쌍방향 투입 연소 복합형 소각로 전산유체역학을 이용한 연소효율 최적화에 관한 연구

장현준 서울시립대학교 2015 국내석사

현재 우리 사회는 신재생에너지에 대한 수요가 증가하고 있는 반면, 과다한 초기투자비 및 민원 등의 이유로 여러 어려움에 봉착해 있다. 신재생에너지 생산량 중 폐기물에너지화가 71%를 차지하고 있고, 2012년부터 실시된 신재생에너지 공급의무화(Renewable Portfolio Standard) RPS제도(지식경제부 고시 제2010-244호)는 폐기물을 이용한 고형연료로 화력발전 사업을 가능케 하여 폐기물에너지화가 급물살을 타고 있다. 폐기물은 안정적 처리 위주에서 폐자원에너지화로 패러다임이 변하고, 발생량 증가 추세와 재활용 처리 비율이 매년 증가하고 있는 상황에서 고형연료 특성을 고려하여 에너지 회수효율을 극대화할 수 있는 연소장치의 필요성이 어느 때보다 중요하게 부각되고 있다. 본 연구에서는 고형연료의 양방향 투입이 가능하여 연소실의 가스 흐름을 건조, 연소, 후연소의 단계를 일정하게 유지할 수 있어 완전연소를 유도하며 에너지 회수를 극대화토록 개발된 쌍방향 투입 연소 복합형 소각로를 대상으로 전산유체해석 프로그램을 사용하여 고형연료 분배 비율 및 유속 변화에 따른 특성, 배출온도, 소각로 높이별 연소온도를 연구하고자 하였다. 본 연구에서는 FVM방식을 이용한 범용적인 전산유체해석 프로그램을 사용하여 연소실내 화격자를 중심으로 연소효율을 분배하여 해석하였으며, 육면체 격자를 사용한 격자계로 모델링 격자수는 약 38만개이다. 연소단에 연소효율이 높을수록 연소실내 온도분포는 측벽을 중심으로 가늘고 높게 형성되고, 연소단과 후연소단에 고형연료 분배비율의 차가 적을수록 연소실내 냉각부분이 완화됨을 확인할 수 있었다. 완전연소 조건에 따른 연소속도 20m/s의 경우 토출구내 평균온도는 1,016℃로 나타났고, 불완전연소 조건에 따른 연소속도 15m/s의 경우 토출구내 평균온도는 955℃, 10m/s의 경우 857℃로 나타남을 확인할 수 있었다. 유동상내 유동속도가 공급될 경우 소각로 내 온도가 최소 133℃, 최대 180℃까지 낮아져 냉각구간이 더 넓어지고, 분배비율에 따른 속도 분포의 경우 연소단에서 후연소단으로 분배비율이 높아질수록 연소속도가 높아짐을 확인할 수 있었다. 또한, 고형연료는 고발열로 연소되고, 연소속도가 빠르며 비중이 낮은 특성이 있어 연소단 구조 및 쌍방향 투입에 대한 기하학적 특성을 고려하여 주 해석의 매개변수인 연소실내 화격자를 중심으로 소각로 내 열·유동 상태와 더불어 정량적인 특성을 고찰하여 추후 실증시설 구축 시 수치적 DB를 통해 결과를 비교 분석하는 데 많은 도움이 될 것으로 판단된다. 추후 쌍방향 투입 연소 복합형 소각로 최적화를 위해 2차 혼합공기에 대한 설치위치와 1차 연소공기에 대한 최적속도 및 연소실내 화격자 각도 등의 추가 연구가 필요할 것이라 사료된다. In South Korea, the demand for new and renewable energy has been growing but there are many difficulties in this area such as excessive initial investment and civil complaints. Of the total new and renewable production amount, energy from waste accounts for 71%. And the Renewable Portfolio Standard (RPS) scheme, launched in 2012 to oblige new and renewable energy supply (Notification No. 2010-244 of the Ministry of Knowledge Economy), realized thermal power generation by using waste-based solid fuel, accelerating energy generation from waste. The paradigm on waste changes from safe waste disposal to energy generation from wasted resources. And waste amount climbs up along with the recycle disposal ratio each year. In this situation, it becomes more necessary than ever to build a combustion equipment capable of maximizing the energy gain factor by considering the features of such solid fuel. This study investigated a multiple incinerator plant with duplex hopper developed to maximize the energy gain factor by inducing perfect combustion thanks to its design