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Towards performance-based design under thunderstorm winds: a new method for wind speed evaluation using historical records and Monte Carlo simulations

  • Aboshosha, Haitham;Mara, Thomas G.;Izukawa, Nicole
    • Wind and Structures
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    • 제31권2호
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    • pp.85-102
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    • 2020
  • Accurate load evaluation is essential in any performance-based design. Design wind speeds and associated wind loads are well defined for synoptic boundary layer winds but not for thunderstorms. The method presented in the current study represents a new approach to obtain design wind speeds associated with thunderstorms and their gust fronts using historical data and Monte Carlo simulations. The method consists of the following steps (i) developing a numerical model for thunderstorm downdrafts (i.e. downbursts) to account for storm translation and outflow dissipation, (ii) utilizing the model to characterize previous events and (iii) extrapolating the limited wind speed data to cover life-span of structures. The numerical model relies on a previously generated CFD wind field, which is validated using six documented thunderstorm events. The model suggests that 10 parameters are required to describe the characteristics of an event. The model is then utilized to analyze wind records obtained at Lubbock Preston Smith International Airport (KLBB) meteorological station to identify the thunderstorm parameters for this location, obtain their probability distributions, and utilized in the Monte Carlo simulation of thunderstorm gust front events for many thousands of years for the purpose of estimating design wind speeds. The analysis suggests a potential underestimation of design wind speeds when neglecting thunderstorm gust fronts, which is common practice in analyzing historical wind records. When compared to the design wind speed for a 700-year MRI in ASCE 7-10 and ASCE 7-16, the estimated wind speeds from the simulation were 10% and 11.5% higher, respectively.

p53, Cyclin D1, p21 (WAF1) and Ki-67 (MIB1) Expression at Invasive Tumour Fronts of Oral Squamous Cell Carcinomas and Development of Local Recurrence

  • Sawair, F;Hassona, Y;Irwin, C;Stephenson, M;Hamilton, P;Maxwell, P;Gordon, D;Leonard, A;Napier, S
    • Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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    • 제17권3호
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    • pp.1243-1249
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    • 2016
  • Background: Expression of p53, cyclin D1, p21 (WAF1) and Ki-67 (MIB1) was evaluated in oral squamous cell carcinoma (OSCC) to test whether levels of these markers at invasive tumour fronts (ITFs) could predict the development of local recurrence. Materials and Methods: Archived paraffin-embedded specimens from 51 patients with T1/T2 tumours were stained immunohistochemically and analysed quantitatively. Local recurrence-free survival was tested with Kaplan-Meier survival plots (log-rank test) using median values to define low and high expression groups and with a Cox's proportional hazards model in which the expression scores were entered as continuous variables. Results: The assessment of expression of all markers was highly reliable, univariate analysis showing that patients with clear surgical margins, with low cyclin D1 and high p21 expression at the ITF had the best local recurrence-free survival. Multivariate analysis showed that these three parameters were independent prognostic factors but that neither p53 nor MIB1 expression were of prognostic value. Conclusions: Assessment of p53, cyclin D1, p21 (WAF1), and Ki-67 (MIB1) at the ITF could help to predict local recurrence in early stage oral squamous cell carcinoma cases.

Thermoelastic effect on inter-laminar embedded delamination characteristics in Spar Wingskin Joints made with laminated FRP composites

  • Mishra, P.K.;Pradhan, A.K.;Pandit, M.K.;Panda, S.K.
    • Steel and Composite Structures
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    • 제35권3호
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    • pp.439-447
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    • 2020
  • This paper presents two sets of full three-dimensional thermoelastic finite element analyses of superimposed thermo-mechanically loaded Spar Wingskin Joints made with laminated Graphite Fiber Reinforced Plastic composites. The study emphasizes the influence of residual thermal stresses and material anisotropy on the inter-laminar delamination behavior of the joint structure. The delamination has been pre-embedded at the most likely location, i.e., in resin layer between the top and next ply of the fiber reinforced plastic laminated wingskin and near the spar overlap end. Multi-Point Constraint finite elements have been made use of at the vicinity of the delamination fronts. This helps in simulating the growth of the embedded delamination at both ends. The inter-laminar thermoelastic peel and shear stresses responsible for causing delamination damage due to a combined thermal and a static loading have been evaluated. Strain energy release rate components corresponding to the Mode I (opening), Mode II (sliding) and Mode III (tearing) of delamination are determined using the principle of Virtual Crack Closure Technique. These are seen to be different and non-self-similar at the two fronts of the embedded delamination. Residual stresses developed due to the thermoelastic anisotropy of the laminae are found to strongly influence the delamination onset and propagation characteristics, which have been reflected by the asymmetries in the nature of energy release rate plots and their significant variation along the delamination front.

