• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제25권2호
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• pp.167-175
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• 2021

Far-infrared rays (FIR) are known to have various effects on atoms and molecular structures within cells owing to their radiation and vibration frequencies. The present study examined the effects of FIR on gene expression related to glucose transport through microarray analysis in rat skeletal muscle cells, as well as on mitochondrial biogenesis, at high and low glucose conditions. FIR were emitted from a bio-active material coated fabric (BMCF). L6 cells were treated with 30% BMCF for 24 h in medium containing 25 or 5.5 mM glucose, and changes in the expression of glucose transporter genes were determined. The expression of GLUT3 (Slc2a3) increased 2.0-fold (p < 0.05) under 5.5 mM glucose and 30% BMCF. In addition, mitochondrial oxygen consumption and membrane potential (ΔΨm) increased 1.5- and 3.4-fold (p < 0.05 and p < 0.001), respectively, but no significant change in expression of Pgc-1a, a regulator of mitochondrial biogenesis, was observed in 24 h. To analyze the relationship between GLUT3 expression and mitochondrial biogenesis under FIR, GLUT3 was down-modulated by siRNA for 72 h. As a result, the ΔΨm of the GLUT3 siRNA-treated cells increased 3.0-fold (p < 0.001), whereas that of the control group increased 4.6-fold (p < 0.001). Moreover, Pgc-1a expression increased upon 30% BMCF treatment for 72 h; an effect that was more pronounced in the presence of GLUT3. These results suggest that FIR may hold therapeutic potential for improving glucose metabolism and mitochondrial function in metabolic diseases associated with insufficient glucose supply, such as type 2 diabetes.

• 대한후두음성언어의학회지
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• 제32권1호
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• pp.15-23
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• 2021

Background and Objectives During speech, the vocal folds oscillate at frequencies ranging from 100-200 Hz with amplitudes of a few millimeters. Mechanical stimulation is an essential factor which affects metabolism of human vocal folds. The effect of mechanical vibration on the cellular response in the human vocal fold fibroblasts cells (hVFFs) was evaluated. Materials and Method We created a culture systemic device capable of generating vibratory stimulations at human phonation frequencies. To establish optimal cell culture condition, cellular proliferation and viability assay was examined. Quantitative real time polymerase chain reaction was used to assess extracellular matrix (ECM) related and growth factors expression on response to changes in vibratory frequency and amplitude. Western blot was used to investigate ECM and inflammation-related transcription factor activation and its related cellular signaling transduction pathway. Results The cell viability was stable with vibratory stimulation within 24 h. A statistically significant increase of ECM genes (collagen type I alpha 1 and collagen type I alpha 2) and growth factor [transforming growth factor β1 (TGF-β1) and fibroblast growth factor 1 (FGF-1)] observe under the experimental conditions. Vibratory stimulation induced transcriptional activation of NF-κB by phosphorylation of p65 subunit through cellular Mitogen-activated protein kinases activation by extracellular signal regulated kinase and p38 mitogen-activated protein kinases (MAPKs) phosphorylation on hVFFs. Conclusion This study confirmed enhancing synthesis of collagen, TGF-β1 and FGF was testified by vibratory stimulation on hVFFs. This mechanism is thought to be due to the activation of NF-κB and MAPKs. Taken together, these results demonstrate that vibratory bioreactor may be a suitable alternative to hVFFs for studying vocal folds cellular response to vibratory vocalization.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.41-50
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• 2020

