University of Ulsan Open Access Korea
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Fabrication and Characterization of Thick Film NTC Thermistors for Enhanced Response Time
No full textNTC 서미스터(Negative Temperature Coefficient Thermistor)는 반도체 세라믹스를 이용하여 온도를 감지하는 소자로, 온도가 상승함에 따라 전기저항이 지수적으로 감소하는 특성을 갖고 있다. 주로 망간(Mn), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등의 산화물을 소결하여 제조되며, 이러한 특성 덕분에 온도 변화에 민감하고 정밀한 측정이 가능해 에어컨, 냉장고 등의 가전제품을 비롯해 자동차와 각종 산업기기의 온도 센서로 널리 사용된다.
본 연구는 전기차 배터리 모듈과 같이 정밀한 온도 감지가 필수적인 분야에서 요구되는 고속 응답형 온도센서 개발을 목표로, 기존 표면 실장 소자(Surface Mount Divice; SMD) 형태 세라믹 NTC 서미스터의 한계를 극복하고자 수행하였다. 기존 SMD NTC 서미스터는 벌크형태의 구조로 열 용량이 크고, 온도 변화에 대한 응답 속도가 느리며 저항 값의 안정화에 오랜 시간이 소요되는 문제점이 있었다. 이에 본 연구에서는 NTC 서미스터의 체적을 줄이고 응답 속도를 개선할 수 있는 후막형(Thick Film) NTC 온도센서 개발을 목표로 수행하였다.
본 연구에서 수행한 연구 내용은 다음과 같다. 우선 Ni, Mn, Co, Cr, Fe 계열 금속 산화물을 기반으로 한 NTC 세라믹 소재를 고상 반응법으로 합성하고, 그 결정 구조와 미세구조를 상세히 분석하였다. 또한 합성된 소재의 전기적 특성(상온 비저항, B정수 등)을 면밀히 평가하여 후막형 센서 제작에 최적화된 조성을 선정하였다. 이후 고에너지 밀링 공정을 통해 세라믹 분말의 입자를 미세화하고, Glass Frit 및 유기 첨가제의 최적 조성비를 도출하여 우수한 전기적 특성을 지닌 NTC 페이스트를 개발하였다. 개발된 페이스트를 활용하여 동일 면적의 기판에 후막형 센서를 인쇄 및 소결 공정을 통해 제작하고, 센서의 전기적 특성과 온도 응답 특성을 철저히 평가하였다. 특히 기존 SMD형 NTC 센서와의 열 시정수(Thermal Time Constant)를 비교함으로써 후막형 구조가 지닌 응답성 개선 효과를 정량적으로 검증하였다. 또한, 센서의 성능을 더욱 향상시키기 위해 기판의 재질과 구조에 대한 최적화 연구를 수행하였다. 다양한 기판 재료와 설계 변형을 통해 응답 속도를 최대화할 수 있는 구조를 도출하고, 이를 바탕으로 대량 생산이 가능한 공정 조건을 성공적으로 확립하였다.
본 연구를 통해 개발된 후막형 NTC 온도센서는 기존 제품에 비해 현저히 빠른 응답 속도와 우수한 전기적 특성을 입증하였으며, 전기자동차 배터리의 고속 온도 감지 등 다양한 산업 분야에 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다. 향후 해당 기술은 고신뢰성, 고정밀 온도센서로의 상용화 잠재력을 지니고 있으며, 온도 센싱 기술의 혁신적인 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.Maste
A study on factors influencing the information security behavior of public organization members
No full text공공기관 조직구성원의 정보보안행동에 미치는 영향요인에 관한 연구 오늘날 지능정보사회 및 급격한 디지털 기술의 발전으로 인해 정보와 정보기술이 공공기관 및 민간 기업들의 가장 중요한 핵심요건이 되면서, 정보보안에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 공공기관에서는 정보보안 위험을 관리하기 위해 정보보안 투 자를 늘리고 보안대책을 종합적으로 수립 시행하고 있지만, 조직구성원 개개인의 업무상 실수로 인한 정보유출 사고 등 정보보안 관련사고 수는 매년 감소하지 않고 오히려 증가추세에 있다. 따라서 공공기관 및 그 구성원들의 정보보안의식과 정보 보안 행동에 대한 개선이 우선적으로 이루어져야 하며 정보보안 행동에 있어서 선 행되어야 할 사항이 동기부여, 정보보안의식 개선이라는 점이 꾸준히 제기되고 있다. 본 연구는 공공기관 조직구성원의 정보보안행동에 미치는 영향요인을 살펴보기 위해 조직구성원의 정보보안의식과 정보보안동기, 정보보안행동을 중심으로 연구모형을 제시했다. 이 같은 연구목표를 달성하기 위하여 정보보안의 정의, 3대 정보보안요소, 동기이 론의 이론적 고찰을 실시하였으며, 정보보안동기, 정보보안의식 및 정보보안행동 관련 선행 연구를 검토하였다. 이를 기반으로 공공기관 구성원 241명을 대상으로 설문 조사를 실시하고 자료를 분석하여 실증적 연구결과를 제시했다. 본 연구에서 얻은 결론을 요약하면 다음과 같다. 첫째, 3대 정보보안요소 중 유일하게 물리적 보안만 매개변수인 정보보안의식에 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 둘째, 내재적 동기(가치일치)와 정보보안의식이 정보보안행동에 정(+)의 영향을 미치고, 외재적 동기(처벌)는 정보보안의식에 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 셋째, 매개효과 검증 결과, 매개변수인 정보보안의식은 물리적 보안과 정보보안행동의 관계에서 완전매개역할을 하는 것으로 나타났다. 주제어: 3대 정보보안요소, 정보보안동기, 정보보안의식, 정보보안행동Maste
