• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.258-258
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• 2013

최근 건조 제품의 양질화, 고급화 및 편의화가 요구되어 이를 충족시키기 위한 새로운 건조방법이 계속 개발 되어 왔다. 이러한 방법들 중에서 저온과 진공하에서 건조가 이루어지는 진공 동결 건조는 가장 완벽한 건조 방법으로 최근 실용화 되고 있다. 진공동결건조란 건조의 한 종류로 수분을 함유한 시료를 동결시킨 후 진공펌프를 이용하여 수증기압을 3중점 이하로 낮추어 얼음을 직접 증기로 만드는 승화의 원리에 의해서 얻어진다. 분무진공동결건조의 특징은 (1) 물리적구조의 보존성, (2) 화학적인 안정성, (3) 생물학적인 활동의 보존성, (4) 제품의 높은 복원성 및 재생성이다. 따라서 분무진공동결건조 기술은 크게 진공, 분무, 동결, 건조, 멸균 등과 같은 요소기술의 복합기술이라 할 수 있다. 분말을 제조하기 위해서 진공동결건조 후 분쇄하는 방법을 사용하나 본 방법에서는 정밀화학품 제조를 위해서 분무진공동결건조 방식을 사용한다. 이를 통하여 적당한 크기인 5~10 um의 입경 제조가 가능하고, 공기동력학적인 입경이 기존 방식에 비해 작아서 허파까지의 운반효율이 1.5~2배 우수하다. 화학, 의학 분야에서의 분무동결 건조는 주로 민감한 제품, 즉 생물학적 고유성의 손상 없이 물을 제거하는데 사용되어 영구적으로 저장 가능한 상태로 보관할 수 있으며 물의 첨가로 원상태로 복구할 수 있어서 매우 각광을 받고 있다. 의약용 냉동건조 제품은 항생물질, 박테리아, 혈청, 백신, 검사 약물, 단백질을 포함하는 생물공학 제품들, 세포, 섬유, 화학제품 등이 있으며 주로 vial 또는 ampule 상태로 건조가 이루어진다.본 연구에서는 원료를 $-194^{\circ}C$의 액체질소에 분무시켜 동결된 미립자를 형성한 후 진공 및 저온상태에서얼음의 승화(sublimation)에 기반한 1차 건조와 수증기 탈착(desorption)에 기초한 2차 건조 과정으로 구성된 분무진공동결건조기를 개발하였다. 분무동결 과정의 해석을 통해 2유체식 노즐을 통해 분무된 미세 입경의 액적이 액체 질소 표면까지 도달하는 회수률, 분무 노즐의 위치, 운전 조건 및 용기의 설계의 최적화를 수행하였다. 초기 액적속도, 분무노즐의 높이, 흡입구 추가에 따른 액적 유동 및 회수의 특성을 제시하였으며 이를 통한 분사시스템 고도화 가능성을 제시하였다. 구형의 미세 입자가 적층된 제품의 동결건조 공정의 해석은 흡착승화 모델(sorption sublimation model)을 기반으로 다음과 같은 열전달, 물질전달, 상변화 모델을 고려하여 유도되었다. 분무노즐 및 냉동/진공 배기계 시작품을 개발하여, 표면의 고다공도를 갖춘 입경 3~20 m 정도의 시료를 얻을 수 있으며, 동역학적 입경 5 m 충족함을 확인하였다.

• 대한수혈학회지
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• 제29권3호
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• pp.291-300
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• 2018