to input solid fuel through either sides and maintain the gas flow inside the combustion chamber each in the dry, combustion and post-combustion phases. The computational fluid dynamic program was employed in this study to examine solid fuel distribution ratio, characteristics according to fluid velocity changes, discharge temperatures and incinerator height-specific combustion temperatures. In this study, the general-purpose computational fluid dynamic program utilizing the FVM method was employed to distribute combustion efficiency by centering on the grate in the combustion chamber for interpretation. And the number of modeling grid is approximately 380,000, which is a hexahedron grid system. The higher the combustion efficiency in the combustion zone, the thinner and higher the temperature distribution is formed centering on the side wall. The narrower the solid fuel distribution ratio gap between the combustion zone and after combustion zone, the more the cooling part inside the combustion chamber was found to be eased off. At the burning velocity, 20m/s according to the perfect combustion conditions, the average temperature inside the outlet was 1,016℃. And at the burning velocity, 15m/s according to the imperfect combustion conditions, it was 955℃; and at 10m/s, 857℃. If the fluid velocity is supplied inside the fluidized bed, the intra-incinerator temperature fell at least by 133℃ or up to 180℃, widening the cooling section. As for the velocity distribution according to the distribution ratio, the higher the distribution ratio from the combustion zone to after combustion zone, the higher the burning velocity grew. Future facility for empirical study is expected to be constructed by considering the geometric characteristics of duplex input and combustion-zone structure, given the features of solid fuels that is burned faster with high power and low specific gravity. Also it should be built under consideration of the intra-incinerator thermal/fluid status and quantitative characteristics by centering on the grate in the combustion chamber, which is the parameter of the main interpretation. In this manner, such a facility would be deeply helpful in comparing and analyzing the results through numerical DB. For the optimization of multiple incinerator plant with duplex hopper, subsequent study will need to examine the secondary mixed air-related installation location, optimal velocity of primarily combusted air, intra-combustion chamber grate angles, etc.

