• 제목/요약/키워드: environmental stress response

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SPH 및 구조해석에 기반한 월파수류형 파력발전기 하부구조물 최적 설계 (Optimal Design of Overtopping Wave Energy Converter Substructure based on Smoothed Particle Hydrodynamics and Structural Analysis)

  • 안성환;이종현;김근곤;강동훈
    • 해양환경안전학회지
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    • 제29권7호
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    • pp.992-1001
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    • 2023
  • OWEC(Overtopping Wave Energy Converter)는 월파된 파도를 이용한 파력발전시스템이라한다. OWEC의 성능 및 안전성은 파고, 주기 등 파도의 특성에 의해 영향을 받는다. 따라서 해역 특성에 따른 OWEC의 최적 형상과 구조안전성에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 울릉읍 연안 해양 환경 데이터를 이용하였으며, SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 입자법 해석을 통해 기존 케이슨 하부 구조에 변화를 준 모델 4개를 비교하여 월파 효율을 분석하였다. 그 결과, 하부 구조의 변경 및 경량화가 가능함을 확인하였다. 최적화 해석을 통해 설계 하중에 내하력을 가지는 하부 구조인 새로운 트러스형 구조를 제안하였다. 이후 부재 직경 및 두께를 설계변수로 하는 사례 연구를 통해 허용응력조건 하에서 구조 안전성의 확보를 확인하였다. 주기적인 파랑 하중을 받기 때문에 제안하는 구조의 고유 진동수와 해당 해역의 파주기를 비교하였으며, 1년 재현 주기의 파랑을 하중으로 한 조화응답해석을 수행하였다. 제안하는 하부 구조는 동일 가진력에서 기존 설계 대비 응답의 크기가 감소하였으며, 기존 대비 32% 이상의 중량 절감을 수행하였다.

저온 환경에서 Cronobacter sakazakii의 저항과 생존 (Resistance and Survival of Cronobacter sakazakii under Environmental Stress of Low Temperature)

  • 김세훈;장성란;정현정;방우석
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.612-619
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    • 2011
  • C. sakazakii ATCC 12868, 29004, 29544를 이용하여 저온 저장 중의 변화를 살펴보고 저온과 냉/해동, 저온과 산, 저온에서 starvation한 것과 냉/해동의 교차저항에 대해 알아보았다. C. sakazakii를 $5^{\circ}C$에서 10일간 저장하였을 때 모든 균주들에서 1 log CFU/mL의 사멸을 보였다. C. sakazakii를 $13^{\circ}C$에서 배양한 결과, C. sakazakii ATCC 12868, 29004는 각각 7일째, 5일째에 $10^9$ CFU/mL을 나타냈고 C. sakazakii ATCC 29544는 5일 배양 후부터 30일 동안 $10^9$ CFU/mL에 도달하지 못하고 $10^8$ CFU/mL를 유지하였다. 저온과 냉/해동의 교차저항 결과, C. sakazakii ATCC 12868, 29004에서 대조구와 $5^{\circ}C$에서 2일간 저장한 것은 4 log CFU/mL의 사멸을 보였고 $13^{\circ}C$에서 배양한 것은 일정한 균수를 유지하였다. 저온과 산의 교차저항 실험에서 C. sakazakii ATCC 29544를 제외하고 다른 두 균주에서 대조구에 비해 $5^{\circ}C$ 에서 2일간 저장한 것, $13^{\circ}C$에서 배양한 것은 일정하게 높은 생존율을 보였다. C. sakazakii는 멸균된 $5^{\circ}C$ 0.1% 펩톤수에서 starvation한 것이 $5^{\circ}C$의 TSB배지와 멸균된 증류수에서 starvation한 것보다 냉/해동 환경에서 D값이 가장 높게 나타났다. C. sakazakii는 $5^{\circ}C$에서 균의 생장이 저해되었지만 $13^{\circ}C$에서 C. sakazakii의 생장이 가능하였다. 이 연구 결과는 저온에서 적응하거나 저온에서 배양된 C. sakazakii의 다른 환경에서 교차저항성을 알아보는데 유용한 기초 자료로 사용될 수 있을 것이다.

