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정수처리 과정에서 과불화화합물 흡착을 위한 이온성 액체 개질 활성탄 흡착제 개발
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 건설환경공학부, 2024. 8. 최용주.과불화화합물은 인위적으로 합성된 유기불소화합물로서, 환경에서의 잔존성이 높고 독성이 높아 갑상선 질환, 높은 콜레스테롤 및 신장암을 유발한다. 또한, 탄소-불소 간의 강한 결합으로 물리화학적 안정성이 높아 다양한 산업의 원료로 폭넓게 사용되기 때문에, 전세계의 지하수, 지표수 및 해양 등에서 각 국가의 세계 기준을 넘어서는 검출 사례들이 보고되고 있다. 하지만 실제 흡착 공정에서 과불화화합물의 처리 효율은 극히 감소하게 되는데, 이는 주로 용존유기물과 무기이온에 의한 흡착 저해 현상이 원인으로 알려져 있다. 용존유기물은 상용 활성탄의 공극을 막음으로써 활성탄의 장점인 넓은 비표면적을 크게 감소시킬 뿐만 아니라, 경쟁 흡착과 정전기적 반발력으로 흡착 효율을 크게 감소시킨다. 무기 음이온의 경우 수중에서 대부분 음이온으로 존재하는 과불화화합물과 경쟁 흡착을 하게 되며, 1가 이온보다는 2가 이온의 영향이 더 큰 것으로 보고되었다.
과불화화합물은 소수성 상호작용과 음이온 교환 두 작용으로 크게 제거되는데, 활성탄의 탄소 표면은 과불화화합물과 소수성 상호작용을 통해 효과적으로 과불화화합물을 제거한다. 음이온 교환은 흡착제에 부착된 음이온과 과불화화합물의 교환을 통해 빠르게 제거할 수 있으며, 이온 교환 수지의 소수성 및 다공성 등의 특성이 물질 제거에 큰 영향을 미친다. 주요 기작인 음이온 교환을 활성탄에 기능화하는 것은 효과적인 과불화화합물 흡착제 개발을 위한 고무적인 접근 방식으로 작용될수 있다.
이온성 액체는 일반적으로 상온에서 액체로 존재하는 염으로서, 사용하는 양이온과 음이온의 조합에 따라 목표로 하는 물리화학적 특성을 얻고 특정 물질에 대한 친화도를 향상시킬 수 있다. 특히, 추출 및 분리 공정에서 두각을 나타내는 결과를 다수 나타냈으며, 이온성 액체는 액체 이온 교환 수지(liquid ion exchanger)로서 작용할 수 있다. 그러나, 이온성 액체는 액체로서 존재하기 때문에 분리 공정 적용에 근본적인 한계가 있다. 이온성 액체의 단점을 극복하기 위해 supported ionic liquid phase(SILP), 이온성 액체를 고체 서포트에 담지 또는 부착시키는 개념이 도입되었고, 이에 따라 이온성 액체의 적용성이 향상되었다. 본 연구에서는 이온성 액체를 활성탄 개질에 사용하여 과불화화합물에 대한 선택성을 향상시키고 실제 공정에서의 흡착능을 향상시키고자 하였다.
논문 3장에서, 개질 방법 중 하나인 비공유 결합을 이용한 습식 함침법(non-covalent method, wet impretnation)을 사용하여 이온성 액체 담지 활성탄을 개발하였다. 담지한 이온성 액체는 COSMO-RS 시뮬레이션을 통해 256 종의 이온성 액체 분배계수를 계산하였고, 과불화화합물에 대한 친화도가 높은 이온성 액체 2종을 선택하였다. 담지 결과는 정성 및 정량적 분석 방법들을 통해 검증하였고, 증류수 및 지표수 조건에서의 활성탄과 개질 흡착제의 흡착능 평가를 진행하였다. 지표수에서 흡착능 실험 결과, 활성탄보다 감소된 저해 효과를 확인하였고 몇 종류의 흡착제는 활성탄보다 우수한 흡착능을 나타냈다. 또한, 수중에 의약류 미량오염물질이 과불화화합물이 함께 존재할 때, 의약류 물질에 대해서도 높은 흡착효율을 나타내는 등 타 오염물질 제거에도 적용가능성을 제시하였다. 이온성 액체와 물에서의 과불화화합물 분배 실험을 통해 지표수에서의 저해효과 감소는 이온성 액체의 높은 선택성에서 기인하였고, 더불어 2가 양이온에 의한 분배능 향상 효과를 보이는 등 이온성 액체의 우수한 성능을 검증하였다.
논문 4장에서는, 이온성 액체를 부착시키는 방법(Covalent or grafting method)를 사용하여 수처리공정에서 보다 안정적이고, 과불화화합물에 대한 선택성이 우수한 흡착제를 개발했다. 각 합성 단계의 철저한 검증 단계를 거치고, 사용가능한 흡착사이트와 향상된 이온교환능을 평가하기 위해 비표면적과 음이온교환능을 분석하였다. 3장과 동일한 증류수 및 지표수 조건에서 흡착능 실험을 진행하였고, 지표수 조건에서 이온 교환능이 가장 높은 것으로 나타난 AC_40%_C10_Br의 제거율이 가장 높게 평가되었다. 또한, 상관 분석을 통해 각 개질 흡착제들의 이온교환능과 제거율 간에 강한 양의 상관 관계가 확인되었으며, 본 결과들은 과불화화합물 흡착에 이온 교환능이 크게 작용하였음을 시사한다. 이온교환능을 강화함으로써 무기 음이온에 의한 저해 현상은 더 크게 나타난 것으로 보였으나, 의약류 오염물질의 제거율은 활성탄과 비교했을 때 월등히 높았음으로 AC_40%_C10_Br의 높은 선택성이 입증되었다.
