• 해양환경안전학회지
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• 제29권6호
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• pp.672-680
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• 2023

선박의 설계과정에 있어, 선박의 중량은 유체역학적 성능에 큰 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나이다. 선박은 일반적으로 최적의 흘수와 배수량을 갖는 하나의 조건으로 설계되지만, 실제로는 연료의 소비, 선박 평형수의 충전과 적재 조건과 같은 운항 활동으로 인해 선박의 중량 및 흘수가 일정 범위 내에서 바뀐다. 본 연구에서는 소형선박을 대상으로 3가지 하중조건에 따른 선박의 저항성능 변화를 모형실험과 수치해석을 통해 연구하였다. 마지막으로 2050년까지 CO2 배출 가스를 50% 감축한다는 국제해사기구(IMO) 목표를 따라 선박의 저항 성능을 개선하여 동력 요구 사항을 줄이기 위해 선박의 중량 변화에 따른 저항성능의 민감도를 연구하였다. 연구 결과, 선박의 중량변화에 따른 효과는 낮은 프루드 수에서 크게 나타나는 것으로 확인되며, 저항성능에 대한 연구 결과, 설계 흘수의 적재조건을 기준으로 배수량이 11.1% 증가하고, 흘수가 5% 증가한 Over load의 적재조건에서 운항 시 선체의 총 저항이 모형시험과 CFD 시뮬레이션에서 각각 15.97%, 14.31%까지 증가하는 것을 볼 수 있다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.1-9
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• 2024

양성자 치료는 브래그 피크로 인해 우수한 치료 기법으로 알려져 있다. 양성자의 치료 효과를 높이기 위해 금 나노입자를 종양에 분포시켜 흡수선량을 높이는 방법이 연구되고 있다. 마이크로미터와 나노미터 범위에서 금 나노입자를 다루었던 것을 밀리미터 범위에서 금 나노입자를 전산모사 할 수 있는 방법을 제시하였다. 전산모사를 위해 Geant4 툴킷을 사용하였다. 인체와 유사한 물과 금 나노입자가 균일하게 분포되어 있다는 것을 가정하고 밀도비를 통해 금 나노입자의 개수 또는 농도를 조절하였다. 브래그 피크 위치에서 밀도비가 5%일 때 금 나노입자로 인해 순수 물 팬텀에 비해 흡수 에너지의 이득이 거의 2배로 나타났다. 밀도비가 증가할수록 흡수 에너지의 이득은 선형적으로 증가하였다. 브래그 피크 위치에서 금 나노입자가 하나의 복셀에만 분포하고 있을 때 양성자의 에너지는 자신 주변의 복셀에만 영향을 미치지만, 넓은 영역에 금 나노입자가 분포하는 경우 순수 물 팬텀에서 최고 흡수 에너지 (9.95 keV)의 95% 흡수 에너지 (9.46 keV)를 나타내는 부피는 16배 큰 영역에서 흡수 에너지의 이득이 나타났다. 그리고 이 영역은 밀도비가 증가할수록 증가하였다. 밀리미터 범위에서 금 나노입자의 밀도비와 RBE의 관계를 정량화하는 등 추가적인 연구가 필요하다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제29권6호
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• pp.407-410
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• 2018

일반적으로 전자파의 동작 주파수가 높아짐에 따라 최대 출력이 작아지고, 파동의 파장도 작아지기 때문에, 회로의 크기도 작아질 수밖에 없다. 특히, kW급 이상의 고출력 테라헤르츠파 주파수 대역의 회로를 제작하려면, ${\mu}m{\sim}mm$ 규모의 회로 크기 문제 때문에 제작에 한계점이 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 본 논문에서는 회로의 지름이 2.4 cm 정도의 원통형으로, 0.1 THz~0.3 GW급의 발생원 설계 기술을 제안한다. 판드로모티브 힘이 생기는 플라즈마 항적장 가속원리와 인위적인 유전체 활용한 체렌코프방사 발생 기술 기반의 고출력 전자파 발생원의 최적화된 설계를 위해 모델링 및 전산모사를 수행하였다. 객관적인 검증 과정을 통해 회로의 크기에 제한을 덜 받도록 하는 대구경 형태의 고출력 테라헤르츠파 진공소자 제작이 용이하도록 효과적인 설계의 가이드라인을 제시하였다.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제43권5호
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• pp.459-467
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• 2009

