하수 재이용 분리막의 유기 파울링 저감을 위한 응집 전처리와 RO 농축수 처리 특성

나지훈 서울시립대학교 일반대학원 2018 국내박사

The global water shortage problem is one of the major reasons for climate change and population growth, but also for public awareness that water resources are endless resources. In order to fundamentally solve this water shortage problem, there is a need to develop new water resources such as seawater desalination and sewage reuse. For desalinate seawater and reuse wastewater, it is necessary to use the UF and RO membranes as a unit process. Recently, it has been necessary to apply MF or UF membranes as pretreatment to ensure the stability of RO membranes, but the effluent organic matter (EfOM) in the range of 10 kDa as cut-off molecular weight is smaller than the porosity of MF or UF membranes. It is impossible to treat with RO pre-treatment membrane for RO membrane. This EfOM is a major cause of fouling of the RO, which is closely related to the chemical cleaning cycle and replacement of the RO. In addition, membrane fouling by EfOM also occurs in pretreatment membranes. Periodic backwash to prevent membrane fouling is a factor that lowers the recovery rate of the sewage recycling process. The purpose of this study is to investigate the fractional molecular weight characteristics of sewage water EfOM for the control of EfOM, which is the most important matter as membrane fouling. The coagulation process was used as a unit process for EfOM control. The filtration characteristics of UF membranes were drawn from the results of the batch experiments and the fouling characteristics were analyzed by applying them to the four fouling models by Hermia. In addition, the characteristics of RO concentrated water due to the coagulation pretreatment was analyzed and denitrification efficiency was evaluated experimentally by applying the autotrophic denitrification method to find a rational RO concentrated water treatment method. Through the analysis of alkaloid consumption and SO42- production, the operating parameters of the sulfur denitrator were found. 전 세계적인 물 부족 문제를 근본적으로 해결하기 위한 방법은 해수 담수화나 하수 재이용과 같은 새로운 수자원 개발이며 이를 위해서는 RO 분리막을 단위공정으로 이용하는 재처리 기술이 필요하다. RO 분리막은 고형물에 의한 파울링에 취약하기 때문에 이를 해결하기 위해 MF 및 UF 전처리 분리막의 적용이 확대되고 있으나 용존성 유기물에 의한 RO 분리막과 전처리 분리막의 유기 파울링 문제는 여전히 해결해야할 문제이다. 분획분자량 기준 10 kDa의 하수처리수 내 유기물은 porous media인 MF나 UF 분리막의 공극보다 작아 RO 전처리 분리막으로는 처리가 불가능하다. 이러한 EfOM(Effluent Organic Matter)은 UF(Ultra Filtration) 및 RO(Revers Osmosis) 분리막의 주요 파울링 원인으로 분리막의 화학세정 주기 및 교체와 밀접한 연관을 갖는다. 본 연구는 하수 재이용 공정에서 UF 분리막과 RO 분리막 파울링의 주요 원인물질인 EfOM의 제거를 위한 단위공정으로 응집-UF 분리막 공정의 효과를 실험적으로 고찰하였다. 실험결과, 응집 전 71.9%를 차지하고 있던 50 kDa 이하의 유기물이 FeCl3로 응집한 경우, 20.2%로 감소되었다. RO 분리막 파울링에 영향을 미치는 분획분자량이 작은 유기물의 제거가 이루어 졌다. 전처리로 응집을 수행한 실험군에서 UF 분리막 및 RO 분리막의 여과성이 개선되었다. 또한 분리막 표면에서 발생하는 가역적인 파울링인 cake filtration이 주요 파울링 기작으로 작용하였다. 이는 분리막 표면에서 cake 형태로 발생하는 가역적인 파울링의 형태로 역세에 의해 쉽게 제거되는 특성을 실험적으로 고찰하였다. 응집 전처리로 인해 수질 성상이 변화된 RO 농축수의 처리를 위해 air lift 황 탈질 반응기를 고안하였으며 EBCT 2 hr, Air-Lift 10 min, 6 L/min 공기유량의 조건에서 운전한 결과, NO3--N 제거율 62.5%로 RO 농축수의 효과적인 탈질이 가능하였다. 본 연구결과, 하수처리수 재이용에서 응집 전처리를 통해 EfOM의 분자량 변화거동 및 제거 가능성과 RO 농축수를 대상으로 독립영양 황 탈질 적용이 가능함을 실험적으로 고찰할 수 있었다.

