추간판 탈출증 흰 쥐 모델에서 척수후각에서의 MCP-1의 발현

조윤우,박해운,김수정,서정민,도성진,안상호,Cho, Yun-Woo,Park, Hea-Woon,Kim, Su-Jeong,Seo, Jeong-Min,Do, Sung-Jin,Ahn, Sang-Ho 대한물리치료학회 2009 대한물리치료학회지 Vol.21 No.3

Purpose: This study evaluates MCP-1 expression in the dorsal horn of a rat model of lumbar disc herniation by an autograft of the nucleus pulposus to the spinal nerve. Methods: After a coccygeal nucleus pulposus graft to the left $5^{th}$ lumbar spinal nerve, proximal to dorsal root ganglion, mechanical allodynia and thermal hyperalgesia were assessed 1 day before surgery, and 1, 10, 20, 30 days after surgery. The mRNA of MCP-1 in the dorsal horn was assessed by real time PCR to compare the temporal pattern of neuropathic pain of the lumbar disc herniation model. Results: In the ipsilateral side of the lumbar disc herniation models, mechanical allodynia and thermal hyperalgesia reached a maximum at 10 days after surgery with significant difference from the control group. Pain was also provoked in the contralateral side of the lumbar disc herniation models with less intensity than the ipsilateral side. The level of MCP-1 mRNA expression in the dorsal horn reached a peak at 20 days after surgery. Conclusion: Mechanical allodynia and thermal hyperalgesia was induced by nucleus pulposus in a rat lumbar disc herniation model, similar to a previously reported peripheral nerve injury model. The level of MCP-1 expression was higher in the dorsal horn of the ipsilateral and contralateral sides. These results suggest that MCP-1 might play a role in the maintenance of neuropathic pain.

척수손상 흰 쥐의 운동기능 회복에 미치는 손상부위 직접자극을 통한 기능적 자기자극치료 효과

조윤우,김수정,박해운,서정민,황세진,장성호,이동규,안상호,Cho, Yun-Woo,Kim, Su-Jeong,Park, Hea-Woon,Seo, Jeong-Min,Hwang, Se-Jin,Jang, Sung-Ho,Lee, Dong-Gyu,Ahn, Sang-Ho 대한물리치료학회 2011 대한물리치료학회지 Vol.23 No.1

Purpose: The purpose of this study was to determine the effect of direct functional magnetic stimulation (FMS) of affected spinal cord on motor recovery following spinal cord injury in rats. Methods: After a contusion injury at the spinal level T9 using an NYU Impactor, functional magnetic stimulation was delivered by a magnetic stimulator through a round prototype coil (7 cm in diameter). Stimulation parameters were set as follows: repetition rate = 50 Hz (stimulus intensity 100% = 0.18 T), stimulation time = 20 min. Functional magnetic stimulation was administered twice a day, 5 days per week for 8 weeks starting 4 days after spinal cord injury. Functional magnetic stimulationwas delivered directly to the affected spinal cord. Outcomes of locomotor performance were assessed by the Basso Beattie Bresnahan (BBB) locomotor rating scale and by an inclined plane test weekly for 8 weeks. Results: In the BBB test, hindlimb motor function in the Functional magnetic stimulation group improved significantly more compared to the control group at 3, 4, 6, 7, and 8 weeks (p<0.05). In the inclined plane test, the angle of the plane in the functional magnetic stimulation group increased significantly more compared to the control group at 4, 5, 7, and 8 weeks (p<0.05). Conclusion: Our results demonstrate that direct Functional magnetic stimulation of the lesional site may have beneficial effects on motor improvement after spinal cord injury.

