• 한국동물학회:뉴스레터
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• 제18권2호
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• pp.12-20
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• 2001

2000년도 노벨 의학상은 스웨덴의 아비스 칼슨 박사 등 3명 이 수상했다. 그들은 신경전달 물질(neurotransmitter) 중 도파민 (dopamine)과 시냅스(synapse)에 관한 연구로 항 우울제 치료제인 프로작 (prozac)을 개발하여 신경, 정신질환 치료제 개발에 기여한 공로였다. 도파민과 GABA는 신경전달 물질 중의 하나로 도파민은 운동, 정서, 행동, 희노애락 등을 조절하는 것으로 이상 분비될 때 파킨스씨병, 정신분열증, 우울증 등을 유발시킨다. GABA는 억제성 신경전달물질로 이상 분비시 간질 등을 유발시킨다. 도파민과 GABA의 분비는 시냅스 후(postsynapse) 수용체에서 그 기능이 조절된다. 그러나 마약성인 코카인, 헤로인, 몰핀, 암페타민 등 중 독성약물뿐만 아니라 일상 생활에서 흔히 접할 수 있는 흡연, 술 등에 의해서도 그 분비 이상을 초래한다. 따라서 본 논단에서는 최근 뇌신경생물 실험실에서 진행되고 있는 신경전달 물질 중에 도파민 및 GABA 분비에 대 한 연구결과를 바탕으로 소개 하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.558-558
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• 2012

최근의 원자간력현미경(AFM)은 soft한 생체물질을 비파괴적 방법 및 나노크기의 분해능으로 여러 구조적, 물리적 특성 측정이 가능하여 bio분야에 다양이 활용되고 있다. 본 연구에서는 AFM을 이용하여 줄기세포인 BM MSC(bone marrow mesenchymal stem cell)가 신경세포로 분화 여부를 측정하는 방법을 보고하고자 한다. 신경세포의 신호전달은 시냅스에서 신경전달물질을 매개로 하여 이루어지는데, 신경전달물질 중에 D-Glutamic acid는 시냅스후세포에서 흥분성 전위 크기를 증가시킨 상태를 장기간 유지시켜주는 물질로, 특정물질인 Glutamate와 항원-항체 결합을 한다. 본 연구에서는 이 두 물질간의 항원-항체 반응을 활용하여 줄기세포의 신경세포로 분화 여부를 AFM으로 측정하였다. 먼저, 수용성 시료인 두 물질을 증류수에 용해시켜 Mica 기판에 그 용액을 떨어뜨려 자연건조로 시료를 준비한 후, AFM으로 형태 및 크기를 측정하였다. D-Glutamic acid와 Glutamate는 구형 입자 형태를 보였으며, Glutamate의 너비는 ~100 nm이고, D-Glutamic acid는 ~50 nm였다. 두 물질이 든 용액을 섞었을 때, 항원-항체 반응에 의해 다른 크기의 두 구형입자가 붙어 있는 형태가 관찰되었다. 이 반응을 활용하여, 신경세포에서 분비되는 신경전달물질인 D-Glutamic acid를 선별하였다. DMEM 배지에 신경암세포주인 SH-SY5Y 를 접종한 후 $37.6^{\circ}C$의 incubator에서 24시간 배양하고, 화학적 자극(60~70 mM의 KCl 용액을 주입함)을 주어 신경전달물질 분비를 유도하였다. 그 배지에 항체 Glutamate 를 주입하여 자연건조 시킨 후 항원-항체 결합특성을 AFM으로 측정하여, 항원-항체 결합된 이미지와 동일함을 확인하였다. 결과적으로 AFM을 이용한 신경전달물질의 항원-항체 결합여부 측정을 통해, BM MSC 줄기세포의 신경세포로 분화를 판단할 수 있으며, 이 방법은 줄기세포의 특정 세포로의 분화 여부 판단에 활용될 것으로 기대된다.