犢鼻(ST35) 및 委中(BL40)의 Harpagophytum procumbens 藥針處理가 흰쥐의 adjuvant 關節炎에 미치는 影響

장현준 상지대학교 1997 국내박사

Enterococcus faecalis biofilm의 Chlorhexidine에 대한 저항성의 비교연구

장현준 연세대학교 대학원 2006 국내석사

Enterococcus faecalis는 근관치료의 실패에 있어서 중요한 원인인자로 생각되고 있다. 세균과 관련하여, 또 다른 중요한 문제는 근관 내에서 세균은 biofilm을 형성하며 존재하여 약제에 대한 저항성을 가진다는 사실이다. 이 실험의 목적은 실험실상에 재현된 E. faecalis biofilm의 Chlorhexidine(CHX)에 대한 저항성을 planktonic 상태의 세균의 저항성과 비교하고, 나아가 CHX의 농도 및 처리시간을 달리하여 그 영향을 비교 분석하는 것이다.$$a$$a이 실험은 Luppens가 제시한 방법으로 E. faecalis biofilm 을 각각 1-day, 7-day동안 형성하고, 추가로 planktonic cell group을 형성하여, 각각 group간에 CHX 처리시간을 달리하여 CHX에 대한 저항성을 비교하는 방법으로 이루어졌다.$$a$$a7-day group에서의 세균 감소량이 planktonic이나 1-day group에 비하여 유의차있게 나타났으므로, 세균의 약제에 대한 저항성에 대한 실험에 있어서 7-day 동안 배양한 biofilm의 사용이 추천된다. 또한 E. faecalis biofilm이 형성되어 있는 근관내에서는 단시간의 CHX 근관내 세척제 사용보다는 장시간 효과가 발현될 수 있는 근관내 약제로써의 CHX 사용이 추천된다.$$a$$aI. Objectives: Enterococcus faecalis has been suggested to be an important etiological agent in endodontic failure. The purpose of this study was to evaluate the antibacterial efficacy of chlorhexidine on the biofilm, of E. faecalis depending on the time of application and on the concentration of chlorhexidine , antimicrobacterial efficacy of biofilm with planktonic cell was compared. $$a$$aII. Materials & Methods: Experimental specimens were divided to three groups. Group I was planktonic cell group ( as control ) and Groups II & III were the Biofilm groups. Biofilms were grown in a simple apparatus that consisted of a vessel containing 1/10 Blood Heart Infusion (BHI), a micro pump, a culture container (perfusion culture container; Minucells and Minutissue. Bad Abbach, Germany), and a vessel with waste, all connected by silicon tubing. Twenty coupons (diameter 13mm), each held by a coupon carrier (Minusheet; Minucells and Minutissue) were placed in the culture container and used as surfaces for biofilm formation. All coupons and spports were cautoclaved before use. In group II, biofilms were allowed to develop for 24 hours at 30 degrees with a constant nutrient flow, and in group III, the biofilms were obtained by same method for 7days. In group II & III, Each specimens were removed by container and washed by 1/10 BHI for remove unattatched cells. And then, the specimens were soaked with 3ml test solution(0.2% CHX, 2% CHX, DW(control)) for determined time (4min, 8min, 15min). These coupons were Detoxified with solution (containg 3% Tween 80 + 0.3% L- a Lecithin) for 1min and vortexed for 1min to re-suspend the organisms. Ten-fold serial dilution were generated in DW by 1ml of each suspensions. Each dilution was seeded onto BHI agar plates , and the colony-forming units copunted after 24h of incubation. $$a$$aIII. Results: The difference in gradients of bacterial killing between group I (planktonic cell group) and group III (7-day biofilm group) was significant (p<0.0001).$$a$$aIV. Conclusion: E. faecalis 7-day biofilm groups have more resistant to CHX comparing with 1-day biofilm groups or planktonic cell groups$$a$$a

Palmitic acid의 stereospecific 위치가 다른 triacylglycerol의 물리 화학적 및 in vitro 소화 특성에 관한 연구

