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중학생의 가당음료 섭취량 변화 추이와 가당음료 섭취 수준에 따른 영양상태 평가: 2007~2015 국민건강영양조사를 이용하여 (Yearly Trend of Sugar-Sweetened Beverage(SSB) Intake and Nutritional Status by SSB Intake Level in Korean Middle School Students Using the 2007~2015 Korea National Health and Nutrition Examination Survey)

  • 김선효
    • 한국가정과교육학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.63-79
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    • 2021
  • 본 연구는 2007~2015 국민건강영양조사 자료를 이용하여 중학생(만 12~14세, 남녀 2,543명)의 가당음료 섭취량 변화 추이를 파악하고 가당음료 섭취 수준에 따른 영양상태를 파악하여 청소년을 위한 식생활교육의 기초자료로 제공하고자 실시하였다. 연도별 음료 섭취량의 변화 추이, 전체 기간을 통합하여 가당음료 섭취 수준에 따른 영양소 섭취량, 영양소 섭취 적정도 및 영양불량의 차이를 다중회귀분석이나 𝛘2-test로 검증하였다. 가공 과정에 당류를 넣는 탄산음료(콜라, 사이다, 기타 탄산음료 포함), 스포츠음료, 카페인음료(커피, 에너지음료, 홍차, 코코아류)를 합하여 가당음료로 분류하였다. 24시간 회상법으로 1일간 실시한 1일 가당음료(sugar-sweetened beverage, SSB) 섭취량에 따라 대상자를 가당음료 1군(SSB 1, 가당음료 섭취량 0 g/d), 가당음료 2군(SSB 2, 0 g/d < 가당음료 섭취량 < 50 백분위수), 가당음료 3군(SSB 3, 가당음료 섭취량 ≥ 50 백분위수)으로 3구분하였다. 연구 결과, 1일 가당음료 섭취량은 남자 76.1±6.2 g/d, 여자 59.5±4.7 g/d으로 남자가 여자보다 많았다. 1일 가당음료 섭취량 분포는 섭취자만 대상으로 했을 때 남녀에서 10 백분위수가 7.3~9.0 g/d, 99 백분위수가 1,052~1,078 g/d으로 나타나 차이가 컸다. 음료 종류별 섭취량은 남녀 모두 탄산음료 섭취량이 가장 많았다. 연도에 따라서 남자(p=0.0004)와 여자(p=0.0038)의 가당음료 섭취량이 증가하는 추세이었다. 2007년 대비 2015년의 가당음료 섭취량 증가폭은 남자는 2.5배, 여자는 1.5배 증가하여 가당음료 섭취량이 빠르게 증가하고 있었다. 가당음료 섭취 수준에 따라 남녀에서 가당음료 3군으로 갈수록 에너지, 철 섭취량의 섭취기준에 의한 비율은 유의적으로 증가하였으나, 칼슘, 비타민 C 섭취량의 섭취기준에 대한 비율은 유의적으로 감소하였다. 그리고 가당음료 1군~가당음료 3군에서 1일 칼슘 섭취량의 권장섭취량에 대한 비율은 남자 47.7~54.8%, 여자 50.5~56.4%로 매우 낮았으며, 1일 나트륨 섭취량은 충분섭취량에 대해 남자 276.9~295.5%, 여자 231.0~257.1% 수준으로 과다하였고 나머지 영양소는 섭취기준에 근접하거나 이상으로 섭취하고 있어 양호하였다. 영양섭취부족자 비율은 남녀에서 모두 가당음료 섭취 수준에 따른 차이가 없었으며, 가당음료 1군~가당음료 3군에서 남녀 전체에 대해 10% 정도이었다. 에너지/지방과잉섭취자 비율은 남자(p=0.0091)와 여자(p<0.0001)에서 모두 가당음료 3군으로 갈수록 유의적으로 증가하였다. 가당음료 섭취 수준에 따라 남녀에서 나트륨 목표섭취량 이상 섭취자 비율은 차이가 없었으나 78.8~93.1%로 매우 높았다. 칼슘부족섭취자 비율은 남녀에서 86.8~94.9%로 높았다. 이상에서 2007~2015의 9년치 국민건강영양조사로 분석했을 때 만 12~14세 중학생 남녀에서 가당음료 섭취량이 연도별로 증가하는 추세이었으며, 가당음료 섭취 수준이 높을수록 에너지, 철 섭취량의 섭취기준에 의한 비율이 증가하였고 칼슘, 비타민 C 섭취량의 섭취기준에 대한 비율이 감소하였고 에너지/지방과잉섭취자 비율이 높아졌다. 그리고 전체 대상자에서 칼슘 섭취가 매우 부족하였으며 나트륨 섭취가 과다하였다. 따라서 중학생의 영양상태 향상을 위해 가당음료 섭취를 줄이고 수분은 순수한 물로 마시도록 하며 칼슘 섭취를 위해 우유 마시기를 생활화하고 덜 짜게 먹도록 노력할 필요가 있으며 이를 위한 실천과 식생활교육 및 제도적 지원이 강화되어야 할 것으로 생각된다.

