• Korean Chemical Engineering Research
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• v.52 no.5
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• pp.632-637
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• 2014

A microfluidic method for the in situ production of monodispersed alginate hydrogels using biocompatible polymer gelation by crosslinker mass transfer is described. Gelation of the hydrogel was achieved in situ by the dispersed calcium ion in the microfluidic device. The capillary number (Ca) and the flow rate of the disperse phase which are important operating parameters mainly influenced the formation of three distinctive flow regions, such as dripping, jetting, and unstable dripping. Under the formation of dripping region, monodispersed alginate hydrogels having a narrow size distribution (C.V=2.71%) were produced in the microfluidic device and the size of the hydrogels, ranging from 30 to $60{\mu}m$, could be easily controlled by varying the flow rate, viscosity, and interfacial tension. This simple microfluidic method for the production of monodisperse alginate hydrogels shows strong potential for use in delivery systems of foods, cosmetics, inks, and drugs, and spherical alginate hydrogels which have biocompatibility will be applied to cell transplantation.

• Journal of the KSME
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• v.34 no.9
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• pp.688-697
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• 1994

유체유동이나 열전달 그리고 물질전달 (물질의 혼합 및 확산) 또는 이들 현상이 복합적으로 나 타나는 각종 기계의 설계와 성능 해석을 하기 위해서는 그 현상을 지배하는 편미분 방정식들의 해를 수치적으로 구해야 한다. 유동 상태가 충류 유동인 경우는 지배 방정식의 수가 알고자 하는 미지변수 즉 속도, 압력, 온도, 농도 등의 개수와 같고 또한 이들 변수들의 변동이 그리 심하지 않기 때문에 적절한 수치 해법을 사용하면 그 해를 구할 수 있다. 그러나 난류유동의 경우에는 변수들이 시간상으로 또한 공간적으로 대단히 심하게 변동(fluctuation)하기 때문에 공 학적으로 우리가 원하는 정보들, 즉, 표면 마찰저항이나 양력, 얼전달 계수, 물질 확산계수 등을 현재 수준의 전자계산기로 계산하는 데는 계산시간이 엄청나게 소요될 뿐만 아니라 변수 저장 메모리도 과도하게 차지하기 때문에 실제적인 계산 방법이 되지 못하고 있다. 이러한 이유로 변수들의 순간 변화 상태를 나타내는 지배 방정식들을 해석하는 대신에 이들 지배 방정식의 시 간평균을 취하여 유도한 난류 방정식들을 사용하게 된다. 그러나 이 시간 평균 과정에서 파생 되는 또 다른 미지의 난류 변수들 때문에 난류 지배 방정식에 있어서는 그 지배 방정식의 개수 보다 미지 변수의 개수가 많아져서 난류 지배 방정식을 풀기 위해서는 시간평균 과정에서 나타난 난류 변수들을 원래 있던 미지 변수들의 함수나 방정식의 형태로 가정할 필요가 있게 되는데 이 가정되는 함수 관계들을 난류 계산 모형이라고 한다. 난류 계산 모형은 물리적인 통찰과 직관에 의해서 실용적인 형태로 가정되기도 하지만 최근에는 논리적으로 엄격한 모형 원칙에 따른 수 학적인 방법으로 유도되고 있는데 이 글에서는 일반 독자들이 쉽게 이해할 수 있도록 마하수가 낮은 2차원 비압축성 난류 유동을 예로 들어 x-y 직교 좌표계에서 표현되는 난류 계산 모형들을 소개하고 앞으로듸 발전 방향을 개관하며 현재의 응용 사례들을 예로 들어 모형의 성능을 비교 하여 보기로 한다.

• Membrane Journal
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• v.14 no.2
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• pp.142-148
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• 2004

This paper presents the enhancement of oxygen transfer efficiency using vibrating intravascular lung assist device (VIVLAD) for patients having chronic respiratory problems. The flow rate was controlled by the pump and monitored by a built-in flow meter. The vibration apparatus was composed of a piezo-actuator, a function generator, and a power amplifier. Gas flow rates of up to 6 L/min through the 120-cm-long hollow fibers have been achieved by exciting a piezo-actuator. The output PVDF sensor and FRF (frequency response function) were investigated by various frequency in VIVLAD. As a result, the maximum oxygen transfer rate was found to occur with maximum amplitude and the transfer of vibration to the hollow fiber membranes. It was excited by the frequency band of 35 Hz at various distilled water flow rates, and various module types.

