Gel식품의 구조적 특성을 밝히는 일은 특수한 장치나 분석방법이 요구되어 왔으나 본 연구에서는 조작이 간편하고 확산식에 잘 맞는 농도의 해를 구할 수 있는 capillary method를 통해 확산량과 확산계수를 예측하였다. 확산량은 거리, 시간, agar% 농도를 독립변수로 하여 도시하고 추정된 몇 가지 함수식으로부터 SPSS 통계 package 중 regression program을 이용해 단순회귀시켜 R-square가 가장 높은 식을 채택하고 다시 각 독립변수에 대한 함수식을 이용해 다중회귀분석을 실시함으로써 최종 model식을 수립하였다. 기존의 확산계수 예측방법은 Fick의 제 2법칙의 해식으로부터 예측되는 것이 일반적이었으나 그 식이 난해하고 시간이 많이 걸려 본 연구에서는 좀 더 간편한 방법으로 확산계수를 구하고자 수치해석적 방법에 따라 확산계수를 예측하였으며 그 산술평균을 확산계수 D값으로 나타내었다.
염화물 이온은 콘크리트 내부로 유입되어 철근부식을 야기하므로 염화물 침투 평가는 매우 중요하다. 전기영동실험을 통한 촉진확산계수가 현실적으로 많이 쓰이고 있지만, 이는 자유염화물 이온에 대한 전기장 내의 이온속도를 나타낼 뿐이므로 염화물량에 대한 명확한 해를 제공하지 못한다. 겉보기 확산계수는 단순한 Fick의 이론을 배경으로 엔지니어에게 전염화물의 확산을 명확하게 제공할 수가 있다. 이 연구는 인공신경망이론을 이용하여 최적의 확산계수를 도출하고 시간의존성 확산계수를 이용하여 염화물 침투를 평가할 수 있는 기법을 제시하는 것이다. 이를 위해 기존의 연구에서 30개의 배합 및 염소이온 겉보기 염화물 확산계수를 인용하였으며, 배합인자(물결합재비, 단위시멘트량, 슬래그, 플라이애쉬, 실리카퓸, 단위 잔골재 및 굵은 골재)를 뉴런으로 선택하여 확산계수에 대한 학습을 훈련하였다. 또한 시간의존성 확산계수를 고려하여 단순한 Fick 법칙으로 염화물 침투를 평가할 수 있는 기법을 제시하였다. 장기침지실험 및 실태조사 결과를 이용하여 제안된 기법의 결과와 비교를 수행하였으며, 그 적용성을 평가하였다. 이 기법은 다양한 배합 및 관련 확산계수의 입수 및 학습을 통하여 더욱 합리적인 기법으로 발전할 수 있다.
견 피브로인 막을 통한 투과실험으로, 종전의 견섬유로는 얻을 수 없었던 투과 및 확산거동에 대하여, Dual mechanism을 적용하여 고찰하였으며, 아울러 염료의 구조가 이러한 물리화학적 성질에 가지는 영향에 관해서 고찰한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 전체적인 확산계수 $D_{(c)}$는 주로 Langmuir-type 확산계수 $D_{L}$에 의해서 결정된다. 2) 농도에 따른 확산계수의 조사에서 Dye I (monobasic dye)에서는 뚜렷한 최대치가 관찰되었으나, Dye III(trisulfonic acid dye)에서 $D_{p}$는 거의 의미가 없는 것으로 나타났다. 3) 견 피브로인에 있어서 산성염료의 확산은 sulfonic acid group의 도입에 따라 정점 느리게 되고, $D_{L}$은 온도의 증가에 따라 더 큰 값을 나타냈다. 4) 염료 음이온의 하전수가 클수록 확산계수는 chemical potential gradient model에 더욱 더 가깝게 된다. 5) 투과의 활성화 에너지는 sulfonic acid group의 도입에 따라 감소되었다.다.
설탕용액중 benzaldehyde의 의사 2성분계 확산계수를 농도 및 온도를 변화시켜 측정하여 이론식과 비교 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻어 내었다. 1. $20{\sim}40^{\circ}C$의 일정한 온도에서 설탕용액중 benzaldehyde의 확산계수는 점도의 -0.82승에 비례하며 이것은 매질이나 확산되는 물질에 따라 차이가 생긴다. 2. 일정한 온도에서 적어도 두 개 이상의 농도에서 확산계수를 알 수 있다면 Tang-Himmelblau식을 이용하여 Wilke-Chang식 보다 정확하게 확산계수를 예측할 수 있으며 설탕용액에서 ${\varepsilon}=0.2$라 놓을수 있고, 설탕의 회합인자, ${\varphi}_s=2$라 놓을수 있다. 또 Bird 등에 의한 effective diffusivity는 고점도 범위에서는 사용할 수 없다. 3. 염화칼륨을 이용하여 격막 cell 방법으로 cell 상수를 결정할 때 수용액중 염화캄륨의 확산계수가 농도의 영향을 적게 받는 농도범위, 즉 0.05N 이상에서 측정하는 것이 좋으며 온도의 영향은 크지 않으나 상온 부근의 저온에서 측정하는 것이 좋다.
