• 멤브레인
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• 제34권1호
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• pp.58-69
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• 2024

역전기투석(reverse electrodialysis, RED)은 해수와 담수의 농도 차로부터 에너지를 얻는 이온교환막을 이용한 전기막 공정이다. 해수와 담수에 포함된 다가 이온은 이온교환막의 고정 전하 그룹에 강하게 결합하여 높은 저항을 유발하며 uphill transport를 통해 개방회로 전압과 전력 밀도를 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 RED 응용을 위해 1가 이온 선택성 및 전기화학적 특성이 우수한 세공충진 음이온교환막(pore-filled anion-exchange membrane, PFAEM)을 제조하였다. 제조된 막의 1가 이온 선택성은 3.65였으며 동일 조건에서 1.27의 선택성을 갖는 상용막(ASE, Astom Corp.)보다 우수한 수준을 나타내었다. 또한 제조된 막은 ASE 대비 낮은 전기적 저항 등 우수한 전기화학적 특성을 나타내었다. 0.459 M NaCl/0.0510 M Na₂SO₄의 해수와 0.0153 M NaCl/0.0017 M Na₂SO₄의 담수 조건에서 RED 성능을 평가한 결과 제조된 막을 적용하여 1.80 W/m²의 최대 전력 밀도를 얻었으며 이는 ASE 막 대비 40.6% 향상된 출력 성능이었다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권4호
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• pp.99-107
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• 2017

본 논문은 기존의 리튬 배터리(lithium battery) 등가모델의 정확도 개선을 위한 배터리 모델 계수 보정기법을 제안한다. 전기자동차 등 다양한 산업분야에 사용되는 리튬 배터리의 배터리 셀간 잔존용량(SOC, state of charge) 동일하게 유지하여 배터리 수명의 단축을 최소화하기 위해 BMS(battery management system)가 연구 개발 되었지만, 배터리 셀 전압 기반의 셀 밸런싱(cell balancing) 동작으로 내부저항 및 커패시터에 따른 SOC 변화를 따라가지 못한다. 배터리 내부저항 및 커패시터에 따른 배터리 SOC 추정을 위해 다양한 배터리 등가모델이 연구되었지만, 모든 배터리에 동일하게 적용하는 것은 한계가 있으며 특히 과도상태의 배터리 상태 추정이 어렵다. 기존의 배터리 전기적 등가모델 연구는 1종의 배터리를 대상으로 5~10% 오차율로 충 방전 동적특성을 모사하며 서로 다른 전기적 특성을 갖는 실제 배터리에 적용이 부적합하다. 따라서 본 논문에서는 모델 및 용량이 다른 실제 배터리 운용환경에 적합하며 오차율 5%이하의 동적특성 모사가 가능한 배터리 모델 계수 보정 알고리즘을 제안한다. 제안하는 배터리 모델 계수 보정법 검증을 위해 3.7 V 정격전압, 280 mAh, 1600 mAh 용량의 리튬 배터리를 사용하였으며, 리튬 배터리의 전기적 등가 모델로 2단 RC Tank 모델을 사용하였다. 또한 0.25C, 0.5C, 0.75C, 1C 4가지 C-rate를 사용하여 배터리 충 방전 실험 및 모델검증을 진행하였으며 제안하는 배터리 모델 계수 보정 알고리즘을 통해 구현한 두 종류의 배터리 모델의 배터리 충 방전 특성 및 과도상태 특성의 오차율은 최대 2.13%이다.

• 한국재료학회지
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• 제11권5호
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• pp.367-371
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• 2001

