA 농도는 5221 mg/l RNA 함량은 153 mg-RNA/g DCW 값을 나타내었다. 일정속도의 유가배양에서는 기질 요액(40% molasses, 20% CSL)을 배양 9~13시간에서는 49 ml/h 13~21 이시간에서는 24 ml/h 그 이후로는 18 ml/h 로 기질공급속도를 단계적으로 감소시키는 유가배양 (CFB-III) 에서 42.7g-DCW-1 최대 세포농도를 5545 mg RNA/1의 RNA농도를 보여, 간헐적 및 일정 속도 유가배양 중에서 가장 높은 세포농도와 RNA 농도 값을 나타내었다. 그러나 RNA 함량 면에서는 가장 낮은 130 mg-RNA/g-DCW 값을 보여다. 즉 세포농도가 높을수록 RNA 함량은 감소하는 경향을 나타내었다. 이 상의 두 가지 유가배양에 대해 비증식속도 ($\mu$)에 따른 RNA 함량을 조사한 결과, $\mu$값이 증가할수록 RNA 함량도 증가하였다. 그러나 일정한 $\mu$에서는 일정속도의 기질공급 방식보다 간헐적 기질공급 방식이 더 높은 RNA 함량을 나타내었다.

• KSBB Journal
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• 제25권2호
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• pp.155-166
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• 2010

Inonotus obliquus 균사체의 액상배양을 통해 항당뇨 및 면역증강 효능의 세포벽다당체 (IPS) 생산 공정을 개발하기 위한 첫 시도로서, 고생산성 균주를 개발하는 연구를 수행하였다. Inonotus obliquus는 균사체로 성장할 때 포자를 형성하지 못하므로 단일 세포주를 얻기가 힘든 것으로 관찰되었다. 따라서 Inonotus obliquus 균사체로부터 대량의 원형질체 형성 및 재생에 의한 단일 콜로니 획득 방법을 개발함으로써 생산균주를 신속하게 개량하고자 하였다. 개량된 filtration 방법을 적용해서 원형질체를 회수한 결과, 기존의 trapping 방법에 의해 회수한 수보다 약 5배 증가한 $2.3{\times}10^6$ protoplasts/mL의 원형질체를 회수할 수 있었으며, 원형질체 재생률 또한 $10^{-2}{\sim}10^{-3}$로서 비교적 높게 나타났다. 한편 Inonotus obliquus 균사체의 경우 IPS의 함량이 세포 무게 당 거의 일정한 양을 함유하고 있는 것으로 확인되었으므로, IPS의 생산성을 증가시키기 위해서는 최종 액상 생산배양에서의 균체량 증가가 가장 중요한 것으로 판단되었다. IPS 고생산성의 균주를 개발하기 위해, 이미 선별된 고생산성 균주들의 균사체를 다양한 조건으로 UV 처리한 후, 생존한 원형질체로부터 고생산성의 변이주들을 지속적으로 선별한 결과, 16~18 g DCW/L 범의의 높은 균체 생산성을 보이는 우량균주들을 다수 선별할 수 있었다. 특히 고체 성장배지에서 빠른 성장속도를 보여주는 대부분의 균주들이 최종 액상 생산배양에서도 고생산성 및 고안정성을 보여주는 것으로 나타났다. 이 결과로부터 일련의 균주 개발 공정의 초기 단계에 속하는 고체 성장배양에서 성장속도가 낮은 균주들을 미리 제외시킬 경우, 균주선별의 효율성이 매우 높아짐을 확인할 수 있었다. 최종적으로 97%의 치사율을 보이는 UV 변이처리 조건에서 균사체 생산성이 약 22 g/L에 이르며, 생산 안정성도 높은 우량 균주 (OBLQ756-15-5)를 획득할 수 있었는데, 이 균주를 이용하여 현재 IPS 대량 생산을 위한 pilot-scale 발효조 배양공정을 개발 중이다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제33권1호
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• pp.41-50
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• 2005