다양한 지반 및 지진하중 조건을 고려한 해저철도 터널의 동적 수치모델 분석 (Analysis on dynamic numerical model of subsea railway tunnel considering various ground and seismic conditions)

  • 곽창원;박정준;유민택
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제25권6호
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    • pp.583-603
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    • 2023
  • 최근 기계식 터널 굴착기술의 발전과 수압을 받는 해저철도 터널의 특성 상 쉴드TBM 공법이 해저철도 터널 설계 및 시공에 널리 적용되고 있다. 해저철도 터널은 일반적인 지중응력상태에서 거동하지 않고 외부 수압이 상시재하되는 상태이며 지진 시 지진파의 증폭에 의한 영향을 받게 된다. 특히 연약지반, 연약토사-암반 복합지반, 단층파쇄대 등 다양한 지반조건 하에서 작용하는 지진하중은 터널 변위 및 지보재 응력의 급격한 변화를 초래하여 터널 안전성에 큰 영향을 미친다. 또한 지진하중의 주기특성, 지진파형, 최대가속도 등의 재하조건에 따라 지반 및 터널의 동적 응답이 달라지며 이는 지반조건과 결합하여 더욱 복잡한 지반-터널 구조물계의 거동을 보여주게 된다. 본 연구에서는 해저철도 터널의 동적거동 평가를 위하여 수압을 고려하여 지반-터널 구조물계 전체를 유한차분해석 기법으로 모델링 하고 상호 지진 시 구조물 응답을 분석하였다. 해저철도 터널의 지진 시 동적 거동에 영향을 미치는 주요 인자는 지반조건과 지진파이므로 가상 지반조건에 따라 총 6가지의 해석 Case를 설정하였다. 가상 지반조건은 해석 대상영역의 지반이 모두 토사(풍화토)인 경우(Case-1), 모두 암반(경암)인 경우(Case-2), 터널 진행방향(종방향)으로 토사와 암반의 복합지반인 경우(Case-3), 암반 내 폭이 상대적으로 좁은 파쇄대(w = 2.0 m)를 터널이 통과하는 경우(Case-4), 터널 진행방향(종방향)으로 연약토사와 암반의 복합지반인 경우(Case-5), 암반 내 폭이 상대적으로 넓은 파쇄대(w = 10.0 m)를 터널이 통과하는 경우(Case-6)으로 구분하여 각각 모델링을 수행하였다. 해석 결과 지진에 의한 수평변위는 지반물성 증가에 따라 커지는 경향을 나타내었으나 주변 지반의 구속효과와 강성 세그먼트로 결합된 쉴드터널 구조물의 특성으로 인하여 다소 억제되는 경향도 함께 관찰되었다. 세그먼트의 부재력은 변위 발생 경향과는 달리 지반 강성이 약할수록 현저히 증가하는 경향을 나타내었으며 오히려 변위 억제 효과에 따른 부재력 증가가 뚜렷하게 관찰되는 특성을 확인하였다.

Exploiting cDNA Microarray-Based Approach Combined with RT-PCR Analysis to Monitor the Radiation Effect: Antioxidant Gene Response of ex vivo Irradiated Human Peripheral Blood Lymphocyte