배경: 적혈구를 폐쇄계에서 동결하고 세척하는 경우 동결해동적혈구의 보존기간을 24시간 이상으로 연장할 수 있다. 본 연구에서는 고농도글리세롤법과 자동화 장비인 Haemonetics ACP 215를 이용한 폐쇄계에서 적혈구의 동결과 세척과정을 평가하였다. 방법: ACP 215를 이용하여 35단위의 적혈구에 글리세롤을 최종농도가 40% (wt/vol)가 되도록 첨가하고 30단위는 즉시 동결하였으며, 나머지 5단위는 잔여 글리세롤을 제거한 다음 동결하였다. 동결한 적혈구는 $-80^{\circ}C$에 보관 후 해동 세척하여 SAG-M 보존액에 부유하고, $4^{\circ}C$에서 보존하면서 안정성 및 품질관리 지표를 분석하였다. 결과: 잔여 글리세롤을 제거하지 않은 동결적 혈구는 잔여 글리세롤을 제거한 동결해동적혈구에 비해 해동 후 보존기간 동안 칼륨 유출이 현저히 낮게 나타났다. 잔여 글리세롤을 제거하지 않은 동결해동적혈구를 해동 후 $4^{\circ}C$에서 7일간 보존하는 동안 측정한 모든 안정성 및 품질지표는 AABB와 유럽연합의 기준에 모두 적합하였다. 결론: ACP 215를 사용하여 동결 전 잔여 글리세롤을 제거하지 않고 바로 적혈구를 동결하는 방법은 동결보존과정이 단순하고 동결해동적혈구의 안정성이 향상되어 향후 수혈을 위한 동결적혈구에 현실적으로 적용가능성이 높은 것으로 생각된다.

• Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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• 제28권1호
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• pp.25-31
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• 2001

연구목적: $Isolate^{(R)}$ gradient와 swim-up 방법이 정자의 형상 및 정밀정자형태 (strict morphology)에 미치는 영창을 비교분석하고, 이러한 정자처리방법이 정자의 동결-융해과정에 미치는 영향을 비교하고자 하였다. 연구재료 및 방법: 20명의 정상 정자를 대상으로 하였으며 각각의 정자는 두 가지 정자처리방법으로 나누어 정자의 형상과 정밀정자형태를 컴퓨터를 이용한 정자자동분석기를 통하여 측정하였고, 동결보호제의는 TYB 용액을 사용하였으며, 동결 및 융해는 cryo Magic사의 기계를 사용하였다. 통계는 SPSS PC+(version7.0)를 이용하였으며 통계학적인 유의성은 p<0.05로 하였다. 결과: 정자의 농도는 $Isolate^{(R)}$ gradient 처리군이 swim-up 처리군보다 유의성 있게 높았으나 ($51.2{\pm}40.1,\;156.6{\pm}64.3$), 운동성 VCL, VSL, VAP, Linearity, 및 ALH는 swim-up 처리군에서 유의성 있게 높았다. 정밀 정자형태는 swim-up 처리군과 $Isolate^{(R)}$ gradient 처리군에서 차이가 없었다 ($53.7{\pm}6.8$ vs $50.3{\pm}9.1%$). 동결-융해과정 중 두 가지 정자 처리군에서 정자의 형상들은 swim-up 처리군에서 전반적으로 높은 양상을 보였으나, 정밀정자형태는 $Isolate^{(R)}$ gradient 처리군이 swim-up 처리군 보다 감소율이 컸지만 두 군간에 유의한 차이는 없었다 ($12.8{\pm}8.5$ vs $8.6{\pm}6.6$). 결론: 정상 정자에서 swim-up 방법이 $Isolate^{(R)}$ gradient 방법보다 정자 회수율은 우수하였으나, 동결-융해과정 중 정밀정자형태에는 차이가 없어 두 방법을 상호보완적으로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권3호
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• pp.229-234
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• 2004

수계슬러리의 동결건조 공정을 이용하여 배향성 기공을 갖는 NiO-YSZ 지지체를 제조하였다. 슬러리의 동결과정에서 형성된 얼음 결정은 진공건조 과정을 거치면서 승화되어 그 자리에 기공을 형성하였으며. 열전달 방향과 속도를 조절함으로써 얼음결정의 성장을 제어할 수 있음을 알 수 있었다. 제조된 NiO-YSZ 지지체는 배향성을 가진 거대(macro) 기공과 함께 표면에는 미세기공이 존재하는 독특한 기공구조를 형성하였다. 이것은 동결과정에 있어서 성형체의 위치에 따라 얼음의 성장속도가 다르기 때문에 발생하는 현상으로 생각된다. 얻어진 다공체 표면에 YSZ 슬러리를 dip 코팅하여 막을 형성한 후 140$0^{\circ}C$에서 동시소성(co-firing)하여 다공성 NiO-YSZ 지지체의 표면에 치밀한 YSZ 막이 코팅된 bilayer 제조에 성공하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.49-58
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• 2014

