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자가-적응 소프트웨어에서 사전 문제인지를 위한 하이브리드 모델 기반 적응 시점 판단 기법
김혜연,설광수,백두권,Kim, Hyeyun,Seol, Kwangsoo,Baik, Doo-Kwon 한국시뮬레이션학회 2016 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.25 No.3
자가-적응 소프트웨어는 스스로 문제를 인지하여 인지한 문제에 대하여 소프트웨어 사이클이 멈추지 않고 해당 요구사항에 맞게 적응하는 소프트웨어이다. 본 논문에서는 임계점이 존재하는 시스템에서 발생하는 불필요한 적응 수행을 감소시키기 위하여 선행적 방식으로 임계점 이후의 상황을 예측함으로써 문제가 되는 이벤트를 사전에 처리하고자 한다. 실측치는 대부분 선형과 비선형이 모두 나타나기 때문에 하이브리드 모델을 사용하여 임계점 이후를 예측하며, 예측 기법의 사용 여부는 예측의 정확도를 기반으로 하는 적응 시점 판단 지표를 기준으로 한다. 본 논문의 기여점으로는 하이브리드 모델을 MAPE-K에 적용하여 임계점 이후 상황을 예측함으로써 실제 변화에 대한 불확실성을 감소시켰다는 점과 적응 시점 판단 지표를 기반으로 적응 시점을 판단함으로써 불필요한 적응 수행을 줄였다는 데에 있다. Self-adaptive software is software that adapts by itself to system requirements about the recognized problems without stopping the software cycle. In order to reduce the unnecessary adaptation in the system having the critical points, we propose proactive approach which can predict the future operation after a critical point. In this paper, we predict the future operation after a critical point using a hybrid model to deal with the characteristics of the observed data with the linear and non-linear pattern. The operation of the prediction method is determined on a timing decision indicator based on the prediction accuracy. The two main points of contributions of this paper are to reduce uncertainty about the future operation by predicting the situation after a critical point using hybrid model and to reduce unnecessary adaptation implementation by deciding a timing based on a timing decision indicator.
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김혜연 ( Hyeyun Kim ),조재민 ( Jaemin Jo ),한은혜 ( Eunhye Han ),구본욱 ( Bonwook Koo ) 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1
리튬 이온 전지에는 바인더와 분리막 등의 용도로 쓰이는 다양한 기능성 고분자 소재들이 포함되어 있다. 자연에서 자가조립된 목질계 셀룰로오스 섬유는 top-down 방식을 통하여 공정 과정을 조절함으로써 다양한 형태의 크기의 나노 소재로 분리·생산될수 있다. 이렇게 생산된 나노 소재들은 bottom-up 방식으로 리튬 이온 전지 내 기능성 고분자의 대체 물질들로 활용될 수 있으며, 이를 통해 전지는 유사하거나 혹은 더욱 개선된 성능을 보일 수 있다. 본 연구는 목질계 유래 TEMPO 촉매 처리된 셀룰로오스 나노섬유의 생산 공정 및 물리·화학적 특성에 따른 배터리 내에서의 전기화학적 성능과의 관계를 조사하였다. 특히 셀룰로오스 나노섬유의 투입으로 인한 전기화학적 성능 열화의 원인 구명을 위하여 전기화학적 특성 시험 연구 및 X-선광전자분광법, 질량 분석법 등이 사용되었다. 셀룰로오스 표면의 음전하(카복실기)의 도입은 나노섬유화 및 다공성 분리막 생산에 유리한 전략이며, 전하 밀도 조절을 통해 분리막의 특성을 조절할 수 있음이 확인되었다. TEMPO 촉매 처리된 셀룰로오스 나노섬유가 산업적 요구를 충족시킬 수 있는 고성능(고용량/고출력)리튬이차전지에 적용가능한 분리막 소재임이 확인되었고, 그 전기화학적 성능을 개선할 수 있는 다양한 전략이 제시되었다.
