Kim, Ji Youn;Yoon, Hyun Ki;Im, Chae Nam;Cho, Jang-Hyeon
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.35
no.4
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pp.377-385
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2022
Thermal batteries are specialized as primary reserve batteries that operate when the internal heat source is ignited and the produced heat (450~550℃) melts the initially insulating salt into highly conductive eutectic electrolyte. The heat source is composed of Fe powder and KClO4 with different mass ratios and is inserted in-between the cells (stacks) to allow homogeneous heat transfer and ensure complete melting of the electrolyte. An ideal heat source has following criteria to satisfy: sufficient mechanical durability for stacking, appropriate heat calories, ease of combustion by an igniter, stable combustion rate, and modest peak temperature. To satisfy the aforementioned requirements, Fe powder must have high surface area and porosity to increase the reaction rate. Herein, the hydrothermal and spray drying synthesis techniques for Fe powder samples are employed to investigate the physicochemical properties of Fe powder samples and their applicability as a heat source constituent. The direct comparison with the state-of-the-art Fe powder is made to confirm the validity of synthesized products. Finally, the actual batteries were made with the synthesized iron powder samples to examine their performances during the battery operation.
The paper presents the effect of operating temperatures and flow rates on the distillate flux that can be obtained from a hydrophobic membrane having the characteristics: pore size of 0.15 ㎛; thickness of 130 ㎛; and 85% porosity. That membrane in the present investigation could be the direct contact (DCMD) or the air-gap membrane distillation (AGMD). To model numerically the membrane distillation processes, the two-dimensional computational fluid dynamic (CFD) is used for the DCMD and AGMD cases here. In this work, DCMD and AGMD models have been validated with the experimental data using different flows (Parallel and Counter-current flows) in non-steady-state situations. A good agreement is obtained between the present results and those of the experimental data in the literature. The new approach in the present numerical modeling has allowed examining effects of the nature of materials (Polyvinylidene fluoride (PVDF) polymers, copolymers, and blends) used on thermal properties. Moreover, the effect of the area surface of the membrane (0.021 to 3.15 ㎡) is investigated to explore both the laminar and the turbulent flow regimes. The obtained results found that copolymer P(VDF-TrFE) (80/20) is more effective than the other materials of membrane distillation (MD). The mass flux and thermal efficiency reach 193.5 (g/㎡s), and 83.29 % using turbulent flow and an effective area of 3.1 ㎡, respectively. The increase of feed inlet temperatures and its flow rate, with the reduction of cold temperatures and its flow rate are very effective for increasing distillate water flow in MD applications.
This paper introduces an automatic steering system for straight traveling capable of being mounted on drivable agricultural machinery which user can handle it such as a tractor, a transplant, etc. The modular automatic steering device proposed in the paper is composed of RTK GNSS, IMU, HMI, hydraulic valve, and wheel sensor. The path generation method of the automatic steering system is obtained from two location information(latitude and longitude on each point) measured by GNSS in advance. From HMI, a straight path(AB line) can be created by connecting latitude and longitude on each point and the device makes the machine able to follow the path. During traveling along the reference path, it acquires the real time position data every sample time(0.1s), compares the reference with them and calculates the lateral deviation. The values of deviation are used to control the steering angle of the machine using hydraulic valve mounted on the axle of front wheel. In this paper, Pure Pursuit algorithm is applied used in autonomous vehicles frequently. For the analysis of traveling characteristics, field tests were executed about these conditions: velocity of 2, 3, 4km/h which is applied to general agricultural work and ground surface of solid(asphalt) and weak condition(soil) such as farmland. In the case of weak ground state, two experiments were executed about no-load(without work) and load(with work such as plowing). The maximum average deviations were presented 2.44cm, 7.32cm, and 11.34cm during traveling on three ground conditions : asphalt, soil without load and with load(plowing).