Study on novel regulators of autophagy in response to H₂O₂ and amyloid beta 42

나지훈 서울대학교 대학원 2013 국내박사

자가포식 작용(autophagy)은 세포내의 신진대사와 신호전달 과정에 있어서 매우 정교하게 조절되는 세포질 단위의 분해과정 중 하나이다. 또한, 자가포식 작용은 세포의 항상성 유지를 위해 다양한 세포 밖의 신호에 반응한다. 이 논문에서는 활성산소(reactive oxygen species)를 유발할 수 있는 물질 중 하나인 H2O2와 아밀로이드 베타42(amyloid beta 42)에 반응하는 자가포식 작용의 역할에 대하여 설명하고 있다. 활성산소는 세포 내에서 반응성이 매우 높으며 다양한 세포의 기능에 관여한다고 알려져 있다. 또한, 활성산소에 대한 방어 작용으로 항산화제의 양을 조절하거나 자가포식 작용에 의해 손상된 단백질을 제거하는 작용 등이 있다는 사실은 많이 연구 되어있다. 본 연구에서는, 산화 스트레스 상황에서 ATG5 단백질의 분자 수준에서의 역할에 대하여 제시하고 있다. ATG5가 결핍, 또는 감소된 세포는 정상세포에 비해 H2O2에 의한 세포사멸에 대한 저항성을 보였다. 이러한 세포사멸의 차이는 H2O2에 의한 자가포식 작용의 증가와 관련이 있음을 자가포식 작용의 표지 단백질인 GFP-LC3의 puncta 형성과 LC3-I에서 LC3-II로의 전환을 관찰함으로써 알 수 있었다. 또한, MEK1의 억제제나 ERK2의 우성 음성체를 사용하여 ERK1/2를 저해했을 경우 ATG5-/- MEF 세포에서의 H2O2에 의한 세포사멸이 증가하였다. 따라서 ATG5가 결핍된 세포에서의 H2O2에 의한 세포사멸에 대한 저항성의 증가는 ERK1/2의 활성화에 따른 것이라 주장할 수 있다. 활성산소에 의한 자가포식 작용에 대한 연구와는 달리 아밀로이드 베타42에 의한 자가포식 작용에 대한 연구는 많이 진행되어 있지 않다. 이 논문에서는 프리온 단백질이 아밀로이드 베타42에 의한 자가포식 작용에 매우 중요한 요소임을 보이고 있다. 신경세포에 아밀로이드 베타42를 처리하면 자가포식 작용이 증가한다. 하지만 프리온 단백질이 결핍된 세포에서는 아밀로이드 베타42에 의한 자가포식 작용이 증가하지 않는 것을 관찰하였다. 또한 프리온 단백질이 자가포식 작용의 중요인자 중 하나인 BECN1 단백질과 상호작용 한다는 것을 밝혀냈다. 이러한 상호작용을 통해 프리온 단백질이 BECN1 단백질 복합체를 지질뗏목(lipid raft)으로 이동시키는 것을 관찰하였다. 추가로 나이든 쥐에서 이러한 지질뗏목에 존재하는 BECN1 단백질 복합체의 양이 감소함을 관찰하였다. 따라서 프리온 단백질이 아밀로이드 베타42에 반응하여 BECN1 단백질 복합체를 지질뗏목으로 이동시킨다고 주장할 수 있다. 자가포식 작용은 BECN1 단백질 복합체에 여러 종류의 추가적인 단백질을 결합시키면서 세포내의 다양한 신호전달에 반응한다. 이 논문에서는 H2O2에 반응하는 BECN1 단백질 복합체의 새로운 구성요소로서 CAV1 단백질에 대하여 논하고 있다. 세포사멸이 일어나지 않을 정도로 낮은 농도의 H2O2를 처리한 결과 자가포식 작용이 증가하였으며, 이때 CAV1 단백질과 BECN1 단백질의 상호작용이 증가함을 관찰하였다. CAV1은 자신의 scaffolding domain을 통해 BECN1 단백질 복합체와 결합하며, 이러한 결합은 H2O2에 따른 자가포식 작용의 활성화와 밀접한 관계가 있음을 관찰하였다. 또한 면역침강법(immunoprecipitation assay)을 통해, CAV1 단백질과 UVRAG 단백질이 BECN1 단백질 복합체와 경쟁적으로 결합함을 관찰하였다. 이러한 결과를 바탕으로, CAV1/BECN1/VPS34로 이루어진 단백질 복합체가 자가포식 작용과 세포의 스트레스 인지 메커니즘 간의 관계를 설명할 수 있는 실마리가 될 수 있다고 주장할 수 있다. 이 논문에서는 세포사멸을 유도할 수 있는 높은 농도의 H2O2에 의한 세포사멸은 ATG5 단백질이 매개하며, 세포사멸이 일어나지 않을 정도로 낮은 농도의 H2O2는 CAV1/BECN1/VPS34 복합체를 통한 자가포식 작용을 활성화 한다고 보고하고 있다. 또한, 아밀로이드 베타42는 지질뗏목에서 PrP/BECN1/VPS34 복합체를 통한 자가포식 작용을 활성화한다고 보고하고 있다. Macroautophagy, or simply autophagy, is an evolutionally conserved intracellular degradation system. Autophagy is a process of the degradation of cytoplasmic constituents and is involved in cellular protein degradation, environmental adaptation and cellular homeostasis. Autophagy is tightly regulated and responds to various extracellular signals. In various stressful situations, including nutrient starvation, oxidative stress, and inflammation, autophagy is also activated for overcoming the harmful conditions. In addition, excess stress triggers cell death utilizing autophagy pathway. Here I show molecular signals for the activation of autophagy and cell death in response to reactive oxygen species (ROS) and amyloid beta 42. ROS are