• 제목/요약/키워드: Physical Display

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시각 디스플레이에서의 감성 모형 개발 -움직임과 색을 중심으로- (A Study on Developing Sensibility Model for Visual Display)

  • 임은영;조경자;한광희
    • 인지과학
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    • 제15권2호
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    • pp.1-15
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    • 2004
  • 본 연구는 동적 시각 디스플레이에서 움직임 속성과 감성간의 관계를 이해하고자 하였다. 움직임에서의 감성 모형을 구축하기 위해 기존 연구에서 수집된 감성어휘를 움직임과 관련된 감성을 설명하기에 적절한지 평가하도록 하고 직접 움직임 자극을 제시하면서 자유롭게 움직임에서 감성을 보고하도록 하여 70개의 감성 어휘로 정리하였다. 정리된 어휘들 중 핵심적인 어휘들을 선별하기 위해 다양한 움직임에 대한 감성을 평가한 결과로 요인분석을 실시하여 각 요인을 대표하는 19개의 기본 감성 어휘를 추출하였다. 19개 어휘를 통해 움직임의 감성을 평정한 값을 다차원 척도법을 통해 분석하고 어휘들이 분포된 형태를 분석한 결과 움직임에 대한 감성 차원은 ‘적극적이다-소극적이다’ 차원과 ‘밝다-어둡다’ 두 차원으로 대부분 설명될 수 있었다. 구축된 감성 공간을 기초로 움직이는 속도와 진행 경로의 여러 속성들을 다양하게 변화시키면서 두 가지 감성 차원에 따라 움직임에서의 감성을 평가하도록 하였다. 움직임을 결정하는 물리적 속성 중 속도, 곡선 경로의 주기와 진폭이 감성 차원을 결정하는 요인으로 작용하는 경향을 보였다. 단색에서의 감성이 움직임 감성 공간에서 두 차원을 기준으로 설명된 수 있음에도 불구하고, 움직임 요인에 색이 추가될 경우 색이나 움직임 중 한 가지 요인이 특정 감성 차원에 보다 주도적인 효과를 나타내는 경향이 있었다. 색과 움직임 요인이 동시에 제시될 때 색은 ‘밝다 어둡다’ 의 차원에서의 효과를, 움직임은 ‘적극적이다-소극적이다’ 감성차원에서의 반응을 예측할 수 있는 요소로 작용하였다.uency), 다양하게(flexibility), 그리고 독특하게(originality) 제시할 수 있는 능력이 중요한 것이 아니라, 주어진 문제 상황과 관련하여 해결 개연성이 높은 적절한 아이디어를 찾아나갈 수 있는 능력이 중요한 것임을 지적한다. 필자는 발산적 사고가 작동을 하지 않고서도 어떻게 역사적인 창의적 행위가 가능할 수 있는지를 보여주는 예로 Kekule의 벤젠링 발견의 경우 둥을 살펴본다. 창의적 문제 해결에서는 발산적 사고가 중요한 것이 아니라 해결해야할 문제 영역에 대한 통찰력과 아울러 어떤 아이디어가 주어진 문제 해결에 유용한지에 대한 통찰력이 핵심 요체이며, 이러한 통찰력은 바로 논리적ㆍ비판적 사고 훈련을 통해서 길러질 수 있는 능력인 것이다. 이와 같은 비판적 사고 교육의 강조는 정보화 사회 혹은 지식기반 사회 등으로 특징지워지는 현대사회의 특성과도 밀접한 연관을 맺고 있다. 현대 과학기술의 급격한 발전과 정치ㆍ사회ㆍ문화의 패러다임의 급속한 변화는 요구되는 지식기반의 내용과 중요성을 유동적으로 변화시키게 되었다. 따라서 새로운 변화에 신속히 적응하고 새로운 상황에서 발생하는 여러 문제들을 적절히 해결할 수 있는 상황적응적인 인지적 능력의 배양이 필요하게 되었다 우리는 이제 누구나 인터넷 서핑을 통해 방대한 정보와 지식에 접근할 수 있게 되었다. 이에 따라 암기 등을 통한 정보와 지식의 습득과 축적의 그 본래적 가치는 과거에 비해 현저히 낮아졌다. 가치를 만들어 내는 중심은 지식을 가지고 있다는 데에 있지 않고, 습득한 정보와 지식들을 조합하고 재구성하여 합리적인 문제