논문 5장에서는, 각 챕터에서 가장 우수한 흡착제를 대상으로 과불화화합물을 추출함으로써 흡착제를 재생하고자 하였다. 두 흡착제 모두 동일하게 용매를 이용한 화학적 재생방법이 사용되었으며, 각각의 특성에 적합하게 등 세부적인 추가 처리가 진행되었다. 이온성 액체 담지 흡착제는 용매 추출과 초음파를 이용한 용매 추출 처리를 하였고, 두 처리 방법 모두 유기용매를 사용한 경우 비표면적이 상용 활성탄의 비표면적만큼 회복하는 등 효율적인 것으로 나타났다. 특히, 초음파를 이용한 용매 추출 처리방법이 동일한 시간 내에 더 높은 효율을 나타내었고, 첨가하지 않은 과불화화합물까지 검출되면서 해당 방법이 과불화화합물을 단순히 추출하는 것뿐만 아니라 분해 또한 가능하게 하는 것을 확인하였다. 이온성 액체 부착 흡착제의 경우 고농도 염에서 물에 대한 용해도가 낮기 때문에 물에서의 재생 효율이 극히 낮은 것으로 나타났고, 재생 용매에 브롬 존재 유무에 따라 추출율이 감소하는 것을 확인하였고, 일정량의 이온 교환으로 흡착된 과불화화합물이 브롬과의 이온 교환을 통한 탈착으로 재생되는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 이온성 액체를 사용한 두 가지 개질 방법을 통해 과불화화합물 제거에 특화된 흡착제 개발과 개발한 흡착제를 개발함으로써 이온 교환능의 재기능화와 완전한 활성탄으로의 재생을 달성하였다.Development of ionic liquid-modified activated carbon as a PFAS sorbent for drinking water treatment Aleum Lee Department of Civil and Environment Engineering The Graduate School Seoul national University Per- and poly-fluoroalkyl substances (PFAS) are synthetic organic fluorine compounds known for their high environmental persistence and toxicity, leading to thyroid disorders, elevated cholesterol levels, and kidney cancer. Due to their strong carbon-fluorine bonds, PFAS are widely used in various industries and have been detected exceeding national standards in groundwater, surface water, and oceans worldwide. However, the removal efficiency of PFAS in the actual adsorption process using commercial granular activated carbon (GAC, AC) significantly decreases, primarily due to adsorption inhibition by dissolved organic matter and inorganic ions. Dissolved organic matter not only blocks the pores of AC, reducing its large surface area advantage, but also reduces adsorption efficiency through competitive adsorption and electrostatic repulsion. Inorganic anions compete for adsorption with PFAS present as anions in water, with divalent ions having a greater impact than monovalent ions. PFAS are primarily removed through hydrophobic interactions and anion exchange. The carbon surface of GAC effectively removes PFAS through hydrophobic interactions. Anion exchange involves rapid removal by exchanging the attached anions on the adsorbent with PFAS. The hydrophobicity and porosity of ion exchange resins significantly affect the removal. Functionalizing GAC with ion exchange, a major mechanism, could serve as a promising approach for effective PFAS adsorbent development. Ionic liquids (ILs) are typically salts that exist as liquids at room temperature, with their physicochemical properties tailored by the combination of cations and anions used. This customization enhances affinity towards specific chemicals and achieves desired physicochemical characteristics. ILs have demonstrated excellent ability in extraction and separation processes and can function as liquid ion exchangers. However, their liquid nature imposes fundamental limitations on their application in separation processes. To overcome these limitations, the concept of Supported Ionic Liquid Phase (SILP) has been introduced, where ionic liquids are impregnated or grafted to solid supports. This enhances the applicability of ionic liquids. In this study, we aim to enhance the adsorption capacity of PFAS by employing ionic liquids in the modification of GAC. In Chapter 3, a wet impregnation method (a non-covalent modification) was employed to develop ionic liquid-impregnated AC. Two types of ILs with high affinity for PFAS were selected based on the numerical calculation of distribution coefficients of 256 ionic liquids using COSMO-RS simulation. The impregnation results were validated through qualitative and quantitative analysis methods, and the adsorption performance of AC and IL-impregnated AC was evaluated in deionized water and surface water. In the adsorption experiments in surface water, a decreased inhibitory effect compared to AC was observed, and several IL-impregnated AC exhibited superior adsorption performance to AC. Additionally, the potential application for the removal of other contaminants was suggested, as evidenced by the high adsorption efficiency for pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) when coexisting with PFAS in water. The decreased inhibitory effect by water constituents in surface water observed in PFAS partitioning between IL/water was attributed to the high selectivity of IL. Additionally, the superior performance of IL was verified by demonstrating enhancement in partitioning coefficient due to the presence of divalent ions. In Chapter 4, a method of grafting ILs using the covalent method was employed to develop adsorbents with greater stability and superior selectivity for PFAS in water treatment processes. Each synthesis step underwent thorough validation, and analyses of specific surface area and anion exchange capacity were conducted to assess available adsorption sites and ion exchange capability. Adsorption experiments were conducted under the same deionized water and surface water conditions as in Chapter 3. Among IL-grafted AC, AC_40%_C10_Br with highest anion exchange capacity exhibited the highest removal efficiency in DWTP water samples. Furthermore, through correlation analysis, a strong positive correlation was observed between anion exchange capacity of IL-grafted AC and their removal efficiency. These results suggest that anion exchange capacity played a significant role in PFAS adsorption. Enhancing the anion exchange capacity seem to exacerbate the inhibition by inorganic anions. Despite this, the removal efficiency of PPCPs was significantly higher compared to AC, demonstrating the high selectivity of AC_40%_C10_Br. In Chapter 5, the aim was to regenerate the adsorbents by extracting PFAS using the most superior adsorbent identified in each chapter. The chemical regeneration method was employed to both adsorbents, with additional treatments tailored to each adsorbent's characteristics. IL-impregnated AC underwent solvent extraction and sonochemical treatment. Both methods utilizing organic solvents proved to be efficient, recovering a BET surface area comparable to that of commercial AC. Particularly, sonochemical treatment exhibited higher efficiency within the same time. Additionally, it was observed that the method not only extracted PFAS but also facilitated their degradation. For the IL-grafted AC, the regeneration efficiency in water was found to be very low due to their low solubility in water. Moreover, it was noted that the extraction efficiency changed depending on the presence of Br in the regeneration solvent, indicating that Br facilitated the desorption of the amount of ion-exchanged PFAS through ion exchange with Br. In this study, two modification methods using ILs were employed to develop AC specialized in removing PFAS. Through these methods, the re-functionalization of ion exchange capacity and complete regeneration of AC was achieved, resulting in the development of novel adsorbents. Keywords: Per- and poly-fluoroalkyl substances (PFAS), adsorption, ion exchange, ionic liquids, granular activated carbon, surface water Student Number: 2019-36759Abstract i
Table of contents vii
List of Tables xiii
List of Figures xvii
Chapter 1.
Introduction 1
1.1. General Overview 1
1.2. Background 3
1.2.1. Per- and poly-fluoroalkyl substances 3
1.2.2. PFAS adsorption 8
1.2.3. Ionic liquid 8
1.2.4. Chemical regeneration for PFAS- laden AC 11
1.3. Objective and scope 13
1.4. Organization of dissertation 13
References 14
Chapter 2.