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2023.01a
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• pp.385-387
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• 2023

본 논문에서는 물감의 유체성, 확산성, 흡착성, 흡수성 및 응고성과 같은 물감의 물리적 특성을 활용하여 사실적인 페인트 시뮬레이션할 수 있는 입자 기반 프레임워크를 제안한다. 현실에서는 물감이 흐르고, 확산하는 것뿐만 아니라 흡착하거나 시간에 지남에 따라 응고되는 현상을 쉽게 관찰할 수 있다. 본 논문에서는 이런 현상을 사실적으로 표현하기 위하여 SPH(Smoothed-particle hydrodynamics) 방식을 시뮬레이션 하였으며 Isotropic kernel이 아닌 Anisotropic kernel을 사용하여 확산 과정을 표현하는 방식을 소개한다. 우리의 방법은 Fick's law를 바탕으로 물질 전달 방식을 이용한 확산 과정을 표현하였으며, 시간이 지남에 따라 굳어가는 응고성, 그리고 Van der waals 힘을 기반으로 한 흡착 과정을 동시적으로 표현하여 사실적인 페인트를 구현하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.396-396
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• 2022

생물전기화학적 혐기성소화(Bioelectrochemical anaerobic digestion; BEAD)는 소량의 전압공급을 통해 고농도 하·폐수의 효과적인 처리 및 에너지 회수가 가능한 처리방법으로, 기존 하·폐수처리공정(활성슬러지 및 그 변법)에서 벗어나기 위한 방법 중 하나로 연구되고 있지만, 내부저항 및 전극구조에 따른 물질전달저해로 인해 소규모 연구 위주로 진행되었다. 하지만 stainless steel(SS) 등 내부저항을 완화할 수 있는 전극재료 및 전극구조 개선 연구가 진행됨에 따라 BEAD 적용규모가 증가하는 추세이며, 본 연구에서는 100 L의 용량에서 전극재질 및 구조에 따른 적용적합성을 에너지효율 비교를 통해 평가하였다. 반응조는 비교를 위한 AD, 반응조 내부에 전극을 설치한 BEAD, 반응조 외부에 전극이 포함된 반응조를 추가한 ABEAD로 구성하였으며, AD 및 BEAD는 기계적 교반, ABEAD는 기계적 교반 및 펌프를 통한 bulk 용액 순환으로 물질전달이 이뤄졌다. 또한 BEAD는 탄소계 전극, ABEAD는 SS계 전극을 사용하였으며 두 반응조 모두 0.4 V의 전압을 공급하였다. 실험조건은 유효용량 100 L, 유기물부하율 3 kg/m³/d, HRT 20 days 및 중온소화(35℃)으로 운전하였다. 실험결과 AD, BEAD 및 ABEAD의 유기물제거율은 각각 평균 68.1 %, 68.9 %, 74.9 %로 전극 및 반응조의 분리를 통해 물질전달을 개선한 ABEAD에서 증가하였다. 에너지 생성량의 경우 AD에 비해 BEAD는 평균 229 kJ/d, ABEAD는 309 kJ/d가 추가 생성되었으며 유기물제거율이 높은 ABEAD에서 더 높은 에너지생산이 이뤄졌다. 마지막으로 전압공급으로 인한 에너지소비량은 BEAD는 평균 3.4 kJ/d, ABEAD는 평균 0.9 kJ/d로 전극의 낮은 생물적합성으로 인해 전극에서의 생화학반응이 적은 ABEAD가 에너지소비량이 낮았다. 따라서 본 연구에서는 SS 전극의 사용가능성 및 전극구조 개선에 따른 에너지효율성 향상을 확인할 수 있었으며, 추후 연구에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.21 no.2
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• pp.52-55
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• 2011

