Meso-CF3-BODIPY 기반의 형광 프로브 및 광열 치료제 합성과 그 응용에 관한 연구

김기범 경희대학교 대학원 2024 국내석사

1부 높은 광열 전환 효율을 가지는 BODIPY 기반의 근적외선 영역 광열 치료제에 관한 연구 경희대학교 대학원 화학과 유기화학전공 김기범 지도교수: 김영미 광치료법(phototherapy) 은 최근 각광받고 있는 암 치료법으로 광열 치료(photothermal therapy, PTT)와 광역학 치료(photodynamic therapy, PDT)로 나뉜다. 광역학 치료는 산소/빛/광민감제를 이용하여 암세포를 제거하는 치료법으로 산소가 충분한 환경에서는 좋은 치료 효과를 보이지만, 산소가 부족한 환경에서는 효과가 급감한다는 단점이 있다. 반면, 광열 치료는 에너지를 공급해 줄 레이저와 치료제만 있다면 치료가 가능하여, 광역학 치료보다 좋은 범용성을 가지고 있다. 따라서 높은 광열 전환 효율 (photothermal conversion efficiency, PCE)을 지닌 광열 치료제를 개발하는 것은 중요하다. 이미 높은 PCE를 가지는 광열 치료제 후보 물질을 합성한 사례는 여럿있지만, 대부분 강한 세기의 레이저를 사용했기 때문에 인체에 적용하기엔 어려움이 있다. 따라서 임상에 적용하기 위해서는 낮은 레이저 세기에서도 높은 PCE를 가진 광열 치료제 개발이 필요하다. 본 연구에서는 보디피 형광체(boron dipyrromethene, BODIPY) 기반의 근적외선을 흡수하는 광민감제를 개발하고, 광열 치료제로써의 응용 가능성을 연구하였다.BODIPY의 meso 위치에 전자 받개 그룹인 trifluoromethyl기를 도입하고, 3번, 5번 위치의 탄소에 전자 주개 그룹인 amino 유도체를 도입하였다. 전자 받개인 trifluoromethyl 그룹은 BODIPY의 LUMO (lowest unoccupied molecular orbital)의 에너지 준위를 낮추고, 전자 주개인 amino 그룹은 BODIPY의 HOMO (highest occupied molecular orbital)의 에너지 준위를 높인다. 결과적으로 HOMO-LUMO 에너지 간격이 좁아지게 되고, 형광체의 최대 흡수 파장이 적색 이동된다. 이러한 원리를 통해 근적외선 영역을 흡수하는 BODIPY 기반의 광민감제들을 설계, 합성하였다. 대부분의 유기 화합물은 소수성이므로 바이오 분야에 응용이 어렵다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 폴리에틸렌글라이콜을 기반으로 한 친수성 지질(lipid)를 사용하여 광민감제를 캡슐화(encapsulation)시켰다. 캡슐화된 화합물, EnP 1은 0.3 W/cm2 세기의 808nm 레이저 조건에서 91%라는 매우 뛰어난 PCE을 보였으며, 0.75 W/cm2의 강한 레이저 조건에서도 훌륭한 광안정성과 광열 안정성을 보였다. 또한 유방암세포 중 하나인 MCF-7을 이용해 세포실험을 진행했을 때, 뛰어난 세포 독성을 보였으며, 쥐 실험에서도 암세포의 성장을 억제하는 좋은 결과를 보였다. 이러한 특징들을 고려했을 때, EnP 1은 새로운 광열 치료제로써 뛰어난 잠재력을 가지고 있다.특성 또한 비교하였다. 2부 BODIPY 기반의 프로브 합성과 광학적 특성 연구 경희대학교 대학원 화학과 유기화학전공 김기범 지도교수: 김영미 형광 센서는 생리학적 이미징, 환경 모니터링, 임상 진단, 약물 개발 등 생화학 및 의학 분석에 대한 다양한 응용이 가능하다는 장점이 있다. 형광 센서는 생체 응용 분야에서 주로 사용되므로, 생체 적합성이 높은 유기 형광체를 기반으로 하는 경우가 많다. 유기 형광체는 형광체의 구조와 용매, 점도, pH, 온도 등 주위 환경에 따라 흡광 및 형광 스펙트럼의 양상이 달라지므로 형광체의 구조 및 주위 환경에 따른 광학적 성질 변화의 경향성을 이해하는 것은 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 형광체의 구조와 광학적 특성을 바탕으로 미세 환경에 민감한 장파장 영역의 형광체를 개발하고 이들을 응용 연구하고자 한다. 유기 형광체 중, 전자 주개와 전자 받개 구조를 가진 형광체는 흡광 및 형광 스펙트럼이 용매의 극성에 크게 영향을 받는다. 즉, 용매 극성에 따라 최대 흡광 및 형광 파장대, 양자수율 등 광물리학적 특성에 큰 변화가 일어난다. 따라서, 전자 받개인 BODIPY에, 전자 주개인 amino 그룹 혹은 thiophene 그룹이 도입된 다양한 형광체를 합성한 후, 유기 용매의 극성에 따른 광학적 특성을 비교 연구하였다. 또한 BODIPY의 meso 위치에 trifluoromethyl 그룹과 isopropyl 그룹을 도입해 전자 받개의 성질에 따른 광학적 특성 또한 비교하였다.질에 따른 광학적 특성 또한 비교하였다.

Concerto No. 1 for Piano and Orchestra : 김기범

김기범 Univ. of Pennsylvania 1991 해외박사

현대음악에서 비교적 소외시 되었던 피아노 협주곡을 통해서 피아노가 갖고 있는 특징과 오케스트라와의 조화를 시도한 이 작품은 3개의 각각 특징있는 악장들로 구성 되어 있다. 소나타 형식을 연상시키는 1악장은 2개의 대조적인 주제가 계속적으로 변 하며 발전되어 지는데, 제1주제가 한국의 '자진모리 장단'을 생각나게 하는 율동적인 것인데 비해, 제2주제는 선적이며 서정적이다. 이 두 주제의 계속적인 발전은 결국 강렬한 음향의 정점으로 치닫게 된다. 2악장은 1악장에 비해 매우 고요함 속에서 진행 하지만 몇군데의 대조적인 극적인 부분을 포함하고 있으며 3악장은 토카타로서 아취형 으로 구성되어져 있다. 1악장, 2악장, 3악장은 각각 Capriccio, Nocturn, Toccata의 부제를 갖고 있다.