short-lived and highly reactive molecules and high levels of ROS are believed to be involved in many forms of cellular stress. Many kinds of defense systems have been identified, such as up-regulation of anti-oxidants or removal of damaged proteins by autophagy. In part I, I reveal a role of and molecular events displayed by ATG5, autophagy-related gene, during oxidative stress. Compared to wild type (WT) cells, ATG5-deficient or -knockdown cells were more resistant to cell death induced by H2O2. Treatment with H2O2 induced the recruitment of GFP-LC3 and conversion of LC3-I to LC3-II in WT cells but much less in ATG5-deficient or -knockdown cells. Among stress kinases, ERK1/2 was markedly activated in ATG5-deficient MEFs. Moreover, the inhibition of ERK1/2 by MEK1 inhibitor or dominant negative ERK2 enhanced the susceptibility of ATG5-/- MEFs to H2O2-induced cell death. Therefore, I suggest that the protective effect of ATG5 deficiency in MEFs on H2O2-induced cell death is caused by the compensatory activation of ERK1/2. Unlike several ROS-inducing agents, amyloid beta 42 (Ab42)-induced autophagy is poorly investigated. In part II, I show that Prion (PrP) is a decisive factor in Ab42-mediated autophagy in neurons. Treatment with low dose of Ab42 enhanced autophagy flux in neuronal cells. However, Ab42-induced autophagy was impaired in PrP-knockout or -knockdown neuronal cells. I find out that PrP interacted with BECN1/Beclin-1 via BCL2-binding domain of BECN1. Moreover, this interaction controlled the subcellular localization of BECN1 into lipid rafts. In addition, I found that lipid rafts-localized BECN1 was decreased in the brains of aged C57BL/6 mice. Thus, I conclude that PrP interacts with BECN1 to recruit the VPS34 complex into lipid rafts in response to Ab42. To regulate autophagy in response to various signals, BECN1 complex interacts with numerous additive partners. In part III, I observed that sub-lethal dose of H2O2 increased the interaction between BECN1 complex and CAV1/Caveolin-1 (CAV1). I identified CAV1 as a novel interacting partner of BECN1 complex. Treatment with low dose of H2O2 enhanced both autophagy but not in CAV1 knockdown cells. Interestingly, the interaction between CAV1 and BECN1/VPS34 complex was increased in cells upon treatment with H2O2. In addition, ectopic expression of CAV1 increased autophagy, while CAV1 mutant that could not interact with BECN1/VPS34 failed to do so. Moreover, ectopic expression of CAV1 inhibited the interaction between UVRAG and BECN1 in a dose-dependent manner. Therefore, I suggest that CAV1 is a factor of BECN1/VPS34 complex controlling autophagy in response to oxidative stress. In conclusion, I show that the high dose of H2O2 induces ATG5-mediated cell death, while the low dose of H2O2 and Ab42 enhance autophagic activity via CAV1/BECN1/VPS34 and PrP/BECN1/VPS34 complexes, respectively.

