• Applied Microscopy
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• 제41권4호
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• pp.249-255
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• 2011

신경세포는 생존 및 정상적인 기능을 위하여 다량의 에너지를 소비하므로, 미토콘드리아의 기능이 매우 중요하다. 미토콘드리아는 신경세포 내에서 신경돌기를 따라 이동하기도 하고, 세포내 여러 상황에 따라 접합과 절단을 반복하면서 그 분포와 형태가 역동적으로 변화한다. 역동적인 미토콘드리아의 형태 변화는 주로 GTPase 단백질인 Dynamin-related protein-1 (Drp1)에 의한 절단에 의해 조절되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 중추신경계 신경세포에서의 미토콘드리아 분포 및 형태 변화 조절에 대해서는 비교적 연구가 미흡한 실정이다. 이 연구의 저자들은 미토콘드리아에 선택적으로 표적화되는 DsRed-mito 플라스미드를 일차 배양한 대뇌겉질 신경세포에 유전자 도입하여, 가지돌기 및 축삭에 분포하는 미토콘드리아의 길이와 역동성을 분석하였다. 흥미롭게도, 축삭 말단 부위에 분포하는 미토콘드리아의 길이가 세포체 근처의 축삭에 분포하는 미토콘드리아에 비하여 유의미하게 짧았다. 또한 Drp1 단백질이 가지돌기와 축삭에 다량 분포하며, 형광현미경하에서 이뤄진 실시간 촬영을 통해 축삭내에서 미토콘드리아의 절단이 활발하게 나타나는 것을 관찰하였다. 이를 통해, 축삭 말단 미토콘드리아의 길이 감소는 축삭 내 분포하는 Drp1 단백질의 활성에 의한 것으로 생각할 수 있었다. 위 가설을 검증하기 위하여, Drp1의 우성음성돌연변이 단백질을 신경세포에 유전자 도입하여 내재적 Drp1의 활성을 억제한 결과, 축삭 내 미토콘드리아 길이의 유의미한 증가가 관찰되었다. 이러한 결과들을 종합할 때, 대뇌겉질 신경세포에서 미토콘드리아의 절단은 축삭 내에서 지엽적으로도 진행되며, 이에 의하여 축삭내 위치에 따른 미토콘드리아의 길이 변화가 조절되는 것으로 생각되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제29권3호
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• pp.285-292
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• 2020

본 연구에서는 CFD 시뮬레이션 기법을 이용하여 유리온실의 내부 환경 변화를 예측하는 모델을 개발하였으며, 실험을 통해 확보한 데이터를 이용하여 이를 검증하였다. 주·야간 실험 데이터를 경계조건으로 하는 Case 1, 2, 3의 시뮬레이션 예측값은 실험값 대비 평균 2.62℃ 높게 나타났으며, 최대편차와 균일도는 각각 평균 1.12℃, 2.92%p 높게 나타났다. Case 1에서 Case 3으로 외기온도가 변화함에 따라 조성되는 온실 내부 온도는 평균 0.84℃의 차이를 보였으며, R²는 0.9628로 실험값과 시뮬레이션 예측값 간 유사한 경향을 보임을 확인하였다. 시뮬레이션 예측 결과 해석대상 온실 내 불균일한 온도분포를 확인하였다. 해석대상 온실의 효율적인 열에너지 관리를 위해 온실 내 방열관과 FCU의 위치 변경, 온실 구조 변경 등이 필요하다고 판단되었다. 추후 현장에서의 적용을 위해 정밀한 분석이 필요하며 이를 위해 온실 내부 작물 및 구조물 미고려, 온실을 완전 밀폐로 가정하는 등 모델 정립을 위한 조건들에 의한 열전달 현상을 고려한 모델의 개선이 필요하다고 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권12호
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• pp.706-713
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• 2017