본 논문에서는 계절적 환경변화로 인한 동결-융해 반복과정에 노출되는 옹벽구조물의 거동에 관한 축소 모형실험 연구 내용을 다루었다. 이를 위해 먼저 동결-융해 과정을 모사할 수 있는 모형 옹벽 실험 장치를 구현하고 실제 계절별 온도 변화 과정을 모사하였으며 다양한 흙의 함수비 및 뒤채움흙의 종류 등을 따른 영향 변화를 고찰을 위한 모형실험을 수행하였다. 실험 결과 계절별 온도변화에 따른 동결-융해 반복 과정은 옹벽의 변위를 증가시키고 토압을 증가시키는 것으로 검토되었다. 아울러 동결-융해 반복 사이클의 영향은 흙의 초기 함수비가 클수록 그리고 세립분을 많이 포함할수록 증가되는 것으로 검토되었다. 본 논문에서는 도출된 연구결과가 실무적 차원에서 지니는 의미에 대한 내용을 기술하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.81-92
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• 2013

본 논문에서는 계절적 환경변화로 인한 동결-융해 반복과정에 노출되는 옹벽의 시간 의존적 거동에 대한 수치 해석 연구 내용을 다루었다. 이를 위해 먼저 동결-융해 반복과정에 노출되는 옹벽에 대한 열-수리-응력 연계해석 기반의 모델링 기법을 정립하였으며 이러한 모델링 기법을 토대로 다양한 온도변화 조건에 대한 매개변수 연구를 수행하였다. 그 결과 다양한 온도변화 특성 중 옹벽의 거동에 미치는 주된 영향인자는 계절적 평균동결온도와 반복회수인 것으로 나타났다. 반면 동결온도의 지속시간에 대한 영향을 검토한 결과 벽체변위 및 수평토압에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 검토되었다. 한편, 벽체에 작용하는 수평토압은 동결-융해 작용에 의한 영향을 거의 받지 않는 것으로 검토되어 결국 동결-융해로 인한 벽체 변위 증가 현상은 토압 증가에 그 원인을 찾기 보다는 동결-융해 현상으로 인한 재료적 열화 현상에 그 원인을 찾아야 할 것으로 검토되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.147-154
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• 1988

우리나라의 지반(地盤)은 겨울에는 동결(凍結)하고 온난한 계절에는 융해(融解)하는 계절적(季節的) 동결지반(凍結地盤)이다. 이러한 계절적(季節的) 동결지반(凍結地盤)에서는 동결(凍結)과 융해(融解) 상태의 순환과정을 반복하게 되므로 토목건축구조물(土木建築構造物)을 축조(築造)할 때는 동결(凍結)의 영향을 받는 깊이를 알아 두어야만 한다. 본 논문(論文)에서는 우리나라 전국(全國)의 최대동결심도(最大凍結深度) 분포도(分布圖)가 작성 제시(提示)되며 최대동결심도(最大凍結深度)를 추정할 수 있는 새로운 방법이 모색된다. 본(本) 연구(硏究)의 결과(結果), 최대동결심도(最大凍結深度)는 동결지수(凍結指數)의 평방근과 선형(線形) 관계에 있지 않음이 밝혀졌다. 이러한 동결심도(凍結深度)와 동결지수(凍結指數)의 평방근 상이의 비선형성(非線型性)을 보완하고 보다 현실에 근접한 동결심도(凍結深度) 산정(算定)을 위하여 새로운 경험식(經驗式)이 제안(提案)된다. 이 식에는 동결지수(凍結指數) 이외에 흙의 건조단위중량 및 함수비가 고려되어진다. 또한 이 식은 지금까지 사용되어 오고 있는 기존식(旣存式)과 비교(比較) 검토된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.5-12
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• 2016