임상에 따른 계류수의 수질변화에 관한 연구 (A Change of Stream Water Quality by Forest Types)

  • 마호섭;강원석;강은민
    • 한국산림과학회지
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    • 제100권2호
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    • pp.142-148
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    • 2011
  • 본 연구는 밤나무림, 소나무림 개벌조림지로 이용되고 있는 산지소유역에서 임상별 계류수질의 차이와 변화를 분석하고, 이를 먹는물 수질기준과의 비교를 통하여 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 세 임분의 계류수 pH는 소나무임분(pH 7.18) >밤나무임분(pH 6.90) >개벌조림지(pH 6.82) 순으로 나타났다. 전기전도도는 개벌조림지 >밤나무임분 >소나무임분의 순으로 높게 나타났다. 양이온은 세 조사구의 계류수 모두 $Ca^{2+}$, $Na^{+}$, $Mg^{2+}$, $K^{+}$, $NH_{4}{^{+}}$의 순으로 높게 나타났다. 음이온은 밤나무임분과 소나무임분 계류수에서는 $SO_{4}{^{2-}}$, $Cl^{-}$, $NO_{3}{^{-}}$의 순으로 높게 나타났으나, 개벌조림지 계류수에서는 $SO_{4}{^{2-}}$, $NO_{3}{^{-}}$, $Cl^{-}$의 순으로 높게 나타나 차이를 보이고 있다. 세 조사구의 계류수 간에 차이를 살펴보기 위하여 각 임분별 수질의 변화에 대한 다중검정을 실시한 결과 12개 항목 중에서 pH, EC, $NO^{3-}$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Na^{+}$, $Cl^{-}$, TNU, Color 9개 항목들은 임분 간에 유의성이 인정되므로 각 임분별 수질의 차이가 나타났다. 특히, 개벌조림지는 식재목 성장을 위한 비료의 시용으로 인하여 밤나무림과 소나무림에 비해 오염지표라 할 수 있는 EC, $NO{^{3-}}$, $SO_{4}{^{2-}}$, $Cl^{-}$, 탁도, 색도 등이 높은 것으로 보아 임지 이용에 따라 수질에 영향이 있는 것으로 나타났다. 각 임분별 계류수의 pH, $NH_{4}{^{+}}$, $Cl^{-}$, $SO_{4}{^{2-}}$, $NO_{3}{^{-}}$는 먹는물 기준이하를 나타내어 수질이 비교적 양호한 편으로 나타났으나, 탁도와 색도의 수치는 모든 임분에서 먹는물 기준을 초과하는 것으로 나타났다. 따라서 도시주변 산림지역은 토사 유출로 인하여 탁수화 및 밤나무 재배지는 시비 등으로 수질오염이 예상되므로 계류수를 식수화하기 위해서는 간이 수질정화시설과 같은 적절한 대비책이 마련되어야 할 것으로 사료된다.

