SCM415에 대한 高溫著 사이클 疲勞下의 特性에 關한 硏究

노유현 부산수산대학교 1993 국내석사

초등학교 영재학생과 일반학생의 학업적 자기효능감과 과학적 태도와의 관계

노유현 서울교육대학교 교육전문대학원 2015 국내석사

본 연구는 초등과학 영재학생과 일반학생의 학업적 자기효능감과 과학적 태도 간의 관계를 분석해 보기 위해 진행하였다. 본 연구를 위해 과학영재로 선발된 인천광역시 지역교육청 산하 과학영재교육원의 과학영재학생 80명과 동일 지역 교육청 소속 학교의 일반학급 학생 81명을 대상으로 학업적 자기효능감 검사지와 과학적 태도 검사지를 사용하여 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 초등과학 영재학생은 일반학생에 비해 학업적 자기효능감이 높다. 학업적 자기효능감의 3가지 하위 요소인 과제난이도선호, 자기조절효능감, 자신감에서 평균으로 비교하였을 때 초등과학영재학생이 일반학생보다 높게 나타났다. 둘째, 초등과학영재학생은 일반학생에 비해 과학적 태도가 더 높다. 특히 과학적 태도의 하위 요인 중 호기심, 비판성, 자진성, 끈기성 영역에서 초등과학 영재학생이 일반학생보다 큰 차이를 나타내며 유의하게 높았다. 과학적 태도의 평균을 비교하였을 때 초등과학영재학생이 일반학생보다 높은 것으로 나타나 과학을 접하는 시간이 과학적 태도와 관련이 있다는 선행연구 결과와 일치하였다. 셋째, 초등과학영재학생은 학업적 자기효능감과 과학적 태도 간에 협동성을 제외하고는 유의한 정적 상관관계가 있다. 일반학생은 학업적 자기효능감과 과학적 태도 간 과제난이도선호-비판성, 자진성, 끈기성과 자기조절효능감-비판성, 끈기성 요인을 제외하고는 유의한 정적 상관관계가 없었다. 본 연구 결과로부터 초등과학 영재학생은 일반학생에 비해 학업적 자기효능감과 과학적 태도가 모두 높다는 것을 알 수 있다. 또한, 초등과학 영재학생은 학업적 자기효능감 하위 요소와 과학적 태도 하위 요소 간 자신감과 호기심, 창의성, 협동성을 제외하고는 정적 상관관계가 있음을 알 수 있다. 초등과학 영재학생과 일반학생이 모두 자신감-호기심의 관계에서 낮은 상관관계를 나타냈다, 이는 기존의 지식으로는 설명되지 않는 새로운 상황을 이해하려고 노력하거나 관찰된 현상에 대해 ‘왜’, ‘어떻게’ 등의 의문을 가지는 호기심의 특성과 특정 현상이나 상황에 대한 자신감의 특성이 상충되며 나타난 결과이다. The purpose of this study is to compare the relationship between academic self-efficacy and scientific attitude of the gifted students and the general students in elementary school. For this study, 80 science-gifted students and 81 general elementary students in Incheon were selected as two sample groups and their data was analyzed by using SPSS Statistics program. The results of analysis are as following: First, gifted students demonstrated higher level than general students of academic self-efficacy in all area. Second, gifted students demonstrated higher level than general students of scientific attitude in all area. Third, according to the result of correlation between academic self-efficacy and scientific attitude of the gifted students and the general students in elementary school, all factors had a significant static correlation. Finally, There is a close correlation between academic self-efficacy and scientific attitude for the gifted students. In addition, when programing education for the gifted students, it should be included affective characteristic such as confidence, curiosity, cooperation factors among the scientific attitude factors.

Protective role of peroxiredoxin III and sulfiredoxin against mitochondrial H2O2-mediated damage in cardiomyocytes