Development of ionic-liquid-impregnated activated carbon for
PFAS sorptive removal in drinking water treatment 24
2.1. Introduction 24
2.2. Materials and Methods 27
2.2.1. Materials 27
2.2.2. COSMO-RS calculation of IL properties 29
2.2.3. Preparation of IL/AC 29
2.2.4. Sorption and partitioning experiments 30
2.2.5. PFAS and PPCP analysis 32
2.2.6. Characterization of the DWTP water, IL, and IL/AC 34
2.2.7. Statistical analysis 35
2.3. Results and Discussion 35
2.3.1. Characterization of the DWTP samples 35
2.3.2. IL screening using COSMO-RS 36
2.3.3. Physicochemical properties of IL/AC 42
2.3.4. PFAS sorption by AC and IL/AC 46
2.3.5. Partitioning behaviors of PFAS between IL and water 52
2.4. Summary 60
References 61
Chapter 3.
Development of Ionic liquid-grafted activated carbon for
PFAS sorptive removal in drinking water treatment 69
3.1. Introduction 69
3.2. Materials and Methods 72
3.2.1. Materials 72
3.2.2. Synthesis of IL-grafted AC 74
3.2.3. Synthesis product characterization 76
3.2.4. Adsorption experiments 78
3.2.5. PFAS and PPCP analysis 79
3.2.6. Statistical analysis 81
3.3. Results and Discussion 82
3.3.1. Verification of the synthesis 82
3.3.2. PFAS adsorption 90
3.4. Summary 100
References 101
Chapter 4.
Extraction of PFAS from ionic liquid-modified activated
carbon used for PFAS treatment in drinking water: Chemical
and sonochemical extraction 109
4.1. Introduction 109
4.2. Materials and Methods 111
4.2.1. Materials 111
4.2.2. Extraction experiments using chemical regeneration 111
4.2.3. Extraction experiments using sonochemical regeneration 113
4.2.4. Characterization 113
4.2.5. Statistical analysis 114
4.3. Results and Discussion 104
4.3.1. PFAS extraction from IL-impregnated AC 115
4.3.2. PFAS extraction from IL-grafted AC 122
4.4. Summary 126
References 127
Chapter 5.
Conclusions and future works 131
5.1. Conclusions 131
5.2. Future works 133
Abstract in Korean 135박
심전도를 이용한 심방 세동 및 심방 조동 세그멘테이션을 위한 U-Net 기반 모델 개발
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 협동과정 바이오엔지니어링전공, 2024. 8. 윤형진.Atrial fibrillation (AF) and atrial flutter (AFL) are common and potentially serious arrhythmias that can be detected through electrocardiograms (ECGs). Traditional machine learning approaches for detecting these arrhythmias involve feature extraction, which is time-consuming and reliant on manual processes. This study proposes a novel U-Net based segmentation model incorporating a modified SE- ResNet module to improve the automatic detection and segmentation of AF and AFL in ECG data. The proposed model leverages the strengths of the U-Net architecture by utilizing an encoder-decoder structure with skip connections, enhanced with residual connection and Squeeze and Excitation (SE) block. The model was trained and evaluated using three publicly available databases: the Long-Term Atrial Fibrillation Database (LTAFDB), the MIT-BIH Atrial Fibrillation Database (AFDB), and the 4th China Physiological Signal Challenge 2021 (CPSC2021) dataset. Performance evaluation using precision, recall, F1 score, and Intersection Over Union (IOU) metrics showed significant improvements over basic U-Net, UNet++, and UNet3+ models. The proposed model achieved the highest performance with a precision of 0.9440, recall of 0.9466, F1 score of 0.9417, and IOU of 0.8899. Furthermore, the implementation of data augmentation techniques further strengthened model robustness, resulting in optimal performance metrics of 0.9782 for precision, 0.9776 for recall, 0.9760 for F1 score, and 0.9532 for IOU. Additionally, cross-database evaluation demonstrated that the proposed model outperformed previous study. This study highlights the potential of the proposed U-Net based model to accurately segment and identify AF and AFL in ECG data, providing a valuable tool for clinical diagnostics and monitoring. Keyword: Semantic Segmentation, Atrial Fibrillation, Atrial Flutter, Electrocardiogram, U-Net Student Number: 2022-28206심방세동과 심방조동은 가장 흔하면서도 잠재적으로 심각한 부정맥으로, 심전도를 통해 감지될 수 있다. 이러한 부정맥을 감지하기 위한 전통적인 머신 러닝 접근법은 특징 추출을 포함하며, 이는 시간 소모적이고 수작업에 의존하는 경우가 많다. 본 연구는 심전도 데이터에서 심방세동과 심방조동의 자동 감지 및 세분화를 개선하기 위해 SE-ResNet 모듈을 통합한 새로운 U-Net 기반 세분화 모델을 제안한다.
제안된 모델은 잔차 연결과 SE 블록으로 강화된 인코더-디코더 구조의 U-Net 아키텍처의 강점을 활용한다. 이 모델은 Long-Term Atrial Fibrillation Database (LTAFDB), MIT-BIH Atrial Fibrillation Database (AFDB), 및 4th China Physiological Signal Challenge 2021 (CPSC2021) 세 가지 공개 데이터베이스를 사용하여 훈련 및 검증되었다.
모델의 성능은 정밀도, 재현율, F1 스코어, Intersection Over Union (IOU)와 같은 지표를 사용하여 평가되었다. 제안된 모델은 U-Net, UNet++, UNet3+ 모델에 비해 유의미한 개선을 보였다. 추가적으로, 데이터 증강 기법은 모델의 견고성을 더욱 향상시켰으며, 최종적으로 정밀도 0.9782, 재현율 0.9776, F1 점수 0.9760, IOU 0.9532의 최적 성능을 달성했다. 또한, 교차 데이터베이스 평가 결과, 제안된 모델이 기존 접근 방식보다 우수한 성능을 보였음을 확인하였다.