Donor T cells deficient in IL-33 or IL1RL1 gene induce exaggerated acute grft-versus-host disease
No full textInterleukin-33 (IL-33) signaling occurs when IL-33 binds to its receptor, ST2 (also known as IL1RL1), triggering intracellular signaling pathways. Acting as an alarmin, IL-33 is released upon tissue or cellular damage and plays a pivotal role in various immune responses, including innate immunity, inflammation, and allergic reactions. This study investigates the effects of IL-33 and ST2 deficiency on the development and progression of acute graft-versus-host disease (aGVHD). The experimental findings demonstrate that donor T cells from IL-33-deficient (Il33⁻/⁻) mice exacerbate aGVHD in recipient mice. Additionally, CD4⁺ and CD8⁺ T cells from IL-33-deficient donors exhibited an increased tendency to differentiate into interferon-gamma (IFN-γ)-producing cells during aGVHD. Specifically, when donor T cells from IL-33-deficient B6 mice were transferred into BM12 recipients, an enhanced aGVHD response was observed. Similarly, recipients of donor T cells from ST2-deficient (Il1rl1⁻/⁻) mice also exhibited aggravated symptoms of aGVHD. This study underscores the critical roles of IL-33 and ST2 (IL1RL1) in regulating aGVHD. These findings suggest that the IL-33/ST2 axis is a key component of the pathological mechanisms underlying aGVHD and highlight its potential as a therapeutic target for mitigating the disease.Maste
Development of a Time-Weighted Technique to Improve the Accuracy of Amplitude-Based 4D CT in Lung Cancer Radiotherapy
No full text연구목적: 폐암 방사선 치료에서 호흡으로 인한 4-dimensional computed tomography (4D CT) 영상의 왜곡은 치료 계획의 정확도를 저하시킬 수 있다. 본 연구는 4D CT 재구성 알고리즘의 성능을 탐구하고 한계점을 극복하기 위해 새로운 시간 가중 기법을 제안하고자 하였다.
연구대상 및 방법: 호흡 모사 팬텀을 사용하여 불규칙적(진폭, 주기, 혼합) 호흡 파형을 생성하고, 각 파형에 대해 진폭 및 위상 기반으로 4D CT를 재구성하였다. 재구성된 영상에서 종양 부피 및 형상 정확도를 분석하였다. 진폭 기반 CT에서 호흡 점유율을 반영하여 합산한 시간 가중 진폭 영상(time-weighted amplitude based intensity projection, Tw_amp_IP)를 생성하였으며, 진폭 기반 평균 투영 영상 (amp_AIP)과의 비교를 통해 성능을 확인하였다. 검증을 위해 위상 기반 평균 투영 영상 (phase_AIP)을 기준으로 감마 통과율 검사 시행하였다.
연구결과: 위상 기반 정렬은 진폭이나 주기가 변화하는 불규칙한 호흡 조건에서 종양 볼륨과 형태의 왜곡을 나타냈다. 진폭 기반 정렬은 주기 불규칙 조건에서 종양 볼륨 및 형상 오차가 5% 이내로 일관된 결과를 보였으나, 진폭 불규칙 조건에서는 왜곡이 발생하였다. Tw_amp_IP는 모든 호흡 조건에서 amp_AIP보다 유의미하게 높은 감마 통과율을 기록하였다. 2%/2mm 기준에서 감마 통과율은 sin 조건에서 0.733 vs. 0.822 (p=0.001), sin4 조건에서 0.644 vs. 0.814 (p<0.001), sin6 조건에서 0.547 vs. 0.760 (p=0.001)로 나타났다.
결론: 진폭 기반 CT가 위상 기반 CT와 비교하여 주기 불규칙 상황에서 단계별 종양의 위치와 크기를 정확하게 나타냈다. 진폭 기반 CT에 호흡 시간 가중 기법을 적용한 결과, 움직임을 효과적으로 반영할 수 있음을 확인했으며, 이를 통해 Tw_amp_IP의 정밀한 선량 계산 가능성을 입증하였다.|Purpose: To investigate the impact of respiratory motion on the accuracy of four-dimensional computed tomography (4D CT) imaging in lung cancer radiotherapy and to propose a novel time-weighted amplitude-based method to improve treatment planning accuracy.