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핵의학과 Video Display Terminals Syndrome 유해 요인 조사 및 개선에 관한 연구 (The Study on Risk Factors Analysis and Improvement of VDT Syndrome in Nuclear Medicine)

  • 김정수;김승정;이홍재;김진의;김현주;한인임;주영수
    • 핵의학기술
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    • 제14권1호
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    • pp.61-66
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    • 2010
  • VDT는 Video Display Terminals의 약어로 시각 표시 단말기를 뜻한다. 최근 핵의학과에 VDT가 대량 보급되면서 점차적으로 사용자들이 늘어남과 동시에 사용 기간이 급증함에 따라 VDT 증후군에 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 서울대학교병원 핵의학과를 대상으로 VDT 유해 요인 평가 도구를 적용하여 그 실태를 조사하고 문제점을 발견하여 향후 개선에 관한 방안을 도출함으로써 VDT 증후군에 관한 의식을 정립하고 궁극적으로 예방하는 데 목적이 있다. 서울대학교병원 핵의학과를 본원 핵의학과, 소아 핵의학과, PET 센터의 3개 파트로 분류하고, 2009년 4월 한 달 동안 현재 근무 중인 방사선사 23명을 대상으로 근무 부서를 직접 방문하여 유해 요인을 평가하였다. 평가에 사용한 도구는 원진 노동환경건강연구소의 "VDT작업에 관한 체크리스트"를 적용하였고 VDT 작업 조건, 업무 책상의 조건, 의자의 조건, 키보드의 조건, 모니터의 조건, 작업 자세, 보건 관리 특성, 기타 작업 환경의 8개 부문, 총 55개 항목을 통하여 현장 조사 및 평가하였으며 이에 대한 분석 결과는 한림대학교 성심병원 산업의학과에서 검증하였다. 서울대학교병원 핵의학과의 VDT 작업 조건은 비교적 양호한 수준이었다. 책상의 경우 최근 도입한 경우에는 인체공학적 설계로 사용자에게 적합하였으나 기존 책상의 15%는 기준치에 미달하였다. 의자의 경우는 기준에 적합하였지만 노후화로 인하여 적정 기능을 상실한 것이 5%였다. 키보드는 98%가 기준에 적합하였고 모니터는 화면의 각도 조절은 모두 가능하였지만 위치 조절이 불가능한 것이 38%로 조사되었다. 작업 자세의 경우 부적절한 자세로 장시간 노출되는 경우가 10%였으며 일부 항목에서 기준에 적합하지 않은 것으로 조사되었다. 보건 관리 측면에서도 개선의 여지가 있는 것으로 나타났다. 또한 조명과 온도, 소음, 환기 등 기타 작업 환경은 일부 항목에서 문제점이 발견되었지만 권고치를 충족하였다. 핵의학과 업무는 과거에 비하여 육체적인 업무는 줄었으나, 장시간 정적인 자세로 고도의 정밀도와 집중력을 요구하게 되었으며 이는 필연적으로 VDT 증후군을 유발하는 계기가 되었다. VDT 증후군은 앞으로도 지속적으로 발생할 가능성이 높으며 개선에 대한 경제적 비용이 상당하다는 점과 다양한 발병 요인을 내재하며 본인도 모르는 사이에 발생한다는 점에서 보다 구체적이며 효율적인 관리 체계가 필요할 것으로 판단된다. 핵의학과의 VDT 증후군은 인체공학적 사무 환경의 개선, 업무 절차(procedure)의 개선과 업무의 효율화, 직원간의 협동작업(teamwork) 그리고 규칙적인 운동, 꾸준한 스트레칭 체조와 같은 사용자 스스로의 노력, 지속적인 관심과 작은 노력으로 충분히 개선될 수 있으며 적극적으로 예방할 수 있을 것으로 사료된다. 이것은 쾌적한 업무 환경속에서 사용자의 육체적, 정신적 상태를 최상으로 이끌고 업무 효율성의 증대와 함께 내부 고객 만족도 상승으로 이어질수 있을 것으로 판단된다.