본 연구는 제안된 U-Net 기반 모델이 심전도 데이터에서 심방세동과 심방조동의 에피소드를 정확하게 세분화하고 식별할 수 있는 잠재력을 보여주며, 이를 활용하여 임상 진단 및 모니터링을 위한 유용한 도구를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
키워드 : 의미론적 세분화, 심방세동, 심방조동, 심전도, U-Net
학생 번호 : 2022-28206Chapter 1. Introduction 1
1.1 Research background 1
1.1.1 Electrocardiogram and Arrhythmia 1
1.1.2 Atrial Fibrillation/Atrial Flutter detection 2
1.2 Purpose of the study 3
1.3 Related works 6
Chapter 2. Methods 9
2.1 Data source 9
2.2 Data preprocessing 12
2.3 Model architecture 14
2.4 Experiment procedures 18
2.5 Evaluation metrics 20
Chapter 3. Results 22
3.1 Baseline characteristics 22
3.2 Ablation studies 24
3.3 Comparison with UNet++ and UNet3+ 26
3.4 Impact of data augmentation on model performance 27
3.5 Performance comparison with previous study 32
Chapter 4. Discussion 34
Bibliography 40
Abstract in Korean 45석
티오펜탈 혼수 요법과 경도의 저체온 치료의 병행이 난치성 뇌압 상승 환자의 뇌압과 임상결과에 미치는 영향
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 의과대학 의학과, 2024. 8. 이성호.일차 뇌 손상은 뇌압을 증가시켜 이차 뇌 손상을 일으킬 수 있다. 뇌압 상승을 조절하기 위한 전통적인 치료법에는 적절한 진정 및 통증 조절, 만니톨 또는 고장성 식염수와 같은 고삼투압 제제 투약, 과호흡 유도 및 뇌척수액 배 액이 포함된다. 이러한 치료에도 효과가 없는 경우에는 감압성 두개골 절제술, 티오펜탈 혼수 치료 또는 저체온 요법 등의 추가적인 치료를 시행할 수 있다. 티오펜탈은 뇌압을 감소시키는 데 효과적이지만 약제에 대한 부작용이 잘 발생 할 수 있는 약이다. 중심 체온을 32-35°C로 유지하는 경도의 저체온 치료는 상대적으로 부작용이 덜하지만 뇌압 상승에 대한 단독 요법으로 그 효과가 아 직 명확하지 않다. 본 연구는 난치성 뇌압 상승 환자에서 티오펜탈 혼수 치료 와 경도의 저체온 요법을 병행하는 것이 뇌압 감소와 임상적 예후 호전에 효과 가 있는지 알아보고자 한다.
2008년부터 2021년까지 단일 삼차 병원의 신경계 중환자실에서 난치성 뇌압 상승을 주소로 치료받은 환자들을 대상으로 한 후향적 연구를 시행하였다. 전통적인 약물 치료 및 감압성 두개골 절제술을 받았음에도 뇌압이 15mmHg 이상으로 유지되는 환자를 난치성 뇌압 상승 환자로 정의하였으며, 이 환자들 을 대상으로 티오펜탈 혼수 치료를 단독으로 시행한 경우 (T군) 와 티오펜날 혼수 치료 및 경도의 저체온 치료를 시행한 경우 (C군)를 구분하여 후향적으로 임상 데이터를 분석하였다. 분석에 포함된 데이터로는 환자의 뇌압, 1개월 사망 률 및 합병증 발생률, 중환자실 및 병원 입원 기간, 그리고 3개월과 6개월의 수정된 Rankin 점수가 포함되었다.
총 22명의 난치성 뇌압 상승 환자가 연구에 포함되었으며, 이 중 9명은 T군에, 13명은 C군에 배정되었다. 두 군 환자의 나이, 성별, 원인 질환, 초기 뇌압 그리고 초기 글래스고 혼수 척도에는 큰 차이가 없었다. 치료가 시작되고 난 뒤에 C군에서 뇌압의 상승이 T군에 비해서 더 큰 폭으로 감소하였으나, 그 차이가 통계적으로 유의하지는 않았다. 1개월 사망률은 두 군에서 큰 차이가 없었다. (T군 33.3% vs. C군 30.8%, p = 0.90). 그 외 폐렴 및 요로감염 발병 률도 두 군에서 유의하지 않게 나타났으며, 그 외 전해질 이상 소견, 승압제 요 구량에도 큰 차이가 보이지 않았다. 중환자실 및 병원 재원 기간도 비슷하게 나타났으며 치료 후 3개월 및 6개월 뒤 수정된 Rankin 점수에도 큰 차이가 없 었다.
난치성 뇌압 상승 환자에게 경도의 저체온 치료와 티오펜탈 혼수 치료를 병행하는 것은, 티오펜탈 혼수 치료를 단독으로 진행하는 것과 비교하여 뇌압 감소에 효과적이지 않았으며, 임상적 예후 호전에도 추가적인 이득을 제공하지 못했다.Primary brain injury can increase intracranial pressure (ICP), leading to secondary brain injury. Conventional treatments, such as proper sedation and pain control, hyperosmolar agents, and cerebrospinal fluid drainage, aim to reduce ICP, minimize secondary brain injury, and improve neurological outcomes. If these treatments fail, options such as decompressive craniectomy, thiopental coma therapy, or mild hypothermia may be considered. While thiopental coma therapy effectively lowers ICP, its side effects, such as hypotension and electrolyte abnormalities, limit its favorability. Mild hypothermia, with a core body temperature of 32-35°C, is relatively safe and is known to effectively reduce ICP. We hypothesized that combining mild hypothermia with thiopental coma therapy would synergistically reduce ICP and secondary brain injury and improve clinical outcomes in patients with refractory intracranial hypertension (RICH), despite prior medical and surgical interventions.
This retrospective study analyzed patients with RICH admitted to the neurosurgical intensive care unit (NICU) of a single tertiary hospital from 2008 to 2021. Initially, patients with RICH received medical management and underwent decompressive craniectomy to further reduce ICP. If ICP elevation persisted (≥ 15 mmHg) despite these treatments, either thiopental coma therapy alone (Group T) or thiopental coma therapy combined with mild hypothermia (Group C) was initiated. The primary endpoints included improvement in ICP values and 1-month mortality. Secondary endpoints encompassed complication rates, length of NICU stay, length of hospital stay, and modified Rankin Scale (mRS) scores at 3 and 6 months.
A total of 22 patients with RICH received treatment: 9 received thiopental coma therapy alone, while 13 received thiopental coma therapy combined with mild hypothermia. The demographic data, initial Glasgow coma scale, and initial ICP showed no significant differences between the two groups. During treatment, ICP values tended to decrease more in Group C patients, though this difference was not statistically significant (p = 0.175). 1-month mortality was similar between the two groups (Group T: 33.3% vs. Group C: 30.8%, p = 0.90). The incidences of pneumonia and urinary tract infections were comparable. Other complications, such as electrolyte abnormalities and inotropic requirements, were also similar between the two groups. The lengths of NICU and hospital stays were comparable. Lastly, the mRS scores at 3 and 6 months post-intervention did not show any statistically significant differences.