장현준 대구대학교 대학원 2020 국내석사

비정질 InGaZnO 박막 트랜지스터의 소자열화에 관한 연구

장현준 인천대학교 2013 국내석사

본 연구에서는 IGZO(InGaZnO) 박막 트랜지스터의 열화에 의한 전기적인 특성을 분석하기 위해 Silicon bottom-gates구조를 갖는 IGZO 트랜지스터를 제작하였다. IGZO 트랜지스터에 빛을 주었을 때는 드레인 전류가 증가하였는데, 이는 Active layer(channel)에 전자 홀 쌍이 생성되었기 때문이다. 온도에 따른 소자 열화는 Stretch-Exponential Model을 통해 그 특성을 확인하였다. 흑암조건에서의 PBS(Positive Bias Stress), NBS(Negative Bias Stress) 및 빛과 온도 조건에서의 PBTIS(Positive Bias Thermal Illumination), NBTIS(Negative Bias Thermal Illumination)에 문턱전압변화(△VTH)를 확인하고, 이에 따른 스트레스 전압 인가 전 과 후의 게이트 전류를 측정하여 문턱전압 변화와의 상관관계를 정의하였다. 게이트 전류는 게이트 절연체를 통과해서 게이트 전극으로 흐르게 되는데, 이는 스트레스 전압을 게이트에 가한 이전과 이후의 게이트 전류가 줄어드는 것을 볼 수 있다. 이 줄어든 전류는 게이트 절연체에 전자 혹은 홀이 포획된 것으로 추정된다. 양 과 음 전압 게이트 바이어스 스트레스에서 문턱전압 변화는 전자와 홀의 포획된 전하에 의한 것임을 게이트 전류를 통해서 볼 수 있고, 게이트 스트레스 전압을 가해준 이후 IGZO트랜지스터의 문턱전압 변화는 실리콘 게이트의 일함수에 의존하는 것을 알 수 있다. PBS와 PBTIS 이후의 측정을 통해 얻은 문턱전압 변화의 순서는 ∆VTH-n+>∆VTH-n>∆VTH-p>∆VTH-p+ 이었다. 그러나 NBS와 NBTIS 이후에는 반대로 나타났다. 빛 아래에서의 열화조건은 저 단위 주입으로 인해 PBTIS보다 NBTIS에서 더 많은 문턱전압이 변하게 된다. Silicon bottom-gate구조를 가지는 IGZO 트랜지스터에 문턱전압 변화를 최소화 하기위해서 Low-doped 게이트를 하는 것이 바람직함을 알 수 있었다. PBS와 HC(Hot Carrier) 조건에서의 소자 열화를 실험을 통해 비교해 보았다. HC와 PBS 이후 전달특성 곡선은 오른쪽으로 이동 되고, 그 결과 문턱전압은 증가 하였다. 증가된 문턱전압은 PBS보다 HC 이후에 더 심한 것으로 나왔다. Recover실험에서 HC이후 증가한 문턱전압은 게이트 절연체 안에 포획된 전자에 의한 것으로 보인다. 채널의 폭에 따른 PBS와 HC 조건에서의 문턱전압 변화는 채널 폭이 좁은 소자일수록 더 많이 증가 하였다.

Identification of dinitrotoluene selective peptides by phage display cloning

장현준 국민대학교 대학원 2011 국내석사

Biomolecules specific to explosives can be exploited as chemical sensors. Peptides specific to immobilized dinitrotoluene (DNT) were identified using a phage display library. A derivative of DNT that contained an extended amine group, 4-(2,4-dinitrophenyl)butan-1-amine, was synthesized and immobilized using a self-assembled monolayer surface on gold. Filamentous M13 phages displaying random sequences of 12-mer peptides specific to the immobilized DNT-derivate were isolated from the M13 phage library by biopanning. A common peptide sequence was identified from the isolated phages and the synthesized peptides showed selective binding to DNT. These results demonstrate that peptides screened by biopanning against immobilized DNT can be useful for quick and accurate detection of DNT.