압축된 국산벤토나이트에서 Sr-85, Cs-237, Co-60 및 Am-241의 확산연구를 수행하였다. 본 실험에서는 원통형으로 압축된 벤토나이트 시료의 중앙부에서 축 방향으로 방사성핵종의 확산이동이 이루어지도록 하여 각 방사성핵종의 확산계수를 측정하였다 그리고 벤토나이트의 열처리 온도와 압축밀도가 확산에 미치는 영향 등을 분석하였다. Sr-85, Cs-137, Co-60 및 Am-241의 겉보기 확산계수는 각각 $1.07{\times}10^{-11},\;6.705{\times}10^{-13},\;1.226{\times}10^{-13},\;1.310{\times}10^{-14},\;m^2/sec$로 측정되었다. 그리고 시료의 압축 밀도를 $1.8g/cm^2$에서 $2.0g/cm^2$으로 증가시켰을 때, Cs-137의 확산계수는 약 1/4로 감소되어 나타났다. 반면, 열처리된 벤토나이트의 경우에는 확산계수가 크게 변하지 많았는데, 이는 $150^{\circ}C$ 이하의 온도에서는 국산 벤토나이트가 방사성핵종의 이동을 지연시킬 수 있는 화학적 방벽으로서 사용할 수 있다는 가능성을 보여준 것이라 생각된다. 그리고 음이온 Cl-36의 화산계수를 이용하여 도출한 각 방사성핵종의 공극확산계수와 표면확산계수를 측정한 겉보기확산계수와 비교해 볼 때, 전체 방사성 핵종의 확산이동에 있어서 표면확산이동이 지배적인 것으로 나타났다.
본 연구는 하천에서 식생에 의한 흐름구조 변화가 오염물질 이동에 미치는 영향을 알아보기 위해 흐름방향 확산계수를 산정하였다. 정수식생 조건에서 횡방향 수심적분된 와점성계수는 비식생 조건에서의 와점성계수와 다르게 적용되어야 하며 이를 위해 유량 횡분배법을 Jordanova and James (2003) 실험에 적용하였다. 제시된 실험조건을 잘 재현하는 와점성계수의 값을 역산하였으며, 이에 관한 산술평균 값을 향후 수리모형의 적용을 위해 정수식생 조건에서의 무차원 와점성계수로 제안하였다. 결정된 무차원 와점성계수를 이용하여 부분식생 개수로 흐름에서 흐름방향 확산계수를 산정하여 오염물질의 이동에 대한 특성을 분석하였다.
골다공증 환자를 대상으로 이중 에너지 X선 흡수(DEXA) 방법을 이용한 골밀도 영상에서는 T-score를 측정하고 자기공명영상 기법 중 확산강조영상에서는 신호대 잡음비와 현성 확산 계수를 측정한 다음 T-score변화에 따라 신호대 잡음비와 현성 확산 계수가 어떻게 변화하는지 알아보았다. 골다공증이 없는 건강한 사람 30명과 2009년 1월부터 2009년 12월까지 허리 통증으로 내원한 환자 중 단순 방사선 촬영에서 골다공증 소견이 보이는 환자 30명을 대상으로 Dual Energy X-ray Absorptiometry (DEXA)를 이용하여 척추 L1-L4부위의 T-score를 측정 후 각각의 척추에 대해서 골감소증, 골다공증으로 분류하였다. 1.5T MR scanner를 이용하여 b value를 $400\;s/mm^2$으로 획득한 확산강조영상에서는 L1-L4 네 부위에서 신호 강도(signal intensity)측정을 하였고 현성 확산 계수(apparent diffusion coefficient; ADC) map 영상에서는 현성 확산 계수를 측정하였다. 정량적 분석방법으로 관심영역의 T-score와 신호대 잡음비(signal to noise ratio)와 ADC를 구하고 평균화 하여 관심영역에서 T-score변화에 따른 신호대 잡음비와 현성확산계수의 변화를 비교하였고 T-score에 의해 골감소증, 골다공증으로 분류하여 그룹별로 신호대 잡음비와 현성확산계수의 변화도 비교하였다. 정성적인 분석방법은 육안적으로 건강한 그룹과 골감소증, 골다공증그룹의 T1강조 시상면 영상에서 요추체중 L4 부위에서의 신호강도 차이를 알아보았다. 정량적 분석에서 골감소증 그룹과 골다공증그룹은 T-score가 감소함에 따라 확산강조영상에서의 신호대 잡음비가 감소하여 나타났으며 골다공증 그룹에서 신호대 잡음비가 가장 크게 감소하였다. ADC map영상에서는 골감소증그룹과 골다공증 그룹은 T-score가 감소함에 따라 현성 확산 계수는 감소해서 나타났고 건강한 그룹과 골감소증 및 골다공증 그룹의 경우 현성 확산 계수 차이는 골다공증 그룹에서 현성 확산 계수가 가장 낮게 나타났다. 정성적 분석에서는 건강한 그룹과 골감소증 및 골다공증 그룹에서 L4 부위의 신호강도는 건강한 그룹에서 가장 낮게 나타났고 골다공증그룹에서 높게 나타났다. 골다공증이 진행 될수록 신호대 잡음비와 현성 확산계수는 감소하고 T1강조 영상에서는 신호강도가 증가 하는 결과를 얻었고 자기공명검사가 골다공증 진단에 유용함을 알 수 있었다.