노인들이 지각하는 건강상태, 미래전망, 건강증진, 삶의 질의 관계 (Relationship Between Perceived Health Status, Future Time Perspective, Health Promoting Behaviors and Quality of Life in the Elderly)

  • 윤정식;고대선;원영신
    • 한국노년학
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    • 제36권4호
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    • pp.1191-1206
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    • 2016
  • 본 연구의 목적은 노인들의 건강상태, 미래전망, 건강증진행위, 삶의 질의 관계를 알아보는 데 있으며, 2013년 현재 서울 및 수도권 지역에 거주하는 60세 이상 총 497명의 노인들을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 설문자료를 이용하여 확인적 요인분석, 신뢰도분석, 빈도분석, 상관관계분석, 단순회귀분석, 다중회귀분석, 구조방정식 모형분석을 실시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 노인들의 건강상태는 미래전망에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 건강상태 하위 요인인 주관적 건강상태, 질병상태는 미래전망에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 둘째, 노인들의 건강상태는 건강증진행위에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 건강상태하위 요인 중 주관적 건강상태는 영적성장, 영양, 신체활동, 스트레스, 대인관계 요인에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 질병상태는 영적성장, 신체활동, 스트레스, 대인관계 요인에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 셋째, 노인들의 건강상태는 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 건강상태 하위요인 중 주관적 건강상태는 신체적, 사회적, 정서적, 경제적 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 질병상태는 삶에 질에 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 넷째, 노인들의 미래전망은 건강증진행위에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 미래전망은 영적성장, 건강책임, 신체활동, 스트레스, 대인관계 요인에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 다섯째, 노인들의 미래전망은 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 미래전망은 신체적, 사회적, 정서적, 경제적 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 여섯째, 노인들의 건강증진행위는 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 건강증진행위 하위요인인 영적성장은 신체적, 사회적, 정서적, 경제적 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 영양은 사회적 요인에, 건강책임은 정서적 삶의 질에, 신체활동은 신체적 삶의 질에, 스트레스는 신체적, 사회적, 경제적 삶의 질에 마지막으로 대인관계는 신체적, 사회적 삶의 질에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다.

내면화된 수치심과 자기통제력이 뇌졸중 환자의 대인관계에 미치는 영향 (The Effect of Internalized Shame and Self-Control on Interpersonal Relationships in Stroke Patients)

  • 황정하;임재호
    • 대한지역사회작업치료학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.63-74
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    • 2020
  • 목적 : 본 연구의 목적은 뇌졸중 환자를 대상으로 내적 수치심과 자기통제력이 대인관계에 어떠한 영향을 미치는가를 조사하고, 그 관련성을 분석함으로써 임상에 필요한 근거와 정보를 제공하고자 한다. 연구방법 : 본 연구를 위해 전라남도 및 충청남도 지역 소재에 작업치료사가 근무하고 있는 기관에서 작업치료 서비스를 받고 있는 뇌졸중 환자 150명을 대상으로 2019년 3월 1일부터 2019년 4월 30일까지 일반적 특성, 대인관계(RCS), 자기통제력(SCS), 내면화된 수치심 척도(ISS) 설문지를 사용하여 설문을 실시하였다. 연구 대상자의 일반적인 특성은 빈도분석과 기술통계를 실시하였고, 일반적 특성에 따른 대인관계를 비교하기 위해 독립표본 t검정(t-test)과 일원배치분산분석(ANOVA)을 사용하였다. 내면화된 수치심과 자기통제력 그리고 대인관계의 관련성은 피어슨 상관계수로 분석하였고, 뇌졸중 환자의 대인관계에 미치는 영향요인을 파악하기 위하여 다중 회귀분석을 실시하였다. 결과 : 일반적 특성에 따른 대인관계를 비교한 결과, 연령과 교육수준 항목에서 유의한 차이가 나타났다. 내면화된 수치심과 대인관계, 자기통제력과 내면화된 수치심은 유의한 역상관 관계를 나타내었고, 자기통제력과 대인관계는 정적인 상관관계가 나타났지만, 대인관계 하위요인인 개방성, 민감성, 친밀감, 의사소통 항목과 자기통제력은 통계적으로 유의하지 않았다. 또한, 내면화된 수치심의 하위 영역인 부적절함(β =-0.32)과 모험 추구(β =-0.23) 항목은 역방향으로 영향을 미치고, 자기통제력의 하위 영역인 신체활동(β =-0.22)과 자기중심(β =0.24) 항목은 정방향으로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 결론 : 따라서 뇌졸중 환자의 대인관계 형성을 위해서는 다양한 심리적인 요인이 적용된 재활치료 프로그램이 운영될 수 있는 추가적인 연구가 필요하다.