PolyGen : 다형성 실행파일 생성기에 관한 연구

장현준 한양대학교 대학원 2009 국내석사

The only thing first type of worms could do was copying themselves by using the vulnerabilities of network services. Hence, the worm solutions, based on the pattern detection, was possible to prevent them. But after internet worms start to use polymorphism to themselves, it was unpreventable by using only pattern based detection solutions. To solve this problem, people starts to research about behavior-based detection methods or static analysis methods. But these attempts couldn't be the key solutions because these solutions were based on analyzing the executable files after the file has executed not the fundamental principles of worm creation. In this paper, we introduce the polymorphism application which based on dis-assembler and analysis of PE files for Windows environment to solve this problem. Further more, we suggest a Polymorphic Executable file Generator PolyGen. We designed and implemented the PolyGen to experiment what effect does the polymorphism do to executable files and what limits are remaining in applying polymorphism. This paper also contains the application of polymorphism against the notepad.exe, calc.exe(which are the basic contents of Windows) and PhotoShop CS2 by Adobe to show the ratio of change between original files and polymorphic applied results. In conclusion, we found out there are about 45~77% of change ratio and there were difference between applying polymorphism against normal executable files and worms. 최초의 웜은 네트워크 서비스의 취약점을 통해 자신을 복제하고 네트워크상에서 번식하는 기능만을 수행하였기 때문에 패턴(pattern)기반의 웜 방지 솔루션에 의해 차단이 가능하였다. 하지만 최근 발생한 인터넷 웜은 다형성(polymorphic)이 추가되며 임의의 패턴을 갖게 되어 기존의 패턴 기반의 웜 방지 솔루션만으로는 한계에 부딪히게 되었다. 이를 해결하기 위해 행위 기반(behavior-based)의 탐지 방법을 이용하거나 웜 구조를 분석하여 웜이 동작하는 흐름을 그래프로 분석하여 탐지하는 등 정적 분석(static analysis) 방법이 연구되고 있으나 다형성 웜이 생성되는 원리를 이용하는 방법이 아닌 다형성 웜이 생성된 후의 실행파일을 분석하는 방식으로 연구되기 때문에 실시간 탐지에 사용될 수 없으므로 근본적인 해결책이 될 수 없다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 Windows 환경에서 동작하는 PE(Portable Executable) 파일의 구조를 분석하여 PE 파일에 다형성을 적용하기 위해 기존에 제시된 PE 파일 압축 알고리즘과 역 어셈블러를 분석하고 분석된 알고리즘을 기반으로 다형성을 적용할 수 있는 응용 방법을 소개한다. 또한 이러한 방법을 기반으로 Windows기반에서 동작하는 PE 파일에 다형성을 적용할 수 있는 다형성 실행파일 생성기(PolyGen)를 설계 및 제작하고, PolyGen에서 생성된 다형성이 PE 파일에 어떠한 영향을 주는지를 분석하였으며 PE 파일에 다형성을 적용할 때의 한계점에 대해 서술하였다. 또한 본 논문에서 연구된 내용을 바탕으로 Windows에서 기본적으로 제공하는 메모장, 계산기, 그리고 Adobe社의 PhotoShop CS2 버전을 대상으로 원본과 생성된 다형성 실행 파일간의 변화된 비율을 통해 어느 정도의 다형성이 적용되었는지를 분석하였다. 연구 결과 PolyGen에서 제시한 ISM 모듈 및 ENM 모듈에 의해 약 45~77%의 변화율을 보이며, 다형성 웜 분석에 사용될 수 있는 알고리즘과 실제 구현한 PolyGen을 통해 PE 파일에 다형성을 적용할 때 한계점 등을 분석하였으므로 다형성 웜 등을 효과적으로 분석할 수 있다는 면에 있어 큰 의의가 있다고 할 수 있다.

