• 생명과학회지
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• 제26권2호
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• pp.253-258
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• 2016

본 연구에서는 울금의 주요 성분인 커큐민과 나노 마이셀링 기법을 적용한 신규 조성물인 염화 커큐민(NMC)의 트랜스타이레틴(TTR) 단백질 활성 부위에 대한 in silico 분자 결합 친화도를 비교 분석하였다. 우선 NMC신규 조성물의 결정학적 구조를 광학 및 전자현미경을 활용하여 관찰하였을 때, 나노 마이셀링 적용 NMC 결정은 일반 천일염에 비하여 색상 및 질감이 전체적으로 균일화 되었고, 천일염과 NMC성분이 강하게 일체화되어 기간이 상당히 경과 되더라도 쉽게 분리가 되지 않는 고기능성 안전성 구조물이 형성되었다. TTR단백질의 3차원 구조 활성 부위에 대한 in silico 분자 결합 친화도는 NMC가 일반 커큐민에 비하여 상대적으로 높은 결합 친화도를 나타나었고, pharmacophore 모델링 분석에서도 NMC가 일반 커큐민에 비하여 TTR 활성 부위에서 현저하게 pharmacophore 각도의 차이가 나타났었으며 패턴 또한 밀집된 특징을 나타내었다. 결론적으로, 나노 마이셀링 적용 NMC가 일반 커큐민에 비하여 상대적으로 우수하게 TTR 단백질의 활성 부위에 결합하는 것을 확인하였고, 이는 TTR 활성에 의해 유도되는 질병 조절 물질로의 적용 가능성이 있다고 판단된다. 결론적으로 일반 커큐민과 같은 생리 활성 효능 성분에 나노 마이셀링 기법을 적용하므로서 효율적인 결합 타깃 단백질 활발 조절 및 이러한 성분을 활용한 기능성 식품 산업에 나노 마이셀링 기법을 효율적으로 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제28권3호
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• pp.210-217
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• 2022

붕소(Boron)은 희소자원으로 유리, 반도체 재료, 화약 등 다양한 용도로 사용되고 있는데, 우리나라의 경우 붕소를 전량 수입에 의존하고 있으며 전 세계 붕소 매장량과 현재 추세의 생산량을 고려하면 50년 이후 지상의 붕소는 고갈될 확률이 높다. 따라서 안정적 붕소의 공급을 위해 해수 내의 붕소를 회수할 수 있는 소재 및 공정의 개발이 요구된다. 이에 본 연구에서는 수용액 중 붕소를 회수하기 위한 소재로 전기방사 후 탄소화된 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN) 나노섬유를 도입하였다. 먼저 탄소섬유 표면의 붕소 흡착 기작을 이론적으로 구현하기 위해 범밀도함수이론(density functional method) 기반의 분자모델링 작업을 수행하였는데, 계산된 에너지도(energetics)에 따르면 붕소가 탄소섬유 표면에 흡착되는 화학반응이 가능한(viable) 것으로 판단되었다. 한편 전기방사로 제작된 PAN 나노섬유를 대기 중에서 안정화를 진행한 후 아르곤(Ar) 분위기에서 탄소화하였고 붕산 수용액에 담지시켰다. SEM과 Raman 분석을 통해 각각 전기방사와 탄소화가 잘 진행되었는지 확인하였고, XPS 분석을 통해 탄소섬유 표면에 질소가 잘 도핑되었는지 여부와 붕소의 흡착 여부를 확인하였다. 결과적으로 전기방사된 PAN으로부터 제작된 탄소섬유는 해수 내 붕소 회수에 사용될 수 있는 소재로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권2호
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• pp.157-163
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• 2010

고체산화물연료전지는 세라믹 물질로 이루어지며, 세라믹 물질의 물성치는 작동조건에 따라 달라진다. 따라서, 높은 신뢰성을 가지는 시뮬레이션 모델을 개발하기 위해서는 세라믹 물질의 물성치를 정확하게 예측할 수 있어야한다. 본 논문에서는 고체산화물연료전지의 성능에 영향을 미치는 여러가지 물성치를 선택하고 그 물성치를 위한 시뮬레이션 모델이 개발되었다. 개회로전압을 위한 깁스에너지, 활성화손실을 위한 교환전류밀도, 저항손실을 위한 전기전도도가 계산되었다. 또한, 다공성 전극 내부의 물질전달 해석을 위해서 분자확산과 누센확산을 함께 고려하는 유효확산계수가 계산되었다. 이러한 계산과정 후에 물성치 모델과 전기화학반응 모델이 동시에 시뮬레이션 되었다. 해석코드의 검증을 위해서 전산해석 결과는 실험결과 및 Chan 등에 의해서 수행된 이전 연구결과와 비교되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.560-564
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• 2011

