복합슬래그와 중화·코팅제로 개량된 제 3기 이암 성토구조체의 특성

백인우 한국해양대학교 대학원 2020 국내석사

This study suggests the solution through the field substantiation test of the banking structure treated with composite slag and neutralizing and coating agent to utilize the tertiary mudstone as civil engineering material. Slacking, swelling, and acid drainage were expected as a result of laboratory tests for the physical, mechanical and chemical characteristics of the tertiary mudstones in Pohang, Korea. In order to solve the expected problem, the tertiary mudstone was mixed with composite slag by 10%, and the neutralizing and coating agent was used to generate latent hydraulic property and to prevent natural weathering. Three banking structures were constructed as one mixing designs pre-processing section, remainder post-processing section, and temporary- stacking section. In addition, a monitoring measurement system was installed to measure pH, water content, and settlement to check the constructability of the structure. As a result of measurement, the pre-processing section remained stable due to the mixing design. On the other hand, the post-processing section, which natural weathering proceeded rapidly, secured stability and constructability through neutralizing and coating agent injection test. As temporary-stacking section was confirmed temporary neutralization and coating effects, the solutions proposed to utilize the tertiary mudstone as a civil engineering material are certainly proved. 본 연구는 제 3기 이암을 토목 재료로 활용하기 위해서 복합슬래그와 중화·코팅제로 처리한 성토구조체 현장실증시험을 통해 활용방안을 제시하는 것이다. 우리나라 포항지역에 분포하는 제 3기 이암은 물리·역학적 특성과 화학적 특성을 실내시험을 통해 분석한 결과 슬레이킹이나 팽윤, 산성배수 발생이 예상되었다. 예상되는 문제를 공학적으로 해결하기 위해 제 3기 이암 10%를 복합슬래그(제강 70%, 고로 30%)로 치환하였으며, 복합슬래그의 잠재수경성 발현과 자연 풍화를 방지하기 위해 중화·코팅제로 처리하였다. 실증을 위하여 성토구조체를 사전처리구간, 사후처리구간, 가적치구간으로 구분하여 시공하였으며, 평가를 위해서 모니터링 계측 시스템을 설치하여 pH, 함수량, 침하량을 측정하였다. 사전처리구간은 배합설계로 인해 안정이 유지되고 있었으며, 무처리로 시공된 사후처리구간은 자연 풍화가 빠르게 진행되고 있어 이를 보완하기 위해 중화·코팅제 주입 시험을 실시하여 안정성 및 시공성을 확보하였다. 가적치구간도 일시적 중화·코팅제 효과가 확인됨에 따라 제 3기 이암을 토목 재료로 활용하기 위해 제시한 해결방안을 확증했다.

천국과 그 시간성의 긴장 해소

백인우 삼육대학교 신학대학원 1998 국내석사

본 연구의 목적은 성경에 나타난 하나님의 나라를 이해하고 “이미”와 “아직 아니”사이의 긴장을 해소하는 데 있다. 제1장에서는 문제의 진술,연구의 목적과 중요성,연구의 방법과 제한 등을 진술하였다. 제2장에서는 왕국 개념의 성서 언어적 접근으로 히브리어와 헬라어를 살피었다.그 의미는 통치,왕위,지배권,그리고 왕의 명령을 뜻한다.천국 개념은 또한 신정통지,언약,그리고 묵시문학적 종말 사상 속에서 두루 나타나는 구약의 지배적인 사상이다.이 사상은 또한 신약 시대에 이르러 바울의 종말론에도 영향을 미치게 된다. 제3장에서는 천국 사상을 역사적인 배경 속에서 인물별로 고찰하였다. 세 부류의 사상적 조류를 살펴보았는데 첫째는 리췰,하르낙,그리고 다드에 이르는 현재적 종말론이고 둘째는,바이스,쉬바이처,그리고 몰트만에 이르는 미래적 종말 론이며 셋째는 포스와 쿨만에 의해 지지되는 현재와 미래적 종말론이다. 제4장에서는 “이미”와 “아직 아니”와 통치와 영역,그리고 윤리적 측면에서의 천국의 특징들을 살피었다.이러한 특징들은 성경에 모두 등장하는 특징들이다. 제5장에서는 현재와 미래적 특징들 속에 나타난 긴장 해소를 위해서 초림과 재림의 연계성과 “그리스도 안에서”라는 바울의 대표적인 사상을 살펴보았다.이러한 “이미”와 “아직 아니”의 긴장은 “그리스도 안에서”의 사상과 초림과 재림의 그리스도를 통하여 해결될 수 있음과 그리스도는 천국의 한 가운데 계심을 알게 되었다. 제6장에서는 본 연구의 결과들을 요약하고 종합하였다.결론적으로,천국 사상을 성경에 편재해 있는 사상이고 “이미”와 “아직 아니”의 긴장과 통치와 영역적인 측면과 윤리적인 요구들은 다시오실 그리스도를 기다리는 기독교 신앙인들에게 유용한 것이다.긴장의 가장 한 가운데 그리스도께서 계시고 그 예수님은 해결의 열쇠가 되신다.