극한지에서는 환경적 요인과 접근성의 한계에 따라, 동결토의 강도를 현장 상태에서 파악하기 어렵다. 본 연구에서는 극한지 현장의 동결강도를 평가하기 위하여 계장화된 동적 콘 관입기로부터 산정된 동적 콘 저항력과 직접전단실험으로부터 획득된 전단강도 간의 상관성을 조사하였다. 실트가 혼합된 주문진사를 함수비 2.3%로 동일하게 조성하였으며, 시료를 냉동 챔버 내에서 동결시킨 후 직접전단실험과 동적 콘 관입실험을 진행하였다. 실험은 동결과정 및 전단과정, 그리고 동적 콘 관입과정에서 수직응력을 5kPa 및 10kPa로 조합한 4가지 경우로 구성하였으며 이에 따른 동적 콘 관입지수와 전단강도를 산정하였다. 또한 해머타격으로부터 전달되는 에너지의 손실에 대한 영향을 최소화하기 위하여 선단에서 산정된 에너지 및 변위를 이용함으로써 동적 콘 저항력을 산출하였다. 직접전단실험 및 동적 콘 관입실험을 수행한 결과 구속조건에 의한 전단강도의 증가에 따라 동적 콘 관입지수는 비선형적으로 감소하였으며, 동적 콘 저항력은 전단강도와 선형적으로 비례하는 관계로 나타났다. 본 연구는 동결토에 대한 동적 콘 관입실험과 직접전단실험을 통한 강도정수를 비교 및 평가한 연구이며 본 연구에서 도입된 동적 콘 저항력은 극한지 현장에서 동결토의 강도를 추정하기 위한 유용한 지표가 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.555-565
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• 2018

최근 임시 지보, 보강 및 지하수 차수와 같은 다양한 지질공학분야에서 차수 및 지반보강 공법으로 인공동결공법(artificial ground freezing method)이 적용되고 있다. 인공동결공법은 지중에 매설된 동결관 내로 냉매를 순환시켜 대상 지반에 차수벽 및 지지체의 역할을 할 수 있는 동결벽체(frozen wall)를 형성한다. 본 연구에서는 해성 점토지반(marine clay)에 대한 인공동결공법 현장실증시험을 수행함으로서 인공동결공법에 따른 해성 점토지반에서의 동결속도(freezing rate)를 평가하였다. 현장실증시험은 지중에 3.2m 깊이로 매설된 동결관 내로 초저온 냉매인 액화질소를 순환시키는 방법으로 단일공 시험과 동결벽체 형성 시험을 수행하였다. 자동밸브를 통해 유출되는 액화질소의 온도를 일정하게 유지시켰으며, 동결과정에서 동결관 외벽 및 지중의 온도변화를 측정하였다. 시험결과, 단일공 시험은 부피가 약 $2.12m^3$인 원기둥 모양의 동결체를 형성하는데 총 3.5일 동안 약 11.9ton의 액화질소가 소요되었고, 동결벽체 형성 시험은 부피 약 $7.04m^3$의 동결벽체를 형성하는데 총 4.1일 동안 약 18ton의 액화질소가 소요된 것으로 산정되었다. 임의의 깊이에서 동결면적이 동결반경의 제곱에 비례하기 때문에 동결반경이 증가할수록 방사방향 1차원 동결속도가 감소하였고, 이를 바탕으로 방사방향 1차원 동결속도 예측식을 제시하였다.

• 한국수정란이식학회:학술대회논문집
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• 한국수정란이식학회 1999년도 학술대회
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• pp.5-10
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• 1999

수의축산분야에서 개발되어진 생식세포 체외조작기술은 의학 및 생물학을 포함한 생명과학 분야에 광범위하게 이용되고 있다. 특히 생식세포의 생존성을 체외에서 장기간 유지시키는 동결보존 기술은 현재 생식의학분야 첨단의료 기술의 발전 및 효율성 향상에 필수적으로 인식되고 있으며, 이에 대한 다양한 연구결과가 소개되고 있다. 본 강의에서는 동결보존기술의 임상적 의미 및 주요 동결기법의 확립과정, 그리고 이를 이용한 최근의 임상연구결과를 간략히 소개하려 한다.