• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권5호
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• pp.630-637
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• 2022

The objective of this study was to optimize industrial-grade media for improving the biomass production of Weissella cibaria JW15 (JW15) using a statistical approach. Eleven variables comprising three carbon sources (glucose, fructose, and sucrose), three nitrogen sources (protease peptone, yeast extract, and soy peptone), and five mineral sources (K₂HPO₄, potassium citrate, ⳑ-cysteine phosphate, MgSO₄, and MnSO₄) were screened by using the Plackett-Burman design. Consequently, glucose, sucrose, and soy peptone were used as significant variables in response surface methodology (RSM). The composition of the optimal medium (OM) was 22.35 g/l glucose, 15.57 g/l sucrose, and 10.05 g/l soy peptone, 2.0 g/l K₂HPO₄, 5.0 g/l sodium acetate, 0.1 g/l MgSO₄·7H₂O, 0.05 g/l MnSO₄·H₂O, and 1.0 g/l Tween 80. The OM significantly improved the biomass production of JW15 over an established commercial medium (MRS). After fermenting OM, the dry cell weight of JW15 was 4.89 g/l, which was comparable to the predicted value (4.77 g/l), and 1.67 times higher than that of the MRS medium (3.02 g/l). Correspondingly, JW15 showed a rapid and increased production of lactic and acetic acid in the OM. To perform a scale-up validation, batch fermentation was executed in a 5-l bioreactor at 37℃ with or without a pH control at 6.0 ± 0.1. The biomass production of JW15 significantly improved (1.98 times higher) under the pH control, and the cost of OM was reduced by two-thirds compared to that in the MRS medium. In conclusion, OM may be utilized for mass producing JW15 for industrial use.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제32권5호
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• pp.12-19
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• 2004

본 연구는 표고버섯균의 액체배양을 통한 protease효소의 최적생산 조건을 찾고, 생산된 protease 의 효소적 특성을 구명하고자 실시하였다. Protease 대량생산을 위한 공사균으로서 표고버섯균(Lentinula edodes)을 사용하였으며, 최적생산 조건을 구명하기 위하여 생산기질의 조성, 배양조건, 배양기간 등을 검토하였다. 배지의 조성별 protease 생산성에 있어서는 밀기울+옥수수가루+물+옥수수기름(WB+CF+W+CO)조합이 84.8 U/g으로서 가장 높은 protease 생산성을 보여주었고, 콩가루와 소맥분조합의 protease 생산성이 매우 낮은 것을 알 수 있었다. Protease 생산을 위한 배양매체로서 acetate buffer에서는 전혀 protease의 생산이 되지 않았으며, pH 6.2의 이온교환수가 80.5 U/g 의 가장 높은 protease 생산성을 나타냈다 이온교환수를 pH 4.0으로 조절하였을 때 생산성은 62.3 U/g 으로 낮아졌다. 배양기간에 따른 protease 생산성은 배양시간이 경과됨에 따라 증가하였으며, 72시간 배양으로 90.6 U/g 의 최대값에 달하였고, 그 이후 점차 감소하는 경향으로 나타났다 Sephadex G-75 chromatography 로 측정한 생산된 protease 의 분자량은 약 45,000 이었다. Lentinula edodes를 이용하여 생산된 protease의 효소특성을 상이한 pH 및 온도의 조건에서 조사한 결과, 최적 pH는 4에서 나타났으며, 37℃(1 시간)에서 측정한 활성은 pH 4~6 범위에 있었다. Protease의 온도안정성을 조사한 결과 최적온도는 55℃에서 나타났으며, 30~60℃의 넓은 온도범위에서 안정함을 알 수 있어서 이 효소는 소화용 제제, 식품공업, 맥주제조업 및 가죽무두질 등 널리 이용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 분석과학
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• 제35권6호
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• pp.256-266
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• 2022

