포항공대 분자 모델링 시스템 개발 및 생화학 분자 내에서의 Zn(II)의 배위에 관한 이론적 연구

윤장우 포항공과대학 1992 국내석사

포항공대 분자그래픽스 시스템 개발 및 물분자 집합체에 관한 이론적 연구

김성욱 포항공과대학 1990 국내석사

Long-working(0.3m) distance microscope

조재영 포항공과대학교 일반대학원 2022 국내석사

포항공대 아토초 과학 연구실 내 아토초 광 시설의 경우 반경이 25 수준의 진공 챔버 안에 수십 수준의 TMDC 샘플을 활용하는 실험을 진행하고 있다. 진공 밖에서 30~40 수준의 TMDC 샘플에 대한 레이저의 집속위치를 관측하기 위해서 긴 Working distance의 고배율 현미경의 필요성이 대두되었다. 이를 해결하기 위해 Long-working(0.3m) distanace microscope을 제작을 하여 진공 챔버 안의 TMDC샘플을 측정해야 한다. Microscope를 위의 상황을 고려하며, 간단하게 구현하기 위하여 몇 가지 조건과 제약을 두었다. (1) 색수차를 줄이기 위해 532 의 단일 파장에서 작동 (2) 10배 이상의 배율을 구현 (3) 실제 제작을 위해 첫번째 렌즈로부터 detector까지의 거리를 40 이하 제약 (4) 간단한 제작을 위해 최대한의 상용렌즈 사용 (5) 시뮬레이션을 통해 단색수차의 최소화 위의 조건과 제약을 통해 시뮬레이션을 진행하였고, 시뮬레이션 결과를 바탕으로 실험을 진행하였다.시뮬레이션을 기반으로 한 실험 결과 최대 25배의 배율과 8μm 분해능의 이미지를 얻는 데 성공했다. The need for a high magnification microscope with a long-working distance has emerged in order to observe the laser focus position for TMDC sample with a 30~40 μm. To solve this problem, a long-working (0.3m) distance microscope should be manufactured to measure TMDC samples in a vacuum chamber. Some conditions and restrictions were placed for simple implementation. (1) Operates at a single wavelength of 532 to reduce chromatic aberration (2) Realize a magnification of 10 times or more (3) Limit the distance from the first lens to the detector to 40 or less for actual production (4) Use of commercial lenses as much as possible for simple production (5) Minimization of monochromatic aberration through simulation Simulations were conducted through the above conditions and constraints. As a result of the experiment based on the simulation, it succeeded in obtaining an image with a magnification of up to 25 times and a resolution of 8 μm.

Design and Fabrication of Nanoscale Metal Interconnections for Transparent Deformable Electronic Devices

김동욱 포항공과대학교 일반대학원 2021 국내박사

As transparent displays and touch screens begin to be introduced to the public, the technology for transparent deformable electronic devices is attracting enormous attention as a next-generation electronic technology. Deformable optoelectronic devices, such as displays, solar cells, touch screens, and smart windows that maintain their functions under mechanical deformations have been developed, and various approaches to transparent deformable electrodes have been studied intensively. Despite these interests, transparent deformable nano- and micro-scale integrated interconnections that are easy to be patterned and positioned are receiving somewhat less attention. Since the most successful and feasible concept leading to deformable devices is linking rigid islands of active device components (transistor, light-emitting devices, photovoltaics, etc.) with deformable interconnections, developing transparent interconnections that can retain good electrical performance under high mechanical strain is highly required. In this work, I designed and fabricated three different types of transparent deformable nanoscale metal interconnections; (i) One-dimensional (1D) metal nanolines which were deposited on the flexible substrates by simple and reliable nanofiber (NF) photolithography, (ii) 1D wavy stretchable single metal NF which were individually positioned by the electrohydrodynamic (EHD) printing and metallized through room-temperature electroless plating, and (iii) Two-dimensional (2D) foldable and stretchable gold (Au) film hybrid electrodes which were composed of the anisotropic conductive ultrathin films (ACUFs) and the ultrathin Au film electrodes. These fabricated metal interconnections were not only electrically deformable but also optically transparent due to their nanoscale dimensions, and were able to be individually positioned and patterned in desired positions, shapes, and alignments. Also, all three deformable interconnections are fabricated by low-temperature processes and can easily expanded to large-scale production. The fabricated nanoscale metal interconnections were used as the interconnecting electrodes in the transparent and deformable field-effect transistors (FETs) array and the transparent electrodes of the deformable light-emitting devices.