가톨릭 聖職者 志望 神學大學生들의 性意識

김기범 국민대학교 1997 국내석사

철쭉나무(Rhododendron schlipenbachii)잎의 flavonoid성분

金起範 강원대학교 대학원 2008 국내석사

철쭉나무 잎으로부터 성분을 분리하고 분리된 성분들의 구조를 밝힘으로써 철쭉나무 잎의 약용자원으로서의 가능성을 알아보기 위하여 잎을 수성 acetone으로 추출한 후 분획하여 얻어진 EtOAc 분획을 대상으로 각종 column chromatography를 실시하여 6종의 화합물을 분리하였으며, 분리된 화합물들은 IR, UV, 1H-, 13C-NMR 및 MS spectrum 등의 기기분석을 실시하여 그 구조를 밝힌 결과 그 구조는 각각 quercetin, juglanin, avicularin, quercitirn, afzelin 및 hirsutrin이었다. 이 같은 결과는 철쭉의 잎이 약용자원으로 사용될 가능성이 충분하다는 것을 보여주며, 활성에 관한 연구가 계속되어야 할 것으로 사료된다.

대퇴골 원위부 골절 불유합의 유발인자 및 치료 결과

김기범 전북대학교 대학원 2009 국내석사

목적 본원에서 치료한 대퇴골 원위부 골절에서 불유합을 유발하는 인자에 대해 비교 분석 하였고, 불유합 발생시 시행한 수술적 치료의 결과를 보고하고자 하였다. 대상 및 방법 대퇴골 원위부 골절 215예를 대상으로 하여 문헌 고찰을 통하여 선정한 불유합의 유발인자와 불유합의 발생 빈도를 유합군(215예) 과 불유합군 (30예)으로 나누어 통계학적으로 비교 분석 하였으며, 불유합군의 치료 결과는 schatzker criteria에 따라 평가 하였다. 결과 분쇄의 정도가 심할수록(A3, C2, C3), 개방성 골절(특히type III), 동반 손상이 심할수록(ISS score>11), 수상 후 수술까지의 기간이 길수록(2주일 이상) 불유합과 통계학적으로 상관관계가 있었으며, 고정 방법과는 통계학적으로 상관관계가 없었다. 불유합군의 치료 결과는 전 예에서 골유합을 얻었으며, 우수 8예, 양호 13예, 보통 5예, 불량 4예를 보였다 결론 수상 당시의 골절의 분쇄상이 심할수록, 제 3형의 개방성 골절, 동반 손상이 존재하는 경우, 수상 후 수술까지 2주 이상 소요된 경우 대퇴골 원위부 골절의 불유합이 호발하는 것으로 사료 된다. Purpose To report the factors that contribute to nonunited the distal femoral fractures after surgical treatment according to statical and clinical study and the clinical outcomes that treated at the our orthopedic department. Materials and methods We reviewed the 215 distal femoral fractures followed by more than 1 year from March, 1997 to March, 2007. We analyzed statically about the incidence of nonunons and the presence of the predisposing factors as to nonunion group (30 cases) and union group (185 cases). And according to Sachatzker criteria, we classified the following results to excellent, good, fair and poor. Result The nonunion of distal femoral fractures was correlated statically as if more severe communition( AO classification A3, C2, C3), open fractures( Gustilo-anderson type III), more severe concomitant injuries( ISS >11), longer time until the operation ( > 2wks). But, no correlation with the fixation methods. As a result, in all cases bone union was achieved, and functional results were excellent in 8 cases, good in 13 cases, fair in 5 cases, and poor in 4cases. Conclusion We thought that the nonunion of the distal femoral fractures was associated the severity of communition and concomitant injuries, open fracture and time to operation.

