본 연구에서는 콜로이드와 핵종의 복합이동에 관한 수치모델을 개발하였다. 콜로이드와 핵종의 반응-이동 지배방정식을 풀기 위하여 Operator Splitting Method 중 Strang의 분리 SNI 방식을 수치해석 방법으로 채택하였고 이는 MATLAB을 이용하여 코드화 되었다. 개발된 수치모델은 용질의 이동 및 분산만을 고려한 해석해를 통한 검증과정에서 피어슨 상관계수의 제곱값($r^2$)이 0.99 이상으로 나타나 모델의 정확성이 입증되었다.
The objective of this study was to determine whether Pz-peptide, an enhancer of hydrophilic solute permeability in the intestine, could elevate the paracellular permeability of the cornea and conjunctiva in the pigmented rabbit. The in vitro penetration of four hydrophilic solutes, mannitol (MW 182), fluorescein (MW 376), FD-4 (FITC-dextran, 4 KDa), and FD-10 (FITC-dextran, 10 KDa) across the pigmented rabbit cornea and conjunctiva was studied either in the presence or absence of 3 mM enhancers. Drug penetration was evaluated using the modified Ussing chamber. The conjunctiva was more permeable than the cornea to all four markers. EDTA and cytochalasin B showed higher effects on marker transport than Pz-peptide, but Pz-peptide elevated the corneal transport of mannitol, fluoresein, and FD-4 by 50%, 26%, and 50%, respectively, without affecting FD-10 transport. Possibly due to the leakier nature of the conjunctiva, 3 mM Pz-peptide elevated the transport of only FD-4 by about 45%, without affecting the transport of other markers. Furthermore, the transport of Pz-peptide itself across the cornea and conjunctiva increased with increasing concentration in the 1-5 mM range, suggesting that Pz-peptide enhanced its own permeability, possibly by elevating paracellular permeability. Effects of ion transport inhibitors on Pz-peptide transport were then investigated. PZ-peptide penetration was not changed by mucosal addition of $10\;{\mu}M$ amiloride or $10\;{\mu}M$ hexamethylene amiloride, inhibiting serosal $Na^{+}$ exit by $100\;{\mu}M$ ouabain, or replacing $Na^{+}$ with choline chloride in the mucosal side buffer. These results seggested that Pz-peptide enhanced the paracellular permeability of rabbit cornea and conjunctiva and further indicate that ion transporters were not involved in the Pz-peptide induced elevation of paracellular marker permeability.
The objective of this study was to determine whether 4-phenylazobezyloxycarbonyl-Pro-Leu-Gly-Pro-D-Arg (Pz-peptide), an enhancer of hydrophilic solute permeability in the intestine, could elevate the paracellular permeability of hydrophilic drugs across cornea and conjunctiva in the rabbit. The in-vitro penetration of hydrophilic drugs (mannitol, atenolol) and lipophilic drug (propranolol) across the rabbit cornea and conjunctiva was studied either in the presence or absence of 3 mM Pz-peptide. Drug penetration was evaluated using the modified Ussing chamber. The conjunctiva was more permeable than the cornea to all drugs. Pz-peptide showed enhanced effects on the drug transport across cornea and conjunctiva in a concentration dependent manner. Effects or ion transport inhibitor on the mannitol penetration were then investigated. Mannitol penetration was not changed by serosal addition of $100\;{\mu}M$ ouabain, suggesting that $Na^+/K^+$ ion tranporter was not involved in the Pz-peptide induced elevation of paracellular drug permeability. Furthermore, effects of Pz-peptide and EDTA on the transport of atenolol and propranolol into the ocular tissues or blood circulation after its administration into both eyes were investigated. EDTA showed enhanced effect on propranolol transport into the ocular tissues, but Pz-peptide did not show significant difference. Systemic absorption of propranolol by the addition of EDTA or Pz-peptide was not changed. On the other hand, EDTA and Pz-peptide elavated the atenolol transport into the ocular tissues. The transport of atenolol into the blood circulation was also enhanced by the addition of EDTA, but no effect was observed by the addition of Pz-peptide. The above findings suggest that Pz-peptide would be used as an paracellular pathway enahncer of hydrophilic drugs into the eye, without affecting the systemic absortion of topically applied opthalmic drugs.