陶磁製 茶器 開發에 關한 硏究

나지훈 朝鮮大學校 大學院 1999 국내석사

Tea has been an important table luxury since people began to drink it. in the 3rd year of King Heung Duck (AD828, Shilla Dynasty), Kim Dae-Ryum brought seed from Tang(China) and planted them in Mt. Chiri. This served as a major momentum of nationwide spread in Korea. Later, royal families, nobles and religionists made habitual use of it during Koryo and Chosun Dynasty. Because of sudden social change in 19C, however, few people maintained its slender existence. Since 1970, economic growth has brought social, industrial stability in Korea. People started to revive and uphold our tradition in every area including culture and art. As a part of this trend, traditional tea drinking movement has been pervasive and it has caused to speed up the development and production of our traditional tea. As a result, it was necessary to create tea cups and pots which satisfy various tastes of tea users and has traditional charactcristics. Habitual tea drinking is our traditional trend in biological and psychological respects. And also modem people losing their own time and psychological free are worth drinking tea to look back upon themselves. The purpose of this study is to understand tea drinking manner of our ancestor and functional and aesthetic value of used tea cups and pots on those days comprehensively and also to develop general tea cups and pots with modem sense.

T-Matrix를 이용한 Multi-layer의 광대역 Coherent Perfect Absorber 연구 : A Study of Broadband Coherent Perfect Absorber in a Multi-layer System using T-Matrix Method

나지훈 국민대학교 일반대학원 2017 국내석사

Coherent Perfect Absorber (CPA)의 개념이 등장한 이후로 최근까지 활발하게 연구가 진행되고 있다. CPA는 두 갈래로 갈라져 동일한 진폭을 갖고 각각의 매질의 오른쪽과 왼쪽으로 레이저 빔이 입사하는 Time-Reversed Laser로부터 발생한다. 그리고 두 개의 레이저 빔은 서로 완전하게 간섭하고 상호작용하여 흡수물질 내부에서 완전히 흡수되는 현상이다. 이 현상은 실리콘 공동(Silicon Cavity)을 이용한 간섭계에서 실험적으로 입증된바 있다. 최근 다양한 물질과 구조들이 연구됨에 따라서 일반적인 흡수성 매질뿐만 아니라 그래핀이나 풀러렌과 같은 신소재, 음굴절각이나 투명화 연구에 주로 사용되는 메타물질을 매질로써 활용하는 등 다양한 콘셉트들로 CPA를 연구하고 있다. CPA는 광학 변조기, 스위치, 광센서, 그리고 광통신 등에서 응용장치로써 폭넓게 활용 될 가능성이 있다. 하지만 CPA의 작동범위는 주파수의 매우 좁은 영역에서만 일어난다는 보통은 선호하지 않는 특성이 존재한다. 따라서 다양한 응용장치에서의 활용과 실험적 입증을 위한 과정을 까다롭게 만드는 문제점이 존재한다. 그래서 우리는 이 논문에서 광대역 CPA를 위한 연구에 초점을 맞추고자 한다. 우리는 가장 단순한 형태의 기본적인 CPA 구조를 설계한 뒤에 추가적인 Layer를 쌓아서 Multi-layer 구조를 만들 것이다. 새로운 Layer를 추가하고 이 물질의 길이와 굴절률을 조정함으로써 구조 안을 통과하여 지나가는 빔의 진폭과 위상을 조절할 수 있고 이러한 과정을 통해서 작동 주파수 대역을 확장 할 수 있다. 이후 기존의 구조와 Multi-layer 구조를 광학적 시뮬레이션을 통해 특성을 비교하고 개선하기 위한 방법을 제시할 것이다. 모든 시뮬레이션은 광학적 Transfer Matrix Method (T-Matrix)를 통해 풀이되었으며 Python을 이용해 프로그래밍 되었다. Multi-layer 구조로 만들어진 이 CPA는 기존의 구조와 비교해서 더 넓은 흡수 주파수 대역폭을 가지기 때문에 CPA의 응용과 발전에 기여할 수 있을 것이다. Since the first report, a coherent perfect absorber (CPA) of various formation has been studied. According to Time-Reversal Lasing theory, no light is not radiated outside as two laser beams of same amplitudes entering the material. This phenomenon has been demonstrated at interferometer using a Silicon Cavity. Recently, various materials and structures have been studied. New materials such as graphene and fullerene as well as general absorbent media, and the meta-material, which is mainly used for negative refraction angles and cloak device, are also used as a media for coherent perfect absorption. CPAs are widely used as applications in optical modulators, switches, optical sensors, and optical communications. However, there is usually an unfavorable characteristic that the operating range of the CPA occurs only in very narrow regions of frequency. Therefore, there is a problem that it is difficult to utilize in a variety of application apparatuses and to prove experimental results. So we will focus on the research for broadband CPA in this paper. After designing the simplest basic form of CPA structure, we will build a multi-layer structure by stacking additional layers. By adjusting the length and refractive index of the added material, the amplitude and phase of the beam passing through the structure can be adjusted. Through this process, the operating frequency band can be extended. All simulations were solved using the Optical Transfer Matrix Method (T-Matrix) and programmed using Python. This coherent perfect absorber, which is made of a multi-layer structure, has a wider absorption bandwidth than the simple CPA structure. Therefore, it can contribute to the application and development of CPA.