본 연구는 국내 정수장에 무동력 와류 혼화장치를 설치하여 기존 기계식 급속혼화장치를 사용하는 정수장의 수처리 효율 및 적용 가능성을 비교 분석하였다. 이를 위해 무동력 와류 혼화장치의 유체 유동 특성 및 손실수두를 전산유체역학(CFD)으로 계산하였다. 혼화장치 내부의 수두손실률은 유입속도가 0.5 m/sec일 때 11.30%, 0.6 m/sec일 때 16.27%, 0.7 m/sec일 때 21.44%로 유입속도가 증가할수록 수두손실이 급격하게 증가하며 혼화지 설계 시 최적 유입 유속는 0.5 m/sec이다. 0.5 m/sec일 때 난류강도는 입구는 2.37%, 출구는 7.83%로 응집을 위한 혼화강도는 충분하다. 유입수의 유속이 0.38 m/sec인 정수장의 기계식 급속혼화장치 12대를 모두 무동력 와류 혼화장치로 대체하여, 3년 동안 운전한 정수장의 수질 검사결과는 기존의 급속혼화장치를 운전하는 정수장과 수질 차이가 없었으며 수질 기준에 적합하였다. 기존의 급속혼화장치를 무동력 혼화장치로 교체하면 1대당 동력소비량 64,143~65,306 kWh/y의 에너지를 절감할 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권4호
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• pp.443-448
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• 2015

선박용 질소산화물 저감장치의 혼합영역에서 유동혼합 성능을 개선하기 위해 스월형 혼합기가 개발되었다. 본 연구에서는 스월형 혼합기와 각단의 날개 각도가 조절 가능한 다단 스월형 혼합기가 고려되었다. 두 스월형 혼합기의 최적 날개 각도를 도출하기 위해 날개 각도가 균일지수 및 압력강하에 미치는 영향을 수치해석 기법을 이용하여 조사하였다. 스월형 혼합기에서는 혼합기의 날개 각도를 $10^{\circ}$ 에서 $80^{\circ}$ 까지 변화시킬 때, 최적의 유동혼합 성능은 베인 각도 $30^{\circ}$에서 $60^{\circ}$ 범위에서 나타났으나, 압력강하는 베인 각도 증가에 따라 선형적으로 증가하였다. 반면 다단 스월형 혼합기에서는 각 단의 날개각도를 조절함으로써 압력강하를 낮추면서도 높은 혼합성능의 유지가 가능함을 보였다.

• 한국음향학회지
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• 제34권1호
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• pp.36-45
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• 2015

유동광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 통계적으로 난류를 재생하는 방법에 대한 많은 연구들이 최근에 진행되고 있다. 그 중에서도, FRPM(Fast Random Particle Mesh) 기법은 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식 해석을 통해 도출된 정상상태 유동장의 난류 운동에너지와 소산 값을 이용하여 특정한 통계적 특성을 가지는 난류를 재생하는 기법으로서 유동광대역소음 문제 등에 성공적인 적용 예에 대해서 보고되고 있다. 하지만 기존의 FRPM 방법은 축류팬과 같이 축 대칭 특성을 갖는 기계의 경우 정상상태의 유동장을 기초로 광대역소음을 예측하는 문제에는 적용할 수 있으나, 원심팬과 같이 볼루트 영역으로 인하여 축 대칭이 성립되지 않는 기계류의 유동광대역소음에는 적용할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 FRPM 기법을 확장하여, 원심팬에서 발생하는 광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 비정상 RANS 방정식의 수치해와 연계하여 광대역소음원으로 고려되는 난류를 특정한 통계적 특성을 가지도록 재생할 수 있는 U-FRPM(Unsteady-FRPM) 기법을 제안하였다. 먼저 전산유체역학을 사용하여 RANS 방정식을 해석함으로써, 원심팬 주위의 비정상상태 유동장 정보를 도출하고, 음향상사법(Acoustic Analogy)을 기초로 도출된 유동소음원을 U-FRPM을 이용하여 모델링하였다. 모델링된 소음원은 경계요소법을 통해 구현되는 선형음향전파모델과 연계하여 수음점에서 광대역소음을 예측하는데 이용되었다. 예측된 결과와 실험결과의 비교를 통해 본 논문에서 제시한 방법의 유효성을 확인하였다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제44권2호
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• pp.258-266
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• 2020