High-k 적층 감지막을 이용한 고성능 듀얼게이트 Ion-Sensitive Field-Effect Transistor에 관한 연구

장현준 광운대학교 대학원 2013 국내석사

본 연구에서는 dual-gate (DG)구조를 기존 ion-sensitive field-effect transistors (ISFETs) 센서에 적용시킴으로써 과거 ISFETs의 한계감도를 뛰어넘는 고감도 DG ISFET 센서를 제작하고 그 특성을 최적화 하기 위한 연구 내용이 서술되어 있다. 최초 DG ISFET는 silicon-on insulator (SOI)에 구현 되었으며, 한 소자 내에 상부 감지막과 하부 매몰 산화막을 절연막으로 갖는 두개의 FET가 존재하는 구조를 갖는다. 상부 및 하부 사이의 게이트 절연막 사이에서 발생하는 capacitive coupling을 이용하여 과거 ISFET에 보이는 낮은 감도를 크게 증폭시켰다. 그 결과, 감도가 좋지 않다고 알려진 SiO2 감지막을 사용했음에도 불구하고 제작된 DG ISFET는 379.2 mV/pH 가량의 뛰어난 감도를 보였다. 또한, 개발된 DG ISFET 센서의 감지특성을 극대화 하기 위하여 SOI body 두께가 감지특성에 미치는 영향에 대해서도 연구되었다. 감지특성에 주요한 영향을 미칠 수 있다고 판단된 이유는 SOI 기판의 상부실리콘의 body가 capacitive coupling에 큰 영향을 줄 수 있는 요소이기 때문이다. 따라서 20 nm, 50 nm, 100 nm의 SOI body를 갖는 소자를 제작하여 두께에 따른 감지특성 평가를 실시하였다. 그 결과 20 nm의 body두께에서 강한 capacitive coupling이 유도인하여, 100 nm의 body 소자에 비하여 약 49.5% 가량의 감도가 증가되었을 뿐만 아니라, 한정된 영역에서의 더 강한 전계로 인해 소자의 안정성이 향상되는 결과를 얻었다. 위의 선행연구결과에서 제안된 센서는 이론 치 감지한계를 뛰어넘는 고감도 특성을 보였다. 하지만 센서는 단가가 비싼 단결정 SOI 기판에서 제작되었기 때문에, 상용화 및 양산화의 가능성에 큰 문제점이 있다. 본 연구의 최종목표는 값이 싸고 대면적화 공정이 가능한 다결정 실리콘 기판을 이용하여 DG ISFET을 구현하는 것이다. Eximer laser annealing (ELA) 방식의 다결정실리콘은 다결정 실리콘은 단결정 실리콘에 비하여 큰 저항, 낮은 이동도 등의 전기적 특성이 좋지 않기 때문에 미소한 변화에 반응하는 센서 개발에 어려움 있다. 이를 극복하기 위하여, 센서의 감지막 부분에 high-k 물질을 적층하고 있는 SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) engineered sensing membrane (ESM)을 적용하였다. 제안된 ESM은 각 high-k 물질의 장점을 극대화하고 단점을 보완하기 위한 삼단 적층막이다. OHA 적층막의 SiO2는 실리콘과 high-k 물질 사이의 우수한 계면상태를 위하여 성장되었다. 연속적으로 적층되는 HfO2는 DG 동작에서 소자의 capacitive coupling 현상을 강화 시키는 역할을 수행한다. 최종적으로 용액과 직접적으로 접촉되는 감지막의 표면에 화학용액으로 인한 데미지에 강한 물질인 Al2O3막을 적층함으로서, 이온으로 인한 감지막의 손상을 최소화 하였다. 그 결과, 다결정 실리콘에서 DG ISFET을 구현하였음에도 불구하고, ESM 감지막의 적용을 통하여 325.8 mV/pH의 고감도 특성, 7.13%의 히스테리시스 전압 에러, 1.71 %의 드리프트 전압특성 에러의 안정성과 신뢰성이 보장되는 고감도 센서가 구현되었다. 결론적으로 고품질 OHA ESM과 다결정실리콘 TFT 기반의 DG ISFET의 기술적 조합은 소자의 낮은 제작단가로 소자의 신뢰성을 보장하면서 센서의 고감도 특성을 얻을 수 있게 한다. 미래에 DG ISFET 센서를 바이오센서 분야에 적용하였을 때 건강관리 분야에서 우수한 signal to noise를 갖는 유망 센서가 될 것으로 사료된다. Silicon-on insulator (SOI) based dual-gate (DG) ion-sensitive field-effect transistors were realized for improved sensing performance, larger pH sensitivity that breaches conventional Nernst response limit with excellent stability. The capacitive coupling between the front and bottom gate oxides for a DG operation amplified significantly traditional sensitivity of 59 mV/pH. In order to maximize such DG performance, we have also studied in the impact of body thickness which can strongly influence on capacitive coupling ratio on DG sensing performance. The DG ISFETs with various SOI thicknesses of 20 nm, 50 nm, and 100 nm were prepared. As a result, the ultra-thin body (UTB) with a thickness of 20 nm exhibited a 49.5% improved sensing performance as well as stability in comparison with thick SOI having a thickness of 100 nm. Finally, we realized polycrystalline-silicon based DG ISFETs by using SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) engineered sensing membrane (ESM) to replace expensive single crystalline SOI substrate; it is inherently a low cost, large area process as well as a mature technology. Although poly-silicon substrate showed degraded electric characteristics compared to single crystalline SOI substrate that can cause operational error of devices, we can overcome such problems by using a high quality OHA ESM sensing membrane. The OHA ESM was proposed to overcome inherent disadvantages of each high-k material. The SiO2, HfO2 and Al2O3 layers of ESM were designed for lower interface states density, larger capacitance and stronger immunity against non-ideal effects, respectively. As a result, devices showed outstanding sensing characteristics of 325.8 mV/pH and hysteresis voltage error of 7.13% and drift rate error of 1.71%. Therefore, the poly-Si based DG OHA ISFET will be a promising alternative for realization of reliable health care system.

