• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제13권4호
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• pp.501-508
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• 2003

Artificial coupling of one enzyme with another can provide an efficient means for the production of industrially important chemicals. Xylose reductase has been recently discovered to be useful in the reductive production of xylitol. However, a limitation of its in vitro or in vivo use is the regeneration of the cofactor NAD(P)H in the enzyme activity. In the present study, an efficient process for the production of xylitol from D-xylose was established by coupling two enzymes. A NADH-dependent xylose reductase (XR) from Pichia stipitis catalyzed the reduction of xylose with a stoichiometric consumption of NADH, and the resulting cofactor $NAD^+$ was continuously re-reduced by formate dehydrogenase (FDH) for regeneration. Using simple kinetic analyses as tools for process optimization, suitable conditions for the performance and yield of the coupled reaction were established. The optimal reaction temperature and pH were determined to be about $30^{\circ}C$ and 7.0, respectively. Formate, as a substrate of FDH, affected the yield and cofactor regeneration, and was, therefore, adjusted to a concentration of 20 mM. When the total activity of FDH was about 1.8-fold higher than that of XR, the performance was better than that by any other activity ratios. As expected, there were no distinct differences in the conversion yields of reactions, when supplied with the oxidized form $NAD^+$ instead of the reduced form NADH, as a starting cofactor for regeneration. Under these conditions, a complete conversion (>99%) could be readily obtained from a small-scale batch reaction.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제32권12호
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• pp.1864-1872
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• 2019

Objective: This study was conducted to evaluate the effects of Ecklonia stolonifera (E. stolonifera) extract addition on in vitro ruminal fermentation characteristics, methanogenesis and microbial populations. Methods: One cannulated Holstein cow ($450{\pm}30kg$) consuming timothy hay and a commercial concentrate (60:40, w/w) twice daily (09:00 and 17:00) at 2% of body weight with free access to water and mineral block were used as rumen fluid donors. In vitro fermentation experiment, with timothy hay as substrate, was conducted for up to 72 h, with E. stolonifera extract added to achieve final concentration 1%, 3%, and 5% on timothy hay basis. Results: Administration of E. stolonifera extract to a ruminant fluid-artificial saliva mixture in vitro increased the total gas production. Unexpectedly, E. stolonifera extracts appeared to increase both methane emissions and hydrogen production, which is contrasts with previous observations with brown algae extracts used under in vitro fermentation conditions. Interestingly, real-time polymerase chain reaction indicated that as compared with the untreated control the ciliate-associated methanogen and Fibrobacter succinogenes populations decreased, whereas the Ruminococcus flavefaciens population increased as a result of E. stolonifera extract supplementation. Conclusion: E. stolonifera showed no detrimental effect on rumen fermentation characteristics and microbial population. Through these results E. stolonifera has potential as a viable feed supplement to ruminants.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권2호
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• pp.167-177
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• 2021

Due to various benefits such as unlimited degrees of freedom, environment adaptability, and safety for humans, engineers have used soft materials with hyperelastic behavior in various industrial, medical, rescue, and other sectors. One of the applications of these materials in the fabrication of bending soft actuators (SA) is that they have eliminated many problems in the actuators such as production cost, mechanical complexity, and design algorithm. However, SA has complexities, such as predicting and monitoring behavior despite the many benefits. The first part of this paper deals with the prediction of SA behavior through mathematical models such as Ogden and Darijani, and its comparison with the results of experiments. At first, by examining different geometric models, the cubic structure was selected as the optimal structure in the investigated models. This geometrical structure at the same pressure showed the most significant bending in the simulation. The simulation results were then compared with experimental, and the final gripper model was designed and manufactured using a 3D printer with silicone rubber as for the polymer part. This geometrical structure is capable of bending up to a 90-degree angle at 70 kPa in less than 2 seconds. The second section is dedicated to monitoring the bending behavior created by the strain sensors with different sensitivity and stretchability. In the fabrication of the sensors, silicon is used as a soft material with hyperelastic behavior and carbon fiber as a conductive material in the soft material substrate. The SA designed in this paper is capable of deforming up to 1000 cycles without changing its characteristics and capable of moving objects weigh up to 1200 g. This SA has the capability of being used in soft robots and artificial hand making for high-speed objects harvesting.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권1호
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• pp.35-41
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• 2022