Bacterial Species Delineation based on Whole Genome Information

백인우 서울대학교 대학원 2019 국내박사

지난 수 십 년간 16S rRNA 염기서열의 유사도와 DNA-DNA hybridization 값은 미생물 종을 분류하는 기준이 되어 왔다. 하지만 이들 방법은 각각 속 이하의 레벨에서 해상도가 떨어지거나 실험 방법과 환경에 따른 값의 편차 등의 문제가 제기되어 오고 있었다. 차세대 염기서열 분석법의 개발 이후 많은 양의 미생물 유전체 데이터가 축적됨으로서 이들 방법 대신 전체 유전체 서열을 근거로 미생물의 계통분류학적 관계를 파악할 수 있게 되었다. 본 연구에서는 다양한 분류군에 속하는 미생물들의 분류 체계를 유전체 정보를 기반으로 하여 재구성하는 과정을 수행하였다. 첫째로 미생물의 화학적 분류 척도들이 과연 적합한 기준인지를 파악하기 위한 연구를 수행하였다. 그 대상으로 Turicella otitidis라는 종과 Corynebacterium 속, 이들 종들이 속해 있는 Corynebacteriales 목에 속하는 대표적인 균주들을 모아 비교유전체적 분석을 수행하였다. 그 결과 Turicella otitidis를 Corynebacterium과 다른 속으로 분류하게 했던 근거인 마이콜린산의 부재와 완전한 불포화 상태인 메나퀴논을 보유하고 있는 점은 각각 특정 유전자가 결실된 유전적 특징으로 나타났다. 또한 Corynebacterium 속에서 마이콜린산이 없는 것으로 알려진 균주 및 완전 불포화 상태의 메나퀴논을 가지고 있는 일부 종들이 알려져 있는데, 이들의 유전체에서도 해당 물질을 합성하는데 담당하는 유전자가 결실된 것을 확인할 수 있었다. 그리고 유전자 배열의 차이 및 계통유전체 분석 결과를 바탕으로 화학적 분류 척도에 연관된 유전자의 결실은 서로 독립적으로 일어난 것으로 유추할 수 있었다. 이러한 결과를 기반으로 화학적 분류 형질은 분류의 잣대로 삼기 부족한데, 그 이유는 해당 형질을 담당하는 유전자가 하나 또는 소수이며, 이들이 유전적 변이나 이동에 견고하지 못하기 때문이다. 따라서 Turicella otitidis만을 화학적 분류 형질의 차이에 기반하여 Corynebacterium과 독립적인 속으로 두는 것은 온당하지 못하기 때문에 Turicella otitidis를 Corynebacterium otitidis로 재동정하였다. 그 다음으로 두 점의 신종 미생물을 토양에서 분리한 후 새로 동정하는 연구를 수행하였다. 그 과정에서 이들 균주가 기존에 보고되지 않은 종임을 검증하기 위하여 인접한 종의 타입 균주들과의 Average Nucleotide Identity (ANI) 값을 측정하였다. 그 결과 ANI 값이 종 경계를 결정짓는 커트라인 (95-96%)보다 아래임을 확인하였다. 또한 신종 보고 및 등록에 필요한 각종 형태학적 분석 및 생화학적 실험을 수행하였다. 이들 결과를 종합하여 새로 분리한 두 균주들을 각각 Burkholderia monticola (JC2948T=JCM 19904T=KACC 17924T), Burkholderia megalochromosomata (JC2949T=JCM 19905T=KACC 17925T)로 명명하였다. 마지막으로 식중독 유발균으로 알려진 Bacillus cereus와 살충 단백질을 생성하는 Bacillus thuringiensis의 계통분류학적 관계를 비교유전체 분석에 근거하여 재설정하는 작업을 수행하였다. 그 결과, 유전체 기반의 계통도에서 Bt toxin 유전자의 산재되어있는 분포를 통하여 Bacillus thuringiensis는 다계통적인 분류군으로 구성되어 있음을 알아내었다. 대신에, 유전체 기반의 계통도 상의 위치와 살충 독성 단백질의 발견 빈도에 근거하여 Bacillus thuringiensis는 두 개의 genomovar들로 재분류 될 수 있다. 더 나아가 Bacillus cereus와 Bacillus thuringiensis의 두 genomovar 간에는 유전자 구성성분의 차이가 유의하게 나지 않았다. 이러한 일련의 결과들은 Bacillus thuringiensis가 유전체적 근거에 의하면 진정한 독립된 종이 아니라는 것을 강력하게 암시하는 점이다. 결론적으로, 원핵생물에서 종을 구분하는 과정은 주관적인 표현형 대신 객관적이고, 통일되며, 수치화된 요소들에 근거되도록 바뀔 필요가 있다. 이 연구는 이러한 간단하고 객관적인 규칙들을 신종 동정과 잘못된 분류학적 정보를 수정하는 방식으로 계통분류학에 적용하였다. 이 연구에서 수행된 비교유전체적 연구 결과들은 신속한 의료적 진단과 미생물을 활용한 해충 구제 등의 후속연구에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. For the last several decades, the identity of the 16S rRNA sequence and the value of DNA-DNA hybridization have been the standards of species classification. However, those methods arose problems such as lower resolution in intra-genus level, and the variation due to experimental methods and environments. Because a huge amount of microbial genomic data was accumulated after the development of Next Generation Sequencing, researchers can reveal the phylogenetic relationship of microbes based on the whole genomic sequences instead of the ordinary methods. In this research, the procedure of reconstructing phylogenetic systematics of diverse microbes based on genomic data. First, the research on checking whether the chemotaxonomic standards are reliable was executed. Genomes