원자력 이용시설에서 발생하는 방사성 폐기물의 처분을 위해서 ¹²⁹I 와 같이 긴 반감기를 지니는 핵종의 농도를 결정하는 것은 매우 중요하다. 특히, 토양과 콘크리트와 같은 고체 시료내의 방사성 핵종들을 분석하기 위해서는 시료 중의 관심 핵종만을 효과적으로 분리하고 정제하는 과정이 필수적이다. 본 연구에서는 고온 연소로를 이용하여 고체 시료 중 ¹²⁹I를 분석하는 절차를 확립하였다. 시료에서 휘발된 ¹²⁹I은 환원제(NaHSO₃)를 첨가한 0.01 M HNO₃으로 포집 되어 ICP-MS로 신속하게 측정할 수 있었다. 이때, 시료에 첨가한 ¹²⁹I의 회수율을 높이고자 연소온도, 이동상 가스의 종류, 촉매 그리고 포집용액과 같은 연소로 분석 조건들을 최적화하였다. 또한, 본 연구에서 확립된 ¹²⁹I의 분석조건을 다른 휘발성 핵종(³H, ¹⁴C)의 동시분석에 적용할 수 있도록 최적화하였다. 최종적으로 고온 연소로를 사용하여 휘발성 핵종들을 분리한 후, 이들을 LSC (³H, ¹⁴C)와 ICP-MS (¹²⁹I)로 각각 측정하는 분석 절차의 유효성을 평가하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권3호
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• pp.842-848
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• 2022

Parametric studies of heat transfer and fluid flow are very important research of interest because the design and operation of fluid flow and heat transfer systems are guided by these parametric studies. The safety of the system operation and system optimization can be determined by decreasing or increasing particular fluid flow and heat transfer parameter while keeping other parameters constant. The parameters that can be varied in order to determine safe and optimized system include system pressure, mass flow rate, heat flux and coolant inlet temperature among other parameters. The fluid flow and heat transfer systems can also be enhanced by the presence of or without the presence of particular effects including gravity effect among others. The advanced Generation IV reactors to be deployed for large electricity production, have proven to be more thermally efficient (approximately 45% thermal efficiency) than the current light water reactors with a thermal efficiency of approximately 33 ℃. SCWR is one of the Generation IV reactors intended for electricity generation. High Performance Light Water Reactor (HPLWR) is a SCWR type which is under consideration in this study. One-eighth of a proposed fuel assembly design for HPLWR consisting of 7 fuel/rod bundles with 9 coolant sub-channels was the geometry considered in this study to examine the effects of system pressure and mass flow rate on wall and fluid temperatures. Gravity effect on wall and fluid temperatures were also examined on this one-eighth fuel assembly geometry. Computational Fluid Dynamics (CFD) code, STAR-CCM+, was used to obtain the results of the numerical simulations. Based on the parametric analysis carried out, sub-channel 4 performed better in terms of heat transfer because temperatures predicted in sub-channel 9 (corner subchannel) were higher than the ones obtained in sub-channel 4 (central sub-channel). The influence of system mass flow rate, pressure and gravity seem similar in both sub-channels 4 and 9 with temperature distributions higher in sub-channel 9 than in sub-channel 4. In most of the cases considered, temperature distributions (for both fluid and wall) obtained at 25 MPa are higher than those obtained at 23 MPa, temperature distributions obtained at 601.2 kg/h are higher than those obtained at 561.2 kg/h, and temperature distributions obtained without gravity effect are higher than those obtained with gravity effect. The results show that effects of system pressure, mass flowrate and gravity on fluid flow and heat transfer are significant and therefore parametric studies need to be performed to determine safe and optimum operating conditions of fluid flow and heat transfer systems.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제21권3호
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• pp.74-79
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• 2022

In this study, the plasma corrosion resistance and the change in the number of contamination particles generated using the plasma etching process and cleaning process of coating parts for semiconductor plasma etching equipment were investigated. As the coating method, atmospheric plasma spray (APS) was used, and the powder materials were Y₂O₃ and Y₃Al₅O₁₂ (YAG). There was a clear difference in the densities of the coatings due to the difference in solubility due to the melting point of the powdered material. As a plasma environment, a mixed gas of CF₄, O₂, and Ar was used, and the etching process was performed at 200 W for 60 min. After the plasma etching process, a fluorinated film was formed on the surface, and it was confirmed that the plasma resistance was lowered and contaminant particles were generated. We performed a surface cleaning process using piranha solution(H₂SO₄(3):H₂O₂(1)) to remove the defect-causing surface fluorinated film. APS-Y₂O₃ and APS-YAG coatings commonly increased the number of defects (pores, cracks) on the coating surface by plasma etching and cleaning processes. As a result, it was confirmed that the generation of contamination particles increased and the breakdown voltage decreased. In particular, in the case of APS-YAG under the same cleaning process conditions, some of the fluorinated film remained and surface defects increased, which accelerated the increase in the number of contamination particles after cleaning. These results suggest that contaminating particles and the breakdown voltage that causes defects in semiconductor devices can be controlled through the optimization of the APS coating process and cleaning process.