HeLa 암세포주에 대한 국산 프로폴리스의 독성 효과 및 단백질 발현 변화 (Cytotoxic Effect and Protein Expression by Korean Regional Propolis on HeLa Ovarian Cancer Cell Line)

  • 김성국;우순옥;한상미;김세건;방경원;김효영;최홍민;문효정
    • 한국양봉학회지
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    • 제34권3호
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    • pp.245-254
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    • 2019
  • 꿀벌에 의해 생산되는 프로폴리스는 이미 항균, 항산화, 항염증, 항바이러스 그리고 항종양 등의 기능성으로 중요성이 증가하고 있으며, 인공적으로 생성된 화합물이 아닌 자연에서 얻어진 천연물이라는 점에서 특히 가치가 증가하고 있다. 그 중에서도 인류에게 대표적 난치병 질병 중의 하나인 암에 대한 항종양 특징은 화학적 예방 요법이라는 측면에서 중요성과 활용도가 주목받고 있다. 그러나 프로폴리스가 가지는 항종양 같은 현상적인 효과라던가 프로폴리스 구성 성분의 특징에 대해서만 연구가 이루어지고 있고, 암세포에서 나타나는 구체적인 분자 기전에 대해서는 아직까지도 연구가 미비한 상황이다. 본 연구에서는 암세포에 대해서 프로폴리스가 나타내는 구체적인 분자기전을 제시함으로써 어떤 메커니즘으로 의해 프로폴리스가 항암에 대해 효과를 나타내는지 확인하고자 하였다. 암세포에 대해서 확실한 항암 효과를 보이기 위해서는 프로폴리스의 세포 사멸 농도를 확인하고 그 안에서 이루어지는 단백질 분자의 발현 양상 또는 분자 기능의 활성화 등을 기본적으로 확인해야 한다. 수많은 단백질들이 암세포의 성장 및 분화에 관여하고 있지만 현실적으로 세포 내부의 모든 단백질의 기능을 확인하기엔 불가능하기 때문에 세포의 분열과 사멸에 관련된 기본적인 단백질과 더불어 암에 관련된 단백질의 활성화 등은 반드시 확인해야 한다. 따라서 본 연구에서 제시된 결과를 보면 프로폴리스가 암세포에 대해서 항암 효과를 보이기 위해서는 100 ㎍/mL의 농도에서 비로소 세포 사멸 현상을 나타낼 수가 있으며, 그에 따라 암세포 내부의 수많은 단백질의 변화가 나타남을 알 수 있다. 특히 주목할 점은 국내의 지역에 따라 수집된 프로폴리스의 항암 효과가 암세포 내부에서 작용할 때는 큰 차이를 보인다는 것이다. 이것은 매우 중요한 결과로서 각 지역에 식재된 밀원수에 따라 프로폴리스의 구성성분이 달라지는 것이며 그에 따라 프로폴리스의 기능성에 큰 차이를 나타낸다는 의미이다. 이는 프로폴리스가 가지는 기능에서 항암뿐만이 아니라 항염증, 항산화 그리고 항균 작용에서도 지역별로 구성된 식물상에 따라 기능성의 차이가 결정된다는 것이다. 역으로 추적해서 각 지역에서 나타난 프로폴리스의 기능성 차이를 확인하고 해당 지역의 식물상을 분석한다면 질병 또는 특정 기능성을 가진 프로폴리스를 생산할 수 있다는 의미가 될 것이다. 자궁경부암 세포에 대한 프로폴리스의 성장저해 효과는 확인했지만 아직도 확인해야 할 기전은 매우 다양하다. 세포는 내부의 신호 체계가 매우 복잡하고 단일 신호 체계가 아닌 다중 신호 체계를 가지고 있기 때문에, 프로폴리스에서 항암 효과가 나타난다고 하더라도 암세포는 다른 방향으로 anti-apoptitic signal을 생성할 수 있다. 따라서 다양한 신호 체계에 대한 암세포 내 단백질 발현에 대한 변화를 확인해야 하며, 추가로 단백질의 phosphorylation, acetylation, protein folding 그리고 mutation과 같은 기능성을 검증해야 한다. 이런 분석을 통해 프로폴리스의 구체적인 세포 신호 경로를 확인해야만 항암과 관련하여 약물을 제조할 때 손쉽게 표적 특이적인 신약 제조가 이루어질 수 있을 것이다. 특히 암은 조직별로 그 특성을 다르게 가질 수 있기 때문에 조직 특이적인 맞춤형 약제의 생산이 가능할 것이다. 따라서 본 연구에서 제시된 지역별 프로폴리스의 항암 분자 기전 분석에 더하여 해당 지역의 밀원수 분석 및 세포 내 단백질 변화추적을 기반으로 앞으로 더 많은 종류의 암세포 저해 기전을 밝힌다면 대표적 양봉 산물인 프로폴리스를 이용한 특정 암에 대한 효과적인 항암제의 개발이 가능할 것으로 보여진다.