Combining mild hypothermia with thiopental coma therapy in patients with RICH neither reduced ICP nor provided additional beneficial effects on neurological outcomes.서 론 1
방 법 4
결 과 8
토 의 10
결 론 14
참고문헌 15
Abstract 20석
기혼합형 칼슘실리케이트 시멘트의 물성 및 생체적합성에 대한 매개제의 영향 평가
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 치과대학 치의과학과, 2024. 8. 양형철.Effects of vehicles on the physical properties and biocompatibility of premixed calcium silicate cements Son Gitae Department of Dental Biomaterials Science, School of Dentistry, Seoul National Univerisity (Directed by Professor Yang Hyeong-Cheol, PhD.) MTA is widely used for Retrograde filling, pulp capping, and repair in addition to root canal obturation due to its excellent sealing effect and biocompatibility. Recently, novel premixed calcium silicate cements (pCSCs) have been introduced in the dental market. Convenient pCSC does not require mixing before use, unlike traditional powdered forms, and contains a vehicle. pCSCs incorporate vehicles that impart fluidity and viscosity to the cements. These vehicles play a crucial role in determining the handling properties of the cement mixture, such as its ease of manipulation and ability to flow into desired areas during application. In addition, the vehicle should not affect the excellent biocompatibility and root canal sealability of the calcium silicate cement and should be available without significant degradation of its physical properties. Physical properties affect the durability and stability of root canal fillings and are associated with long-term clinical success rate. Materials used as vehicles include polyethylene glycol (PEG), propylene glycol (PG), dimethyl sulfoxide (DMSO), and various water-soluble polymers or organic solvents. This study aimed to investigate the effects of three vehicles, namely, PEG, PG, and DMSO, on the physicochemical properties and biocompatibility of pCSCs. The setting time, solubility, expansion rate, and mechanical strength of the pCSCs were evaluated, and the formation of calcium phosphate precipitates was assessed in phosphate-buffered saline(PBS). The effects of pCSC extracts on the osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells(MSCs) were investigated. Finally, the tissue compatibility of pCSCs in rat femurs was observed. Results showed that CSC containing PEG(CSC-PEG) exhibited higher solubility and setting time, while CSC-DMSO showed the highest expansion rate and mechanical strength. All pCSCs generated calcium phosphate precipitates. The extracts of CSC-PG induced the highest expressions of osteogenic markers along with the greatest calcium deposits. Implantation in rat femurs revealed considerable absorption of CSC-PEG, whereas CSC-PG remained relatively unaltered inside the femur. These findings underscore the importance of vehicles selection in optimizing the physicochemical properties and biocompatibility of pCSCs for dental applications. Keyword : Calcium silicate cement, Polyethylene glycol, Propylene glycol, Dimethyl sulfoxide, Physical properties, Biocompatibility Student Number : 2020-30090외과적 치근단 절제술시 역충전재로서 MTA는 근관내 상아질벽 적합 및 치근단 폐쇄의 우수한 밀폐성을 나타낸다. MTA는 수경성 시멘트로 수분의 존재 하에서도 경화가 가능한 장점을 갖고 있다. 우수한 밀폐효과와 생체 적합성을 바탕으로 치근단 역충전 외에 치근천공, 치수절단, 치수복조 등 폭넓게 사용되며 근래 들어서 MTA의 칼슘실리케이트를 주 성분으로 하는 실러형태의 근관충전 제품도 개발되었다. 편의성이 우수한 Pre-mixed 칼슘실리케이트 시멘트는 기존 분말형태와 달리 사용 전 혼합이 필요 없으며 매개제가 포함되어 있다. 매개제의 주요 역할은 시멘트 혼합물에 유동성과 점도를 부여하여 치과치료시 적절한 도포를 용이하게 한다. 매개제는 칼슘실리케이트 시멘트의 우수한 생체적합성과 근관 밀폐에 영향을 주지 않아야 하며, 물리적 특성의 큰 저하없이 사용 가능하여야 한다. 물리적 특성은 근관 충전재의 내구성과 안정성에 영향을 주며 장기적 근관치료 성공률에 연관된다. 또한 여러 세포들과 조직에 직접 접촉된다는 점을 고려하여, 생체적합성평가는 수복재료의 안전성 및 적절하고 유리한 반응을 유도하는 능력을 평가하는데 필수적이다. 일반적으로 사용되는 매개제는 폴리에틸렌글리콜(PEG), 프로필렌글리콜 (PG), 수용성 폴리머 또는 유기 용매 등이 있다. PEG는 오랜 기간 연고형 수산화칼슘제재 매개물로 사용된 바 있으며, PG는 점성이 있고 무색, 무취의 FDA 승인 화합물로 항균 특성을 갖고 있다. 최근 실러형태 혼합물로서 다이메틸설폭사이드(DMSO)는 물과 점성이 유사하며, 수경성 재료의 경화를 도와주는 흡습성이 강한물질로 사용되기도 한다. 본 연구에서는 칼슘실리케이트 페이스트 시멘트의 물성 및 생체적합성에 대해서 PEG, PG, DMSO 3가지 매개제의 영향을 평가하였다. 실험에 적용된 물질은 칼슘실리케이트 시멘트와 단일 매개제를 4:1 비율로 혼합하여 퍼티 제형의 Pre-mixed 칼슘실리케이트 시멘트(pCSC)를 만들었다. 경화시간, 용해도, 팽창률은 국제 표준 규격인 ISO 6876에 제시된 시험 방법에 따라, 압축강도는 ISO 9917-1에 따라 평가하였다. 추가적으로 인산염완충식염수(PBS)에 담근 시편을 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM) 분석 및 에너지 분산 X-선 분광기(energy dispersive spectrometry, EDS) 결과를 통해 시편 내 인산칼슘 침전물의 형성을 확인하였다. 중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cell, MSC)의 분화연구는 골 형성을 반영하는 마커의 mRNA 발현을 평가하였고, Alizarin red 염색을 통해 Mineralization을 확인하였다. 마지막으로 조직 적합성 평가를 위하여 Rat Femur 부위 이식시험을 통해 이식체 주변의 조직 반응을으로 관찰했다. 실험 결과, 칼슘실리케이트는 혼합된 매개제의 종류에 따라 다른 물성을 나타내었다. PEG를 함유한 CSC-PEG의 경화시간이 가장 길고 용해도가 높았으며, CSC-DMSO가 가장 높은 팽창률과 압축강도를 강도를 보였다. 모든 pCSC에서 인산칼슘 침전물을 생성하였으며, 1주와 2주 관찰된 RT-PCR을 통해 CSC-PG가 가장 높은 골 형성 마커의 발현을 확인했다. 쥐 대퇴골에 이식한 결과 CSC-PEG는 상당히 흡수 되었지만, 흡수된 부위에는 신생골 및 골수조직으로 채워져 있었다. 반면에, CSCPG는 대퇴골 내부에 이식체의 크기변화 없이 남아있었다. 이러한 연구결과는 치과용 pCSC의 물리화학적 특성과 생체적합성을 최적화하는데 있어 적절한 매개제의 선택의 중요성을 알 수 있다.Abstract . i