Motion planning with planar geometric models

문상룡 포항공과대학 1991 국내석사

Continuous Microfluidic Process for Electroporation and Extraction of Microalgal Cells

김보람 포항공과대학교 일반대학원 2020 국내박사

본 논문은 미세조류의 전기천공과 추출을 위한 연속 미세유체공정의 개발에 관한 연구이다. 본 연구에서는 미세조류의 바이오매스와 바이오리파이너리 경제성 확보를 위해 업스트림(upstream)과 다운스트림(downstream) 관점에서 공정 개선을 위한 미세유체시스템을 개발하였다. 제 1장에서는 미세유체 기반의 미세조류 연구에 대해서 전반적으로 다루었으며, 미세조류의 바이오매스 및 바이오리파이너리 공정을 업스트림과 다운스트림으로 분류하여 경제성확보를 위해 개발된 다양한 미세유체 시스템에 대해서 설명하였다. 또한 기존 보고된 연구 결과를 기반으로 본 학위 논문에서 다루고자 하는 연구의 전반적인 개요를 제시 하였다. 제 2 장에서는 업스트림관점에서 우량 균주 제작을 위한 새로운 도구의 필요성을 인지하고 미세유체기반의 형질전환 장치를 개발하였다. 동물세포와 달리 두꺼운 세포벽으로 형질전환 효율이 낮은 미세조류는 외래유전자의 저항성이 높아 유전 또는 대사 공학적 균주의 개량에 한계가 있다. 이와 같은 한계점을 극복하고자 전극 사이의 간격을 줄이고, 세포가 직접적으로 전극면과 닿지 않게 함으로써 세포 생존율이 높은 폴리이마이드 필름 기반의 전기 천공 장치를 개발하였다. 결과적으로 상용화 제품과 비교하여 약 50배 긴 지속시간에서 우수한 세포 생존율과 개선된 전달 효율을 검증하였다. 또한 ptCrCFP 외래 유전자를 주입하여 형질전환체의 제작을 형광단백질 발현과 PCR로 검증함으로써 실제 미세조류의 유전공학 장치로서의 응용 가능성을 확인하였다. 게다가 장시간 장치 사용에 따른 전극면 손상도와 전달 효율을 측정하여 3시간 동안 장치를 사용하였을 때 얻을 수 있는 콜로니의 수를 이론적으로 계산함으로써 형질전환의 한계를 확률적으로 개선 할 수 있는 연속미세유체 장치의 활용 가능성을 제시하였다. 제 3장에서는 미세조류 바이오매스와 바이오리파이너리 다운스트림 공정에서 갖는 에너지 대비 낮은 추출 효율 개선을 위한 연속흐름방식의 세포의 분리 미세유체장치를 개발하였다. 항산화 물질로 잘 알려진 아스타잔틴은 의학, 기능성식품, 사료, 화장품 등 응용 가치가 높아 전세계적으로 시장이 커지고 있는 추세이다. 특히, 자연유래 아스타잔틴은 합성 아스타잔틴 대비 안정성과 항산화활성도가 우수하기 때문에 관심도가 높아지고 있다. 그러나 합성 아스타잔틴 대비 낮은 경제성은 자연유래 아스타잔틴 시장의 한계이므로 생산성 증대 또는 추출 효율 증대와 같은 다양한 접근법을 통해 극복해야 할 문제이다. 본 연구에서는 세포 크기별 분리 공정 개발을 통해 아스타잔틴 함유량이 가장 높다고 알려진 Haematococcus.pluvialis의 추출률을 개선하고자 한다. 나선형 미세유체 채널 내부의 유동과 이차관성으로 발생하는 Dean 유동은 크기에 따라 세포가 받는 전체 힘이 달라 측면 이동을 유도한다. 결과적으로 출구의 위치에 따라 세포의 크기가 다르게 분리됨을 검증하였으며, 추가적으로 분리된 세포들은 유체역학 유동에 의해 발생하는 전단응력에 의해 아스타잔틴이 쉽게 추출됨을 검증하였다. 특히, 지용성 물질인 아스타잔틴은 구조적 특성으로 물상에 노출 되었을 때 액적을 형성하며 다른 물질과 혼합되지 않기 때문에 정제 공정에 소모되는 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 미세유체 기반의 미세조류 추출 연속 공정 시스템은 큰 세포만을 선별하여 추출 효율을 증진시키고 작은 세포는 추가 배양 공정을 통해 추가 아스타잔틴 축적 후 추출하는 공정으로 응용이 가능하며 배양에 소모되는 시간을 감소함으로써 전반적인 다운스트림 공정을 개선 할 수 있는 혁신적인 제안이 될 것으로 기대한다. 제 4장에서는 본 학위 논문에서 수행한 연구에 대해서 요약하고 개발된 장치의 응용 가능성과 향후 전망에 대해서 제시하였다. In this thesis, a novel continuous microfluidic platform capable of precise control of hydrodynamic flow was developed and applied to upstream and downstream of the biomass and biorefinery in two distinct studies. Chapter 1 covers the study of microalgae based on microfluids, and describes various microfluidic systems developed to improve the process by classifying the biomass and biorefinery processes of microalgae into upstream and downstream. Also, based on the previously reported research results, an overall overview of the research in this dissertation was presented. In Chapter 2, we recognized the need for a new tool for producing a superior strain from an upstream perspective and developed a microfluidic transformation device. Unlike animal cells, microalgae that have low transformation efficiency due to thick cell walls and high resistance to foreign