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New Approaches for Overcoming Current Issues of Plasma Sputtering Process During Organic-electronics Device Fabrication: Plasma Damage Free and Room Temperature Process for High Quality Metal Oxide Thin Film

  • Hong, Mun-Pyo
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.100-101
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    • 2012
  • The plasma damage free and room temperature processedthin film deposition technology is essential for realization of various next generation organic microelectronic devices such as flexible AMOLED display, flexible OLED lighting, and organic photovoltaic cells because characteristics of fragile organic materials in the plasma process and low glass transition temperatures (Tg) of polymer substrate. In case of directly deposition of metal oxide thin films (including transparent conductive oxide (TCO) and amorphous oxide semiconductor (AOS)) on the organic layers, plasma damages against to the organic materials is fatal. This damage is believed to be originated mainly from high energy energetic particles during the sputtering process such as negative oxygen ions, reflected neutrals by reflection of plasma background gas at the target surface, sputtered atoms, bulk plasma ions, and secondary electrons. To solve this problem, we developed the NBAS (Neutral Beam Assisted Sputtering) process as a plasma damage free and room temperature processed sputtering technology. As a result, electro-optical properties of NBAS processed ITO thin film showed resistivity of $4.0{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}m$ and high transmittance (>90% at 550 nm) with nano- crystalline structure at room temperature process. Furthermore, in the experiment result of directly deposition of TCO top anode on the inverted structure OLED cell, it is verified that NBAS TCO deposition process does not damages to the underlying organic layers. In case of deposition of transparent conductive oxide (TCO) thin film on the plastic polymer substrate, the room temperature processed sputtering coating of high quality TCO thin film is required. During the sputtering process with higher density plasma, the energetic particles contribute self supplying of activation & crystallization energy without any additional heating and post-annealing and forminga high quality TCO thin film. However, negative oxygen ions which generated from sputteringtarget surface by electron attachment are accelerated to high energy by induced cathode self-bias. Thus the high energy negative oxygen ions can lead to critical physical bombardment damages to forming oxide thin film and this effect does not recover in room temperature process without post thermal annealing. To salve the inherent limitation of plasma sputtering, we have been developed the Magnetic Field Shielded Sputtering (MFSS) process as the high quality oxide thin film deposition process at room temperature. The MFSS process is effectively eliminate or suppress the negative oxygen ions bombardment damage by the plasma limiter which composed permanent magnet array. As a result, electro-optical properties of MFSS processed ITO thin film (resistivity $3.9{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$, transmittance 95% at 550 nm) have approachedthose of a high temperature DC magnetron sputtering (DMS) ITO thin film were. Also, AOS (a-IGZO) TFTs fabricated by MFSS process without higher temperature post annealing showed very comparable electrical performance with those by DMS process with $400^{\circ}C$ post annealing. They are important to note that the bombardment of a negative oxygen ion which is accelerated by dc self-bias during rf sputtering could degrade the electrical performance of ITO electrodes and a-IGZO TFTs. Finally, we found that reduction of damage from the high energy negative oxygen ions bombardment drives improvement of crystalline structure in the ITO thin film and suppression of the sub-gab states in a-IGZO semiconductor thin film. For realization of organic flexible electronic devices based on plastic substrates, gas barrier coatings are required to prevent the permeation of water and oxygen because organic materials are highly susceptible to water and oxygen. In particular, high efficiency flexible AMOLEDs needs an extremely low water vapor transition rate (WVTR) of $1{\times}10^{-6}gm^{-2}day^{-1}$. The key factor in high quality inorganic gas barrier formation for achieving the very low WVTR required (under ${\sim}10^{-6}gm^{-2}day^{-1}$) is the suppression of nano-sized defect sites and gas diffusion pathways among the grain boundaries. For formation of high quality single inorganic gas barrier layer, we developed high density nano-structured Al2O3 single gas barrier layer usinga NBAS process. The NBAS process can continuously change crystalline structures from an amorphous phase to a nano- crystalline phase with various grain sizes in a single inorganic thin film. As a result, the water vapor transmission rates (WVTR) of the NBAS processed $Al_2O_3$ gas barrier film have improved order of magnitude compared with that of conventional $Al_2O_3$ layers made by the RF magnetron sputteringprocess under the same sputtering conditions; the WVTR of the NBAS processed $Al_2O_3$ gas barrier film was about $5{\times}10^{-6}g/m^2/day$ by just single layer.