콘크리트 구조물의 균열은 장기간 지속 시 철근의 부식을 촉진시키므로 구조적 사용성을 보장하고 열화를 방지하기 위해 정기적인 현장 점검이 필수적이다. 대부분의 시설물 안전점검은 육안 검사에 의존하고 있어 비용과 시간 소모가 심하고 점검자에 따라 결과의 신뢰도 차이가 발생한다. 본 연구에서는 카메라로 촬영된 균열의 이미지 분석을 통해 콘크리트 균열의 폭과 길이를 측정하는 장치로서 안전진단 및 유지관리에 사용할 수 있는 휴대용 측정 장치를 개발하였다. 이 장치는 측정자가 육안으로 발견한 균열을 가까운 거리 (3m) 이내에서 촬영하고 레이저 거리측정으로 단위 픽셀크기를 정확히 산정하여, 본 연구에서 개발한 이미지 처리 알고리즘으로 균열 길이와 폭을 자동으로 산정할 수 있다. 측정결과 실험에 적용한 균열 이미지를 이용하여 3m 거리 이내에서 0.3mm 균열의 길이 측정은 약 10% 오차 범위에서 측정 가능하였다. 균열 폭의 경우 이진화 과정에서 진동 및 Blurring에 의한 주변픽셀을 검출해 과대평가되는 경향을 나타내었으나, 균열 폭 감소함수를 적용하여 효과적으로 보정할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.395-409
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• 2022

기존 암반 굴착공법이 갖는 한계점을 극복하기 위해 최근 연마재 워터젯 공법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 연마재 워터젯 암반굴착 공법은 암반에 연속적인 자유면을 형성하여 발파 시 발생하는 진동을 저감하고 굴착효율을 증진시키는 효과가 있다. 그러나 연마재 워터젯 절삭성능은 암반의 물리적 성질에 따라 변화한다. 따라서, 다양한 물리적 성질을 가진 암반이 혼재하는 굴착현장 특성상 효과적인 워터젯 활용을 위해서는 다양한 암종의 절삭성능을 분석하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 현무암과 화강암을 대상으로 수압, 이격거리, 이송속도를 변화시키며 절삭실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 실험결과, 현무암은 화강암보다 평균적으로 약 41% 깊게 절삭되고, 절삭 폭은 약 18.5% 좁게 형성되었다. 본 연구결과는 향후 현무암과 같은 강도가 낮고 공극이 큰 암반 굴착현장에서 연마재 워터젯을 적용할 시 유용한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.79-94
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• 2022

도심지 포화 상태로 인한 지하공간 개발의 일환으로 터널 건설의 수요가 증가하고 있다. 쉴드 TBM 공법은 진동과 소음을 최소화하며 굴착과 동시에 지반 변형을 최소화하는 공법으로, 국내 도심지 터널 시공은 대체로 쉴드 TBM이 적용되고 있다. 도심지 지반침하 예측의 중요성은 나날이 증가하고 있으며 쉴드 TBM 시공의 경우 지반 변형을 최소화 하지만 터널굴착에 의한 지반침하는 필연적으로 발생한다. 따라서 본 연구에서는 도심지 적용성이 높은 쉴드 TBM과 지반침하와의 상관성을 분석하여 지반침하에 주요한 영향을 미치는 쉴드 TBM 시공인자를 제시하고자 한다. 실제 현장에서 수집한 쉴드 TBM 시공데이터와 지반침하 계측데이터 간 상관관계 분석을 수행하였으며, 상관성 정도를 상관계수 "r"로 표현하였다. 그 결과 지반침하에 영향을 미치는 쉴드 TBM 주요 시공인자는 추력(Thrust force), 토크(Torque), 챔버압(Chamber pressure), 뒷채움압(Backfill pressure), 배토량(Muck discharge)으로 나타났다. 본 연구 결과를 통해 향후 쉴드 TBM 운용 시 지반침하를 사전에 예측 및 제어 할 수 있도록 주요 시공데이터에 대한 판단 기준 제시에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.550-559
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• 2022