Materials and Methods: Irregular breathing waveforms (amplitude, period, and mixed irregularities) were generated using a respiratory motion phantom. 4D CT images were reconstructed using amplitude-based and phase-based methods, and tumor volume and shape accuracy were analyzed. A time-weighted amplitude-based intensity projection (Tw_amp_IP) image was developed by integrating respiratory occupancy data into amplitude-based reconstruction. The performance of Tw_amp_IP was compared with amplitude-based average intensity projection (amp_AIP) images, and gamma pass rate testing was conducted using phase-based AIP (phase_AIP) as a reference.
Results: Phase-based reconstruction showed significant tumor volume and shape distortions under irregular breathing conditions with amplitude or period variations. Amplitude-based reconstruction provided consistent tumor volume and shape errors within 5% under period irregularities but exhibited distortions with amplitude irregularities. Tw_amp_IP demonstrated superior performance compared to amp_AIP, achieving higher gamma pass rates under all respiratory conditions. At the 2%/2mm gamma criterion, pass rates were 0.733 vs. 0.822 (p=0.001) for the sin condition, 0.644 vs. 0.814 (p<0.001) for the sin4 condition, and 0.547 vs. 0.760 (p=0.001) for the sin6 condition.
Conclusion: Amplitude-based 4D CT reconstruction accurately captured tumor size and position under period irregularities, outperforming phase-based reconstruction. The integration of time-weighted techniques into amplitude-based CT effectively accounted for respiratory motion, demonstrating the potential of Tw_amp_IP for improving dose calculation precision in radiotherapy.Docto
The Impact of Spontaneous Aerobic Exercise on Allergen Sensitization and Allergic Reactions in an Allergic Rhinitis- Induced Mouse Model
No full text배경 및 목적: 알레르기 비염 (Allergic Rhinitis, AR)은 특정 알레르겐에 감작된 개인의 비강 점막에서 유발되는 대표적인 제2형 면역 반응 질환이다. 알러지 비염의 유병률 및 질환 조절 정도에 신체적 운동이나 활동운동이 어린이의 알러지비염 또는 천식 조절을 개선할 수 있다는 연구 결과가 있는 반면, 일부에서는 운동이 기도 염증을 악화시킬 수 있다고 보고된 바 있지만, 운동이 알러지 비염의 병태생리 및 알러지 조절 정도에 대하여 기존 연구는 없는 실정이다. 따라서, 본 연구는 자발적 신체 운동이 알레르겐 감작 및 알레르기 반응에 미치는 영향을 알러지비염 유도 생쥐 모델에서 분석하여 알레르기 비염 조절에 있어 운동의 역할을 규명하고자 계획하였다.
방법: 4주령 BALB/c 암컷 생쥐를 사용하여 주사와 비강 도전을 통해 AR 유도 모델을 개발하였다. 감작군에는 매주 Dermatophagoides pteronyssinus (Der-p1; Dp) 25 µg과 수산화알루미늄 겔 1 mg을 복강 주사하고 매일 Der-p1 20 µg을 비강에 투여하였으며, 대조군은 PBS를 주사 및 투여하였다. 총 96마리의 생쥐를 4개의 그룹으로 나누어 1부와 2부로 나누어 실험을 진행하였다. 생쥐는 회전 횟수를 측정할 수 있는 설치류 전용 운동 휠에서 운동하였으며, 1부에서는 알레르겐 감작 및 비강 도전과 동시에 4주간 운동을 수행하였고, 2부에서는 감작 후 4주 후부터 4주간 운동을 진행하였다. 체중과 운동량은 매일 기록하였고, 생쥐는 8주와 12주에 희생되었다. 혈청 총 IgE 및 알레르겐 특이 IgE, IgG1은 ELISA로, IL-4, IL-5, eotaxin-1 MBAA법으로 분석하였다. 비강 조직은 전비중격의 비강 상피를 대상으로 조직학적 분석을 수행하였으며, 비강점막 조직의 염증성 사이토카인 유전자 발현은 RT-qPCR로 평가하였다. IL-6의 mRNA 발현은 비강점막, 대퇴사두근, 백색 지방조직(WAT)에서 분석하였으며, 그룹 간 차이는 t-검정을 통해 평가하였다.
