• 제목/요약/키워드: Practical synthesis

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화학 공정 설계 및 분석을 위한 설명 가능한 인공지능 대안 모델 (Explainable Artificial Intelligence (XAI) Surrogate Models for Chemical Process Design and Analysis)

  • 고유나;나종걸
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제61권4호
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    • pp.542-549
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    • 2023
  • 대안 모델링에 대한 관심이 커진 이후 데이터 기반의 기계학습을 이용하여 비선형 화학 공정을 모사하고자 하는 연구가 지속되고 있다. 그러나 기계 학습 모델의 black box 성질로 인하여 모델의 해석 가능성에 한계는 산업 적용에 걸림돌이 되고 있다. 따라서, 모델의 정확도가 보장된 상태에서 해석력을 부여하는 개념인 설명 가능한 인공지능(explainable artificial intelligence, XAI)을 이용하여 화학 공정 분석을 시도하고자 한다. 기존의 화학 공정 민감도 분석이 변수의 민감도 지수를 계산하고 순위를 매기는 데에 그쳤다면, XAI를 이용하여 전역적, 국소적 민감도 분석뿐만 아니라 변수들 간의 상호작용에 대하여 분석하여 데이터로부터 물리적 통찰을 얻어내는 방법론을 제안한다. 사례 연구의 대상공정인 암모니아 합성 공정에 대하여 첫번째 반응기로 향하는 흐름에 대한 예열기(preheater)의 온도, 세 반응기로 향하는 cold-shot의 분배 비율을 공정 변수로 설정하였다. Matlab과 Aspen plus를 연동하여 공정 변수를 바꿔가면서 암모니아의 생산량과 세 반응기의 최고 온도에 대한 데이터를 얻었으며, tree 기반의 모델들을 훈련시켰다. 그리고 성능이 좋은 모델에 대하여 XAI 기법 중 하나인 SHAP 기법을 이용하여 민감도 분석을 수행하였다. 전역적 민감도 분석 결과, 예열기의 온도가 가장 큰 영향을 미쳤으며 국소적 민감도 분석 결과에서 생산성 향상 및 과열 방지를 위한 공정 변수들의 범위를 규정할 수 있었다. 이처럼 화학 공정의 대안 모델을 구축하고 설명 가능한 인공지능을 이용해 민감도 분석을 진행하는 방법론을 통해 공정 최적화에 대한 정량적, 정성적 피드백을 제안하는 데 도움을 줄 것이다.

신규 화장품용 천연유래 보존제의 물성 측정, 용액 거동 및 보존제 포함 화장품의 제형 안정성 (Basic Properties and Solution Behavior of New Naturally Derived Cosmetic Preservative, and Stability of Cosmetic Formulation)

  • 신수빈;박정은;고나연;김미정;신혜원;이다솜;김나래;엄태식;정국인;배준원
    • 공업화학
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    • 제35권2호
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    • pp.122-127
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    • 2024
  • 화장품 보존제는 화장품의 유효 사용 기간에 매우 중요한 성분으로, 최근에는 저독성 자연유래 화장품 보존제에 대한 관심이 급증하고 있다. 본 연구에서는 기존 다이올(diol) 계통 보존제를 대체할 수 있으며 천연유래 성분으로부터 얻어진 신규 보존제(laurimino bispropanediol, LB)의 기초적인 물성을 측정하고 신규 보존제를 포함한 수용액을 제조하여 용액 거동을 고찰하였다. 특히, 신규 보존제의 수용액에서의 micelle 형성 가능성을 pyrene 분자를 이용한 실험법으로 고찰하였다. 이를 통해 신규 보존제는 상대적으로 긴 소수성 탄화수소와 늘어난 하이드록실 그룹(hydroxyl group)으로 인해 micelle 형성이 가능함을 추론할 수 있었다. 보존제의 제형 속에서의 성능을 검증하기 위해 유화력 테스트를 수행하였으며, 유기용매와 유지 성분에 대해 유화력을 지님을 확인할 수 있었다. 추가로, 점도가 상대적으로 낮은 에센스 및 비교적 점도가 높은 로션 제형에 도입하였을 때 제형의 분산 안정성이 확보됨을 파악할 수 있었다. 본 연구는 향후 새로운 저독성 천연유래 화장품 보존제의 개발 및 사용에 중요한 정보를 제공할 것이다.