연구목적: 파이프는 기계, 전자, 전기, 플랜트 등 많은 산업 분야에서 응용기기로 널리 사용되고 있으며, 소방, 화학 등 안전 관련 분야에서도 널리 사용되고 있습니다. 제품의 다양화에 따라 배관 분야에서도 기술의 중요성이 높아지고 있습니다. 특히 기존 동관을 스테인리스강으로 변경하는 경우 구조해석이나 유동 해석을 통해 안전성과 유동특성을 평가할 필요가 있다. 연구방법: 자체 개발한 일체형 인서트형 커넥터인 6.35 소켓 모델의 유동 안전성은 CFD 해석을 이용하여 유동유발진동(FIV) 평가 과정의 4단계를 통해 진행하였다. 연구결과: 배관계 벽면에 작용하는 압력변동의 진폭은 3,780Pa이하의 수준으로 형성되며, 이는 냉매 배관의 운전압력이나 설계응력과 비교했을 때 매우 작은 수준의 압력으로, 난류에 의한 진동이 배관의 구조안전성에 미치는 영향은 미미한 수준인 것으로 나타났다. 결론: 유동 해석을 통하여 후크조인트 체결 시 발생하는 압력 및 진동 등을 검토한 결과 일반적인 배관계의 고유진동수가 50Hz 이하에서 형성되는 것을 고려했을 때, 난류유동에 의해 유발되는 진동이 배관계의 공진을 발생시킬 가능성은 희박한 것으로 판단된다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.119-129
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• 2023

수면 무호흡증은 고혈압, 뇌졸중, 심근경색, 우울증 및 인지기능 장애 등 다양한 2차 질환을 일으키며 심혈관 및 뇌혈관 질환의 발생 원인이 되기에 수면 무호흡의 조기 발견 및 지속적인 관리가 절실히 필요하다. 본 연구에서는 수면 중 호흡을 모니터링하기 위해 목의 기관 부위에서 호흡에 의한 미세한 진동을 검출할 수 있는 PVDF 필름 진동 센서를 이용하여 정상호흡과 수면 무호흡을 판단하는 웨어러블 디바이스를 개발하였다. 검출된 호흡음 데이터를 기반으로 호흡수, 무호흡 등의 변수들을 추출하였고 잡음 제거 알고리즘을 수립하여 잡음 신호가 있을 시에도 영향을 최소화하는 방법을 적용하였다. 또한 변동 문턱치 알고리즘을 수립하여 불규칙적인 호흡 패턴에서도 분석이 가능함을 확인하였다. 그 결과 분당 호흡수의 정확도는 98.7%이고 무호흡 횟수와 무호흡 지속 시간에 대한 개발기기와 수면다원검사의 결과를 비교한 결과 무호흡 횟수 측정 정확도는 92.6%, 무호흡 지속 시간의 정확도는 94.0%임을 확인하였다. 본 연구의 결과는 일상생활 중 가정에서 간편하고 정확하게 수면 정보를 모니터링하고 치료 경과를 확인할 수 있는 웨어러블 디바이스의 제품화로 이어져 수면장애의 관리에 큰 도움이 될 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2D호
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• pp.299-309
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• 2006

철도의 고속화와 관련하여 궤도와 구조물의 진동 및 열차소음 등에 대한 대처가 중대한 과제가 되고 있다. 이에 대한 대책으로 궤도패드에 대한 저 탄성화를 제안하여 궤도시스템의 저 탄성화를 추구하고 있지만 곡선부 선로에서 열차의 주행안전을 저해하는 횡압에 의한 레일의 회전이 문제가 되고 있다. 따라서 궤도의 저 탄성화를 위해서는 열차의 주행안전성을 만족하는 궤도패드의 최소 수직 스프링계수의 결정이 매우 중요하다. 이러한 경향에 따라서 본 논문에서는 궤도패드의 최소 수직 스프링계수 결정을 위해 기존의 레일 회전에 관한 이론해와 궤도의 3차원 비선형 유한요소모델간의 결과를 비교 검토하여 열차의 주행안전성을 만족할 수 있도록 하였다. 해석 하중은 차량조건과 궤도조건을 고려한 윤중 횡압 추정식을 구성하여 안전측으로 산정한 하중과 일본의 신간선 하중을 비교 검토하여 궤도 모델에 적용하였다. 구조해석 결과 레일의 회전은 횡압/윤중비와 패드의 강성에 따라서 두 가지 구조해석 모델간 차이가 변화함을 확인하였고, 그 결과 중에서 안전측으로 패드의 최소 강성을 결정하였다.