노유현 이화여자대학교 대학원 2010 국내박사

The mitochondria are the major intracellular source of reactive oxygen species (ROS), which are generated as a natural by-product during cellular respiration. The effects of mitochondrial ROS have been studied for many years in several pathological conditions because ROS could provoke secondary damage. Therefore, levels of mitochondrial ROS are tightly regulated by several physiological antioxidant defense mechanisms. Peroxiredoxin (Prx) III is a member of 2-Cys Prxs, which are a family of peroxidases. Recent studies have emphasized the role of Prx III in the scavenging of mitochondrial H2O2. Prx III is located specifically in the mitochondria and efficiently eliminates mitochondrial H2O2. In this thesis, I examine the cytoprotective role of Prx III and discuss how Prx III is a promising protective regulator of both oxidative stress-induced apoptosis and cellular damage in multiple pathological conditions. In part I, I demonstrate the crucial function of mitochondrial Prx III in the response to hypoxia/reoxygenation-induced oxidative stress in cardiomyocytes. To investigate whether mitochondrial Prx III plays a protective role during hypoxia/reoxygenation, Prx III was depleted in cardiomyocytes using RNA interference (RNAi). Depleting Prx III increased apoptotic cell death of cardiomyocytes compared to control cells. This increase in apoptosis was caused by an increase in ROS generation and cellular damage. These results reveal that hypoxia/reoxygenation accelerates mitochondrial dysfunction and demonstrates that Prx III critically influences a cell’s ability to protect against mitochondrial H2O2. However, Prx III can become overoxidized in the process of eliminating H2O2, leading to a modification of the active cysteine into cysteine sulfinic acid (Cys–SO2H), rendering Prx III inactive. Therefore, in part II of this thesis, I investigate the cellular mechanism that regulates hyperoxidized mitochondrial Prx III. When 2-Cys Prxs are inactivated in vitro, sulfiredoxin (Srx) reduces the cysteine sulfinic acid to cysteine, and Prxs are reversibly reactivated. However, whereas Srx is located in the cytoplasm, Prx III is present exclusively in the mitochondria. Although Srx reduces sulfinic Prx III in vitro, it remains unclear whether the reduction of Prx III in cells is actually mediated by Srx. Gain- and loss-of-function experiments show that Srx is responsible for reducing not only sulfinic cytosolic Prxs (I and II), but also sulfinic mitochondrial Prx III. Moreover, I demonstrate that Srx translocates from the cytosol to the mitochondria in response to oxidative stress. Following these results, I then examine the physiological function of Srx by overexpressing mitochondrion-targeted Srx (mitoSrx). MitoSrx induces the regeneration of sulfinic Prx III and results in cellular resistance to apoptosis. It also enhances the elimination of mitochondrial H2O2 and decreases the rate of mitochondrial membrane potential collapse. Finally, I demonstrate the protective effects of mitoSrx not only on overoxidation of Prx III, but also on mitochondrial ROS-induced cellular damage by stably overexpressing mitoSrx in human embryonic kidney cells (HEK293) and