• Korean Journal of Materials Research
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• v.31 no.7
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• pp.409-419
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• 2021

The effect of solidification rate on micro-segregation in investment casting of IN738LC superalloy was studied. In Ni-based superalloys, the micro-segregation of solute atoms is formed due to limited diffusion during cast and solidification. The microstructure of cast Ni-based superalloys is largely divided into dendrite core of initial solidification and interdendrite of final solidification. In particular, mosaic shaped eutectic γ/γ' and carbides are formed in the interdendrite of the final solidification region in some cases. The micro-segregation phenomena formed in regions of dendrite core and interdendrite including eutectic γ/γ' and carbides were analyzed using OM, SEM/EDS and micro Vickers hardness. As a result of analysis, the lack of (Cr, W) and the accumulation of Ti were measured in the eutectic γ/γ', and the accumulation of (Cr, Mo) and the lack of Ti were measured in the interdendrite between dendrite and eutectic. Carbides formed in interdendritic region were composed of (Ti, W, Mo, C). The segregation applied to each microstructure is mainly due to the formation of γ' with Ni₃(Al,Ti) composition. The Ni accumulation accompanied by Cr depletion, and the Ti accumulated in the eutectic region as a γ' forming elements. The Mo tends to diffuse out from the dendrite core to the interdendrite, and the W diffuse out from the interdendrite to the dendrite core. Therefore, the accumulation of Mo in the interdendrite and the deficiency of W occur in the eutectic region located in the interdendrite. Heat treatment makes the degree of the micro-segregation decrease due to the diffusion during solid solution. This study could be applied to the heat treatment technology for the micro-segregation control in cast Ni-based superalloys.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.20 no.1
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• pp.70-76
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• 2021

A cylindrical microlens (CML) has been widely used as an optical element for organic light-emitting diodes (OLEDs), light diffusers, image sensors, 3D imaging, etc. To fabricate high-performance optoelectronic devices, the CML with high aspect ratio is demanded. In this work, we report on facile solution-based processes (i.e., slot-die and needle coatings) to fabricate the CML using poly(methyl methacrylate) (PMMA). It is found that compared with needle coating, slot-die coating provides the CML with lower aspect ratio due to the wide spread of solution along the hydrophilic head lip. Although needle coating provides the CML with high aspect ratio, it requires a high precision needle array module. To demonstrate that the aspect ratio of CML can be enhanced using slot-die coating, we have varied the molecular weight of PMMA. We can achieve the CML with higher aspect ratio using PMMA with lower molecular weight at a fixed viscosity because of the higher concentration of PMMA solute in the solution. We have also shown that the aspect ratio of CML can be further boosted by coating it repeatedly. With this scheme, we have fabricated the CML with the width of 252 ㎛ and the thickness of 5.95 ㎛ (aspect ratio=0.024). To visualize its light diffusion property, we have irradiated a laser beam to the CML and observed that the laser beam spreads widely in the vertical direction of the CML.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.53 no.5
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• pp.1676-1685
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• 2021

We develop a new high-fidelity multiphysics model to simulate boron chemistry in the porous Chalk River Unidentified Deposit (CRUD) deposits. Heat transfer, capillary flow, solute transport, and chemical reactions are fully coupled. The evaporation of coolant in the deposits is included in governing equations modified by the volume-averaged assumption of wick boiling. The axial offset anomaly (AOA) of the Seabrook nuclear power plant is simulated. The new model reasonably predicts the distributions of temperature, pressure, velocity, volumetric boiling heat density, and chemical concentrations. In the thicker CRUD regions, 60% of the total heat is removed by evaporative heat transfer, causing boron species accumulation. The new model successfully shows the quantitative effect of coolant evaporation on the local distributions of boron. The total amount of boron in the CRUD layer increases by a factor of 1.21 when an evaporation-driven increase of soluble and precipitated boron concentrations is reflected. In addition, the concentrations of B(OH)₃ and LiBO₂ are estimated according to various conditions such as different CRUD thickness and porosity. At the end of the cycle in the AOA case, the total mass of boron incorporated in CRUD deposits of a reference single fuel rod is estimated to be about 0.5 mg.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.11
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• pp.863-873
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• 2021