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영아기 자녀를 둔 부모의 결혼만족도 및 가정환경 탐색 - 취업여부를 중심으로 (Infant Parents' Marital Satisfaction and Their Family Environment Focused on Employment Status)

  • 김진경
    • 한국보육지원학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.63-79
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    • 2015
  • 본 연구는 어머니의 취업여부에 따른 가족환경의 제반여건이나 심리적, 물리적 환경이 어떻게 다른지 살펴보고, 어떤 요인들이 취업모와 비취업모의 결혼만족도에 영향을 미치는 요인인지 살펴보았다. 첫째, 어머니의 취업여부에 따른 가정환경 변인을 분석한 결과, 먼저 양육환경에서는 비취업모가 취업모에 비하여 양육스트레스가 높으며 남편의 양육협조를 받지 못했다. 또한, 어머니의 개인변인에서 취업모의 자아존중감이 비취업모에 비해 높은 편인 반면, 비취업모는 우울감 수준이 유의하게 높았다. 또한, 아버지 개인 변인에서 남편이 지각하는 부부갈등 수준이 아내가 취업한 경우에 높았다. 아동변인에서는, 비취업모가 자신의 자녀가 좀 더 부정적인 정서를 보이며 까다로운 편이라고 지각하는 것으로 나타났다. 취업모의 자녀가 발달 상태에 있어서는 정상발달 범주에 포함되는 비율이 더 높았다. 둘째, 부인의 취업여부와 관계없이 부부갈등은 결혼만족도에 유의한 부적영향을 미쳤으며, 남편의 양육협조와 남편의 결혼만족도는 부인의 결혼만족도에 정적영향을 미쳤다. 취업여성의 결혼 만족도에 영향을 미치는 변인으로 부인의 최종학력이 유의한 변수로 나타났다. 이 연구는 영아기 가정의 가정환경을 어머니의 취업여부를 중심으로 비교 모색하였고, 어떤 변수들이 영아기 자녀의 어머니의 결혼만족도에 영향을 미치는지 규명했다는 점에서 의의를 찾을 수 있겠다.

공황장애 외래 환자의 아동기 외상과 약물치료 유지 (Childhood Trauma and Pharmacotherapy Retention among Outpatients with Panic Disorder)

  • 김동주;김대호;이진복;김예슬;손수진
    • 정신신체의학
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    • 제28권1호
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    • pp.53-62
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    • 2020
  • 연구목적 최근 공황장애와 초기 외상 사건에 대한 연구결과가 축적되는데, 아직까지 공황장애의 경과나 치료와 아동기 외상 연구는 드문 실정이다. 이 연구는 공황장애 외래 환자에서 아동기 외상 병력과 약물치료 유지 기간 사이의 상관 관계를 조사하였다. 방 법 이 횡단적 연구는 한 대학병원 정신건강의학과 외래를 방문한 공황장애 환자를 대상으로 일생의 외상력, 우울, 불안 및 외상후 스트레스 증상과 약물치료 기간을 조사하였다. 2012년 3월~2016년 2월까지 총 135명의 공황장애 외래 초진 환자를 대상으로 설문지 연구를 실행하였으며 이중 53명(39%)이 거절하거나 불완전한 설문을 작성하여 나머지 82명의 자료를 분석하였다. 설문지에는 외상력 선별 검사(Trauma History Screen), 벡우울척도, 벡불안척도, 간편 외상후 스트레스 장애 체크리스트 설문지가 포함되었다. 결 과 일생 동안 경험한 외상 종류의 수와 치료기간은 음의 상관관계를 나타내었다(rho=-0.269, p=0.015). 외상의 아형을 볼 때는 아동기 신체 학대와 치료 기간 사이에 유의한 부정 상관 결과를 보였다(rho=-0.298, p=0.007). 결 론 이 연구의 결과는 심리적 외상, 특히 아동기의 대인관계적 외상이 공황장애의 치료 유지에 영향을 줄 수 있는 것을 시사한다. 향후 연구에서는 아동기 외상과 불량한 치료 유지를 중재하는 요인, 예를 들어 치료 관계나 치료에 대한 기대 부족 등에 대한 연구가 필요하다.