Cystatin, a cysteine protease inhibitor found in many parasites, plays important roles in immune evasion. This study analyzed the molecular characteristics of a cystatin from Fasciola hepatica (FhCystatin) and expressed recombinant FhCystatin (rFhcystatin) to investigate the immune modulatory effects on lipopolysaccharide-induced proliferation, migration, cytokine secretion, nitric oxide (NO) production, and apoptosis in mouse macrophages. The FhCystatin gene encoded 116 amino acids and contained a conserved cystatin-like domain. rFhCystatin significantly inhibited the activity of cathepsin B. rFhCystatin bound to the surface of mouse RAW264.7 cells, significantly inhibited cell proliferation and promoted apoptosis. Moreover, rFhCystatin inhibited the expression of cellular nitric oxide, interleukin-6, and tumor necrosis factor-α, and promoted the expression of transforming growth factor-β and interleukin-10. These results showed that FhCystatin played an important role in regulating the activity of mouse macrophages. Our findings provide new insights into mechanisms underlying the immune evasion and contribute to the exploration of potential targets for the development of new drug to control F. hepatica infection.
Ji, HongGeun;Kim, Jina;Hwang, Syjung;Kim, Dogun;Park, Eunil;Kim, Young Seok;Ryu, Seung Ki
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.10
no.5
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pp.161-168
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2021
Cracks affect the robustness of infrastructures such as buildings, bridge, pavement, and pipelines. This paper presents an automated crack detection system which detect cracks in diverse surfaces. We first constructed the combined crack dataset, consists of multiple crack datasets in diverse domains presented in prior studies. Then, state-of-the-art deep learning models in computer vision tasks including VGG, ResNet, WideResNet, ResNeXt, DenseNet, and EfficientNet, were used to validate the performance of crack detection. We divided the combined dataset into train (80%) and test set (20%) to evaluate the employed models. DenseNet121 showed the highest accuracy at 96.20% with relatively low number of parameters compared to other models. Based on the validation procedures of the advanced deep learning models in crack detection task, we shed light on the cost-effective automated crack detection system which can be applied to different surfaces and structures with low computing resources.
Lee, Seo Yi;Kim, Geon;Soh, Ho Young;Shin, Hyun Chool
Ocean and Polar Research
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v.44
no.2
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pp.113-126
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2022
This study was carried out to investigate the benthic polychaetous community and benthic ecosystem quality status on the adjacent continental shelf of Jeju Island, and field surveys were conducted at 31 stations in July and August, 2020. The surface sediment was generally composed of muddy sand facies and sandy mud facies, and the average particle size was medium silt (6.1±1.6∅). The benthic polychaetous community revealed a total of 73 species with a mean density of 242 ind./m2. The major dominant species were Notomastus latericeus, Ampharete arctica and Onuphis shirikishinaiensis. By the cluster analysis and nMDS results based on species composition of the benthic polychaetous community, the study area was divided into three station groups arranged from east to west by the water depth and sedimentary facies. The station group located in the west was subdivided into two station groups from south to north. From results of correlation analysis and PCA, it was found that the benthic polychaetous community in the study area had a strong correlation with the sedimentary environment and water depth. The benthic faunal community (or ecosystem) on the adjacent continental shelf of Jeju Island was assessed to be in a healthy state by biotic indices such as AMBI and BPI.
Background: There is an urgent need to find reliable and rapid bovine tuberculosis (bTB) diagnostics in response to the rising prevalence of bTB worldwide. Toll-like receptor 2 (TLR2) recognizes components of bTB and initiates antigen-presenting cells to mediate humoral immunity. Evaluating the affinity of antigens with TLR2 can form the basis of a new method for the diagnosis of bTB based on humoral immunity. Objectives: To develop a reliable and rapid strategy to improve diagnostic tools for bTB. Methods: In this study, we expressed and purified the sixteen bTB-specific recombinant proteins in Escherichia coli. The two antigenic proteins, MPT70 and MPT83, which were most valuable for serological diagnosis of bTB were screened. Molecular docking technology was used to analyze the affinity of MPT70, MPT83, dominant epitope peptide of MPT70 (M1), and dominant epitope peptide MPT83 (M2) with TLR2, combined with the detection results of enzyme-linked immunosorbent assay to evaluate the molecular docking effect. Results: The results showed that interaction surface Cα-atom root mean square deviation of proteins (M1, M2, MPT70, MPT83)-TLR2 protein are less than 2.5 A, showing a high affinity. It is verified by clinical serum samples that MPT70, MPT83, MPT70-MPT83 showed good diagnostic potential for the detection of anti-bTB IgG and M1, M2 can replace the whole protein as the detection antigen. Conclusions: Molecular docking to evaluate the affinity of bTB protein and TLR2 combined with ELISA provides new insights for the diagnosis of bTB.