목적: ML-EM (The maximum likelihood-expectation maximization) 기법은 방출과 검출 과정에 대한 통계학적 모델에 기반한 재구성 알고리즘이다. ML-EM은 결과 영상의 정확성과 유용성에 있어 많은 이점이 있는 반면 반복적인 계산과 방대한 작업량 때문에 CPU(central processing unit)로 처리할 때 상당한 연산시간이 소요되었다. 본 연구에서는 GPU(graphic processing unit)의 병렬 처리 기술을 ML-EM 알고리즘에 적용하여 영상을 재구성하였다. 대상 및 방법: 엔비디아사(社)의 CUDA 기술을 이용하여 ML-EM 알고리즘의 투사 및 역투사 과정을 병렬화 전략을 구상하였으며 Geforce 9800 GTX+ 그래픽 카드를 이용하여 병렬화 연산을 수행하여 기존의 단일 CPU기반 연산법과 비교하였다. 각 반복횟수마다 투사 및 역투사 과정에 걸리는 총 지연 시간과 퍼센트 오차(percent error)를 측정하였다. 총 지연 시간에는 RAM과 GPU 메모리 간의 데이터 전송 지연 시간도 포함하였다. 결과: 모든 반복횟수에 대해 CPU 기반 ML-EM 알고리즘보다 GPU 기반 알고리즘이 더 빠른 성능을 나타내는 것을 확인하였다. 단일 CPU 및 GPU 기반 ML-EM의 32번 반복연산에 있어 각각 3.83초와 0.26초가 걸렸으며 GPU의 병렬연산의 경우 15배 정도의 개선된 성능을 보였다. 반복횟수가 1024까지 증가하였을 경우, CPU와 GPU 기반 알고리즘은 각각 18분과 8초의 연산시간이 걸렸다. GPU 기반 알고리즘이 약 135배 빠른 처리속도를 보였는데 이는 단일 CPU 계산이 특정 반복횟수 이후 나타나는 시간 지연에 따른 것이다. 결과적으로, GPU 기반 계산이 더 작은 편차와 빠른 속도를 보였다. 결론: ML-EM 알고리즘에 기초한 GPU기반 병렬 계산이 처리 속도와 안정성을 더 증진시킴을 확인하였으며 이를 활용해 다른 영상 재구성 알고리즘에도 적용시킬 수 있을 것으로 기대한다.

• 자원환경지질
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• 제48권6호
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• pp.451-465
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• 2015

주변 해역을 포함한 한반도 일원에서 측정된 중력자료로부터 상층중력의 고도이상(free-air anomaly)을 계산하였다. 주변 영역에서는 인접국가가 발표한 중력자료가 있는 경우 발표된 자료를 이용하였으며, 없는 경우 EGM2008(Earth Gravitational Model 2008)로부터 계산한 고도이상을 이용하였다. 중력의 상향연속은 Dragomir가 제안한 방법으로 계산하였다. 상층중력 고도이상 계산의 정확성과 계산 속도를 고려하여 적분반경은 계산 고도의 10배로 하였다. 적분에 필요한 측지선의 거리는 Bowring이 개발한 공식을 사용하였다. 위도 $33^{\circ}N{\sim}43^{\circ}N$, 경도 $124^{\circ}E{\sim}131^{\circ}E$에서 계산된 고도이상은 고도 1 km에서 -41.315에서 189.327 mgal까지 변화하고 표준 편차는 22.612 mgal이다. 고도 3 km에서는 -36.478에서 156.209 mgal까지 변화하고 표준 편차는 20.641 mgal이다. 고도 1,000 km에서는 3.170에서 5.864 mgal까지 변화하고 표준 편차는 0.670 mgal이다. 3 km 고도에서 계산된 고도이상을 같은 높이에서 측정한 항공 중력 고도이상과 비교하였다. 이들의 rms 오차는 3.88 mgal로 나타났다. 항공 중력 측정 교차점오차가 2.2 mgal 임을 고려하면 이들 오차에 의미를 부여할 수 없으며, 원인으로는 이번 연구에서 발생한 계산상 오차와 함께/또는 발표된 항공중력의 보정오차에 기인하는 것으로 사료된다. 상층중력 고도이상에 완전식으로 계산한 지구타원체 외부의 정규중력을 더하여 상층중력을 예측하였다. 이번 연구에서 국내 최초로 계산한 고도에 따른 상층중력 고도이상은 한반도 일원의 상층중력장을 잘 표현하고 있는 것으로 보이며, 상층중력장은 관성항법장치의 정확도 향상 등에 이용될 수 있을 것이다.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제41권3호
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• pp.234-240
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• 2007

