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배양육용 바이오잉크 출력을 위한 광개시제 비율 및 UV노광시간의 조사
박상배 ( Sangbae Park ),홍영걸 ( Yeonggeol Hong ),장경제 ( Kyoung-je Jang ),김장호 ( Jangho Kim ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1
최근 실제 고기의 식감을 모사하는 배양육의 제작과 관련된 연구가 다수 보고되었다. 지금까지 보고된 다수의 배양육의 미세 조직은 근육조직 지방조직으로 구성되어 있는 실제 근육조직과 미세구조가 크게 다르며, 이 때문에 실제 식감을 모사하기 어렵다고 보고되었다. 이같은 문제를 극복하기 위한 방안으로 삼차원 지지체나 마이크로 캐리어와 같은 소재를 사용하는 시도들이 보고 되었다. 3D 프린터는 삼차원 지지체를 제작하기 위한 가장 유망한 방법으로 꼽히고 있다. 본 연구에서는 식용 지방산과 DLP 방식의 3D 프린터를 사용하여 3차원 지지체 제작하는 방법을 확립하고자 하였다. 지방 지지체용 바이오잉크는 Gelatin methacryloyl (GelMA), Lithium phenyl-2,4,6-trimethyl benzoylphosphinate(LAP), 지방산을 혼합해 제작하였다. 바이오잉크 조성의 최적화를 위해, 광개시제로 사용된 LAP의 농도를 1~4 mM 범위에서 1mM 간격으로 제작하였다. 실험에 사용된 Anycubic mono 4K(Anycubic, Shenzhen, China)는 405 nm의 광원이 적용된 DLP 프린터이며, 프린터의 노광시간은 슬라이싱 소프트웨어인 Photon workshop(Anycubic, Shenzhen, China)에서 노광시간 매개변수 조정을 통해 20~30 초 범위에서 2초 간격으로 설정했다. 본 연구의 모든 실험은 37°C의 온도를 유지한 상태에서 수행되었다. 프린터의 인쇄성능은 수직방향과 수평방향으로 나누어 평가하였다. 수직방향 인쇄성능 평가를 위해 50~500 ㎛ 직경의 원통형 모델이 사용되었으며, 수평방향 인쇄성능 평가를 위해 1000 ㎛의 정사각형 모델을 출력하였다. 바이오잉크의 조성별 세포독성 실험이 수행되었다. 본 연구에 사용된 바이오잉크로 고기의 지방조직을 모사한 형태의 출력물을 얻을 수 있었고, 세포독성 실험결과 LAP의 함량이 가장 낮은 바이오잉크에서 세포독성이 가장 낮은 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 향후 지방 지지체로서 사용 가능한 배양육용 지방지지체 제작방법을 확립하였다.
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우훈제(HoonJe Woo),박상배(SangBae Park),조경환(KyungHwan Cho),김병우,JungHa Kim 한국자동차공학회 2009 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2009 No.4
This paper introduces an optimal local and global path planning algorithm through analyzing and researching various algorithms used in DARPA Urban Challenge 2007 and making a numerical statement about each algorithm. The top eleven teams that passed the NQE (National Qualifying Event) used Dijkstra, A<SUP>*</SUP>, D<SUP>*</SUP> and RRTs. Therefore, this research will focus on those algorithms and research a method to apply an optimal path planning algorithm.
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나정훈(JungHun Na),박상배(SangBae Park),김정하(Jung-Ha Kim) 대한공간정보학회 2009 한국공간정보학회 학술대회 Vol.2009 No.9
무인차량항법시스템은 지능형 교통 시스템(ITS : Intelligent Transportation System)과 국방 및 상업용 로봇 분야에서 활발히 연구가 진행되고 있다. 기존의 무인자율주행차량을 위한 항법시스템의 경로계획을 위해서 GPS 기반 경유점(Wp: Way Point)을 주로 이용하였다. 하지만 기존의 경유점 기반의 경로계획은 도심환경에서 같은 복잡한 환경에서의 세심한 전역경로 계획과 실시간으로 들어오는 동적 장애물에 대해서 지역경로 계획이 필요로 하였다. 본 연구는 GPS 기반의 경로생성 알고리즘과 이 시스템의 단점을 보완할 수 있는 맴 기반 패스 플랜을 적용하여 무인차량항법시스템의 성능을 향상시키는 경로계획 알고리즘을 소개한다.
