• 한국의류산업학회지
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• 제24권6호
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• pp.667-685
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• 2022

본 원고는 소프트 로봇용 4D 프린팅 소재와 어그제틱 구조체에 대한 연구 동향을 정리한 것이다. 먼저 4D 프린팅 소재의 형상 변화 거동을 형상 변화와 형상기억 소재, 이중, 삼중, 다중 형상기억 효과, 접힘과 굽힘, 표면지형별로 구분하여 알아보았다. 형상 변화와 형상기억 소재 등 열이나 수분의 자극에 가역적/비가역적 혹은 규칙적/불규칙적 형상 변형이 가능할 수 있다. 다음으로, 차원별 형상이동 유형에 따른 특성과 물성에 대해 알아본 바, 1차원에서 다차원으로의 형상이동을 1D-1D 팽창/수축, 1D-2D 접힘/굽힘, 1D-3D 접힘 (1D-to-3D folding)으로 구분할 수 있다. 2차원에서 형상이동은 2D-2D 굽힙, 2D3D 굽힘/접힘/꼬임/표면말림/표면지형변화/굽힘과 꼬임, 3차원에서 다차원으로의 형상이동은 3D-3D 굽힙과 3D-3D 선형/비선형 거동으로 구분할 수 있다. 마지막으로 4D 프린팅 메타구조체 중 힌지 구조체를 적용한 KinetiX는 단일단위 터셀레이션과 다중단위 터셀레이션으로 모델링할 수 있고, 평면 및 공간 변환이 용이하고, 컨포머블 헬멧에 적용할 수 있다. 키리가미 구조체를 기본으로 한 공압형 어그제틱 구조체는 역설계 기반 구조체로써 굽힘각도를 제어하는 알고리즘으로 설계할 수 있다. 설계 후 3D 프린팅하여 TPU 멤브레인으로 프로토 타입을 제조하였고, 압력을 낮추면서 원하는 3차원 형상으로 완성될 수 있음을 확인하였다. 온도나 습도 등의 외부자극요소에 따라 형상이나 물성을 변화할 수 있는 재료를 사용하여 변형가능한 3차원 구조체로 성형한 4D 프린팅 소재를 이용하여 상지, 하지, 손, 발 등 소프트 로봇의 외골격(exoskeleton) 소재에 적용할 수 있을 것이다. 즉 자세제어, 상황인식, 동작신호 생성 등 다양한 환경에 대응하여 착용자의 움직임에 고하중, 고기동성, 운동지속성을 지원하는 기능을 갖는 소프트 로봇용 4D 프린팅 소재는 헬스케어 웨어러블 의류 제품화 개발로의 용도 전개가 가능할 것이다. 특히 4D 프린팅 소프트 소재 및 공정개발 분야는 일상 생할 보조용이나 재활치료용 의류를 개발하기 위한 3D 프린팅 소재 및 공정의 원천 기술에 해당하므로 이와 관련한 연구의 기초 자료로서 활용되기를 기대한다.

• 대한유전성대사질환학회지
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• 제23권1호
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• pp.25-30
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• 2023

아미노아실-tRNA 합성효소는 단백질을 만드는 번역(translation)단계에서 아미노산을 활성화시키고 적절한 아미노산을 해당 tRNA에 결합을 시키는 중요한 효소이며, IARS2 유전자는 미토콘드리아에서 작용하는 isoleucylt-RNA 합성효소를 코딩하는 핵의 유전자이다. IARS2 유전자의 돌연변이는 백내장, 성장 호르몬 결핍, 감각 신경병증, 감각신경성 난청, 골격 형성 이상 증후군의 특징을 보이는 CAGSSS (MIM#616007)라는 희귀 질환의 원인으로 상염색체 열성으로 유전된다. 현재까지 이 증례 보고를 포함하여 29명의 환자만이 보고가 되었음에도 단지 백내장의 증상만 나타냈던 환자, 그리고 신경학적 증상이 두드러지는 Leigh 증후군을 유발하면서 여러 장기에 영향을 주는 환자 등 다양한 임상 증상의 환자가 보고되었다. Leigh 증후군은 드문 진행성 신경 퇴행성 미토콘드리아 질환이다. 이 연구는 IARS2 연관된 Leigh 증후군의 환자에서 방광 기능의 이상의 표현형을 보고하는 첫 증례 보고로 의미가 있다. 5세의 한국인 여아는 복부 팽만을 동반한 복통으로 응급실에 내원하였으며, 복부CT에서 명백한 폐쇄 증상, 급성 신장염, 요로감염의 징후가 보이지 않으면서 현저하게 팽창된 방광이 확인 되었다. 