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백서의 뇌내 Opiate 수용체의 일중 변동에 미치는 Phenobarbital의 영향 (Influence of Phenobarbital on the Circadian Rhythm of Opiate Receptor in Rat Brain)

  • 박영걸;김기원;조규박
    • 대한약리학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.128-141
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    • 1985
  • 실험적으로 명암에 적응시킨 백서의 뇌내 specific opiate binding과 ${\beta}-endorphin$ 함량 일중변동에 미치는 지속적인 암적응, phenobarbital 장기처리의 영향을 관찰하고 opiate recptor binding과 ${\beta}-endorphin$ 함량 양자간의 관계를 추구하여 다음과 같은 성적을 얻었다. 1. L : D, 12 : 12 주기에 적응시킨 대조군에서 maximum $(^3H)$-morphine binding과 뇌내 ${\beta}-endorphin$ 함량은 각각 22시 및 06시에 최고에 달하는 매우 특이한 일중변동을 보였고 24시간 평균 $(^3H)$-morphine binding 및 뇌내 ${\beta}-endorphin$ 함량은 각각 0.45+0.03 pmol/mg protein과 46.7+3.6 fmol/mg protein이었다. 2. D : D, 12 : 12 주기에 적응시킨 표본에서 maximum $(^3H)$-morphine binding과 뇌내 ${\beta}-endorphin$ 함량은 대조군에서와는 달리 02시 및 14시에 최고에 달하는 유의한 일증변동을 보였고, 24시간 평균 maximum $(^3H)$-morphine binding치는 0.36+0.03 pmol/mg protein으로 대조군에 비하여 유의하게 감소를 하였으며, 24시간 정균 뇌내 ${\beta}-endorphin$치는 35.9+3.1 fmol/mg protein으로 대조군에 비하여 유의한 감소를 보였다. 3. Phenobarbital처리 표본에서 maximum $(^3H)$-morphine binding과 뇌내 ${\beta}-endorphin$ 함량은 각각 02시 및 14시에 최고 그리고 14시 및 02시에 최저에 달하는 대조군과는 다른 일중변동을 보였고, 24시간 평균 maximum $(^3H)$-morphine binding치는 0.33+0.03 pmol/mg protein으로 대조군에 비하여 현저한 감소를 보였다. 4. 전 실험군에서 opiate receptor binding의 Kd치는 변동하지 않았다. 5. 전 실험군에서 maximum $(^3H)$-morphine binding은 ${\beta}-endorphin$ 함량과 유의한 역상관관계가 있었다. 이상의 실험성적은 phenobarbital이 뇌내 ${\beta}-endorphin$ 함량과 opiate수용체의 숫적변동을 일으켜 morphine의 약리적 작용을 변동시킬 수 있으며, 이와 더불어 opiate 수용체와 ${\beta}-endorphin$ 함량 일중변동을 변화시킬 수 있음을 보여준다.

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수면다원기록법으로 확진된 폐쇄성 수면무호흡증 환자의 임상특성, 그리고 호흡장애지수와 수면 구조간의 상관관계 (Clinical Characteristic and Respiratory Disturbance Index as Correlates of Sleep Architecture in Obstructive Sleep Apnea Syndromes Diagnosed with Polysomnography)