상수도관의 동적계획법을 활용한 최적 개량계획 수립에 관한 연구

김기범 서울시립대학교 일반대학원 2015 국내석사

우리나라의 광역상수도는 경제성장과 발맞추어 1960년대부터 매설되기 시작하여 우리나라 고도성장의 동력이 되었다. 그러나 경제 성장 시기에 집중적으로 매설된 광역상수도는 현재 점증적인 노후화가 가속화되고 있다. 하지만 광역상수도의 개량 수행실적은 2013년 현재 연간 개량대상 관로길이의 0.5%에도 미치지 못하고 있어, 지속적으로 누적되는 노후화된 관로에 대한 적절한 유지관리 및 개량계획 수립이 필요한 실정이다. 이와 더불어, 국민 소득수준이 향상됨에 따라 증가된 수도서비스에 대한 요구로 인하여 수용가에 안정적으로 수돗물을 공급하기 위한 상수도관로의 개량이 주목을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 동적계획법을 활용하여, 현재 매설되어 있는 상수도관의 구조적 안전성과 상수도관 개량의 경제성을 동시에 고려하고 생애주기비용을 최소화하는 최적의 개량계획을 도출하는 모델을 개발하였다. 우선, 상수도관의 안전성을 판단할 수 있는 안전계수의 예측을 위해 부식깊이 예측 모델을 개발하였다. 부식깊이 예측 모델은 판별분석을 통해 통계적으로, 논리적으로 타당한 변수만을 활용하여 개발하였다. 부식깊이 예측 모델 개발 결과, 모델의 예측값과 실측값과의 상관계수는 표준상관계수보다 커 95% 신뢰수준에서 실측값과의 상관성이 있는 것으로 판단되었다. 개발한 부식깊이 예측 모델을 연구대상지역에 적용한 결과, 연구대상지역의 모든 관은 개별 관의 매설연도 및 내구연수에 따라 상이하나 2015년을 기준으로 40년 이내에 전량 개량이 필요한 것으로 나타났다. 다음으로, 상수도관 개량의 경제성을 판단하기 위하여 비용편익비율을 예측하였으며, 편익은 개발한 파손율 예측 모델과 PDA 수리 해석 결과를 통해 도출한 단수량을 기반으로 직접적인 방법을 이용하여 산정하였다. 파손율 예측 모델 개발 결과, 모델의 예측값과 실측값과의 상관계수는 0.85이상으로 실제의 파손율을 잘 표현하는 것으로 나타났다. 개발한 파손율 예측 모델 및 PDA 수리 해석 결과를 활용하여 연구대상지역 관로 개량의 비용편익비율을 예측한 결과, 개량방법에 관계없이 비용편익비율의 첨두점이 발생하였으며, 경제적인 관점의 최적 개량시기를 도출할 수 있었다. 개발한 개량계획 최적화 모델을 활용하여 도출한 최적의 개량계획과 개량을 수행하지 않고 방치하는 계획을 비교한 결과, 개량을 수행하지 않고 방치하는 것보다는 개량을 수행하는 것이 40년간 34.29억원의 비용을 절감할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 상수도관망 전체의 안전성 및 안전계수 기준을 만족하지 못하는 관로의 길이와 개량을 위해 소요되는 예산 편성의 효율성을 고려하였을 때, 개량계획 수립시 안전성의 측면 또는 경제성의 측면만을 단편적으로 고려하는 개량계획보다는 두 가지 측면을 동시에 고려하는 개량계획이 합리적인 개량계획이란 결과를 도출하였다. 한편, 연간 사용가능한 개량비용의 제약을 두어 예산 편성의 효율성을 고려한 개량계획을 도출한 결과, 사용가능한 개량비용의 제약이 없는 개량계획에 비해 소요되는 비용이 24.1억 원 더 많은 것으로 나타났다. 그러나 연구대상지역 모든 관의 안전계수 기준을 만족함과 동시에 장래 개량계획 수립시 수도관리자의 의사결정과 예산 편성의 효율성을 증대시킬 수 있다는 장점을 고려하여, 연구대상지역에서 40년 간 726.90억 원의 비용이 소요되는 개량계획이 최적의 개량계획이라고 제안하였다. 마지막으로, 장래 물 수요자의 서비스 요구수준이 증가할 것을 고려하여 개량계획을 수립하였고, 최적으로 결정된 개량계획에서 장기적으로 추가비용이 발생하지만 상수도관망 전체의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있는 개량계획을 도출하였다. 이와 같이 본 연구에서는 노후화가 진행되고 있는 광역상수도관로의 안전성 및 경제성을 종합적으로 고려한 개량계획 최적화 모델을 개발하였다. 본 연구에서 제안한 방법론 및 연구결과들은 향후 보완 및 발전을 통해 상수도시설의 자산관리계획수립에 활용할 수 있을 것이라 판단된다. Korean multi-regional water supply pipelines started to be buried from 1960th with economic growth and became source for rapid growth. Currently, aging of multi-regional waterworks has been accelerated since it buried during economic growth time. Renewal of water pipelines has been done less than 0.5% of yearly target of pipelines, so it is necessary to build plans for appropriate maintenance and renewal for cumulative deteriorated pipeline. At the same time, renewal of aging waterworks has been issued for stable supply of tap water due to inquiry of increased level of water service from increment of national income level. Therefore this study use dynamic planning to develop a model that can deduce an optimized renewal plan which considers structural safety of pipelines and economic feasibility of improving pipelines as well as minimizing life cycle cost. First, it was needed to develop a corrosion depth prediction model for predicting safety factor that can judge safety of water pipe. The model is developed by using statistically and logically valid variables through discriminant analysis. In the result from developing corrosion depth prediction model, correlation coefficient between predicted value from model and actual value is larger than standard correlation coefficient. So it is possible to claim that the predicted value has correlation with actual value in 95% significance level. In the result from applying the prediction model on study area, all pipes differ from it’s installation year and useful life but usually those need to be renewed in 40 years from 2015. To figure out economic feasibility of renewal of water pipe, this study decided to predict cost-benefit ratio. Benefit is calculated by using direct method that based on developed failure rate prediction model and deduced outage amount from PDA hydraulic analysis result. From failure rate prediction, correlation coefficient between the predicted value and actual value is more than 0.85. So it is possible to believe the predicted value shows actual failure rate well. In the result from cost-benefit ratio prediction of renewal in study area after applying developed failure rate prediction model and PDA hydraulic analysis result, there was a peak cost-benefit ratio value irrespectively from renewal method. It was possible to get optimized renewal time in economical perspective. From comparison between plans for leaving pipe with or without renewal by using developed optimized model for renewal plan, the plan with renewal seemed to save 3.43 billion won in 40 years time. Also, considering efficiency for budgeting that needs for renewal of pipes with unsatisfying safety criteria, it is possible to argue that having a plan with both economical and safety perspectives consideration is better more rational than developing a plan that consider only one side. In the result from renewal plan that considers efficiency of budgeting with limitation of yearly renewal cost, it seemed that the plan without yearly limitation cost 2.41 billion won more than the plan without yearly limitation. From consideration with having satisfactory in safety factor for every pipes in study area and maximizing efficiency of authority’s budgeting and decision making while developing future improvement plan, this research suggested that a plan with 76.09 billion won in 40 years period is optimized renewal plan in study area. Finally, this study developed a renewal plan that consider future increasing demand of service level from water consumer. Also it deduced a renewal plan that can improve more in safety of whole waterworks with long-term additional cost from the optimized renewal plan. As above, this study developed an optimized model for improvement plan that consider both safety and economic feasibility of deteriorated multi-regional waterworks. Methodologies and results from this study can be applied to asset management plan development of water pipe with supplement and modification.