다중규모 모델을 이용한 도시 지역 흐름과 초미세먼지(PM2.5) 분포 특성 연구: Part II - 도로 배출 영향 (A Numerical Study on the Characteristics of Flows and Fine Particulate Matter (PM2.5) Distributions in an Urban Area Using a Multi-scale Model: Part II - Effects of Road Emission)

  • 박수진;최원식;김재진
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제36권6_3호
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    • pp.1653-1667
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    • 2020
  • 본 연구에서는 국지예보시스템(LDAPS)과 전산유체역학(CFD) 모델을 접합하여, 부산 중구 광복동에 소재한 건물 밀집 지역의 상세 흐름과 PM2.5 농도 분포를 조사하였다. 도로 배출이 건물 밀집 지역의 PM2.5 농도에 미치는 영향을 분석하기 위해, PM2.5의 연간 시·군·구별, 배출 원소 별, 연료 별 도로이동오염원·비산먼지 배출량 자료와 월별·일별·시간 별 배출 계수를 이용하여 부산의 단위 면적당 시간별 PM2.5 배출량을 산정하였다. 본 연구에서는 건물 옥상과 도로변에서 수행된 특별 측정 자료를 이용하여 수치 모의 결과를 검증하고, 도로배출 유·무에 따른 PM2.5 농도 분포 특성을 분석하였다. 대상 기간(2020년 06월 22일) 동안 대상 지역에서는 바람이 약하게 나타났다. 새벽 시간에는 북동풍과 북서풍이 불고 주간에는 주로 남동풍이 불었다. 도로 배출을 고려하지 않은 경우에 LDAPS-CFD 접합 모델은 측정 지점(PKNU-AQ Sensor)의 PM2.5 농도를 과소모의 하였으나, 도로 배출을 고려하여 수치 모의한 PM2.5 농도는 도로 배출의 영향으로 PM2.5 농도가 증가하여 측정 결과와 유사하게 나타났다. 2020년 6월 22일 07시와 19시의 유입 풍향은 각각 북동풍과 남동풍이지만, 주변 지형과 건물에 의해 흐름이 변화되어, 두 시각 모두 측정 지점 주변에서는 주로 남풍 계열의 흐름이 나타났다. 07시와 19시의 유사한 흐름에 의해, 두 시각의 PM2.5 농도 분포도 매우 유사하게 나타났다. 건물 옥상 측정 지점에서 수치 모의된 PM2.5 농도는 도로 배출 영향을 크게 받지 않았으나, 도로변 에서는 도로 배출 영향을 상대적으로 크게 받았다. 도로 배출을 고려한 경우, 풍속이 약한 북쪽 도로와 긴 도로 협곡에 위치한 서쪽 도로에서 PM2.5 농도가 높고, 상대적으로 건물의 밀집도가 낮은 동쪽 도로에서는 PM2.5 농도가 낮게 나타났다. LDAPS-CFD 접합모델은 모든 도로에서 배출량이 동일하게 적용되기 때문에, 좁은 골목과 건물 밀도가 낮은 지역의 지형 특성이 반영되어 도로 별 PM2.5 농도 특성이 다양하게 나타났다.