List of Contents . iii
Chapter 1. Introduction 1
1.1 Calcium silicate cement (CSC) . 1
1.1.1 Clinical application of CSC
1.1.2 Characteristics of CSC
1.1.3 Premixed CSC
1.2 Vehicles in premixed CSC 7
1.2.1 Polyethylene glycol
1.2.2 Propylene glycol
1.2.3 Dimethyl sulfoxide
Chapter 2. Materials and Methods 9
2.1 Preparation of premixed CSCs (pCSCs) . 9
2.2 Characterization of physicochemical and mechanical properties11
2.2.1 Setting time
2.2.2 Solubility
2.2.3 Expansion rate
2.2.4 Compressive strength
2.3 Calcium phosphate deposition assay of pCSCs . 14
2.4 Evaluation of osteogenic activity 16
2.4.1 Bone marrow isolation and induction to BMSCs
2.4.2 Preparation of pCSCs extracts
2.4.3 Cytotoxicity assay
2.4.4 RT-PCR analysis
2.4.5 Alizarin red S staining
2.5 Implantation of pCSCs to rat femurs 19
2.6 Statistical analysis 20
Chapter 3. Results 21
3.1 Phase composition and particle size of CSC powder . 21
3.2 Physical and mechanical properties of pCSCs 22
3.3 Concentrations of metallic elements in pCSC extracts . 24
3.4 Calcium phosphate deposition on the surface of pCSCs 25
3.5 Cytotoxicity and osteogenicity of pCSCs . 27
3.6 Tissue responses to pCSCs and their absorption in rat femurs 29
Chapter 4. Discussion 31
Chapter 5. Conclusion 35
References 36
Abstract in Korean . 45박
비휘발성 메모리와 키-값 SSD를 활용한 로그 구조 병합 트리 기반 키-값 저장소의 성능 개선
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 컴퓨터공학부, 2024. 8. Jae W. Lee.Modern log-structured merge (LSM) tree-based key-value stores are widely used to process write-heavy workloads effectively as the LSM tree sequen- tializes write requests to a storage device to maximize storage performance. However, this append-only approach leaves many outdated copies of frequently updated key-value pairs, which need to be routinely cleaned up through the operation called compaction. When the system load is modest, compaction happens in background. However, at a high system load it can quickly become the major performance bottleneck. Efforts are being made to address the compaction issue by leveraging re- cently introduced nonvolatile memory (NVM) devices and Key-Value SSDs (KVSSDs). However, existing approaches addressing the compaction issue us- ing NVMs encounter difficulties in simultaneously reducing compaction latency and frequency. KVSSDs effectively eliminate software overhead, such as com- paction, by directly managing the key-value interface in the storage device. Nonetheless, the absence of a software stack impedes their ability to efficiently handle small key-value pairs. This paper proposes a method to enhance the performance of the existing LSM tree by utilizing NVM and KVSSD. First, we propose LAB-DB, which augments the existing LSM tree with a pair of B+ trees on byte-addressable nonvolatile memory (NVM). The aux- iliary B+ trees on NVM reduce both compaction frequency and compaction time, hence leading to lower compaction overhead for writes and fewer storage accesses for reads. According to our evaluation of LAB-DB on RocksDB with YCSB benchmarks, LAB-DB achieves 94% and 67% speedups on two write- intensive workloads (Workload A and F), and also a 49% geomean speedup on read-intensive YCSB Workload B, C, and D. This performance gain comes with a low cost of NVM whose size is just 0.6% of the entire dataset to demon- strate the scalability of LAB-DB with an ever increasing volume of future datasets. Second, we proposes KVRouter, which flexibly leverages both the LSM tree backed by block-based SSDs and KVSSDs, optimized for different value sizes and access patterns. KVRouter integrates three key components: RouterMan- ager, to establish and optimize criteria for routing requests to the appropri- ate backend device; KVWorker, to increase write bandwidth; and KVTracker, to efficiently handle get operations. Our evaluation with the popular YCSB benchmarks shows a significant performance improvement of 60.2% for write- intensive workloads (Workloads A and F) and 25.3% for read-intensive work- loads (Workloads B, C and D) over vanilla RocksDB.키-값 저장소는 데이터 관리를 위해 널리 사용되는 저장소 엔진이고, 로그 구조 병합 트리는 키-값 쌍을 관리하는 사실상의 표준 데이터 구조이다. 로그 구조 병합 트리는 쓰기 성능을 향상시키기 위해 쓰기 요청을 통해 수신된 키-값 쌍을 MemTable이라는 메모리 내 구조에 저장한다. MemTable이 특정 크기에 도달하 면 정렬, 병합 및 SST(Sorted String Table) 파일 형식으로 저장된다. 쓰기 성능을 최적화하기 위해 SST 파일은 저장 장치에서 선호하는 방식인 대량의 순차 쓰기 방식으로 기록된다. 또한, 합리적인 읽기 성능을 얻기 위해 로그 구조 병합 트리는 키-값 쌍도 각 레벨에서 정렬되어 관리되는 다단계 구조를 도입하였다.
그럼에도 불구하고 로그 구조 병합 트리의 읽기 및 쓰기 요청 처리에는 여전 히 비효율적인 부분이 남아 있다. 첫째, 쓰기 요청의 처리 과정 중 대역폭 최적화 접근 방식에는 지연 시간을 악화시키는 문제가 있다. 둘째, 기존 로그 구조 병 합 트리의 캐싱 시스템은 하위 레벨에 저장된 빈번히 접근되는 키에 대한 읽기 요청의 처리를 효율적으로 수행하지 못하고 있다. 본 논문에서는 1) 일괄 그룹 쓰기 오버헤드를 제거하기 위해 존 덧붙이기를 활용하여 로그 구조 병합 트리의 쓰기 경로를 최적화하는 기법과, 2) 고속 NVMe SSD를 하위 레벨에 저장된 자주 접근되는 키-값 쌍의 캐싱 계층으로 활용하여 로그 구조 병합 트리의 읽기 경로를 최적화하는 기법을 소개한다.