Background: Oxidative stress-induced cardiomyocytes apoptosis is a key pathological process in ischemic heart disease. Glutathione reductase (GR) reduces glutathione disulfide to glutathione (GSH) to alleviate oxidative stress. Ginsenoside Rb1 (GRb1) prevents the apoptosis of cardiomyocytes; however, the role of GR in this process is unclear. Therefore, the effects of GRb1 on GR were investigated in this study. Methods: The antiapoptotic effects of GRb1 were evaluated in H9C2 cells by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide, annexin V/propidium iodide staining, and Western blotting. The antioxidative effects were measured by a reactive oxygen species assay, and GSH levels and GR activity were examined in the presence and absence of the GR inhibitor 1,3-bis-(2-chloroethyl)-1-nitrosourea. Molecular docking and molecular dynamics simulations were used to investigate the binding of GRb1 to GR. The direct influence of GRb1 on GR was confirmed by recombinant human GR protein. Results: GRb1 pretreatment caused dose-dependent inhibition of tert-butyl hydroperoxide-induced cell apoptosis, at a level comparable to that of the positive control N-acetyl-L-cysteine. The binding energy between GRb1 and GR was positive (-6.426 kcal/mol), and the binding was stable. GRb1 significantl reduced reactive oxygen species production and increased GSH level and GR activity without altering GR protein expression in H9C2 cells. Moreover, GRb1 enhanced the recombinant human GR protein activity in vitro, with a half-maximal effective concentration of ≈2.317 μM. Conversely, 1,3-bis-(2-chloroethyl)-1-nitrosourea co-treatment significantly abolished the GRb1's apoptotic and antioxidative effects of GRb1 in H9C2 cells. Conclusion: GRb1 is a potential natural GR agonist that protects against oxidative stress-induced apoptosis of H9C2 cells.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.353-360
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• 2010

경기만은 한강과 임진강 수계의 하구역을 중심으로 황해의 중부해역을 잇는 매우 중요한 해역이다. 특히 경기만 해역의 연안개발로 인한 하구습지와 연안습지의 훼손이 가속화되고 있다. 이러한 갯벌과 해저 퇴적체의 변화에 대한 이해와 원인 규명을 위해서는 조석 잔차류의 역할이 중요함을 제시하였다(Kim et al., 2009). 하지만 경기만에서의 조석 잔차류에 대한 정량적 연구는 잘 이루어져 있지 못하며, 연간 변동성에 대한 연구도 흔하지 않다. 본 연구에서는 경기만 주수로인 석모수로와 장봉수로에서 1년간 연속 관측한 수층별 조류를 이용하여, 조석 잔차류의 특성과 조류분조의 특성을 정밀하게 분석하였다. Kim et al.(2009)이 제안한 이동평균(Moving average) 기법을 이용하여 연간 월별 그리고 수층별 자료로 확대하여 분석하였다. 또한 조류조화분해를 실시하여 이동평균 기법의 잔차류 특성과 비교하였으며 계절별 수층별 조류분조의 특성을 제시하였다. 비조석성분인 잔차류 산정에는 이동평균 기법과 조류조화분해법이 동일한 결과를 보였으나 단주기 변동성 분석에는 이동평균기법이 장점을 가진 것으로 보인다. 석모수로의 잔차류는 연간 낙조류 방향이며, 표층에서 20-40 cm/s, 저층에서 10 cm/s 미만으로 분석되었다. 장봉수로에서는 연간 창조류 방향의 잔차류는 표층에서 15-30 cm/s, 저층에서 20 cm/s 안팎으로써 여름철에는 강한 경압형 구조를 보인다. 본 연구에서는 해저면에 설치된 음파식 유속계 자료의 처리, 조석잔차류의 산정과 경기만 수로에서의 연간 잔차류 수직 구조와 변동성에 대한 결과를 제시함으로써, 경기 일대의 물질이동과 퇴적체 변동성 연구에 기본적 자료로 활용될 것으로 판단된다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제16권6호
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• pp.413-422
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• 2012