데이비드 치퍼필드 건축물의 공간적 특성을 활용한 무용작품 창작 : 창작작품 「Construct a Mass」를 중심으로

나지훈 국민대학교 일반대학원 2021 국내석사

Space is an essential part of human life, and it is the same in dance art. In dance art, space is considered essential, and it is extensively related to dance, from the space created by the dancer's body to the space where the dancer's movements are expressed. Therefore, this study created a dance performance by utilizing the spatial characteristics of architecture to re-explore the meaning of space in dance and increase diversity by securing the diversity of viewpoints and methods in the way of using space. It is intended to provide a methodology for utilizing spatial characteristics in dance art through the creation of performance. This researcher analyzed the buildings of David Chipperfield, a contemporary architect, and extracted the spatial characteristics used by the architect in his buildings by analyzing theoretical studies of architecture that analyzed his buildings. The extracted characteristic is the expandability of space, and using this, the dance performance 「Construct a Mass」 was created, and how the characteristic was used in the created performance was analyzed through work analysis. First, the concepts of space creation in architecture were investigated through architectural journals and dissertations, and through this, the concept of space in terms of architecture was confirmed. And the research topic was set as the use of spatial characteristics in architecture for creation. The characteristics of the space used for research, and the architect’s philosophy and design trends were analyzed through the architectural journals and dissertations that studied David Chipperfield's architecture. In order to extract this as 'expandability of space' and use it for creative research, the spatial characteristics of buildings were classified into morphological expansion and cognitive expansion in detail. And the factors that create the two expansions are organized into morphological expansion through vertical and horizontal simplification and repetition, and cognitive expansion through openness and closure respectively. Next, a design was made to utilize the extracted characteristics for creative research. In order to apply spatial characteristics to the dancer's movements, lighting, and objet, which are the elements that create space in dance art, the three elements that create space in dance are theoretically studied through the study of space design, space production, and choreography, and the way to create space was also organized. And through the organized method, the composition of movement and route, the direction and size of lighting, and the position of the objet were designed. Based on the analyzed spatial characteristics and design, creative works were created. The morphological expandability was expressed through a method of simplifying and repeating the composition of the dancer's movements, and the cognitive expansion was expressed by setting the space with the brightness and darkness of the lighting and using the direction along with the objet. This researcher created the performance 「Construct a Mass」 by utilizing the spatial characteristics of David Chipperfield's architecture and explored the meaning and utility of space in dance art. Also, conducted creative research by utilizing spatial characteristics in architecture, and suggested a new way of utilizing space by re-exploring the meaning of space in the modern era, where the dance of space in dance art is performed in various spaces. In the future, it is expected that various space utilization methods for dance will be studied by exploring the meaning of the space of dance art and the space that can be utilized in various spaces, not limited to the theater. 공간은 인간의 삶에서 빼놓을 수 없는 존재이고 이는 무용예술에서도 마찬가지이다. 무용예술에서 공간은 필수적으로 고려되며 무용수의 신체로부터 생성되는 공간에서부터 무용수의 움직임이 표현되는 공간까지 광범위하게 무용과 연관되어있다. 그렇기에 본 연구자는 무용에서의 공간의 의미를 재탐색하고 공간을 바라보는 시점과 활용하는 방안의 다양성을 확보하여 무용예술에서 공간의 활용방안에 다양성을 갖추고자 건축에서의 공간적 특성을 활용하여 무용작품을 창작하였다. 작품 창작을 통하여 무용예술에서의 공간 특성 활용 방법론을 제공하고자 한다. 본 연구자는 현대 건축가인 데이비드 치퍼필드(David Chipperfield)의 건축물들을 분석하여 건축가가 사용한 건축물의 공간적 특성을 데이비트 치퍼필드의 건축물을 분석한 건축학의 이론적 연구들을 분석하여 특성을 추출했다. 추출된 특성은 공간의 확장성이고 이를 활용하여 무용작품「Construct a Mass」를 창작하였고 창작된 작품에 특성이 어떻게 활용하였는지를 작품분석을 통해 분석하였다. 먼저, 건축에서의 공간 생성의 개념들을 건축학 학술지와 학위논문 등을 통해 이론을 조사하였고 이를 통해 건축학에서 바라보는 공간의 개념을 확인하였다. 그리고 건축물에서의 공간적 특성을 창작에 활용하는 것을 연구주제로 설정하였다. 연구에 활용하는 공간의 특성은 데이비드 치퍼필드의 건축물들을 연구한 건축학 학술지와 학위논문을 통해 건축가의 철학과 디자인의 경향을 분석하였고 이를 ‘공간의 확장성’으로 추출하고 창작연구에 활용하기 위해 건축물들의 공간적 특성을 세부적으로 형태적 확장과 인지적 확장으로 분류하였다. 그리고 두 가지의 확장을 만들어내는 요소를 각각 수직과 수평의 단순화와 반복을 통한 형태적 확장, 개방성과 폐쇄성을 통한 인지적 확장으로 정리하였다. 다음으로는 추출된 특성을 창작연구에 활용하기 위한 설계를 했다. 무용예술에서 공간을 생성해 내는 요소인 무용수의 움직임, 조명, 오브제에 공간적 특성을 접목하기 위해 무용에서 공간을 생성하는 3가지의 요소들을 공간 디자인과 공간연출, 안무론을 연구한 학문을 통해 이론적으로 조사하고 공간을 생성하는 방식을 정리하였다. 그리고 정리된 방식을 통해 움직임의 구성과 동선, 조명의 방향과 크기, 오브제의 위치 등을 설계하였다. 분석한 공간적 특성과 창작작품 설계를 토대로 창작작품을 창작하였고 작품은 무용수의 움직임의 구성을 단순화시키고 반복하는 방법을 통해 형태적 확장성을 표현하였고 조명의 밝음과 어두움으로 공간을 설정하고 빛을 비추는 방향을 오브제와 함께 활용하여 인지적 확장을 표현하였다. 본 연구자는 데이비트 치퍼필드 건축물의 공간적 특성을 활용하여 작품 「Construct a Mass」를 창작하여 무용예술의 공간의 의미와 활용방안을 탐색해보았다. 건축에서의 공간적 특성을 활용하여 창작연구를 진행하였고 무용예술의 공간의 무용이 다양한 공간에서 행해지는 현대에서 공간의 의미를 재탐색하여 새로운 공간 활용방안을 제시하였다. 향후 극장에만 국한하는 것이 아닌 다양한 공간에서도 무용예술이 가진 공간의 의미와 무용예술이 활용할 수 있는 공간을 탐색하며 무용을 위한 다양한 공간의 활용방안이 연구되기를 기대한다.