The mechanical dispersion which dominates solute transport in porous media is caused by the difference in flow velocity within pores. Longitudinal dispersion coefficient and longitudinal dispersivity that are hydro-dispersive parameters of advection-dispersion equation can only be obtained by experiment. Hydraulic mean radius that represents the amount and intensity of flowing water within pores can be obtained by the formula using the factors for physical properties. A slug injection test was conducted and a power type empirical formula for obtaining a longitudinal dispersivity using a hydraulic mean radius in rockfill porous media was derived. It is possible to obtain the longitudinal dispersivity depending on transport distance because it contains a formula for a scale constant, and expected to be applicable to waterways filled with homogeneous gravel and small flow rate.

• Journal of Ginseng Research
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• v.47 no.2
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• pp.291-301
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• 2023

Introduction: Non-small cell lung cancer (NSCLC) patients are particularly vulnerable to the Coronavirus Disease-2019 (COVID-19). Currently, no anti-NSCLC/COVID-19 treatment options are available. As ginsenoside Rg3 is beneficial to NSCLC patients and has been identified as an entry inhibitor of the virus, this study aims to explore underlying pharmacological mechanisms of ginsenoside Rg3 for the treatment of NSCLC patients with COVID-19. Methods: Based on a large-scale data mining and systemic biological analysis, this study investigated target genes, biological processes, pharmacological mechanisms, and underlying immune implications of ginsenoside Rg3 for NSCLC patients with COVID-19. Results: An important gene set containing 26 target genes was built. Target genes with significant prognostic value were identified, including baculoviral IAP repeat containing 5 (BIRC5), carbonic anhydrase 9 (CA9), endothelin receptor type B (EDNRB), glucagon receptor (GCGR), interleukin 2 (IL2), peptidyl arginine deiminase 4 (PADI4), and solute carrier organic anion transporter family member 1B1 (SLCO1B1). The expression of target genes was significantly correlated with the infiltration level of macrophages, eosinophils, natural killer cells, and T lymphocytes. Ginsenoside Rg3 may benefit NSCLC patients with COVID-19 by regulating signaling pathways primarily involved in anti-inflammation, immunomodulation, cell cycle, cell fate, carcinogenesis, and hemodynamics. Conclusions: This study provided a comprehensive strategy for drug discovery in NSCLC and COVID-19 based on systemic biology approaches. Ginsenoside Rg3 may be a prospective drug for NSCLC patients with COVID-19. Future studies are needed to determine the value of ginsenoside Rg3 for NSCLC patients with COVID-19.

• Molecules and Cells
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• v.45 no.12
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• pp.963-975
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• 2022

Exogenous polyamines are able to induce life span and improve glucose homeostasis and insulin sensitivity. However, the effects of exogenous polyamines on adipocyte differentiation and which polyamine transporters mediate them have not been elucidated yet. Here, we identified for the first time that exogenous polyamines can clearly stimulate adipocyte differentiation through polyamine transporters, solute carrier family 3 member A2 (SLC3A2) and SLC7A1. Exogenous polyamines markedly promote 3T3-L1 adipocyte differentiation by increasing the intracellular lipid accumulation and the expression of both adipogenic and lipogenic genes in a concentration-dependent manner. In particular, exogenous putrescine mainly regulates adipocyte differentiation in the early and intermediate stages. Moreover, we have assessed the expression of polyamine transporter genes in 3T3-L1 preadipocytes and adipocytes. Interestingly, the putrescine-induced adipocyte differentiation was found to be significantly suppressed in response to a treatment with a polyamine transporter inhibitor (AMXT-1501). Furthermore, knockdown experiments using siRNA that specifically targeted SLC3A2 or SLC7A2, revealed that both SLC3A2 and SLC7A2 act as important transporters in the cellular importing of exogenous putrescine. Thus, the exogenous putrescine entering the adipocytes via cellular transporters is involved in adipogenesis through a modulation of both the mitotic clonal expansion and the expression of master transcription factors. Taken together, these results suggest that exogenous polyamines (such as putrescine) entering the adipocytes through polyamine transporters, can stimulate adipogenesis.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.127-127
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• 2023