CAID 시스템의 디지털 라이팅을 위한 증강 현실 기반의 실체적 인터페이스에 관한 연구 (Augmented Reality Based Tangible Interface For Digital Lighting of CAID System)

  • 황정아;남택진
    • 디자인학연구
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    • 제20권3호
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    • pp.119-128
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    • 2007
  • 디지털 기술이 발전하면서 산업디자인 프로세스에 컴퓨터를 활용하는 CAID 필수적인 부분이 되었다. 3차원 모델을 렌더링 하여 사진과 같은 최종 이미지 결과물이 만들어내는 것은 CAID에 특화된 작업들 중 하나이다. 이 작업을 위해 디자이너는 가상 모델의 재질, 조명, 카메라 둥의 위치 및 세부 변수들을 적절히 조절하여야 한다. 기존 CAID도구의 사용자 인터페이스는 이러한 속성을 컴퓨터 그래픽 연산을 위한 변수 설정 창에서 주로 해결하고 있어 디자이너들이 사용하는데 어려움을 겪고 있다. 본 논문에서는 CAID를 위한 디지털 렌더링 작업 특히 라이팅과 관련된 인터페이스 문제를 해결하기 위해 증강현실(Augmented Reality)과 실체적 인터페이스(Tangible Interface)를 활용한 가상의 라이트 조작 도구, TLS(Tangible Lighting Studio)를 제안하였다. 이는 카메라의 위치 설정, 라이팅 효과를 위한 변수설정의 인터페이스를 실체화하고 작업공간에 분산시킴으로써 보다 직관적인 렌더링 작업을 지원하는 도구이다. TLS는 가상의 광원, 카메라, 렌더링 대상 등을 물리적으로 직접 조작할 수 있는 마커, 컨트롤러 유닛들, 사용자가 착용하는 비디오 투시형 HMD 등으로 구성된다. 이를 활용하여 사용자는 증강현실 작업공간에서 직접 라이팅 속성을 조정할 수 있다. 유용성 평가 실험을 통하여 TLS가 기존 CUI(Graphic User Interface)기반 시스템보다 유효성, 효율성 그리고 사용자 만족도가 높다는 점을 발견하였다. TLS는 CAID도구의 인터페이스 분야뿐만 아니라 광원과 카메라의 효과를 활용하는 건축, 사진 촬영 교육 등의 분야에서 효과적으로 활용될 수 있으리라 기대된다.

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Ferroelectric and Magnetic Properties of Dy and Co Co-Doped $BiFeO_3 $ Ceramics