5G 시대를 맞아, 인공지능, 클라우드 컴퓨팅, 자율주행 차량, 스마트 제조 등의 기술 소요가 증가하고 있다. 전자기기의 고효율을 위해 고집적회로 및 패키징 연구는 중요하다. 전해도금된 솔더는 범프 조성의 균일성에 한계가 있다. 작은 크기의 솔더 파우더로 구성된 솔더 페이스트는 고집적 패키징에 일반적으로 사용되는 솔더 중 하나이다. 솔더 페이스트에 나노 입자를 첨가하거나 기판 표면 마감 처리를 하여 젖음성을 향상시키고, 금속 패드 계면에서 금속간화합물의 성장을 억제하는 연구가 진행중이다. 본 논문은 나노 입자 첨가를 통한 솔더 페이스트의 젖음성 향상과 계면 금속간화합물의 성장을 억제하는 원리에 대하여 설명한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.344-349
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• 2022

UWB 응용을 위해 스트립이 추가된 직각 삼각형-모양의 다이폴 소자로 구성된 소형 대수 주기 다이폴 배열 (LPDA; log periodic dipole array) 안테나를 제안하였다. 첫째, LPDA 안테나의 폭을 줄이기 위해 기존의 스트립 다이폴 소자 대신에 직각 삼각형-모양 다이폴 소자를 사용하였다. 둘째, 소자 사이의 간격을 줄여 LPDA 안테나의 길이를 줄였다. 마지막으로, 안테나의 폭을 더 줄이기 위해 직각 삼각형-모양 다이폴 소자의 양 팔의 끝에 스트립을 추가하였다. 16개의 다이폴 소자와 4 dBi 이상의 이득을 가지도록 제안된 안테나의 시제품을 FR4 기판에 44mm×30mm 크기로 제작하였다. 제작된 안테나의 전압 정재파비가 (VSWR; voltage standing wave ratio) 2 이하인 주파수 대역은 2.99-14.76 GHz로 UWB 대역을 만족하며, 측정된 이득은 4.0-5.5dBi이고 전후방비는 10 dB 이상이다. 제안된 소형 LPDA 안테나의 길이와 너비는 기존 LPDA에 비해 각각 40.9%와 20.6% 감소하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.71-76
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• 2023

본 논문에서는 마이크로스트립 패치 안테나와 폴리비닐알코올(PVA; polyvinyl alcohol)을 이용한 습도 센서에 대하여 연구하였다. PVA는 습도에 따라 유전율이 변하는 고분자 물질이며, 전계 변화에 민감한 마이크로스트립 패치 안테나의 방사면에 직사각형 슬롯을 추가하여 비유전율 변화에 대한 감도를 높였다. 0.76 mm 두께의 RF-35 기판에 제작된 안테나의 직사각형 슬롯이 추가된 방사면 주변을 PVA로 얇게 코팅한 후, 온습도 챔버를 사용하여 25도에서 상대습도를 40%에서 80%까지 10% 간격으로 증가시켜 안테나 입력 반사 계수의 공진 주파수와 크기의 변화를 측정하였다. 실험 결과, 상대습도가 40%에서 80%로 증가할 때 안테나 입력 반사 계수의 공진 주파수는 2.447 GHz에서 2.418 GHz로 감소하였고, 입력 반사 계수의 크기는 -7.112 dB에서 -3.428 dB로 증가하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권5호
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• pp.629-634
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• 2023

본 논문에서는 여러 종류의 부채꼴 구조를 조합한 슬롯을 이용한 소형 광대역 테이퍼드 슬롯 안테나 설계에 대하여 연구하였다. 테이퍼드 슬롯 안테나를 소형화하고 낮은 주파수에서 동작하도록 하기 위하여 접지면에 부채꼴 구조를 조합한 슬롯을 추가하였다. 각 부채꼴 구조가 추가될 때 입력 반사 계수와 이득 변화를 슬롯이 없을 때와 비교하여 최종 제안된 안테나의 소형화 설계 과정을 체계적으로 설명하였다. 제안된 부채꼴 구조를 조합한 슬롯을 이용한 소형 광대역 테이퍼드 슬롯 안테나를 RF-35 기판 상에 제작하여 특성을 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 실험 결과, 전압 정재파비(VSWR; voltage standing wave ratio)가 2 이하인 대역은 2.59-11.39 GHz이고, 대역내에서 이득이 3.3- 7.0 dBi로 측정되었다. 제안된 소형광대역 테이퍼드 슬롯 안테나는 접지면에 슬롯이 없을 때와 비교하여 크기를 36.9% 소형화할 수 있다.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권6호
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• pp.510-515
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• 2022