고도정수처리에 따른 배수관망에서의 소독부산물 농도예측모델 연구

김기범 서울시립대학교 2016 국내석사

Although purified water after standard water treatment is distributed to ordinary households through transmission/distribution pipes, previous water treatment system has limitations in removing the taste and odor generated by algae due to eutrophication. In order to solve this problem, City S improved it to an advanced water treatment plant with the addition of ozone+activated carbon (GAC) to the posterior part of the standard water treatment in August, 2010. The results of studies on many pilot plants show that the removal of taste-and odor-causing substances such as geosmin and 2-MIB and natural organic matter(NOM) is effective in controlling disinfection by-products. However, because most of them are performance tests for a short period and no study has been conducted on the prediction of disinfection by-products in water distribution networks, it is a fact that it has not been possible to meet the tightening water quality standards day by day and consumer demand for water distribution services. Therefore, this study analyzed the effect of the advanced water treatment based on the water quality data before and after advanced water treatment. In addition, this study developed a concentration prediction model of disinfection by-products formed in consumers before and after advanced water treatment and proposed a methodology capable of predicting water quality changes by applying the developed model to the field. First, the basic statistical analysis of water quality changes before and after advanced water treatment was performed. The concentration of by-products generated by effluent water from clean water reservoir (THMs, HANs, HAAs) decreased by approximately 50% from 0.0234 mg/L to 0.0128 mg/L. The removal rate of HAAs was the highest, and residual chlorine decreased by more than 20%. Consumers between water supply and drainage showed the lowest production rate of THMs. It was confirmed that removing NOM was effective in reducing the concentration of disinfection by-products between water supply and drainage. Second, this study confirmed the similarity of differences in water quality before and after advanced water treatment and water supply methods by one-way and two-way ANOVA. With regard to the differences in water quality, the significant rate was less than 0.05 in all items, and was statistically significant. Although water quality varied depending on water supply methods when performing standard water treatment, differences in water quality was not statistically significant according to water supply methods when performing advanced water treatment. Third, correlation analysis of the formation factors of disinfection by-products in consumers was performed to examine the degree of influence by multiple regression analysis. In addition, this study developed a concentration prediction model of disinfection by-products by multiple regression analysis. As a result of the model development, the correlation coefficient between the measured value and model was more than 0.88 during the water treatment period and was quite similar to the measured value. It is considered that the concentration prediction model of THMs developed in this study will show high applicability in the future because it consists of simple variables. Fourth, the verification was carried out based on the water quality data during the period the developed concentration prediction model of THMs was not used for the model development. As a result, the correlation coefficient between the predicted and measured values was 0.94, the mean absolute error was 0.0017 mg/L, and the absolute error rate was 8.603%. It was considered that the developed model showed similar values to the measured values. Fifth, in order to examined the field applicability of the concentration prediction model of disinfection by-products, this study predicted the concentration of THMs in water supply areas such as SJ, SW, MD, and WJS in consideration of the input values of the developed model's main variables. As a result, the maximum predictive rate of THMs concentration ranged from 0.0370 to 0.0448 mg/L and was detected less than 0.1 mg/L based on the standards for drinking water. It is considered possible to supply safe water quality. Finally, this study compared the predicted concentration of THMs in consumers before and after the advanced water treatment under the worst operational condition of purification plants. As a result, the concentration of THMs before and after the advanced water treatment showed 0.0879 and 0.0322 mg/L at the end of water pipe with the longest residence time in Water Supply Area SJ. In consideration of the effect of the advanced water treatment, it is considered necessary to introduce advanced water treatment for other areas. Based on the water quality data stored for more than 10 years, this study examined changes in water quality by introducing the advanced water treatment, developed the concentration prediction model of THMs in consumers, and applied it to the field. It is considered that the results of this study will be used for constructing water distribution networks considering water quality in the operational management of purification plants and basic plan for water supply maintenance to supply safe water in the future. 표준정수처리를 거친 정수는 송·배수관을 통해 일반가정으로 공급되는데, 원수의 부영양화로 발생되는 조류로 인해 생성되는 맛․냄새는 기존 수처리시스템으로 제거하는데 한계가 있다. 이를 해결하고자 2010년 08월에 S시에서 표준정수처리시설 후단에 오존 + 입상활성탄(GAC)을 추가한 고도정수처리시설로 개량하였다. 고도정수처리공정이 지오스민, 2-MIB등 맛․냄새유발물질, 천연유기물질(NOM)의 제거로 소독부산물 제어에 효과적이라는 사실이 많은 pilot plant 연구결과 나타났다. 하지만 대부분 단기간에 걸친 성능실험이며, 배수관망에서의 소독부산물 예측과 관련된 연구가 진행된 바 없어, 날로 엄격해지는 수질기준 및 소비자의 수돗물 서비스 요구사항에 적절하게 대응하지 못하는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 고도정수처리 전·후의 수질자료를 토대로, 고도정수처리의 효과분석을 실시하였다. 또한 고도정수처리 전·후 수용가에서 발생되는 소독부산물 농도예측모델을 개발하고, 개발한 모델을 현장에 적용하여 수질변화를 예측할 수 있는 방법론을 제시하였다. 첫 번째, 연구대상지역의 고도정수처리 전·후의 수질결과 기초통계분석을 실시하였다. 정수지 유출수에서 생성되는 소독부산물(THMs, HANs, HAAs)의 농도가 0.0234 mg/L에서 0.0128 mg/L로 약 50 % 감소되었고, HAAs의 제거율이 가장 높게 나타났으며, 잔류염소를 20 %이상 낮게 운전이 가능하였다. 급배수간 수용가에서는 THMs의 생성률이 가장 낮게 나타나 NOM제거로 인한 급배수간 소독부산물 농도 저감에 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다. 두 번째, 고도정수처리 전·후 및 급수방식에 따른 수질차이를 일원분산분석 및 이원분산분석을 실시하여 유의성을 확인하였다. 고도처리 전·후의 수질차이는 모든 항목에서 유의확률 0.05 이하로 나타나 통계적으로 유의한 것으로 나타났다. 표준처리 시 급수방식에 따라 수질차이가 발생하는 것으로 나타났으나, 고도처리 시 급수방식에 따라 수질차이가 통계적으로 유의하지 않은 것으로 나타났다. 세 번째, 수용가에서 소독부산물 생성 요인에 대한 상관분석을 실시하여 영향도를 파악하고, 중회귀분석을 통해 고도정수처리 전·후의 소독부산물농도예측 모델을 개발하였다. 모델개발결과 정수처리기간을 대상으로 실측값과 모델 사이의 상관계수가 0.88이상으로 나타나 실측값을 잘 모사하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발한 THMs농도 예측모델은 모델을 구성하는 변수가 간편해 추후 활용가능성이 높을 것으로 판단된다. 네 번째, 개발한 THMs농도예측모델을 모델개발에 활용되지 않은 기간의 수질자료를 통해 검증을 실시하였다. 검증결과 예측값과 실측값 사이의 상관계수가 0.94, 절대평균오차 0.0017 mg/L, 절대오차율 8.603 %로 나타나 개발한 모델이 실측값을 잘 모사하는 것으로 판단할 수 있었다. 다섯 번째, 소독부산물 농도예측모델의 현장적용 가능성을 판단하기 위해, 개발한 모델의 주 변수의 입력값을 고려하여 대상지역 SJ, SW, MD, WJS배수구역의 THMs 농도를 예측하였다. 예측 결과 THMs 농도 예측 최대값이 0.0370 ~ 0.0448 mg/L의 범위로 나타나 먹는물 수질기준 0.1 mg/L 이내로 검출되어 안전한 수질을 공급할 수 있는 것으로 판단된다. 마지막으로 정수장의 운영조건이 최악인 경우 고도처리 전 ․ 후 수용가에서의 THMs 예측농도를 비교하였다. 그 결과, SJ배수구역의 체류시간이 가장 긴 관말지점에서의 고도처리 전 ․ 후의 THMs 농도가 0.0879 mg/L, 0.0322 mg/L로 나타나, 고도처리의 효과를 고려했을 때 타 지역에서의 고도정수처리에 대한 도입을 고려할 필요성이 있다고 판단된다. 본 연구에서 10년 이상 축적된 수질데이터를 바탕으로 고도정수처리도입에 따른 수질변화를 확인하고, 수용가의 THMs를 예측하는 모델의 개발 및 현장에 적용하였다. 본 연구의 결과는 향후 안전한 수돗물 공급을 위한 정수장 운영관리 및 수도정비기본계획 시 수질을 고려한 관망 구성 등에 활용할 수 있을 것이라 판단된다.