온실 지붕면의 적설 하중 수치해석을 위한 CFD-DEM 결합 모델 개발

조윤우 ( Yun-woo Cho ),이인복 ( In-bok Lee ),조정화 ( Jeong-hwa Cho ),최영배 ( Young-bae Choi ),정효혁 ( Hyo-hyeog Jeong ),강솔뫼 ( Sol-moe Kang ),김다인 ( Da-in Kim ),이은주 ( Eun-ju Lee ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

온실은 일반 건축물에 비해 안전율이 낮고 대부분이 바람과 적설 하중에 취약한 경량구조로 이루어져 있다. 최근 이상 기후에 의한 폭설의 빈도가 증가함에 따라 온실에 발생하는 피해가 증가하고 있고, 이는 경제손실, 작물생산 중단 등 농민에게 2차적인 피해를 발생시킨다. 폭설에 의한 온실의 피해를 줄이기 위해 눈의 특성과 온실 지붕면의 적설 분포를 파악하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 눈의 특성을 고려한 온실 지붕면의 적설 분포를 DEM 모델을 이용하여 분석하였다. 또한 CFD-DEM 결합 모델을 개발하여 풍 환경에 따른 온실 지붕면의 적설 분포와 이에 따른 압력 분포를 분석하였다. 모형실험과 수치해석기법을 이용하여 실험 환경을 제어하고, 다양한 데이터 측정 지점을 설정하여 적설분포를 모 의하였다. 경사판 (15°, 45°)과 1/25로 축소된 온실모형 (양지붕형, 복숭아형)으로 모형실험을 진행하였으며 DEM을 기반으로 한 수치해석 모델을 개발하였다. 모형실험은 농촌진흥청 농업공학부에 위치한 적설 모의실험 시설에서 눈의 밀도 및 모형에 적설 되는 눈의 분포 특성을 파악하였고, 획득한 데이터를 통해 개발된 수치해석모델을 검증하였다. 검증 결과, 15° 경사판은 0.9631, 45° 경사판은 0.9746, 양지붕형 온실모형은 0.9922, 복숭아형 온실모형은 0.9962의 R²을 나타내어 설계한 DEM 모델을 통해 적설 분포 예측이 가능할 것으로 판단되었다. 검증된 모델을 통해 풍 환경, 온실의 폭, 지붕면의 경사각, 연동 수를 고려한 실제 온실사이즈에 대한 수치해석을 진행하였다. 분석 결과, 평균 적설 하중은 양지붕형 연동온실에서 59.77Pa로 가장 높았고, 최대 하중은 복숭아형 연동온실에서 193.62Pa로 나타났다. 또한, 풍 하측의 적설 하중이 풍 상측 적설 하중보다 증가함을 나타냈다. 그러나 풍 하측의 적설하중은 풍속이 증가함에 따라 감소함을 보였다. 이러한 시뮬레이션 결과는 온실 설계 기준에 대한 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

줄기세포를 이식한 척수손상 흰쥐에서 반복자기자극의 효과

배영경,박해운,조윤우,김수정,이준하,권정구,안상호,Bae, Young-Kyung,Park, Hea-Woon,Cho, Yun-Woo,Kim, Su-Jeong,Lee, Joon-Ha,Kwon, Jung-Gu,Ahn, Sang-Ho 대한물리치료학회 2010 대한물리치료학회지 Vol.22 No.1

Purpose: We tested whether repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) improved recovery following spinal cord injury (SCI) in rats with transplantation of adipose tissue-derived stromal cells (ATSCs). Methods: Twenty Sprague-Dawley rats (200-250 g, female) were used. Moderate spinal cord injury was induced at the T9 level by a New York University (NYU) impactor. The rat ATSCs (approximately $5{\times}10^5$ cells) were injected into the perilesional area at 9 days after SCI. Starting four days after transplantation, rTMS (25 Hz, 0.1 Tesla, pulse width=$370{\mu}s$, on/off time=3 sec/3 sec) was applied daily for 7 weeks. Functional recovery was assessed using the Basso, Beattie, and Bresnahan (BBB) locomotor rating scale as well as pain responses for thermal and cold stimuli. Results: Both groups showed similar, gradual improvement of locomotor function. rTMS stimulation decreased thermal and cold hyperalgesia after 7 weeks, but sham stimulation did not. Conclusion: rTMS after transplantation of ATSCs in an SCI model may reduce thermal hyperalgesia and cold allodynia, and may be an adjuvant therapeutic tool for pain control after stem cell therapy in SCI.