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농촌 취약 계층의 안전농작업을 위한 낙상 방지 웨어러블 장치 개발
손현목 ( Hyun-mok Son ),장경제 ( Kyung-je Jang ),이명철 ( Myungchul Lee ),박상배 ( Sangbae Park ),임재운 ( Jae Woon Lim ),김재은 ( Jae Eun Kim ),박지용 ( Jiyoung Park ),김홍배 ( Hongbae Kim ),정종훈 ( Jong Hoon Chung ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
2018년 통계청 조사에 따르면 65세 이상 농촌 고령 인구의 비율이 40%를 넘어섰다고 밝혔다. 이들 농업인 중 육체적 취약 계층인 고령 작업자의 비율이 증가하고 있으며, 특히 건강한 남성에 비해 육체적인 작업 능력이 떨어지는 고령자나 여성과 같은 취약 계층의 농작업에 참여하는 비율이 꾸준히 증가하고 있다. 이들의 경우 만성적인 근골격계 질환 또는 골절 등과 같은 농작업 상해에 취약 할 수 있다. 낙상이란 갑작스런 자세변화로 인해 나의 의지와 상관없이 바닥에 주저앉거나 균형을 잃고 넘어지면서 신체의 일부가 바닥면과 맞닿으면서 발생한다(WHO). 낙상에 의한 부상은 일상이나 작업중 언제 어디서든지 발생 할 수 있으며, 농작업 관련 손상에 관한 연구에 따르면 2011년 전국 농업인 9600명을 대상으로 한 연구에서 약 540명에게서 농작업 손상이 발생하였고, 이들중 145명 (27%)에 달하는 비율로 낙상환자로 보고되었다(kim et al., 2011). 2014년 진행된 연구에 따르면 46,511건의 농작업 재해 중 16,145(35%)건이 낙상으로 인한 사고로 보고 되었다(농업안전보건센터). 따라서 낙상은 농작업 인명 사고중 매우 비중이 높은 사고 원인이라 할 수 있다. 낙상사고가 농작업 취약계층(여성 및 고령자)에게 치명적인 이유는 물리적으로 취약한 뼈가 골절로 이어질 경우, 특히 그 부위가 고관절과 같이 높은 위험 부위일 경우 2차 후유장해로 인한 사망에까지 이를 수 있는 아주 위험한 사고이기 떄문이다(Ann et al., 2018). 또한 낙상 환자의 경우 그 재발생 확율이 매우 높으며, 예방대책 외에는 별다른 안전 조치가 마련되어 있지 않아 그 개발에 대한 필요성에 대한 수요가 날로 증가하고 있다. 농업이 현대화되고 편이장비는 날로 증가하고 있지만 농작업을 대상을 모니터링 하고 농작업자의 안전을 지켜주기 위한 웨어러블 장치는 아직 상용화 되지 못하고 있다. 최근 미국에서는 애플워치4를 통해서 고령자의 낙상검출 기능을 추가하고 이를 마케팅에 적극 활용하였다(2019). 새롭게 출시한 스마트 워치4 버전에는 내장된 가속도 자이로센서를 통해 검출한 낙상 상황을 응급신호로 주변에 알릴 수 있는 기능을 선보였다. 이탈리아 앙코나 대학교의 정보통신공학전공에서는 바닥면 스피커를 통해서 일상의 움직임과 낙상신호를 따로 분별 할 수 있는 기술을 개발하였다(Diego Droghini et al., 2017). 이 신 기술은 소리센서로부터 가상공간에서 발생한 신호를 측정하여 데이터베이스화하고 검출된 신호를 분류하는 머신러닝 기술이 적용되었다. 콜롬비아 메데인에 위치한 안티오퀴아 대학의 한 연구팀에서는 가속도와 자이로센서 신호를 개발한 마이크로프로세서를 통해 측정하여, 실험 당시 촬영한 비디오 영상과 함께 데이터화하여 이를 다른 사용자들에게도 공개하여 활용 할 수 있는 데이터베이스를 공개하였다(Angela Sucerquia et al., 2016). 이러한 연구들이 활발하게 진행되고 있지만 이들 중 상용화에 성공한 경우는 매우 드물다. 국내에서도 최근 딥러닝기술과 데이터 마이닝에 관한 연구들이 활발히 진행되면서 이러한 모바일 기능이 포함된 ICT기반 기술을 농업 분야에도 적용하려는 시도가 있었다. 농진청에서는 농업인의 안전활동을 위한 ICT 기반의 농업시설 안전관리 시스템에 관한 연구를 진행하여 다양한 유해환경 및 농작업을 분류하고 이를 기술적인 해결방법을 찾기 위한 모색을 하였다(농진청, 2018). 2016년에 설립한 국내에 한 스타트업 기업은 산업체 학교 연구소가 협동으로 개발한 낙상 감지 기술을 상품에 적용하여 ‘산업용 낙상 보호에어백’을 출시하였다(Safeware, 2018). 한국생산기술연구원, 한경대학교, Safeware가 공동으로 개발한 이 기술은 산업용 현장의 추락사고에 대비한 기술로 선보였다. 연세대학교에서는 임계값을 최적화 하는 방법을 통해 낙상을 미리 예측할 수 있는 기술을 알고리즘에 적용하여 이를 통해 고령자 낙상 보호 에어백 시스템을 개발하였다(Kim et al., 2017). 한편, 한국전자통신연구원에서는 휴대폰을 통한 고령자 위급상황을 자동으로 인식하고 구급시 필요한 위치정보를 알려주는 ‘낙상 감지 휴대폰(일명: 낙상폰)을 이용한 개인 위급상황 경보 시스템 (PEAS : Personal Emergency Alarming System)을 개발하였다(ETRI, 2007). 이러한 신기술이 개발되고 상용화가 시도되고 있지만 여전히 농촌에 있는 농작업자 들은 고립된 시설환경과 원예시설 등에서 제한된 안전장비에 의존하고 있다.
