편광분석법(ellipsometry)은 대상 물질의 유전율 함수의 실수부와 허수부를 Kramers-Kronig 관계식의 도움 없이 그 물질상수를 정확히 측정할 수 있는 매우 우수한 기술이다. 이 기술의 큰 장점 중 하나는 빛의 편광상태의 변화를 이용한 비파괴적인 방법으로써 실시간 측정이 가능하며, 박막의 두께측정의 오차범위는 0.1 nm 이하로써 매우 정확하다는 것이다. 본 연구자는 이러한 우수한 측정 기술인 편광분석법을 고진공의 분자살박막증착장치(MBE) 와 결합하여 AlSb, AlP의 유전율 함수를 측정하였다. Al 계열을 포함하는 반도체 화합물은 Al의 산소친화력이 강해 대기 중에서 순수한 유전율 함수를 얻기가 불가능하다. 하지만 본 연구실에서 초고진공 상태의 MBE 챔버에서 시료를 성장시키는 동시에 실시간으로 편광분석기를 이용하여 측정하였고, 지금까지 발표된 결과들 중 가장 순수한 상태의 AlSb 유전율 함수를 얻어낼 수 있었다. 또한 순수한 AlP의 유전함수를 측정할 수 있었고, 이는 편광분석기를 이용한 최초의 실험결과로써 이차미분을 이용한 전이점 분석결과 이론적인 전자밴드구조에서 E1, E1+${\Delta}1$, E2에 해당하는 밴드갭들을 확인할 수 있었다. 또한 표면의 원자배열 구조와 실시간으로 일어나는 그들의 역학적인 현상들에 관한 정보를 얻을 수 있는 surface photoabsorption (SPA)를 metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD)에 장착하여 실시간 모니터링이 가능하도록 하였다. SPA를 이용하여 GaAs/AlGaAs 양자우물구조의 성장을 원자층 수준으로 실시간 모니터링을 할 수 있었다. 그리고 SPA를 이용하여 MOCVD 안에서 InP에 As가 흡착 및 탈착되는 현상을 분석하여, As의 흡착이 두 단계에 의해 이루어짐을 분석하였다. 그리고 편광분석법의 빠르고 정확한 측정 기술을 규칙적인 구조체에서 전자기파의 회절을 구할 수 있는 Rigorous Coupled-Wave Analysis (RCWA) 계산방법과 결합하여 나노구조의 기하학적인 모양을 정확하고 빠르게 구할 수 있었다. 본 연구를 위해 규칙적인 3차원 Si 구조체 제작하여 편광분석기로 측정하고 $SiO_2$와 표면 거칠기를 고려하여 RCWA로 분석한 결과, 규칙적인 Si 구조와 산화막 층까지 정확하게 분석할 수 있음을 확인하였다. 또한 규칙적인 나노구조분석 연구를 넘어 불규칙적인 나노구조에 대한 분석 가능성을 보이기 위해 InAs 양자점을 증착하여 분석하였고, 이를 통해 편광분석법과 RCWA를 이용하여 불규칙적인 나노구조의 모양과 크기, 분포의 분석이 가능함을 보였다.
유전 알고리즘은 전통적인 등반 알고리즘을 이용하여 구하기 어려웠던 최적화 문제를 해결하기 위한 강인한 (Robust) 탐색 기법이다. 특히 목적함수가 (1)여러 개의 국부 최대치를 가지거나 (2)수학적으로 표현이 불가능하거나 어렵거나 (3) 목적함수에 교란항이 섞여 있을 경우도 우수한 탐색 능력을 갖는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 군집성 분석(cluster analysis)을 이용하여 군집화함으로써 유전 알고리즘을 이용하여 나타나는 다양한 해집합을 형성하는 개체군을 그룹화하고, 각 군집에 부여된 군집 적합도에 따라서 최적해를 구함으로써 최적값에 근접시킬 수 있는 탐색 알고리즘을 제안하였으며, 시뮬레이션의 출력이 특정한 테스트 함수의 형태로 나타난다고 가정한 경우에 확률적으로 나타나는 시뮬레이션 모델의 출력을 최대화하는 문제에 대하여 적용하고 분석하였다.