RF magnetron sputtering 법으로 T $a_2$ $O_{5}$ 세라믹 타겟과 S $r_2$N $b_2$ $O_{7}$ 세라믹 타겟을 동시 sputtering하여 저유전율 S $r_2$(T $a_{1-x}$ , N $b_{x}$)$_2$ $O_{7}$(STNO) 박막을 p-type Si (100) 기판 위에 증착하여 NDRO 강유전체 메모리 (Non-destructive read out ferro-electric random access memory)에 사용되는 Pt/STNO/Si (MFS) 구조의 응용 가능성을 확인하였다. Sr$_2$Nb$_2$ $O_{7} (SN O)$ 타겟과 T $a_2$ $O_{5}$ 타겟의 출력의 비를 100w/100w, 70w/100w, 그리고 50w/100w로 조절하면서 x 값을 달리하여 조성을 변화시켰다. 성장된 박막을 8$50^{\circ}C$, 90$0^{\circ}C$, 그리고 9$50^{\circ}C$에서 1시간 동안 산소 분위기에서 열처리하였다. 조성과 열처리 온도에 따른 구조적 특징을 XRD에 의해 관찰하였으며 표면특성은 FE-SBM에 의해 관찰하였고, C-V 측정과 I-V 측정으로 박막의 전기적 특성을 조사하였다. SNO 타겟과 T $a_2$ $O_{5}$ 타켓의 출력비에 따른 STNO 박막의 성장 결과 70W/170W의 출력비에서 성장된 STNO박막에서 Ta의 양이 상대적 맡은 x=0.4였으며 가장 우수한 C-V 특성 및 누설 전류 특성을 보였다. 이 조성에서 성장된 STNO박막은 3-9V외 인가전압에서 메모리 윈도우 갑이 0.5-8.3V였고 누설전류밀도는 -6V의 인가전압에서 7.9$\times$10$_{-8}$A /$\textrm{cm}^2$였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.16-19
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• 2019

박막이 얇아질수록 전기적인 특성이 좋아지려면 비정질구조가 유리하다. 비정질구조는 케리어가 공핍되는 특징을 이용하여 전도성을 높이는데 효과가 있을 수 있다. 이러한 특성을 확인하는 방법으로 전위장벽이 형성되는 쇼키접합에 대한 연구가 필요하다. 비정질구조와 쇼키접합에 대하여 조사하기 위하여 $SiO_2/SnO_2$ 박막을 준비하였으며, $SiO_2$ 박막은 Ar=20 sccm 만들고 $SnO_2$ 박막은 아르곤과 산소의 유량을 각각 20 sccm으로 혼합가스를 사용하였으며, 마그네트론 스퍼터링 방법으로 $SnO_2$의을 증착하고 $100^{\circ}C$와 $150^{\circ}C$에서 열처리를 하였다. 비정질구조가 만들어지는 조건을 알아보기 위하여 XRD 패턴을 조사하고 C-V, I-V 측정을 실시하여 Al 전극을 만들고 전기적인 분석을 실시하였다. 공핍층은 열처리과정을 통하여 전자와 홀의 재결합으로 형성되는데 $SiO_2/SnO_2$ 박막은 $100^{\circ}C$에서 열처리를 한 경우 공핍층이 잘 형성이 되었으며, 미시영역에서는 전기적으로 전류가 크게 작용하는 것을 확인하였다. $100^{\circ}C$에서 열처리를 한 비정질의 $SiO_2/SnO_2$ 박막은 XRD 패턴에서 $33^{\circ}$에서는 픽이 나타나지 않았으며, $44^{\circ}$에서는 픽이 생겼다. 쇼키접합에 의해서 거시적(-30V<전압<30V)으로는 절연체 특성이 보였으나 미시적(-5V<전압<5V)으로는 전도성이 나타났다. 케리어가 부족한 공핍층에서의 전도는 확산전류에 의하여 전도가 이루어진다. 미소영역에서 동작하는 소자인 경우에는 공핍효과에 의한 쇼키접합이 전류의 발생과 전도에 유리하다는 것을 확인하였다.

• 전기화학회지
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• 제19권3호
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• pp.69-79
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• 2016