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생분해 복합소재 물성개선을 위한 셀룰로오스 유래 바이오필러의 분산성 증대 연구
조재민 ( Jaemin Jo ),김혜연 ( Hyeyun Kim ),구본욱 ( Bonwook Koo ) 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1
플라스틱 사용량의 증가로 인해 폐플라스틱이 지속적으로 발생하고 있으며 이로 인한 매립지 부족, 폐플라스틱 처리비용 등의 문제뿐만 아니라 미세 플라스틱으로 인한 치명적인 환경 이슈 해결을 위해 석유계 플라스틱을 대체할 수 있는 생분해 플라스틱에 대한 사회적 요구가 급속하게 증가하고 있다. 생물자원 유래 상용 생분해 플라스틱인 PHA (Ppolyhydroxyalkanoates)는 열가소성 생분해 고분자로 고유의 물성으로 인해 대표적인 생분해 고분자인 PLA (Poly lactic acid) 대비 가공성이 우수하며 수분과 산소에 대한 차단성을 가져 포장소재로서 활용 방안이 모색되고 있으나 낮은 인장강도, 인장신율, 내열성 등의 단점으로 인해 단독으로 제품화하기에 어려움이 있다고 알려져있다. 본 연구에서는 이러한 PHA의 단점 개선을 위해 고종횡비 나노구조의 CNFs (cellulose nanofibers)를 필러로 적용하고 이를 통한 물성 개선 효과를 확인하고자 하였다. MTMS (methyltrimethoxysilane)를 이용한 실란화공정을 통해 CNFs에 소수성을 부여함으로써 PHA내 CNFs의 분산성을 개선하고자 하였으며, 실란화를 통한 물성변화 및 분산성 개선 효과는 실란화된 CNFs (S-CNFs) 필름의 접촉각, FT-IR SEM, SEM-EDS분석을 통한 실란화 정도 확인을 통해 평가되었다. FT-IR을 이용한 S-CNFs의 소수화 상태 확인 결과 열경화온도 증가에 따라 IR spectra상 Si-OH peak 감소가 확인되었고, SEM-EDS mapping 분석결과 SEM 이미지 상에서 확인되는 S-CNFs 구조와 유사한 Si 분산도가 확인되었다. 이러한 결과 분석을 통해 CNFs의 실란화가 균일하게 이루어졌음을 확인할 수 있었다. 접촉각 측정에 의한 소수화 평가를 실시한 결과 동결건조 이후 150℃ 진공오븐에서 열경화를 진행한 S-CNFs 필름의 접촉각이 약 100°로 가장 크게 확인되어 우수한 소수화 정도를 확인할 수 있었다. 또한 PHA와 S-CNFs를 압출하고 압출된 복합소재에 대한 SEM-EDS mapping 분석결과 PHA내 균일하게 분산된 Si가 시각적으로 확인되어 본 연구에서 실시된 실란화를 통해 CNFs의 소수성부여를 통한 분산성이 증대한 것을 확인할 수 있었다.
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제주조릿대 유래 항산화 및 미백 기능성 천연향장료 생산을 위한 추출공정 개발 및 최적화
한은혜 ( Eunhye Han ),조재민 ( Jaemin Jo ),김혜연 ( Hyeyun Kim ),구본욱 ( Bonwook Koo ) 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1
기존의 합성화합물들의 독성으로 인한 발암, 알레르기, 부종 등의 잠재적인 부작용이 보고됨으로써, 안전하고 효과적인 천연 향장소재에 대한 요구가 급증하고 있다. 특히 천연물에 함유된 유용성분들의 다양한 효능이 알려지면서, 고부가가치의 기능성 향장 신소재로서 가능성에 대하여 주목하고 있다. 천연물 유래 추출물은 일반적으로, 추출부위, 추출용매 등의 조건에 따라 유효물질의 함량과 생리적 활성이 다르게 나타나며, 목적성분에 따라 최적의 추출조건을 사용하면 높은 폴리페놀 수율을 얻을 수 있다. 제주 조릿대는 예로부터 해열, 해독 및 염증치료의 약성을 지니는 약초라고 알려져 온 천연물로서 항산화, 항균, 항암효과 등의 탁월한 약리효능이 많이 보고된 바 있으며, 선행연구에 의하면 제주 조릿대에 포함되어 있는 polyphenol, tannin, flavonoid 등의 생리 활성 물질로 인해 상기 약리효능이 나타나는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 제주 조릿대 추출물의 항산화 및 미백 기능성 화장품 소재로의 활용 가능성을 확인하고 효율 적인 추출공정을 개발하고자 하였다. 각각의 효능 추출물 생산은 선행연구 결과를 토대로 항산화는 에탄올 추출, 미백은 열수 추출을 통해 획득된 추출물을 사용하였으며 항산화 효능은 DPPH, ABTS, SOD 방법으로, 미백 효능은 Tyrosinase inhibition 방법으로 효과를 검증하였다. 에탄올 추출 최적화를 위해 반응표면분석법(Response Surface Methodology, RSM)을 적용하여 최적조건을 도출하였으며 도출된 최적조건은 에탄올 농도 51%, 추출온도 70℃, 추출시간 18분으로 확인되었으며 DPPH, ABTS, SOD의 IC50 결과는 각각 4.912(mg/ml), 0.056(mg/ml), 10.846(mg/ml)로 확인되었다. 미백 추출물 생산을 위해 적용된 열수 추출의 효율 개선을 위해 초음파 처리가 적용되었으며 초음파-열수 추출 공정의 최적화 역시 RSM을 통해 실시되었다. 그 결과 총 추출시간 2.25 시간, 전체 추출시간 대비 초음파조사 비율 50%, 추출온도 70℃ 조건에서 생산된 추출물이 최적의 미백효과를 보여주는 것으로 확인되었다.
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