• 멤브레인
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• 제20권1호
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• pp.29-39
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• 2010

본 연구는 차세대 에너지원으로 주목 받고 있는 직접메탄올연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)에 대해 mutiscale 기법을 사용하여 DMFC의 MEA부분에 대한 상세 모델링 및 전산모사를 통한 이론적 고찰을 시도하였다. 본 연구에서 이용한 multiscale 모델링 방법은 공정시스템 공학의 kinetic 중심의 모델링 방법과 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)의 유동중심의 모델링 방법을 유기적으로 결합하여 모사 중간에 필요한 데이터 교환을 함으로써 정확한 모델링 및 전산모사 결과를 얻었다. CFD 모델링으로 유체 이동현상을 3차원으로 해석하였고, 동시에 복잡한 비선형 대수방정식으로 표현되는 반응속도, 전기화학반응을 DAE (Differential & Algebraic Equation) solver로 계산하였다. 모델은 메탄올의 산화반응과 산소의 환원반응을 중심으로 MEA (Membrane Electorde Assembly)부분에서 물리화학적, 전기적 현상 현상을 규명하고, 반응 메커니즘을 구성하였다. MEA 모델은 3차원 공간에서 변위를 가지는 3차원 모델로 구성하였으며, 정상상태 및 등온공정의 조건하에 수립되었다. 이를 통해 channel을 포함한 MEA 부분에서 발생되는 물리적, 화학적, 전기적 현상을 정확히 예측 할 수 있다. 본 연구를 통해 수행된 결과는 DMFC의 실험계획 및 운전조건을 도출함에 있어 매우 유용한 역할을 할 수 있을 것으로 사료되며, 추가적인 연구를 통해 DMFC의 상용화에 크게 이바지 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권1호
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• pp.26-34
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• 2005

토양과 유기화합물의 접촉시간은 흡착과 탈착의 특성에 영향을 미치는 중요한 요소 중의 하나이다. 본 연구에서는 atrazine의 토양 흡착과 탈착에 미치는 접촉시간의 영향을 연구하였다. 등온 흡착실험을 수행하여 토양과 수용액 사이의 분배계수를 구하였고, 탈착에 대한 동력학 실험을 수행하고 three-site desorption모델을 이용, 회기분석 하여 탈착속도 계수들을 추산하였다. atrazine과 토양의 접촉시간은 2일에서부터 8개월까지 변화시켰다. 2일 흡착에 대한 atrazine의 흡착등온 곡선은 거의 선형이었고$(r^2>0.97)$, 흡착분배계수는 토양의 유기탄소 함량과 강한 양의 상관관계를 가졌으며 사용한 모든 토양에서 접촉시간이 길어질수록 증가하였다. 흡착곡선에서의 비선형성은 Houghton muck토양을 제외하고는 접촉시간에 따라 증가하지 않았다. 탈착실험 분석으로부터 접촉시간이 증가함에 따라 equilibrium site분율은 감소하고 non-desorbable site 분율은 증가함을 알 수 있었다. 사용한 모든 토양에서 토양유기탄소 함량으로 표준화한 경우 desorbable sites 에서의 atrazine농도는 접촉시간에 따라 비교적 일정한 것에 비해 non-desorbable site에서의 atrazine농도는 접촉시간이 증가함에 따라 증가하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권10호
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• pp.1085-1091
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• 2009

A phytase with high activity at low temperatures has great potential for feed applications, especially in aquaculture. Therefore, this study used a degenerate PCR and TAIL PCR to clone a phytase gene from Erwinia carotovora var. carotovota, the cause of soft rot of vegetables in the ground or during cold storage. The full-length 2.5-kb fragment included an open reading frame of 1,302 bp and encoded a putative phytase of 45.3 kDa with a 50% amino acid identity to the Klebsiella pneumoniae phytase. The phytase contained the active site RHGXRXP and HD sequence motifs that are typical of histidine acid phosphatases. The enzyme was expressed in Escherichia coli, purified, and displayed the following characteristics: a high catalytic activity at low temperatures (retaining over 24% activity at $5^{\circ}C$) and remarkably thermal lability (losing >96% activity after incubation at $60^{\circ}C$ for 2 min). The optimal phytase activity occurred at pH 5.5 and ${\sim}49^{\circ}C$, and the enzyme activity rapidly decreased above $40^{\circ}C$. When compared with mesophilic counterparts, the phytase not only exhibited a high activity at a low temperature, but also had a low $K_m$ and high $k_{cat}$. These temperature characteristics and kinetic parameters are consistent with low-temperature-active enzymes. To our knowledge, this would appear to be the first report of a low-temperature-active phytase and its heterogeneous expression.