Clinical and Epidemiological Characteristics of Common Human Coronaviruses in Children: A Single Center Study, 2015-2019

  • Choi, Youn Young;Kim, Ye Kyung;Choi, Eun Hwa
    • Pediatric Infection and Vaccine
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    • 제28권2호
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    • pp.101-109
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    • 2021
  • 목적: 사람 코로나바이러스(human coronavirus [HCoV]) 감염은 보통 경미한 임상 양상을 보이는 경우가 많으므로, HCoV에 대한 연구가 다른 호흡기 바이러스들에 비해 상대적으로 잘 이루어지지 않고 있다. 본 연구는 국내 소아청소년에서의 HCoV 역학 및 임상적 특성을 기술하고자 하였다. 방법: 2015년 1월부터 2019년 12월까지 서울대학교 어린이병원에서 수집한 호흡기 검체의 호흡기바이러스 검사 결과를 분석하였다. 다중 reverse transcription polymerase chain reaction을 이용하여 바이러스를 검출하여 역학을 조사하였고, 이전 건강했던 어린이에게서 HCoV가 검출된 경우에 한하여 임상 진단을 분석하였다. 결과: 총 9,589 개 검체 중 5,017개(52.3%)에서 1개 이상의 호흡기바이러스가 검출되었고 463개(4.8%)가 HCoV 양성이었다(OC43 2.8%, NL63 1.4%, 229E 0.7%). 3가지 유형 모두 겨울철(11월-2월)에 유행하였으며 유형별로 역학적 차이를 보였다. HCoV-OC43이 가장 흔하였으며 매년 겨울에 유행하였다. HCoV-NL63은 1월-3월과 11월-2월 사이에 유행하였다. 한편, HCoV-229E는 2015/2016 및 2017/2018 겨울에 격년으로 유행하였다. 연령군을 0-1세, 2-4세, 5-19세로 분류하였을 때, HCoV 감염의 빈도는 2-4세에서 가장 높았고, 5-19세에서 가장 낮았다. HCoV 양성 검체의 40.8%에서 다른 호흡기바이러스가 함께 검출되었다. 리노바이러스 및 호흡기세포융합바이러스의 동시검출률이 각각 13.2%, 13.0%로 높았고, 인플루엔자 바이러스는 4.3%로 낮았다. 이전에 건강했던 135 명의 어린이에게서 가장 흔한 임상 진단은 상기도감염(60.0%)이었고, 폐렴(14.8%), 크루프(8.1%), 세기관지염(6.7%) 순이었다. 크루프는 NL63 양성인 어린이의 임상 진단 중 17.0%를 차지했다. 결론: 본 연구는 소아청소년에서의 HCoV (OC43, NL63, 229E) 감염의 역학적, 임상적 특성을 기술하였다. 소아청소년에서의 HCoV 감염에 대한 지속적인 감시가 필요하며, 추가적으로 HCoV-HKU1을 진단 패널에 포함한다면 HCoV 감염의 임상역학적 특징을 파악하는 데 더 도움이 될 것이다.