Leu. mesenteroides KCCM 35471을 변이처리하고 젖산과 초산이 2:1로 함유된 유기산 조정 배지에서 screening을 하여 유기산 내성 변이균주 M-200을 얻었다. 내산성 개량균주 M-200과 야생균주 LM-W는 $10^{\circ}C\~30^{\circ}C$ 온도범위와 pH $3.5\~4.5$의 영역에서 생육 특성에 대해 실험을 행하였다. 내산성 변이균주 M-200의 경우에는 HCI로 조절한 배지에서는 $10^{\circ}C$, pH 3.5영역에서도 증식하였다. 유기산으로 조절한 배지에서는 $10^{\circ}C$, pH 3.8의 영역까지 증식하였다. 내산성 변이균주 M-200과 야생균주 LM-W를 김치에 starter로 첨가하여 $10^{\circ}C$에서 발효시킨 결과를 살펴보면, 내산성 변이균주 M-200은 김치 발효가 끝나는 시점까지 산도 0.55 이하를 유지하였다. 이는 김치의 적숙 기간을 산도가 $0.4\~0.75\%$일 때로 본다면 내산성 변이균주 M-200을 첨가한 군은 발효기간 내내 적숙기를 유지한다는 것을 알 수 있었다. 또한 이를 야생균주 LM-W를 첨가한 군과 비교해보면 가식기간이 약 3.5배 연장됨을 볼 수 있었다. 그러나 지나친 M-200의 생육으로 Lac. plantarum의 생육이 떨어지고 김치의 산도가 올라가지 못하고 신맛이 부족하여 김치의 관능이 떨어졌다. 유기산 분석에 있어서도 젖산의 생산이 대조군에 비해 발효 21일째부터는 약 절반 정도 밖에 생산하지 못하였다 따라서 starter 첨가량 조절과 다른 변이주 들과의 혼합첨가를 한다면 좋은 관능을 갖는 김치를 생산할 수 있을 것으로 생각되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.25-31
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• 2010

4대강 사업이나 항만의 지속적인 건설 및 관리 등으로 인해 준설점토의 발생량은 꾸준히 증가할 것이다. 이러한 준설점토를 매립재료 등으로 유효하게 재활용하기 위해 지반공학 관련 기술자들은 많은 노력을 기울여 왔다. 그러나 준설점토가 일반적으로 매우 높은 초기 함수비를 갖고 있으며 동시에 강도 역시 매우 낮은 점을 생각하면 준설된 점토의 처리를 위한 장비의 주행성 확보나 혹은 압밀을 위해 많은 시간이 필요하다는 등의 다양한 문제에 직면하게 된다. 최근까지 경제성과 효과면에서 탁월한 시멘트를 이용한 준설점토의 처리 등에 많은 연구 성과가 발표되고 혹은 현장에서 효과적인 처리공법으로 사용되고 있지만, 시멘트 자체가 지반 내에서 6가크롬이나 수은 등의 중금속을 유출하는 경우 환경 부하의 증가 뿐만 아니라 지하수를 통한 오염 확산 등에서 우려되는 점이 없지 않다. 따라서 가급적 시멘트 혼합비를 낮출 수 있는 방안에 대한 검토가 이루어져야 한다는 것이 저자들의 판단이며 이를 위해 빈배합 시멘트 혼합점토의 거동에 대해 연구를 수행하였다. 본 논문에서는 특히 압밀 특성에 초점을 맞추어 분석하였으며 연구 결과 압밀 침하량의 억제와 압밀속도의 증가가 동시에 나타나는 시멘트 고화제 혼합비 시작점은 4%~6% 정도인 것을 확인하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.81-90
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• 2008

이 논문에서는 적분형 르장드르 다항식을 사용한 3차원 계층적 고체요소의 유한요소 정식화를 보여준다. 제안하는 육면체 고체요소는 절점, 변, 면, 그리고 내부모우드를 포함한은 4개의 서로 다른 모우드로 구성되어 있다. 영에너지 모우드와 일정변형률 조건을 확인하기 위해 고유치 시험과 조각시험이 수행되었다. 여기에 추가되어, 적응적 p-유한요소해석을 위해 유한요소해석으로부터 구한 후처리 응력값의 평활화에 기초를 둔 사후오차평가 기법이 연구된다. 자유도가 증가함에 따라 수렴속도측면에서 균등 p-분배와 불균등 p-분배에 의한 유한요소해의 차이점이 비교된다. 제안된 요소의 성능을 보이기 위해 간단한 캔틸레버보가 테스트되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.59-59
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• 2011

We will report atomically sharp epitaxial growth of $Bi_2Se_3$ three-dimensional topological insulator films on Si(111) substrate with molecular beam epitaxy (MBE). It was achieved by employing two step growth temperatures to prevent any formation of second phase, like as $SiSe_2$ clusters, between $Bi_2Se_3$ and Si substrate at the early stage of growth. The growth rate was determined completely by Bi flux and the Bi:Se flux ratio was kept ~1:15. The second-phase-free atomically sharp interface was verified by RHEED, TEM and XRD. Based on the RHEED analysis, the lattice constant of $Bi_2Se_3$ relaxed to its bulk value during the first quintuple layer implying the absence of strain from the substrate. Single-crystalline XRD peaks of $Bi_2Se_3$ were observed in films as thin as 4 QL. TEM shows full epitaxial structure of $Bi_2Se_3$ film down to the first quintuple layer without any second phases. This growth method was used to grow high quality epitaxial $Bi_2Se_3$ films from 3 QL to 3600 QL. The magneto-transport properties of these thin films show a robust 2D surface state which is thickness independent.