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손현목 ( Hyun-mok Son ),장경제 ( Kyung-je Jang ),이명철 ( Myungchul Lee ),김홍배 ( Hongbae Kim ),박상배 ( Sangbae Park ),임재운 ( Jae Woon Lim ),김재은 ( Jae Eun Kim ),박지용 ( Jiyoung Park ),정종훈 ( Jong Hoon Chung ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
최근 농진청 통계에 따르면 농촌인구의 고령화율은 이미 초고령사회로 들어섰다. 이 중 65세 이상 고령자는 매년 높은 비율로 낙상을 경험하고 있으며, 낙상에 의한 골절사고 등 이어지는 합병증에 의해 사망하는 환자의 수 또한 1/4에 달하고 있어 고령자의 낙상은 중요한 사회적 이슈로 인식되고 있다. 특히 농촌과 같이 고립된 작업환경 조건에서 사고가 발생할 경우 신속한 대응 조치가 어려워 안타까운 인명 피해로 이어질 수 있어 이에 대한 예방책이 절실히 요구되고 있다. 본 연구의 목적은 낙상을 검출할 수 있는 측정 시스템을 개발하고, 이를 이용하여 낙상과 같은 사고에 대처할 수 있는 안전장치를 개발하고자 한다. 시스템 구성을 위해 컨트롤러로는 상용 컨트롤러를 이용하였고, 3축 가속도와 자이로 센서 신호를 분석하여 일정 동작의 역치값(threshold)을 넘어 섰을 때 낙상 신호를 검출하도록 구성하였다. 낙상 신호는 무선 송수신 장치를 이용하여 낙상이 검출되는 상태를 모바일로 전송하여 모니터링이 가능하도록 시스템을 구성하였다. 낙상을 가정한 테스트를 수행한 결과 걷거나 앉는 일상적 움직임에서는 낙상이 검출되지 않았고, 균형을 잃고 넘어질 때 낙상을 검출할 수 있는 시스템을 개발하였다.
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말뼈를 이용한 골이식재의 열처리 온도에 따른 세포독성에 관한 연구
장경제 ( Kyung-je Jang ),이명철 ( Myungchul Lee ),임재운 ( Jae Woon Lim ),구종범 ( Jongbeom Ku ),박상배 ( Sangbae Park ),정종훈 ( Jong Hoon Chung ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
여가활동 및 골 관련 질환의 전 세계적인 증가 추세에 따라, 골 결손 및 외상이 증가하는 추세에 있으며, 이 질환의 치료에 사용되는 골이식재의 수요도 꾸준히 증가하는 추세이다. 그 중, 동물의 뼈를 이용하는 이종골이식재는 뛰어난 생체적합성 및 골재생능력으로 치과용 이식재로 꾸준히 사용돼왔다. 본 연구는 말뼈를 이용한 이종골이식재의 열처리에 따른 세포 독성을 평가하여 최적의 골이식재 제조 조건을 확립하는데 그 목적이 있다. 제주산 조랑말뼈가 원재료로 사용되었고, 유기물을 제거하는 가장 일반적인 방법은 열처리 방법이 실시되었다. 유기물이 제거되기 시작하며 재료의 상변화가 일어나는 열처리 온도인 600, 750, 900°C를 사용한 시료가 제작되었다. 각각의 시료는 입도크기에 따라 5, 50, 100 μm로 분류되었다. 이에 따른 시료의 특성은 FT-IR, XRD, XRF을 통해서 조사되었다. 세포독성은 각각의 시료를 세포배양용 배지에 용출시켜, 용출된 배지로 24시간 동안 세포배양을 통해 평가되었다. 시험에 사용된 세포는 MG63, hFMSC, hPULP, hABMSC의 네 종류가 사용되었다, 모든 시료에서 유기물이 제거된 것이 관찰되었으며, 결정의 종류도 동일하게 관찰 되었으나, 결정성에 차이가 있음이 관찰되었다. 세포독성 시험의 경우 900°C로 열처리된 시료를 용출시킨 배지로 배양한 시험군에서 세포독성이 가장 낮게 조사 되었다. 본 연구를 통해 열처리 온도에 따라 말뼈의 결정성의 변화가 있음이 발견되었고, 900°C로 열처리한 시료가 용출물 세포독성이 가장 낮은 것이 확인되었다.
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