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박지형 ( Ji-hyung Park ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
급격한 도시화로 인해 아시아 하천의 유기물 오염이 심화되고 있지만 처리 정도가 다른 하수의 유입이 하천 유기물의 분해와 온실기체 배출에 어떤 영향을 초래하는지 잘 파악하지 못하고 있다. 한국의 한강, 중국의 황하, 동남아시아의 메콩강 및 인도아대륙의 갠지스강을 대상으로 현장조사와 배양실험을 진행하여 고도처리되거나 미처리된 하수의 유입에 따른 하천 유기물의 화학적 특성과 생분해도 변화를 비교하였다. 조사된 하천 모두 유기물 오염이 심한 대도시 하류에서 유입된 하수의 유기물 특성을 반영하는 광학적 지표치와 생분해도가 증가하였다. 특히 미생물에 의한 유기물 분해와 전환을 나타내는 형광 지표들이 뚜렷하게 높아서 토양 기원 유기물의 전반적인 감소와 대비되었다. 형광 분석과 FT-ICR-MS 분석을 활용한 단기 배양실험에서 고도처리된 하수가 유입되는 한강의 유기물은 쉽게 분해되는 성분의 빠른 소진으로 인해 부식질 성분의 분해와 미생물 기원 성분의 생성이 촉진된 반면에, 미처리된 하수가 유입되는 메콩강과 갠지스강에서는 단백질 연관 형광 성분 등 쉽게 분해되는 물질이 우선적으로 소비되었다. 암조건의 실험실 배양과 달리 야외의 천연 광조건 하에서 진행된 배양실험에서는 생산자에 의한 이산화탄소 흡수, 분해자에 의한 하수 및 조류 기원 유기물의 전환과 부식질 성분의 소비가 동시에 관찰되었다. 따라서 오염된 하천의 유기물 분해를 제대로 파악하기 위해서는 1차 생산과 유기물 분해의 상호작용을 동시에 파악해야 한다. 이상의 결과는 급격한 도시화의 부작용으로 유기물 오염과 부영양화가 심화되는 아시아 대형 하천의 유기물 분해와 온실기체 배출이 앞으로도 크게 증가할 수 있음을 시사한다. 아시아 하천 환경의 변화가 초래하는 지구적 차원의 영향을 파악하기 위해서는 유기물 오염과 부영양화의 영향을 동시에 고려하는 현장 기반 실증연구가 요청된다.
골다공증이 유발된 척추운동분절에 생체 외 하중을 적용하였을 때 발생하는 기계생물학적 변화 관찰 : 예비연구
박지형 ( Ji Hyung Park ),이법이 ( Beob Yi Lee ),우대곤 ( Dae Gon Woo ),서동현 ( Dong Hyun Seo ),한태영 ( Tae Young Han ),김치훈 ( Chi Hoon Kim ),김한성 ( Han Sung Kim ) 한국조직공학·재생의학회 2012 조직공학과 재생의학 Vol.9 No.1s
To perform mechanobiological analysis about degenerative disc disease through osteoporotic functional segment unit (FSU) cultured in Biomechanical Lumbar Control System (BLCS), various types (compression or complex load) of physiologic mechanical forces were applied to in a controlled manner. The compression and shear load actuator were arranged vertically and horizontally, respectively, to control the complex load. The specimens (vertebral bodies) were scanned to investigate the morphological characteristics before culturing (0 week) and one week after culturing in BLCS by using high resolution in-vivo micro-computed tomography (micro-CT). Also, we implemented the histological method (H&E and Safranin-O staining) to observe the histomorphological changes of the intervertebral disc. The results for morphological characteristics showed that BV/TV, Tb.Th, Tb.Sp, Tb.N and SMI in compression loading group were almost not changed, compared with those of control group. However, BV/ TV, Tb.Th, Tb.N of complex loading group increased more than those of control group, and the contrary tendencies were represented in Tb.Sp and SMI. In the histological method, nucleus pulposus of compression loading group was so depressed that only central part was remained, therefore we could confirm that disc degeneration was considerably progressed. Also, complex loading group and control group had similar morphological changes in the nucleus pulposus parts. Trabecular bone volume didn`t increased and disc degeneration was accelerated in only compression loading condition group. It means that there was no more progress of disc degeneration. In this study, we tested compression and shear loading condition of everyday life applied to osteoporotic FSU by BLCS.
박지형(Ji-Hyung Park),전진완(Jin-Wan Jeon),김장원(Jang-Won Kim),이제욱(Je-Uk Lee),이규봉(Gyu-Bong Lee) 대한기계학회 2005 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2005 No.5
In order to promptly cope with the various requirements of consumers, the environment of product development is being globalized in manufacturing industrials. For this reason, it is necessary to build up an efficient collaborative system for communication between remote area designers. Specially, when Internet and information technologies are merged with the manufacturing or business process, the research for engineering collaboration system has become an important issue. Therefore, we propose a Web-based Engineering Collaboration Framework using SPS(SharePoint Portal Server). Through a Web-based Engineering Collaboration Framework, designers can exchange design information and have a conference in remote area designers or design teams for alternative designs.