높은 에너지 밀도를 지닌 리튬 이온 전지는 현재 리튬 이온 전지에 상용화된 음극 활물질인 천연 흑연의 보다 높은 율 별 특성과 안정한 장수 명 특성을 요구하고 있다. 천연 흑연계 음극 활물질을 이용하여 리튬 전지 음극을 제작하여, SEI 피막의 형성 및 제어의 대표적인 전해질 첨가제인 VC (vinylene carbonate), VEC (vinyl ethylene carbonate), FEC (fluoroethylene carbonate)등의 다양한 첨가제를 사용하여 초기 반응에 의해 생성되는 SEI 피막을 분석하고 이에 따른 전기 화학 특성 변화를 측정하기 위하여 SEM, EVS (electorochemical voltage spectroscopy), 피막 분석, EIS (electrochemical impedance spectroscopy), FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy)등을 측정하여, 고온 수명 평가, 용량 유지율 및 성능 평가를 실시하여, $0^{\circ}C$ 수명특성 이후의 음극에 대한 분석을 비교 및 분석 평가 하였다. 초기 충전 시 profile에서 SEI의 형성에 의한 변화를 나타냈으며, EVS를 통하여 No-Additive가 약 0.9 V에서 SEI의 형성이 이루어지지만, VC, VEC, FEC의 경우 1 V 이상에서 형성반응이 이루어졌다. $60^{\circ}C$ 수명특성평가에서 초기 효율은 No-Additive가 가장 높게 나타나며 용량 유지율이 높게 나타났으나, cycle이 진행 될수록 충전 시 용량과 효율이 감소하여 VC, FEC보다 용량 유지율이 낮아졌고, VEC는 효율 및 용량 유지율 모두 성능이 가장 낮게 나타났다. SEM을 통하여 SEI의 변화를 확인할 수 없었지만, FT-IR을 통하여 SEI의 성분이 cycle이 진행이 될수록 첨가제에 의해 $2850-2900cm^{-1}$영역의 Alkyl carbonate ($RCO_2Li$) 계열의 성분이 더욱 견고하게 유지되는 것을 확인하였으며, EIS를 통하여 cycle이 진행될수록 저항은 증가하는 것으로 나타났고, 특히 No-Additive 및 VEC의 SEI에 의한 저항이 매우 커졌다는 것을 알 수 있었다.

• 한국식품과학회지
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• 제31권6호
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• pp.1529-1535
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• 1999

고전압 PEF는 P. rhodozyma 세포막에 손상을 주어 투과성을 80% 이상 증진시키지만, carotenoid 색소가 P. rhodozyma 세포막의 지방체와 결합한 생태로 존재하기 때문에 고전압 PEF 처리에 의한 세포막 투과성 증진의 효과만으로는 색소 추출 효과가 거의 없다는 김$^({12})$ 등의 보고에 이어서, 본 실험에서는 투과성을 증진시키는 물리적, 화학적 또는 생물학적 방법을 전처리하고 고전압 PEF 처리를 하는 병합 처리가 색소 추출에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 유기 용매 처리 또는 냉동-해동의 반복 처리 후에 50 kV/cm, 300 Hz에서 $1000\;{\mu}s$ 동안 PEF처리하는 병합 처리의 경우에는 색소 추출에 synergy 효과가 없었다. 효모 세포벽 용균 효소 처리나 ultra turrexer를 이용하는 기계적 처리를 한 후에 PEF 처리를 하는 병합 처리의 경우에는 색소 추출이 PEF단독 처리보다 각각 13.7배 또는 3.3배 증가하였다. 위의 2가지 경우에는 PEF와 전처리에 따른 색소 추출량의 산술적 합계보다도 병합처리 하는 경우의 색소 추출량이 각각 52% 및 69.8% 증가하였다. 따라서 병합처리가 synergy 효과가 있다는 것을 알 수 있었지만 연속 공정으로 적합하지 못하였다. 한편 세포 투과성을 증진시키는 11가지의 permeabilizing agents를 $0.01{\sim}0.5%(v/v)$의 농도로 0.01% $CaCl_2$ 세포 현탁액에 첨가하여 상온에서 2시간 교반 후에 고전압 PEF 처리하는 병합 처리를 한 결과, 계면활성제인 Tween 20과 탄소수 10개의 포화지방산인 capric acid는 각각 0.01% 및 0.1% 첨가했을 때 색소 추출량이 60.7 및 $75.2\;{\mu}g$으로서 가장 효과적이었다. 이러한 병합 처리는 연속 공정으로서의 가능성도 충분하다. 뿐만 아니라 capric acid를 첨가하고 난 후에 PEF 처리하는 병합 처리 효과를 직접 확인 하고자 무처리, PEF 단독처리 및 병합처리 후의 세포 내 외부의 변화를 SEM과 TEM으로 관찰하였다. SEM으로 관찰한 결과 PEF 처리에 의해서 세포 표면이 거칠어지고 쭈글쭈글한 모양을 띠어 무처리 세포와는 다른 형태로 나타내었으며, 병합처리의 경우에는 정도가 심하였다. TEM으로 관찰한 결과 병합 처리에 의하여 세포벽은 유지되었으나 세포막은 그 구성물질이 많이 빠져나가 손상된 모습을 나타내었다. 이와 같은 결과들은 P. rhodozyma로부터 연속적으로 색소 추출 가능성을 제시하고 있다.

