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Spreeta를 이용한 Salmonella typhimurium의 검출능 연구
식중독 유발 병원균인 Salmonella typhimurium을 surface plasmon resonance (SPR)을 이용하여 검출 효율을 높이는 방법과 S. typhimurium과 리간드의 결합속도 해석에 대해 연구하였다. S. typhimurium 검출에는 SPR 바이오센서로 SpreetaTM를 사용하였다. 센서 모듈을 장착하고 유체 흐름 방식의 SPR 바이오센서를 구축하여 리간드를 고정화하였다. 리간드로는 Salmonella 유래의 phage P22와 항체(rabbit anti Salmonella group antigen, polyclonal type)를 채택하였다. SPR 바이오센서에 리간드와 S. typhimurium 간의 결합능에 대한 SPR 신호를 측정하여 검출 가능한 최저 농도를 조사하였다. 또한 S. typhimurium과 리간드의 결합에 따른 sensorgram에 대한 속도식을 적용하여 결합 속도 및 친화도에 대해서도 조사하였다. Direct assay에 의한 S. typhimurium의 검출 한계 농도는 1020 PFU/ml의phage P22를 리간드로 사용했을 경우 106 CFU/ml로 확인되었다. 항체를 리간드로 사용하면 검출한계 농도는 약간 향상되어 104 CFU/ml로 얻어져 phage P22 보다는 항체를 리간드로 사용할 경우가 검출능이 더 우수한 것으로 나타났다. Phage P22나 항체를 리간드로 사용할 경우 리간드의 농도가 커질수록 검출능이 향상되는 것으로 나타났으나, 리간드가 일정한 농도가 되면 더 이상 농도를 높여도 S. typhimurium의 검출 한계 농도는 향상되지 않았다. Sandwich assay에 의한 S. typhimurium의 최저 검출능은 항체 리간드를 사용한 경우 10 CFU/ml로 크게 향상되었다. SPR 바이오센서의 골드 표면-Capture antibody-S. typhimurium-Detection antibody의 순으로 접착시키며 S. typhimurium의 검출능을 조사한 sandwich assay 방법은, capture antibody에 결합된 S. typhimurium의 결합력이 강하므로 detection antibody를 흘려도 S. typhimurium의 탈리 현상이 매우 적어 항체의 결합효과가 높아 낮은 농도까지 검출이 가능한 것으로 판단되었다. Detection method of Salmonella typhimurium by binding with the ligands and its binding kinetic analysis were conducted using the Surface Plasmon Resonance (SPR) biosensor. SpreetaTM was used as a SPR biosensor. Two kinds of ligands, such as phage P22 and antibody (rabbit anti Salmonella group antigen, polyclonal type), were employed with different concentration. The limit of detecting concentration for the S. typhimurium was evaluated in relation with the concentration of the ligands. The association rate constants and affinities between S. typhimurium and the ligands were measured using the kinetic model by curve-fitting to the SPR sensorgrams. The limit of detecting concentration for the S. typhimurium was obtained as 106 CFU/ml in the two concentration of the phage P22. When the antibody employed as a ligand, the limit of detecting concentration for the S. typhimurium by the SPR biosensor was improved as 104 CFU/ml in the concentration above 10-4 mg/ml of the antibody. However, the limit of detecting concentration for the S. typhimurium was not enhanced though the concentration of the ligand was increased. Sandwich assay method, which consisted of gold surface-capture antibody-S. typhimurium-detection antibody array, induced a significant improvement in the limit of detecting concentration for the S. typhimurium to the value of 10 CFU/ml. It seems that the detecting antibody can immobilize strongly on the capturing antibody-S. typhimurium layer, since the binding of S. typhimurium on the detecting antibody is stronger than the binding strength of the gold surface-capturing antibody layer.