목적: 본 연구에서는 컴프턴 카메라의 투사데이터를 재구성하기 위하여 부분집합 개수에 비례하여 고속화된 수렴속도를 보이는 통계학적 영상재구성 방법인 OSEM 알고리즘을 적용하였다. 또한 연산시간 및 퍼센트 오차 측면에서 컴프턴 투사데이터의 부분집합 구성 시 여러 구분방법에 대한 비교연구를 수행함으로써 컴프턴 투사데이터의 최적화된 OSEM 알고리즘을 제안하고자 하였다. 대상 및 방법: 산란부와 흡수부로 구성된 컴프턴 카메라의 투사데이터를 재구성하기 위하여 단순역투사, 기댓값 최대화 방법과 OSEM 알고리즘을 구현하였다. 그리고 OSEM의 경우 컴프턴 투사데이터는 산란부 및 흡수부의 검출위치 및 산란각에 따라 부분 집합으로 구분하였다. EM 알고리즘은 64번의 반복연산을 수행하였으며 OSEM은 16개의 부분집합에 대해 4번의 반복연산을 수행하였다. 각 재구성 방법과 부분집합 구분방법에 대한 정량적 성능평가를 위하여 계산 시간과 퍼센트 오차를 측정하였다. 결과: SBP 방법에 비해 모든 통계학적 영상재구성 방법의 결과들이 보다 정확하였다. 64번 반복연산을 수행한 EM 알고리즘에 비해 4번의 반복연산과 16개의 부분집합을 가지는 모든 OSEM 알고리즘은 유사한 퍼센트 오차를 나타내면서 14배 빠른 수렴속도를 보였다. OSEM의 경우, 부분집합의 구분방법에 따라 연산속도와 재구성된 영상의 정확도 면에서는 거의 차이가 없었다. 결론: 본 연구의 실험 결과를 통하여 핵의학 영상 분야에서 사용하는 OSEM 알고리즘이 컴프턴 카메라에 대한 재구성 알고리즘으로 유용함을 확인하였으며 OS-EM 방법은 EM에 비해 유사한 결과영상을 재구성하면서 14배 빠른 수렴속도를 보이며 컴프턴 투사데이터를 부분집합으로 구분 시 검출위치와 산란각을 모두 이용하는 것이 가장 효율적인 것으로 간주된다.NIS와 EGFP의 이중 리포터 유전자를 가지고 있는 HepG2 세포주가 성공적으로 만들어졌다. 세포의 약 50% 정도가 형광 현미경 아래에서 관찰되었다. NIS 유전자의 발현은 역전사효소 중합효소 연쇄반응 실험을 통해서 확인하였고, NIS가 발현된 세포의 방사능옥소 섭취량은 대조군에 비하여 약 9배 정도 높게 나타났다. 방사능옥소 유출량 실험에서는 약 9분에 반 정도의 옥소가 유출되는 것이 확인되었다. 구축된 세포주를 이식한 후 획득한 형광 영상, 감마카메라과 소동물용 PET 영상에서는 반대쪽의 대조군 세포를 이식한 것에 비하여 뚜렷한 형광신호가 보였고, 더 높은 방사능옥소 섭취가 확인되었다. 결론: NIS와 EGFP의 이중 리포터 유전자를 가지는 간암 세포주가 성공적으로 구축되었고, 소동물에서 두 유전자를 각각 치료용 리포터 유전자와 영상 리포터 유전자로의 사용이 가능할 것이라고 생각된다.타내는 중요한 효소로 인정되고 있으며, 조직의 손상, 발암, 염증, 성인병 및 노화 등과 같은 여러 가지 유해 작용을 일으킨다. 정상군에 비해 대조군은 1.74배 수치가 증가되었으며, RCM투여군의 대조군과 비교 시 57.4% 감소되는 효과를 볼 수 있었다. 본 연구는 LPS로부터 유도된 산화적 스트레스에 대한 복분자의 선투여 후 예방효과를 알아보았다. 생약재의 일종인 복분자의 경우 LPS로 유도된 산화적 스트레스 억제 및 지질대사로부터의 개선 효과가 있는 것으로 판단되며 지질과산화에 대해서 강한 억제 활성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로 복분자는 생활 습관병의 예방과 개선에 유효한 것으로 사료되었으며, 지질대사와 과산화지표의 검증을 통해 기능성 식품소재로 활용될 수 있음을 보여주었다.로서 역시 CTV 치료계획에서 적게 조사되었다(p=0.005). 기존의 ICRU 치료계획은

• 한국과학교육학회지
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• 제38권3호
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• pp.305-317
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• 2018