rat cardiomyocytes (H9c2). Collectively, these results suggest that Prx III is an important antioxidant that targets pathology-induced ROS. Even though Prx III is implicated in cytoprotection against ROS-induced cellular damage, Prx III is vulnerable to oxidative stress and can be hyperoxidized and inactivated by severe H2O2 levels. The data in this thesis show that Srx plays a pivotal role in the reactivation of sulfinic mitochondrial Prx III and that the mitochondrial translocation of Srx is critical to maintain the balance between mitochondrial H2O2 production and elimination. 미토콘드리아는 세포호흡 과정 중에 부산물로서 활성산소종을 생성하는 주된 세포 내 소기관이다. 이렇게 생성된 활성산소종은 세포 내에서 이차적인 손상을 야기하여 병적 상태를 유발할 수 있기 때문에 지속적으로 연구되고 있다. 미토콘드리아에서 생성되는 활성산소종은 세포 내 다양한 항산화 시스템에 의해 제거된다. Peroxiredoxin (Prx)은 과산화수소 (H2O2)를 제거하는 효소로서, 그 중에서도 2-Cys Prx family에 속하는 Prx III는 미토콘드리아에 특이적으로 존재하여, 미토콘드리아에서 생성되는 활성산소종 중 하나인 H2O2를 제거하는 기능을 수행하기 때문에 그 역할이 중요하게 여겨지고 있다. 본 논문에서는 미토콘드리아 H2O2의 증가와 관련된 산화적 스트레스로 인한 사멸 또는 손상작용으로부터 세포를 보호하는 Prx III의 기능에 관하여 연구하였다. 본 논문의 전반부에서는 hypoxia/reoxygenation에 의한 산화적 스트레스로 인한 심장근육세포의 사멸 또는 손상작용을 Prx III가 방어하는 기능을 담당하고 있다는 것을 H9c2 심근세포주를 이용하여 밝혔다. Hypoxia/reoxygenation 상태에서 야기되는 산화적 스트레스는 미토콘드리아에서 증가되는 H2O2와 밀접한 관련이 있으며, 이 때 미토콘드리아 H2O2의 제거를 담당하는 Prx III가 중요한 억제인자로 작용할 것으로 예측되었다. 먼저, RNA interference 방법을 통해 Prx III의 발현량을 억제시킨 후 hypoxia/reoxygenation 상태에서 그 역할을 분석하였다. Prx III의 발현량이 억제되면, 대조군에 비하여 세포사멸이 증가되었다. 이는 미토콘드리아에서 생성된 H2O2 축적 증가, 축적된 H2O2에 의한 미토콘드리아막의 cardiolipin 산화 증가, 이에 따른 미토콘드리아 막전위차 붕괴 증가 등 일련의 과정을 통하여 세포사멸이 증가되는데, 이 때 Prx III는 미토콘드리아 내 H2O2를 제거함으로써 세포사멸을 억제시키는 중요한 기능을 담당하는 것으로 규명되었다. 그러나, H2O2를 제거하는 과정에서 일정 비율의 Prx III는 활성 cysteine 잔기 (Cys-SH)가 과산화되어 Cys-SO2H로 되면서 활성을 상실한다. 따라서, 미토콘드리아 내의 H2O2를 효율적으로 제거하기 위해서는, 미토콘드리아 내에 존재하는 Prx III의 발현량뿐만 아니라 과산화되어 비활성화된 Prx III의 활성을 복구시키는 것도 매우 중요하게 고려되어야 할 요소이다. Sulfiredoxin (Srx)은 Prx III의 과산화된 cysteine을 환원시켜 기능을 복구시키는 역할을 하는 것이 in vitro에서 확인된 바 있다. 그러나, Srx가 세포질에 존재하는 반면에 Prx III는 미토콘드리아에 국한되어 존재하기 때문에, 실제로 세포 내에서 Srx가 미토콘드리아에 특이적으로 존재하는 Prx III의 기능 복구에 관여하는 지는 명확히 밝혀져 있지 않았다. 본 논문에서는 발현량을 증가 또는 억제시키는 연구를 통하여 Srx가 세포질에 존재하는 Prx I과 II 뿐만 아니라 미토콘드리아에 특이적으로 존재하는 Prx III의 환원을 담당한다는 것을 밝혔다. 즉, 세포질에 존재하던 Srx가 산화적 스트레스가 가해지면 미토콘드리아로 이동하여 과산화된 Prx III를 환원시키는 작용을 한다. 이 결과들을 바탕으로, 미토콘드리아에 Srx를 특이적으로 과발현시킨 human embryonic kidney (HEK) 293 세포주를 구축하여 살펴본 결과, 세포 외부에 H2O2 처리 또는 미토콘드리아 complex I 억제제인 rotenone 처리에 의해 과산화되는 Prx III의 환원이 촉진되었고, 세포사멸도 현저히 억제되었다. 한편, H9c2 심근세포주의 경우에 hypoxia/reoxygenation 상태에서 Prx III가 세포질에 존재하는 Prx I 또는 II 보다 더욱 민감하게 과산화되어 활성을 상실하는 것이 관찰 되었다. 따라서, 미토콘드리아에 Srx를 특이적으로 과발현시킨 H9c2 세포주도 구축하여 살펴보았는데, 이 경우에도 hypoxia/reoxygenation에 의해 과산화되는 Prx III의 환원이 촉진되었고, 세포사멸도 현저히 억제되었다. 즉, 미토콘드리아에 과발현된 Srx가 Prx III의 과산화에 의한 활성저하를 효과적으로 억제함으로써, 미토콘드리아에서 H2O2가 효율적으로 제거되어, 축적된 H2O2에 의한 미토콘드리아 막의 cardiolipin 산화와 막전위차 붕괴 등 일련의 과정을 통한 세포사멸을 억제할 수 있다는 것을 규명하였다. 본 논문에서는 Prx III는 병적 상태에서 생성이 증가되는 미토콘드리아 내 H2O2를 제거하는 중요한 항산화 system임을 규명하였다. Prx III는 미토콘드리아 H2O2가 매개하는 세포 손상을 억제시키는 중요한 인자임에도 불구하고, 미토콘드리아 내에서 산화적 스트레스에 노출되어 쉽게 과산화되어 비활성화될 수 있으므로, 과산화된 Prx III의 기능을 복구하는 세포 내 작용기전의 규명이 요구되었다. 본 논문을 통하여 미토콘드리아로 이동한 Srx가 과산화되어 손상된 Prx III의 복구를 증대시키고, 그 결과 미토콘드리아에서 생성되는 H2O2가 효과적으로 제거되게 함으로써 미토콘드리아 및 세포 내 redox balance를 유지하는데 중요한 인자로 작용한다는 것을 규명하였다.