여아의 발달 상태는 발달 저하를 보이면서, 6개월에 뒤집기가 가능하였지만 이후는 신경학적 퇴행으로 내원당시에는 목 가누기도 되지 않고, 의미 있는 단어를 말하지도 못하는 전반적인 발달 지연 상태였다. 2세에는 양쪽 눈의 백내장이 발생하여 수술한 과거력이 있었다. 뇌 MRI T2 강조영상에서는 양쪽에 대칭적으로 기저핵(basal ganglia)에 고신호를 보였고, 이는 Leigh 증후군에 전형적인 영상의 특징이다. Whole mitochondrial genome의 유전자검사를 시행했지만 의미 있는 돌연변이가 확인되지 않았으므로, Whole exome sequencing 검사를 시행했으며, IARS2 유전자의 이중대립유전자 돌연변이(biallelic mutation), c.2446C>T (p. Arg816Ter)와 c.2450G>A (p. Arg817His)가 확인이 되었고 부모님은 보인자였다. 현재까지 IARS2 유전자의 돌연변이를 가지는 환자 중에서 신경학적 발달 저하, 인지장애 등의 증상이 동반된 환자는 신체의 다중장기질환의 증상으로 심비대, 부정맥, 빈혈, 측만증, 청력 저하, 뇌전증, 부갑상선저하증이 알려졌으나, 이 연구에서 IARS2 유전자 돌연변이를 가진 환자에서 배뇨근의 이상을 동반한 과민성방광증상을 확인하여 방광이상증상을 처음 보고를 한다. IARS2 유전자의 이상이 확인된 환자에서는 하부요로이상증상이 동반 가능성에 대해서 인지하는 것이 필요하고, 증상이 보이면 배뇨 일지나 요역동학검사를 통해서 조기에 진단 및 치료가 환자의 관리에 필요할 수 있다. 이 증례 보고는 IARS2 유전자의 임상 양상의 확대 및 유전자의 이해를 넓히는데 기여할 것으로 기대된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제13권4호
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• pp.348-353
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• 2008

산소안정동위원소는 추적자로서의 뛰어난 특성에도 불구하고 분석상의 어려움으로 해양수괴 연구에 많이 활용되지 못하고 있다. 물시료에 함유된 산소의 안정동위원소비를 측정하기 위해 가장 많이 사용하는 방법은 $H_2O/CO_2$ 평형기를 이용해 시료인 물을 이산화탄소와 동위원소평형을 이루게 한 뒤, 이산화탄소의 동위원소 비율을 측정하는 것이다. 이러한 자동 $H_2O/CO_2$ 평형기를 이용한 물 시료 분석시의 정밀도는 ${\pm}0.1%o$, 해양에서 이를 적용하기 위해서는 정밀도를 보다 높이는 것이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 분석상의 오차를 감소시킬 수 요인들을 파악하여 분석장치의 보완 및 분석방법의 개선으로 정밀도 최소 0.05%o 향상시킴으로서 산소동안정동위원소의 변화폭이 작은 해양에서도 추적자로서 활발히 응용될 수 있도록 기여하고자 하였다. $H_2O/CO_2$ 평형기를 이용하는 경우 가장 큰 문제점은 시료가스가 전처리 장치로부터 질량분석기까지 이동해야 하는 거리가 멀고 평형가스가 팽창해야 하는 부피가 크다는 것이다. 그러므로 단순히 압력 차를 이용해서 가스를 이동시킬 경우, 가벼운 동위원소종이 선택적으로 이동되는 동위원소 분별작용이 일어날 수 있고, 분석 장치 전체의 부피가 플라스크에 담긴 시료가스의 부피에 비해 크기 때문에 시료가스가 충분히 혼합되지 않을 수가 있다는 점이다. 이러한 점을 보완하기 위해 액체질소 트랩과 고진공 균일도를 향상시켰다. 동일한 해수시료를 기존방법과 보완방법을 이용하여 각각 14번씩 분석한 결과 평균 측정값은 0.023, 0.024%o 서로 거의 동일한 값을 보였으나 표준편차는 각각 ${\pm}0.081$, ${\pm}0.021%o$ 네 배가량 개선된 결과를 보이고 있다. 그 결과 해양에서의 동위원소 분석시 발생할 수 있는 중요한 오차 요인을 현저하게 감소시킴으로서 동위원소 변화폭이 작은 해양수괴 연구에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수산과학회지
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• 제10권2호
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• pp.97-114
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• 1977