• 한국식품과학회지
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• 제35권4호
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• pp.635-641
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• 2003

감귤주스의 품질향상과 저장성을 증진시키기 위하여 비가열 살균기술로 개발되고 있는 고전압펄스전기장(PEF) 기술을 적용함으로써, $95^{\circ}C$ 가열처리(High Temperature Short Time, HTST) 감귤주스와의 이화학적 특성, 미생물 살균효과 및 관능특성을 비교 조사하였다. 적정 산도와 총당의 경우 신선 감귤주스와 PEF 및 HTST 처리 감귤주스 모두 $0.22{\pm}0.01%$, $8.8{\sim}9.2%$로 p<0.05 수준에서 유의적 차이를 보이지 않았다. 비타민 C의 경우 신선 감귤주스$(31.2{\pm}0.59\;mg%)$와 PEF 처리구$(29.4{\pm}0.75\;mg%)$는 유의차가 없었으나, HTST 처리구는 $27.4{\pm}0.75\;mg%$로 이들보다 유의적으로 낮은 값을 보였다. PEF 처리 감귤주스의 밝기(L), 적색도(a) 및 황색도(b)는 각각 $29.77{\pm}0.16,\;19.71{\pm}0.05,\;19.52{\pm}0.1$로 신선 감귤주스 보다는 유의적으로 낮았으나, HTST 처리구 보다는 유의적으로 높았다. 신선 감귤주스의 초기 총 세균수는 $6.65{\pm}0.08\;log_{10}(cfr/mL)$ PEF 처리에 의하여 $1.39{\pm}0.14\;log_{10}(cfu/mL)$로 감소하였고, HTST 처리구에서는 모두 사멸하였다. 효모의 경우에도 세균과 유사한 결과를 보였는데, $7.79{\pm}0.07\;log_{10}(cfu/mL)$에서 PEF 처리에 의하여 $2.42{\pm}0.1\;log_{10}(cfu/mL)$로, HTST 처리에 의해서는 모두 사멸하였다. 신선 감귤주스의 착즙액 중의 PE의 활성은 $1.3{\pm}0.12\;units/mL$이었으나, PEF 처리에 의해 $0.11{\pm}0.01\;units/mL$로 유의적인 차이를 보이며 낮아졌고, HTST 처리구의 경우 PE활성이 100% 사라졌다. 향기성분의 경우 HTST 처리구에서 61% 정도 소실된 것으로 조사되었으나, PEF 처리구는 약 16%만이 소실되었다. 관능검사중 색깔특성의 강도는 신선 감귤주스, PEF 처리구, HTST 처리구가 유의차를 보이지 않았으나, 향기와 맛의 강도, 종합적 기호도에 있어 신선 감귤주스와 PEF 처리구는 유의차가 없었으나, HTST 처리구는 이들에 비하여 낮게 나타났다. 결론적으로, PEF는 신선 감귤주스의 미생물 살균효과가 강하고, 영양소 파괴가 적으며, 관능적으로 신선 비가열처리와 차이가 없어 HTST의 단점을 크게 개선할 우수한 차세대 살균법으로 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권3호
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• pp.224-231
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• 2005