• 전기화학회지
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• 제26권4호
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• pp.43-55
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• 2023

나노포어와 같은 다공성 나노구조물은 물질전달 기초연구뿐만 아니라 수처리, 에너지 변환, 바이오센서 등 다양한 응용 가능성으로 현재 큰 주목을 받고 있다. 초기연구는 수백 나노미터 지름의 포어를 이용한 양/음전하 선택성 물질전달에 주로 집중되었고 현재는 수 나노미터 또는 그 이하의 나노포어를 통한 다기능성 물질전달 시스템이 보고되고 있다. 대표적으로 특정 표적물질(target)과 특이적 결합을 할 수 있는 수용체(receptor)를 포어 내벽에 고정하여 바이러스, 분자, 이온까지 다양한 크기와 성질을 가지는 물질을 선택적으로 수송, 검출할 수 있는 생체모사형 스마트 나노포어 구현 사례가 증가하고 있다. 이와 더불어 생체채널 메커니즘에 기인하여 소수성 나노포어에 전기장, 빛과 같은 외부 자극을 통해 물질전달을 on-off 밸브 형태로 흐름을 능동적으로 제어하는 나노포어도 최근 특히 주목을 받고 있다. 이번 총설에서는 나노포어의 크기(지름, 길이, 구조형태 등), 포어 내벽의 물리화학적 성질을 조절하여 특정 전하, 분자, 이온을 선택적으로 수송 및 제어할 수 있는 나노포어 기반 물질전달 조절 시스템에 관한 동향을 알아본다. 더불어 이를 기반으로 최근 보고된 응용 연구 사례도 함께 소개한다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.17-24
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• 2006

최근에 에너지절약 차원에서 종래의 공조방식을 대신할 새로운 냉난방시스템 개발이 요구되고 있는데, 본 논문에서는 태양열 집열기를 이용하는 데시컨트 시스템 중 제습역할을 실질적으로 담당하는 제습기의 충진층 부분에서의 열 및 물질전달에 관한 일련의 해석 결과를 발표하고 있다. 제습과정에서 액체흡수제는 충진층에서 열 뿐만 아니라 물질전달을 수반하게 되는데, 이 결과 건물에 냉방 및 난방효과를 가져다 준다. 따라서 이 충진층의 최적 설계가시스템의 효율을 극대화하기 위해서는 무엇보다도 중요한데, 이를 위해서는 충진층에서의 열 및 물질전달 양상을 규명하여야 한다. 따라서 금번 실험에서는 공기와 액체흡수제와의 접촉면적을 넓히기 위해서 충진재로써 3cm(직경) ${\times}$ 3cm(높이)인 시판중인 플라스틱 재질을 사용하고, 실질적으로 40cm(너비)${\sim}$40cm(깊이)${\times}$40cm(높이)의 충진층을 직접 제작하여 실험을 행하였다. 그 결과, 공기측 열 및 물질전달 계수는 공기 온도와 밀접한 관계를 갖고 있으며, 또한 물질전달계수는 열전달계수와 같은 경향을 보이고 있음을 알 수 있었다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제30권4호
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• pp.36-42
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• 2010

본 논문은 태양열이용 냉난방시스템 중에서 실제로 액체흡수제를 재생하는 재생탑 내의 충진층에 있어서의 열 및 물질전달의 실험치와 이론적 해석에 의한 결과치와의 비교를 나타내고 있다.특히 물질전달의 극대화를 위하여 충진층 내에서 공기와 흡수제의 접촉면적을 크게 할 필요가 있는데,이를 위해서 본 실험에서는 직경이 3cm인 플라스틱제 충진재를 사용하였으며, 흡수제로는 저농도의 염화리튬 수용액이 사용 되었다. 충진층 내에서의 최적 높이를 예측하기 위하여 해석의 모델인 실험장치를 직접 제작하여 실험을 수행하였고, 이론 해석에 있어서 체적 열전달을 고려한 정상상태를 모델화하여 해석하였다. 이 결과, 충진층 내에서 실험치와 이론적인 계산치가 잘 일치함을 알 수 있었으며, 충진층의 높이가 2m 이상인 경우에는 높이에 따른 재생량의 차이가 없어서 없음을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제10권2호
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• pp.310-318
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• 1999