이종골 이식을 동반한 지르코니아와 타이타늄 임플란트의 골유착에 관한 연구 (On the osseointegration of zirconia and titanium implants installed at defect site filled with xenograft material)

  • 김성원;조인호
    • 대한치과보철학회지
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    • 제52권1호
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    • pp.9-17
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    • 2014
  • 연구 목적: 본 연구에서는 외과적으로 형성한 골 결손부에 이종골 이식과 함께 식립한 지르코니아 임플란트의 골유착에 대한 기계적 안정성과 조직학적 반응을 타이타늄 임플란트와 비교하고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 6마리 돼지의 경골에 인위적으로 형성한 골 결손 부위에 대조군인 18개의 상용 타이타늄 나사형 임플란트와 실험군인 18개의 샌드블라스팅한 지르코니아(Y-TZP) 나사형 임플란트를 각각 식립하고 차폐막을 이용하여 이종골을 이식하였으며 1주, 4주, 12주후에 각각 2마리씩 희생시켜 조직 시편을 제작하였다. 식립 직후와 식립 1주, 4주, 12주 후에 각각 페리오테스트를 이용하여 임플란트의 안정성을 측정하였고, 광학현미경으로 조직학적 관찰과 조직계측학적 분석을 하였으며 주사전자현미경으로 임플란트의 표면 특성과 골-임플란트 계면을 관찰하였다. 결과: 페리오테스트를 이용한 임플란트 안정성 분석 결과, 대조군과 실험군 사이에 유의한 차이가 없었고, 조직학적 분석 결과, 각 군 모두 4주에 이식골의 재흡수와 조골세포의 활발한 활동에 의해 신생골이 형성되기 시작하였다. 골-임플란트 접촉률 분석 결과, 대조군과 실험군 사이에 유의한 차이가 있었으며(P<.05), 특히 4주와 12주에서 실험군과 대조군 사이에 2시점에서 유의한 차이를 보였다(P<.05). 골 면적률 분석 결과, 대조군과 실험군 사이에 유의한 차이가 없었다. 주사전자현미경 관찰 결과, 대조군은 균일한 다공성의 거친 표면을 나타냈고 실험군은 무정형 입자들이 불규칙하게 산재된 표면을 보여 주었다. 각 군 모두 4주에 임플란트 표면과 골 조직 사이에 빈 공간이 관찰되었고 12주에는 일부 공간에서 골 조직으로 채워진 양상을 보였다. 결론: 차폐막을 이용한 이종골 이식을 동반하는 경우 본 실험에 사용된 지르코니아 임플란트의 골-임플란트 접촉률은 양극산화 표면처리를 한 타이타늄 임플란트에 크게 미치지 못하므로 지르코니아 임플란트의 실용화를 위해서는 표면 처리 방법 등에 대한 지속적인 연구를 통한 개선이 필요하다고 사료된다.

서비스혁신 연구 동향: 국내 및 해외 주요 학술지를 중심으로 (A Review of Service Innovation Research: A Comparison of Domestic and International Research Papers)

  • 유현선
    • Asia pacific journal of information systems
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    • 제24권4호
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    • pp.577-610
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    • 2014
  • Although service innovation is not a new concept, innovation research in general tends to focus on technological innovation by manufacturing firms. With this view, innovation studies focus on product(e.g., goods) and process(e.g., product systems) innovation, ignoring service innovation and its inherent opportunities. Since major economy has been transformed to service economy, service innovation is considered a new effective way to sustain and gain a competitive advantage. Service innovation is no longer regarded merely as a side activity to product innovation; it has become a main research topic in its own right, accompanied by an increasing focus on services. While the number of service innovation studies has increased dramatically in the past 30 years in international research, few studies have been performed in domestic studies because domestic service innovation research began from the middle of 2000. In addition, there are no comprehensive literature reviews describing the evolution of service innovation research in both international and domestic studies because of the heterogeneities of service industry and multidiscipline characteristics of service innovation studies. To bridge this research gap, the purpose of this paper is to perform an extensive literature review and synthesis to enable a critical review of extant research on service innovation and trace its evolution, which will establish a foundation for further studies. By reviewing 169 articles (136 international papers; 33 domestic papers) published between 2000 and 2014 (in past 15 years), primarily in leading service, innovation and management information systems journals, this study analyzes the progression of service innovation research according to the four aspects such as number of studies, topics, methodologies and target industries. Overall, the view of service innovation has evolved, from a complement of traditional product innovation to a multidimensional, all-encompassing concept that entails several functions, both within and outside the firms. The results showed that domestic research still stays at the formation phase of service innovation studies although international research is in the maturity or multidimensional phase. We found increasing recent activities pertaining to service innovation, resulting from the increasing interest in services innovation across various industries and the links of new topics to the service innovation concept in both international and domestic studies. However, the main focus of service innovation research showed a different propensity between international and domestic studies: the former mainly focuses on a much more diversified pattern, emphasizing the linkages between service innovation and business strategy while the latter mainly focuses on the service innovation process(system) and service design. In addition, there are many case studies in domestic studies while many empirical studies in international studies. Domestic studies should increases the understanding of the interplay between service innovation and product innovation within manufacturing firms. Furthermore, rather than focusing on intrinsic distinctions between service innovation and product innovation, researchers should strive to develop and conceptualize service innovation in domestics studies. The present research also provides useful implications for practitioners. First, this study contributes to expand the current understanding of service innovation research by performing an extensive literature review. Second, tracing and comparing the progression and trends of service innovation research between international and domestic studies, this study showed the similarities and differences between them, which provide practical guidance on future research directions and research agenda. Third, this study performed literature review establishing the analysis system in the initial stage and using them to analyze articles, which is leading to explain the research review of service innovation more systematically and objectively. Finally, this study suggests the domestic researchers their future interests and topics of service innovation research.