결과: 운동은 체중에 유의미한 영향을 미치지 않았지만, 알레르기 감작 생쥐는 체중이 유의미하게 감소하였다 (p<0.05). 1부에서는 알레르기 및 비-알레르기 그룹 간 운동량 차이가 없었으나, 2부에서는 알레르기 생쥐의 운동량이 비-알레르기 생쥐보다 유의미하게 적었다 (10,607회 대 16,765회, p<0.05). 알레르겐 감작은 혈청 총 IgE, Dp-특이 IgE, IgG1 수치를 유의미하게 증가시켰으며 (p<0.05), 운동은 비-알레르기 모델에서 이러한 수치에 영향을 미치지 않았다. 알레르기 모델에서는 1부에서 운동이 혈청 총 IgE, Dp-특이 IgE, IgG1 수치를 비-알레르기 수준으로 유의미하게 감소시켰으나 (p<0.001), 2부에서는 이러한 감소가 관찰되지 않았다. 조직학적 분석 결과, 비강 상피에서 운동 및 알레르겐 도전에 의해 조직 내 호산구 침윤이 유의미하게 증가하였으나, 운동을 통해 Part 1과 Part 2 모두에서 감소가 관찰되었다(p<0.05). 그러나 상피 두께와 술잔세포 수와 같은 조직 재형성은 Part 1에서만 상피 두께가 유의미하게 감소하였고, Part 2에서는 감소가 관찰되지 않았다. RT-qPCR 분석에서는 비강 IL-4 mRNA 발현이 Part 1과 Part 2 모두에서 유의미하게 감소하였으며(p<0.001), eotaxin-1 발현 감소는 Part 1에서만(p<0.001), IL-17 감소는 Part 2에서만 관찰되었다. 운동으로 유도된 IL-6는 대퇴사두근과 비강점막에서 mRNA 발현이 유의미하게 증가하였으며, 알레르기군의 비강에서도 IL-6 발현이 상승함이 관찰되었으며, 운동을 실시한 알레르기 모델에서는 비강점막과 백색지방조직에서 IL-6 발현이 유의미하게 감소하였고, 이는 운동으로 인해 근육에서 분비된 IL-6가 지방조직의 Th2 염증을 억제하고, 알러젠 감작 단계에서의 감소 및 비강 점막 내 알러지 염증 반응을 억제하는 데 관여하는 매개체 중 하나가 될 수 있음을 시사한다.
결론 : 자발적 신체 운동은 알러지 비염 유도 생쥐 모델에서 알레르기 감작 정도 및 알러젠에 노출 시 전신 및 비강 알러지 반응을 완화시킬 수 있으며, 이러한 효과는 알레르겐에 감작되기 이전 또는 감작 초기부터 운동을 시작했을 때 더 강하게 나타난다.|Background: Allergic rhinitis (AR) is a type 2 immune response in the nasal mucosa triggered by allergen exposure in sensitized individuals. While increased physical activity or exercise may improve AR or asthma control in children, some evidence suggests it could worsen allergic inflammation in the airway. This study investigates the impact of spontaneous exercise on allergen sensitization and allergic responses in an AR-induced mouse model to clarify its role in modulating allergic rhinitis. Materials and Methods: An AR-induced mouse model was developed using 4-week-old BALB/c female mice sensitized with weekly intraperitoneal injections of 25 µg Dermatophagoides pteronyssinus (Der-p1; Dp) and 1 mg aluminum hydroxide gel, followed by daily nasal challenges with 20 µg Der-p1. Control mice received PBS injections and challenges. The study comprised two parts, each with four groups of 12 mice, making total of 96 mice. Mice exercised on a rodent-specific wheel with a revolution counter. Part 1 involved simultaneous exercise during sensitization and nasal provocation for 4 weeks, while Part 2 began exercise 4 weeks post-sensitization with continued nasal provocation for 4 weeks. Body weight and wheel revolutions were recorded daily, and mice were sacrificed at 8 and 12 weeks. Systemic sensitization was evaluated using ELISA for serum total and specific IgE and multiplex bead assay array for IL-4, IL-5, and eotaxin-1. Local AR responses were assessed via nasal histology at the nasal epithelium at the anterior part of the septum, and nasal mucosa tissue RT-qPCR for inflammatory cytokine gene expression levels. The mRNA expression of IL-6 was quantified in the nasal mucosa, quadriceps muscle, and white adipose tissue (WAT) to assess changes induced by physical exercise. Group differences were analyzed using t-tests. Results: Physical exercise did not significantly affect body weight, but allergy-sensitized mice showed a significant reduction in weight (p<0.05). In Part 1, no significant differences in wheel revolutions were observed between allergy and non-allergy groups. In Part 2, allergy mice had significantly fewer revolutions (10,607 vs. 16,765, p<0.05). Allergen sensitization significantly elevated serum total IgE, Dp-specific IgE, and Dp-specific IgG1 levels in allergy models (p<0.05), while physical exercise had no effect on these markers in non-allergy models. In allergy models, physical exercise significantly reduced serum total IgE, Dp-specific IgE, and Dp-specific IgG1 levels in Part 1 (p<0.001) to non-allergy levels, but no such reductions were observed in Part 2, where Dp-specific IgE remained elevated. Histological examination showed a significant increase in tissue eosinophils in the nasal respiratory mucosa with exercise and allergen challenge, with reductions observed in both Part 1 and Part 2 (p<0.05). However, tissue remodeling, indicated by increased epithelial thickness and goblet cell counts, showed a significant reduction in epithelial thickness only in Part 1, but not in Part 2. RT- qPCR analysis showed a significant decrease in nasal IL-4 mRNA expression with exercise