겨울철동안 쌓여 봄에 놓은 눈 녹은 물(snowmelt), 즉 융설의 유출은 북반구 및 산간지역에서 매우 중요한 것으로 여겨지고 있다. 이러한 지역에서 융설로 인한 유동 및 이온의 이동에 대한 이해는 매우 중요하며 전세계적으로 꾸준하게 연구되고 있다. Lee et al. (2008a)와 Lee et al. (2008b)연구에서는 대기로부터 수송된 이온 및 오염원이 융설에 의해 눈속을 이동하는 것을 모사하기 위한 Mobile-Immobile water Model (MIM)을 개발하였다. 이 연구에 사용된 모델을 검증하기 위해서 물질수지계산(mass balance calculation) 및 해석해(analytical solution)를 이용한 모델결과와의 비교를 수행하였다. 일정시간동안 눈 속에서의 물질의 질량변화는 눈 표면에서 들어온 물질과 눈 기저부에서 빠져나간 물질의 질량 차이와 같아야한다는 사실을 이용하여 물질수지를 계산하였다. 파면(wave front)의 이동속도 및 기존문헌에서 알려진 해석 해를 이용하여 모델결과와의 비교도 시도하였다. 모델의 물질수지계산결과 질량 차이가 거의 발생하지 않았으며 모델결과와 해석해와의 비교 역시 두 결과가 거의 일치하였다.
An analysis is made to study the solute transport in a Casson fluid flow through an annulus in presence of oscillatory flow field and determine how this flow influence the solute dispersion along the annular region. Axial dispersion coefficient and the mean concentration expressions are calculated using the generalized dispersion model. Dispersion coefficient in oscillatory flow is found to be a function of frequency parameter, Schmidt number, and the pressure fluctuation component besides its dependency on yield stress of the fluid, annular gap and time in the case of steady flow. Due to the oscillatory nature of the flow, the dispersion coefficient changes cyclically and the amplitude and magnitude of the dispersion increases initially with time and reaches a non - transient state after a certain critical time. This critical value varies with frequency parameter and independent of the other parameters. It is found that the presence of inner cylinder and increase in the size of the inner cylinder inhibits the dispersion process. This model may be used in understanding the dispersion phenomenon in cardiovascular flows and in particular in catheterized arteries.
본 연구에서는 농업지역에서의 양수, 관개, 탈질작용을 고려한 불포화대 및 포화대 지하수 흐름 및 용질이동 모델인 VSFRT2D(Variably Saturated Flow and Reactive Transport model)를 개발하였다. VSFRT2D는 Richards equation을 지하수 흐름 지배방정식으로 이용하며, Thornthwaite 방법을 이용하여 강수가 일어나지 않을 때 지표면 증발산량 계산 절차를 포함하는 새로운 모델을 개발함으로써 기존의 불포화대 모델을 개선하였다. 또한 Monod kinetics에 기반한 생분해 기작을 네 개의 비선형 오염물 거동식과 세 종류의 미생물 거동식을 이용함으로서 탈질작용을 이 모델에 반영하였다. 개발된 모델을 질산성질소로 오염된 홍성 지역의 현장 관측 자료에 적용하였다. 본 연구에서는 강수, 양수, 증발산, 관개, 비료 투여 및 다양한 생분해 과정들이 지하수 흐름 및 오염물 거동에 미치는 효과들을 확인하기 위하여 각각의 과정을 개별적으로 나누어서 수치 모의한 후 각각의 결과를 상호 비교하였다. 수치 모의 결과 이 지역에서의 질산성 질소 농도 변화는 생분해에 의한 영향은 매우 미미하게 나타났다. 반면에 관개에 의한 양수, 강수, 질소 비료 시비에 의해서는 크게 영향을 받았다.
The transport phenomena of alkali metal chlorides through poly(2 hydroxyethyl methacrylate) hydrogel membrane have been studied using electrodialysis. The hydrogel membranes were prepared by the polymerization of 2-hydroxvethyl methacrylate in the presence of 45%(V/V) H2O and ethyleneglycodimethacrylate. The initiator used in the polymerization was azobismethylisobutyrate (AMIB) prepared from azobisiobtyronitrile (AIBN) using Mortimer method. The permeability of alkali metal chlorides such LiCl, NaCl and KCI at 50 voltage was obtained. The permeability of NaCl was also observed at 30, 40, 50, and 60 voltages respectively. The concentration of solutes permeated through the membrane was measurer by flame photometry. The experimental results have been discussed with the comparison of apparent solute molecular size, the self-diffusion coefficient of solutes, the transport number of cations in aqueous solution. These indic aloes that poly(2 hydroxyethyl methacrylate) hydrogel membrane shows a specific selectivity for sodium ion.