• The Korean Journal of Physiology
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• 제26권2호
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• pp.113-122
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• 1992

It is well known that chromaffin cells of adrenal medulla secrete catecholamine in response to sympathetic nerve activation and the influx of $Ca^{2+}$ through the voltage dependent $Ca^{2+}$ channels (VDCC) in the cell membrane do a major role in this secretory process. In this study, we explored the effect of divalent cations on VDCC of rat chromaffin cells. Rat (Sprague-Dawley rat, 150-250 gm) chromaffin cells were isolated and cultured. Standard giga seal, whole cell recording techniques were employed to study $Ca^{2+}$ current with external and internal solutions that could effectively isolate VDCC currents $(NMG\;in\;external\;and\;TEA\;and\;Cs^{2+}\;in\;internal\;solution)$. The voltage dependence and the inactivation time course of VDCC in our cells were identical to those of bovine chromaffin cells. A persistent inward current was first activated by depolarizing step pulse from the holding potential (H.P.) of -80 mV to -40 mV, increased to maximum amplitude at around +10 mV, and became smaller with progressively higher depolarizing pulses to reverse at around +60 mV. The inactivation time constant $(\tau)$, fitted from the long duration test potential (2 sec) was $1295.2{\pm}126.8$ msec $(n=20,\;1\;day\;of\;culture,\;mean\;{\pm}S.E.M.)$ and the kinetic parameters were not altered along the culture duration. Nicardipine $(10\;{\mu}M)$ blocked the current almost completely. Among treated divalent cations such as $Cd^{2+},\;Co^{2+},\;Ni^{2+},\;Zn^{2+}\;and\;,Mn^{2+},\;Cd^{2+}$ was the most potent blocker on VDCC. When the depolarizing step pulse from -80 mV to 10 mV was applied, the equilibrium dissociation constant $(K_d)$ of $Cd^{2+}\;was\;39\;{\mu}M,\;K_d\;of\;Co^{2+}\;was\;100\;{\mu}M\;and\;K_d\;of\;Ni^{2+}];was];780{\mu}M.$ The principal findings of this study are as follows. First, the majority of $Ca^{2+}$ channels in rat chromaffin cells are well classified to L-type $Ca^{2+}$ channel in the view of kinetics and pharmacology. Second, all divalent cations tested could block the $Ca^{2+}$ current and the most potent blocker among the tested was $Cd^{2+}$.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권4호
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• pp.274-281
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• 2015

국내 연안에 위치해 있는 화력 및 원자력 발전소는 발전시설 냉각을 위해 해수를 사용한다. 입구를 통해 배출되는 온배수는 유량이 상당하여 입구 근처에 큰 운동에너지가 존재한다. 이러한 제한된 입구에서 빠른 흐름이 존재하는 제트류 영역에 설치된 수직축 터빈의 성능을 수치적으로 조사하였다. 제트류 영역에서 입구와 터빈간 거리, 입구 직경과 수직축 터빈의 직경에 따른 성능 변화를 TSR=3.0에서 조사하였다. 또한, 입구가 1개인 경우와 2개인 경우에 대해 직경이 다른 터빈을 배치하여 성능 및 발전량을 비교하였다. 입구가 1개인 경우 입구로부터 터빈과의 거리가 증가함에 따라 터빈 효율이 감소함을 알 수 있었고, 터빈 직경과 입구 직경이 동일할 때 효율이 가장 좋은 것을 알 수 있었다. 입구가 2개인 경우는 효율 및 총 발전량을 고려하여 입구와 동일한 크기의 터빈을 각각 배치하는 것이 좋은 것을 확인하였다. 본 연구는 방수로 입구 전방에 설치된 수직축 터빈을 개념적으로 설계하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Wind and Structures
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• 제11권4호
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• pp.275-289
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• 2008