in allergy models in both Part 1 and Part 2 (p<0.001), while reductions in nasal eotaxin-1 were observed only in Part 1 (p<0.001) and IL-17 only in Part 2. IL-6, induced by physical exercise in skeletal muscles and known for reducing inflammation, showed increased mRNA expression in the quadriceps and nasal tissue in exercise-only groups. In allergy-only groups, IL-6 also rose in nasal tissue and WAT. However, when the exercise was combined with allergy induction, IL-6 expression significantly increased in the quadriceps muscle, but showed significant decrease in nasal tissue and WAT. Conclusion: Spontaneous exercise may mitigate allergic responses in AR-induced mice, with stronger effects on systemic allergies than local nasal allergies, particularly when the physical exercised is initiated with or prior to allergen sensitization. Allergic response attenuation with exercise was highlighted only in acute nasal allergy reaction, but did not reverse chronically remodeled nasal mucosa. The increased release of IL-6 from skeletal muscle during physical exercise may cautiously suggest that IL-6 may play a role in attenuating systemic allergen sensitization and nasal allergic inflammation, potentially explaining our results.Docto
Oxygen Pressure-Dependent Phases and Physical Properties of Iron Oxide Thin Films on α-Al2O3(0001)
No full text지구상에서 철(Fe)은 풍부한 물질로써, 자연에서는 다양한 산화철(FeO, α-Fe2O3, γ-Fe2O3, Fe3O4…)의 형태로 존재한다. α-Fe2O3(hematite, R3̅c)는 Néel 온도가 약 960 K인 반강자성 물질로, 1.9-2.6 eV의 간접 밴드갭을 가지고 있다. 이 물질은 약 260 K 이상에서 자기 모멘트가 기울어지기 시작하면서 약한 자화를 나타내는 Morin 전이(Morin transition)가 일어난다. 최근에 α-Fe2O3는 세 번째 기본 자기 유형인 교자성(altermagnetism) 물질로 주목받고 있다. 이에 반해, Fe3O4 (magnetite, Fd3̅m)는 Curie 온도가 약 860 K인 준강자성 물질이다. 상온에서 Fe3O4는 금속성 cubic 역 스피넬 구조를 가지며, 약 120 K 아래에서 절연성 monoclinic 구조로 전이하면서 금속-절연체 전이인 Verwey 전이(Verwey transition)가 발생한다. 이 논문에서는 MBE에서 산화물을 성장할 때 주로 사용하는 플라즈마 소스 대신에 열 분해 산소 발생기(thermal cracking oxygen source)를 이용하여 α-Al2O3(0001) 기판 위에 산화철 박막을 성장한다. 또한, 산소 압력에 따란 어떤 상이 성장되는지 확인하고, 결정 구조와 물리적 특성이 어떻게 변화하는지 관찰한다.|Iron(Fe) is an abundant material on Earth and naturally exists in various forms of iron oxides(FeO, α-Fe2O3, γ-Fe2O3, Fe3O4, etc.). Among them, α-Fe2O3(hematite, R3̅c) is an antiferromagnetic material with a Néel temperature of approximately 960 K and an indirect bandgap of 1.9-2.6 eV. This material undergoes the Morin transition at temperatures above 260 K, where the magnetic moments begin to cant, leading to weak ferromagnetism. Recently, α-Fe2O3 has garnered attention as a material exhibiting altermagnetism, the third fundamental type of magnetism. In contrast, Fe3O4(magnetite, Fd3̅m) is a ferrimagnetic material with a Curie temperature of about 860 K. At room temperature, Fe3O4 has a metallic cubic inverse spinel structure, and below 120 K, it transitions to an insulating monoclinic structure, undergoing a metal-insulator transition known as the Verwey transition. In this study, instead of using a plasma source, which is commonly used in MBE for oxide growth, a thermal cracking oxygen source is used to grow iron oxide thin films on α-Al2O3(0001) substrates. Additionally, the phases formed under different oxygen pressures are investigated, and changes in crystal structure and physical properties are observed.Maste
BLE BEACON AND REM BASED MULTI-HOP IOT NETWORKS FOR WORKER ESTIMATION IN INTRICATE WORKPLACES
No full textThis research presents two complementary methodologies aimed at enhancing communication reliability and real-time monitoring in complex workplace environments using cutting-edge IoT technologies. The first study introduces a worker presence monitoring system that
leverages Bluetooth Low Energy (BLE) beacons and a multi-hop IoT network powered by the
ESP-NOW protocol, designed for deployment in large-scale industrial spaces such as
factories, shipyards, and construction sites where traditional network infrastructure is limited or unavailable. Workers carry BLE beacon tags, which broadcast real-time presence signals,
scanned by the scanner node to transmit through strategically placed relay nodes to a
centralized system via the gateway node. Leveraging data visualization seamlessly, an MQTT protocol and a Node-RED server have been integrated that enable remote monitoring.