열극암반내의 지하수유동 및 용질이동 해석을 위해서는 추계론적인(Simulation Techique) 3차원 불연속체 모형(Discrete Fracture Model)이 요구된다. Monte Carlo 모의기법(Simulation Techique)에 의해 구성된 추계론적 불연속체모형을 지하 유류저장공동의 기밀성평가를 위한 지하수유동 및 용질이동 모의에 적용하였다. 불연속체모형구성에 영향을 미치는 열극 특성요소는 방향서 및 크기로 분석되었으며, 구성도니 모형(Model)에서의 지하수유동에 영향을 미치는 요소는 투수성 열극밀도로 분석되었다. Particle Tracking 기법을 사용한 불연속체모형의 용질이동 모의에서는 열극의 투수성에 의해 이동경로 및 이동속도에 많은 차이가 관찰되었다. 검증된 추계론적 불연속체모형은 지하 유류저장공동 기밀성평가에 적용이 가능함이 부분적으로 인정되었다.
균일한 지하수 유속을 가진 불균질한 등방성 대수층 내에서 정류상태로 흐르는 지하수의 흐름과 함께 이동해가는 비반응성 오염물질에 대한 삼차원 몬테카를로 시뮬레이션이 시행되었다. 로그-정규적으로 분포되어 있는 수리 전도도 K(x)가 임의 장으로 설정되었으며 시뮬레이션 동안에 발생 할 수 있는 불확실성을 감소하기 위해 여러 가지 방법들이 시도되었다. 3,200개 오염 운들에 대한 이차공간적률의 집합적평균 $$lt;S_{ij}'(t',l')$gt;$, 그리고 오염 운중심분산 $$lt;R_{ij}'(t',l')$gt;$이 각기 다른세가지 불균질도 $\omega^2_y1.0,$ 2.5 및 5.0에 대해서 시뮬레이션 되었으며 또한 각기 다른 크기의 평균속도에 수직방향인 선형초기오염원( l=1.5 및 10)에 대해서 입자추적이 행하여 졌다 시뮬레이션된 무차원 종적률들은 일차 근사법에 의한 비에르고딕 이론적 결과와 비교적 잘 일치 하나 시뮬레이션된 무차원 횡적률들은 일차근사법에 의한 이론적 결과들과 잘 일치하지 않으며 특히 불균질도가 큰 대수층에 대해서 그리고 초기 선형오염운의 크기가 작은 무차원 횡이차공간적률에 대해서 뚜렷하게 저평가 했다. 시뮬레이션된 집합적 평균이차적률은 에르고딕 상태에 도달하지 못했으며 일차근사법에 의한 에르고딕 용질 이동에 관한 횡이차공간적률은 시뮬레이션 결과를 저평가 했음을 보인다.
최근에 식물을 이용한 탄화수소화합물의 정화방법은 특히, 넓은 범위에 거쳐 저농도로 오염되어 있는 토양인 경우에 앞으로 각광을 받을 가능성이 높은 새로운 연구분야로 주목을 받아왔다. 이의 기술을 실제 오염토양에 바로 적용하기전 적절한 설계에 필요한 예측 모델링의 필요성이 함께 요구되고 있다. 현재 녹지토양내의 용질과 식물과의 상호작용에 관한 많은 모델들이 나와있지만 대부분이 이온상태의 무기영향물이나 금속류의 경우에만 한정되어 있다. 본 연구에서는 토양내의 탄화수소화합물의 생물학적정화에 미치는 식물의 영향을 예측하기 위한 기본 수학적 모델식을 제안 하였다. 먼저 토양내의 식물뿌리가 토양수분과 오염물에게 미치는 영향과 비포화계층에서의 오염물의 이동현상 및 토양내 기/액상간의 물질전달을 수학적으로 나타내고자 하였으며 시간의 변화와 토양깊이별 식물의 오염물의 동태에 미치는 영향을 시뮬레이션하기 위하여 식물뿌리의 시간에 따른 양적성장과 깊이별 분포정도를 예측하기 위한 관계식도 아울러 모델링에 포함하였다. 오염물의 식물내의 흡수 및 생물막이론을 이용한 식물뿌리근처에서의 생물학적 분해에 관한 현상도 관계식을 이용 설명하고자 하였다. 본 연구에서 제시한 식물영향하의 탄화수소화합물의 토양내의 동태해석을 위한 모델식은 실제로 탄화수소화합물에 의해 오염된 토양을 식물을 이용하여 정화하고자 할때, 필요한 기본설계도구로서 유용하게 쓰여질 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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