• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권12호
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• pp.2087-2097
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• 2016

Most cold-adapted enzymes possess higher $K_m$ and $k_{cat}$ values than those of their mesophilic counterparts to maximize the reaction rate. This characteristic is often ascribed to a high structural flexibility and improved dynamics in the active site. However, this may be less convincing to cold-adapted metabolic enzymes, which work at substrate concentrations near $K_m$. In this respect, cold adaptation of a shikimate kinase (SK) in the shikimate pathway from psychrophilic Colwellia psychrerythraea (CpSK) was characterized by comparing it with a mesophilic Escherichia coli homolog (EcSK). The optimum temperatures for CpSK and EcSK activity were approximately $30^{\circ}C$ and $40^{\circ}C$, respectively. The melting points were $33^{\circ}C$ and $45^{\circ}C$ for CpSK and EcSK, respectively. The ${\Delta}G_{H_2O}$ (denaturation in the absence of denaturing agent) values were 3.94 and 5.74 kcal/mol for CpSK and EcSK, respectively. These results indicated that CpSK was a cold-adapted enzyme. However, contrary to typical kinetic data, CpSK had a lower $K_m$ for its substrate shikimate than most mesophilic SKs, and the $k_{cat}$ was not increased. This observation suggested that CpSK may have evolved to exhibit increased substrate affinity at low intracellular concentrations of shikimate in the cold environment. Sequence analysis and homology modeling also showed that some important salt bridges were lost in CpSK, and higher Arg residues around critical Arg 140 seemed to increase flexibility for catalysis. Taken together, these data demonstrate that CpSK exhibits characteristics of cold adaptation with unusual kinetic parameters, which may provide important insights into the cold adaptation of metabolic enzymes.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.147-153
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• 2012

철도교량과 같이 주기적 가진에 의해 공진발생의 가능성이 높은 구조물에 있어서, 정확한 구조물의 동적거동 분석은 설계단계 및 공용중 안정적인 응답을 확보하기 위해 필수적이다. 특히, 콘크리트궤도는 강성기여와 질량기여를 통해 철도교량의 동특성을 변화시킬 수 있음에도 불구하고 일반적으로 철도교량 동적해석 시 질량으로만 고려되어진다. 본 연구에서는 실제 콘크리트궤도가 부설된 거더시험체를 제작하여 철도교량의 정 동적거동을 분석하였다. 또한, 궤도질량만을 고려한 경우와 궤도강성을 고려한 수치해석을 통해 중립축 위치와 고유진동수를 실험치와 비교 분석하였다. 이를 통해 콘크리트궤도 부설 철도교량의 경우 정량적인 산정이 가능한 콘크리트궤도의 강성과 질량을 고려한 해석값이 실험값과 근사한 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트궤도 부설 철도교량에 대한 동적설계 및 동적안정성 분석 시 콘크리트궤도의 강성과 질량을 함께 고려할 것을 제안하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제23권3호
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• pp.307-318
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• 2019

The frequently excessive vibrations presented in civil structures during seismic events or service conditions may result in users' discomfort, or worst, in structures failure, producing economic and even human casualties. This work contributes in proposing the synthesis of a nonlinear optimal control strategy for semiactive structural control, with the main characteristic that the synthesis considers both the structure model and the semiactive actuator nonlinear dynamics, which produces a nonlinear system that requires a nonlinear controller design. The aim is to reduce the unwanted vibrations in the response of civil structures, by means of intelligent fluid semiactive actuator such as the Magnetorheological Damper (MRD), which is a device with a low level of power consumption. The civil structures for which the proposed control methodology can be applied are those admitting a state-dependent coefficient factorized representation model, such as buildings, bridges, among others. A scaled model of a three storey building is analyzed as a case study, whose dynamical response involves displacement, velocity and acceleration of each one of the storeys, subjected to the North-South component of the September 19th., 2017, Puebla-Morelos (7.1M), Mexico earthquake. The investigation rests on comparing the structural response over time for two different conditions: with no control device installed and with one MRD installed between the first floor and the ground, where a nonlinear optimal signal for the MRD input voltage is determined. Simulation results are presented to show the effectiveness of the proposed controller for reducing the building's dynamical response.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.215-222
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• 2008