먼저, 최근 각광받고 있는 ZNS(Zoned Namespace) SSD를 활용한 로그 구 조 병합 트리 기반 키-값 저장소인 WALTZ를 제안하였다. WALTZ는 최근 ZNS SSD 사양에 추가된 존 덧붙이기 명령을 활용하여 지연 시간을 최소화한다. 로그 구조 병합 트리의 일괄 그룹 쓰기는 동시에 발생한 여러 쓰기 명령들을 병합해 서 한번에 모아 쓰는 구조를 활용하고 있는데, 여기에서 발생하는 긴 지연 시간 문제는 ZNS SSD의 내부 동기화 메커니즘을 통해 효과적으로 해결할 수 있다. 우리의 평가에서 WALTZ는 db_bench에서 최대 3.02배, Facebook MixGraph 벤치마크에서 최대 4.73배 꼬리 지연 시간 감소를 보였다. 일괄 그룹 쓰기의 오버헤드를 제거하는 과정에서 WALTZ의 쿼리 처리량(QPS)도 최대 11.7%까지 향상되었다. 다음으로 고성능 NVMe SSD를 활용하여 빈번히 접근되는 키-값에 대한 캐싱 을 지원하는 로그 구조 병합 트리 기반 키-값 저장소인 SkipLSM을 제안하였다. SkipLSM을 사용하면 DRAM-SSD 캐시 계층 구조를 활용하여 빈번히 접근되는 키-값 쌍을 빠르게 검색할 수 있다. 캐싱의 I/O 오버헤드를 줄이기 위해 SkipLSM 은 사용자 수준 NVMe 드라이버를 기반으로 구축된 경량 스토리지 관리자를 도입하였다. 우리는 널리 사용되는 로그 구조 병합 트리 기반 스토리지 엔진인 RocksDB에 SkipLSM을 경량 플러그인으로 구현하였다. 4개의 읽기 집약적 워 크로드를 사용하여 SkipLSM을 평가한 결과 SkipLSM의 쿼리 처리량(QPS)은 RocksDB와 비교하여 YCSB B, C, D에 대해 각각 42.0%, 81.1%, 46.4% 증가하 였고 Facebook MixGraph 벤치마크의 PreDist 워크로드에 대해 94.0% 증가한 것으로 나타났다.Abstract i
Contents iii
List of Figures v
List of Tables viii
Chapter 1 Introduction 1
Chapter 2 Background and Motivation 5
2.1 LSM Tree-Based Key-Value Store 5
2.2 Compaction Bottleneck Addressing through Byte-Addressable Memory 8
2.3 Key-Value SSD (KVSSD) 11
Chapter 3 Related Works 14
3.1 LSM Design 14
3.2 NVM-augmented LSM 15
3.3 Heterogeneous Storage System for Key-Value Stores 16
3.4 Key-Value SSDs 16
Chapter 4 LAB-DB: An LSM Tree Augmented with B+ Tree on Nonvolatile Memory 18
4.1 Overview 18
4.2 LAB-DB Operations 19
4.3 Log File Management 24
4.4 Implementation 26
4.5 Summary 27
4.6 Evaluation 27
4.6.1 Experimental Setup 27
4.6.2 Performance Results 29
4.6.3 Analysis 33
Chapter 5 KVRouter: A Key-Value Store Flexibly Utilizing Both LSM Tree and Key-Value SSDs 40
5.1 Overview 40
5.2 KVRouter Operations 43
5.3 RouterManager 49
5.4 Evaluation 53
5.4.1 Experimental Setup 53
5.4.2 Performance Results 54
5.4.3 Sensitivity Study 59
Chapter 6 Conclusion 67
6.1 Summary 67
6.2 Future Work 68
Bibliography 70
국문초록 80박
Deploying the Integrated Multi-level Perspective
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 사범대학 사회교육과(지리전공), 2024. 8. Douglas Roger Gress.코로나19 이후 국내외에서 에듀테크 산업이 급속히 성장하며 관련 정책적, 학술적 관심이 뚜렷이 증가했다. 하지만 에듀테크 기업에 대한 관심은 제한적이며, 특히 에듀테크 기업의 혁신을 시스템적, 그리고 지리적 맥락에서 분석한 연구는 더욱 부족하다. 교육산업과 디지털 산업의 교차점에 위치하는 에듀테크(EdTech)의 중간적 특성은 아직 혁신연구가 충분히 다루지 못하고 있다는 점에서도 이에 주목할 필요가 있다.
본 연구는 에듀테크 기업의 관점에서 에듀테크 기업의 혁신 과정을 분석한다. 이를 위해 기술 혁신 시스템(Technological Innovation Systems, TIS)과 다층적 관점(Multi-level Perspective, MLP)을 통합한 접근을 활용한다. 상호보완적인 두 접근은 니치 혁신에 영향을 미치는 다양한 상호작용과 환경요인을 포착하고, 그 결과 발생하는 시스템 전환을 이해하는데 유용하다. 구체적으로, 본 연구는 혁신시스템을 주요 틀로 하여 한국 에듀테크 기업의 니치 혁신에 중요한 시스템 구성요소 간 관계를 탐색했으며, MLP를 활용해 그 관계를 레짐과 환경 요인으로 나누어 더 체계적으로 분석했다. 연구방법으로는 설문조사를 택하였으며, 2024년 제21회 대한민국 교육박람회에서 40개 기업을 대상으로 설문을 진행했다.
분석 결과, 교육 시스템 내의 레짐 행위자들 – 교사모임, 교육대/사범대, 전통적 교육기업, 중앙 및 지방정부 – 이 중요한 혁신 파트너임이 드러났다. 이는 에듀테크 니치 혁신과 교육 레짐 간의 공생적 관계를 시사한다. IT기업 등 디지털 기술 부문의 행위자들도 중요한 파트너로 등장했으나, 그 중요도는 교육 부문의 행위자들에 비해 상대적으로 낮았다. 한편, 데이터 표준화 및 기술 검증 등 보편적 디지털 기술의 시스템에서 중요하게 여겨지는 자원들이 에듀테크의 TIS에서도 중요한 역할을 한다는 것을 확인했다.
지리적 측면에서 주요 혁신 파트너 및 자원이 공간적으로 어떻게 분포하는지 살펴보았고, 그 분포 양상은 해당 파트너와 자원이 교육 부문에 속하는지 또는 디지털 기술 부문에 속하는지에 따라 달라진다는 것이 드러났다. 또한 기업의 위치에 따라 혁신과정에 중요한 행위자 및 레짐, 환경 요인이 달라진다는 것도 확인되었다.
기술의 물질성과 제도적 간극(institutional gap)에 집중한 탐구는 한국 교육시스템의 제도적 특성이 에듀테크 기업의 혁신 활동에 상당한 영향을 미침을 보여주었다. 그러나 기존 제도와의 거리는 제품의 기술적 특징에 따라 상이했다.