공역 위험도 지표와 항로 준수 여부 추정을 결합한 충돌 위험 상황 분석
As air traffic density increases and the integration of Unmanned Aircraft Systems (UAS) into shared airspace accelerates, understanding how Air Traffic Controllers (ATC) manage collision risks is becoming increasingly critical. Aircraft are generally required to follow predefined routes to ensure safe operations. However, route non-conformance frequently occurs in various situations, such as Direct-to instructions aimed at reducing traffic congestion or collision avoidance maneuvers. Accurately analyzing aircraft situations requires additional information, such as flight plan data and ATC voice recordings. Flight plan data is essential for verifying whether an aircraft adhered to its preplanned route, while ATC voice data allows for detailed analysis of route deviations. However, there are limitations to collecting flight plan data and ATC voice data and matching it with hundreds of thousands of navigational data. To address these challenges, this study proposes a method for estimating route conformance using recorded trajectory data and Aeronautical Information Publication (AIP) data without relying on flight plans or ATC instructions. Approximately 430,000 Automatic Dependent Surveillance Broadcast(ADS-B) data entries are analyzed to evaluate route, speed, and altitude conformance. Additionally, to detect and assess collision risk events, this study utilizes two collision risk metrics: Detect and Avoid Well Clear (DWC) and Trajectory-DWC (T-DWC). DWC detects potential collision risks using real-time position and velocity data, while T-DWC provides a more precise evaluation of actual collision risks by incorporating recorded trajectory data. Finally, the two algorithms are combined to classify cases based on the presence or absence of DWC and T-DWC alerts into three main categories. These categories are further subdivided based on whether the two aircraft involved adhered to their assigned routes. This research is expected to serve as a foundational resource for ensuring safe air operations in the future, particularly in the context of UAS integration and increasing airspace density. Key words : Route conformance Algorithm, Aeronautical Information Publication(AIP), Detect and Avoid(DAA), DAA Well Clear(DWC) 항공 교통 밀도가 증가하고 무인 항공 시스템(UAS)의 공역 통합이 가속화됨에 따라, 항공 교통 관제사(ATC)가 충돌 위험을 관리하는 방식에 대한 이해는 점점 더 중요해지고 있 다. 항공기는 안전한 운항을 위해 사전에 정의된 항로를 따라야 하지만, 교통량 감소를 위 한 Direct to 관제 지시나 충돌 회피 같은 다양한 상황에서 항로 비준수가 빈번히 발생할 수 있다. 항공기 상황을 정확히 분석하기 위해서는 비행 계획 자료와 관제사의 음성 데이터와 같은 추가적인 정보가 요구된다. 비행 계획 자료는 항공기가 사전에 계획된 항로를 준수했는지 확인하는 데 활용되며, 항로 이탈이 발생한 경우 관제사의 음성 데이터를 통해 해당 상황을 구체적으로 분석할 수 있다. 그러나, 비행 계획 자료와 관제사의 음성 데이터를 수집하는 것, 그리고 이를 수십만 건의 항적 데이터와 일치시키는 과정에는 현실적인 한계가 존재한 다. 이에 따라, 본 연구는 관제사의 지시나 비행 계획 자료 없이 기록된 항적 데이터와 항공정 보출판물(Aeronautical Information Publication, AIP)을 활용하여 항공기의 항로 준수 여 부를 추정하는 방법을 제안한다. 약 43만 건의 ADS-B(Automatic Dependent Surveillance Broadcast) 데이터를 기반으로, 항공기의 경로, 속도, 고도 준수 여부를 평가 하였다. 