초위성체(MS) 표지를 이용하여 한국재래돼지 집단의 각각의 분자유전학적 특성을 조사하고 그 평가를 통해 한국재래돼지에 대한 품종 및 계통분류의 기초를 마련하고자 본 연구를 수행하였다. 또한, 각 재래돼지 집단 내 및 집단간의 유전적 변이성을 확인하고, 그 분류 및 특성평가를 위한 MS 분석체계를 마련하여 국내 가축 유전자원 관리에 활용하고자 하였다. 국내 관리기관 및 농가에서 보유하고 있는 6개 재래돼지 집단을 중국의 4개 재래돼지 집단 및 외래종 돼지 7개 집단과 함께 분석하였다. 도합 17집단 648두를 대상으로 26개 MS 표지로 분석한 결과, 한국재래돼지 집단은 외래종과 중국재래돼지로부터 분자유전학적으로 별개의 집단으로 확연히 구분되는 것을 확인하였다. 한국재래돼지 집단의 기대이형접합도($H_E$)는 0.65의 값을 보인 두 집단(B, D)을 제외한 나머지에서 0.48~0.55의 수준을 보여 전반적으로 외래종에 비해 낮았다. 한국재래돼지 집단간의 유전거리 또한 0.12~0.34 정도로 비교대상에 비하여 낮았다. 분석대상 한국재래돼지 6집단 중 세 개의 집단은 높은 유전적 균일도를 보였으나, 두 집단에서는 일부 집단의 혼입을, 나머지 하나의 집단에서는 둘 이상의 집단으로부터의 복잡한 혼입이 의심되는 매우 낮은 유전적 균일도를 확인하였다. 본 연구를 통하여 한국재래돼지 집단간의 유전적 차이 및 동질성, 그리고 집단내의 유전적 균일성을 확인하였다. 이러한 결과는 국내유전자원의 고유성을 인정할 수 있는 과학적인 근거로서, 국가수준의 가축유전자원 평가, 관리의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
우리나라 나로도, 태안, 영광 및 중국 보하이만에서 채집된 4개의 대하(Fenneropenaeus chinensis) 자연산 집단에 대한 유전학적 다양성 및 근연 관계를 AFLP 지문 분석을 통해 조사하였다. 5종의 primer 조합형을 이용한 AFLP 분석에서 각 집단으로 부터 $251{\sim}254$개의 bands를 얻어 분석한 결과, 집단내 다형 band의 출현 빈도는 4개 집단에서 $27.1{\sim}28.1%$로 유사하게 나타났고 이형접합율($0.1177{\sim}0.1288$)및 유전적 다양도($0.1099{\sim}0.1194$) 역시 4개 집단에서 동일한 수준을 보였다. Pairwise distance, 유전적 분화도(Fst index) 및 유전적 상동성 분석 역시 유사한 결과를 나타내어 본 연구에서 분석한 4개 대하 집단은 유전적으로 매우 밀접한 근연 관계를 나타내었고 특정 집단의 유전적 분화는 없는 것으로 판단되었다.
본 연구는 ISSR 표지자를 이용하여 국내 분포하는 황벽나무 7개 집단의 유전다양성과 유전구조를 분석하였다. 6개의 ISSR primer를 이용하여 분석한 결과 primer 당 평균 4.5개의 다형성 band를 확인하였고, 각 집단의 다형성 유전자좌의 비율은 평균 78.8%로 나타났다. Shannon의 유전다양성 지수(I)는 0.421로 나타났고, 이형접합체 기대치($H_e$)는 평균 0.285로 베이즈 방법을 이용한 평균 이형접합체 기대치(hs=0.287)와 유사하였다. AMOVA에서 전체 유전변이의 92.4%가 집단내 개체간 차이에 기인하며, 7.6%는 집단간 차이에 기인하였다. 베이즈 방법을 이용한 유전분화(${\theta}^{II}$)는 0.066으로 추정되었으며, 전체 집단의 근친교배율(f)은 0.479로 계산되었다. 유연관계 분석과 베이즈 군집분석결과 우리나라 황벽나무 집단은 가평, 화천, 봉평, 용평이 하나의 군집을 형성하였고, 산청 지역의 2개 집단(삼장 및 시천)이 다른 하나의 군집을 형성하였으며, 무주 집단이 산청지역의 집단과 지리적으로 근접함에도 불구하고 독립적인 군집을 나타내었다. Mantel's test 결과 집단간 유전적 유연관계와 지리적 분포의 상관성은 나타나지 않았다. 황벽나무의 유전자원보존을 위한 대상 집단 선정 시 생태적 및 생활사적 특징과 함께 본 연구결과에서 나타난 유전다양성과 군집구조 분석결과를 고려하는 것이 효과적일 것으로 사료된다.
