• 분석과학
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• 제34권6호
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• pp.275-283
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• 2021

본 연구에서는 화학 물질의 급성 안자극 시험을 수행하기 위한 세포 기반 미세유체 칩의 개발과 응용에 관한 연구를 수행하였다. 포토리소그래피와 소프트리소그래피 공정을 이용하여 미세유체 칩을 제작하였으며, 칩은 배양 면적이 다른 3개의 세포 배양 구획으로 이루어져 있다. 세포 기반 안자극 시험은 토끼 각막 상피 세포를 사용하여 수행하였다. 미세유체 칩에 배양된 세포에 화학 물질 수용액을 처리한 후 일정한 간격으로 세포를 관찰하고, 생존율 곡선을 기반으로 세포 사멸에 대한 속도 상수를 계산하였다. 세포-세포 사이의 연접, 세포-기판 사이의 부착, 초기 세포 수 변화가 세포 사멸 속도에 미치는 영향을 조사하여 미세유체 칩의 성능을 검증하였다. 안자극 시험의 표준물질인 sodium dodecylsulfate (SDS) 수용액의 다양한 농도 조건에서 안자극 시험을 수행하였다. 화학 물질의 수용액에 300초 동안 노출시킨 세포의 생존율을 이용하여 안자극을 시험하였다. 최종적으로 미세유체 칩의 각 구획에 대한 가중치를 기반으로 독성 점수(toxicity score, TS) 산출식을 얻었다. 본 연구에서 개발한 세포 기반 미세유체 칩은 화장품과 제약에 사용되는 화학 물질의 안자극 시험에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권11호
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• pp.955-967
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• 2022

기존의 입자추적모델에서 입자의 연직방향 변위 예측은 정지 수체에서의 최종침강속도를 바탕으로 계산되었다. 그러나 난류 수체에서의 침강속도에 관한 선행 연구들은 난류가 입자의 침강속도에 영향을 미치는 것으로 보고하고 있다. 본 연구에서는 난류에 따른 침강속도의 변화 특성을 규명하고자 개수로 흐름에서 입자의 침강 실험을 수행하였다. 입자의 침강속도와 난류 특성은 각각 PTV, PIV 기법을 통해 측정하였고, 측정된 침강속도 증가율과 입자 및 난류 특성에 따른 난류 수체에서의 침강속도의 변화 특성을 분석하였다. 그 결과, 입자 직경이 Kolmogorov 길이 스케일의 1~2배가 될 때, 침강속도 증가율이 커지기 시작하였다. 본 실험 결과를 선행 연구들과 비교하였을 때, Stokes 수와 침강속도 증가율의 그래프가 입자의 밀도에 따라 각각 최댓값을 보이는 곡선 형태를 가지는 것으로 나타났다. 결론적으로, 입자의 침강속도는 개수로 흐름에서 정지 수체에서보다 빠르기 때문에, 기존의 정지 수체에서의 침강속도를 이용한 입자추적모델은 연직방향으로 바닥에 도달하는 시간을 과대산정하게 될 수 있다. 이러한 측면에서 본 연구의 결과는 입자추적모델의 성능 개선에 도움을 줄 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권3호
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• pp.409-415
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• 2022

국내 연결로 가속차로 길이는 13 PS/ton 마력의 화물차를 기준으로 산정되어 연결로를 주행하는 대부분의 차량 성능에 비해 과다하게 산출되어있다. 이로 인해, 대부분의 운전자들은 고속도로로 진입하기 위해 가속차로 전 구간에서 본선으로의 무분별한 진입 경향으로 본선 교통흐름에 영향을 미쳐 이에 대한 개선이 필요하다. 양지, 수석, 용인, 오산 각각IC의 연결로 유입부에서 차량의 속도와 진입률 및 차량별 교통량을 조사하여 VISSIM 시뮬레이션 분석을 통해 교통흐름의 개선정도를 검토하였다. 조사결과 곡선부의 단순화와 본선 교통흐름의 인지가능 시점인 노즈부에서 부터 전체차량의 74.0 %가 연결로 규정속도 이상으로 주행하였고, 가속차로 길이대비 0.8 l 지점까지 88.6 %의 차량이 본선으로 진입하였다. 실측교통량을 기반으로 연결로 유입부를 0.265 l 지점까지 의도적으로 본선으로의 교통진입을 제한하여 시뮬레이션한 결과 본선과 연결로의 흐름을 평균속도 60.1 km/h에서 68.5 km/h까지 개선할 수 있었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제23권3호
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• pp.251-260
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• 2023