본 연구의 목적은 과산화수소 농축을 위한 투과증발공정의 수학적 모델을 제시하는 것이다. 대상공정은 NASA에서 개발한 것으로 쉘과 멤브레인 튜브들로 구성되어 있다. 쉘과 튜브에는 각각 과산화수소용액과 sweep gas가 향류로 흐른다. 이때 막을 통해 투과증발되는 기체에는 과산화수소보다 물분자가 더 많기 때문에 과산화수소를 농축할 수 있다. 이 공정의 수학적 모델은 투과물의 흡수-확산 메커니즘에 기초한 비선형 편미분 및 대수 방정식, 투과물 플럭스의 온도 의존성에 대한 아레니우스 관계, 그리고 막 모듈 내의 액상 농도와 흐름에 대한 질량 및 운동량 수지식의 형태로 개발하였다. 과산화수소 농축물 농도의 동적 거동은 제안된 모델의 단순화된 형태를 풀어 모사하였고 그 결과값을 NASA 특허에서 보고된 실험자료와 비교하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권4호
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• pp.24-36
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• 2015

본 연구에서는 복사 데이터베이스 기반의 LBL 모델과 근사 이론에 기초한 입자의 영향이 고려된 로켓 플룸의 적외선 스펙트럼 예측을 수행하였다. 로켓 플룸 내에 존재하는 가스 분자의 스펙트럼을 예측하기 위하여 고해상도 복사 데이터베이스를 이용하였다. 로켓 플룸 내에 존재하는 입자는 수트 입자로 모델링 하였으며 미 이론의 1항 근사 및 레일리 근사를 적용하였다. 두 이론의 적용에 대한 타당성을 검증하였으며, 이를 바탕으로 로켓 플룸의 적외선 스펙트럼을 예측하였다. 수트 입자의 영향을 고려함으로써 짧은 파장 영역 대에서 향상된 로켓 플룸의 스펙트럼 예측 결과가 도출되었다.

• 항공우주기술
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• 제8권1호
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• pp.144-153
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• 2009

일반적으로 노즐 출구 부근에서 준연속체 상태로 방출된 추력기 플룸 유동은 노즐출구에서 멀어질수록 천이영역을 거쳐 자유분자 영역에 도달하기 때문에 희박영역에서의 추력기 플룸 영향을 연구하기 위해서는 광범위한 유동영역의 모델링이 가능한 직접모사법(DSMC)이 주로 사용된다. 본 논문에서는 희박영역에서 소형 단일추진제 추력기의 플룸 거동을 직접모사법을 이용해 수치적으로 예측하는 것이 목적이다. 정확한 결과를 효율적으로 유추하기 위해 예조건화 기법을 노즐 내부 연속체 영역의 해석에 도입하였으며, 이로부터 얻은 노즐 출구의 물성치 결과들을 직접모사법의 유입조건으로 적용하였다. 이렇게 두 기법을 결합하여 사용한 결과, 노즐 출구 부근에서 발생되는 강한 비평형성 및 넓은 후방 유동 영역 등과 같이 희박영역에서 플룸이 가지는 고유의 특성들을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권9호
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• pp.906-915
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• 2009

일반적으로 노즐 출구 부근에서 준연속체 상태로 방출된 추력기 플룸 유동은 노즐출구에서 멀어질수록 천이영역을 거쳐 자유분자 영역에 도달하기 때문에 진공영역에서의 추력기 플룸 영향을 연구하기 위해서는 광범위한 유동영역의 모델링이 가능한 직접모사법(DSMC)이 주로 사용된다. 본 논문에서는 진공영역에서 소형 단일추진제 추력기의 플룸 거동을 직접모사법을 이용해 수치적으로 예측하는 것이 목적이다. 정확한 결과를 효율적으로 유추하기 위해 예조건화 기법을 노즐 내부 연속체 영역의 해석에 도입하였으며, 이로부터 얻은 노즐 출구의 물성치 결과들을 직접모사법의 유입조건으로 적용하였다. 이렇게 두 기법을 결합하여 사용한 결과, 노즐 출구 부근에서 발생되는 강한 비평형성 및 넓은 후방유동 영역 등과 같이 진공영역에서 플룸이 가지는 고유의 특성들을 확인할 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제16권3호
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• pp.177-183
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• 2013