Vortex Separator와 응집 및 CFD를 이용한 CSOs의 처리 개선 연구

나지훈 서울시립대학교 2010 국내석사

합류식 하수관거 월류수 처리에 와류형 분리장치의 이용가능성을 평가한 선행 연구(이, 2009)의 결과 40∼100㎛의 입경의 처리효율은 평균 99.7%였지만 그 이하의 입경범위에서의 처리효율은 50∼80%였다. 유입되는 고형물 floc size에 따라서 와류형 분리장치의 전체 처리 효율에도 크게 변화하기 때문에 이에 대한 해결이 필요한 실정이다. 또한 분리장치의 유입 유량에 따른 반응조 내부의 유체 흐름에 대한 연구가 미흡한 실정으로 효율 증진을 위한 장치의 설계 인자 변경에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 초기강우 및 합류식 하수관거 월류수에서 가장 문제시되는 입자의 크기에 따른 처리효율의 변동과 영양물질인 TP의 효율적인 제거를 위하여 인라인믹서를 통한 응집과 와류형 분리장치를 이용하여 개선 방안과 유량의 변화에 따른 4가지의 운전 mode를 통해 적절한 운전 조건을 제시하고 전산유체역학(CFD) 모델링을 이용하여 검증하였다. 본 연구 결과, 25 L/min의 경우가 가장 좋은 효율을 보였으며 15 L/min에서는 내부 와류가 생성되지 않아 반응조안에서 고형물이 배출되지 않고 침전이 일어나 일정 시간 이후, 고형물이 처리수와 함께 배출되었다. 유속이 빠른 50 L/min과 70 L/min에서는 와류형 분리장치 유입시의 충격으로 생성된 floc이 깨어지는 현상을 보였으며 이에 따라 충분한 침전이 생기지 않았다. 전산유체역학(CFD) 모델링을 통해 유속이 빠른 경우에 와류형 분리장치 내부에서 상향류의 흐름이 생기는 것을 확인하였고 내통에서 커다란 와류를 형성하는 것 역시 확인하였다. 와류형 분리장치에 응집 공정을 도입하였을 경우 도입하지 않았던 선행연구에 비하여 TP 기준으로 약 7배의 처리 효율 증진을 보였으며 유속의 변화에 따라 응집 floc의 깨어짐 현상이 발생할 수 있기 때문에 적절한 유속의 설정이 가장 중요할 것으로 판단된다.

개별균열대를 효율적으로 모사하기 위한 3D TTI 매질에서의 가변격자 유한차분법 탄성파 수치모형 반응 계산 : Elastic modeling in 3D TTI media for the simulation of fracture zones using variable grid