에너지 절감을 위한 건물 통합형 옥상온실의 동적에너지 분석

조정화 ( Jeong-hwa Cho ),이인복 ( In-bok Lee ),최영배 ( Young-bae Choi ),정효혁 ( Hyo-hyeog Jeong ),강솔뫼 ( Sol-moe Kang ),김다인 ( Da-in Kim ),조윤우 ( Yun-woo Cho ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

연중 안정적인 대량생산이 가능한 시설 재배는 작물 생육에 적정 환경을 조성하기 위하여 에너지이 필수적이다. 상대적으로 단열성이 낮은 외피로 이루어진 온실은 우리나라의 극한 기후 특성까지 더해져 단위 면적당 에너지 부하가 크다. 옥상온실은 건물형 도시농업으로서 건물에서 버려지거나 활용되지 않는 에너지를 옥상온실에 이용할 수 있고, 온실 최적운전을 통해 건물의 냉난방 부하를 줄일 수 있다. 본 연구는 에너지 절감을 위하여 수동적 및 능동적으로 건물과 열교환하는 옥상온실의 계절별, 시간별 부하절감 효과를 분석하고자 한다. 온실이 건물 옥상에 위치함에 따라 일반 온실과 비교하여 절감할 수 있는 패시브 에너지 부하량을 분석하였다. 또한 건물의 잉여 공기열을 온실과 교환하여 적극적으로 절감하는 에너지 부하량 또한 분석하였다. 이를 위해 먼저 실증 옥상온실에서 계측한 실험 데이터를 이용하여 동적에너지 시뮬레이션 모델을 검증하였다. 환기량을 모의하기 위해 전산유체역학 시뮬레이션을 이용하여 풍환경에 따라 자연환기 특성을 평가한 결과를 에너지 모델의 입력자료로 넣고, 현장서 실측한 강제환기팬 유량 값을 입력하였다. 최종으로 개발한 옥상온실과 건물의 통합 모델을 이용하여 온실 에너지 부하에 영향을 미치는 열적 요인에 따른 부하 감소량을 분석할 수 있을것으로 판단된다. 본 연구결과는 온실의 에너지 절감을 위해 사용할 수 있는 건물-온실 통합 에너지 절감 시나리오의 도출 가능성을 제시하였다.

축산악취 저감을 위한 다상연계 악취정화시스템의 개발 및 성능 평가

정효혁 ( Hyo-hyeog Jeong ),이인복 ( In-bok Lee ),조정화 ( Jeong-hwa Cho ),최영배 ( Young-bae Choi ),강솔뫼 ( Sol-moe Kang ),김다인 ( Da-in Kim ),조윤우 ( Yun-woo Cho ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

최근 축산시설의 대형화, 밀집화에 따른 악취강도 증가와 신도시 개발 및 귀농·귀촌 인구의 증가로 인한 주거시설과의 거리 감소, 쾌적한 농촌 생활에 대한 요구 등으로 인하여 축산악취 민원이 급증하고 있다. 이에 따라 정부와 지자체에서는 축산악취 개선사업이 진행되고 있으며 많은 농가가 축산악취 개선을 위하여 악취 저감시설을 설치·운영하고 있다. 하지만, 실제 농가에 설치된 악취 저감시설을 측정한 결과 다양한 요인에 따라 평균 악취 저감효율이 65 % 이하로 낮게 나타났다. 특히, 악취 저감시설의 관리 상태에 따라 농가별로 악취 저감효율의 큰 차이를 보였다. 최소 환기를 실시하는 동절기에는 악취 농도가 높아져 저감 효율이 높더라도 배출 농도가 높을 뿐만 아니라, 저감시설 통과 후 배기되는 공기의 유속이 매우 낮아 악취 공기가 대기 중으로 확산되지 못하고 지면으로 가라앉게 되는 문제점이 확인되었다. 또한, 악취 저감시설은 축산시설 설계 시 고려하지 않은 추가적인 압력손실로, 환기팬 유량을 감소시켜 축사 내부의 환경조절에 영향을 줄 수 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 악취 저감시설의 문제점을 개선하여 효율성 증대시킬 수 있는 다상연계 악취정화시스템을 개발하여 성능을 평가하였다. 본 시스템은 시스템의 관리 상태를 유지할 수 있도록 자동화 시스템을 적용하였으며 화학적, 물리적, 공기역학적 세정의 단계적 세정시스템을 구축하여 저감 효율을 증대시켰다. 또한, 시스템 설치에 따른 축사 환기 팬의 압력손실을 보상하기 위하여 시스템에 배출 팬을 추가하였으며 축사 환기 팬과의 통신을 통해 배출 팬을 제어하였다. 개발된 시스템을 실제 양돈 농가에 적용하였으며, 시스템에 의한 단일가스와 복합악취의 저감효율을 측정하여 시스템의 성능을 평가하였다.