  • 김석주;박두흠;김용식;우종인;하규섭;정도언
    • 수면정신생리
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    • 제8권2호
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    • pp.113-120
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    • 2001
  • 배 경 : 폐쇄성 수면무호흡증은 다양하고 심각한 임상 증상과 합병증을 유발하는 질환으로 국내에서도 흔히 진단되고 있다. 그러나 현재까지 수면다원기록법을 사용해 폐쇄성 수면무호흡증을 확진한 환자들의 대규모 국내 연구를 찾아 볼 수 없었다. 본 연구에서는 종래의 연구에서보다 더 큰 집단을 대상으로 수면다원기록법을 사용해 폐쇄성 수면무호흡증으로 확진된 한국인 환자의 임상적 특성과 수면 양상에 관해 조사하였다. 방 법 : 서울대학교병원 수면다원검사실에 의뢰된 환자들 중 수면다원검사 결과 폐쇄성 수면무호흡증으로 진단된 환자 801명을 대상으로 하였다. 중추성 무호흡증, 주기성 사지운동증, 기면병, 렘수면관련행동장애, 그리고 외국인 환자는 제외하였다. 연구 대상 군의 임상적 특징을 조사하였으며 수면 변인들을 연령, 성별에 따른 정상치와 비교하였다. 그리고 호흡장애지수가 수면변인에 미치는 영향을 분석하였다. 결 과 : 전체 연구대상자 801명 중 남자가 83.4%, 여자가 16.4%이었고 평균 연령은 46.6세였다. 평균 비만정도 지수는 25.8이었고 비만한 환자가 22.8%를 차지하였다. 전체 대상 중 6.2%가 벤조디아제핀계 약물을 복용 중이었다. 연구 대상군에서 정상치에 비해 입면잠복시간은 증가되었고 수면효율, 렘수면 분율, 그리고 서파수면 분율은 감소하였다. 서파수면 분율과 렘수면 분율은 각각 호흡장애지수와 음의 상관성을 보였으나 수면효율과 입면잠복시간은 모두 호흡장애지수와 유의한 상관관계가 없었다. 결 론 : 본 연구에서 다수의 폐쇄성 수면무호흡증 환자가 비만과 무관하였다. 또한 6.2%의 폐쇄성 수면무호흡증 환자가 벤조디아제핀계 약물을 복용하고 있었다. 폐쇄성 수면무호흡증의 발병은 수면효율도 낮추고 서파수면과 렘수면 분율을 감소시키나 호흡장애지수가 커져도 서파수면과 렘수면 분율이 감소할 뿐 수면효율은 별 다른 변화가 없었다. 즉, 수면효율보다는 수면 구조의 변화가 수면 중 호흡장애의 정도에 더 관련되었음을 알 수 있었다.

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가로수 식재 시나리오에 따른 기온 및 미세먼지 저감 효과 분석 (An Analysis of the Effect of Reducing Temperature and Fine Dust in the Roadside Tree Planting Scenario)

  • 엄정희;민진규;박주현;손정민;서홍덕;오정학
    • 한국지리정보학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.68-81
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    • 2023
  • 본 연구는 도시화 과정에서 발생한 도시 내 폭염 및 미세먼지를 저감하기 위해 가로수의 간격과 배열에 기반한 시나리오를 설정하고, 저감 정도를 정량적으로 분석하는 것을 목표로 한다. 가로수 조성 시나리오에 따른 열환경 및 미세먼지 개선 정도를 분석하기 위해서 미기후 시뮬레이션 프로그램인 ENVI-met 5.0.2v 모델을 사용하였다. 가로수 간격에 따른 기온 분석 결과, 가로수의 간격이 좁아져 식재한 수목의 양이 많아질수록 낮 시간대의 기온이 낮아졌으며, 오전 및 저녁 시간대에는 가로수 간격에 상관없이 비슷한 양상을 보였다. 가로수 배열에 따른 기온은 배열이 증가하여 식재한 수목의 양이 많아질수록 감소하는 경향을 보였다. 하지만, 같은 양의 수목을 식재하고 배열의 간격을 넓힌 시나리오에서 기온 저감폭이 더 크게 나타났기 때문에 수목의 양뿐만 아니라 수관투영면적 역시 기온 저감에 큰 영향을 주는 것으로 판단되었다. 가로수 배열에 있어서 미세먼지 농도는 간격에 따른 결과와 차이를 보였는데, 이는 주풍향과 수목 식재 방향의 관계에 따라 미세먼지 농도가 변화할 수 있음을 시사한다. 본 연구는 가로녹지에 의한 열환경 및 미세먼지 개선 정도를 정량적으로 분석함으로써, 가로수 조성·관리 기본 계획, 바람길숲 조성 사업 등 효율적인 가로환경 개선을 위한 정책 및 사업 추진에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

큰느타리버섯 재배사의 실태분석 - 서부경남지역을 중심으로 - (Analysis of Actual State of Facilities for Pleurotus eryngii Cultivation - Based on Western Gyeongnam Area -)