관측정보 기반의 고장예지와 이를 이용한 배관파손예측 연구

김기범 경희대학교 일반대학원 2018 국내석사

원자력 발전소는 40~60 년의 오랜 수명을 가지고 설계되기 때문에, 경년열화 관리는 중요한 이슈로 다루어져 왔다. 현재 원자력 발전소의 경년열화 관리는 과거의 고장 데이터와 범용적 실험 데이터로부터 도출된 관계식을 이용하여 수행되고 있다. 이때 관계식의 계수는 운전 환경에 관계없이 동일한 기기에 대해서는 동일한 값이 적용되며, 시간이 지나도 변하지 않는 정적인 값을 갖는다. 하지만 동일한 기기라도 운전 환경이 얼마나 가혹한지에 따라, 운전 시간이 얼마나 오래되었는지에 따라 열화 진행 속도는 달라질 것이다. 이와 같이 운전 환경에 따라 시간에 따라 달라지는 개별 기기의 특성을 고려할 수 있는 방법으로 Type III 고장예지 방법이 활용될 수 있다. Type III 고장예지 방법은 범용 데이터에 대상 기기의 관측 데이터를 반영하여, 대상 기기의 특성을 고려한 예측을 수행할 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 이러한 Type III 고장예지 방법을 이용하여, 관측 정보 기반의 고장 시간 예측 방법을 제시하였다. 예측 방법은 예측 모델의 사용 여부에 따라 데이터 기반 방법과 모델 기반 방법으로 구분할 수 있고, 데이터 기반 방법으로 몬테 칼로 시뮬레이션 (Monte Carlo Simulation, MCS) 방법, 모델 기반 방법으로는 파티클 필터 (Particle filter) 방법을 활용하였다. 두 예측 방법을 이용하여 가상의 증기발생기 세관의 파단 시점을 예측하는 사례연구를 수행하였으며, 이를 통해 각 방법의 예측 수행 과정을 상세히 모사하였다. 추가적으로 각 방법에 대해 민감도 분석을 수행하였으며, 특히 파티클 필터를 이용한 예측 방법에 대해서는, 민감도 분석을 통해 관측 정보 불확실도를 이용하여 기존 정보와 관측 정보의 반영 정도를 조절할 수 있는 방법을 확인하였다. 계측 기술의 발달로 가용한 데이터가 점점 늘어가고 있는 상황에서, 본 논문에서 제시한 관측 정보 기반의 고장 시점 예측 방법이 새롭게 얻어지는 데이터를 보다 효과적으로 활용할 수 있는 방법이 될 것이다. Nuclear Power Plants (NPPs) is designed with 40~60 years lifetime. Therefore, ageing management is one of important issues for a safety. Current ageing management relies on methods for predicting future degradation states, based on generic information such as historical failure data, experimental data and correlations derived from such data. Even if the operation environments differ, the coefficients of the correlations are same for identical components and, the coefficients have a static value. However, the rate of degradation is likely to vary depending on how severe the operation environment is and how long the operation time is. Type III prognostics methods can be utilized in such a way that the characteristics of individual component dependent on the environment and time can be considered. The Type III prognostics is a method for making predictions to consider characteristics of the target component, by reflecting the observational information of the target in generic information. Using these Type III failure prediction methods, this study suggest a method for predicting time to failure based on observational information. The method can be divided into a data-driven method and model-based method depending on the use of the prediction model. For the data-driven method, Monte Carlo Simulation (MCS) is used and, for the model-based method, Particle filter is used. Time to failure of virtual steam generator tubes is predicted by those two methods as a case study. By the case study, the procedure of prediction using the methods is demonstrated in detail. In addition, sensitivity analysis was carried out for each method. In particular, from the finding of the sensitivity analysis for particle filter, methods for adjusting the degree of reflection of existing and observational information using uncertainty in measurement were identified. Under the circumstance that available data increase, the observational information based time to failure prediction method presented in this paper can be a effective way to utilize newly obtained data.