또한, 항로 이탈 중 충돌 위험과 관련된 사례를 탐지하고 평가하기 위해 Detect and Avoid Well Clear(DWC)와 Trajectory-DWC(T-DWC) 알고리즘을 활용하였다. DWC는 실시간 위치와 속도 데이터를 기반으로 충돌 위험을 감지하며, T-DWC는 기록된 궤적 데이터를 활용하여 실제 충돌 위험을 보다 정밀하게 평가한다. 마지막으로, 이 두 알고리즘을 결합하여 DWC 경보와 T-DWC 경보의 유무에 따라 세 가 지 주요 분류로 나누고, 두 항공기의 항로 준수 여부를 기준으로 다시 세 가지로 세분화하 였다. 대한민국 공역 내에서 발생하는 충돌 위험 상황과 횟수를 파악하고 대표적인 상황에 대한 특징을 도출 하였다. 본 연구는 향후 UAS 도입 및 증가하는 공역 밀도 속에서 안전한 항공 운항을 보장하기 위한 중요한 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다. 핵심어 : 항로 추적 알고리즘, Aeronautical Information Publication(AIP), Detect and Avoid(DAA), DAA Well Clear(DWC)
하이브리드 전기 자동차의 회생제동 알고리즘 개발을 위한 Hardware-in-the-loop Simulation환경 구축
황현수 성균관대학교 일반대학원 2009 국내석사
회생제동 기술은 하이브리드 전기 자동차의 에너지 효율 향상 기술 중에 핵심 기술로 꼽힌다. 회생 제동을 통한 에너지 회수의 극대화와 함께 차량의 안정성 확보 및 핵심 부품인 모터 및 배터리의 안전을 위한 적절한 회생제동 제어 알고리즘이 필요로 한다. 본 논문에서는 근래 자동차 메이커에서 개발 비용 및 비용을 절감하기 위해 활발히 연구 중인 모델 기반 개발 과정(MBDP, Model based development process)를 통하여 회생제동 제어 알고리즘을 개발하였다. 모토롤라사의 MPC565 MCU(Micro control unit)을 기반으로 32-bit 임베디드 시스템을 활용하여 개발된 회생제동 알고리즘을 RCP(Rapid control prototyping)기술을 사용하여 32-bit 임베디드 시스템에 적합한 코드를 생성하여 컴파일러를 통한 임베디드 시스템에 적용하여 브레이크 제어기(BCU, Brake control unit)을 구현하였다. 개발된 BCU의 성능 평가를 위한 하이브리드 전기 자동차 모델 또한 MBDP를 통하여 이루어 졌으며, 실시간 시뮬레이션이 가능하게 하기 위해 RT-LAB 상용 프로그램을 사용하여 QNX OS 기반 환경 하에서 시뮬레이션을 가능하도록 하였다. 개발된 BCU와 실시간 차량동역학 시뮬레이션 모델간 통신은 실제 차량의 통신 환경인 CAN을 통하여 이루어지도록 환경이 구축되었다. 개발된 HILS(Hardware-in-the-loop Simulation)환경을 통하여 회생제동 알고리즘을 테스트할 수 있었으며, HILS 환경을 통해 손 쉽게 알고리즘을 수정 및 검증할 수 있었다. 개발된 HILS 환경을 토대로 앞으로 회생제동 알고리즘을 더욱 발전될 수 있으며, 앞으로 BCU뿐만 아니라 하이브리드 전기 자동차의 많은 전자 제어기의 개발에도 이용될 것으로 기대된다. Regenerative braking is a core technology to improve energy efficiency in HEV(Hybrid Electric Vehicle). Accordingly, properly optimized regenerative braking control strategy is needed to maximize the efficiency of regenerative braking and ensure the stability of vehicle and protect a motor and a battery from damages. In this paper, the regenerative braking algorithm is developed along with the MBDP(Model based development process). Recently, many of automotive manufactures have adopted and applied the MBDP that can reduce development time and cost. And BCU(Brake Control Unit) that control the regenerative braking and EMB(Electro-Mechanical Brake)system is developed by using a 32-bit embedded system based on Motorola MPC565 MCU(Micro Control Unit) as like it on a real vehicle. HEV model is developed to validate the BCU along with the MBDP too. The HEV model is needed to be simulated in real-time environment. So the HEV model is simulated on a real-time OS QNX and the RT-LAB program is used to control the real time OS easily. By CAN the BCU can communicate with the HEV real-time simulator as like it on a real vehicle. In this way, HILS(Hardware-in-the-loop Simulation) environment is developed. The regenerative braking algorithm is tested and validated by using this HILS system.
황현수 가천대학교 글로벌캠퍼스 일반대학원 2025 국내박사