Kim, T.Y.;Kang, M.H.;Kim, J.H.;Hong, J.K.;Yu, J.H.;Lee, J.I.
Journal of Powder Materials
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v.29
no.2
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pp.99-109
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2022
Powder flowability is critical in additive manufacturing processes, especially for laser powder bed fusion. Many powder features, such as powder size distribution, particle shape, surface roughness, and chemical composition, simultaneously affect the flow properties of a powder; however, the individual effect of each factor on powder flowability has not been comprehensively evaluated. In this study, the impact of particle shape (sphericity) on the rheological properties of Ti-6Al-4V powder is quantified using an FT4 powder rheometer. Dynamic image analysis is conducted on plasma-atomized (PA) and gas-atomized (GA) powders to evaluate their particle sphericity. PA and GA powders exhibit negligible differences in compressibility and permeability tests, but GA powder shows more cohesive behavior, especially in a dynamic state, because lower particle sphericity facilitates interaction between particles during the powder flow. These results provide guidelines for the manufacturing of advanced metal powders with excellent powder flowability for laser powder bed fusion.
Mohamad, Hisham;Tee, Bun Pin;Chong, Mun Fai;Lee, Siew Cheng;Chaiyasarn, Krisada
Smart Structures and Systems
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v.29
no.2
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pp.267-278
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2022
Pre-stressed concrete circular spun piles are widely used in various infrastructure projects around the world and offer an economical deep foundation system with consistent and superior quality compared to cast in-situ and other concrete piles. Conventional methods for measuring the lateral response of piles have been limited to conventional instrumentation, such as electrical based gauges and pressure transducers. The problem with existing technology is that the sensors are not able to assist in recording the lateral stiffness changes of the pile which varies along the length depending on the distribution of the flexural moments and appearance of tensile cracks. This paper describes a full-scale bending test of a 1-m diameter spun pile of 30 m long and instrumented using advanced fibre optic distributed sensor, known as Brillouin Optical Time Domain Analysis (BOTDA). Optical fibre sensors were embedded inside the concrete during the manufacturing stage and attached on the concrete surface in order to measure the pile's full-length flexural behaviour under the prescribed serviceability and ultimate limit state. The relationship between moments-deflections and bending moments-curvatures are examined with respect to the lateral forces. Tensile cracks were measured and compared with the peak strains observed from BOTDA data which corroborated very well. By analysing the moment-curvature response of the pile, the structure can be represented by two bending stiffness parameters, namely the pre-yield (EI) and post-yield (EIcr), where the cracks reduce the stiffness property by 89%. The pile deflection profile can be attained from optical fibre data through closed-form solutions, which generally matched with the displacements recorded by Linear Voltage Displacement Transducers (LVDTs).
Ahmed, Alim Al Ayub;Kharnoob, Majid M.;Akhmadeev, Ravil;Sevbitov, Andrei;Jalil, Abduladheem Turki;Kadhim, Mustafa M.;Hansh, Zahra J.;Mustafa, Yasser Fakri;Akhmadullina, Irina
Structural Engineering and Mechanics
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v.83
no.4
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pp.551-561
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2022
In this paper, the effect of fire conditions according to ISO 834 standard on the behavior of carbon fibre-reinforced plastic (CFRP) reinforced steel beams coated with gypsum-based mortar has been investigated numerically. To study the efficiency of these beams, 3D coupled temperature-displacement finite element analyzes have been conducted. Mechanical and thermal characteristics of three different parts of composite beams, i.e., steel, CFRP plate, and fireproof coating, were considered as a function of temperature. The interaction between steel and CFRP plate has been simulated employing the adhesion model. The effect of temperature, CFRP plate reinforcement, and the fireproof coating thickness on the deformation of the beams have been analyzed. The results showed that within the first 120 min of fire exposure, increasing the thickness of the fireproof coating from 1 mm to 10 mm reduced the maximum temperature of the outer surface of the steel beam from 380℃ to 270℃. This increase in the thickness of the fireproof layer decreased the rate of growth in the temperature of the steel beam by approximately 30%. Besides excellent thermal resistance and gypsum-based mortar, the studied fireproof coating method could provide better fire resistance for steel structures and thus can be applied to building materials.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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