3D 컴퓨터애니메이션 시각연출 형식 분석법 개발 연구 : 프로덕션 프로세스를 중심으로

김기범 전남대학교 2019 국내박사

최근 3D 컴퓨터애니메이션은 게임, VR, AR, 홀로그램, 4D 체험 등 첨단 영상콘텐츠의 부분, 혹은 융·복합 분야에서 광범위하게 활용되고 있다. 또한 3D 미디어아트나 CM 홍보영상 등의 장르에서 단독 작품으로서 주목받고 있다. 이것은 3D 컴퓨터애니메이션이 영상콘텐츠의 부분뿐만 아니라 독자적인 작품으로서 무한한 잠재력이 있음을 시사한다. 3D 컴퓨터애니메이션은 컴퓨터의 3D 디지털 기술만을 이용하여 완성한 작품을 일컫는다. 주로 PC 환경에서 3D 소프트웨어를 통해 제작되며, 이때 모델링, 맵핑, 라이팅, 모션, 카메라 등의 프로덕션 전 과정을 애니메이터가 직접 연출한다. 따라서 3D 컴퓨터애니메이션은 시각적인 면에서 새로운 시도와 기술을 통해 창의적인 표현이 가능하며, 청각보다 시각적인 연출에 집중된다는 특성이 있다. 그럼에도 불구하고 현재까지 3D 애니메이터를 위한, 또는 비교 분석 평가를 위한 시각연출의 분석 방법이 없었다. 이에 연구자는 3D 컴퓨터애니메이션에서 실무적으로 활용할 수 있는 시각연출 분석법 개발에 본 연구의 목적을 두었다. 본 연구의 분석법은 프로덕션 프로세스인 모델링, 맵핑, 모션, 카메라의 프로세스를 중심으로 3D 공간 시각연출과 3D 시간 시각연출로 개념을 분류하고, 3D 컴퓨터애니메이션 전문가의 전자우편 설문을 통해 형식적 시각요소들을 추출하였다. 3D 공간 시각연출에서 시각요소는 총 10가지이다. 구성 단계에서 시각요소는 모델링의 캐릭터와 백그라운드 타입, 맵핑의 캐릭터와 백그라운드 타입, 컬러 타입 등 5가지이고, 동작 단계에서는 모션의 키프레임과 프로시듀얼, 퍼포먼스 타입, 카메라의 샷과 앵글 타입 등 5가지이다. 3D 시간 시각연출의 시각요소는 총 14가지이다. 구성 단계에서 시각요소는 모델링의 캐릭터 폼과 캐릭터 어마운트, 캐릭터 사이즈 알트, 백그라운드 폼 알트, 맵핑의 캐릭터와 맵핑의 텍스처, 컬러 알트 등 8가지이고, 동작 단계에서는 모션의 디렉션, 스피드, 레인지 알트, 카메라의 샷과 앵글, 워크 알트 등 6가지로 나누어진다. 이와 같이 3D 컴퓨터애니메이션 시각연출 형식을 프로덕션 프로세스를 중심으로 시각연출의 3D 공간과 3D 시간으로 구분하고, 총 24가지의 시각요소 추출을 통해 체계적인 분석틀을 제시하였다. 이를 뒷받침하는 이론적 토대는 영상의 형식 분석법(Form Analysis Method) 이론이다. 형식 분석법은 영상의 구조에서 이미지 특성과 변화, 연관성, 특징 등을 심층 분석하는 방법이다. 이 분석법을 실행하는 도구는 영상의 물리적인 계층 구조로 분절하는 데쿠파주 도구와 개별 이미지의 의미를 분석하고 해석하는 영상이미지 분석 도구이다. 위와 같은 절차에 의해 개발된 3D 컴퓨터애니메이션 시각연출 형식 분석법이 실재 사례 분석에서는 어떻게 적용되는지, 어떠한 분석 결과를 얻을 수 있는지 검증하기 위해 작품 사례를 조사하였다. 분석 대상은 컴퓨터애니메이션 부문의 오스카상으로 불리는 프릭스 아르스일렉트로니카의 2000년대 이후 3D 컴퓨터애니메이션 1위 골든니카(Golden Nica) 수상작품으로 2014년 1위 작품 <Walking City>와 2016년 1위 작품 <Rhizome>, 2017년 1위 작품 <Everything> 등 3개의 작품(n=3)을 샘플로 선정하였다. 3개의 작품을 대상으로 분석법을 적용한 결과 다음과 같은 분석결과를 도출하였다. 3D 프로세스별 분석 결과에서는 3D 공간과 시간에서 시각요소의 우선순위가 다르며, 작품별 시각연출도 각각 다르게 조사되었다. 3D 공간의 시각연출 분석에서는 시각요소 타입의 수량 순위가 각각 다르게 나타났다. 공통점은 구성 단계에서 모델링과 맵핑의 개수가 상대적으로 많고, 구성 단계에서 여러 개가 아닌 하나의 캐릭터나 오브젝트 타입의 시각요소에 집중한 것이다. 3D 시간의 시각연출에서는 시각요소 변화의 횟수 순위가 각각 다르게 분석되었다. 이러한 시각요소 변화의 순위는 작품마다 개성이 뚜렷하며, 작품별로 특정한 시각요소에 집중했음을 의미한다. 그러나 3D 시간의 시각연출에서 공통점은 구성 단계와 동작 단계에서 특정한 시각요소에 집중화, 다변화하면서 시간의 흐름에 따라 양적 증가, 질적 고조 등의 흐름을 파악할 수 있다. 제작 규모가 큰 3D 애니메이션이 다양한 시각요소의 창작과 변화를 줄 수 있는 반면, 규모가 작은 3D 컴퓨터애니메이션은 인적, 기술적, 시간적 한계에 따라 특정 동작 등의 시각요소를 반복 또는 강조한 것으로 풀이된다. 3D 컴퓨터애니메이션의 3D 공간과 3D 시간을 동시에 비교하는 집중분석 결과에서는 3D 공간의 개수가 많을수록 3D 시간의 횟수가 함께 증가하고, 3D 공간과 시간 각각의 구성 단계에서 시각요소가 많을수록 동작 단계의 시각요소가 많은 변화를 보이는 비례 현상을 발견하였다. 이것은 3D 공간과 시간에서 구성 단계와 동작 단계의 분리가 아니라 서로 유기적인 상관관계가 있음을 보여주는 결과이다. 이와 같이 정량적인 수치의 시각연출 형식 분석법을 통해 3D 컴퓨터애니메이션 경진대회의 특성 또는 거시적인 동향을 파악할 수 있다. 위 분석법의 적용 결과는 전문가의 설문결과와 유사한 것으로 나타났다. 모델링과 맵핑 등 구성 단계의 기술에 강점이 있는 애니메이터들은 주로 3D 공간 시각연출 관점에서 전략을 수립하고, 모션과 카메라의 동작 단계에 노하우와 차별성을 가지고 있는 애니메이터들은 3D 시간 시각연출 관점의 전략을 수립한다는 결과이다. 그리고 이 두 가지 모두의 시각연출을 사용하는 애니메이터의 경우, 3D 공간과 시간을 비교적 자유롭게 다룰 수 있는 시각연출을 추구하는 것으로 판단된다. 주로 1인 또는 소수의 애니메이터가 수많은 시각요소들을 직접 연출해야 하는 3D 컴퓨터애니메이션의 특성상, 기술과 시간적인 한계를 극복하기 위해서 3D 공간을 창조하는 구성 단계와 3D 시간을 재창조하는 동작 단계에서 시각요소의 우선순위 지정과 순서의 배치, 자신만의 기술 등의 현실을 반영한 것으로 해석된다. 이들 모두의 공통적인 시각연출 전략은 구체화보다 단순화의 시각요소들을 찾는 것이다. 단순화의 시각연출은 구체화의 시각연출을 더욱 부각시킬 수 있고, 시각요소의 단순화를 통해 작업시간을 절약할 수 있으며, 3D의 기술적 단점을 극복하고 자신만의 장점을 극대화할 수 있는 시각연출이기 때문이다. 이와 같이 3개의 작품을 대상으로 3D 컴퓨터애니메이션 시각연출 형식 분석법을 적용한 결과, 다음과 같은 분석이 가능하다는 것을 검증하였다. 첫째, 분석법을 통해 프로세스 단계별 구성 단계의 모델링과 맵핑, 동작 단계의 모션과 카메라) 시각요소의 타입과 알트 등의 구체적인 수치를 제시함으로서 정량적인 분석이 가능하다. 이를 통해 상대적으로 체계적이며 객관적인 분석이 가능하다는 것을 검증하였다. 둘째, 3D 공간 시각연출 프로세스의 구성 단계와 동작 단계, 그리고 3D 공간 시각요소 전체의 순위를 나열할 수 있으며, 이를 통해 3D 공간의 구체화와 단순화의 시각요소들을 추출할 수 있다. 이것은 분석법을 통해 3D 공간의 시각연출에서 어느 시각요소를 생략하고 집중했는지 비교 분석이 가능하다는 검증이다. 셋째, 3D 시간 시각연출 프로세스의 구성 단계와 동작 단계, 그리고 3D 시간 시각요소 전체의 순위를 나열할 수 있고, 3D 시간의 구체화와 단순화의 시각요소들을 추출할 수 있다. 이것은 분석법을 통해 3D 시간의 시각연출에서 어느 시각요소를 생략하고 집중했는지를 분석이 가능하다는 검증이다. 넷째, 개인이 선호하는 대회나 애니메이터의 작품, 그리고 분석이 필요한 연구자가 특정한 여러 작품의 비교 분석을 통해 3D 공간과 3D 시간 각각의 시각요소의 특성을 파악할 수 있다. 이를 통해 경진대회의 지역적 특성 및 시대별 경향을 예측할 수 있다. 다섯째, 3D 공간과 시간 시각연출의 집중 분석을 통해 3D 공간과 3D 시간의 상관관계를 분석하고 작품의 전략과 애니메이터의 의도 및 특정 기술 등을 파악할 수 있다. 또한 3D 공간과 시간 시각요소를 각각 체크하거나 분리 또는 합체하여 새로운 분석틀의 재수립에 따른 목적별 평가가 가능하다. 이와 같이 3D 컴퓨터애니메이션 시각연출 형식 분석법은 연구자의 목적에 따라 특정 작품의 시각요소를 집중분석 또는 비교분석 할 수 있다. 특히, 1인 제작 환경의 애니메이터가 선호하는 작품의 자유로운 분석을 통해 실무적인 시각연출 방안을 마련하고, 제작과정에서 시행착오를 줄임으로서 애니메이터의 작업시간과 노동력을 절감하며, 애니메이터의 기술적 단점을 커버하고 장점을 극대화하는 전략 수립에 기여할 수 있다는 점에서 본 연구의 의의를 찾을 수 있다. 나아가서 본 연구의 분석법이 VR, AR, 홀로그램 등의 첨단영상 분야의 인력 양성을 위한 후속 연구와 다양한 파트의 3D 융·복합 영상물과 미디어파사드 등 단독 작품의 기획을 위한 기초 자료로서 활용할 수 있을 것으로 기대한다. 3D computer animation recently has been used extensive in the field of cutting-edge video content such as games, VR, AR, hologram, and 4D experience, or the convergence field. It is also receiving attention as a single work in genres such as 3D media arts or CM promotion video. It suggests that 3D computer animation has unlimited potential as an independent work and a part of video contents. 3D computer animation refers to work completed by only 3D digital technology of computers. It is mainly produced by 3D software in PC environment and the animator directly directs all production processes such as modeling, mapping, lighting, motion, and camera. Therefore, 3D computer animation can produce creative expression through new attempts and techniques from the visual point of view. It is focused on visual presentation rather than audition. Nevertheless, there has been no method of analyzing visual presentation for 3D animators or comparative analysis evaluation until now. In this study, researchers focused on development of visualization method that can be practically used in 3D computer animation. We classified the concept into 3D space visualization and 3D time visualization focusing on the production process such as modeling, mapping, motion, and camera processes. Also, we extracted formal visual elements through questionnaire on 3D computer animation experts. There are 10 visual elements in 3D space visualization. In the construction phase, visual elements include five types of elements: modeling character, background type, mapping character background type and color type. And in the operation phase, visual elements include five types of elements; key frames of motion, procedure, performance type, camera shot and angle type. 3D time visualization has a total of 14 kinds. In the construction phase, visual elements include eight types: character forms, character amount alteration, character size alteration, background form alteration, character texture of mapping, color alteration, background texture and color alteration. In the operation phase, visual elements include six types: motion direction, speed, range alteration, camera shot, angle and work alteration. In this way, we divided the 3D computer animation visualization format into 3D space and 3D time of production centered on the production process and suggested a systematic analysis framework through extraction of 24 kinds of visual elements. The theoretical basis supporting the above is Form Analysis Method which is a method of in-depth