비정형 건축물은 외부면이 다양한 곡선이기 때문에 비정형 거푸집은 맞춤제작되어 사용된다. 비정형 거푸집 제작에 있어 재활용이 가능한 Phase Change Material(PCM)과 곡률구현에 용이한 Ultra-High Performance Concrete(UHPC)가 사용된다. 그러나 PCM은 약 58~64℃가 융점이며, UHPC의 수화열로 PCM 거푸집이 손상될 수 있어 실험을 통해 형상을 확인한다. 실험은 제작한 PCM 거푸집에 Silicone sheet 3mm를 설치한 (A)와 설치하지 않은 (B) 거푸집에 UHPC를 타설한다. 실험결과 (A) 3.793mm, (B) 5.72mm가 측정되었으며, (B) 거푸집이 수화열에 취약한 것으로 분석되었다. 이러한 연구는 초고강도 비정형 패널 및 PCM 거푸집 제작 관련 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 분석과학
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• 제19권5호
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• pp.369-375
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• 2006

ISO 6145-5에 의거한 동적 부피 측정법을 이용하여 교정용 혼합가스를 제조하고 그 불확도를 평가하였다. 내경 0.25 mm, 길이 50 cm 규격의 10개의 모세관을 병렬 배치하고, 성분 가스와 희석 가스가 흐르는 모세관 개수를 조절하는 방법으로 혼합 가스의 희석 비율을 결정하였다. 모세관은 각종 가스에 대하여 낮은 흡착 용량을 가진 PTFE 재질의 것을 사용하였으며, 유로의 설정은 열을 발생시키지 않는 mechanical valve를 사용하였다. ISO 6145-5의 요건을 구현하는 본 장치를 이용하여 제조된 희석 가스의 농도는 (주)리가스에서 제조한 마스터급 표준가스를 이용하여 비교 평가하였다. ISO 6143의 비교법을 이용한 교정 후 제조된 산소 표준가스의 농도 편차는 대부분의 희석 영역에서 상대비 0.2% 이내, 황화수소 표준가스의 농도 편차는 상대비 1% 이내임을 확인하였다. 이 결과는 본 장치를 통해 제조한 표준가스가 대기환경 측정용 등 저농도 표준가스를 이용한 교정 곡선 획득용으로 사용하는데 충분한 성능을 가지고 있음을 증명하는 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권4호
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• pp.257-266
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• 2022

국지성 호우 및 설계빈도 이상 강우의 증가로 침수피해가 매년 증가하고 있으며 이에 따라 홍수 조절 및 방어를 위한 수공구조물의 중요성이 증가하고 있다. 수공구조물은 목적과 성능에 따른 설계가 이루어지고 있고 홍수량이 중요한 산정 요소이나 국내에서는 관측자료의 신뢰성 부족 및 데이터의 부족으로 인하여 수공구조물 설계를 위한 수문해석 입력자료로 사용되는 설계강우량은 정확한 확률강우량의 산정과 시간분포가 중요한 요소로 작용한다. 실무에서는 Huff의 4분위 방법의 누가우량백분율을 이용하여 설계강우량의 시간분포 회귀식을 산정하고 있으며 분위별 곡선에 대한 회귀식은 전반적으로 정확도가 높게 나타나는 6차 다항회귀식을 일률적으로 사용하고 있다. 본 연구에서는 실무에서 일반적으로 설계강우량의 시간분포를 위해 사용하고 있는 Huff의 4분위 방법의 누가우량백분율을 이용하여 통계 모델링에서 간결함의 원리에 따라 변수선택법을 이용하여 시간분포 회귀식을 유도하였으며, 유의성 검정을 통한 시간분포 회귀식의 검증을 실시하였다. 변수선택법과 유의성 검정을 통한 시간분포 회귀식 산정 결과 전진선택법과 후방제거법의 장점을 모두 가지고 있는 단계선택법을 이용하여 시간분포 회귀식을 유도하는 것이 가장 적합한 것으로 분석되었다.