현장 물리탐사 수행 시 상용화된 장비로는 탐사 대상 매질의 물성, 대상체의 크기, 모양 등의 탐사목적 및 현장여건에 의해 탐사가 불가능 하거나 탐사 목적에 맞는 분해능을 얻지 못하는 경우를 종종 만나게 된다. 이러한 다양한 현장 조건 및 탐사 목적에 효과적으로 적용할 수 있는 다목적 물리탐사 측정 시스템을 개발하였다. 이 다목적 측정 시스템은 PXI를 기반으로 하며 A/D 변환기 또는 GPIB 인터페이스를 이용한 측정 장치를 통해 신호를 측정하게 되며 확장성이 커 다양한 문제에 적용이 가능하다. 구성된 측정 시스템을 이용하여 시추공 레이다 탐사 시스템과 시추공 초음파 탐사 시스템, 전자기적 잡음 측정 시스템을 구축하였다. 시추공 레이다 탐사 시스템은 네트워크 분석기를 GPIB를 통해 제어하고 현장 조건에 따라 임의로 안테나의 길이 조절이 가능한 스텝 주파수 레이다 탐사 시스템이며, 시추공 초음파 탐사 시스템은 압전 송수신기 센서, 고출력 송신기와 A/D 변환기로 구성되어 시추공 내에서 초음파를 이용하여 착맥된 지하공동의 범위를 측정하기 위해 구성된 시스템이며, 전자기적 잡음 측정 시스템은 3개의 자기장 센서와 2개의 전기장 센서 그리고 A/D 변환기로 구성되며 임의로 측정시간과 샘플링 주파수의 조절이 가능하고 임의의 시간에 예약 측정이 가능한 시스템이다. 시추공 레이다 탐사 시스템은 상용 시스템으로 불가능했던 지하공동의 넓이와 지장물을 찾는 탐사에서 효과적인 결과를 보여주었으며, 시추공 초음파 탐사 시스템도 지하공동의 넓이를 측정하는 실험에서 가능성을 확인할 수 있었다. 한편 전자기적 잡음 측정 시스템을 이용하여 도심지 내 전자기적 잡음특성을 파악할 수 있었으며, 이를 변형하여 전기비저항 탐사 시 사용되는 다양한 케이블에 대한 케이블 내의 전자기적 유도 현상 및 그에 따른 신호 왜곡을 규명하는 실험에 적용하여 시스템의 확장성을 확인하였다.

• 과학교육연구지
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• 제36권2호
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• pp.235-250
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• 2012

이 연구는 초등학교의 과학교과서, 과학관련 교과 및 실생활 관련 교과에 나오는 과학 단위를 분석하고, 초등학교 6학년 학생들의 생활 속에서 사용하고 있는 과학단위들의 인식과 이해정도를 알아보고자 하였다. 연구 대상은 320명의 초등학교 6학년 학생이며 설문의 내용은 생활 속에서 흔히 볼 수 있는 질량(kg), 거리(km), 부피(L), 전압(V), 시간(s), 온도($^{\circ}C$), 속력(km/h), 열량(kcal), 퍼센트(%), 전력(W), 산도(pH) 등 11개의 과학단위에 대한 이해와 인식정도를 알아보고 생활 속에서 과학단위를 찾고 배울 수 있는 장소에 관해 알아보고자 하였다. 통계처리 프로그램인 SPSS 17.0을 사용하여 응답별 빈도와 백분율을 산출하였다. 결과는 다음과 같이 요약 할 수 있다. 타 교과와의 단위비교에서는 대체적으로 학년에 따라 비슷하게 단위가 중복되었으며 학년이 올라갈수록 단위의 수준이 높아지고 또한 과목의 특성에 맞는 단위도 확인하였다. 단위의 용도를 묻는 질문에서는 kg, km, L, $^{\circ}C$, kcal, km/h, W 단위 등은 91% 이상으로 잘 알고 있었다. 전압(V)과 시간(s)은 다른 단위보다 정답률이 낮았다. 특히 전문성이 있는 %, pH단위는 잘 이해하지 못하였다. 그리고 단위의 인식을 묻는 질문에서는 예외로 액체의 부피(L)와 산-염기에 쓰이는 단위인 산도(pH) 단위를 제외하고는 대부분단위들은 90%이상으로 잘 이해하고 있었다. 생활 속 과학단위 찾기 활동으로 가장 적합한 장소 및 가장 많이 습득한 곳은 학교>상점/마트>신문/방송>거리/도로>가정> 기타 순서로 동일하게 나왔다. 이러한 결과는 학교에서 단위학습이 체계적으로 이루어져야 하고 또한 교사의 역할이 중요함을 알 수 있다. 따라서 위의 연구결과를 볼 때 생활 속 과학단위는 쉽게 장소에 따라 각각 과학단위 찾기가 가능하며 어디서나 과학단위 학습에 큰 효과가 있는 것으로 조사되었다. 그러므로 학생들이 과학단위를 보다 정확하게 이해하기 위해서는 교사가 적극적으로 과학단위를 정확하게 가르칠 필요가 있다. 그리고 초등학생이 알아야하는 과학단위이거나 어렵다고 생각되는 과학단위는 부록이나 NIE 활용 등을 통해서 과학교과서에 제시하거나 교사의 설명을 덧붙인다면 초등학생들의 과학단위를 보다 정확하고 바르게 이해하고 실생활에 활용과 수업에 큰 도움이되리라 생각된다.