analysis on the characteristics, changes, associations, and characteristics of images in the visual structure. The tool of this method is a video image analysis tool that analyzes and interprets the meaning of decoupage tool that are segmented into physical hierarchical layers of images. We investigated the case studies to examine how 3D computer animation visualization analysis method developed by the above procedure is applied to the case study and verify the analysis method. For the subject of the analysis, we selected 3 kinds of works (n=3) as sample: the Grand prize <Golden Nica> of 3D computer animation field which is called as Oscar for Computer Animation is given to works the 2014 grand work <Walking City>, the 2016 grand work <Rhizome> and the 2017 grand work <Everything>. We applied the analytical method to the three works above. And as a result, we found the following analysis results. In analysis results of 3D process, priority of visual elements in 3D space and time were different and visualization was also different. In visualization analysis of 3D space, the amount ranking of the visual element types were different. We found the common point: the number of modeling and mapping is relatively large in the construction stage and is focused on visual elements of character or object type rather than several types. In 3D visualization, the ranking of visual element changes was analyzed differently. The ranking of these visual element changes showed that each work has a unique character and focused on specific visual elements. However, in the 3D time visualization, we found the common point: it is concentrated and diversified to specific visual elements in the construction and operation phases therefore, quantitatively and qualitatively increased with the passage of time. While 3D animation of a large production scale can create and change various visual elements, small 3D computer animation repeats or emphasizes visual elements such as specific motion according to human, technical, and time limit. In the focused analysis result comparing 3D space and 3D time of computer animation, we found that the more the number of 3D space, the more the number of 3D time increases and the visual elements of the operating phase showed a lot of changes as the number of visual elements increased in each phase of 3D space and time which was proportional. This is a result showing that there is an organic correlation in the 3D space and time but not the separation. of the construction and operation phases. As such, we can identify the characteristics or macroscopic trends of the 3D computer animation contest through quantitative numerical visualization format analysis. The result of analysis method is similar to the results of questionnaire conducted by experts. Animators who have a strong technical skill in the construction phase such as modeling and mapping mainly develop strategies from the point of 3D space visualization. In addition, the animators who have know-how and differentiation in motion and camera operation phase mainly develop 3D time visualization strategy. In the case of an animator using both of these visualization, it pursues visualization that can deal with 3D space and time freely. The characteristic of 3D computer animation is that one person or a small number of animators have to direct many visual elements directly. Therefore, in order to overcome the limitations of technology and time, it reflects the realization of prioritization of visual elements, arrangement of order, and technology in the construction phase of creating 3D space and time. A common visualization strategy for all of them is to find visual elements that are simpler than materialization. The visualization of simplification can make the visualization of materialization more visible and save working time by simplifying the visual elements. It is because of visualization that can overcome the technical shortcomings of 3D and maximize its own merits. As a result of applying 3D computer animation visualization analysis method to the three works, we verified that the following analysis is possible. First, we can conduct quantitative analysis by providing specific numerical values such as type and alteration of visual elements through process phases (modeling and mapping of composition phases, motion and camera of operation phases). Through this, we proved that it is possible to conduct systematical and objective analysis. Secondly, it is possible to list the construction phase and operation phase of the 3D spatial visual production process and the order of the 3D spatial visual elements. Therefore, we can extract the visual elements of the 3D space materialization and simplification. This shows we can conduct comparative analysis concerning which visual elements are skipped and concentrated in the 3D space visualization through analysis method. Thirdly, it is possible to list the construction phase and operation phase of the 3D time visualization process and the overall ranking of the 3D time visual elements. Also, we can extract the visual elements of the 3D time materialization and simplification. It proves that we can analyze which visual elements are skipped and concentrated in the visualization of the 3D time through analysis method. Fourth, the researcher can analyze the characteristics of the visual elements of the 3D space and the 3D time through comparative analysis on several works such as competition preferred by individuals or animators’ works. Through this, we can predict local characteristics and trends of contest events. Fifth, we can analyze the correlation between 3D space and 3D time through intensive analysis of the 3D space and time visualization. Also, we can understand the strategy of the work, the intention of the animator and the specific technology. In addition, we can conduct evaluation with the purposes according to re-establishment of new analysis frame by checking each element of the 3D space and time, or separating and combining them. As such, we can conduct intensive analysis or comparative analysis on visual elements of specific works through the 3D computer animation visualization analysis method based on the purpose of researchers. Especially, we can reduce the work time and labor of the animator by reducing the trial and error in the production process by practical visual production plan and free analysis of the work preferred by the animator in a single-person production environment. And it contributes to the establishment of strategy to cover the technical shortcomings of animators and maximize the benefits. Furthermore, it is expected that the analytical method of this study may be used as a basis for follow-up studies for manpower cultivation in cutting-edge image field such as VR, AR and hologram and the basic materials for a single-work plan such as various parts of 3D convergence media and media facade.