나지훈 한양대학교 2013 국내석사

A carbonate reservoir which has extremely low permeability hold more than 60% of the world’s remaining oil and 40% of gas. Since oil or gas mainly pass through fracture or fault zone in the carbonate reservoir, an accurate and effective tool for the simulation of the seismic responses from the fracture or fault zone is indispensible. However, it is highly inefficient to deal with an individual fracture in the numerical simulation because of its thin width. Thus Coates and Schoenberg (1995) suggested the equivalent medium substituting the individual fracture. In this research, I have modified the 3D elastic forward modeling algorithm developed by Han et al. (2011) in order to successfully handle the fractures represented by the anisotropic equivalent medium using variable grid strategy. In spite of substituting individual fractures to the equivalent anisotropic medium, the medium is thinner than the ordinary anomalous targets. The computation cost for the simulation of this very thin object using the equi-spaced grid is quite expensive. Thus I compose a variable grid model which has the minimum grid size for the fracture zone, gradually increasing grid size for the transition zone and the maximum grid size for the carbonate reservoir. Since the increasing rate of the grid size in the transition zone determines the stability of this forward simulation, I have tested several decline functions in order to choose proper one. Through numerical experiments, I confirmed a gridding method, which uses steep slope for the coarse grid zone and gentle slope for the fine grid zone, shows the minimum error. The wave propagation in the complex fractured media which is one of most wayward models can be successfully simulated by this efficient 3D seismic modeling algorithm using the variable grid approach. In addition, this method efficiently suppress artificial boundary’s reflections by implementing convolutional perfectly matched layer (CPML) and dramatically reduces the computational time by incorporating MPI (Message Passing Interface) technique in z axis. 탄산염암저류층은 전세계 석유 매장량의 60%와 가스 매장량의 40%를 차지하고 있는 중요한 암반이다. 탄산염암저류층은 투과도가 매우 낮기 때문에 내부의 유체가 단층이나 균열대를 통하여 이동하는 특징이 있다. 때문에 단층과 균열에서의 탄성파 반응을 모사할 수 있는 정확하고 효율적인 수치모형반응계산 알고리듬의 개발은 매우 중요하다. 그러나 균열의 간극은 그 두께가 굉장히 얇기 때문에 일반적인 수치모형반응계산은 굉장히 비효율적이다. 이에 Schoenberg et al. (1995) 는 균열을 대체하기 위해 equivalent medium theory를 제안했다. 이 연구에서는 Han et al. (2011) 이 개발한 3D 수치모형반응계산 알고리듬을 가변격자법을 사용해 개량하여 개별균열대를 효율적으로 모사하였을 뿐만 아니라 균열대의 특성인 산란파도 성공적으로 생성하였다. equivalent medium theory를 통하여 균열들을 균열대로 모사하여도 이는 여전히 일반적인 지층들에 비해 굉장히 얇은 두께를 가지게 된다. 얇은 두께를 가지는 층을 균일한 격자로 모사할 경우 매우 많은 격자수가 필요하게 되어 많은 비용이 소요되게 된다. 그래서 이 연구에서는 얇은 균열대를 모사하기 위한 작은 격자와 주변 탄산염암을 모사하기 위한 큰 격자를 같이 사용할 수 있는 가변격자를 적용하였다. 가변격자를 적용 시에는 격자의 크기가 변하는 정도에 따라 수치모형반응계산의 안정성에 영향을 미치게 되기 때문에 적절한 격자크기의 변화를 위해 몇 가지 감소 함수를 실험해 보았다. 수치분석을 통해 큰 격자에서 작은 격자로 변화하는 부분에서는 큰 기울기를 가지고 작은 격자에서 큰 격자로 변화하는 부분에서는 작은 기울기를 가지는 함수가 가장 적은 오차를 보인다는 것을 확인할 수 있었다. 개별균열대를 포함하는 복잡한 지형은 일반적인 수치모형반응계산에서 다루기 힘든 지형이지만, 가변격자를 사용한 3D 탄성파 수치모형반응계산 알고리듬을 통해 성공적으로 모사할 수 있었다. 또한 CPML 경계조건을 사용하여 인공적인 반사파의 발생을 효과적으로 제거했고, z축에서의 MPI 처리를 통해 처리시간을 많이 단축시킬 수 있었다.

황토를 이용한 가우다 치즈의 숙성 방법 개발 연구

나지훈 順天大學校 2020 국내석사

The aim of this study was to develop a loess-coating method in ripening system for the Gouda type cheese. The quality characteristics of matured Gouda cheeses was compared after one or two months of ripening with different coating materials. The lowest moisture content of loess was observed in white clay (WL). The antifungal effect of WL was slightly higher compared with the other coating materials. Selected loess samples were appropriate against 7 kinds of heavy metals, which met the soil pollution regulation. The content of ammonia-nitrogen(NH3-N) was the lowest by 143.51 mg% in WL and followed by 204.88 mg% in red loess (RL). Moisture content of WG(the cheese ripened with WL) was appropriated for hard cheese specification after 60 days ripening. The pH and titratable acidity of the sample cheeses was generally increased in the ripening periods (both 30 and 60 days). Higher contents of minerals in the sample cheeses were in the order of Na, Ca, Mg, and K. The ammonia-nitrogen content of LG (Gouda cheese with laterite coating) was the lowest after 60 days ripening while the WG sample showed rapidly decrease during the 30-60 days of ripening period. The heavy metal contents in the sample Gouda cheeses was appropriate for the cheese specification and the food regulation.