지표수와 하상 경계층에서 발생하는 흐름 교환은 하천, 호소, 연안, 해안 등 자연계에 존재하는 수환경시스템에서 일반적으로 나타나는 수리학적 특성으로서, 흐름 교환이 발생하는 경계층 아래 하상층 영역을 혼합대(hyporheic zone)라 부른다. 수질오염사고 등에 의해 외부의 오염물질이 하천 내 유입될 경우, 혼합대 흐름에 의해 하상층으로 침투되고 지표수 대비 유속이 느린 하상 내 공극 흐름에 의해 거동함에 따라 이들의 하천 내 체류시간이 증가하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 지표수와 하상 흐름을 연계한 수치해석 방법을 적용하여 혼합대가 지표수 내 용질 체류시간에 미치는 영향을 분석하였다. 먼저 연직 2차원 Reynolds 평균 Navier-Stokes(RANS) 방정식과 Darcy 방정식을 연계하여 지표수와 하상 내 흐름을 해석하였다. 지표수 영역은 RANS 방정식을 이용하여 모의하였고, 지표수 흐름해석에서 얻어진 하상의 압력장을 경계조건으로 하여 Darcy 방정식과 함께 하상 내 흐름을 모의하였다. 여기서 하상의 형태는 자연계 하천에서 일반적으로 관찰되는 사련하상(Ripple bed)으로 모사하였다. 이후, 지표수-하상 연계모의를 통해 얻어진 흐름 결과를 바탕으로 지표수-하상 경계층에서 용질거동을 모의하였다. 흐름 모의결과를 과거 실험자료와 비교한 결과, 지표수 영역 내연직흐름 분포를 정확하게 재현하였고, 동시에 혼합대 흐름 구조에 큰 영향을 미치는 지표수-하상 경계층 압력 분포 역시 관측값과 유사하게 나타났다. 용질거동 해석을 통해 얻어진 용질의 체류시간을 분석한 결과, 혼합대 흐름이 고려된 경우(투수성 하상)와 고려되지 않은 경우(불투수성 하상)를 비교했을 때 전자에서 체류시간 분포의 감수곡선이 길어지고 첨두농도가 감소하는 것으로 나타났다. 아울러, 지표수 영역의 유입부 경계의 평균 유속이 증가함에 따라 최대 체류시간이 감소하는 것으로 나타났는데, 이는 지표수-하상 경계층에서의 압력 경사가 커져 혼합대 내 유속이 증가함에 기인하는 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.518-518
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• 2023

자연하천에서 오염물질의 혼합 거동은 비균일한 지형학적 요인으로 인해 매우 복잡한 특성을 나타낸다. 일반적으로 오염물질 거동 모델링에서는 수체에서의 혼합을 Fick의 법칙에 따라 유속에 의한 이송과 난류에 의한 확산으로 계산하고, 국부적인 정체현상 등에 의한 non-Fickian 혼합을 야기하는 하천의 특성을 기하학적 지형 형상으로 구현하여 실제 현상에 근접한 혼합 거동을 재현한다. 하지만 계산의 효율성을 위하여 모델링의 차원을 낮추는 경우, 하천의 지형을 경계조건으로 고려할 수 없게 된다. 특히, 1차원 모델링의 경우 하천의 비균일성을 무시하고 1개의 유선으로 간주하며, 이 경우 non-Fickian 물질이동 해석을 위한 추가적인 현상학적 해석이 필요하다. 지난 50년간, non-Fickian 물질이동 해석을 위한 다양한 현상학적 모형이 제시되어 왔다. 하천을 흐름영역과 정체영역으로 구분하고 두 개의 영역 사이의 물질교환 속도를 모델링하거나, Random walk 개념으로 물질이 이동하는 경우와 이동하지 않는 경우를 확률론적으로 모델링하거나, 물질이 정체되었을 때 다시 빠져나오는 시간을 모델링하는 경우가 그 예이다. 본 연구에서는 선행연구에서 제시한 음함수 형태의 현상학적 모형을 기반으로, 수치적 반복계산 없이 상류 경계에서 임의의 형태의 농도곡선(shape-free breakthrough curve)을 갖는 오염물질운(cloud)이 일정 거리를 유하하며 발생하는 변화를 예측할 수 있는 해를 제시한다. 본 연구의 방법론은 추적법(routing procedure)을 활용한 Fickian 혼합 해석, 전달함수(transfer function) 형태의 정체시간분포 해석, 그리고 라플라스 도메인에서의 해석해 유도를 포함한다. 본 연구에서 제시된 해는 2020년 경상북도 김천시에 위치한 감천의 4.5 km 구간에서 수행한 추적자 실험의 현장 자료를 통해 정확도를 검증하여 타당성을 입증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.200-200
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• 2021