한국의 여름 강수량 변동의 지역성 (The Regionality of the Variation of Summer Precipitation in Korea)

  • 강만석
    • 한국지역지리학회지
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    • 제6권3호
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    • pp.139-152
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    • 2000
  • 본 연구는 남한에서의 25년간의 여름 강수량으로서 Cluster 분석을 행하여 강수의 지역 특성을 밝혔다. 여름의 강수 현상에서 다우 지역은 남해안 경기 북부 영동 지방에 출현하고, 6월의 강수량은 장마전선과 저기압의 영향에 대부분 의존하고, 7월의 것은 장마전선이 주도하고, 8월에는 태풍이 강하게 작용하고, 9월에는 태풍 장마전선 저기압의 영향에 의한다. 월강수량의 증감 경향은 매월 지역적으로 반씩 출현하며, 특히 다우 지역에서 심하다. 증가 경향은 경기 북부와 영동 지방에서 우세하고, 감소 추세는 남해안 지방과 제주도에서 탁월하다. 월강수량의 변동은 다우 지역에서 크고 소우 지역에서 작고, 그리고 9월에 가장 크고 7월에 가장 작다.

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해양전선 : 조석전선의 형성 및 그 미세구조의 전개 과정 (An Oceanic Front : The Formation of Tidal Fronts with Its Microscale Structure Evolution)

  • Yi-Gn Noh
    • International Union of Geodesy and Geophysics Korean Journal of Geophysical Research
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    • 제21권1호
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    • pp.17-30
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    • 1993
  • 해양에서의 전선형성에 관해 그 발생기작을 중심으로 검토되었으며, 특히 조석혼합에 의해 발생하는 연안전선의 발생기작이 조석전선 형성에 관계되는 미세구조의 변화를 포함하는 연안의 해수 수직면에 대한 일차원 모형을 통해 이해되었다. 이로부터 조석전선의 형성을 예측하는 새로운 기준을 설정하였다. 모형으로부터 계산된 해수의 밀도 및 난류에네지의 시간에 따른 발달은 수온약층의 형성하기 위한 조건은 $\delta$가 클 때는 (${\delta}>0.5$)$R{\delta}^{-}$ constant로서 주어지지만, $\delta$가 0에 접근함에 따라 $\delta$에 점점 무관하게 됨을 보여준다. 여기서, $R=H^4Q/{K_b}^3,{\;}{\delta}=1-D_o/H$, Q는 해수면에서의 부력속, $K_b$는 해저에서의 와확산 계수, $D_o$ 아래서 수온약층의 깊이는 조석혼합이 증가함에 따라 감소하는 것이 발견되었다. 그 결과는 기존의 연구와 비교 검토되었다.

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부산지역 2021년 2월 1일~2일 연속적인 2개의 한랭전선 통과 시 기상요소와 미세먼지 농도의 특성 (Meteorological Parameters and Fine Particle Concentration during Two Successive Cold Fronts in Busan on 1~2 February 2021 )

  • 전병일
    • 한국환경과학회지
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    • 제31권12호
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    • pp.1069-1078
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    • 2022
  • This study investigated the weather conditions, fine particle concentration, and ion components in PM2.5 when two cold fronts passed through Busan in succession on February 1 and 2, 2021. A analysis of the surface weather chart, AWS, and backward trajectory revealed that the first cold front passed through the Busan at 0900 LST on February 1, 2021, with the second cold front arriving at 0100 LST on February 2, 2021. According to the PM10 concentration of the KMA, the timing of the cold front passage had a close relationship with the occurrence of the highest concentration of fine particles. The transport time of the cold front from Baengnyeongdo to Mt. Gudeok was approximately 11 hours . The PM10 and PM2.5 concentrations in Busan started to increase after the first cold front had passed, and the maximum concentration occurred two hours after the second cold front passed. The SO42-, NO3-, and NH4+ concentration in PM2.5 started to increase from 1100 to 1200 LST on February 1, after the first cold front passed, and peaked at 0100 LST to 0300 LST on February 2. However, the highest Ca2+ concentration was recorded 2-3 hours after the second cold front had passed.