of Turicella otitidis, Corynebacterium spp, and the representative strains of Corynebacteriales order were collected, and comparative genomic analysis was performed. By the result, two distinct features of Turicella, lack of mycolic acid and fully unsaturated menaquinone, were also proven by the lack of corresponding genes in the genome. Moreover, those absences of genes were also detected in other Corynebacterium species who lack mycolic acid or contain fully unsaturated menaquinones. Also, the loss of the genes related to chemotaxonomic traits seems to occur independently, based on gene synteny and phylogenomic analysis result. Therefore, chemotaxonomy is not fulfilled for the standard of classification, due to be charged by a single or small number of genes and their low robustness from gene transfer or loss. Therefore, Turicella otitidis was reclassified as Corynebacterium otitidis, because it is less reliable that Turicella otitidis is placed as an independent genus compared with Corynebacterium based on chemotaxonomic characteristics, Next, the research of isolating and identifying two novel species was conducted. In this procedure, to confirm that the isolated strains are not ordinarily reported species, Average Nucleotide Identity (ANI) value between neighboring type strains were measured. In results, it is confirmed that the ANI value is lower than the species demarcation cutoff (95-96%). Also, investigating the morphology and biochemical experiments were performed those are essential for the validation of novel species. The combination of those results, the newly isolated two strains were named as Burkholderia monticola (JC2948T=JCM 19904T=KACC 17924T), and Burkholderia megalochromosomata (JC2949T=JCM 19905T=KACC 17925T), respectively. Finally, the research about resetting the systematic relationship between Bacillus cereus and Bacillus thuringiensis, known as causative food poisoning pathogen and insecticidal species, was revealed based on comparative genomic analysis. By the result, Bacillus thuringiensis is consist of polyphyletic groups, displayed by the scattered distribution of Bt toxin genes among the phylogenomic tree. Instead, Bacillus thuringiensis can be reclassified as two genomovars based on position in the phylogenomic tree and the discovered frequency of insecticidal toxins. Moreover, there are no significant gene content dissimilarities between Bacillus cereus and two genomovars of Bacillus thuringiensis. Based on those consecutive results, it is strongly implied that Bacillus thuringiensis is not bona fide species according to genomic evidence. In conclusion, the species delineation process of prokaryotes needs to be changed based on objective, unified, and numerical factors instead of subjective phenotypes. This study applies this simple and objective rule into systematics by newly identifying and changing misidentified nomenclature. It is expected that the results of the comparative genomic research conducted in this research can be utilized for the subsequent researches such as rapid medical diagnosis and pest control using microorganisms.