하천은 용수공급, 관개, 친수활동, 산업활동 등 인간의 활동에 중요한 역할을 한다. 이에 따라 수질관리는 필수적이며 유기물, 중금속, 화학물질 등의 용존물질들은 수질문제에 직접적으로 영향을 미친다. 따라서 하천에서의 용존물질의 혼합 거동을 파악하기 위한 연구가 지난 수십년간 이루어지고 있다. 하천 흐름에 따른 오염물질의 이동 및 확산 거동을 예측하기 위하여 1차원 추적모형이 활용되는데, 그 중 하천저장대 모형(Transient Storage Model, TSM)은 자연하천의 복잡하고 불규칙한 수리·지형적인 특성을 단순하게 반영할 수 있다는 장점때문에 가장 많이 사용된다. 하지만 TSM은 매개변수에 대한 의존성과 불확도가 크며, TSM의 저장대에서의 농도분포에 대한 지수함수형태의 모델링이 하상간극수역(Hyporheic zone)에서의 저장대 특성을 반영하기에 구조적으로 부정확하다는 단점이 제기되고 있다. 최근 이러한 TSM의 단점을 보완하고 하천에서의 저장대 메커니즘을 보다 정확하게 구현하고자 체류시간분포(residence time distribution)를 이용한 확률론적 저장대 모델링 프레임워크가 등장하고 있다. 본 연구에서는 본류대와 저장대에서의 오염물질의 체류시간분포를 분리하여 해석하고 이를 전달함수(transfer function)를 이용한 합성곱으로 결합한 형태의 프레임워크를 적용하여 모델링하였다. 상기의 모형을 검증하기 위하여 2019년 감천의 4.85km 구간에서 추적자 실험을 실시하였다. 실험 당시 유량은 12.9 m³/s로 풍수기에 해당되며 평균 유속은 약 0.6 m/s로 측정되었다. 모형의 매개변수는 추적자 실험으로부터 최적화 기법을 통해 역모델링기법으로 결정하였다. 제안된 모형에 의한 모의 결과를 추적자 실험에서의 농도측정자료와 비교한 결과, 평균 0.988의 결정계수를 보여 매우 높은 정확도를 보이고 있음을 알 수 있었다. 저장대특성을 나타내는 농도곡선의 꼬리부에 대하여 같은 조건에서 1차원 이송-분산(ADE) 모형, TSM의 모의결과와도 비교한 결과 본 모형은 추적자 실험 농도측정 결과와 평균 0.195의 오차율을 보이며, 이는 ADE 모형과 TSM의 오차율인 14.03과 1.866에 비해 매우 정확한 것으로 나타났다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.33 no.7
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• pp.302-308
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• 2023

The influence of specimen geometry and notch on the hydrogen embrittlement of an SA372 steel for pressure vessels was investigated in this study. A slow strain-rate tensile (SSRT) test after the electrochemical hydrogen charging method was conducted on four types of tensile specimens with different directions, shapes (plate, round), and notches. The plate-type specimen showed a significant decrease in hydrogen embrittlement resistance owing to its large surface-to-volume ratio, compared to the round-type specimen. It is well established that most of the hydrogen distributes over the specimen surface when it is electrochemically charged. For the round-type specimens, the notched specimen showed increased hydrogen susceptibility compared with the unnotched one. A notch causes stress concentration and thus generates lots of dislocations in the locally deformed regions during the SSRT test. The solute hydrogen weakens the interactions between these dislocations by promoting the shielding effect of stress fields, which is called hydrogen-enhanced localized plasticity mechanisms. These results provide crucial insights into the relationship between specimen geometry and hydrogen embrittlement resistance.