  • 윤용철;서원명;유찬
    • 생물환경조절학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.217-225
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    • 2004
  • 본 조사는 최근 급격히 증가하고 있는 새송이버섯 재배농가의 안정적 영농을 위해 재배사 설계, 시공 및 환경조절과 관련한 기초 자료를 마련하기 위해 서부 경남지역을 대상으로 새송이버섯 재배사의 재배사 규모, 환경조절시스템 등의 실태조사 및 검토를 하였다. 재배사의 형태는 반영구재배사와 영구재배사로 대별 할수 있었고, 반영구재배사는 대부분 단동이었고, 영구재배사의 경우는 단동에 비해 상대적으로 연동이 많았다. 그리고 재배사의 규모는 형태에 관계없이 다양하였지만, 길이, 폭 및 동고는 각각 20m, $6.6\~7.0m$$4.6\~5.0m$정도의 농가가 가장 많았으며, 동당 바닥면적은 $132\~140m^2$(40-42평)정도의 범위로서 대부분 콘크리트로 처리하여 각종 균에 의한 버섯의 오염을 방지 할 수 있도록 되어 있었다. 반영구 및 영구재배사의 지붕경사각은 각각 $41.5^{\circ}$$18.6\~28.6^{\circ}$로 나타나 반영구재배사의 지붕경사도가 더 큰 것으로 나타났다. 그리고 재배상의 폭 및 단수는 재배사의 형태에 관계없이 각각 $1.2\~1.6m$정도와 4단이 주류를 이루고 있었다. 버섯을 연중재배 하는 재배사에는 모두 냉${\cdot}$난방시설, 가습장치 및 환기팬이 설치되어 있었다. 난방방식의 경우, 온수보일러, 전기히터, 증기보일러 순으로 나타났다. 냉방장치의 경우는 모두 산업용 에어컨을 설치하여 운용하고 있었다. 그리고 가습은 초음파가습기와 원심분리가습기를 사용하고 있었으며, 보조 장치로 분무노즐을 사용하는 농가도 일부 있었다. 또한 온${\cdot}$습도 조절 및 탄산가스 조절을 위한 장치의 제어는 동별 제어시스템을 많이 채택하고 있었다. 그리고 온도센서 이외는 모두 타이머를 이용하고 있음을 알 수 있었다. 배지병의 크기는 850 cc 및 1,100 cc를 사용하는 농가가 주류를 이루고 있었고, 이 밖에도 800cc와 950 cc, 1,200 cc병을 사용하는 농가도 있었다. 출하형태는 대부분 유통회사와 공판장을 동시에 이용하고 있었다.

제사용수의 수질이 견층세리신의 용해에 미치는 거동구명에 관한 연구 (Studies on the Solubility Phenomenon and Activities of Silk Cocoon Sericin through the Filature Water Conditions.)

  • 김병호
    • 한국잠사곤충학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.77-98
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    • 1974
  • 본 연구는 제사공정에 있어서 제사성적 및 생사의 품질을 지배하는 제사용수의 수질을 조정하고 수질별로 견층 sericin 의 팽윤, 용해의 거동적 현상을 기기분석적으로 검토하였다. 이러한 기기분석적 측정결과를 기초하여 수질별 용해의 특성이 제사성적 및 생사의 품질에 미치는 영향에 대하여 비교실험하고 다음과 같은 결과를 얻었다. I) 기기분석에 따른 sericin의 성질 및 거동 1. amino acid 분석장치를 사용하여 수질별 용해 sericin 수용액의 amino acid 분석결과는 pH 3~ll에서 serine, glycine, glutamic acid 및 aspartic acid가 주로 측정되었다. 2. pH별로 조정된 수질에서 각각의 amino산의 용해량은 pH 5 부근에서 최저로 나타났고 pH 5를 중심으로 산과 알칼리로 변화하는데 따라 증가하였다. 3. 광학현미경을 사용하여 수질별로 용해한 sericin액을 관찰한 결과 액의 pH가 커지는데 따라 sericin입자의 팽윤성이 증대되었다. 4. 용수중의 경도성분이 증가하는 경우 sericin 수용도의 sericin입자는 수검하는 경향이었다. 5. 전자현미경을 사용하여 pH별 수질에서 용출된 sericin 입자를 관찰한 결과 pH가 알칼리로 변화함에 따라 팽윤도 촉진되어 입자의 크기가 증대하였다. 6. pH별로 조정한 용수에 의해 용출된 sericin수용액의 IR spectrum 에서는 파수 2100$cm^{-l}$, 1890$cm^{-1}$ /에서만 차이가 인정되었다. 7. 견직물의 sericicin 유무시는 서로 다른 X-선회절 간섭을 나타내는데 생견직물에서는 2$\theta$=14$^{\circ}$, 17$^{\circ}$, 18$^{\circ}$, 24$^{\circ}$와 연견직물에서는 2$\theta$=17$^{\circ}$, 23$^{\circ}$, 26$^{\circ}$에서 간섭 peak를 나타내었다.