  • Sung, Myung-Hui;Jun, Hyun-Jung;Hwang, Seung-Yong;Hwang, Jae-Hoon;Park, Jong-Hoon;Han, Mi-Young;Lee, U-Youn;Park, Eun-Mi;Park, Young-Mee
    • 한국환경성돌연변이발암원학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.142-148
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    • 2002
  • Although ionizing radiation (IR) has been used to treat the various human cancers, IR is cytotoxic not only to cancer cells but to the adjacent normal tissue. Since normal tissue complications are the limiting factor of cancer radiotherapy, one of the major concerns of IR therapy is to maximize the cancer cell killing and to minimize the toxic side effects on the adjacent normal tissue. As an attempt to develop a method to monitor the degree of radiation exposure to normal tissues during radiotherapy, we investigated the transcriptional responses of human peripheral blood lymphocytes (PBL) following IR using cDNA microarray chip containing 1,221 (1.2 K) known genes. Since conventional radiotherapy is delivered at about 24 h intervals at 180 to 300 cGy/day, we analyzed the transcriptional responses ex-vivo irradiated human PBL at 200 cGy for 24 h-period. We observed and report on 1) a group of genes transiently induced early after IR at 2 h, 2) of genes induced after IR at 6 h, 3) of genes induced after IR at 24 h and on 4) a group of genes whose expression patters were not changed after IR. Since Biological consequences of IR involve generation of various reactive oxygen species (ROS) and thus oxidative stress induced by the ROS is known to damage normal tissues during radiotherapy, we further tested the temporal expression profiles of genes involved in ROS modulation by RT-PCR. Specific changes of 6 antioxidant genes were identified in irradiated PBL among 9 genes tested. Our results suggest the potential of monitoring post-radiotherapy changes in temporal expression profiles of a specific set of genes as a measure of radiation effects on normal tissues. This type of approach should yield more useful information when validated in in vivo irradiated PBL from the cancer patients.

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중금속 오염에 대한 Phytoremediation 용 야생식물 연구 (Study on the Potential of Phytoremediation using Wild Plants for Heavy Metal Pollution)

  • 강병화;심상인;이상각;김광호;정일민
    • 한국환경농학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.312-318
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    • 1998
  • 중금속 오염에 대한 식물복원법(phytoremediation)에 적합한 식물종의 탐색과 확립에 필요한 기초자료를 얻기 위하여 본 연구를 수행하였다. 공시 식물은 단풍잎돼지풀, 갓, 소리쟁이, 어저귀와 같은 야생식물을 이용하였다. 이들 종에 중금속으로 카드뮴과 구리를 처리하여 유묘의 출현과 유묘시기의 생육의 변화 및 양액재배를 통해 중금속이 이들 종에 미치는 영향과 축적되는 정도를 알아보았다. 공시종을 모래에 파종 후 중금속을 토양내 위험 수준으로 처리하고 pH를 6.5, 5.5, 4.5 조절하였을 때 pH가 낮아질수록 출현율 및 유묘의 생육은 저하되었으며 카드뮴에 비해 구리의 피해가 좀더 심하였다. 공시종 중 phy-toremediation에 가장 적합한 종은 단풍잎돼지풀이었으며 이종은 중금속에 의한 유묘의 출현과 초기 생육의 영향이 다른 종에 비해 적었으며, 양액 재배에 있어서도 $20{\mu}mol/L$Cd와 $80{\mu}mol/L$ Cu정도의 농도 처리에 의한 피해 정도가 미약하였다. 미국돼지풀은 중금속 축적량이 유묘의 카드뮴 311mg/kg, 구리 369mg/kg 정도가 축적되어 양호한 결과를 나타냈다.

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소량관수로 인한 난지형 잔디의 생리적 반응 (Physiological Responses of Warm-Season Turfgrasses under Deficit Irrigation)

  • 이준희
    • 아시안잔디학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.9-22
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    • 2009
  • 본 연구는 전 세계적으로 물 부족 현상으로 인한 물의 사용에 대한 관심이 증가함에 따라 네 종류의 난지형 잔디에 각기 다른 비율의 적자란수를 함으로써 식물의 생리학적인 반응, 즉 시각적 품질, 잎의 물 함량, 엽록소 함량, 광합성, 물 이용효율 등이 어떤 반응을 보이는지를 이해하고 그에 따른 상관관계를 분석 해보고자 했다. 결론적으로 20% 정도 적자 관수를 했을 때 식물은 약간의 스트레스를 받는 상태에서도 적자 관수를 하지 않은 식물과 비교했을 때 광합성량의 차이가 없었으며 가장 이상적인 생리학적인 반응을 보였다. 뿌리 발육 부분에 있어서도 적자관수를 통한 건조스트레스는 깊은 뿌리 생육을 촉진하는 관리방법으로 적용되었다. 다음 연구는 잔디가 각기 다른 토양 수분상태에서 일정하게 유지되었을때 지상부와 지하부의 생육에 따른 생리학적인 반응에 대한 연구로 확대되어야 할 것이다.