Moreover, this multi-hop IoT network ensures reliable, low-latency communication with zero
packet loss. Furthermore, this system enhances workplace safety by facilitating immediate
emergency response and proactive risk management while ensuring scalability and
operational efficiency. The second study addresses the challenge of ensuring consistent
communication in multihop IoT networks by proposing a Radio Environment Map (REM)-based
strategy for optimizing node placement. Using a mobile robot, TurtleBot3, equipped with
sensors and LiDAR, the study collects extensive signal data,including Received Signal
Strength Indicator (RSSI) values, to construct a detailed REM. The REM, generated using the
Extra Trees Regressor (ETR) machine learning model, predicts signal strength across complex indoor environments, identifying weak and strong signal zones. Guided by the REM, relay nodes
are strategically positioned to maximize coverage and ensure zero packet loss, achieving 100%
data delivery reliability and robust connectivity. Although the first study demonstrated zero packet loss by conducting experiments several times with randomly deployed nodes, achieving this
required numerous adjustments based on trial-and-error methods, which lacked systematic
logic. In contrast, the second work addresses this challenge through a REM-based approach,
which provides a data-driven, logical framework for node placement. Together, these two
methodologies provide a scalable, efficient, and robust framework for deploying IoT solutions in safety-critical and operationally demanding environments, setting new benchmarks in
industrial automation, monitoring, and communication.Maste
A Study on Development and Application of Multimodal Data-based Anomaly Detection Model Using Accident Case Data
No full text시계열 데이터의 이상 탐지는 제조, 의료, 금융, 보안 등 다양한 산업 분야에서 핵심적인 기술로 자리잡고 있다. 특히 IoT 기반 센서 시스템을 통해 실시간으로 수집되는 데이터를 활용한 이상 탐지는 문제를 조기에 발견하고 적절한 대응을 가능하게 한다.
이상 탐지 방법은 크게 유사도 기반, 예측 기반, 재구성 기반의 세 가지 방식으로 구분된다. 이상 탐지 모델은 딥러닝 기반 기술인 오토인코더(AE), 변분 오토인코더(VAE), LSTM 기반 인코더-디코더 구조를 활용한 알고리즘이 주목받고 있다. 또한 최근 연구에서는 LLM을 활용한 이상 탐지 연구가 진행되고 있으며, LLM 아키텍처를 활용한 연구가 기존의 알고리즘을 일부 앞서는 결과를 보이고 있다.
이러한 연구를 바탕으로 산업 현장에서 이상 탐지 기술을 실제 적용할 때는 몇 가지 중요한 도전 과제가 있다. 대표적으로 데이터 불균형 문제가 있다. 정상 데이터에 비해 이상 데이터가 부족한 문제가 있으며, 이는 모델의 학습을 어렵게 만든다. 다음으로 실시간 처리 문제이다. 특히 작업자 안전과 관련된 경우 밀리초 단위의 빠른 처리 속도가 요구된다. 마지막으로 멀티모달 데이터 활용 방안이 있다. 기존 연구 방향의 단일 모달리티 기반이 아닌 다양한 형태의 데이터를 효과적으로 통합하고 분석하는 것이 필요하다.
본 연구는 이러한 도전과제들을 해결하기 위해 다음과 같은 접근 방식을 제안한다.
첫 번째 접근 방식은 오토인코더 모델의 도입 제안이다. 일반적으로 이상상태 판별 문제를 적용하는 시스템에서는 정량화된 수치를 기준으로 상태를 정의한다. 이러한 재구성 기반 이상상태 판별은 보다 정량적인 수치로 이상상태를 판정하고자 하는 것에 그 의의가 있다.
두 번째 접근 방식은 이상상태(정상상태의 반대급부)의 데이터만을 활용한 오토인코더 모델의 적용이다. 이는 산업계 데이터 특성에 근거한 것으로, 다양한 원인으로 인한 데이터 수급 문제를 해소하고자 함이다. 낮은 정보화 수준에 머물러 있는 소규모 사업장의 특성 및 데이터 유출에 대한 우려로 인해 산업계 데이터를 확보하는 것은 매우 어려운 일이다. 이에 비정상상태 데이터를 활용하여 재구성 기반 알고리즘을 적용시키고자 한다. 또한 일반적인 이상 탐지 모델에 비해 과도한 결정경계 확대가 발생할 수 있는 점을 고려하여, 학습 데이터 분류 및 다중 모델 학습, 그리고 가중치 적용 스코어링 구조를 제안한다.
세 번째 접근 방식은 멀티모달 데이터의 적용이다. 본 연구에서는 작업지시문서를 기반으로 하는 이상 탐지 모델을 구성하였다. 이후 입력데이터로써 동일한 작업지시문서 및 주변환경에 대한 자연어 정보를 활용할 수 있다. 이에 작업 흐름에 따라 지속 발생하는 자연어 데이터, 주변환경 데이터(기상정보 등)와 시각정보(카메라 비전) 데이터를 자연어로 변환하여 시간 정보를 포함한 자연어로써 입력데이터로 활용하였다. 이를 통해 작업환경을 구성하는 정보를 자연어로 통합 활용하여 이상 탐지에 활용하고자 한다.
마지막 접근 방식은 실시간성 및 시계열성 확보이다. 이는 본 연구에서 검증한 영역은 아니나, 연구 결과를 바탕으로 구성한 이상 탐지 적용 방법론이다. 산업현장에 이상 탐지 기술을 적용하기 위해 빠른 처리 속도를 요구한다. 적용 위치에 따라 다른 속도를 요구할 수는 있으나, 작업자 안전을 위한 사고예방을 목적으로 한다면 밀리초 단위의 처리 속도가 바람직하다고 볼 수 있다. 또한 작업의 연속성에 대한 이상 탐지 판별을 위해 시계열성을 보유한 데이터를 구성하고 다시 이를 판별하는 모델을 구성한다. 이를 통해 일반적인 신호기반 이상 탐지 구조를 구성하는 등 다양한 방면으로 활용할 수 있을 것을 기대한다.