• 대한수의학회지
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• 제33권1호
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• pp.151-169
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• 1993

The present study was carried out to investigate the best condition for nuclear-cytoplasm fusion and in vitro culture of nuclear transplanted embryos and to investigate the production of nuclear transplanted offsprings. The nuclei from 2-, 4- and 8-cell mouse embryos were transferred into enucleated 2-cell embryos, and the reconstituted embryos were submitted to direct current(DC) pulses at output voltage of 1.0, 1.5 and 2.0 kV/cm for 100, 150 and $200{\mu}$ sec to induce cell fusion. 1. The culture of intact or zona cut 2-cell embryos in the medium supplemented with cytochalasin B($5{\mu}g/m{\ell}$) and colcemide($0.1{\mu}g/m{\ell}$)for 30 and 60 minutes did not affect the development to later stage. 2. The in vitro developmental rates of group A(a nucleus from one of the blastomeres was removed) and B(electrofusion of group A) were significantly lower than that of control group(p<0.01). 3. When nuclear transplanted embryos were submitted to electrofusion, the significantly higher fusion rates of 2-cell donor nuclei were achieved at the electric field strength of DC 1.5kV/cm for 100 and $150{\mu}$ sec, DC 2.0 kV/cm for $100{\sim}200{\mu}$ sec than DC 1.0 kV/cm for 100 and $150{\mu}$ sec(p<0.01). The significantly higher fusion rates of 4-cell donor nuclei were achieved at DC 2.0 kV/cm for 100 and $150{\mu}$ sec than DC 1.0kV/cm for $100{\sim}200{\mu}$ sec(p<0.01). These fusion rates in 8-cell donor nuclei were 88.7~99.3%. 4. The developmental potency to blastocyst in 2- and 4-cell donor nuclei was significantly higher in DC 1.0 and 2.0 kV/cm for $100{\sim}200{\mu}$ sec treated group and DC 2.0 kV/cm for 150 and $200{\mu}$ sec treated group (p<0.01). The developmental potency to blastocyst in 8-cell donor nuclei was significantly higher in DC 2.0 kV/cm for $100{\mu}$ sec treated group than in DC 1.0 kV/cm for $100{\mu}$ sec treated group and DC 2.0 kV/cm for 150 and $200{\mu}$ sec treated group(p<001). 5. The developmental potency to blastocyst after nuclear transplantation was significantly higher in 2-cell donor nuclei than in 8-cell donor nuclei(p<0.01). 6. The success rate of nuclear injection into enucleated 2-cell embryos was significantly higher in 2-cell donor nuclei than in 4- or 8-cell donor nuclei(p<0.01). 7. The culture time taken for the nuclear transplanted 2-cell embryos to blastocyst stage was significantly longer in 2-cell donor nuclei than in 8-cell donor nuclei(p<0.01). 8. There was no significant difference in the developmental potency of nuclear transplanted embryos within the concentration of EGF at 0 to 15 ng per $m{\ell}$ of BMOC-3 solution. 9. The production rates of offspring after transfer of nuclear transplanted embryos to recipient mouse were significantly higher in 2-cell donor nuclei than in 8-cell donor nuclei(p<0.01).