본 연구에서는 블랙박스 시뮬레이션 활동 과정에서 연구 참여 학생들의 모형 구성 특징과 인식적 기준을 탐색하였다. 연구를 위해 과학적 실행을 반영하는 비구조화된 문제상황인 블랙박스 시뮬레이션을 개발하여 활동에 적용하였다. 이 과정에 교육대학교 2학년 89명의 학생들이 참여하여 23개 모둠으로 나누어 블랙박스 내부구조에 대한 그들의 생각을 다양하게 가시화하여 모형화하고 수정하고 평가하는 등의 활동을 하였다. 모든 학생들의 활동 과정은 녹음 및 녹화되었고 분석에 활용하였다. 연구의 결과로 블랙박스 활동에서 학생들이 구성한 모형은 형태와 기능을 고려하여 4가지 유형으로 범주화되었다. 대표 모형을 선택하는 과정에서 모형 평가가 나타났으며, 모형 평가에는 실험적 정합성, 포괄성, 유비, 간명성, 구현가능성의 인식적 기준이 적용되었다. 이상의 연구 과정과 결과를 토대로 논의된 교육적 함의는 다음과 같다. 첫째, 이 연구에서 학생들이 참여한 블랙박스 시뮬레이션 활동은 모형을 구성하고 시험해 보면서 과학적 실행의 본질을 명시적 및 암묵적으로 체험할 수 있는 맥락을 제공하였다는데 교육적 의미가 있다. 둘째, 활동 초기부터 학생들이 모형 구성에 적용한 인식적 기준들, 즉 실험적 정합성, 포괄성, 유비, 간명성, 구현가능성이 모두 엄격하게 작동하진 않았으며 맥락에 따라 역동적으로 적용되었다. 셋째, 이 연구의 맥락뿐 아니라 다양하고 구체적인 맥락에서의 인식적 기준에 대한 연구는 과학적 실행의 본질에 대한 이해의 지평을 넓혀줄 것이다. 본 연구의 맥락이었던 시뮬레이션 활동은 미래 사회에서 더욱 중요시될 컴퓨팅적 사고와 연관된 연구로 이어질 수 있으며, 시범 연구인 본 연구의 맥락과 방법을 더 정교화 및 체계화한 추후 연구는 과학적 실행의 본질에 대한 풍부한 논의를 이끌 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국농림기상학회지
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• 제21권1호
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• pp.65-73
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• 2019

지역이나 전구 규모의 농업 생태계를 감시하기 위해 HDF 형식으로 제공되는 MODIS 원격 탐사자료가 사용되어 왔다. 대개의 경우, 다량의 영상자료들이 처리되어야 하기 때문에, 이들 자료의 처리 성능을 향상시키는 것이 유리하다. 본 연구는 HDF 파일을 처리할 수 있는 GDAL과 같은 라이브러리가 운영 체제나 배포 방식 등에 따른 처리속도의 차이를 확인하여 원격 탐사 자료 처리 시스템 구축을 지원하고자 하였다. 이를 위해, GDAL이 시스템에 설치되는 주요 조건들에 따라 MODIS 영상자료 처리 시간을 측정하고 비교하였다. 운영 체제(Ubuntu 및 openSUSE), 컴파일러(GNU 및 Intel), 설치 옵션 및 바이너리 패키지 조건을 조합하여 GDAL성능 비교가 이루어졌다. 각 조건에 따라 설치된 GDAL을 사용하여 MODIS 영상 중 대기측정 자료(MOD07)의 2차원 변수와 3차원 변수에 해당하는 총 10 종의 자료를 추출하였다. 자료처리에 소요된 구동 시간은 각 변수 값을 시스템 메모리에 저장하는 작업이 끝난 직후 측정되었다. 가장 좋은 성능을 보인 설치 조건은 Ubuntu에서 Intel Compiler를 사용하여 컴파일 된 GDAL을 사용하는 것이었다. OpenSUSE에서는 GNU와 Intel 컴파일러가 각각 2차원 자료와 3차원 자료를 처리하기 위한 작업에 효과적인 것으로 나타났다. 한편 "--with-hdf4=no" 옵션으로 컴파일 된 GDAL과 RPM package manager 버전의 GDAL의 경우, 다른 조건에 비해 상당히 낮은 성능을 보였다. 이러한 결과는 운영 체제나 컴파일러, 설치 옵션 등을 조정하여 원격 탐사자료 처리 도구의 속도를 개선할 수 있다는 것을 암시하였다. 특히, 원격 탐사 자료의 경우 다양한 형식으로 배포되므로, 이를 처리하는 라이브러리들이 최고의 성능을 발휘할 수 있는 조건을 탐색하고 이러한 결과의 공유가 후속연구에서 진행되어야 할 것으로 보인다.