  • 유영준;박정수;이주열;강지훈;이광훈;이보화;김기원;이영백
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.260-260
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    • 2013
  • Multiferroic materials have attracted much attention due to their fascinating fundamental physical properties and technological applications in magnetic/ferroelectric data-storage systems, quantum electromagnets, spintronics, and sensor devices. Among single-phase multiferroic materials, $BiFeO_3 $ is a typical multiferroic material with a room temperature magnetoelectric coupling in view of high magnetic-and ferroelectric-ordering temperatures (Neel temperature $T_N$~647 K and Curie temperature $T_C$~1,103 K). Rare-earth ion substitution at the Bi sties is very interesting, which induces suppressed volatility of Bi ion and improved ferroelectric properties. At the same time, Fe-site substitution with magnetic ions is also attracting, and the enhanced ferromagnetism was reported. In this study, $Bi_{1-x}Dy_xFe_{0.95}Co_{0.05}O_3$ (x=0, 0.05 and 0.1) bulk ceramic compounds were prepared by solid-state reaction and rapid sintering. High-purity $Bi_2O_3$, $Dy_2O_3$, $Fe_2O_3$ and $Co_3O_4$ powders with the stoichiometric proportions were mixed, and calcined at $500^{\circ}C$ or 24 h to produce $Bi_{1-x}Dy_xFe_{0.95}Co_{0.05}O_3$. The samples were immediately put into an oven, which was heated up to $800^{\circ}C$ nd sintered in air for 30 min. The crystalline structure of samples was investigated at room temperature by using a Rigaku Miniflex powder diffractometer. The field-dependent magnetization measurements were performed with a vibrating-sample magnetometer. The electric polarization was measured at room temperature by using a standard ferroelectric tester (RT66B, Radiant Technologies).

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문화재 복원용 속(速)경화형 Epoxy계 수지의 가속열화시험 및 고장분석 연구 (Accelerated Degradation Test and Failure Analysis of Rapid Curing Epoxy Resin for Restoration of Cultural Heritage)

  • 남병직;장성윤
    • 보존과학회지
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    • 제33권6호
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    • pp.467-483
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    • 2017
  • 본 연구에서는 문화재 복원용 속(速)경화형 Epoxy계 수지인 $Araldite^{(R)}$ rapid의 온도 스트레스에 의한 열화 특성을 분석하였다. 인장강도 및 접착강도는 $40{\sim}60^{\circ}C$에서 12,624시간까지 감소하여 내구성 및 접착특성의 미약한 열화가 발생하였다. 외부 응력 및 온도에 대한 안정성은 속(速)경화형에 비해 일반 경화형 Epoxy계 수지가 우수하여, 복원부의 강도 특성 및 응력 상태를 고려한 복원재료의 적절한 선택과 적용이 요구된다. $40{\sim}60^{\circ}C$에서 12,624시간까지 색차의 증가와 광택도의 감소 등 색상 및 광택 안정성은 취약하여, 향후 광학특성의 개선을 위한 안정성 향상 연구가 필요하다. 특히 접착제의 열적 특성(중량감소량, 열분해온도, 유리전이온도)은 기계적 물성 변화에 부분적으로 관여하였고, 피착재의 계면 특성 및 접착제의 기체투과특성(수분투과도)은 접착성능의 중요인자로 작용하였다. 따라서 도자기, 벽돌 및 석재와 같은 다공성 재질의 경우 항온항습에 의한 보존환경 관리가 중요하며, 옥외 전시유물의 경우 노출환경에 의한 물성 변화를 최소화할 수 있는 보존대책의 수립이 절실하다. 향후 이러한 결과는 문화재에 사용된 Epoxy계 수지의 열화속도 및 수명예측 자료로 활용될 것으로 기대된다.

열가소성 탄성중합체인 PP/SEBS 혼합 연구 (A research of thermoplastic elastomer PP(Poly Propylene)/SEBS(Styrene Ethylene Butylene Styrene) blends)