본 논문은 현수교 이중 행어 시스템에 대한 진동기반 SI 장력추정기법의 실험적 검증을 소개한다. 현수교 이중 행어 시스템을 모사한 실험 모델을 제작되었으며, 세가지 경우의 클램프 위치에 대한 세가지 경우의 행어장력에 대해서 총 9회의 진동실험이 반복 수행되었다. 각각의 계측된 가속도 응답 데이터에 대해서, 모달분석을 통한 고유진동수와 모드 형상이 추출되었다. 추출된 일련의 동특성치들에 대하여 기존의 장력추정 이론인 현이론과 선형회기법을 적용하여 장력을 추정하였다. 또한 진동기반 SI 장력추정기법을 적용하여 장력을 추정하였는데, 추정된 장력은 수치모델과 계측모델의 동적 특성치들이 동일하게 될 때, 수치모델의 케이블 장력을 인식함으로써 추정되었다. 추정결과, 클램프의 위치에 따라서 기존의 이론을 이용한 추정장력의 오차는 최대 53.1%까지 보이는 반면, 진동기반 SI기법을 이용한 추정장력기법의 장력추정 오차는 모든 경우에 대하여 3% 이내 이다.

• Wind and Structures
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• 제34권1호
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• pp.127-136
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• 2022

In this work a multi-fidelity non-intrusive polynomial chaos (MF-NIPC) has been applied to a structural wind engineering problem in architectural design for the first time. In architectural design it is important to design structures that are safe in a range of wind directions and speeds. For this reason, the computational models used to design buildings and bridges must account for the uncertainties associated with the interaction between the structure and wind. In order to use the numerical simulations for the design, the numerical models must be validated by experi-mental data, and uncertainties contained in the experiments should also be taken into account. Uncertainty Quantifi-cation has been increasingly used for CFD simulations to consider such uncertainties. Typically, CFD simulations are computationally expensive, motivating the increased interest in multi-fidelity methods due to their ability to lev-erage limited data sets of high-fidelity data with evaluations of more computationally inexpensive models. Previous-ly, the multi-fidelity framework has been applied to CFD simulations for the purposes of optimization, rather than for the statistical assessment of candidate design. In this paper MF-NIPC method is applied to flow around a rectan-gular 5:1 cylinder, which has been thoroughly investigated for architectural design. The purpose of UQ is validation of numerical simulation results with experimental data, therefore the radius of curvature of the rectangular cylinder corners and the angle of attack are considered to be random variables, which are known to contain uncertainties when wind tunnel tests are carried out. Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations are solved by a solver that employs the Finite Element Method (FEM) for two turbulence modeling approaches of the incompressible Navier-Stokes equations: Unsteady Reynolds Averaged Navier Stokes (URANS) and the Large Eddy simulation (LES). The results of the uncertainty analysis with CFD are compared to experimental data in terms of time-averaged pressure coefficients and bulk parameters. In addition, the accuracy and efficiency of the multi-fidelity framework is demonstrated through a comparison with the results of the high-fidelity model.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.522-532
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• 2015

본 연구에서는 철도 교량 위를 주행하는 철도 소음에 의한 고층 공동주택 거주민들의 철도 소음 피해를 최소화할 뿐 아니라, 방음시설에 미치는 풍하중 및 자중을 동시에 감소시키는 방안으로 터널형 방음벽의 벽면부 개방을 검토하였다. 광음향기법, 전산 유체 역학 및 구조 역학을 이용하여 방음 효과, 유동 효과 및 구조 경량화가 고려된 터널형 방음벽 설계 및 효과를 예측하였다. 해석결과, 벽면부를 부분 개방하여 경량화 및 풍하중 감소 효과를 얻을 수 있었으며, 방음시설의 풍하중은 최대 30% 감소되었다. 부분 개방으로 인해 철도소음의 피해가 특정 높이에서 증가하기 때문에 이를 보완하기 위하여 개방된 부분에 소음기 형태의 음향 루우버 설치를 검토하였다. 음향 루우버의 경우 기존 방음재료의 차음성능과 유사한 성능이 존재하도록 개공율에 따른 유동 해석과 차음성능 해석을 수행하였다. 개공율 30~40% 개방 시, 차음성능 10dB를 만족하며 풍하중이 약 25% 저감되는 것으로 분석되었다. 결과적으로 터널형 방음벽의 벽면부 개방과 음향 루우버 설치는 경량화 및 풍하중에는 긍정적인 효과를 보여주며, 부분 개방과 함께 적절한 방음 재료와 방음설계가 동시에 적용될 경우, 거주민들이 요구하는 5-10dB 수준의 소음저감 효과가 나타나는 것으로 분석되었다.