경험직교함수 분석에 의한 한반도 주변해역의 해수면온도 및 수온 전선의 시.공간 변화 (Temporal and spatial variations of SST and Ocean Fronts in the Korean Seas by Empirical Orthogonal Function)

  • 윤홍주;변혜경
    • 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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    • 대한원격탐사학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.101-104
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    • 2006
  • 한반도 주변 해역에 대하여 1993-2000년, 8년간의 인공위성 자료(NOAA/AVHRR MCSST)를 사용하여 해수면온도 및 수온전선의 시 공간 분석을 연구하였다. 경험직교함수(EOF, Empirical Orthogonal function) 분석에서 제1모드는 분산값이 97.6%로써 한반도 주변 해역의 수온의 변화를 잘 설명할 수 있었다. 시간 변화는 뚜렷한 연변동을 보였고, 육지에 가까워질수록 수온 변화가 커지는 공간 분포를 보였다. 제2모드는 비록 그 영향력은 미약하나 93, 94, 95년에 걸쳐 시간 계수 값이 다른 해에 비하여 강한 값이 나타났고, 이는 엘리뇨의 발생 년도와 일치하는 것으로써 한반도 주변해역에서의 엘리뇨 영향을 설명할 수 있는 결과로 판단되었다. 수온전선을 구분하기 위해서 수온구배를 이용한 Sobel Edge Detection Method를 사용하였다. 그 결과로 수온전선은 동해 남 북해역의 아극전선대, 동중국해의 쿠로시오전선, 남해의 연안전선을 추출할 수 있었고, 미약하지만 서해에서도 조석전선이 형성되는 것을 목격할 수 있었다. 대체로 수온전선의 위치는 해저지형의 경사도가 가파른 해역에서 나타났으며, 수온의 EOF 분석 1모드에서 경계를 이루는 위치와 흡사한 분포를 보였다. 수온전선들의 시 공간 분포를 알아보기 위해 수온 경사 값을 EOF 분석하였다. 분산값이 64.55%인 제1모드에서는 뚜렷한 연변화를 보이면서 아극전선대, 쿠로시오전선, 남해연안전선이 3월에 뚜렷하게 나타남을 알 수 있었다. 제2모드에서는 아극전선대와 남해연안전선은 '-'값을, 쿠로시오전선은 '+'값을 강하게 나타내며 대조적인 분포를 보였고, 그 시기는 '+'값은 5월,'-'값은 10월에 강하게 나타남을 알 수 있었다. 제3모드에서는 시간계수 값이 일년에 두번의 peak를 가지며 계절변화를 뚜렷하게 보여주었다. 공간분포에서 아극전선대는 3월, 10월에 강한 '+'값을 보였고, 이것은 제1, 2모드를 반영하는 결과였다. 위와 같이 EOF분석을 통하여 한반도 주변해역의 수온전선들의 시 공간적 변화를 정량적으로 제시 할 수 있었다.

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경험 직교함수 분석에 의한 한반도 주변해역의 해수면온도 및 수온 전선의 시${\cdot}$공간 변화 (Temporal and spatial variations of SST and Ocean Fronts in the Korean Seas by Empirical Orthogonal Function)