1. Macrobrachium rosenbergi(de Man)의 효율적인 종묘생산의 방안을 모색하기 위한 연구의 일환으로 염분량이 유생에 미치는 영향을 조사하기 위하여 부화직후의 Zoea유생을 (1) 염분량 별로 9실험구:담수, $3.48\~4.42\%_{\circ}Cl,\;5.26\~6.45\%_{\circ}Cl,\;7.63\~8.23\%_{\circ}Cl,\;9.76\~10.52\%_{\circ}Cl,\;11.27\~11.94\%_{\circ}C1,\;13.12\~14.08\%_{\circ}Cl,\;16.13\~16.88\%_{\circ}Cl$ 및 $18.04\~18.92\%_{\circ}Cl$로 구분한 사육수에서 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$ 및 여과유속 0.6l/min.로 고정한 순환식 수조(용량 25l)내에서 Artemia salina nauplii 투이하며 post-larva령기까지 변태되는 온도별 성장 속도와 그 변태율을 비교하여 본 유생의 생육여과도를 조사하였고, (2) 각 령기별유생의 각종 염분량에 대한 적응도와 선택기호성을 조사하기 위하여 1l 용량의 코니칼 비커속에 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$, aeration (3-4기포/sec)을 약하게 유지한 12실험구 ; 담수, $2.21\~2.76\%_{\circ}Cl,\;4.12\~4.47\%_{\circ}Cl,\;5.58\~5.98\%_{\circ}Cl,\;8.23\~8.64\%_{\circ}Cl,\;10.11\~10.56\%_{\circ}Cl,\;11.85\~12.42\%_{\circ}Cl,\;13.05\~14.51\%_{\circ},\;14.75\~15.38\%_{\circ}Cl,\;16.86\~17.72\%_{\circ}Cl\;18.54\~19.08\%_{\circ}Cl$ 및 해수$(19.38\%_{\circ}Cl)$로 구분한 사육수에 제 1 Zoea 령기, 제 4 Zoea 령기, 제 6 Zoea 령기, 제 8 Zoea 령기, 제 10 Zoea령기 및 제 11 Zoea령기를 급격한 염도변화에 조우당함을 피하기 위하여 일정한 염도에 순화시킨 후 각각 이주시켜 Artemia salina nauplii를 투이하고 2일간격으로 실험구의 사육수를 치환하며 6일간을 사육한 후 각실험구별의 생잔유생수를 서로 비교하였다. (3) 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$를 유지시키고 염도가 상이한 3종의 사육조 ; $3.82\~4.68\%_{\circ}Cl,\;7.14\~7.85\%_{\circ}Cl$ 및 $10.22\~11.05\%_{\circ}Cl$에서 사육, 성장시킨 제 2 Zoea, 제 4 Zoea, 제 6 Zoea 및 제 8 Zoea 령기의 유생을 별도로 염분별로 3실험구 : $3.68\~4.34\%_{\circ}Cl,\;7.42\~8.28\%_{\circ}Cl$ 및 $10.71\~11.53\%_{\circ}Cl$로 구분한 150 l 용량의 여과실험조에 서로 염도가 상이한 간격간을 이주 (Fig. 4)시켜 12일간을 Artemia salina nauplii를 투이하고 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$을 유지시키며 사육한 후 이주시킨 유생의 령기별 및 사육도중에 이주한 염도의 간격차에 대한 생잔율을 서로 비교하여 사육도중에 조우하는 변동된 염도에 대한 각 령기별 유생의 적응도를 조사하였으며 이 실험을 위하여 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$, 염분량 $5.28\%_{\circ}Cl$에서 갓 부화된 유생을 각사육조에 분양시켜 사육하였다. (4) post-larvarl 및 Juvenile의 염분량에 대한 성장률 및 서식적염도를 조사하기 위하여 수온 $28^{\circ}C{\pm}1$, 여과유속 $0.6\~0.8l\~min$를 유지시키며 염분별로 6실험구 ; 담수 $3.61\~4.25\%_{\circ}Cl$ 및 $16.87\~17.13\%_{\circ}Cl$로 구분하여 각실험별로 40일, 60일 및 120일의 성장도 및 그 생잔율을 상호 비교하였다. qs 실험기간중 투여한 이료는 반숙절편한 반지락을 사용하였다. 2. 