본 논문에서는 시간영역 유한차분법(FDTD: Finite-Difference Time-Domain Method)과 설계민감도법(Design Sensitivity Analysis)을 이용하여 유전체 산란체(Dielectric Scatterer)를 복원하기 위한 역산란문제(Inverse Scattering의 새로운 해석기법을 제안하였다. 이때 복원의 빠른 수렴을 위하여 도함수를 이용한 설계민감도법을 도입하였고 본 연구에서는 시간영역 유한차분법으로부터 직접 설계민감도 수식을 도출하였다. 계산의 효율성을 위하여 보조변수법(Adjoint Variable Method)을 도입하여 보조변수 방정식을 도출하고 최적화 알고리듬으로 최대경사도법을 이용하여 반복적인 추정을 통하여 유전체를 복원하였다. 본 연구의 타당성의 보이기 위하여 2차원 $TM^2$에서의 유전체 복원 사례를 제시한다.
차세대 시퀀싱(Next generation sequencing) 기술의 발달로 여러 생물 종의 유전체 데이터를 다양한 관점에서 비교 분석한 결과를 직관적으로 해석할 수 있게 해 주는 다양한 유전체 브라우저(Genome browser)들이 활발하게 서비스되고 있다. 그러나 기존 유전체 브라우저들은 현존 생물 종의 유전체 데이터에 국한되어 있기 때문에 생물의 진화 현상에 주목하는 연구자들의 수요를 충족시키지 못하고 있다. 본 논문에서는 현존 생물 종의 유전체 데이터를 이용하여 복원된 조상 유전체 정보를 열람할 수 있게 해주는 유전체 브라우저인 AGB (Ancestral Genome Browser)를 소개한다. AGB를 이용하면 진화 과정 중에서 발생한 유전체 변이 현상을 직관적으로 빠르게 추적할 수 있다. AGB는 현재 http://bioinfo.konkuk.ac.kr/genomebrowser/에서 이용 가능하다.
본 논문에서는 향후 인체 내장형 의료기기의 무선충전 및 지금까지는 발생하지 않은 다양한 유전체 내부로의 무선전력전송 시 유전체 매질의 전자기적 특성에 따른 효율 및 공진주파수 변화에 대한 공진기의 최적화 설계를 위해 공진기의 정전용량(capacitance)을 조정하는 방법과 공진기의 전후 표면에 공기층(air pocket) 설치 방법을 제안하였다. 본 연구결과는 추후 공진기를 둘러싼 다양한 유전체 환경에 대한 공진주파수의 설계 및 복원에 대한 기초 연구 자료로 활용될 수 있다.
본 논문에서는 시간 영역 유한차분법(FDTD: Finite-Difference Time-Domain Method)과 설계 민감도법(design sensitivity analysis)을 이용하여 미지의 유전체 산란체(dielectric scatterer) 복원을 위한 역산란 문제(inverse scattering)의 새로운 해석 기법을 제안하였다. 본 연구에서는 빠른 수렴을 위하여 목적 함수의 도함수를 이용한 설계 민감도법을 도입하였고, 시간 영역 유한차분법으로부터 직접 설계 민감도 수식을 도출하였다. 해석의 효율성을 위하여 보조 변수법(adjoint variable method)을 도입하여 보조 변수 방정식을 도출하고 최적화 알고리듬으로 최대 경사도법을 이용하여 반복적인 추정을 통하여 미지의 유전체를 복원하였다. 본 연구의 타당성의 보이기 위하여 2차원 $TM^z$에서의 유전체 복원 사례를 제시한다.
클락 유지 기능을 가지는 저가의 고성능 40 Gb/s 클락 복원기를 위상 고정 루프를 적용하여 설계 및 제작하였다. 클락 복원기는 클락 추출기, RF 믹서, 주파수 판별기, 위상 변환기, 클락 유지 회로로 구성되어 있다. 추출된 40 GHz 클락은 10 GHz 유전체 공진 발진기와 위상이 동기된다. 위상 고정 루프를 사용한 클락 복원기는 기존의 유전체 공진 필터를 사용한 개방형 클락 복원기에 비해 클락의 안정성과 지터 특성이 크게 향상되었다. 측정된 지터의 실효치는 230 fs였다. 또한 입력 신호가 끊어질 경우, 유지 회로에 의해 연속적인 클락 유지가 가능하였다.
세계적으로 멸종위기종인 따오기 (Nipponia Nippon)는 한국에서도 멸종위기종으로 구분되어 있으며, 이를 복원하기 위해 2008년 10월에 중국에서 따오기 1쌍을 도입하여 한국 최초로 인공번식에 성공하였다. 이 후 우포늪 따오기 종 복원을 통해 2017년까지 개체수가 200마리 이상으로 늘어났다. 본 연구에서는 우포늪 따오기 228 개체를 대상으로 성별을 결정하고, microsatellite 마커를 이용하여 유전적 유연관계를 분석하였다. 그 결과, 115마리의 암컷과 113마리의 수컷으로 판별되었으며, 2016년보다 2017년에 서식하고 있는 개체의 이형접합도와 다형성 정보지수가 모두 감소한 것으로 나타났다. 이는 작은 집단으로부터 개체 수를 늘려나가다 보니 2017년에 근친율이 증가한 것으로 사료된다. 향 후 본 연구는 한국 따오기의 번식사업 및 복원사업을 위한 기초자료로 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
마이크로파대 다단 임피던스 트랜스포머에 대한 새로운 설계법을 제안한다. 이 설계법은 설계하려는 임피던스 트랜스포머에 대한 주파수영역의 반사계수를 이용하는 역산란 이론에 근거를 둔다. 첫째로, 원하는 반사계수를 이용하여 가상 일차원 유전체의 유전율 분포를 추정한다. 둘째로, 반사특성의 관점에서 복원된 유전체와 등가 구조인 트랜스포머를 합성한다. 이론적으로 이 설계법은 Bode-Fano의 제한조건(1)을 만족하면서 임의의 통과대역 특성을 갖는 임피던스 매칭 트랜스포머의 설계에 이용할 수 있다. 두 가지의 설계 예를 통하여 제안한 방법의 타당성을 보인다.