앙상블 모델 기반 건물 외벽 균열 분류 정확도 향상

장현준 한밭대학교 정보통신전문대학원 2023 국내석사

본 논문에서는 건물 이음새를 균열로 인식하는 기존의 콘크리트 균열 모델의 문제를 해결하고 세분화된 데이터 셋을 활용하여 앙상블 모델 기법을 적용하여 균열 이미지 분류 성능을 향상시키는 새로운 알고리즘을 제안한다. 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN)은 인간의 뉴런 구조를 모방해 만든 퍼셉트론을 여러 층을 쌓아 올린 다층 퍼셉트론 알고리즘이다. 신경망의 학습 방식은 각 노드의 입력값과 가중치(Weight)를 서로 곱하여 모두 합한 후 편향(Bias)을 더하고, 활성화 함수(Activation Function)가 가지고 있는 임곗값과 비교한다. 만약 가중합이 임곗값보다 크면 퍼셉트론이 활성화되고, 작으면 비활성화한다. 인공신경망의 목표는 미리 알고 있는 정답과 신경망에서 도출된 결괏값을 오차역전파방식을 사용하여 정답값과 결괏값의 오차를 줄이는 방향으로 가중치를 점차 갱신하는 것이다. 합성곱 신경망은 인공신경망의 은닉층이 여러 층으로 이루어진 심층 신경망(Deep Neural Network, DNN)의 한 종류로, 고차원 데이터를 입력값으로 받을 때 파라미터의 수가 지나치게 많은 심층 신경망의 단점을 보완한 방식이다. 신경망에서 파라미터의 수가 지나치게 많아지면 과적합(Overfitting) 문제를 발생시키게 된다. 과적합은 단순히 학습 데이터만 암기하는 현상으로, 학습 데이터에서 제공되지 않은 데이터에 대해 많이 취약하다. 이를 해결하기 위해 합성곱 신경망은 인간의 시신경 구조를 모방하여 이미지의 특징(Feature)을 추출(Extraction)하고, 완전 연결 계층(Fully connected layer)을 통해 입력된 이미지를 분류하기 위한 변별적 학습을 수행한다. 콘크리트 균열 이미지 분류 모델의 성능을 높이기 위해서는 균열과 미 균열 이미지의 종류를 구분하는 방식이 필요하다. 기존의 콘크리트 균열 이미지 분류 모델의 학습 데이터들은 콘크리트의 단면 이미지와 균열 이미지로만 학습하여 균열을 분류하는 방식이었다. 하지만 실제 콘크리트 건물의 외벽에는 콘크리트와 콘크리트 사이를 연결해 주는 이음새가 존재하고, 단순히 균열을 분류하는 모델은 이음새 부분을 균열로 인식하는 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 이미지 데이터 셋의 종류를 세분화하여 일자형, 벽돌형, 일반형, 균열형으로 나누어 학습을 진행한다. 세분화된 데이터들을 활용하여 앙상블 모델(Ensemble model) 기법을 사용한다. 앙상블 모델 기법은 여러 모델들을 구축하고 각 모델들을 조화롭게 학습시켜 문제를 해결하고 더 나은 결과를 얻도록 학습하는 방식이다. 세분화된 이미지 데이터 셋을 기준으로 모델들을 구축하여 학습하고, 학습된 모델들로 앙상블 모델을 구축하여 이미지 분류 성능을 향상시킨다.