전기자동차 배터리 모듈 커버의 3D 프린팅 제작을 위한 GF/PC 복합소재 필라멘트 설계와 3D 프린팅 공정 및 구조 최적화 (GF/PC Composite Filament Design & Optimization of 3D Printing Process and Structure for Manufacturing 3D Printed Electric Vehicle Battery Module Cover)

  • 유정욱;이진우;김승현;김윤철;서종환
    • Composites Research
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    • 제34권4호
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    • pp.241-248
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    • 2021
  • 전기자동차 시장이 성장함에 따라 배터리 효율을 증가시키기 위해 차량 경량화 이슈가 대두되고 있다. 이에 전기자동차 배터리 모듈을 보호하는 배터리 모듈 커버를 기존 알루미늄 소재에서 알루미늄 대비 절반 수준의 무게를 가지는 고강도/고내열성 고분자 복합소재로 대체하고자 한다. 또한 복잡한 형상에 대한 제약이 없고, 다품종 소량생산에 유리한 3D 프린팅 기술을 접목하여 기술 변화가 빠른 초기 전기자동차 시장에 대응하고자 한다. 복합소재 역학에 기반하여 압출기를 통해 가공한 단섬유 GF(glass fiber)/PC(polycarbonate) 복합소재 내 유리섬유의 임계길이(critical length)가 453.87 ㎛임을 도출하였고, 사이드 피딩(side feeding) 방식의 가공법을 택함으로써 기존 365.87 ㎛이었던 잔류섬유길이를 향상시킴과 동시에 분산성을 향상시켰다. 이에 30 wt%의 GF가 함유된 GF/PC 복합소재로 인장강도(tensile strength) 135 MPa, 탄성계수(Young's modulus) 7.8 MPa의 최적의 물성을 구현하였다. 또한 3D 프린팅 필라멘트가 상용 필라멘트 규격인 두께 1.75 mm, 표준편차 0.05 mm를 만족하기 위해서 필라멘트 압출 조건(온도, 압출속도)을 최적화하였다. 제작된 필라멘트를 통해 기공률을 최소화하며 강도를 최대화하고, 동시에 생산성 향상을 위해 프린팅 속도를 최대화하는 다중 최적화 문제를 통해 3D 프린팅 공정조건(온도, 프린팅 속도)을 최적화하였고, 이로써 기존 상용화 되어있는 동일 소재 필라멘트 대비 인장강도 11%, 탄성계수 56%가 향상된 결과를 얻었으며, 출력물의 후처리(post-process)를 통해 후처리 전 대비 인장강도 5%, 탄성계수 18%를 추가로 향상시켰다. 끝으로 유한요소해석(finite element analysis, FEA) 기법을 활용하여 전기자동차 배터리 모듈 커버의 시험 규격(ISO-12405)의 Mechanical Shock test의 기준을 만족하도록 배터리 모듈 커버의 구조를 최적화하였고, 이로써 배터리 커버 시험규격을 만족하면서 동시에 알루미늄을 사용했을 때 대비 37%의 경량화를 달성하였다. 해당 연구 결과 및 연구 방법을 활용하여 향후 다양한 분야에 고분자 복합소재 3D 프린팅 기술이 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

첨단 전자산업 폐수처리시설의 Water Digital Twin(II): e-ASM 모델 보정, 수질 예측, 공정 선택과 설계 (Water Digital Twin for High-tech Electronics Industrial Wastewater Treatment System (II): e-ASM Calibration, Effluent Prediction, Process selection, and Design)