이러한 네가지 접근법을 바탕으로 다음과 같은 연구 방법을 제시한다. 본 연구는 기간계 시스템의 멀티모달 데이터를 활용한 오토인코더 기반의 이상 탐지 모델을 개발한다. 본 연구 방법은 크게 세 가지 단계로 구성된다.
첫 번째 단계는 데이터 수집 및 전처리 부분이다. 이 단계에서는 안전사고 레포트 데이터를 통합적으로 수집하고 정제한다. 특히 사고 이력 데이터에서 비정상 상태의 핵심 특성을 추출하여 학습에 활용한다. 자연어 기반의 데이터를 임베딩을 통해 벡터화하고 이를 기반으로 재구성 기반 이상 탐지 모델의 학습 데이터로 활용한다.
두 번째 단계는 오토인코더 모델 설계 단계에서는 안전사고 데이터에서 추출한 비정상 특성을 명시적으로 학습한다. 이 과정에서 특성 경계의 과도한 확대를 방지하기 위해 데이터를 구분하여 분할하고, 별도의 모델을 구성한다. 또한 멀티모달 데이터를 통합 처리하는 계층을 구현하여 정보의 통합과 시계열 정보를 보존한다.
마지막 세 번째 단계는, 이상 상태의 정량적 측정을 위해 재구성 오차 기반의 스코어링 시스템을 개발합니다. 이는 각 모델의 재구성 오차를 고려하여 이상 상태를 판단한다. 차후 연구 과제에서 제안하는 전체 구조에서는 정상 상태 데이터의 누적 생성을 통한 일반 모델 구성을 고려하여, 가중치 기반 스코어링 구조를 제시하고자 한다. 이러한 방법론은 실제 산업 현장의 데이터로 검증하며, 기존 이상 탐지 시스템과의 구조적 비교를 통해 그 효과성을 제시한다.
그러나 여전히 데이터의 부족으로 인한 모델 편향 문제와 대규모 데이터 처리 시의 지연 문제 등 몇 가지 한계점이 존재한다. 이러한 한계점들은 지속적인 시스템 사용을 통한 정상 데이터 누적 및 확보와, 데이터 증강 기법의 적용, 모델 경량화, 그리고 분산 처리 구조의 도입을 통해 개선될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 멀티모달 데이터 간의 상관관계 분석과 각 모달리티별 최적 가중치 도출을 통해 모델의 성능을 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서 제안하는 방법론은 실시간 모니터링 시스템으로의 확장 가능성을 보여줄 것이며, 이는 산업 현장의 안전성 향상에 실질적으로 기여할 것으로 기대한다.Maste
Study on the role of mitoNEET in pulmonary fibroblast differentiation
No full textIdiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a chronic and incurable lung disease characterized by progressive destruction and scarring of lung tissue. A hallmark of IPF is the accumulation of extracellular matrix produced by differentiated myofibroblasts. Recent studies have highlighted the role of reactive oxygen species (ROS) and mitochondrial dysfunction in myofibroblast differentiation and disease progression. mitoNEET, also known as CDGSH iron-sulfur domain-containing protein 1 (CISD1), is an outer mitochondrial membrane protein that contains iron-sulfur (Fe-S) clusters and regulates mitochondrial function by controlling iron homeostasis and ROS generation. However, the role of mitoNEET in redox signaling during fibrosis remains unclear. This study investigated the role of mitoNEET in TGF-β-induced myofibroblast differentiation. An increase in mitoNEET mRNA and protein levels was observed following TGF-β treatment in lung fibroblasts. Notably, pharmacological inhibition or short hairpin RNA-mediated knockdown of mitoNEET effectively attenuated TGF-β-induced myofibroblast differentiation, which was accompanied by a reduction in mitochondrial reactive oxygen species levels. These findings indicate that myofibroblast differentiation is regulated by mitoNEET through redox-mediated mechanisms, highlighting its role as a redox regulator in fibrosis progression. Targeting mitoNEET to restore redox balance may provide a novel therapeutic strategy for idiopathic pulmonary fibrosis.