genes. Thus have limitations in improving genetic or metabolic engineering strains. In order to overcome such limitations, an electroporation device with high cell viability based on a polyimide film was developed by reducing the gap between electrodes and preventing the cells from directly contacting the electrode surface. As a result, excellent cell viability and improved delivery efficiency were verified at a duration approximately 50 times longer than that of commercial products. In addition, the production of transformants by ptCrCFP foreign genes was verified by fluorescence protein expression and PCR to confirm the applicability of actual microalgae as a genetic engineering device. The result of damage on surface of electrodes demonstrated that possibility of reuseable device. In Chapter 3, we developed a microfluidic device for separating cells in a continuous flow method to improve the extraction efficiency with low consume energy in the microalgae biomass and biorefinery downstream processes. Astaxanthin, well known as an antioxidant, has high application value in medicine, functional food, feed and cosmetics, and the market is growing worldwide. In particular, natural astaxanthin is of increasing interest due to its superior stability and antioxidant activity compared to synthetic astaxanthin. However, lower economic efficiency than synthetic astaxanthin is a limitation of the naturally derived astaxanthin market, which is a problem that must be addressed through various approaches such as increased productivity or increased extraction efficiency. In this study, we aim to improve the extraction rate of Haematococcus.pluvialis, which is known to have the highest astaxanthin content, through the development of a separation process by cell size. The flow inside the micro channel and the secondary inertial Dean flow generated by spiral channel induces lateral movement due to the different total force received by the cells depending on the size. As a result, cells was separated differently according to the location of the outlet, and additionally, the separated cells easily extracted astaxanthin by shear stress generated by hydrodynamic flow. The developed continuous process-based microfluidic system includes a sequential process strategy to improve overall downstream processes. The separated large cells flow directly to the extraction process, and the small cells can flow to the additional culture process as a supplementary step and then to the final extraction step. As such, the passive-based separation system is expected to be applicable to a large-scale system because of the high throughput compared to an active separation system based on optical analysis of a single cell. The innovative platform and results presented in this thesis provide new tool to overcome limitation of transformation in the challenging area of upstream, and provide insight that can improve downstream.