• 한국소프트웨어감정평가학회 논문지
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• 제15권2호
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• pp.111-119
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• 2019

존 스마트그리드 기기 인증 체계는 DCU와 검침 FEP 및 MDMS에 집중되어 있으며 스마트미터에 대한 인증체계는 확립되지 않은 상황이다. 현재 몇몇 암호칩이 개발되었지만, 낮은 강도의 단순 암호화 수준에 머물러 있어 PKI 인증체계를 완성하기에는 어려움이 있다. 스마트그리드는 기존 전력망과 달리 개방형 양방향 통신을 기반으로 함에 따라 정보보안 취약성이 높아지면서 사고 위험 증가하고 있다. 하지만 스마트미터에는 PKI가 적용되기 어려워, 조작한 패킷을 보내 운영시스템에 거짓 정보 전송으로 시스템 정지 등의 사고가 발생할 가능성 존재한다. 하드웨어 제약사항이 많은 스마트미터에 기존 PKI 인증서를 발급할 경우 인증 및 인증서 갱신이 어렵기 때문에 스마트미터의 열악한 성능(Non-IP 네트워크, 프로세서, 메모리 및 저장소 공간 등)에서도 작동 가능한 초경량 암호 인증 프로토콜을 설계 구현하였다. 실험 결과 Cortex-M3 환경에서도 경량 암호 인증 프로토콜을 빠른 시간 내에 수행 할 수 있었으며, 앞으로 스마트그리드 산업에서의 더 안전한 보안성을 갖춘 인증 시스템을 마련하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권2호
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• pp.127-137
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• 2024

수자원 관리를 위해 주로 사용되는 물리 모형은 입력자료의 구축과 구동이 어렵고 사용자의 주관적 견해가 개입될 수 있다. 최근 수자원 분야에서 이러한 문제점을 보완하기 위해 기계학습과 같은 자료기반 모델을 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 관측자료만을 이용하여 강원도 삼척시 오십천 유역의 장기강우유출모의를 수행했다. 이를 위해 기상자료로 3개의 입력자료군(기상관측요소, 일 강수량 및 잠재증발산량, 일강수량 - 잠재증발산량)을 구성하고 LSTM (Long Short-term Memory)인공신경망 모델에 각각 학습시킨 결과를 비교 및 분석했다. 그 결과 기상관측요소만을 이용한 LSTM-Model 1의 성능이 가장 높았으며, 여기에 MLP 인공신경망을 더한 6개의 LSTM-MLP 앙상블 모델을 구축하여 오십천 유역의 장기유출을 모의했다. LSTM 모델과 LSTM-MLP 모형을 비교한 결과 두 모델 모두 대체적으로 비슷한 결과를 보였지만 LSTM 모델에 비해 LSTM-MLP의 MAE, MSE, RMSE가 감소했고 특히 저유량 부분이 개선되었다. LSTM-MLP의 결과에서 저유량 부분의 개선을 보임에 따라 향후 LSTM-MLP 모델 이외에 CNN등 다양한 앙상블 모형을 이용해 물리적 모델 구축 및 구동 시간이 오래 걸리는 대유역과 입력 자료가 부족한 미계측 유역의 유황곡선 작성 등에 활용성이 높을 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권2호
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• pp.204-208
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• 2012