한국 특산 식물인 미선나무 (Abeliophyllum distichum)는 IUCN Red List의 EN (위기종) 등급에 지정되 어 보호받아 왔다. 미선나무는 국내 자생지 6곳을 포함하는 13개의 서식지에서 생육되고 있다고 알려져 있다. 2017년 이후, 국내에서는 지속적인 보전과 관리하에 법정보호종에서 해제되어 멸종위기종 복원 성 공 사례의 귀감이 되었으나 국내를 제외하면 미선나무의 활용은 아직 어려운 현실이다. 미선나무는 1속 1종이지만 종 내에서 다양성이 존재한다. 꽃의 형태적 특징에 따른 다양한 분류가 이루어지며, 옥황1호을 포함한 분홍, 상아, 연녹색, 흰색 등으로 구분된다. 유전체 연구 및 성분 분석을 통해, 각 표현형마다 유전 정보와 유효 성분의 차이가 존재한다는 것이 알려졌다. 활용 가치를 높이려면, 유전적으로 안정되고 표준화가 가능한 원료가 필요하며, 이는 신품종을 이용하거나 새로운 개발이 필요하다는 것을 내포한다. 일반 식품으로의 활용은 어려우나 기능성 화장품의 원료 등으로 활용되고 있으며, 이러한 활용들은 미선나무의 높은 활용 가치를 투영한다. 활용 가치 평가를 위해 수행된 DNA 손상, 멜라닌 생합성, 항염증, 항산화, 항암 억제 등의 연구를 통해 다양한 약리학적 효능을 가진다는 결과들이 도출되었고, 많은 문헌들이 그 근거를 뒷받침한다. 또한, 유효 성분의 합성경로를 재정립하고 RNA 분석을 통해 그 양상을 예측하기 위한 연구가 진행 중에 있다. 미선나무에서 유래한 식물조직 배양체인 callus의 유도 및 배양이 진행되고 있으며, 옥황1호 유래 callus를 활용하여 다양한 연구를 수행하고 있다. 앞서 언급한 미선나무 연구 및 개발에 대한 한계를 파악하고, 천연 식물 자원으로의 미선나무에 대한 지속적인 관심과 지원을 통해 나고야의정서에 대응하는 전략적 접근이 필요하다.
대농갱이, Leiocassis ussuriensis의 유전육종학적 연구의 일환으로 자성발생성 이배체 유도 기법을 최적화하였다. 대농갱이 반수체 유도를 위해 다양한 농도의 자외선 조사를 통해 대농갱이 및 동자개 정자의 유전학적 불활성화 실시하였으며 최적 자외선 처리 조건은 4,800 $ergs/mm^2$로 나타났고, 이 때 Hertwig effect와 함께 97% 이상의 반수체 유도가 가능하였다. 반수체 대농갱이는 전형적인 반수체 증후군(haploid syndrome)을 보였으며, 반수체 대농갱이를 이배체로 복원시키기 위해 $4^{\circ}C$ 또는 $6^{\circ}C$에서 인공 수정 후 3, 5 및 7분 후에 30, 40 및 50분 간의 처리를 수행한 결과, 가장 높은 생존율(38.6%)과 이배체 복원률(87.9%)은 수정 5분 후 $4^{\circ}C$에서 40분간 처리 조건에서 관찰되었다.
본 논문에서는 손과 같은 물체가 안테나에 접근하였을 때 이탈된 공진 주파수와 임피던스를 자동으로 복원하여 무선기기의 송수신 성능을 항상 최적의 상태로 유지하도록 할 수 있는 UHF 특정 소출력 무선주파수 대역(425 MHz)의 소형 마이크로스트립 안테나를 설계, 제작하였다. 반파장 마이크로스트립 방사체의 양쪽 끝단을 접지면 쪽으로 폴딩하여 소형화하고, 역시 방사체와 접지면 사이에 바랙터 다이오드에 의한 캐패시턴스를 장하한 다음, 각각 역바이어스 전압 조절에 의한 용량을 비대칭적으로 변화시킴으로써, -30 dB 이하의 일률적인 반사 손실을 유지하면서 395 MHz에서 455 MHz까지 연속적인 공진 주파수 조절이 가능한 전압 제어 안테나를 설계하였다. RF 모듈로부터 시험 신호를 안테나에 송출하여, 부정합에 의해 안테나로부터 되돌아 온 반사 신호 레벨을 RSS(Receive Signal Strength) 검출 회로와 오프셋 증폭기를 통하여 마이크로콘트롤러에 입력하고, 그 레벨이 최소가 되도록 안테나의 바이어스 전압을 자동 조절하는 펌웨어를 설계, 시스템을 완성하여 시험한 결과, 손, 금속판, 유전체 등의 물체를 접근시켰을 때 틀어졌던 안테나의 특성이 수 초 이내에 완전하게 복원됨을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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