성장기 저칼슘 섭취가 척추 골다공증 발생과 척추사이원반 변성에 미치는 영향 평가
박지형(Ji-Hyung Park),우대곤(Dae-Gon Woo),김치훈(Chi-Hoon Kim),이법이(Beob-Yi Lee),김지현(Chi-Hyun Kim),김한성(Han-Sung Kim) 대한체질인류학회 2009 해부·생물인류학 (Anat Biol Anthropol) Vol.22 No.3
본 연구는 성장기 때 저칼슘 섭취가 최대뼈질량을 감소시키고 뼈엉성증의 요인이 된다고 가정하고 칼슘제거사료를 공급하여 실험을 구성하였다. 변성된 척추사이원반은 해면뼈에 압력분포를 줄여주고 겉질뼈와 척추뒤돌기(가시돌기)의 압력분포를 증가시키며 해면뼈 면적을 줄여주어 골다공증을 유발할 수 있다는 다수의 연구가 발표되었지만, 골다공증이 유발된 척추가 척추사이원반 변성에 영향을 준다는 연구는 적고 골다공증이 유발된 척추에 인접한 정상 척추사이원반은 변성될 가능성이 있다는 가정을 확인하고자 하였다. 골다공증이 유발된 척추를 확인하기 위하여 살아있는 암컷 흰쥐의 허리뼈 전체(L1~L6)를 생체 내 미세단층촬영 시스템으로 촬영하고 유한요소 모델생성 및 가상 압축실험을 통하여 허리뼈의 형태학적 및 기계학적인 특성을 평가하였다. 골다공증으로 인한 척추의 골량감소와 미세구조의 변형이 척추사이원반에 어떤 영향을 미치는지를 확인하기 위해 조직학적 방법으로 관찰하였다. 통계처리는 일변량 ANOVA검정, Tukey’B검정, 대응표본 T검정을 수행하였다(p<0.05). 정상군의 해면뼈는 전체적으로 골량이 증가하였으나 칼슘제거군의 해면뼈는 골량이 감소하였다. 0주, 4주, 8주의 칼슘제거군에서 L3, L4, L5의 구조적 요소가 L1, L2, L6보다 모두 낮게 평가되었고, L3, L4, L5에서 해면뼈의 강도가 다른 부분에 비해 상대적으로 약한 구조임을 관찰할 수 있었다. 0주에서는 건강한 척추사이원반이 관찰되었다. 4주와 8주에서는 높이가 상대적으로 줄어들고 형태가 변하여 함몰된 모습을 관찰할 수 있다. 본 연구에서는 성장기에 칼슘을 섭취하지 못하면 뼈손실이 크게 발생됨을 확인할 수 있었다. 기존연구에서 더 나아가 첫째 허리뼈에서 여섯째 허리뼈까지(L1~L6) 골다공화에 따른 해면뼈의 구조적 및 기계적 특성 변화와 집중 하중을 받는 척추사이원반을 관찰하여 상호 연관성을 검토하였다. 골다공증은 뼈대계통 전체적으로 발생하나 허리뼈의 중심 부위인 L3, L4, L5가 외곽 부위인 L1, L2, L6에 비해서 약 1.8배 정도(중심부위: 122±101, 외곽부위: 224±118) 기계적 강도가 더 약하므로 L3, L4, L5의 해면뼈에서 골다공증이 가장 먼저 유발됨을 관찰하였고, 해면뼈의 뼈손실과 미세구조 변화에 따른 척추사이원반의 변성이 발생됨을 확인하였다. The aim of the present study is to analyze the generation of osteoporotic vertebral bone induced by malnutrition during growth period and analyze its effects for disc degeneration, based on biomechanical and histomorphometrical study. Mechanical and histomorphological characteristics of lumbar vertebral bones and discs of rats with calcium free diet (CFD) were detected and tracked by using high resolution in-vivo micro-computed tomography (in-vivo micro-CT), finite element (FE) and histological analysis. Twenty female Sprague-Dawley rats (6 weeks old, approximate weight 170g) were randomly divided into two groups (CFD group: 10, NOR group: 10). The CFD group was maintained on a refined calcium-controlled semisynthetic diet without added calcium, to induce osteoporosis. All lumbars (L1~L6) were scanned by using in vivo micro-CT with 35 μm resolution at 0, 4, 8 weeks to track the effects of CFD on the generation of osteoporosis. The results of morphological characteristics showed that BV/TV, Tb.Th, Tb.N in CFD group were significantly decreased over time (p<0.05), while those in NOR group were statistically increased over time (p<0.05) in the most lumbars (L1~L6). We also investigated the contrary tendency in Tb.Sp and SMI, compared to the above results in each group. In the simulated compression test using FE models, the structural effective modulus of CFD group significantly decreased (p<0.05), whereas that of NOR group was statistically increased, depending on the measuring time (p<0.05). The present study observed remarkable histological changes of nucleus pulposus and annulus fibrous by water loss in CFD group, compared with NOR group. These findings indicated that calcium insufficiency was the main factor in the generation of osteoporosis and it induced lumbar vertebral disc degeneration. This study is a valuable experiment to firstly evaluate osteoporotic vertebral bone and disc degeneration induced by malnutrition during growth period from a biomechanical and histomorphometrical point of view.