Spin-transfer torque is a useful tool to control the magnetic state in nanostructures. In magnetic tunnel junctions, the spin-transfer torque has two components, the in-plane spin torque and the perpendicular spin torque. While properties of the in-plane spin-transfer torque are relatively well understood, properties of the perpendicular spin-transfer torque still remain controversial. A recent experiment demonstrated that in asymmetric magnetic tunnel junctions, the bias voltage dependence of the perpendicular spin-transfer torque contains both linear and quadratic terms in the bias. However it still remains unexplored how the bias voltage dependence changes as a function of material parameters. In this paper, we systematically investigate the perpendicular spin-transfer torque in asymmetric magnetic tunnel junction by varying spin splitting energy, work function difference, and Fermi energy of the ferromagnetic metal leads.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.23 no.3
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• pp.406-409
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• 2012

The classical electromagnetically-induced transparency(EIT)-like switching in metamaterial was experimentally and theoretically demonstrated in the microwave-frequency region. The metamaterial unit cell consists of two identical split-ring resonators, which are arranged on both sides of a dielectric substrate with asymmetry. It is found that the classical EIT-like switching can be achieved by changing the polarization of the incident electromagnetic wave. The results of this study are promising for practical applications.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.21 no.6
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• pp.593-602
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• 2010

Chitosan as a natural polymer has superior physicochemical properties such as biocompatibility, biodegradability and nontoxicity, but application of chitosan for therapy of cancer and gene related-disease has been limited by poor solubility in aqueous solution. Therefore, low molecular weight water-soluble chitosan (LMWSC) with high reactivity and strong positive charge can be applied as a delivery system having function to carry in the specific tissue the bioactive material like poor solubility drug, or therapeutic gene and developed as a therapeutic system having good therapeutic efficiency. The most important factor for therapy of various diseases is to reveal the antigen or receptor expressed in specific lesion tissue and the antibody and ligand which can bind with antigen is to introduce at the biomaterials for enhancement the therapeutic efficiency. The studies for cationic synthetic polymer as drug or gene delivery have been actively performed, but it has many problems such as toxicity in the body, therapeutic efficiency. From this point of view, this article demonstrated the introduction of functional groups to target the specific tissue and therapeutic strategy using the modification of LMWSC with free-amine group. The development of these delivery system will provide a positive vision for cancer therapy.

• Analytical Science and Technology
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• v.30 no.6
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• pp.355-378
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• 2017

Because neurochemicals are related to homeostasis and cognitive and behavioral functions in human body and because they enable the diagnosis of numerous neurodegenerative disorders, there has been increasing interest in the development of analytical platforms for neurochemical profiling in biological samples. In particular, mass spectrometry (MS)-based analytical methods combined with chromatographic separation have been widely used to profile neurochemicals in metabolic pathways. However, development of delicate sample preparation procedures and highly sensitive instrumental detection is necessary considering the trace levels and chemical instabilities of neurochemicals in biological samples. Therefore, in this review, analytical trends in MS-based metabolomics approaches to neurochemicals in multiple biological samples, such as urine, blood, CSF, and biological tissues, are discussed. This paper is expected to contribute to the development of an analytical platform to discover biomarkers that will aid diagnosis, prognosis, and treatment of neurodegenerative disorders.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.33 no.1
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• pp.83-89
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• 2022

Since the pandemic of COVID-19, active investigation to develop immunity to infectious disease by delivering nucleic acids has been proceeded. Particularly, many studies have been conducted on non-viral vector as several vital side-effects which were found on nucleic acid delivery system using viral vectors. In this study, we have developed plasmid DNA (pDNA) loaded-hyaluronic acid derivative (HA) coated-polyethyleneimine (PEI) based polyplex for enhanced nucleic acid delivery efficiency. We have optimized the ratio of pDNA : PEI : HA by measuring size and protein transcription efficiency. The final product, polyplex-HA, was characterized through measuring size, zeta-potential and TEM image. Intracellular uptake and protein transcription efficiency were compared to commercially available transfection reagent, lipofectamine, through fluorescence image and flow cytometry. In conclusion, polyplex-HA presents a novel gene delivery system for efficient and stable protein transcription since it is available for delivering various genetic materials and has less immunoreactivity.