The purpose of this study is to investigated the mechanism of pharmacological action of local anesthetic and provide the basic information about the development of new effective local anesthetics. Fluorescent probe techniques were used to evaluate the effect of lidocaine HCl on the physical properties (transbilayer asymmetric lateral and rotational mobility, annular lipid fluidity and protein distribution) of synaptosomal plasma membrane vesicles (SPMV) isolated from bovine cerebral cortex, and liposomes of total lipids (SPMVTL) and phospholipids (SPMVPL) extracted from the SPMV. An experimental procedure was used based on selective quenching of 1,3-di(1-pyrenyl)propane (Py-3-Py) and 1,6-diphenyl-1,3,5-hexatriene (DPH) by trinitrophenyl groups, and radiationless energy transfer from the tryptophans of membrane proteins to Py-3-Py. Lidocaine HCl increased the bulk lateral and rotational mobility of neuronal and model membrane lipid bilayes, and had a greater fluidizing effect on the inner monolayer than the outer monolayer. Lidocaine HCl increased annular lipid fluidity in SPMV lipid bilayers. It also caused membrane proteins to cluster. The most important finding of this study is that there is far greater increase in annular lipid fluidity than that in lateral and rotational mobilities by lidocaine HCl. Lidocaine HCl alters the stereo or dynamics of the proteins in the lipid bilayers by combining with lipids, especially with the annular lipids. In conclusion, the present data suggest that lidocaine, in addition to its direct interaction with proteins, concurrently interacts with membrane lipids, fluidizing the membrane, and thus inducing conformational changes of proteins known to be intimately associated with membrane lipid.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.26-35
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• 2016

수소는 공해가 없는 청정에너지 자원으로, 이를 활용하기 위한 많은 연구가 진행되고 점차 생산 및 소비량이 늘어날 것으로 전망된다. 그러나 수소의 열화학적 특성 상 매우 높은 가연성을 가지며, 특히 밀폐공간에서 수소 가스가 누출되는 경우에 위험성이 높다. 본 연구에서는 전산유체역학 해석기법을 적용하여 밀폐된 공간 내부의 수소가스 누출 현상에 대한 수치해석 연구를 수행하였고, 실험결과와 비교하였다. 또한, 검증된 해석기법을 적용하여 누출공의 크기에 따른 가스 확산 거동에 대하여 해석하고 다양한 기법을 통해 분석하였다. 누출 시간 경과에 따른 공간 내의 가연영역을 누출공 크기 별로 확인하고, 가연영역의 체적분율을 통하여 누출공의 크기가 증가할수록 공간 내부의 가연영역은 급속히 성장함을 확인하였다. 또한 수소 가스의 누출량과 가연영역이 천장까지 성장하는 최소 소요시간 사이의 관계를 도출하였다. 특정 모니터링 지점에서 가스 몰분율 분석을 통해 가스는 형상 규모의 영향을 받지 않고 등방적 특성으로 퍼져나감을 확인하였으며, 특정 지점에서의 가스 농도는 누출구로부터 발생하는 주 유동의 효과와 밀폐공간에서의 가스 누적 효과를 모두 고려해야 함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.126-132
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• 2016

본 연구는 전산유체역학 기법을 이용하여 수소 생산 플랜트의 개질 튜브 공정가스와 버너 가스 온도에 따른 화학반응과 열변형 특성을 분석한다. 개질로 내부의 온도는 약 800 K 내지 1000 K 이상으로 고온으로 유지되기 때문에 튜브의 열변형 문제가 심각하게 발생할 수 있다. 따라서 개질로의 구조건전성을 평가하고 안정된 생산력을 가진 장비를 운영하기 위해서 반응과 열변형 특성에 대한 이해는 필수적이다. 본 연구는 상용 전산해석 코드(ANSYS Fluent/Mechanical V.13.0)를 사용하여, 대류, 전도 및 복사 열전달을 포함한 복합 열전달과 난류유동을 3차원적으로 해석하였다. 특히, 열유동 특성에 따른 연성해석(Fluid-Solid Interaction: FSI)를 수행하였으며 고온 버너가스와 공정가스 운전조건에 따른 반응 특성과 열변형 변화를 분석하였다. 수치해석 결과, 개질 공정가스와 버너 가스의 주입온도가 각각 200 K 감소하면, 수소생성량은 최대 약 4 배, 최소 약 2 배 감소한다. 또한, 공정가스와 버너 가스의 주입온도에 따라 열변형은 최대 약 20%, 최소 약 15% 감소한다.