Study of skin regeneration with human dermal components and minerals using tissue engineering technique

장현준 동국대학교 대학원 2017 국내석사

There have been numerous investigations regarding various types of dressings and artificial dermis of solid type, yet few research and development on paste types such as hydrogel with dermal powder have ensued. In this study, we compared the wound healing effects of gelatin paste containing dermal powder to collagen sponge and gelatin alone after 48 days post-grafting. In the dermis powder/gelatin paste group, wound area contraction has minimized to 50% while in the gelatin and collagen sponge groups, initial area contracted 83-85% and 79-85%, respectively. Upon histological evaluation, the dermal powder/gelatin group had many fibroblasts observed to infiltrate the wound bed and thick collagen bundles have arranged in dendritic arrays. Victoria blue staining showed few elastic fibers in the gelatin and collagen sponge groups, while the powder/gelatin paste group demonstrated an abundance. In addition, CD 31 staining showed few blood vessel formation in the gelatin and collagen sponge groups, while on the contrary, considerable blood vessels formed around the dermis of the powder/gelatin paste groups. Therefore, dermis powder/gelatin paste not only renders convenience to users, but also has prominent wound healing effects on full-thickness wounds On our second investigation we focused to identify melanogenesis effect of soluble minerals in rice bran ash(RBE) which include orthosilicic acid(OSA). Melanocytes morphology was normal but, the LDH activity showed the melanocytes were in a little under stress in RBE and OSA added media. Melanin synthesis and intracellular tyrosianse activity were increased by treatment of RBE which is similar to that of OSA. The Western blotting results showed that TRP-1, tyrosinase, and MITF expression levels were 2-3 folds higher in the OSA and RBE groups compared to the control group which promoted melanin synthesis through CREB phosphorylation. Moreover, histology and immunohistochemistry showed to have similar result that of protein expression. As a result, minerals which comprise orthosilicic acid has the potential to promote melanogenesis and both, RBE and OSA, have similar cell viability, protein expression, and immunostaining results, suggesting RBE comprises specific minerals which promote melanin synthesis through increasing of MITF and CREB phosphorylation. Therefore, RBE could be used as a novel therapeutic approach to combat melanin deficiency related diseases by stimulating melanocytes via its soluble Si and mineral components. 다양한 종류의 고체형 인공진피 드레싱재는 많이 연구되어왔으나 페이스트형과 같은 하이드로젤에 진피성분을 첨가한 제품등은 아직 개발되어지지 않았다. 본 연구에서는 진피성분을 첨가한 젤라틴 페이스트를 콜라겐 스펀지, 젤라틴만 도포한 실험군과 비교하여 이식 후 48일차에 결과를 관찰하였다. 진피성분을 포함한 젤라틴 드레싱재는 상처수축이 50퍼센트 정도 감소하였고, 섬유아세포의 유입이 우수, 굵은 콜라겐 섬유의 형성, 많은 신생혈관형성, 많은 엘라스틴 섬유 형성 등의 특징을 보이며 되어 정상 피부조직과 가장 유사하게 피부재생이 촉진되는 것을 확인 하였다. 또 다른 연구 주제로 쌀겨에서 추출하여 오르토규산을 포함하는 수용성 미네랄 성분을 이용한 멜라닌 형성세포활성화를 연구하였다. 오르토규산과 쌀겨 추출물을 투여한 실험군은 형태학적으로 정상이었으나 LDH 수치가 조금 높은 것을 확인 하였다. 멜라닌 합성과 세포내 타이로신에이즈의 활성화도는 음성대조군에 비해 약 10%정도 증가한 것을 확인하였으며 단백질 발현을 확인한 결과 멜라닌 합성 관련 단백질인 TRP-1, 타이로신에이즈, MITF단백질의 발현이 2-3배 정도 증가된 것을 확인하였고 CREB의 인산화를 통해 활성화됨을 확인하였다. HMB45면역염색 및 Fontana-masson조직염색 결과도 단백질 발현 결과와 같은 경향을 보이는 결과를 얻었다.