본 연구에는 7.0T 동물용 자기공명영상장치를 이용하여 인간의 췌장암 세포인 CFPAC-1를 이종 이식한 쥐에서 자기공명영상을 획득하여 최적화된 검사 Protocol을 정립하며, 동물 실험에서 밝혀진 종양특성과 확산강조영상과의 비교 분석을 해보고 현성확산계수 영상이 췌장암 이종이식 모형의 종양 세포 내부 구조에 관하여 어떠한 정보를 제공 할 수 있는지 알아보고자 한다. 13마리의 쥐의 26개의 종양을 전형적으로 주입 후에 2~4주 뒤에 직경이 5~10mm가 되었을 때 imaged 하였으며, pathologic specimenm을 위해 sacrificed 하였다. isofluoran gas anesthesia를 이용하여 동물 마취 하였다. 사용된 장비로는 small-animal MR images (7.0-T)를 (Bruker BioSpin GmbH, Rheinstetten, Germany)이용하여 Fast T2-weighted 와 single-shot EPI DW image를 얻었다. 종양은 H&E 염색과 CD31와 VEGF에 대한 면역조직학 염색을 하여 종양의 cellularity와 microvessel density(MVD), 종양 내 괴사 정도를 평가하였다. CFPAC-1의 현성확산계수값은 $0.7327{\pm}0.1075{\pm}10^{-3}mm2/s$이였으며, 현성확산계수는 종양내 괴사 정도와 연관성을 보였다(R = 0.7417, p = 0.0001) 이처럼 현성확산계수는 종양 내 괴사 정도 등의 현미경적구조변화를 반영하는 대리인자로 사용될 수 있음을 확인하였다.
일반화된 excursion set 이론과 자기 유사 구형 유입(Self-similar spherical infall) 모형에 기반하여 Splashback 질량함수에 대한 해석적 단일 매개변수 모델을 착안하였다. Planck/WMAP7 관측결과를 토대로 구축된 EREBOS N-Body 시뮬레이션의 수치적 결과의 해석적 모델을 이용한 회귀분석을 통해 단일 매개변수이자 Splashback 경계의 확산적 특성을 수치화하는 확산계수(Diffusion Coefficient)의 추정치를 계산하였다. 계산된 확산계수를 적용한 해석적 모델과 수치적 결과가 5 ≤ M/(1012h-1 M⊙) < 103의 질량범위에서 매우 근접히 일치하는 것을 보였으며 Baysian and Akaike Information Criterion 검정을 통해 0.3 ≤ z ≤ 3의 범위에서 기존의 모델들보다 본 모델이 선호 돼야함을 확인하였다. 또한 확산계수가 적색편이에 대하여 선형진화에 근접한 변화를 보임을 발견하였으며, 특정 임계 적색편이(zc)를 기준으로 확산계수가 0에 수렴함을 발견하였다. 더 나아가 두 Planck모델과 WMAP7모델에서 도출된 확산계수는 서로 상당한 차이를 보였다. 이 결과는 암흑물질 헤일로의 splashback 질량함수가 z ≥ zc에서 매개변수가 없는 온전한 해석적 모델로 설명되고 zc가 독립적으로 우주의 초기조건을 독립적으로 특정지을 수 있는 가능성을 지님을 시사한다. 이 초록은 The Astrophysical Journal의 Ryu & Lee 2021, ApJ, 917, 98 (arxiv:2103.00730) 논문을 바탕으로 작성되었다.
본 논문은 영상복원을 역확산 과정으로 해석하여 복원된 영상을 역확산 방정식의 해로 구하는 알고리즘을 제안한다. 역확산 과정은 물리적으로 불량위치(ill-posed)과정이기 때문에, 이를 정규화 해주어야 하는데 이를 위해서 역확산 과정을 고유함수(eigenfunction)들의 전개로 나타낸 후에 고유함수들의 계수들을 조작하였다. 본 논문에서는 계수들을 조작할 때 영상이 가지고 있는 주파수 특성을 고려하여 한계주파수(cut-off frequency)를 넘은 경우에 계수들을 시간과 주파수의 감소함수로 나타내어 불량위치문제를 해결하였다. 계수를 주파수에 대한 감소함수로 나타낸 것은 영상에 저주파 성분이 많고, 고주파 성분이 영상의 형성에 끼치는 영향이 상대적으로 적다는 영상의 특성을 고려한 것이다. 이러한 감소함수를 사용하였을 때 불량위치 문제를 해결할 수 있다는 것을 증명하였고, 실험적으로 양질의 영상을 산출함을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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