Characterization of phospholipase C-β1 subtypes : Phospholipase c-β1 subtypes의 특성규명에 대한 연구

Park, Young Gil 포항공과대학교 대학원 1995 국내박사

An Analysis on the Consumption Structure of Contemporary Popular Culture with Network Science

이정우 포항공과대학교 융합대학원 2022 국내석사

Globalization and the development of information technology have enabled people in different societies to share their culture and consume cultural products through digital devices. This social change has made contemporary popular culture to transcend the borders between countries and penetrate the daily lives of consumers. Our thesis focused on investigating which social factors affect the consumption structure of contemporary popular culture. We constructed a consumption network of mobile games between countries to reflect the characteristics of contemporary popular culture. Using Hofstede's cultural dimensions theory and Facebook's social connectedness index, we revealed cultural distance and social ties between countries play important roles in shaping the consumption structure.

단백질 다중 패널을 이용한 췌장암 진단 성능의 향상

최용환 포항공과대학교 일반대학원 2018 국내박사

높은 사망률과 무증상 성질로 인해 췌장선암(Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, PDAC)의 조기 발견율은 매우 낮다. 대부분의 췌장선암 환자는 초기 진단 후 1 년 이내에 사망하고, 5년 생존율은 약 7 % 수준이다. 환자의 대부분이(약 80%) 초기 단계에서 증상이 나타나지 않아 예후가 좋지 않으며, 사실상 유일한 치료법은 외과적 수술을 통한 절제이다. 본 연구는 기존의 췌장선암 바이오마커인 CA19-9의 성능을 보완하여, 수술 가능한 환자군(췌장선암 1/2기)을 조기 발견할 수 있는 바이오마커 패널을 발굴하는 것을 목표로 진행하였다. 이에, 우리는 국내 5개 대형 병원(국립 암센터, 서울대학교병원, 삼성서울병원, 아산병원, 연세 세브란스 병원) 및 1개의 건강검진 센터(서울대학교병원 강남 건강검진 센터)에서 모은 1,000여개의 플라즈마 샘플을 수집하여 췌장선암 조기 진단용 바이오마커의 발굴 / 확인 / 검증 과정을 거쳤다. 우선, 문헌 파악 및 데이터베이스 검토를 통한 생물정보학적 방법(질병 네트워크 구축/분석, 가중치 부여, 우선순위 설정 등)을 이용하여 약 500개의 바이오마커 후보를, 세포 마이크로어레이 실험을 통해 약 500여개의 바이오마커 후보를 선정하여, 1,000여개의 바이오마커 후보군을 수립하였다. 이후 이 후보군에 대해 다중 반응 모니터링 질량 분석법(Multiple Reaction Monitoring Mass Spectrometry)을 이용하여, 실제 혈액에서의 검출 가능성 / 기기에서의 검출 안정성 / 병원에 따른 검출 안정성 등을 고려하여 18개의 바이오마커 마커 패널에 포함될 후보 단백질군을 선별하였다. 이 단백질들의 조합으로 만들어지는 마커 패널의 진단 성능은, 클러스터 서버를 이용한 기계학습(Machine Learning)법 중 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine, SVM)을 이용하여 계산되었으며, 패널의 진단 성능과 실제 진단 제품으로 제작했을 경우의 경제성을 모두 고려할 때 3개 단백질로 이루어진 3-단백질 마커 패널이 가장 적절할 것으로 판단되었다. 다중 반응 모니터링 질량 분석법을 통한 각 혈중 단백질 계측 값으로 3-단백질 마커 패널의 진단 성능을 분석해 본 바, 다양한 3-단백질 마커 패널을 구축할 수 있었는데, 이 중 상용 항체로 구성이 가능한 CA19-9, LRG1, TTR로 이루어진 3-단백질 마커 패널의 경우, 기존의 췌장선암 진단 마커인 CA19-9를 단독으로 사용할 때 보다 진단 정확성(AUROC)과 진단 특이도가 90%일 때의 진단 민감도가 모두 10% 이상 유의미하게 상승한 것을 확인할 수 있었다. (진단 정확성은 DeLong의 방법을, 진단 민감도는 McNemar의 방법을 이용할 경우 모두 p-value < 0.05 수준) 이 성능은 다중 반응 모니터링 질량 분석법을 통한 혈중 단백질 계측만이 아닌, Roche社의 대형 진단 기기를 이용한 경우 계측 값을 사용했을 때와 효소면역분석법(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA)을 이용한 계측 값을 사용했을 때에도 진단의 성능은 재현되었으며, 그 통계적 유 의미성 또한 유지되었다. 또한, 해당 패널은 정상군과 췌장선암군의 구별 외에, 정상군과 조기 췌장선암군(1/2기), 다른 암종군(유방암, 대장암, 갑상선암)과 췌장선암군, 췌장 양성질환군과 췌장선암군, 기존의 췌장선암 바이오마커인 CA19-9가 정상이라고 판단하는 상황(CA19-9 < 37 U/ml)에서의 췌장선암 진단 성능 모두에서 기존의 췌장선암 바이오마커인 CA19-9 대비 유의미하게 향상된 진단 성능을 보여주었다. 