공기분리 PSA 공정설계에 적용할 물질전달계수를 구하기 위하여 흡착탑을 통과하는 질소와 산소의 농도에 대한 동적파과곡선을 실험적으로 측정하였다. 그 결과를 전산모사에 의한 파과곡선과 비교하여 벌크흐름 중의 물질전달속도를 예측하였다. 전산모사에서 흡착은 coupled Langmuir isotherm을 따른다고 보았으며, 물질전달은 LDF 모델에 의해 표현된다고 가정하였다. 실험과 이론의 비교를 통해 얻은 물질전달계수는 유속에는 거의 영향을 받지 않았으나 압력 조건에 따라 민감한 변화를 보였다. 이를 통해 물질전달저항이 거대기공 확산영역에 있음을 예측할 수 있었으며, 물질전달계수를 압력변화에 대해 지수함수의 형태로 표현하였다. 질소나 산소 단일 성분에 대해서 얻은 물질전달계수는 질소와 산소 혼합 벌크기체의 파과곡선에 적용했을 경우에도 5% 이하의 오차로 잘 일치함을 보여주었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권12호
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• pp.1292-1297
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• 2005

상수나 하수처리장에서 쓰이는 오존처리는 물질전달에 제약을 받는 공정임은 알려져왔다. 이런 물질전달의 한계를 극복하는 방법으로 매우 효과적인 것은 오존가스를 함유한 기포의 크기를 줄임으로써 물질전달에 필요한 접촉면적을 넓히는 것이다. 오존의 전달을 크게 하기 위한 방법으로서 본 연구에서는 전기장분사(Electrostatic spraying: ES)를 사용하였다. 실험에서는 ES와 기포발생판을 비교하였는데 ES실험에서는 전압을 0 kV에서 4 kV 범위까지 높여주어 물질전달효과를 살펴보았고 기공크기가 다른 두 가지 기포발생판(미세기공: 기공크기 $10{\sim}15{\mu}m$, 중간기공: 기공크기 $40{\sim}60{\mu}m$)을 사용하여 물질전달효율을 비교 분석 하였다. 물질전달효율은 시간의 경과에 따른 용존오존농도의 측정과 페놀의 산화시간으로 간접 계산하였다. 실험 결과 ES의 경우 전압을 0 kV에서 4 kV까지 올렸을 때 기포의 크기가 작아짐으로 인해 오존전달율을 약 40% 정도 향상시킬 수 있었다. 또한 ES와 기포발생판의 물질전달 비교실험에서 미세기공 기포발생판보다 4 kV의 ES가 더 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권3호
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• pp.264-270
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• 2008

하이브리드 로켓 고체 연료의 연소율(Burning Rate)을 묘사하는 후퇴율은 연료 유속, 산화제 유속과 더불어 연료길이의 함수로 나타내어지나 일반적으로 가장 영향이 큰 산화제 유속만의 함수로 모델링된다. 그러나 이는 연료가 갖고 있는 고유의 열화학적 특성에 대한 영향이 내포되어 있지 않아 다양한 연료에 대한 공통된 관계를 나타내기 어렵다. 본 연구에서는 고체연료의 열화학적 특성과 연소에 따른 공기역학적 특성이 고려된 물질전달수(B Number)를 도입하여 다양한 연료에 공통으로 사용될 수 있는 연소율 관계식을 제시하고, 물질전달수 내의 공기역학적 특성의 영향을 분석하였다. 물질전달수와 산화제 유속의 함수로 표현된 연소율 식은 고정된 실험 지수항과 상수항으로 PMMA, PP 및 PE의 연소율을 모두 묘사할 수 있었고, 연소율 관계식에서 B Number에 내포된 공기역학적 효과는 미미하였다.

• 태양에너지
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• 제15권1호
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• pp.39-51
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• 1995

다공질 물질 속에서 일어나는 저속 유동(Darcy Flow)에 동반한 열 및 물질 전달 문제를 해석하기 위한 새로운 수치 해석 기법이 소개되고 간단한 예제를 통하여 그 성능을 평가하였다. 본 연구의 수치 해석법은 다공질 물질 속에서 일어나는 모든 전달 현상에서 중요한 확산효과(Dispersion Effect)를 쉽게 처리할 수 있으며 특히 미정 경계선 문제(Moving Boundary Problem) 해석에도 효과적으로 적용될 수 있어 응용 범위가 넓을 것으로 기대된다.