CNN 기반 엽채류 엽면적 예측 및 온실 환경 내 증발산 모델 적용성 평가

최영배 ( Young-bae Choi ),이인복 ( In-bok Lee ),조정화 ( Jeong-hwa Cho ),정효혁 ( Hyo-hyeog Jeong ),강솔뫼 ( Sol-moe Kang ),김다인 ( Da-in Kim ),조윤우 ( Yun-woo Cho ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

시설원예는 전통적인 노지재배와 비교하여 효율적인 생산방법을 통하여 에너지 사용효율(EUE) 및 물 사용 효율(WUE)을 증대시키고 수확량 및 작물 품질을 향상시킬 수 있다. 특히, 이러한 효율성을 달성하기 위하여 작물의 증산 작용을 관리하는 것은 매우 중요하다. 그러나 작물의 증산을 직접 측정하는 것은 환경의 편차, 비용 문제 등으로 인하여 제한적이다. 이에 따라 온실 환경데이터 및 기상데이터를 이용한 다양한 경험적, 물리적 기반의 증발산 모델이 개발되었다. 일반적으로 작물의 증발산을 추정하기 위하여 공기 온도, 습도, 일사량, 기공저항 및 엽면적 등의 측정데이터와 사전 지식이 필요하다. 대부분의 기상 데이터는 온실 내 센서를 통하여 측정할 수 있지만, 엽면적의 경우 일반적으로 파괴적으로 조사하여 측정하므로 이를 연속 측정하는 것은 매우 제한적이다. 따라서, 본 연구는 합성곱 신경망(CNN) 을 이용하여 엽면적을 추정하는 모델을 개발하고자 하였다. 또한, 개발한 CNN 추정 엽면적을 다양한 증산모델에 적용하여, 온실 내 환경에서 CNN 추정 엽면적의 적용성을 평가하고자 하였다. 이를 위하여 현장 실험은 대전광역시의 한국 기계연구원(36°23'N, 127°21'E)에서 수행되었다. 작물의 이미지는 10분 간격으로 촬영되었으며, 작물의 증발산 및 공기 온도, 습도, 일사량, 풍속 등 기상데이터는 1분 간격으로 측정되었다. 또한, 5일 간격으로 파괴조사를 통하여 8개체의 엽면적을 측정하여 평균을 통해 이미지 라벨링 작업을 수행하였다. 실험 결과, U-net 기반 CNN 모델은 데이터 전처리와 최적화 과정을 통하여 R²: 0.9986, RMSE (㎡/㎡): 0.0547, MAPE(%): 4.54 로 높은 추정치를 보였다. CNN 모델을 5가지의 증산모델에 적용한 결과, 모든 증산모델에서 실제 측정한 엽면적을 사용한 경우와 추정 엽면적을 사용한 모델의 상관관계가 매우 높게 나타나 높은 적용성을 보였다(R²>0.99). 개발된 모델을 응용하여, 온실 내 이미지센서와 기상센서만을 이용하여 온실 내 증발산을 예측하고, 이를 통한 온실 관수, 환경 등의 통합 ICT 제어 및 디지털트윈 모델에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