뉴스 영상에서의 자막영역 추출 및 문자 인식

나지훈 漢陽大學校 大學院 1999 국내석사

본 논문에서는 뉴스 비디오 검색 시스템을 위해 문자가 포함된 프레임(frame)에서 공개형 자막(open-caption)의 영역을 추출하고 문자를 인식하는 방법을 제안한다. 인식된 문자에서 추출되는 키워드는 폐쇄 자막(closed-caption)으로부터 추출되는 키워드보다 높은 가중치를 부여하여 검색의 효율을 높일 수 있다. 제안된 방법은 먼저 문자 프레임에서의 구배값(gradient)을 구한 다음, 이진화와 모폴로지(morphology) 알고리즘을 사용하여 공개형 자막 영역을 추출하고, 문자단위로의 분리 및 정규화를 거쳐 개개의 단위로 분리된 문자들을 신경회로망을 통해서 인식한다. 실험 결과, 영역 추출 및 문자 분리는 매우 만족할 만한 수준이었으며, 신경회로망을 이용한 인식 결과는 84%의 자소들이 올바르게 추출되었다. 추출된 자소들로 가능한 한글 문자 조합은 평균적으로 26문자 정도였고, 이 결과를 패턴 매칭이나 문자의 구조적 특징을 이용한 인식에 사용한다면 좋은 결과를 보일 것으로 기대된다.

펩타이드 서열 결정에 있어서 분할 검증 방법

나지훈 한양대학교 대학원 2019 국내석사

펩타이드 동정에 있어 가장 널리 사용되는 방법 중 하나는 데이터베이스 기반 동정이다. 이는 이미 알려져 있는 단백질 서열을 가지고 이론적인 스펙트럼을 생성하여 실험을 통해 나온 스펙트럼과의 유사도를 계산함으로써 펩타이드를 동정하는 방법이다. 동정 프로그램은 후보 펩타이드 중 가장 점수가 높은 펩타이드들의 목록을 결과로 주는데, 이렇게 매치된 모든 결과들을 그대로 신뢰할 수 없으므로 신뢰할 수 있는 점수 구간을 결정하는 기준을 정해야 한다. 이를 위해 가장 많이 사용되는 방법은 Target-Decoy 방법[1]이다. 이 방법은 의도적으로 존재하지 않는 서열에 해당하는 decoy서열을 만들어 데이터베이스에 넣고 동정을 진행한다. 그 후 일정 점수 이상에 포함된 decoy의 양을 통해 신뢰할 수 있는 정도를 설정한다. 이미 실험으로 통해 target과 decoy 사이의 잘못 동정 된 펩타이드의 수가 유사하다는 것이 알려져 있기 때문에, target내에 있는 false positive를 일정 점수 이상의 decoy의 수를 통해 추정할 수 있다. 질량 스펙트럼의 실험 과정은 크게 MS와 MS/MS로 구성되는데, MS는 펩타이드의 질량을 측정하고 시퀀싱할 펩타이드를 선택하기 위해, MS/MS는 MS에서 선택한 특정 펩타이드의 구체적인 서열을 알기 위해 진행한다. 앞서 선택된 펩타이드의 서열을 무작위로 분열시켜 시퀀싱을 위한 정보를 얻게 되는데, 이 과정에서 isolation window를 통해 분열시키고자 하는 펩타이드를 선택한다. 기존의 연구에서는 이렇게 isolation window안에 선택되어 얻어지는 MS/MS 스펙트럼의 약 50% 정도는 2개 이상의 펩타이드가 선택된다고 보고된 바 있다[2]. 현재의 질량 스펙트럼을 통한 펩타이드 동정 방법은 일반적으로 1개의 스펙트럼 당 1개의 펩타이드를 매칭하는 것을 가정하고 있기에 여러 개의 펩타이드가 한번에 분열되는 경우를 적절히 처리하기에 어려움이 있다. 위의 가정으로 인해 펩타이드 매치 과정의 점수 계산에 있어 오히려 페널티를 주기 때문인데, 이는 펩타이드가 공동 분열된 정도에 따라, 즉 질량 스펙트럼의 순도에 따라 매칭의 점수 분포가 다르다는 것을 의미한다. 위에서 언급한 것과 같이 동정 결과를 검증함에 있어 target과 decoy의 점수 분포를 통해 그 신뢰 정도를 산출하게 되므로 펩타이드 동정 점수 분포를 정확히 아는 것이 중요하다. 기존의 “1 스펙트럼 - 1 펩타이드” 매치를 가정하는 패러다임을 따르는 상황에서 낮은 순도의 스펙트럼은 무작위 매치의 위험과 실제 존재하는 펩타이드를 잘 검출하지 못하는 문제를 가지고 있다. 즉, 순도에 따라 그 점수 분포가 매우 상이하다는 것을 예상할 수 있다. 따라서 본 연구는 이러한 차이를 고려하여 스펙트럼을 순도별로 나누어 Target-Decoy 전략을 적용하고자 한다. 또한 공공 데이터를 통해 이러한 접근법이 실제 동정 결과의 신뢰도를 높일 수 있는지를 보이고자 한다.