Large eddy simulations have been performed within and over different types of urban building arrays. This paper adopted three dimensionless parameters, building frontal area density (${\lambda}_f$) the variation degree of building height (${\sigma}_h$), and the staggered degree of building range ($r_s$), to study the systematic influence of building spacing, height and layout on wind and turbulent characteristics. The following results have been achieved: (1) As ${\lambda}_f$ decrease from 0.25 to 0.18, the mean flow patterns transfer from "skimming" flow to "wake interference" flow, and as ${\lambda}_f$ decrease from 0.06 to 0.04, the mean flow patterns transfer from "wake interference" flow to "isolated roughness" flow. With increasing ${\lambda}_f$, wind velocity within arrays increases, and the vortexes in front of low buildings would break, even disappear, whereas the vortexes in front of tall buildings would strengthen and expand. Tall buildings have greater disturbance on wind than low buildings do. (2) All the wind velocity profiles and the upstream profile converge at the height of 2.5H approximately. The decay of wind velocity within the building canopy was in positive correlation with ${\lambda}_f$ and $r_s$. If the height of building arrays is variable, Macdonald's wind velocity model should be modified through introducing ${\sigma}_h$, because wind velocity decreases at the upper layers of the canopy and increases at the lower layers of the canopy. (3) The maximum of turbulence kinetic energy (TKE) always locates at 1.2 times as high as the buildings. TKE within the canopy decreases with increasing ${\lambda}_f$ and $r_s$ but the maximum of TKE are very close though ${\sigma}_h$ varies. (4) Wind velocity profile follows the logarithmic law approximately above the building canopy. The Zero-plane displacement $z_d$ heighten with increasing ${\lambda}_f$, whereas the maximum of and Roughness length $z_0$ occurs when ${\lambda}_f$ is about 0.14. $z_d$ and $z_0$ heighten linearly with ${\sigma}_h$ and $r_s$, If ${\sigma}_h$ is large enough, $z_d$ may become higher than the average height of buildings.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.11-22
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• 2018

철도터널의 방재시설 계획 시 터널의 안전성을 정량적 위험도 평가에 의해서 정량화하여 방재시설의 적정성 여부를 판단하도록 하고 있다. 이에 본 연구에서는 터널화재에 대한 정량적 위험도 평가 시 결과에 크게 영향을 미치는 화재열차의 터널 내 정차확률을 예측하는 방법을 제시하였다. 이를 위해서 열차의 주행저항계수를 고려하여 타력운전거리를 계산하기 위한 모델을 개발하였으며, 타력운전특성과 비상제동거리를 고려하여 몬테카를로 시뮬레이션 기법에 의해 터널연장 및 경사도, 초기주행속도를 변수로 하여 화재열차가 터널에 정차할 확률을 예측하였다. 타력운전거리의 예측을 위한 운동방정식은 KTX II의 주행저항계수를 반영하여 분석하였다. KTX II 열차의 경우, 타력운전거리는 상향경사의 터널에서는 경사도가 증가할수록 감소하나 하향경사구간에서는 정지하지 않고 계속하여 주행이 가능하다. 화재열차의 터널 내 정차확률은 열차의 주행속도가 증가할수록, 경사도가 낮을수록 감소하며, 고속열차(주행속도 250 km/h 이상)는 인적오류를 고려하지 않는 경우, 경사도 0.5% 이하의 터널에서는 화재 시 열차가 터널에 정차할 확률은 0%이고, 경사도가 증가하고 터널연장이 증가하면 정차확률은 급격하게 증가하는 것으로 나타났다.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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• 제15권12호
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• pp.5043-5047
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• 2014