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웹서비스 유사성 평가 방법들의 실험적 평가 (Evaluation of Web Service Similarity Assessment Methods)

  • 황유섭
    • 지능정보연구
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    • 제15권4호
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    • pp.1-22
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    • 2009
  • 월드와이드웹(WWW)은 유용한 정보를 포함하는 자료들의 집합에서 유용한 작업을 수행할 수 있는 서비스들의 집합으로 변화하고 있다. 새롭게 등장하고 있는 웹서비스 기술은 향후 웹의 기술적 변화를 추구하며 최근의 웹의 변화에 중요한 역할을 수행할 것으로 기대된다. 웹서비스는 어플리케이션 간의 통신을 위한 호환성 표준을 제시하며 기업 내/외를 아우를 수 있는 어플리케이션 상호작용 및 통합을 촉진한다. 웹서비스를 서비스 중심 컴퓨팅환경으로서 운용하기 위해서는 웹서비스 저장소는 조직화되어 있어야 할 뿐 아니라, 사용자들의 요구에 맞는 웹서비스 컴포넌트를 찾을 수 있는 효율적인 도구들을 제공하여야 한다. 서비스 중심 컴퓨팅을 위한 웹서비스의 중요성이 증대됨에 따라 웹서비스 발견을 효율적으로 제공할 수 있는 기법의 수요 또한 증대된다. 웹서비스 발견을 위한 많은 기법들이 제안되어 왔지만, 대부분의 선행연구들은 활용하기에는 제대로 발달하지 못하였거나 특정 도메인에 너무 치중하여 일반화하기 어려웠다. 이 논문에서는 군집화기법과 XML기반의 서비스 기술표준인 WSDL의 의미적 가치를 활용하여 다수의 웹서비스를 군집화하는 프레임워크를 제안한다. 웹서비스 발견이라는 연구영역에 최초로 데이터마이닝 기법을 적용한 연구이다. 본 논문에서 제안하는 방식은 여러 흥미로운 요소들이 있다: (1) 서비스 사용자와 제공자들의 사전지식 요구를 최소화한다 (2) 특정 도메인에 과도하게 치중한 온톨로지를 피한다 (3) 웹서비스들 간의 의미론적 관계를 시각화할 수 있다. 이 논문에서 인공신경 정신망 네트워크를 기반으로 하여 프로토타입 시스템을 개발하였으며, 실제 운용되고 있는 웹서비스 저장소로부터 획득한 실제 웹서비스들을 사용하여 제안하는 웹서비스 조직화 프레임워크를 실증적으로 평가하였으며 제안하는 방식의 효용성을 보여주는 실험결과를 보고한다.