• 실천공학교육논문지
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• 제14권1호
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• pp.119-125
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• 2022

교육용으로 사용되는 피삭재(소재)는 SM20C, Al6061, 아크릴 등의 소재를 사용한다. SM20C 소재는 탄소강으로서 자격증 시험 및 기능경기대회에서 많이 사용되지만 산업현장에서도 많이 사용된다. Al6061 소재는 탄소강에 비하여 경도가 낮아지고 전성(연성)이 강한 소재이기에 공구의 구성인선이 많이 발생하는 소재라고 한다. 아크릴 소재를 이용하여 학생들에게 실습지도 하면 어느 부분에서 과다 절삭으로 인하여 진동이 발생하고 공구의 파손이 발생하는 소재이다. 이러한 과정에서 5축장비인 2NC헤드에게 가해지는 충격이 정밀도 제어에는 어느정도 영향을 줄 수 있는지 알아본다. 5축장비의 가장 취약한 부분은 AC축을 제어하는 헤드가 가장 약한 부분이라 할 수 있다. 이 부분의 정밀도 및 누적 공차가 발생할 경우 모든 제품의 정밀도가 떨어지는 현상이 발생한다. 따라서 2NC헤드의 핵심적인 부분, 스핀들 하우징은 Al7075 T6(미국 알코아사) 소재를 사용하여 진행하였다. 이 소재에서 작용되는 진동 및 절삭 과정에서 힘을 극한조건에서 유한요소 해석으로 적용되는 값을 밝혀 내고자 해석을 진행하였다. 이러한 해석 데이터를 활용하여 학생들이 5축절삭 보다 5축가공기의 구조를 보고 이해하는데 도움이 되기를 기대한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.45-52
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• 2023

고가의 발전기를 사용하는 발전 방법은 일부 도서의 경우 전력수요 증가로 인한 예비전력 부족과 고비용의 디젤 발전기 운영과 같은 문제점들을 안고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 폐열을 열원으로 이용하는 ORC시스템 적용을 통하여 발전 설비의 효율을 증가시킬 필요가 있다. 따라서 가격 경쟁력과 고신뢰성의 ORC 발전시스템의 현장 기술이 요구되며 발전기의 최적화 기술의 효과가 크기 때문에 본 연구에서는 2개의 발전기 설계를 수행하여 최적화된 30kW 출력을 갖는 고효율의 발전기를 얻었다. 2개의 설계된 모델들에 대한 모의 데이터 비교 결과 발전기의 12,000rpm 기준에서 SPM factor 46.2%의 경우 약 23.2kW의 출력과 92.1%의 효율을 보였고, SPM factor 44.46%의 경우 발전기의 출력은 27.9kw와 93.6%의 효율을 확인하였다. SPM factor 44.46%를 갖는 개선된 설계모델의 시제품 검증을 위하여 110kW 모터 동력계를 갖는 시제품 시험시스템을 설치하였으며 2,000rpm 기준 정격용량 25kW의 조건에서 92.08% 효율을 얻었으며, 시제품 발전기의 시험결과 발전기 설계의 유효성을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제33권3호
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• pp.268-276
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• 2023

본 연구는 carvedilol과 ivabradine의 이층정 제형 개발에 있어 carvedilol 속방층의 제형조건을 최적화하기 위해 수행되었다. Full-factorial design of experiments를 사용하여 carvedilol 속방층(wet granulation part)의 첨가제(microcrystalline cellulose, citric acid, crospovidone) 및 타정 시 공정변수(main compression)를 확인하였고 각 독립변수에 대한 7가지 종속변수(함량, 함량 균일성, 경도, 마손도, 붕해, 용출(pH 1.2 및 6.8)를 design expert software를 사용하여 평가하였다. Design of experiments (DoE) 실험에서 도출된 Analysis of Variance (ANOVA) 결과를 통해 main compression은 경도, 마손도, 붕해 시간에 유의한 영향을 주었고, microcrystalline cellulose는 마손도, 용출에 주요한 영향을 주었음을 확인하였다. 또한, citric acid는 마손도, crospovidone은 마손도, 용출에 주요한 영향을 주었음을 확인하였다. DoE실험 결과를 종합하여 최종적으로 도출된 설계공간에 따라 microcrystalline cellulose (약 18.0-32.0 mg), citric acid (약 0.5-12.0 mg), main compression (약 615-837 kgf)의 최적의 범위 내에서 초기 위험평가에서 평가된 모든 위험요인이 제거된 carvedilol 속방층의 최적 제조 범위를 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제33권5호
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• pp.422-428
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• 2023