Synaptic Devices Based on 3-D AND Flash Memory Architecture for Neuromorphic Computing

노유현 서울대학교 대학원 2019 국내석사

Conventional “Von Neumann architecture” performs computation on a CPU, which is connected to a memory device (DRAM) via buses. As a result, power and speed are the biggest limitations of today’s high-capacity computing. On the other hand, neuromorphic computing, which imitates the computation of brain, is highly desired due to the ability to operate memory and logic in parallel. A neuromorphic computing is accomplished by the modification of connection strength of neurons and synapses. Synapses have a memory function similar to that used in conventional computing. For a successful computation, a synaptic device should have following characteristics: high scalability, low power, high speed, high reliability, and non-volatility. Unfortunately, there are no standardized devices that satisfy all these conditions. Even though various memristor-based devices have been reported as synaptic devices, the devices are still being studied for reliability and variation issues. NOR flash is much more mature, but it is less scalable because of the large area of one memory cell (~10F2). In addition, high-density NAND flash memory is difficult to implement the current summation required for neuromorphic computing because the cells are connected in series in a string. In this dissertation, I propose a new synaptic device that can effectively perform neuromorphic computing in a 3-D stack structure. A new 3-D synaptic device with stackable AND-type Rounded Dual Channel (RDC) flash memory architecture operates at low power by using the FN program/erase method, utilizes a high speed by a parallel read operation, and performs in a high density with multi-layer stacking. Key fabrication steps are explained and the successful operation of the device in 3-D stacked structure is verified by device simulation. In addition, devices are fabricated by stacking three layers, and their operation is confirmed. The proposed 3-D stacked AND architecture and device structure proposed in this work is expected to be a promising candidate for highly integrated synaptic devices. 기존의 "Von Neumann 아키텍처"는 버스를 통해 메모리 장치에 연결된 컴퓨터에서 계산을 수행한다. 이와 같은 구조는 전력 및 속도의 단점을 보이는데, 오늘날 고용량 컴퓨팅의 가장 큰 한계라 할 수 있다. 반면, 뇌의 계산을 모방하는 뉴로모픽 컴퓨팅은 메모리와 로직을 병렬로 동작 시키므로 고용량의 컴퓨팅에 매우 바람직하다. 뉴로모픽 컴퓨팅은 뉴런과 시냅스의 연결 강도를 이용하여 수행된다. 시냅스는 기존 컴퓨팅에서 사용되는 메모리와 유사한 기능을 가지고 있는데, 성공적인 뉴로모픽 컴퓨팅을 위해 시냅스 소자는 고집적, 저전력, 빠른 속력, 높은 안정성 및 비 휘발성과 같은 특성을 가져야 한다. 하지만 아직까지 이러한 모든 조건을 충족하는 표준화된 소자는 없다. 다양한 멤리스터 기반의 장치가 시냅스 소자로 보고되었지만 여전히 소자 안정성과 산포 문제가 존재한다. NOR 플래시는 훨씬 성숙된 소자이나, 메모리 셀(~ 10F2)의 큰 사이즈 때문에 집적도가 떨어진다. 한편, 고집적 NAND 플래시 메모리는 셀이 연속으로 직렬 연결되기 때문에 뉴로모픽 연산에 필요한 전류 곱의 합을 구현하기가 어렵다. 이 논문에서는 효과적으로 뉴로모픽 컴퓨팅을 수행할 수 있는 새로운 3차원 스택 구조 시냅스 소자를 제안한다. 스택으로 구성된 AND 형 RDC (Rounded Dual Channel) 플래시 메모리 소자는 FN 프로그램/삭제 방법을 사용하여 저전력으로 작동하고, 병렬 읽기 동작으로 빠른 속도를 보이며, 스택을 통해 고집적 구현이 가능하다. 제안된 3차원 AND 구조 소자의 시냅스 가능성을 검증하기 위해, 본 논문에서는 제안된 소자의 주요 제조 단계가 설명되며, 3차원 시뮬레이션을 통해 적층 구조에서 소자의 동작을 확인한다. 또한, 3층 소자를 제작하여 다수층에 대한 적층 가능성과 실제 동작을 검증한다.