Nowadays increasing effectiveness in cancer therapy and investigation of formation of new strategies that enhance antiproliferative activity against target organs has become a subject of interest. Although the molecular mechanisms of apoptosis can not be fully explained, it is known that cell suicide program existing in their memory genetically is activated by pathophysiological conditions and events such as oxidative stress. Low pressure (hypobaric) conditions that create hypoxia promote apoptosis by inhibiting cell cycling. In this study, determination of the effects of fractional hypobaric applications at different times on HeLa cells at cellular and molecular levels were targeted. Experiments were carried out under hypobaric conditions (35.2 kPa) in a specially designed hypobaric cabin including 2% $O_2$ and 98% N. Application of fractional hypobaric conditions was repeated two times for 3 hours with an interval of 24 hours. At the end of the implementation period cells were allowed to incubate for 24 hours for activation of repair mechanisms. Cell kinetic parameters such as growth rate (MTT) and apoptotic index were used in determination of the effect of hypobaric conditions on HeLa cells. Also in our study expression levels of the Bcl-2 gene family that have regulatory roles in apoptosis were determined by the RT-PCR technique to evaluate molecular mechanisms. The results showed that antiproliferative effect of hypobaric conditions on HeLa cells started three hours from the time of application and increased depending on the period of exposure. While there was a significant decrease in growth rate values, there was a significant increase in apoptotic index values (p<0.01). Also molecular studies showed that hypobaric conditions caused a significant increase in expression level of proapoptotic gene Bax and significant decrease in antiapoptotic Bfl-1. Consequently fractional application of hypobaric conditions on HeLa cell cultures increased both antiproliferative and apoptotic effects and these effects were triggered by the Bax gene.

• 대한환경공학회지
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• 제27권6호
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• pp.567-572
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• 2005

본 연구에서는 용존공기부상법(DAF)을 이용한 정수처리 공정에 오존을 도입하기 위하여 실험실 규모의 실험이 수행되었다. 오존의 수처리 적용시 공정제어 인자로 활용할 수 있는 I.D, $k_c$, 오존-Ct 및 OH 라디칼-Ct 등에 대한 반응속도론적 연구를 실시하였다. 또한 원수, DAF 처리수 및 여과수에 대한 오존처리 실험을 실시하여 오존공정의 최적 위치 및 주입량을 도출하였다. 실험 결과 오존-Ct와 OH 라디칼-Ct는 DAF 처리수에서 가장 높게 측정되었으며, DAF 공정의 체류시간인 30분 이후에도 계속적으로 유지되었다. 또한 각 공정수에 대한 오존처리 실험을 실시한 결과, 중오존이 전 후오존에 비해 높은 효율을 기대할 수 있을 것으로 나타났으며, 최적 오존주입농도는 $1{\sim}2\;mg/L$로 판단되었다. 이러한 결과로부터 중오존 / DAF(ozoflotation) 공정 도입을 위한 기초자료로서 활용하고자 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권3호
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• pp.404-409
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• 2016

비등온의 열중량분석기(TGA)에 의해 nitrate-citrate 혼합물의 전구체로부터 $LaMnO_3$ 합성반응의 열적특성과 반응특성을 고찰하였다. TGA의 승온속도는 5.0, 10.0, 15.0, 20.0 K/min으로 조정하였다. $LaMnO_3$ 합성반응은 승온속도의 변화에 따라 450~600 K (X=0.4~0.7)에서 빠르게 진행되었다. $LaMnO_3$ 합성반응의 활성화에너지는 Friedman, Ozawa-Flynn-Wall 그리고 Vyazovkin의 방법으로 해석하였는데, 반응전환율의 변화에 따라 23~243 kJ/g-mol 범위 값을 나타내었다. 반응차수는 승온속도와 반응전환율이 증가함에 따라 감소하였다. 반응차수의 평균값은 반응전환율이 0.1~0.3의 범위인 반응초기에는 4.5이었으며, 반응전환율이 0.7~0.9 범위인 반응의 종결 부분에서는 1.87이었다. 반응속도의 빈도인자는 승온속도와 반응전환율의 증가에 따라 점차 증가하였다. 반응속도의 빈도인자(frequency factor)는 반응전환율이 0.1~0.3인 경우에는 205.6 ($min^{-1}$)이었으며 반응전환율이 0.7~0.9인 경우에는 475.2 ($min^{-1}$)이었다.