반복자기자극이 지방유래 중간엽 줄기세포 증식과 활성에 미치는 영향

김수정 ( Su-jeong Kim ),박해운 ( Hea-woon Park ),조윤우 ( Yun-woo Cho ),이준하 ( Joon-ha Lee ),서정민 ( Jeong-min Seo ),신현진 ( Hyoun-jin Shin ),강재훈 ( Jae-hoon Kang ),안상호 ( Sang-ho Ahn ) 대한물리치료학회 2009 대한물리치료학회지 Vol.21 No.3

Purpose: TThis study examined the effect of repetitive magnetic stimulation (RMS) on the viability and proliferative response of human adipose tissue-derived stromal cells (hATSCs) in vitro. Methods: The hATSCs were cultured primarily from human adipose tissue harvested by liposuction and incubated in a 37℃ plastic chamber. The cells were exposed to a repetitive magnetic field using a customized magnetic stimulator (Biocon-5000, Mcube Technology). The RMS parameters were set as follows: repetition rate=10Hz, 25Hz (stimulus intensity 100%= 0.1 Tesla, at 4cm from the coil), stimulated time= 1, 5, and 20 minutes. Twenty four hours after one application of RMS, the hATSCs were compared with the sham stimulation, which were kept under the same conditions without the application of RMS. The cells were observed by optical microscopy to determine the morphology and assessed by trypan blue staining for cell proliferation. The apoptosis and viability of the hATSCs were also analyzed by fluorescence-activated cell sorting (FACS) analysis of Annexin V and MTT assay. Results: After RMS, the morphology of the hATSCs was not changed and the apoptosis of hATSCs were not increased compared to the sham stimulation. The viability of the cells was similar to the cells given the sham stimulation. Interestingly, the level of hATSC proliferation was significantly higher in all RMS groups. Conclusion: The application of RMS may not cause a change in morphology and viability of hATSCs but can increase the level of cell proliferation in vitro. RMS might be useful as an adjuvant tool in combination with stem cell therapy without adverse effects.

환기시스템에 따른 강제환기식 돈사의 에너지 절감 효과 분석: 한국식 및 유럽식 환기

강솔뫼 ( Sol-moe Kang ),이인복 ( In-bok Lee ),조정화 ( Jeong-hwa Cho ),최영배 ( Young-bae Choi ),정효혁 ( Hyo-hyeog Jeong ),김다인 ( Da-in Kim ),조윤우 ( Yun-woo Cho ),이은주 ( Eun-ju Lee ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

한국에서의 고기 소비 수요가 계속 증가함에 따라 돈사 시설은 점점 대형화되고 있으며 사육형태는 밀집 사육으로 바뀌고 있다. 그로 인해 돈사의 내부환경은 열악해지고 있으며, 적절한 사육환경을 조성하기 위해서는 환기 제어가 필요하다. 따라서, 적절한 사육환경 조성을 위해 많은 돈사 시설이 자연 환기에서 강제 환기로 바뀌고 있다. 최근, 유럽에서 개발한 피트 채널 입기 형태의 돈사 시설이 국내에 신축되고 있지만, 그에 따른 냉난방 에너지 효율에 관한 연구는 아직 미미합니다. 따라서, 본 연구에서는 다양한 강제 환기시스템의 냉난방 에너지 부하를 분석하여 강제 환기식 돈사의 에너지 효율성을 평가하였다. 건물에너지 시뮬레이션(Building Energy Simulation, BES) 기술을 사용하여 강제환기식 돈사의 냉난방 에너지 부하를 모의하기 위한 모델을 만들었다. 두 개의 농장에서 돈방 내부 온도와 피트 채널 전후의 온도에 대해 각각 현장실험을 수행하여 BES 모델을 검증하였다. 다양한 환기시스템을 분석하기 위한 시뮬레이션 모델은 농림식품부와 농협에서 개발한 2016년 축사표준설계도를 기반으로 설계하였다. 최종적으로 환기시스템과 지역에 따라 총 72개의 케이스를 구성하여 냉난방 에너지를 분석하였다. 지역에 관계없이 유럽형 환기 구조인 피트 채널 입기 구조에서 냉난방 에너지 효율이 가장 높았으며, 배기 구조에 따른 냉난방 에너지의 변화는 거의 없었다. 복도가 없고 중천장이 없는 내부 구조는 냉방 에너지 효율이 가장 높게 나타났으며, 평평한 중천장과 중앙 복도 구조는 난방 에너지 효율이 가장 높게 나타났다. 따라서, 제주에서는 피트 채널 입기를 사용하며 복도와 중천장이 없는 구조에서 7.3%로 가장 큰 냉난방 에너지 절감효과를 보였다. 홍성과 포천에서는 피트 채널 입기를 사용하며 평평한 중천장과 중복도 구조에서 각각 9.6%와 10.6%로 가장 큰 냉난방 에너지 절감효과를 보였다.