NaCl stress에 의한 몇가지 콩 품종들의 생육과 광합성 반응 (Response of Growth and photosynthesis to NaCl stress in Soybean(Glysine max L.) Seedlings)

  • 조진웅;김충수
    • 한국환경농학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.166-170
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    • 2000
  • 본 연구는 우리 나라 콩 장려품종인 단원콩, 황금콩, 광안콩 등 3가지 품종을 대상으로 100mM NaCl 처리에 따른 30일 묘의 생육특성 및 광합성 반응을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었기에 보고하는 바이다. 주경장과 주경절수는 NaCl 처리로 감소하였으며, 엽면적 및 건물중 역시 크게 감소하였다. 품종간 차이는 그다지 크지 않았지만 황금콩이 다른 두품종보다 감소정도가 적은 것으로 나타났다. 잎, 줄기, 뿌리로 구분한 건물중 변화는 줄기의 건물중이 가장 크게 감소하였으며 다음이 잎, 뿌리 순으로 NaCl에 영향을 받았다. 비엽면적(SLA), 지상부와 지하부 비율(Shoot/Root), 잎과 지하부의 비율(Leaf/Root)은 황금콩이 처리간에 차이가 없었으나 나머지 두 품종은 NaCl 처리로 감소하였으며, 옆위별 잎 두께는 무처리는 옆위간에 큰 차이를 보이지 않았지만 100mM MaCl 처리는 일정한 경향을 보이지 않았다. 제 1엽과 2엽의 엽록소 함량의 경시적 변화는 무처리는 처리 후 15일째에 급격히 증가하였지만 NaCl 처리는 점차 감소하는 경향을 보였다. 제 2엽의 광합성 속도는 경시적으로 일정한 경향을 보였지만 NaCl 처리로 광합성 속다가 감소하였으며 처리 후 20일째에 가장 많이 감소하였다. 광합성 속도와 기공전도도 및 증산속도와의 관계는 유의한 상관이 인정되었다.

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도심하천 생태계의 수환경 평가를 위한 생지표 바이오마커 및 바이오인디케이터 메트릭 속성 및 다변수 생태 모형 (Multiple-biometric Attributes of Biomarkers and Bioindicators for Evaluations of Aquatic Environment in an Urban Stream Ecosystem and the Multimetric Eco-Model)

  • 강한일;강남이;안광국
    • 환경영향평가
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    • 제22권6호
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    • pp.591-607
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    • 2013
  • 본 연구에서는 생물학적 바이오마커, 물리적 서식지 지표 및 화학적 수질지표를 종합하여 12-메트릭 생태평가 모형을 확립하였고, 도심하천에 적용하여 수생태계 평가를 실시하였다. 생태모형 적용을 위해 도심하천의 상류역의 대조군 지역($C_Z$), 중류의 전이대($T_Z$) 및 하류역의 오염지역(IZ)을 선정한 후, 모델값에 대한 계절별 변이특성을 분석하였다. DNA 손상도 분석은 혈액을 이용한 단세포 전기영동법(Single-cell gel electrophoresis, SCGE)인 Comet assay 지표에 의거한 생지표 메트릭으로 이용되었고, Tail moment, Tail DNA(%) 및 Tail length(${\mu}m$)값이 분석되었다. DNA의 손상은 하류역의 오염지역($I_Z$)에서 분명하게 나타났지만, 대조군($C_Z$) 지역에서는 그렇지 않았다. 개체군 지표로서 비만도 지수인 $C_F$ 값 분석, 체장빈도 분포 지표 및 개체 이상도(Abnormality) 지표가 생물지표로서 이용되었다. 물리적 서식지 지표는 QHEI 모델을 이용하였고, 4개 메트릭이 분석되었다. 화학적 수질지표는 부영양화 지표인 인(P)/질소(N), 화학적 산소요구량 및 전기전도도 지표가 이용되었다. 본 연구를 종합해보면, 12-메트릭 생태모형의 생지표 속성은 대조군($C_Z$)지역에 비해 오염지역($I_Z$)에서 화학적 스트레스 지표(부영양화 지표)에 아주 민감하게 반응 하는 것으로 나타났으며, 또한 이들은 부분적으로 서식지 평가지표에 의해 영향 받는 것으로 분석되었다.