8주간의 재활운동이 인공디스크치환술을 실행한 환자들의 관절가동범위와 요부근력, 통증지수에 미치는 영향

김기범 국민대학교 스포츠산업대학원 2014 국내석사

ABSTRACT The Effects of Rehabilitation for 8 weeks on Lumbar Strength, Range Of Motion and Visual Analogue Scale of operated Artificial Disk Replacement Ki-Beom Kim Exercise Prescription & Health Exercise Care Department of Graduate School of Sports Industry Kook Min University The purpose of this study was to identify the effects of 8-weeks rehabilitation program on Lumbar muscular strength, range of motion and visual analogue scale of patients(Exercise group, Control group) who operated Artifitail disk replacement. The subjects of this study were 23 patients in their 20s-60s operated in artifitial disk replacement at the 'ST' hospital in Seoul. Lumbar extension exercise was at the frequency of two times a week according to MedX protocol and exercise intensity was 50% of 1RM and the intensity was gradually increased. Paraspinal exercise had 2-3 set at 50%~80% of 1RM. and intensity was gradually increased. Subjects of this study were measured of Lumbar muscualar strength, range of motion and visual analogue. pre-test was perfomed 4weeks after surgery and 8weeks after exercise. To processe of data, Pre-test scores was covarate and Post-test was dependent variable to compare with lumbar muscular strength, range of motion and visual analogue scale of exercise group and control group and then covariance analysis was performed. Significant level was p<.05. The effect of 8-weeks rehabilitation program on lumbar muscular strength, range of motion and visual analogue scale was found as following: The lumbar muscular strength of the exercise group was significantly increased(p<.01) and the range of motion of the exercise group was significantly increased(p<.05) after the exercise than the control group. Also, Visual analogue acale was significantly decreased(p<.01) after the exercise than the control group. In conclusion, the results showed the significant relevance between the lumbar muscular strength, range of motion and the visual analogue acale of patients who operated artificial disk replacement and aggressive rehabilitation after surgery to reduce pain and rehabilitation program is more useful recovery of tissues than rest. Considering the diversity of surgery by developing exercise programs appropriate systematic research are required. 국문 초록 8주간의 재활운동이 인공디스크치환술을 실행한 환자들의 관절가동범위와 요부근력, 통증지수에 미치는 영향 국민대학교 스포츠 산업대학원 운동처방 및 건강운동관리 전공 김 기 범 본 연구의 목적은 인공디스크치환술을 실행한 환자(운동그룹, 통제그룹)의 8주간의 재활프로그램을 적용하여 관절가동범위와 요부근력, 통증지수에 미치는 영향을 규명하려는 것이다. 연구 대상의 피검자는 서울 ST병원에서 인공디스크치환술을 실행한 20~60대의 남,녀 23명을 대상으로 선정하였다. 허리신전운동은 MedX Protocol에 따라 주 2회의 빈도로 1RM에 50%의 강도로 점진적으로 실시하였다. 허리주변근 운동은 MedX Machine으로 1RM에 50~80%으로 2~3set를 실시하고 점진적으로 강도를 높여 실행하였다. 본 연구의 피검자들은 수술 후 4주에 사전검사를 진행하고 8주후에 관절가동범위와 요부근력, 통증지수를 측정하였고, 자료처리는 운동그룹과 통제그룹의 요부근력, 관절가동범위, 통증지수를 비교하기 위해 사전 검사 점수를 공변인으로 하고 사후 검사 점수를 종속변인으로 하여 공변량 분석을 실시하였고, 유의수준은 p<.05로 하였다. 8주동안 재활운동 프로그램 후 관절가동범위와 요부근력, 통증지수에 미치는 영향은 다음과 같다. 운동그룹이 통제그룹에 비해 요부근력이 운동 적용 후 유의(p<.01)하게 증가되었고, 관절가동범위가 운동 적용 후 유의(p<.05)하게 증가되었다. 또한 통증지수가 운동 적용 후 유의(p<.01)하게 감소하였다. 이와같은 연구결과를 볼 때 인공디스크치환술을 실행한 환자들의 요부근력과 관절가동범위, 주관적 통증정도는 높은 상관이 있으며, 안정을 취하는 것 보다 적극적인 재활운동이 수술 후 회복을 빠르게 하고 통증을 개선하는데 재활프로그램이 유용하다고 판단되며, 수술의 다양성을 고려하여 적절한 운동 프로그램을 개발하여 체계적인 연구가 요구된다.