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X-선회절과 Raman 분광분석을 이용한 2성분계(CaO-, $Y_2O_3$-, MgO-$ZrO_2$) 및 3성분계(MgO-$ZrO_2-Al_2O_3)$ Zirconia의 상전이연구 (Phase Transformation of 2 Components(CaO-, $Y_2O_3$-, MgO-$ZrO_2$) and 3 Components(MgO-$ZrO_2-Al_2O_3)$ Zirconia by X-ray Diffraction and Raman Spectroscopy)

  • 은희태;황진명
    • 한국세라믹학회지
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    • 제34권2호
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    • pp.145-156
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    • 1997
  • 2성분계(CaO-, Y2O3-, MgO-ZrO2) 및 3성분계(MgO-ZrO2-Al2O3)ZrO2분말의 안정화제 종류, 첨가량 및 열처리온도 변화에 따른 ZrO2의 상전이를 X-선 회절과 Raman분광법으로 연구하였다. CaO-, 및 Y2O3-ZrO2계에서 CaO와 Y2O3의 첨가량이 각각 6~15mol% 및 3~15mol%로 증가에 따른 정방정상에서의 입방정상으로의 상전이를 X-선회절 pattern으로는 판별하기 어려웠으나, Raman spectra에서는 모든 Raman band가 저파수쪽으로 이동하고 band의 수 및 그 세기가 현저히 감소함을 관찰할 수 있었다. 이것은 정방정$\longrightarrow$입방정의 상전이가 발생한 것으로 ZrO2 격자내에서 Zr4+ 이온과 Ca2+ 혹은 Y3+이온의 치환에 의해 산소이온의 빈자리 생성으로 인한 구조적 불규칙성과 선택규칙(k=0)의 파괴에 기인한 것으로 해석된다. MgO의 경우에는 10mol%에서 단사정에서 입방정으로 상전이가 발생하였다. MgO-ZrO2-Al2O3계에서는 Al2O3의 첨가에 의해 입방정$\longrightarrow$단사정의 상전이가 발생하는데 이것은 MgO와 Al2O3의 반응에 의해 spinel(MgAl2O4)의 형성으로 인하여 MgO가 충분히 안정화제로서의 역할을 하지 못하기 때문으로 판단된다. 또한, 안정화제의 종류와 첨가량 변화에 따른 ZrO2의 상전이를 ZrO2의 격자상수값의 변화와 관련하여 설명할 수 있는데, 즉, 안정화제의 첨가량이 증가할수록 격자상수 a값은 증가하고 c값은 감소하여 10~13mol%사이에서는 c/a의 축비가 1에 근접하고, 따라서 정방정$\longrightarrow$입방정의 상전이가 진행됨을 알 수 있었다.

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대학수학능력시험의 지구과학영역 문항 및 응시자 반응 분석 (Analysis of Test Items of Earth Science and the Applicants' Responses on the Items in the College Scholastic Ability Test)