초고층 건축물에서 피난시간 단축방안에 관한 연구 황 현 수 가천대학교 일반대학원 소방·방재공학전공 지도교수 최 돈 묵 초고층 건축물에서 각층의 모든 거주자들이 옥외로 피난하는 총피난시간 에 대한 명확한 법규정은 국내와 국외 모두 없었다. 일반적으로 화재시뮬레이션에서는 하나의 층 또는 하나의 공간에서 사람 이 거주할 수 있는 최대시간인 피난허용시간을 화재시뮬레이션을 통하여 산 출한다. 그리고 해당 층이나 해당 공간에서 피난시뮬레이션을 수행하여 피 난허용시간 이내에 피난함을 입증하는 방식으로 피난안전성을 검증하여 왔 다. 그러나 2001년 9월 11일 WTC(World Trade Center) 테러 사고 등과 같은 초대형 재난상황 발생 시에는 건축물 전체의 거주자들이 동시에 피난하는 것이 필요하게 되었고, 건축물 전체의 피난허용시간은 여러 층이 있기 때문 에 화재시뮬레이션을 통하여 구할 수 없는 실정이었다. 그래서 NIST(National Institute Standard Technology) 논문에 나와 있는 주 요구조부 내화시간의 50%를 최대 피난허용시간이라고, 관행적으로 사용하여 왔다. 일반적으로 주요구조부 내화시간이 3시간이기 때문에 전 세계 대부분의 초고층 건축물에서는 주요구조부 내화시간의 절반인 90분을 최대 피난허용 시간이라고, 정의하여 사용하여 왔다. 그러나 이것은 건축물의 층수, 용도, 면적, 형태 등이 다른 모든 건축물들 에서 동일하게 적용하는 데에는 다소 합리적이지 않은 점이 있었지만 초고 층이라는 복잡성을 고려하면 대안은 없는 실정이다. WTC 사고를 계기로 2018년에 개정된 IBC(International Building Code)에서 는 총피난시간이 1시간 이내가 되어야 한다고 새로운 규정을 도입하였다[3]. 참고적으로 기존에 건축된 브르즈칼리파(162층)는 89분, 롯데월드타워(123 층)는 63분, 상하이타워(128층)는 90분 등 총피난시간이 모두 NIST 논문의 90분이라는 최대 피난허용시간 기준을 이용하고 있다. 이는 NIST 논문에서 총 피난시간은 90분이라는 근거가 있었기 때문에 관행적으로 사용된 것이었 다[2]. 2018년 이후에는 IBC에서 1시간으로 제한하였기 때문에 2018년 이후 에 건축되는 초고층 건축물에서는 피난시간의 단축은 매우 중요한 문제가 될 것이다. 또한 우리나라는 2024년 1월 소방청에서 작성하여 배포한 성능위주설계 가이드라인에 IBC 기준을 도입하여 건축물에서의 총 피난시간이 1시간이 되 도록 개정되었다. 이는 성능위주설계 대상이 30층 이상(아파트는 50층) 또는 높이 120m 이 상이기 때문에 대부분 고층건축물 또는 초고층 건축물이 적용된다고 할 수 있다[4]. 총피난시간 1시간은 초고층 건축물에서 달성하기 매우 어려운 문제이다. 또한 고층 건축물 중에서도 수용인원이 많은 용도가 있는 경우에는 피난설 계에서 많은 어려움이 예상된다. 반면에 1시간 이내에 모두 피난한다면 초고층 건축물이나 고층건축물에서 의 재난 시에 인명피해를 많이 줄일 것으로 판단되므로 긍정적인 변화라고 생각되며, 피난시간의 단축을 위한 많은 연구가 필요하다. 본 논문의 목적은 향후 설계되는 초고층 건축물에서 총피난시간이 1시간 이내가 되기 위하여 단순히 피난층 전용승강기의 숫자만 증가시키는 것이 아니라 다양한 피난시간 단축방안에 대해서 피난시뮬레이션 검증을 통하여 연구하였다.
알 색과 새끼의 부리 색이 박새의 번식행동에 미치는 영향
본 연구는 박새의 번식행동에 시각적 자극이 미치는 영향을 구명하기 위 하여 2012년과 2013년에 중앙대학교 안성캠퍼스 내의 침엽수림 지역과 활엽수림 지역에서 번식한 박새를 대상으로 실시하였다. 산란된 알의 색은 번식 지역과 번식 연도에 따라 차이를 보였다. 번식기 동안 주변 서식지에 암컷이 영향을 받아 알의 색이 변한 것으로 판단된다. 알의 색과 암컷의 포란 행동은 관련이 없는 것으로 나타났다. 암컷이 포란을 하는 동안 수컷에 의한 먹이 공급이 원활하지 못했다. 그러므로 암컷은 포란행동에 집중하지 못하였다. 새끼의 부리 색은 새끼의 체중과 정의 상관관계를 보였다. 본 연구를 통해 서식지의 주변 환경에 알의 색이 영향을 받으며, 육추기에 새끼의 부리 색은 새끼의 증체량에 영향을 주는 것으로 확인되었다. 그러므로 박새의 알 색은 서식지의 특성에 따라 변화한다. 또한, 새끼의 부리 색은 성장 초기 단계에 어미에게 시각적인 자극을 주어 성장에 영향을 주는 요인이라고 판단된다. This study was conducted to investigate the influence of egg color and mouth color of chicks on breeding behavior of great tit Parus major, at Ansung Campus, Chung-Ang University, South Korea during March and July, 2012 and 2013. Egg color was different between habitat types and years. When females incubated eggs, males supplied only a few foods. So, females did not concentrate on incubation. Therefore, relationship between egg color and incubation behaviors was not clarified in this study. Mouth color of chicks was positively related with body weight of chicks. Habitat types influenced on egg color. Mouth color of chicks affected on body weight of chicks. These results indicated that egg color was affected by habitat type. Moreover, mouth color of chicks were important that it could visually stimulated parents for food supply.