본 연구는 다양한 식물성 원료의 첨가에 따른 치킨스톡의 영양성분 향상 및 단백질 용출을 증가시키기 위한 목적으로 수행되었다. 유기산에 의한 단백질 용출 증가를 목적으로 사과를 첨가한 치킨스톡(CSA, chicken stock added apple)을 제조하여 사과를 첨가하지 않은 치킨스톡(CS, chicken stock)과 비교하였다. 시료의 당도 분석 결과 CSA군이 CS군에 비해 비교적 높은 당도를 나타냈다. CSA군의 조단백 함량을 측정한 결과, CS군과 비교하여 유의적으로 높게 나타났다. 사과 첨가로 당도가 높게 나타나 사과의 양을 줄이고 유기산 함량이 높은 토마토를 첨가한 군(CSA-T, chicken stock added apple and tomato)과 토마토 및 레몬을 첨가한 군(CSA-TL, chicken stock added apple, tomato and lemon)을 추가하여 성분을 비교하였다. 치킨스톡의 조단백 함량을 측정한 결과, CSA-TL군의 조단백질 함량은 CSA-T군에 비해 35% 증가하였다. 이러한 결과를 바탕으로 CS군, CSA-TL군 및 시판용 치킨스톡(CCS, commercial chicken stock)군의 영양소 분석을 하여 비교하였다. 조단백질의 경우 CSA-T군은 CS군에 비해 약 79% 향상되었으며, 시판용 치킨스톡에 비해 약 6.8배 정도의 단백질을 함유하고 있는 것으로 나타났다. 아미노산 분석 결과 CS군에 비해 CSA-TL군에서 glutamic acid, aspartic acid 및 각종 필수아미노산의 함량이 증가하였다. 본 연구에서 개발한 치킨스톡은 기존 제품을 대체할 수 있는 건강지향적 제품으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.143-151
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• 2010

지문분류는 1:N 지문인식 시스템의 효율성을 높이는 단계로 지문의 매칭 시간 단축과 인식의 정확성을 높여주는 역할을 한다. 지문 각 클래스의 융선 패턴은 한 개 이상의 클래스와 중복되는 성질을 가지기 때문에 지문분류 작업은 어렵다. 또한 잡음을 많이 포함하거나 예외적인 입력 상태인 경우에도 분류 작업은 어려워진다. 본 논문에서는 다양한 품질의 지문을 효과적으로 분류하기 위해 지문의 방향특징을 이용해 확률 모델을 설계하고, 이를 최적화 하여 지문분류를 수행하는 방법을 제안하였다. 지문 융선을 픽셀단위로 탐색하여 방향 값을 산출하고, 산출된 방향 값을 일정 픽셀 단위로 병합하여 지문의 방향특징을 추출한다. 추출된 방향 특징을 이용해 확률론적 정보추출 및 인식 방식인 마코프 모델을 이용하여 지문의 클래스별 마코프 모델을 생성한다. 생성된 클래스별 마코프 모델의 상태전이 행렬을 분석하여 클래스별 분류 모델의 가중치 항목을 결정하고 유전자 알고리즘을 이용하여 지문분류 성능을 향상시킬 수 있는 최적의 수치를 찾아낸다. 유전알고리즘에 의해 최적화된 분류모델에 다양한 품질의 지문 데이터베이스를 적용하여 실험해 본 결과 최적화 되기 전의 분류 모델에 비해 우수한 분류성능을 보였다. 또한 실험에 사용한 다양한 품질의 데이터베이스를 분석해본 결과 제안한 방법은 특이점 유, 무 및 상태에 독립적으로 예외적인 입력상황의 지문에 대해 효율적으로 지분분류를 수행했다.