우리 나라의 주요 고추 재배지와 미국, 대만, 호주, 아르헨티나에서 수집된 44 개 고추 더뎅이병균(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria)균주간의 유전적변이를 genomic DNA의 restriction fragment length polymorphism(RFLP)에 의해 분석하였다. Genomic DNA RFLP profiles을 cluster 분석하여 얻은 dendrogram에서 지리적 기원이 다른 44개 균주들은 11개 RFLP 그룹으로 분류되었다. 외국 균주들은 genomic DNA의 RFLP 분석에 의해 모두 각각 다른 RFLP 그룹으로 분류되었다. 외국 균주들 중에서 미국 균주는 우리 나라 일부 균주들과 밀접한 유전적 관련성을 가지고 함께 cluster를 이루었는데, 이것은 이 균주들이 동일한 고추 더뎅이병균의 조상 균주 집단에서 유래했으리라는 것을 시사해 준다. 우리 나라 균주들은 6개의 RFLP 그룹으로 분류되었다. 대부분의 우리 나라 균주들은 가까운 cluster를 이루며 미국 균주를 제외한 외국 균주들과 뚜렷하게 구분되었다. 그러나 우리 나라 균주들 중에서 마산에서 수집된 Ms93-1은 다른 우리 나라 균주들과 뚜렷하게 구분되었다. 유전적으로 격리된 균주의 출현은 우리 나라에서 지리적 기원이 다른 고추 더뎅이병균 균주 사이에 이미 발생한 다양한 유전적 분화의 결과라고 추론된다.
고전압설비의 열화상태를 분석하기위해 현장에서 실시하는 대표적인 절연진단시험으로 절연저항, 성극지수, 유전정접, 부분방전시험이 수행되고 있다. 이들 시험중에 부분방전시험은 국부적인 열화진단이 가능하여 현재 가장 신뢰성 있는 진단방법으로 이용되고 있지만, 변압기와 케이블의 경우 우수한 절연특성으로 부분방전 발생량이 미소하고, 현장의 주변노이즈로 인하여 효과적인 측정이 어렵다. 따라서, 본 논문에서는 현장진단에 적용 할 수 있고, 일반적인 절연물의 열화정도분석이 가능한 유전정접시험을 이용하여 실제 산업현장에서 측정한 고전압 변압기와 케이블의 유전손실계수의 경향성을 분석하였다.
모든 암 세포는 체세포 변이를 동반한다. 따라서 암 유전체 변이 분석에 의하여 암을 발생시키는 유전자 및 진단/치료법을 찾아낼 수 있다. 본 연구에서는 차세대 시퀀싱 데이터를 이용하여 암 특이적 단이 반복 변이(copy number variation, CNV) 유형을 밝히는 새로운 알고리즘을 제안한다. 제안하는 방식은 암 환자의 정상 세포와 암세포로부터 얻어진 정상 유전체와 암 유전체를 동시 분석하여 각각 CNV 후보 영역을 추출하며, 통계적 유의성 분석을 통하여 암 특이적 CNV 후보 영역을 선별하고, 다음 후처리 과정에서 참조 표준 서열(reference sequence)에 존재하는 오류 영역 보정 작업을 수행하여 정확한 암 특이적 CNV 영역을 추출해 낸다. 또한 다수의 대용량 유전체 데이터 동시 분석을 위하여 맵리듀스(MapReduce) 기법을 기반으로 하는 병렬 수행 알고리즘을 제안한다.
본 논문에서는 유전체 표면을 소형의 패치로 분해한 다음에 각 패치의 유도전류를 구하는 모먼트법(MoM)과 전체 유전체 표면의 입사전파와 반사 및 침투 전파의 합을 구하는 적분방정식을 융합하여 유전물질로 구성된 육면체의 유도전류 분석하였다. 평면파 전자파가 입사될 때 임의모형의 유전체에 유도되는 유도전류는 일반적으로 수치해석방법을 적용하여 계산하는 것이 정확하며 사용한 적분방정식은 5 명의 과학자가 공동으로 제안한 PMCHW 방정식을 사용하였다. MoM에 사용된 패치는 삼각형 패치를 사용하고 기초함수는 광대역 주파수에 사용할 수 있는 Loop-Patch 기초함수를 사용하였다. 제안된 계산방식은 넒은 주파수 범위에서 임의 모형의 유전체에 대해서 적용할 수 있으며 유전체 육면체의 유도전류를 분석하여 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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