우주환경 운용을 위한 PAEK계 고분자 소재의 3D 프린팅 및 응용 연구

백인우 부산대학교 대학원 2022 국내석사

최근 누리호 발사 및 차세대중형위성 1호 발사 성공 등 국가 주도의 우주산업이 성장함에 따라 우주 소재에 관한 관심이 증가하고 있다. 전통적으로 인공위성 소재인 알루미늄·마그네슘 등 금속의 경우, 고중량의 한계로 인해 높은 발사 비용이 요구되었고, 이를 대체하기 위한 저중량 소재 및 공정 연구의 필요성이 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 우주환경에 활용되고 있는 PAEK(Poly Aryl Eter Ketone)계 소재를 활용하여 FFF(Fused Filament Fabrication) 3D프린터를 통해 높은 정밀도를 갖는 전자부품을 제작하였으며, 프린팅 온도에 따른 조형 신뢰도를 분석하였다. 추가적으로, 전자부품 작동을 위한 금속층을 표면개질을 통해 무전해도금 방식으로 니켈을 증착하였으며 표면개질 효과에 따른 금속층의 접착강도 및 우주환경을 모사한 고진공 고온의 극한 환경에서 영향을 분석하였다. PAEK계 고분자는 다른 고분자에 비해 수축율이 커 내부에 공극이 발생하며, 이는 표면 거칠기 및 강도에 악영향을 미친다. 따라서 균일한 증착층 형성을 위해 노즐온도를 360℃~400℃로 변화시켜 증착층의 두께 및 표면 거칠기를 분석하였으며, Weibull modulus를 활용해 신뢰성을 평가하였다. 이를 통해 370℃의 노즐온도에서 가장 균일한 증착층을 형성하는 것을 확인하였으며, 28.6의 Weibull 계수를 나타내었다. 무전해도금을 위한 표면개질 효과를 확인하기 위해 13.4M의 Sulfuric acid(H2SO4, 황산)이 사용되었으며, 아레니우스 방정식을 이용하여 0.57eV의 활성화에너지를 계산하였다. 반응 촉매인 Pd의 표면 흡착을 강화하기 위해 산화제인 KMnO4-H3PO4 시스템을 이용하였으며, XPS 측정을 통해 표면에 복합적인 친수성이 증가함을 확인하였다. 접착강도 측정 결과 ASTM D3359 기준 29.56%가 개선되었으며, 우주환경 시험 결과 질량변화율 0.62%로 허용 기준인 1.00%를 만족하였다. 마지막으로 X-band 대역의 주파수 영역에서 2.9의 비유전율, 0.00882의 손실탄젠트를 가짐으로 타 소재 대비 회로의 소형화 및 경량화가 가능하여 우주 환경에서 PAEK계 고분자 적용 가능성을 확인하였다.