본 논문에서는 마이크로리터 부피의 에탄올 수용액 농도를 검출하기 위한 마이크로스트립 패치 센서 안테나를 제안하였다. 비유전율 변화에 대한 감도를 높이기 위해 패치의 방사 모서리에 직사각형 슬롯을 추가하였다. 높은 비유전율과 높은 손실 탄젠트를 가지는 극성 액체인 에탄올 수용액을 패치에 놓으면 발생하는 낮은 입력 저항을 개선하기 위해 1/4 파장 임피던스 변환기를 50 오옴 급전선과 패치 사이에 추가하여 0.76 mm 두께의 RF-35 기판에 안테나를 제작하였다. 원통형 용기를 아크릴로 제작하여 15 마이크로리터 부피의 에탄올 수용액을 에탄올 농도 0% ~ 100%까지 20% 농도 간격으로 만들어 실험하였다. 실험 결과, 에탄올 수용액의 에탄올 농도가 0%에서 100%로 증가할 때 공진 주파수가 1.947 GHz에서 2.509 GHz로 증가하여 농도검출 센서로서의 성능을 입증하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권6호
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• pp.516-521
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• 2022

본 논문에서는 변형된 전계-결합 유도-용량성(ELC; electric field-coupled inductive-capacitive) 공진기와 다중 슬롯 공진기를 이용한 소형 4-비트 chipless RFID(radio frequency identification) 태그를 제안하였다. 변형된 ELC 공진기는 기존의 ELC 공진기에서 인터디지털-커패시터 구조를 사용하여 레이다 단면적(RCS; radar cross section)의 공진 피크 주파수를 낮추었다. 다중 슬롯 공진기는 거꾸로 된 U-모양의 도체에 길이가 다른 3개의 슬롯을 에칭하여 설계하였다. 변형된 ELC 공진기의 RCS 공진 피크 주파수는 3.216 GHz로 설계하였고, 다중 슬롯 공진기는 각각 4.122 GHz, 4.64 GHz, 5.304 GHz로 설계하였다. 제안된 소형 4-비트 태그를 두께 0.8 mm의 50 mm×20 mm 크기의 RF-301 기판에 제작하였다. 실험 결과, 제작된 4-비트 chipless RFID 태그의 공진 피크 주파수는 3.285 GHz, 4.09 GHz, 4.63 GHz, 5.31 GHz로 0.78% ~ 2.16% 범위의 오차를 나타내며 시뮬레이션 결과와 유사하게 측정되었다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.815-820
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• 2023

본 논문에서는 변형된 구부러진 H-모양 슬롯을 이용한 소형 chipless RFID (radio frequency identification) 태그 설계 방법을 제안하였다. 제안된 변형된 구부러진 H-모양 슬롯은 두께 0.8 mm의 20 mm×50 mm 크기의 FR4 기판의 한쪽에 있는 직사각형 도체 평판에 추가하였다. 기존의 H-모양 슬롯, U-모양 슬롯, 구부러진 H-모양 슬롯을 각각 추가하였을 때와 bistatic 레이다 단면적(RCS; radar cross section)의 공진 딥(dip) 주파수를 비교하였다. H-모양 슬롯, U-모양 슬롯, 구부러진 H-모양 슬롯을 추가하였을 때 시뮬레이션 공진 딥 주파수는 각각 5.907 GHz, 4.918 GHz, 4.364 GHz이었다. 제안된 변형된 구부러진 H-모양 슬롯을 추가하였을 때 공진 딥 주파수는 3.741 GHz로 감소하였고 H-모양 슬롯과 비교하여 슬롯 길이를 36.7% 소형화할 수 있다. 실험 결과, 제작된 변형된 구부러진 H-모양 슬롯이 추가된 chipless RFID 태그의 공진 딥 주파수는 3.9 GHz로 나타났다.