  • 한현각
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권8호
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    • pp.562-570
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    • 2018
  • 고분자 단독으로는 얻을 수 없는 다양한 물성을 얻기 위하여 두 가지 이상의 고분자를 블렌드하는 기법을 많이 사용하고 있다. 폴리올레핀계 TPE(Thermoplastic Elastomer)는 디스플레이, 자동차, 가전제품 등에 널리 사용되고 있다. 소비자는 고감성이고 고급화된 자동차 내장부품을 요구한다. 높은 폼형성도와 흐름성이 있는 고분자소재 개발이 필요하다. 내부에 폼층이 있는 TPE은 좋은 고분자소재이다. 두 종류의 TPE 소재를 개발하였다. 첫번째 소재는 Homo-PP(PolyPropylelne)에 SEBS/Oil을 혼합하였고, 두 번째 소재는 Co-PP와 SEBS/Oil을 혼합하였다. 혼합온도는 $180^{\circ}C$, $190^{\circ}C$. $260^{\circ}C$(두번째 소재), 혼합속도는 50rpm, 혼합시간은 5분이다. TPE의 MI(Melt Index)는 PP의 MI에 영향이 있고, 혼합온도의 영향은 미미하였다. 경도와 인장탄성률은 PP의 MI와 혼합온도의 영향은 적었으나, SEBS/Oil의 비율이 높아지면 낮아졌다. 소프트터치감은 SEBS/Oil의 비율이 증가하면 증대하였다. TPE릉 자일렌으로 SEBS/Oil 층을 녹여내어 IPN(Interpenentration polymer network) 구조를 확인할 수 있었으며, Strain-harding 현상도 확인하였다. 제조한 TPE가 고무현상을 보이고, 생성된 closed cell이 안정한 상태임을 알 수 있다.

Genomic and Proteomic Analysis of Microbial Function in the Gastrointestinal Tract of Ruminants - Review -

  • White, Bryan A.;Morrison, Mark
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제14권6호
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    • pp.880-884
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    • 2001
  • Rumen microbiology research has undergone several evolutionary steps: the isolation and nutritional characterization of readily cultivated microbes; followed by the cloning and sequence analysis of individual genes relevant to key digestive processes; through to the use of small subunit ribosomal RNA (SSU rRNA) sequences for a cultivation-independent examination of microbial diversity. Our knowledge of rumen microbiology has expanded as a result, but the translation of this information into productive alterations of ruminal function has been rather limited. For instance, the cloning and characterization of cellulase genes in Escherichia coli has yielded some valuable information about this complex enzyme system in ruminal bacteria. SSU rRNA analyses have also confirmed that a considerable amount of the microbial diversity in the rumen is not represented in existing culture collections. However, we still have little idea of whether the key, and potentially rate-limiting, gene products and (or) microbial interactions have been identified. Technologies allowing high throughput nucleotide and protein sequence analysis have led to the emergence of two new fields of investigation, genomics and proteomics. Both disciplines can be further subdivided into functional and comparative lines of investigation. The massive accumulation of microbial DNA and protein sequence data, including complete genome sequences, is revolutionizing the way we examine microbial physiology and diversity. We describe here some examples of our use of genomics- and proteomics-based methods, to analyze the cellulase system of Ruminococcus flavefaciens FD-1 and explore the genome of Ruminococcus albus 8. At Illinois, we are using bacterial artificial chromosome (BAC) vectors to create libraries containing large (>75 kbases), contiguous segments of DNA from R. flavefaciens FD-1. Considering that every bacterium is not a candidate for whole genome sequencing, BAC libraries offer an attractive, alternative method to perform physical and functional analyses of a bacterium's genome. Our first plan is to use these BAC clones to determine whether or not cellulases and accessory genes in R. flavefaciens exist in clusters of orthologous genes (COGs). Proteomics is also being used to complement the BAC library/DNA sequencing approach. Proteins differentially expressed in response to carbon source are being identified by 2-D SDS-PAGE, followed by in-gel-digests and peptide mass mapping by MALDI-TOF Mass Spectrometry, as well as peptide sequencing by Edman degradation. At Ohio State, we have used a combination of functional proteomics, mutational analysis and differential display RT-PCR to obtain evidence suggesting that in addition to a cellulosome-like mechanism, R. albus 8 possesses other mechanisms for adhesion to plant surfaces. Genome walking on either side of these differentially expressed transcripts has also resulted in two interesting observations: i) a relatively large number of genes with no matches in the current databases and; ii) the identification of genes with a high level of sequence identity to those identified, until now, in the archaebacteria. Genomics and proteomics will also accelerate our understanding of microbial interactions, and allow a greater degree of in situ analyses in the future. The challenge is to utilize genomics and proteomics to improve our fundamental understanding of microbial physiology, diversity and ecology, and overcome constraints to ruminal function.