고전압에서도 사용 가능한 바인더 개발에 대한 요구가 증대됨에 따라 이에 적합한 내산화성이 우수한 바인더를 양자화학적 모델링에 기반하여 제안하고자 하였다. 각 고분자 poly(acryl amide)(PAM), poly(methyl acrylate)(PMA), poly(vinylidene fluoride)(PVDF), poly(hexafluropropylene)(PHFP)에 대하여 반경험적 방법(Semi-empirical method) 및 밀도범함수 이론(Density Functional Theory, DFT) 방법을 이용하여 단량체부터 사량체까지의 고분자 바인더에 대한 최고 점유 분자 궤도함수(Highest occupied molecular orbital, HOMO) 에너지와 이온화 에너지(Ionization Potential, IP) 값을 구하여 실험 값과 비교하였다. 밀도범함수 방법으로 해석한 결과, PHFP, PVDF, PMA, PAM 순으로 고분자의 내산화성이 좋은 것으로 시뮬레이션을 통해 예측되었고, 이러한 결과는 선형 훑음 전압-전류법(Linear Sweep Voltametry, LSV)으로부터 얻은 실험값과 일치하였다. 또한 이 결과는 HOMO 오비탈의 구조를 분석하여 내산화성이 좋은 원인을 규명하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제1권3호
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• pp.27-32
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• 2008

뼈가 왜 고주파 미세자극(low amplitude and high frequency)에 반응하는가를 진동의 공명현상(resonance)을 이용하여 접근해 보았다. 예를 들면 30Hz, $5{\mu}{\epsilon}$ 정도의 진동이 뼈 내 골수 간질액 (bone fluid)의 흐름을 주관하는 미세관(canaliculus) 내벽에 작용할 경우 빔 형태의 구조물들로 연결되어 있는 골세포돌기 세포막 (osteocytic process membrane)은 공명현상에 의해서 $1,000{\mu}{\epsilon}$ 이상으로 증폭된다. 이 결과는 사전조사 형태에 속하며, 향후 (1) 세포실험을 통하여 세포내 신호전달체계변화를 분자생물학적인 방법으로, 그리고 (2) 세포내 골격계에 해당하는 액틴필라멘트의 변화를 공초점 주사 레이져 현미경 (Confocal Laser Scanning Microscope)등의 영상기기의 사용으로 관찰하려고 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.3437-3443
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• 2013

고분자 절연재료는 기존의 세라믹 절연재료에 대체되는 물질로 매년 수요가 꾸준히 급증하고 있다. 그러나, 실용에 있어 장시간 외부로부터 가해지는 열화인자에 노출됨에 따라 경시적 성능저하 및 수명단축이 발생되고, 이를 근본적으로 해결하기 위한 고분자 열화메커니즘의 규명이 안전성 향상 및 신뢰성 확보를 위해 중요한 과제로 대두되고 있다. 본 연구는 이러한 열화발생 및 진행경로를 해석하기 위한 일환으로 열, 수분에 의한 열화를 각각 임의로 모의하여, 열화 발생메커니즘을 해석하였다. 특히, 본 연구에서는 화학적 측면의 특성분석을 수행하였고, 이를 통해 표면의 친수 소수적 분자구조 분석으로 최종적인 표면열화 모델링을 도출하였다. PCB 기판용 고분자 복합재료를 대상으로 열, 수분 가속열화에 따른 표면에서의 접촉각, XPS 분석을 통해 표면의 변화 메커니즘을 분석하였다. 친수화 경향을 나타내는 표면은 접촉각의 감소와 carboxyl($-COO^*$) 라디칼이 다량 발생하였으며, 소수화 경향을 나타내는 표면은 접촉각의 증가와 표면에서 산소기의 이탈과 탄소결합의 불포화 이중결합화로 안정된 화학구조를 구성하고 있었다.