본유생의 post-larva로 변태하기 위해서는 반드시 일정량의 염분량이 요하고 기호, 선택하는 염분량은 각령기에 따라 다소상이하나 대체로 염분량 $7.63\%_{\circ}Cl$에서 $14.42\%_{\circ}Cl$의 범위가 적염도로 생각되며 이 범위내에서는 염분량에 따른 변태속도의 차이는 거의 볼 수 없으나 염분량 $4.42\%_{\circ}Cl$이상의 보다 높은 염도에서는 현저한 지연현상이 나타나며 더욱이 높은 염도에 비하여 저염도인 경우가 더욱 늦어지는 경향을 보인다. 3. 각 Zeoa 령기별의 염분량에 대한 적응도는 대체로 염분량 $8.28\~12.42\%_{\circ}Cl$ 사이가 가장 크나 령기가 기호, 선택하는 염분량에 차이가 있으므로 그 적응도도 서로 상이하다. 보편적으로 전령기를 통하여 제8 Zoea기를 전환점으로 하여 이 보다 어린 령기의 유생일수록 비교적 높은 염도에 대한 적응도가 높은데 반하여 령기가 진전되어 post-larva 기로 근접해 갈수록 점차적으로 저염도에 대한 기호, 선택성이 커지는 경향을 보인다. 4. Post-larva기에 대한 서식적염도는 염분량 $8.08\%_{\circ}Cl$ 담수의 범위로서 Zoea 령기에 비하여 저염성을 나타내고 더우기 적정범위는 염분량 $4.25\%_{\circ}Cl$로서 담수에 가까울수록 그 성장도는 높다. 따라서 Zoea유생은 담수에서 보다 성장률이 높다. 한편 post-larva는 령기 의 개체가 해수($19.38\%_{\circ}Cl$ 이상)에서 1일이상을 생존치 못하는데 비하여 Zoea 유생은 6일이사을 적응할 수가 있다. 5. Zoea 유생은 염분량에 대한 특성이 령기의 진전에 따라 고염성으로부터 저염성으로 그 특성이 조금씩 이행됨은 제8 Zoea 령기를 지나므로써 post-larva 기가 가지고 제 특성으로 점차 이행되기 때문으로 생각되며 이같은 현상을 뒷받침하는 것은 형태적으로 제 8 령기를 전후하여 종전의 유생에 제1, 제2 보각에 협지가 형성됨과 동시에 유영피도 거의 완성되어 post-larve 기의 형태로 이행됨을 볼 수 있고 또한 생태적으로도 제10-제11령기에 이르러서는 종전의 유영층에서 점차로 저변으로 이행하여 유영동작도 훨씰 둔화되어 post-larvarl로 전환되는 과도기의 특성을 관찰할 수가 있다. 따라서 이같은 점을 결부하여 제 8 령기를 지남으로써 염분량에 대한 특성 및 적응도가 종전의 유생기와 상이해 짐을 이해할 수 있다. 6. 령기별 Zoea유생을 사육도중에 염분량 $3.68\~11.53\%_{\circ}Cl$ 범위내에서 고, 저염도간을 갑자기 이주시켜 조우한 염도변화에 대한 적응도를 조사하니 제 8 Zoea 령기를 전환점으로 하여 어린 령기일수록 저염도에서 높은 염도로 이주했을 때의 적응도가 크고, 령기가 진전되어 post-larva 기에 가까워 질수록 반대로 높은 온도에서 저염도로 이주했을 때의 적응도가 점차로 커져가는 경향을 보였다. 또한 특의한 현상은 상이한 두 염도간을 가역방향으로 이주시켰을 때의 적응도는 각각 상이하고 이같은 경우에도 제 8 Zoea 령기를 경계로 하여 이동된 염분량에 대한 령기별 유생의 적응도도 전환되는 현상을 나타내었다. 7. Zoea 유생을 사육하는 동안 사육수의 염분함유량에 비례하여 유생의 체표에 산재하는 색소포가 팽창되어 주로 붉은색을 나타내게 됨으로 염분함유량과 색소포의 확장과는 어떤 관계가 있는 듯 생각된다. 8. 령기별 Zoea 유생 및 post-larva 기의 염분량에 대한 기호, 선택성과 치하 및 성하의 서식분포역을 고려할 때 자연서식역의 하천에서는 왕부하는 생활사를 취하는 듯 생각된다. 9. 본종의 종묘생산을 효율적으로 영위하기 위해는 유생의 염분량에 대한 특성을 고려하여 제 8 Zoea 령기를 경계로 해서 어린 유생기에서는 대략 염분량 $8\%_{\circ}Cl$에서 $12\%_{\circ}Cl$를 유지시켜 사육하다가 제 8령기 이후 부터는 점차로 담수를 첨가시켜 염분량이 령기의 진전에 따라 $7\%_{\circ}Cl$에서 $4\%_{\circ}Cl$로 이행되게 하는 것이 능률적이며 또한 효과적인 사육법의 하나로써 Green water를 사용할 때도 사육환경의 변동에 민감한 어린 유생기에 단세포 녹조류를 충분히 번식시켜 사육수내이 생물학적 평형상태를 유지시켜 주는 것이 중요함으로 어린 령기에는 가능한 염도를 높여 Green water의 보존도 효과적으로 하는 것이 전망된다.