콘크리트매트 피복을 이용한 잠제하 해저지반에서의 액상화 대책공법에 관한 수치해석 (불규칙파 조건) (Numerical Analysis on Liquefaction Countermeasure of Seabed under Submerged Breakwater Using Concrete Mat Cover (for Irregular Waves))

  • 이광호;류흥원;김동욱;김도삼;김태형
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제29권1호
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    • pp.20-35
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    • 2017
  • 잠제와 같은 중력식구조물 하부 해저지반에 고파랑이 장시간 작용하는 경우 토립자내 간극의 체적변화를 일으키는 과정에서 과잉간극수압이 크게 발생될 수 있고, 이에 따른 유효응력의 감소에 의하여 구조물 근방 및 하부의 해저지반에 액상화가 발생될 수 있으며, 종국에는 구조물이 침하파괴될 가능성이 있다. 또한, 액생화를 방지하기 위한 대책공법으로 규칙파의 경우 콘크리트매트를 해저지반상에 포설하여 구조물의 동적변위 및 지반내 간극 수압 및 간극수압비가 감소하는 것을 규명하였다. 본 연구에서는 실해역을 모사한 불규칙파랑을 대상으로 규칙파 해석에서 적용된 동일한 수치해석법을 적용하여 잠제의 동적변위 및 해저지반내 간극수압, 간극수압비 등과 같은 지반거동의 시 공간변화를 규칙파의 경우와 대비하면서 액상화 가능성을 검토하였다. 이로부터 불규칙파동장하에서도 콘크리트매트하의 해저지반내에서 액상화 가능성을 크게 줄일 수 있고, 한정된 본 결과이지만 콘크리트매트가 포설된 경우에도 액상화 평가시 불규칙파의 유의파에 해당하는 파랑조건을 적용한 규칙파 해석이 더욱 안정적인 설계로 된다는 것을 확인할 수 있었다.

콘크리트매트 피복을 이용한 잠제하 해저지반에서의 액상화 대책공법에 관한 수치해석(규칙파 조건) (Numerical Analysis on Liquefaction Countermeasure of Seabed under Submerged Breakwater using Concrete Mat Cover (for Regular Waves))

  • 이광호;류흥원;김동욱;김도삼;김태형
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제28권6호
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    • pp.361-374
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    • 2016
  • 잠제와 같은 중력식구조물하 해저지반에 고파랑이 장시간 작용하는 경우 지반을 구성하는 토립자내 간극의 체적 변화과정에서 과잉간극수압이 크게 발생될 수 있고, 이에 따른 유효응력의 감소에 의하여 구조물 근방 및 하부지반이 액상화될 수 있으며, 종국에는 구조물이 침하파괴될 가능성이 있다는 사실이 규칙파 및 불규칙파 조건하의 선행연구에서 규명되었다. 본 연구에서는 잠제 주변지반에서 발생되는 액상화를 방지하기 위한 대책공법으로 주로 하천에서 세굴방지공으로 사용되어온 콘크리트매트를 해저지반상에 포설하는 방안을 제시하고, 이에 따른 잠제와 콘크리트매트를 포함한 구조물의 동적변위, 지반내 간극수압과 간극수압비 등을 콘크리트매트가 적용되지 않은 원지반의 경우와 비교 검토한다. 이로부터 콘크리트매트하의 해저지반내에서 상대밀도의 증가에 따라 액상화 가능성을 크게 줄일 수 있다는 것을 규칙파 작용하의 수치해석으로부터 확인할 수 있었다.