소수성 토양이란 물방울이 떨어져도 자연스럽게 젖지 못하고 표면 위에 그대로 존재하는 토양을 말한다. 소수성 토양은 토양입자들 사이 혹은 토양입자와 그 중간물질의 사이에 소수성 유기물질이 침투하여 입자를 코팅하여 소수성을 띠게 되는 것이다. 토양이 소수성화가 되면 심한 침식과 침출, 농약의 급속한 침출, 식물이 이용할 수 있는 많은 양의 물과 영양분의 손실 그리고 농작물과 목초의 생산성 감소 등을 야기한다. 본 실험에서는 미량원소가 어떤 흡착과 이동 메커니즘을 갖는지를 배치 실험과 컬럼 실험을 통해 비교 평가하였다. 배치 실험에서는 $Cu^{2+}$, $Mn^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Zn^{2+}$ 및 $Mo^{5+}$를 이용하여 일반 토양과 소수성 토양의 수착의 차이, 소수성 정도에 따른 차이, 각각의 미량원소 별 차이를 비교 하였고, 컬럼 실험에서는 피흡착물질인 미량원소 $Fe^{2+}$ 및 $Mo^{5+}$에 대한 탈착성능 비교와, 특정시간에 따른 공간적 농도 분포를 측정하였다. $Fe^{2+}$와 $Mo^{5+}$의 경우 비소수성 토양보다 소수성 토양에서 더 높은 흡착을 나타났다. $Fe^{2+}$의 흡착성능은 소수성 토양별 40% > 15% > 0% 순으로 나타났다. 특히 $Mo^{5+}$의 경우 0%, 15% 및 40%의 소수성 토양에서 초기에는 비슷한 경향을 보였으나 시간이 지나면서 소수성 토양에서 비소수성 토양보다 빠른 탈착속도를 보였다. $Fe^{2+}$와 $Mo^{5+}$의 파과곡선 분석결과 소수성 토양에서 더 빠른 이동속도를 나타내었다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권10호
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• pp.656-663
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• 2012

본 연구를 통해 개발된 15 mm 구경 자기저항(magneto-resistance) 방식의 디지털 수도계량기를 활용해 인천시 B구 S동 일대 아파트 단지 내 96가구에 상수도 원격검침시스템을 설치 후 현장적용성을 검토하였다. 현장 성능시험은 2011년 7월부터 2011년 12월까지 수행되었고 데이터의 평균 정상 수신율은 와이브로망의 불안정으로 인한 통신 두절, 계량기 보호함 및 설치환경에 따른 통신 음영지역 발생, 유무선 공유기의 일시적 오작동으로 인해 84.6%로 비교적 낮은 수신율을 나타냈다. 현장성능시험에 참여한 수용가 중 세대구성원수가 각각 1~5명에 해당하는 대표 세대를 층화추출법(stratified random sampling)으로 추출하여 총 10가구의 가정용수 사용량을 분석한 결과, 8월에 가정용수를 가장 많이 사용한 반면, 9월에는 가정용수 사용량이 감소되고 다시 11월에 증가한 후 12월에 감소되는 추세를 보였다. 이는 계절의 변화에 따른 기상요인(온도, 습도 등)이 가정용수 사용량에 영향을 미치기 때문인 것으로 판단된다. 세대수를 30세대로 증가시킨 후 계절별 1인 1일 용수 사용량(Lpcd)을 분석 후 다항식(polynominal function)을 활용한 회귀곡선을 통해 추세선을 도출한 결과, 1인 1일 용수 사용량(Lpcd)은 세대의 총 가정용수 사용량과 유사하게 계절적 주기성을 나타냈으며, 구성원수가 적은 가구(1인, 2인의 구성원)일수록 명확한 계절적 주기성을 나타냈다. 연구에 참여한 96가구 수용가 전체가구의 세대 구성원별 1인 1일 용수 사용량(Lpcd)을 분석한 결과, 세대 구성원이 1인 증가함에 따라 1인 1일 용수사용량이 약 14%씩 감소하는 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 1인이 거주하는 세대에서도 사용할 수밖에 없는 세탁, 음료, 취사, 청소용수 등의 생활에 필히 요구되는 가정용수 사용량이 있는 반면, 거주 인원이 많은 경우 공동 활용을 통해 이를 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있기 때문으로 판단된다.