• 환경영향평가
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• 제30권3호
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• pp.141-154
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• 2021

본 연구에서는 전산유체역학(CFD) 모델을 이용한 수치 모의에서 춘천시 약사지구 도시 재정비 사업에 의한 약사천 복원과 아파트 단지 건설이 주변 지역의 오염물질 농도에 미치는 영향을 분석하였다. 사업에 의한 영향을 비교하기 위해 도시재정비 사업 전과 후인 2011년과 2017년의 지형 자료를 이용하여 바람장과 오염물질 농도장을 모의하였다. 수치 실험에서 아파트 단지 건설의 영향과 하천 복원의 효과를 구분하여 분석하도록 시나리오를 구성하였다. 대상 지역의 평균적인 배경 바람장을 반영하기 위해 춘천 종관기상관측소(ASOS)의 풍향 및 풍속 자료를 유입 경계 조건으로 사용하고, 모의 결과를 유입 풍향의 8방위별 빈도에 따라 가중평균하였다. 시나리오 간 건물·지형 변화에 따른 풍속과 NO_X 농도 분포의 차이를 비교하였다. 그 결과 주변 도로에서 배출된 NO_X 농도는 아파트 단지 건설에 의해 증가하였으며, 아파트 단지 건설과 하천 복원을 함께 고려한 결과에서는 증가 폭이 감소하였다. 이를 지점별로 나누어볼 때, 복원한 하천 주변으로는 NO_X 농도가 감소하는 한편, 건설한 아파트 단지 주변으로는 농도가 크게 증가하였다. 아파트 단지 주변의 NO_X 농도 증가는 풍향을 기준으로 아파트 단지의 후면에 위치한 곳에서 더욱 뚜렷하였으며, 그 영향은 건물 높이까지 나타났다. 이러한 결과를 통해 사업 대상 지역의 주풍향에 대한 아파트 단지 건설과 하천 복원의 상대적인 배치가 주변 대기질을 결정하는 주요 요소임을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제33권2호
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• pp.169-175
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• 2023

자외선으로 야기되는 피부조직의 손상에 대한 방어기전으로 멜라닌세포는 멜라닌 색소를 생산한다. 이러한 멜라닌 생성에는 tyrosinase 효소가 중추적인 역할을 수행한다. 그러나 과다한 멜라닌 생성은 피부조직에 주근깨와 검버섯 등의 과다 색소침착 병변을 일으킨다. 따라서 tyrosinase 발현이나 활성을 조절함으로써, 과도한 멜라닌 생성을 억제하는 물질을 발굴하는 것은 임상적인 의미가 있다. Catechin은 tyrosinase 발현을 저해함으로써 멜라닌 생성을 억제하는 화합물로 알려져 있다. 본 연구에서는 B16F10 마우스 흑색종 세포주와 버섯에서 추출된 tyrosinase를 사용하여, 참느릅나무의 줄기 껍질에서 추출 및 동정된 catechin 유도체 화합물(C5A, C7A, C7G, 및 C7X)의 멜라닌 생성 억제 효능을 검증하였다. 먼저, B16F10 세포주에서, 세포독성을 나타내지 않는 농도의 catechin 유도체 화합물 처리는, 모두α-MSH로 촉진된 멜라닌 생합성을 억제하는 효능을 보였다. Catechin 유도체 화합물의 이러한 효능은 멜라닌 생합성 저해제로 잘 알려진 kojic acid와 비슷한 수준이였다. 또한, C5A와 C7A는 버섯에서 추출된 tyrosinase의 효소 활성을 통계적으로 유의하게 억제하였다. 또한, 컴퓨터 분석을 통해 C5A와 C7A는 kojic acid와 유사한 수준으로 tyrosinase의 active site에 결합할 것으로 예측되었다. 이에 더하여, 4종류의 catechin 유도체 화합물 모두가 α-MSH 처리된 B16F10 세포주에서 tyrosinase 단백질 발현을 감소시켰다. 본 연구결과를 종합하면, 참느릅나무에서 추출/동정된 catechin 유도체 화합물은 멜라닌세포의 멜라닌 생성을 효과적으로 억제하였다. 따라서, 본 연구결과는 이러한 catechin 유도체 화합물이 피부의 과다 색소침착 질환 제어를 위한 새로운 조절 물질로 응용될 수 있음을 제시한다.