  • 윤홍주;변혜경
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국해양정보통신학회 2005년도 춘계종합학술대회
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    • pp.397-402
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    • 2005
  • 한반도 주변 해역에 대하여 1993~2000년, 8년간의 인공위성 자료(NOAA/AVHRR MCSST)를 사용하여 해수면온도 및 수온전선의 시${\cdot}$공간 분석을 연구하였다. 경험직교함수(EOF, Empirical Orthogonal function) 분석에서 제1모드는 분산값이 97.6%로써 한반도 주변 해역의 수온의 변화를 잘 설명할 수 있었다. 시간 변화는 뚜렷한 연변동을 보였고, 육지에 가까워질수록 수온 변화가 커지는 공간 분포를 보였다. 제2모드는 비록 그 영향력은 미약하나 93, 94, 95년에 걸쳐 시간 계수 값이 다른 해에 비하여 강한 값이 나타났고, 이는 엘리뇨의 발생 년도와 일치하는 것으로써 한반도 주변해역에서의 엘리뇨 영향을 설명할 수 있는 결과로 판단되었다. 수온전선을 구분하기 위해서 수온구배를 이용한 Sobel Edge Detection Method를 사용하였다. 그 결과로 수온전선은 동해 남${\cdot}$북해역의 아극전선대, 동중국해의 쿠로시오전선, 남해의 연안전선을 추출할 수 있었고, 미약하지만 서해에서도 조석전선이 형성되는 것을 목격할 수 있었다. 대체로 수온전선의 위치는 해저지형의 경사도가 가파른 해역에서 나타났으며, 수온의 EOF 분석 1모드에서 경계를 이루는 위치와 흡사한 분포를 보였다. 수온전선들의 시${\cdot}$공간 분포를 알아보기 위해 수온 경사 값을 EOF 분석하였다. 분산값이 64.55%인 제1모드에서는 뚜렷한 연변화를 보이면서 아극전선대, 쿠로시오전선, 남해연안전선이 3월에 뚜렷하게 나타남을 알 수 있었다. 제2모드에서는 아극전선대와 남해연안전선은 '-'값을, 쿠로시오전선은 '+'값을 강하게 나타내며 대조적인 분포를 보였고, 그 시기는 '+'값은 5월,'-'값은 10월에 강하게 나타남을 알 수 있었다. 제3모드에서는 시간계수 값이 일년에 두번의 peak를 가지며 계절변화를 뚜렷하게 보여주었다. 공간분포에서 아극전선대는 3월, 10월에 강한 '+'값을 보였고, 이것은 제1, 2모드를 반영하는 결과였다. 위와 같이 EOF분석을 통하여 한반도 주변해역의 수온전선들의 시${\cdot}$공간적 변화를 정량적으로 제시 할 수 있었다.

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Nanotechnology Applications in Functional Foods; Opportunities and Challenges

  • Singh, Harjinder
    • Preventive Nutrition and Food Science
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    • 제21권1호
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    • pp.1-8
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    • 2016
  • Increasing knowledge on the link between diet and human health has generated a lot of interest in the development of functional foods. However, several challenges, including discovering of beneficial compounds, establishing optimal intake levels, and developing adequate food delivering matrix and product formulations, need to be addressed. A number of new processes and materials derived from nanotechnology have the potential to provide new solutions in many of these fronts. Nanotechnology is concerned with the manipulation of materials at the atomic and molecular scales to create structures that are less than 100 nm in size in one dimension. By carefully choosing the molecular components, it seems possible to design particles with different surface properties. Several food-based nanodelivery vehicles, such as protein-polysaccharide coacervates, multiple emulsions, liposomes and cochleates have been developed on a laboratory scale, but there have been very limited applications in real food systems. There are also public concerns about potential negative effects of nanotechnology-based delivery systems on human health. This paper provides an overview of the new opportunities and challenges for nanotechnology-based systems in future functional food development.

계면: 현실과 부딪히는 전선(前線) (Interfaces: The Fronts facing with Reality)

  • 박종구
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.7-7
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    • 2013
  • 계면은 하나의 성격(상(相, phase), 문화, 시대 등)이 다른 성격과 만나는 전선이라고 할 수 있다. 포괄적으로 말한다면 계면은 주어진 상황이 새로운 상황(현실)에 직면할 때 부딪히는 경험하는 경계 현상이라고 할 수 있는 것이다. 이러한 계면의 이슈는 소재들이 사용되는 환경과 불가분의 관계에 있기 때문에 재료공학의 주요 대상일 수밖에 없다. 하지만 소재의 종류가 매우 다양하고 노출되는 환경 역시 다양하기 때문에 계면 혹은 계면현상을 한마디로 설명하기는 매우 어렵다. 본 강연에서는 재료공학 연구부문에 종사하여 온 연구자가 나름대로 이해하여온 계면(계면현상 자체를 연구하는 연구자는 아니라는 의미)에 관한 지식을 실용적인 관점에서 설명하고 터득한 지식을 연구에 활용해 온 사례들에 관하여 소개하고자 한다. 계면을 움직이는 구동력, 재료연구를 통하여 관찰한 계면현상들, 계면현상의 관점에서 본 나노기술 등을 설명하고자 한다.

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