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점성유체 중에 회전하는 스프링의 추진적 거동에 관한 수치해석 모델
최원열(Won Yeol Choi),서용권(Yong Kweon Suh),강상모(Sangmo Kang) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.6
본 논문에서는 박테리아 편모를 모사한 스프링 모델을 이용하여 박테리아의 편모의 추진적 거동에 관한 연구를 수행하였다. 본 해석에서는 상용프로그램을 사용하였으며, 별도의 회전영역 설정에 따른 수치기법의 타당성 확인과 더불어 파라미터 연구를 수행하였다. 수치해석 결과는 전반적으로 Resistive force theory와는 잘 일치하지 않았지만, Slender body theory와는 잘 일치하였다. 그리고 스프링의 회전속도, 피치, 나선반경 및 유체의 점성의 영향을 확인하였다. 또한 벽과의 거리에 따른 효과도 분석하였다. In this paper, we study the propulsive behavior related to the flagellar motion of bacteria using a spring model. A commercial program was used to conduct simulations, and we verified the numerical technique by setting an additional rotating domain and conducting a parametric study. The numerical results are in good agreement with slender-body theory, although overall, they are not in agreement with resistive-force theory. We confirm the effect of the rotational velocity, pitch, helical radius, fluid viscosity, and, in particular, the distance from the wall on the propulsion of the spring.
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형광성 Pseudomonas, SSL3 균주의 생존율에 미치는 Trehalose의 효과
성기영,류옥란,최원열,Seong, Ki-Young,Ryu, Ok-Ran,Choi, Won-Yeol 한국토양비료학회 2000 한국토양비료학회지 Vol.33 No.4
유용한 기능을 갖는 미생물을 농업현장에 쉽게 이용할 수 있게 하기 위하여 일반적으로 이들 균을 담체와 함께 건조시켜 입단화나 분말화 시킨다. 생체균을 건조하는 과정에서 미생물은 수분손실로 인해 삼투현상에 직면하며 거의 대부분이 사멸하고 만다. 본 연구에서는 높은 염농도나 건조에 의해 야기되는 균의 사멸을 감소시키기 위해 삼투보호제로 알려진 trigonelline이나 trehalose가 균의 생존에 미치는 영향을 조사하였다. 형광성 Pseudomonas, SSL3 균주의 염내성 농도는 5%가 한계농도이며, 7% 이상에서는 생장이 불가능하였다. 염농도가 높은 액체 배지에 trigonelline을 첨가하여 균의 생육을 조사한 결과 trigonelline은 배지의 종류나 염농도와 상관없이 균의 생장을 억제하는 효과가 있었다. 한편 trehalose를 액체배지에 첨가하면 10mM 농도이하에서는 4% NaCl을 포함한 LB 액체배지에서도 균의 생장이 증진되었으며 150mM이상의 농도에서는 균의 생장이 억제되었다. 균을 건조분말화시킬 때 trehalose를 첨가하여 토양중에서 균의 생존율을 조사한 결과 건조토양에서도 액체배지에서와 마찬가지로 trehalose를 첨가하면 첨가하지 않은 대조구에 비하여 균의 생존율이 증진되었다. Trehalose를 첨가한 제재화 균은 수분이 충분한 토양이나 건조한 토양 어느쪽에서든지 대조구에 비하여 균의 생존이 증진되었으며 특히 미생물 제제를 $-20^{\circ}C$나 $-70^{\circ}C$에 보관한 토양의 경우에 trehalose가 첨가된 제제의 생존율이 월등히 뛰어났다. FTIR의 분석결과 trehalose를 첨가한 4% 염농도에서 생장한 균에서는 대조구에 비하여 2차 amide기의 변화가 경감되었다. 이 결과에서 보듯이 trehalose는 염농도나 한발조건에 의해서 야기되는 균의 수분 스트레스로부터 균의 외막을 보호하여, 단백질구조의 급격한 변화를 감소시키므로 균의 생존율이 증진되는 것으로 사료된다. To make a better use of the beneficial bacterial inoculants in the agricultural practice, dry forms of bacterial fertilizer or pesticides are prepared with carrier materials. During the drying process of bacterial inoculant, most of the cells face a severe osmotic pressure and dehydration, and die off. Our study describes the effect of osmoprotectants such as trigonelline and trehalose on the survival of bacterial cells in high salt concentration and drying conditions. A fluorescent Pseudomonas, strain SSL3, used in this study, could grow in high salt concentration of upto 5% but the cells could not overcome the growth retardation at over 7% of salt concentration. The addition of trigonelline, even on small amount, in liquid medium containing 4% NaCl was detrimental to the cell. However, the addition of trehalose of upto 10 mM to the liquid medium containing 4% NaCl, enhanced cell growth. The cell growth was retarded when 150mM trehalose was added to the medium. Upon dry formulation of cells, trehalose was added. And the dry cells were inoculated into the soil to determine the effect of osmoprotectants on the survival of the cells. The survival of the cells, both in wet or dry soil, was improved by the addition of trehalose during the dry cell formulation. The positive effect of trehalose on the cell survival at $-20^{\circ}C$ and $-70^{\circ}C$ was oven more pronounced. The FTIR (Fourier transformation infra-red) spectroscopic analysis showed that the change of the 2nd amide group was reduced by adding trehalose to the medium containing 4% NaCl. These results suggest that trehalose can protect the cell membrane from dryness or high concentration of salt, thereby diminishing the sudden change of the protein structure of the cell membrane and, as a consequence, improving the cell survival.
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최병학 ( Byung Hak Choe ),김문규 ( Moon Kyu Kim ),김승언 ( Seong Eun Kim ),심윤임 ( Yoon Im Shim ),이영진 ( Young Jin Lee ),정효태 ( Hyo Tae Jeong ),최원열 ( Won Yeol Choi ) 대한금속재료학회(구 대한금속학회) 2011 대한금속·재료학회지 Vol.49 No.12
Failure analyses of the screws in spinal fixation devices were carried out. The fractured screws were retrieved from a patient who had spinal surgery in the thoracic vertebrae from number 10 to 15. The failure occurred one month after the removal of the braces. Microstructures and fracture surfaces were examined by optical and scanning electron microscopy. The microstructures of the screws corresponded to annealed Ti-6Al-4V bar. However, in the vicinity of the screw surface, there was an insufficient number of fine precipitates. Fracture surfaces showed typical fatigue failure modes. Regarding the fact that no machining defects were detected, fatigue crack initiation might have been caused by the lack of precipitates near the screw surfaces. Only the fourth of five fixed screws was severely stress-concentrated by the action of the spinal bones, while the stress of the 4th screw was decreased to half of its acceptable level when the screw was supplemented by one more, which might have been fixed in the 6th vertebra under the 5th position by the switching of its position. The stress simulation was conducted by ANSYS with 3D CAD of PRO/E in order to understand the stress concentration behavior and to provide an effective spinal surgery guide.
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