• 생물정신의학
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• 제5권1호
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• pp.34-45
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• 1998

단가아민 신경전달물질과 신경펩타이드의 가장 큰 차이점은 합성과정에 있다. 시냅스에서의 활동과 비활성화 과정에서도 양자의 차이는 뚜렷하다. 단가아민 신경전달물질의 작용은 매우 단시간 내에 일어나며, 대개는 재흡수기전을 통해 활동이 정지되고, 일부가 효소반응에 의해 비활성물질로 대사된다. 또한 이들은 단가아민 신경전달물질들과 마찬가지로 presynaptic peptidergic receptor를 갖는다는 사실이 알려져 있으며, 신경펩타이드 분비를 조절하는 자가수용체도 갖고 있다. 신경펩타이드의 시냅스전 세포로의 재흡수기전에 대해서는 아직 밝혀져 있지 않다. 신경펩타이드들도 시냅스 후막의 수용체로 확산되어 이차전령, 삼차전령을 통해 생물학적 반응을 일으킨다는 것은 단가아민 신경전달 물질과 동일하다. 본래 신경세포는 자극에 의해 glycoproteins, enzymes, inorganic ions, metal ions, phospholipids, purines, amines, peptides 등의 물질들을 함께 분비한다. 이들 중에는 신경전달물질의 기준에 부합되는 것도 있으나, 대다수는 기능이 없다. 때로는 수 종류의 신경전달물질들과 신경신경펩타이드들이 한가지 신경전달물질의 분비에 관여하기도 한다. 저자들은 현재 임상연구에서 괄목할 만한 진전을 보이고 있는 두가지 신경펩타이드들에 대해 그 신경생물학적 측면과 임상적 측면을 고찰하였다. 알코올의 신경생리에 있어 가장 흥미있는 것은 아마 강화기전일 것이다. 내인성 opioid계 물질들이 알코올의 강화효과와 관계가 있다는 근거들은 많다. Naltrexone은 수용체 차단을 통해 이러한 강화기전을 차단함으로서 음주욕을 감소시키는 것으로 해석된다. Opioid reinforcement는 변연계의 도파민 활성화를 통해 이루어진다. 이는 알코올의 강화에 도파민이 관여한다는 사실과도 관계된다. 이를 도파민-알코올 강화 가설이라 한다. 기타 세로토닌도 알코올의 강화를 중재하는 신경전달물질로 생각되고 있다. 선택적 세로토닌 재흡수 차단제를 장기간 사용하거나, $5-HT_3$ 수용체 길항제를 사용하면 음주욕이 감소된다고 알려져 있다. 신경전달물질계간에는 중요한 상호작용이 있다. 알코올이 측중격핵에서 도파민의 분비를 촉진시키는 기전에도 여러 신경전달계의 상호작용이 관여된다. 이의 기전에 생리적 수준에서 관여되는 대표적인 물질로는 (1) opiates, (2) serotonin, (3) amino acids, (4) 기타 neuropeptide들을 들 수 있다. Opiate 수용체 길항제들은 측중격핵에서 도파민 분비를 차단하고, $5-HT_3$ 수용체 효현제는 이를 자극한다. 이들을 총체적으로 종합하면, 도파민, 세로토닌, opiate 수용체들을 조절하면 알콜리즘을 치료할 수 있다는 것이다. CCK는 흥분성 신경전달물질로 밝혀지고 있으며, 진통 및 morphine에 대한 내성형성, 포만, 기억 등의 정신병리에 일부 관여하나, 역시 최근 가장 주목을 받는 것은 CCK계가 불안의 병리에 관여한다는 소견이다. 이 분야의 연구에 기폭제가 된 것은 CCK-4가 공황발작을 유발한다는 임상 연구결과로부터 비롯된다. 이에 의한 불안반응은 자연유발된 공황발작과 거의 같으며, 정상인과 공황장애 환자를 구별하는 민감도를 갖고 있다. 이 CCK-4에 의해 유발된 공황발작은 $CCK_B$ 길항제들에 의해 차단된다. 즉 공황불안의 기전에 $CCK_B$ 수용체가 관여할 가능성이 있다. 따라서 공황발작이 $CCK_B$ 수용체의 민감도 결함으로 추정될 수 있다. 또한 이 반응은 imipramine과 benzodiazepine계 약물들에 의해 차단됨이 알려져 있다. 이 공황 불안의 형성 기전에 다른 신경전달계와의 상호작용이 있다. 본고에서는 특히 benzodiazepine계와의 상호작용 및 5-HT계와의 상호작용을 거론하였다. 향후 CCK 길항제들이 항불안제로 개발될 전망이다. 이들은 내성형성, 금단증상, 진정작용 등의 문제가 없으므로 새로운 항불안제로 기대된다.