  • 이양락
    • 한국지구과학회지
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    • 제22권6호
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    • pp.469-479
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    • 2001
  • 본 연구는 1999 ${\sim}$ 2001학년도의 대학수학능력시험에서 지구과학 II 선택 경향 및 선택과목간의 점수를 비교하고, 지구과학 관련 문항의 탐구과정 및 내용 요소별 분포와 각 문항에 대한 학생의 반응을 분석하여 정답률이 낮은 문항에 대한 오답 유형을 추출하였다. 대학수학능력시험의 자연계 응시자는 1995학년도에 43.14%이었으나 최근 2년 동안에 급격히 줄어들어, 2001학년도에는 29.51%이었고, 2002학년도에는 26.92%로 감소하고 있다. 자연계 응시자의 지구과학 II 선택 비율은 약 22%로 생물 II(약 38%), 화학 II(약 28%)에 이어 3번째이다. 탐구과정별로는 공통과학 및 지구과학 II 모두 자료 해석에 대해서 가장 많이 출제되고 다음으로 결론 도출 및 평가에 대해서 많이 출제되었다. 내용별로는 공통과학에서는 ‘지각의 물질과 지각변동’(20.83%)에서 가장 많이 출제되었고, ‘온실효과’와 ‘우주과학’에 대해서는 출제되지 않았으며, 다른 영역에서는 대체로 고루 출제되었다. 지구과학 II에서는 ‘지각의 물질과 변화’ (22.92%)영역에서 가장 많이 출제되었고, 전반적으로 고르게 출제되었으나 ‘환경과 자원’에서 출제되지 않았고, ‘태양계’에 대해서는 비교적 적게 출제되었다. 문항 난이도 분포를 보면 1999학년도는 예상정답률 40 ${\sim}$ 59%와 60 ${\sim}$ 79%의 문제를 각각 6, 10개 출제하였고, 2000학년도에는 40 ${\sim}$ 59% 1문항, 60 ${\sim}$ 79% 14문항, 80% 이상 1문항 출제하였으나 2001학년도는 16문항 모두를 60 ${\sim}$ 79%에 해당하는 것을 출제하였다. 정답률이 높은 문항은 문제 해결에 지구과학 개념이 요구되지 않고 탐구 과정만 요구되는 문항, 매년 출제되어 학생에게 익숙한 분야, 탐구 능력 없이도 특정 지식만 있으면 해결되는 문항이다. 반면에 정답률이 낮은 문항은 지구와 행성의 운동, 해파에 관한 문항이며, 특히 복합개념이 요구되는 문항의 정답률이 낮다. 학생의 오답 반응 분석 결과 기본 개념에 대한 이해가 미흡한 주요 내용은 공통과학에서는 변환단층 및 부정합에서 지질학적 현상, 혼합층과 수온 약층의 의미, 온대저기압 통과 전후의 날씨 변화이며, 지구과학 II 에서는 달의 위상과 위치변화, 화성암의 구성광물 ${\cdot}$ 화학조성 ${\cdot}$ 조직 변화와 마그마 분화 및 풍화와의 관계, 지진파 주시곡선, 대기순환의 종류와 규모, 해파, 혼합층과 수온 약층, 서안강화 현상, 행성의 위치와 운동, H-R도상에서의 별의 특성과 진화 등이다. 탐구 과정에 대한 학생의 성취도는 비교적 높으므로 이해도가 상대적으로 낮은 영역에 대해 학생의 오답 유형을 참고하여 기본 개념 지도에 보다 관심을 기울일 필요가 있다.

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강산성차아염소산수와 초음파를 병용처리한 조미오징어 반가공품의 미생물 오염도 저감화에 관한 연구 (Study on Reduction of Microbial Contamination on Daruma by Combination Treatment of Strong Acidic Hypochlorous Water and Ultrasonic Waves)

  • 정원희;고준수;신일식
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.166-172
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    • 2015
  • 본 연구는 강산성차아염소산수(SAHW)와 초음파(UW)를 병용한 조미오징어 반가공품의 미생물 오염도 저감 기술을 개발하고자 수행되었다. SAHW의 유효염소농도는 $69.67{\pm}0.58ppm$, ORP는 $1071.33{\pm}4.16mV$, pH는 $2.79{\pm}0.05$이었다. 오징어 반가공품을 중량대비 20배의 SHS에 120분간 침지하였을 때 일반세균은 1.49 log CFU/g, 황색포도상구균은 1.32 log CFU/g 감소하였으며, 대장균은 검출한계 이하로 감소하였다. 오징어 반가공품 중량대비 10배의 SAHW에 120분간 침지한 경우, 일반세균은 2.69 log CFU/g, 황색포도상구균은 1.74 log CFU/g 감소하였으며, 20배의 SAHW에 120분간 침지한 경우, 일반세균은 3.62 log lCFU/g, 황색포도상구균은 3.22 log CFU/g 감소하였으며, 대장균은 검출되지 않아 SAHW가 같은 유효염소농도의 SHS보다 살균력이 높은 것을 알 수 있었다. SAHW 단독 처리만으로는 만족할 만한 미생물 저감효과를 얻을 수 없었기에 조미오징어 반가공품을 SAEW에 1차 침지 처리한 후, SAHW에 2차 침지 처리한 결과, 오징어 반가공품 중량 대비 20배의 SAEW로 60분 처리한 후, SAHW로 처리하였을 때는 중량대비 10배, 120분 처리, 중량대비 20배, 90분 처리로 일반세균수는 약 4.0 log CFU/g, 황색포도상구균은 규제치(log 2.0 CFU/g 이하) 이하로 감소하였으며 대장균은 검출되지 않았다. 초음파 세정기에 오징어 반가공품과 중량대비 20배의 TW, SHS, SAHW를 각각 넣어 UW 처리한 후 미생물 오염도를 조사한 결과, SAHW로 60분간 처리하였을 때 일반세균은 검출한계(< 1.00 log CFU/g) 이하로 감소하였으며 황색포도상구균은 규제치 이하로 감소하여 가장 좋은 저감효과를 나타내었다. 대장균의 경우, SAHW 10분간 처리로도 검출한계 이하로 감소하여 SAHW와 UW의 병용이 조미오징어 반가공품 미생물 저감화에 가장 효과가 좋은 것을 알 수 있었다.