  • 허성구;정찬혁;이나희;심예림;우태용;김정인;유창규
    • 청정기술
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    • 제28권1호
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    • pp.79-93
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    • 2022
  • 본 연구에서는 Part I에서 제안한 첨단 전자산업 폐수처리시설 특화 Water Digital Twin모델인 e-ASM을 이용하여 랩-파일럿 처리장 데이터를 바탕으로 모델 보정(Calibration), 유입 성상에 따른 제거 효율, 유출수 예측 및 최적 공법 선정을 수행하였다. 첨단 전자산업 폐수처리시설의 특화 모델링을 위하여, 민감도 분석을 통해 e-ASM 모델의 정합성과 상관성이 높은 동역학적 파라미터를 선정하였고, 다중반응표면분석법 (Multiple response surface methodology, MRS)을 이용하여 동역학적 파라미터를 보정하였다. e-ASM 모델의 보정 결과, Lab-scale, Pilot-scale 단위의 실험데이터와 90% 이상의 높은 정합성을 보였다. 그리고 4가지 유기폐수 처리처리공법인 MLE, A2/O, 4-stage MLE-MBR, Bardenpho-MBR을 제안한 Water Digital Twin으로 구현하여 유입 폐수의 성상별 운전조건에 따라 제거효율을 분석하였으며, Bardenpho-MBR이 C/N ratio 변화에서도 안정적으로 COD (Chemical oxygen demand)를 90% 이상 제거하며 높은 총 질소 제거 효율을 보였다. 그리고 유입 폐수의 조건별 Bardenpho-MBR공정의 수리학적 체류시간(Hydraulic retention time, HRT)이 3일 이상일 때 1,800 mg L-1의 고농도 TMAH 폐수를 98% 이상 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이와 같이, 본 연구에서 개발한 e-ASM은 전자산업 제조시설별, 유입 폐수의 성상별 특화 모델링을 통해 높은 정합성을 가진 전자산업 폐수처리공정의 Water Digital Twin를 구현할 수 있고, 최적운전, Water AI, 최적가용기법 선정 등의 응용 가능성을 바탕으로 지속 가능한 첨단전자 산업을 위해 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

관인 함바나듐 티탄철광상 암석의 광대역 유도분극 특성 (Spectral Induced Polarization Characteristics of Rocks in Gwanin Vanadiferous Titanomagnetite (VTM) Deposit)

  • 신승욱
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제24권4호
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    • pp.194-201
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    • 2021
  • 유도분극 효과는 지층 내 광물입자와 공극수 사이 계면에서의 전기화학적인 반응에 의해 발생하는 것으로 알려졌다. 광대역 유도분극 탐사는 다중 진동수의 교류전류를 지하로 송신할 때 측정되는 위상과 전기비저항 스펙트럼으로부터 지층 내 이상 구간을 파악하는 전기탐사 기술이다. 이 기술은 다양한 광물탐사에서 효과적으로 적용되고 있다. 경기도 포천시 관인면 고남산 일대에는 티탄철광석을 개발하는 광산이 운영되고 있다. 이 광석에는 0.4% 이상의 바나듐을 함유하고 있어서 함바나듐 티탄철광상으로 분류된다. 바나듐은 바나듐 레독스 흐름전지의 핵심원료이고, 이 전지는 대용량 에너지 저장시설에 적합한 것으로 알려졌다. 신규 잠두광체의 부존 여부를 파악하고, 잠재 자원량을 산정하기 위하여 체계적인 광물탐사가 이뤄졌다. 물리탐사에서 노두와 시추코어 시료를 이용한 실내 암석 물성 측정결과는 현장자료부터 신뢰할 수 있는 물성 모델을 생성하는데 도움이 된다. 따라서 이 연구는 함바나듐 티탄철광상의 광석과 주변암석사이의 유도분극 특성 차이를 이해하고, 이를 바탕으로 광대역 유도분극의 VTM 광상 탐사 적용성을 파악하고자 실내 광대역 유도분극 연구를 수행했다. 연구결과 갱도와 시추코어에서 확인한 광석의 위상과 전기비저항 스펙트럼 형상은 몬조섬록암과 석영 몬조섬록암으로 이루어진 주변모암의 스펙트럼 형상과 확연하게 달랐다. 암석의 유도분극 특성은 주로 100 Hz 이하의 진동수에서 반응 차이를 가지게 만든다. 이 진동수 영역에서 광석과 주변 암석의 평균 위상과 평균 전기비저항을 계산했다. 가장 낮은 진동수인 0.1 Hz 진동수에서 광석의 평균 위상은 -369 mrad, 주변 암석은 -39 mrad 이었다. 같은 진동수에서 광석의 평균 교류 전기비저항은 16 Ωm, 주변 암석은 2,623 Ωm이었다. 광석의 실내 광대역 유도분극 특성은 주변 암석과 상당한 차이가 나므로 광대역 유도분극 탐사가 함바나듐 티탄철광상 광물탐사에 효과적으로 적용할 수 있고, 이러한 특성은 현장 탐사 자료를 해석하는 데 도움이 될 것으로 판단된다.