mitoNEET (CISD1), a mitochondrial outer membrane protein involved in iron-sulfur cluster transfer and iron homeostasis, has been proposed to modulate mitochondrial redox status and iron handling, positioning it as a potential regulator of differentiation processes. Recent studies have implicated cellular iron metabolism and ferroptosis-related pathways in regulating fibroblast activation, although the precise mechanisms remain unclear. In this study, the role of mitoNEET in pulmonary fibroblast differentiation was investigated using low-dose erastin, a ferroptosis inducer. Treatment with low-dose erastin induced myofibroblast differentiation, as evidenced by upregulation of α-SMA and COL1A1 expression, without triggering cell death. Intriguingly, this process was accompanied by increased expression of mitoNEET, suggesting a possible mechanistic link between mitochondrial iron metabolism and differentiation. Erastin treatment led to increased levels of intracellular ferrous iron (Fe²⁺), which were reduced by NL-1. Iron chelation using deferoxamine (DFO) likewise suppressed myofibroblast differentiation, highlighting a central role for iron in this process. Additionally, increased lipid peroxidation and downregulation of GPx4 were observed, which were reversed by NL-1. Notably, this phenotype was associated with activation of ferritinophagy, as demonstrated by increased NCOA4 and LC3B and reduced ferritin heavy chain (FTH1) expression, which were also mitigated by NL-1. Collectively, the results of this study suggest that mitoNEET promotes pulmonary fibroblast differentiation by regulating mitochondrial iron metabolism and ferritinophagy through a ferroptotic-related mechanism.Docto
Facile Synthesis and Functionalization of cPVC-Derived Porous Carbons for Enhanced CH4 and CO2 Adsorption Performance
No full textTo achieve the target of net-zero emissions across all sectors and limit the atmosphere temperature rise below 1.5 °C by 2050, urgent action is required to mitigate CO2 and CH4 emissions by capturing these gases from key infrastructure sectors, such as energy, transportation, and industry. Solid adsorption technology has merged as a widely used method for GHGs capture, due to the low energy consumption and cost-effectiveness of the adsorption process. Consequently, the development of advanced adsorbents for effectively capturing both CO2 and CH4 has become increasingly critical to address this dual challenge. This study presents an advanced approach to synthesizing porous carbon adsorbents from chlorinated polyvinyl chloride (cPVC) activated with potassium hydroxide (KOH) for the efficient capture of methane (CH4) and carbon dioxide (CO2).
The selection of chlorinated polyvinyl chloride (cPVC) motivated by its unique properties that it contains uniform pore structure, tunable porosity, and potential for efficient upcycling of plastic waste, providing a cost-effective pathway for producing high-performance porous carbon adsorbents without extensive heteroatom doping. By adjusting the KOH/cPVC ratio and carbonization temperature, utilizing a one-step activation process, the structural properties of the adsorbents were effectively tailored and improved their physical and chemical properties of the adsorbents to enhance their gas adsorption capacities.
A range of analytical techniques were also employed, including scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and adsorption isotherm measurements, to characterize the morphological and chemical properties of the synthesized adsorbents. The obtained results indicate that higher KOH/cPVC ratios and elevated carbonization temperatures lead to an increase in both the total pore volume and the specific surface area, which are critical for ensuring good adsorption properties. For instance, the cPVCK3-800 sample (KOH/cPVC ratio = 3:1, carbonization temperature = 800 °C) exhibited demonstrated the highest specific surface area of 3204 m²/g and a total pore volume of 2.103 cm³/g. Under specific conditions, cPVCK1-800 sample achieved the highest CH4 and CO2 adsorption capacities of 1.94 and 4.20 mmol/g, respectively, at 25 °C and 1 bar, competed many non-heteroatom-doped counterparts. This study also revealed that the adsorption uptakes correlate well with the increased presence of hydroxyl and carbonyl functional groups, which enhance the interaction between the adsorbents and gas molecules. These results underscore the utility of cPVC-derived porous carbon materials for environmental applications, thereby marking a significant advancement in materials for gas separation and storage.
Building on these results, I continued to expand this research by using NaBH4 as a novel chemical agent in modification method to further enhance the performance of chlorinated polyvinyl chloride (cPVC)-derived porous carbon adsorbents, aimed at improving CO2 and CH4 adsorption capacity. By utilizing response surface methodology for optimization, the treatment process involving 1 M NaBH4, along with appropriate KOH/cPVC ratios and contact times, was conducted to enhance the physical and chemical properties of the adsorbents. The results indicate that the KOH/cPVC ratios and contact time with NaBH4 significantly influence pore structure and functional group composition, both of which are critical for effective adsorption. Consequently, the highest uptakes of CO2 and CH4 were achieved with the K24 sample (KOH/cPVC ratio of 2 and contact time of 40 min), reaching 4.21 and 1.83 mmol/g, respectively, also exhibited the highest narrow micropore volume of 0.3662 cm3/g. These findings reveal a strong correlation between increased narrow micropore volume and enhanced adsorption capacities. To our knowledge, this is the first study to employ NaBH4 for the chemical modification of porous carbon surfaces, resulting in improved material properties and adsorption performance for CO2 and CH4 up to 61% and 31%, respectively, highlighting the potential for developing scalable adsorbent materials with high CO2 and CH4 uptake for various environmental applications.
Furthermore, the performance of the materials was evaluated through practical experiments (i.e., selectivity, isosteric heat adsorption through various adsorption isotherm models, and stability cyclic test). These results highlight the potential of cPVC-derived porous carbon for industrial applications, offering a promising pathway for developing scalable, cost-effective adsorbents with high gas separation and storage capabilities across various applications.
Keywords: cPVC-derived Porous Carbon; Carbon Dioxide and Methane Adsorption; Separation Technology; Narrow Micropore; Surface ModificationMaste