• 농업생명과학연구
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• 제46권2호
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• pp.9-17
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• 2012

이 연구에서는 선행연구의 녹차-목재섬유 복합보드에 부가하여, 목제품 생산 후 발생하는 부산물인 편백나무 톱밥의 효율적인 이용과 건축내장재로의 응용을 목표로 목재섬유와 편백톱밥 및 녹차를 혼합한 복합보드를 제조하여 동적탄성률에 미치는 톱밥 및 녹차 배합비율의 영향 및 동적탄성률로부터 정적 휨강도성능의 예측가능성을 평가하였다. 목재섬유-톱밥-녹차 복합보드의 동적탄성률은 1.41~1.65 GPa의 범위에 있었고, 목재섬유: 톱밥: 녹차의 배합비율 50 : 40 : 10에서 가장 높은 값을 나타내었다. 이 값은 정적 휨 탄성계수의 1.4~1.6배의 높은 값을 나타내었고, 녹차-목재섬유복합보드보다 2.0~2.9배 낮은 값을 나타내었다. 동적탄성률과 정적 휨 강도성능과의 상관회귀에서는 일부 예외를 제외하고 대부분 매우 높은 상관계수가 확인되어, 양단자유 휨 진동에 의한 동적탄성률로부터 정적 휨강도성능의 예측이 비파괴적으로 가능할 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.815-824
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• 2022

발전소의 주요시설 중 발전 시스템 냉각용으로 사용되는 순환수는 순환수 취수부(Circulation Water Intake Basin)를 통해 공급된다. 순환수 취수부 중 흡입수조(Pump Sump)에서 발생하는 다양한 형태의 와류는 순환수펌프(Circulation Water Pump) 및 관로에 악영향을 미친다. 특히, 공기의 흡입을 동반한 자유표면 와류는 진동, 소음, 공동현상 등을 발생시켜 순환수펌프의 성능 저하, 관로의 손상을 일으키며 발전이 중단되는 주요 원인이 된다. 따라서 수리모형 실험을 통해 순환수 취수부에 대한 수리특성을 반드시 확인하고, 와류 발생 시 와류를 제어할 수 있는 적절한 와류제어장치(Anti Vortex Device)를 적용하여 원활한 발전소 운영이 가능하도록 해야 한다. 자유표면 와류 저감을 위해 와류제어장치 중커튼월(Curtain Wall)을 사용하는 것이 일반적이며, 자세한 내용은 American National Standard for Pump Intake Design에서 기술하고 있다. 본 연구에서는 리비아 Tripoli West 4×350 MW 발전소의 순환수 취수부를 대상으로 하였으며, 실제 운영조건을 적용하고, 수리모형 실험을 통해 순환수 취수부 중 흡입수조에서 발생하는 와류제어장치의 와류저감 효과를 분석하였다. 또한, 수중와류 제어를 위해 플로어 스플리터(floor splitter)는 기본적으로 적용하였고, 자유표면에서 발생하는 와류제어를 위해 새로운 형태인 컬럼 커튼월(Column Curtain Wall)을 추가적으로 적용하여 효과를 확인하였다. 본 연구에서는 일반적으로 적용되었던 커튼월에 새로 개발한 컬럼 커튼월을 추가적으로 적용하여 수리특성을 분석한 결과, 균일한 흐름이 형성되면서 와류가 제어되는 것을 확인하였다. 또한, 순환수펌프 관로 내에서 발생하는 와류각도는 ANSI/HI 9.8의 설계기준인 5° 이하로 나타나 흐름의 안정성을 확인하였다.