Hot Streak 입구 온도분포를 갖는 고압 가스터빈 1단의 축 방향 거리에 따른 블레이드의 열전달 특성에 관한 수치해석연구

백인우 중앙대학교 대학원 2017 국내석사

최근 복합발전 플랜트의 열효율을 높이기 위해 가스터빈의 성능 개선과 터빈 날개 표면을 보호하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 가스터빈의 공력 성능을 개선하기 위해선 베인과 블레이드의 축 방향 거리에 대한 영향을 분석하는 것이 중요하다. 일반적으로 터빈 공력성능은 축 방향 거리가 가까울수록 증가하는 경향을 보이지만 터빈 입구의 높은 온도분포의 영향 때문에 날개 표면 열부하는 증가한다. 따라서 축 방향 거리에 따른 가스터빈의 공력성능을 개선하기 위해선 터빈 날개의 열전달 효과를 함께 분석하는 것이 필수적이다. 따라서 본 연구는 표면 냉각기술 구현에 대한 기초 연구 자료로써 연소기 출구 온도분포인 hot streak를 활용하여 GE-E3 가스터빈의 베인과 블레이드의 축 방향 거리가 날개 표면의 열전달 특성과 터빈 공력 성능에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 연구 결과 균일한 입구조건과 hot streak 입구조건을 비교했을 때, 블레이드 표면의 stanton number 평균 값은 PS와 SS가 약 38%, 80% 차이를 보인다. 또한, 축 방향 거리가 증가함에 따라 블레이드 PS와 SS의 평균 stanton number 값은 각각 5, 7%씩 감소하게 되며, 블레이드 SS의 8~30% AC 표면은 경계층이 빠르게 형성됨에 따라 열전달이 감소하게 된다. 하지만 hot streak이 블레이드 SS로 이동하게 되어 LE 부근의 표면 열부하는 국부적으로 증가하게 된다. 축 방향 거리가 증가함에 따라 블레이드 PS와 SS의 압력계수의 차이는 작아지게 되고, 터빈 효율은 0.37%, 0.47%씩 선형적으로 감소된다. 따라서 터빈 공력 성능을 개선하기 위해서는 블레이드 표면의 열부하 분포에 대한 정확한 예측과 박막 냉각기술의 배치를 선정하여, 최적의 축 방향거리에 대한 연구가 필요하다고 사료된다. In order to increase the thermal efficiency on the combined cycle power plant, a variety of researches have been conducted to improve the gas turbine performance. One of the factors that increases the aerodynamic performance in the gas turbine is to determine the optimal axial gap between the guide vane and blade. In general, turbine aerodynamic performance tends to increase with the reduction of axial gap, but the thermal load on the turbine airfoil increases due to the high temperature distribution at the gas turbine inlet. Therefore, in order to evaluate the gas turbine performance, it is essential to analyze the heat transfer characteristics on the turbine blade. As the basic research data on the design of surface film cooling technology, the objectives of this paper is to analyze the axial gap effects on heat transfer characteristics in a blade of high pressure gas turbine with inlet hot streak. The results show that when compared to the results using uniform inlet temperature, the averaged value of stanton number on the blade pressure side and suction side is about 38 and 80%. As the axial gap increased, the average stanton number of the blade pressure side and suction side decreases by 5 and 7% respectively, and the heat transfer on the 8~30% axial chord surface of the blade suction side decreases because the boundary layer is formed rapidly. However, as the hot streak moves to the blade suction side, the surface heat load near the leading edge is locally increased. As the axial gap is increased, the difference between the pressure coefficient of the blade pressure side and suction side becomes smaller, and the overall efficiency is also linearly reduced by 0.37 and 0.40%. Therefore in order to improve the gas turbine efficiency, it is crucial to select the optimal axial gap by considering the heat transfer on the blade surface and the arrangement of the film cooling technology. Keywords: axial gap, heat transfer, gas turbine, hot streak, aerodynamic performance.