돈사 복합 악취 농도 예측 및 확산 특성 분석 모델 개발

김다인 ( Da-in Kim ),이인복 ( In-bok Lee ),조정화 ( Jeong-hwa Cho ),최영배 ( Young-bae Choi ),강솔뫼 ( Sol-moe Kang ),정효혁 ( Hyo-hyeog Jeong ),조윤우 ( Yun-woo Cho ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

인당 육류 소비량이 증가함에 따라 국내 축산업 규모는 2010년부터 연평균 2.3% 증가해 2021년 기준 24조 5,748억원으로 농림업 생산액의 약 40% 비중을 차지한다. 이에 따라 대형화·밀집화된 축산시설의 가축 분뇨 발생량이 증가하였다. 축사에서 배출되는 분뇨는 축산악취로 직결되어 최근 귀농·귀촌 인구 증가 및 신도시 개발, 주거시설과의 거리 감소 등에 의한 축산시설 인근 악취 민원이 급증하고 있다. 2005년 시행된 악취방지법은 악취 배출 허용 기준을 측정하기 위해 현장에서 채취한 시료를 무취공기로 단계적으로 희석하여 악취의 정도를 정량적으로 판단하는 공기 희석 관능법과 현장에서 검지관 및 악취 감지 센서 등을 통해 직접 측정하는 기기분석법을 제시하고 있다. 공기 희석 관능법은 관능 평가를 수행하고, 패널들의 전문성이 요구되어 주관적이며, 기기분석법은 현장실험을 진행하여 시간과 노동력이 감수되고, 측정할 수 있는 악취원의 종류에 한계가 존재한다. 축사에서 발생하는 악취의 경우 축사의 주요 악취 배출원인 가축 분뇨에서 발생하는 암모니아, 황화수소, VOC 등의 물질과 더불어 축사의 구조, 환기, 가축의 사육 정보, 내외부 기상이 복합적으로 작용하여 복합악취 농도를 결정한다. 현재까지 축산악취에 대해 수행된 국내외 연구는 대부분 축사 내부에서 발생하는 악취 및 단일가스 농도를 저감하기 위한 연구가 대부분이었으며, 축산 악취의 정량적 분석과 외부 확산 특성 분석에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 복합악취 농도에 영향을 미치는 인자를 규명하기 위해 현장실험과 선행 연구의 축사 정보, 가축 사육 정보, 기상 정보 등을 수집하여 기계학습 모델을 이용한 회귀 분석을 진행하였다. 여러 기계학습 회귀 분석 모델을 비교·분석하여 개발된 모델의 정확도를 개선하였다. 개발된 복합악취 농도 예측 기계학습 회귀 분석 모델을 입력값으로 활용하여 축사 인근에 확산되는 복합 악취 특성을 분석하였다. 대기 확산 모델을 이용하여 외부 기상과 지형을 고려한 축사 환경을 구현하고 악취 확산 특성에 영향을 주는 기상 인자에 따른 모델별 확산 모의 특성을 분석하였다.