공동이 있는 수직 분사 초음속 연소기 내의 불안정 연소유동 해석 (Numerical Analysis of Unstable Combustion Flows in Normal Injection Supersonic Combustor with a Cavity)

  • Jeong-Yeol Choi;Vigor Yang
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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    • pp.91-93
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    • 2003
  • A comprehensive numerical study is carried out to investigate for the understanding of the flow evolution and flame development in a supersonic combustor with normal injection of ncumally injecting hydrogen in airsupersonic flows. The formulation treats the complete conservation equations of mass, momentum, energy, and species concentration for a multi-component chemically reacting system. For the numerical simulation of supersonic combustion, multi-species Navier-Stokes equations and detailed chemistry of H2-Air is considered. It also accommodates a finite-rate chemical kinetics mechanism of hydrogen-air combustion GRI-Mech. 2.11[1], which consists of nine species and twenty-five reaction steps. Turbulence closure is achieved by means of a k-two-equation model (2). The governing equations are spatially discretized using a finite-volume approach, and temporally integrated by means of a second-order accurate implicit scheme (3-5).The supersonic combustor consists of a flat channel of 10 cm height and a fuel-injection slit of 0.1 cm width located at 10 cm downstream of the inlet. A cavity of 5 cm height and 20 cm width is installed at 15 cm downstream of the injection slit. A total of 936160 grids are used for the main-combustor flow passage, and 159161 grids for the cavity. The grids are clustered in the flow direction near the fuel injector and cavity, as well as in the vertical direction near the bottom wall. The no-slip and adiabatic conditions are assumed throughout the entire wall boundary. As a specific example, the inflow Mach number is assumed to be 3, and the temperature and pressure are 600 K and 0.1 MPa, respectively. Gaseous hydrogen at a temperature of 151.5 K is injected normal to the wall from a choked injector.A series of calculations were carried out by varying the fuel injection pressure from 0.5 to 1.5MPa. This amounts to changing the fuel mass flow rate or the overall equivalence ratio for different operating regimes. Figure 1 shows the instantaneous temperature fields in the supersonic combustor at four different conditions. The dark blue region represents the hot burned gases. At the fuel injection pressure of 0.5 MPa, the flame is stably anchored, but the flow field exhibits a high-amplitude oscillation. At the fuel injection pressure of 1.0 MPa, the Mach reflection occurs ahead of the injector. The interaction between the incoming air and the injection flow becomes much more complex, and the fuel/air mixing is strongly enhanced. The Mach reflection oscillates and results in a strong fluctuation in the combustor wall pressure. At the fuel injection pressure of 1.5MPa, the flow inside the combustor becomes nearly choked and the Mach reflection is displaced forward. The leading shock wave moves slowly toward the inlet, and eventually causes the combustor-upstart due to the thermal choking. The cavity appears to play a secondary role in driving the flow unsteadiness, in spite of its influence on the fuel/air mixing and flame evolution. Further investigation is necessary on this issue. The present study features detailed resolution of the flow and flame dynamics in the combustor, which was not typically available in most of the previous works. In particular, the oscillatory flow characteristics are captured at a scale sufficient to identify the underlying physical mechanisms. Much of the flow unsteadiness is not related to the cavity, but rather to the intrinsic unsteadiness in the flowfield, as also shown experimentally by Ben-Yakar et al. [6], The interactions between the unsteady flow and flame evolution may cause a large excursion of flow oscillation. The work appears to be the first of its kind in the numerical study of combustion oscillations in a supersonic combustor, although a similar phenomenon was previously reported experimentally. A more comprehensive discussion will be given in the final paper presented at the colloquium.

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