본 연구는 월동기 조류의 먹이 선택과 경쟁의 특성을 파악하고 먹이 선택과 경쟁에 영향을 미치는 요인을 구명하기 위해 수행되었다. 먹이의 크기에 따른 먹이 선택을 파악하기 위해 2017년 12월부터 2018년 2월까지 먹이를 크기에 따라 구분하여 실험을 수행하였다. 먹이의 종류에 따른 선택을 파악하기 위해 2018년 12월부터 2019년 2월까지 먹이의 영양소 함량에 따라 구분하여 실험을 진행하였다. 실험 기간 동안 촬영된 영상을 바탕으로 월동기 조류의 먹이 경쟁을 분석하였다. 먹이의 크기에 따른 월동기 조류의 섭식 행동은 종에 따라 차이가 있었다. 먹이대 이용 빈도는 개체의 부리 크기와 먹이의 크기 사이의 관계에 영향을 받았다. 월동기 조류의 먹이의 크기에 따른 선택은 먹이의 크기와 조류의 부리 크기를 비롯하여 조류 군집의 특성과 종에 따른 섭식 행동의 특징에 영향을 받는 것으로 판단된다. 먹이의 종류에 따른 섭식 행동은 종에 따라 차이를 보였다. 먹이대 이용 빈도는 먹이의 종류와 개체의 에너지 요구량에 영향을 받는 것으로 확인되었다. 먹이의 종류에 따른 먹이 선택은 먹이의 영양소 함량과 에너지 요구량의 영향을 비롯하여 조류 군집의 특성에 의해 영향을 받는 것으로 생각된다. 월동기에 쇠박새와 박새, 동고비의 종내 경쟁은 차이가 없는 것으로 나타났다. 종간 경쟁에는 개체의 체중과 부척의 길이를 비롯하여 개체 사이의 거리가 영향을 미치는 것으로 보인다. 개체의 체중과 부척의 길이는 개체의 서열에 영향을 주고, 개체 사이의 거리는 개체의 방어 행동과 관련이 있는 것으로 생각된다. 일주기에 따른 조류의 먹이대 이용 빈도는 일출 후 시간의 경과에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 먹이대 이용 빈도는 종에 따른 섭식 행동의 차이를 비롯하여 조류의 일주기에 따른 포식압과 에너지 요구량의 균형에 의한 것으로 판단된다. 또한 야간의 기온은 먹이대 이용 빈도와 부의 관계가 있는 것으로 확인되었다. 야간의 기온은 조류의 에너지 소비량과 밀접한 관계를 보였다. 야간의 낮은 기온에 의해 발생한 높은 에너지 손실에 의해 먹이 활동이 증가한 것으로 생각된다. 본 연구에서 월동기 조류의 먹이 선택과 섭식 행동은 종에 따라 차이가 있는 것으로 나타났다. 이는 종에 따른 형태적 특징과 섭식 행동의 특성을 비롯하여 조류 군집 내 서열의 차이와 같은 생물학적 특징과 일주기와 기온 등을 비롯한 비생물학적 요인에 의한 것으로 판단된다. This study was conducted to investigate the characteristics of food selection and competition for wintering birds at Ansung Campus, Chung-Ang University, South Korea from December 2017 to February 2019. To clarify food selection for size, different size of peanuts were supplied during December 2017 to February 2018. Moreover, similary sized kidney bean, brown soybean and peanut were supplied to investigate selection for food types. In each season, the feeders were recorded by digital camera to identify foraging behavior and competition for wintering birds. Foraging behavior was different among food size and bird species. Frequency of visit on the feeder was effected by bill volume of birds and food size. Bill volume of birds, food size, competition for foods and foraging behavior were affected on food selection. Foraging behavior was different among food types and bird species. Frequency of visit on the feeder was influenced by food type and metabolic energy needs. Moreover, nutritional contents of foods, metabolic energy needs and competition for foods influenced on food selection. In intraspecific competition, relative aggression was similar among marsh tit, great tit and nuthatch. In interspecific competition, weight and tarsus length, and distance between individuals influenced on relative aggression. Weight and tarsus length affected on hierarchy. In addition, distance between individuals related with defensive behavior. Diurnal foraging activity was highest at sunrise and decreased with time passed. Moreover, frequency of visit on the feeder was influenced by foraging behavior. Frequency of visit on the feeder was related with balance of starvation and predation risk. Temperature during night time was negatively related with frequency of visit on the feeder. It was also strongly related with energy consumption. Low temperature during night time would be influenced on energy consumption. Therefore, foraging activity of wintering birds was increased after sunrise. Food selection and foraging behavior for wintering birds were different among species. These results indicated that morphological characteristics, foraging behavior, competition for foods, and inorganic components such as diurnal rhythm and temperature influenced on food selection.