이를 통해, 우리가 대규모 혈액 샘플에서 발굴하고 검증한 다중 단백질 마커 패널은 췌장선암의 조기 발견에 임상 적용 가능성을 가지고있다는 것을 확인할 수 있었다. The early detection rate of pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is very low due to its high mortality and asymptomatic nature. Most PDAC patients die within 1 year after initial diagnosis, and only 7% survives over 5 years. Most of PDAC patients (about 80%) have almost no symptoms at the early stages and this leads to poor prognoses. The only actual treatment is surgical resection. The purpose of this study is to find out the biomarker panel which can detect early stages of PDAC by complementing the existing PDAC biomarker, CA19-9. We had collected over 1000 plasma samples from 5 big hospitals in Korea (National Cancer Center, Seoul National University Hospital, Samsung Medical Center, Asan Medical Center, Yonsei Severance Hospital) and 1 health examination center (Seoul University Hospital Healthcare System Gangnam Center) to discover / verify / validate biomarkers for early diagnosis of PDAC First, we established 1000 biomarker candidates. About 500 biomarker candidates were screened by bioinformatic methods (construction and analysis of disease networks, weighting, priority setting, etc.) through literature review and database searching and about 500 more marker candidates were selected by cell microarray experiments. Using the multiple reaction monitoring mass spectrometry (MRM-MS), we filtered the biomarker candidate proteins to have potential diagnostic power and stability in detection. The diagnostic performance of the marker panel made by combining these proteins was calculated using Support Vector Machine (SVM) on cluster servers. Considering the diagnostic performance and the economic efficiency of the panel, we concluded that triple marker panel is the most appropriate. Analyzing the diagnostic performance of the triple marker panel by measuring the amount of each protein in blood using MRM-MS, we constructed various triple marker panels. In the case of the triple marker panel consisting of CA19-9, LRG1 and TTR, which can be composed of commercial antibodies, the diagnostic accuracy and diagnostic sensitivity (when specificity = 90%) were both increased by more than 10% of those of CA19-9 (DeLong's method for diagnosis accuracy and McNemar's method for diagnostic sensitivity, p-value < 0.05). This performance was confirmed not only by MRM-MS but also by Roche's machine and by the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). This confirms that the triple-marker panel we have identified and verified in large-scale sample set has clinical applicability in the early detection of PDAC.

Intermediate matching cascode core를 이용한 H-band 광대역 증폭기 설계

최찬규 포항공과대학교 일반대학원 2022 국내석사

This paper discusses the design of fourth order filters, suitable for THz-Wave broadband power amplifiers (PAs) in compound semiconductor process. One key issue of the PA is the ability to handle fractional bandwidths in the order of 20%, for achieving large data rates. Conventional LC matching networks are not suitable for THz wideband amplifier designs where available device gain is relatively low, as bandwidth has a tradeoff with power gain. In this work, we exploit inter-stage coupling realizing fourth-order filters where wide bandwidth is achieved at the expense of in-band gain ripple only. In this paper, inter-stage matching using a capacitively coupled resonator is examined and a design formula is provided. Experiments performed on TSC 250 nm InP DGBT prototypes provide: 5.5 dBm maximum saturated power at 275 GHz, a small-signal gain of 23 dB with 3dB bandwidth of 42 GHz while consuming 84 mW.