본 연구의 기여는 크게 두 가지로 정리할 수 있다. 첫번째는 범용적인 디지털 기술의 혁신 시스템에 대한 학술적 논의에 기여한다. 범용성이 높은 기술은 지속적으로 여러 산업과 섹터를 변화시키지만, 그 기술만이 혁신을 이끄는 것이 아니며, 항상 급진적으로 적용된 분야를 변화시키는 것도 아니다. 본 연구의 결과는 그 전환의 속도와 방향이 해당 섹터의 레짐과 환경 요인에 큰 영향을 받는다는 것을 시사한다. 그리고 이러한 다면적인 상호작용을 이해하는 데에 혁신시스템과 다층적 접근의 통합적 활용이 유용함을 밝혔다.
두번째로, 본 연구의 결과는 정책과 교육적 함의를 갖는다. 다층적 접근을 에듀테크 산업에 적용함으로써, 에듀테크가 이끄는 교육시스템 전환의 방향에 주목해야 함을 강조했다. 본 연구에서 드러난 에듀테크 니치 혁신에 영향을 미치는 주요 요소들은 전략적 정책 및 교육 방향 수립에 토대가 될 수 있다.EdTech (educational technology) firms, as the name suggests, operate at the intersection of the education sector and the digital technology sector. This intermediate nature presents an interesting case for innovation studies. The EdTech industry experienced significant growth during COVID-19, attracting increased policy and academic interest, not only in Korea but also globally. However, limited attention has been given to the firms driving innovation in this sector, and much less to systemic analyses of the context in which EdTech firms innovate, including geographic factors.
In an effort to fill this void in the existing literature, this study examines the innovation dynamics in the EdTech industry from a firm-level perspective, utilizing an integrated approach that combines the Technological Innovation Systems (TIS) framework and the niche-regime-landscape construct of the Multi-level Perspective (MLP). Specifically, it examines key actors engaged in Koreas EdTech-related niche innovation vis-à-vis the dominant educational regime and the landscape that constitutes Korean-specific contexts influencing innovation. These two complementary frameworks are effective for systemically analyzing the interactions among various actors that either drive or impede niche innovations in the Korean education industry and the resulting transition in the education system.
A comprehensive review of innovation systems and MLP literature, along with a geographical perspective on these frameworks, led to the development of four key research questions. These questions focused on innovation partners (RQ1), innovation inhibiting factors (RQ2), firms government policy perceptions (RQ3), and the influence of technological characteristics of EdTech products in multi-level dynamics (RQ4). These questions guided a survey design, further enhanced with industry-specific queries informed by Korean EdTech policy reports, news articles, and participation in an EdTech fair and related seminars.
Results are based on a survey of 40 firms that participated in a Korean EdTech fair, primarily micro and small-sized firms located mainly in Seoul but also across various regions in Korea. These firms exhibited a wide range of technological variations, from AI to robot coding.
Key findings from the statistical analysis indicate that regime actors in the education system—teacher organizations, universities/colleges of education, traditional educational firms, and national and regional governments—are important innovation partners. This suggests a symbiotic relationship between EdTech niche innovations and the educational regime. Actors from the IT sector also emerged as significant partners, albeit to a lesser extent.
Geographical exploration revealed that the spatial distribution of important partners and resources differed based on whether they belonged to the education or IT sectors. Furthermore, the actors and environmental factors influencing firms innovation activities differed in certain aspects depending on the location of the firms.
Investigating barriers to innovation and the materiality of technology overall showed that the institutional specificities of the Korean educational context significantly influence EdTech firms innovation activities. However, this influence varied depending on the technological characteristics of their products.
This study contributes to the emerging academic discourse on the innovation system of generic digital technology. The findings suggest that crucial elements typical in pervasive digital technology systems, such as data standardization and technology validation, are also significant in EdTech. However, while transformative, generic technologies do not innovate alone nor always radically transform sectors. The dominant characteristics of niche innovations can vary depending on their relationship with the existing sectoral regime, with the landscape playing both facilitating and hindering roles. This consequently impacts the speed and direction of the resulting transition. The integrated approach proved useful in capturing these intricate interactions.
The policy and educational implications of this study include the need to view EdTech from the transition perspective, especially regarding the direction of the education system transition it is driving and its societal impact. The sectoral and geographical-specific elements influencing EdTech innovation identified in this study can help shape relevant strategic policies and educational frameworks.1. Introduction 1
1.1. Research Relevance and Purpose 1
1.2. Thesis Outline 6
2. Theoretical Background 8
2.1. Innovation Systems 8
2.1.1. The System Approach to Innovation 8
2.1.2. National Innovation Systems and Regional Innovation Systems 15
2.1.3. Sectoral Innovation Systems and Technological (Innovation) Systems 17
2.1.4. TIS Related to Generic Digital Technologies 24
2.2. Multi-level Perspective (MLP) and the Integrated Approach 26
2.2.1. Multi-level Perspective 26
2.2.2. The Material Perspective on Technology 30
2.2.3. The Integrated Approach 32
2.2.4. Geographies of the Integrated Approach 39
3. Research Background 43
3.1. EdTech: Definition and Typology 43
3.2. EdTech Industry Overview 46
3.2.1. Korean EdTech Industry Trend 46
3.2.2. Global EdTech Industry Trend . 55
3.3. Research Strands on EdTech Firms and Industry 58
3.4. Exploring Korean EdTech TIS vis-à-vis the Integrated Approach 62
4. Research Design and Methodology 78
4.1. Research Questions 78
4.2. Methodology and Data 82
5. Results and Discussions 88
5.1. General Information 88
5.2. Research Question 1: Innovation Partners 104
5.3. Research Question 2: Innovation Inhibiting Factors 114
5.4. Research Question 3: Government Policy Perceptions 119
5.5. Research Question 4: Technological Characteristics 126
6. Conclusion 135
6.1. Summary of Findings 135
6.2. Theoretical Implications 138
6.3. Limitations and Future Research 141
Bibliography 143
Appendix 158
Abstract in Korean 170석
FP4-Qaunt: FP4를 이용한 거대 언어 모델 양자화
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 데이터사이언스대학원 데이터사이언스학과, 2024. 8. Jaejin Lee.거대언어모델(LLM)은자연어,비전,음성등다양한분야의벤치마크에서뛰어난성 능을보이고있습니다.하지만모델을운영하기위해서필요한많은양의자원이필요하고, 실행 시간 또한 오래 걸립니다. 이를 해결 하기 위해서 다양한 경량화 기법이 개발되었는 데, 그 중 가장 대표적인 방법이 양자화입니다. 양자화는 모델의 가중치 또는 활성화값을 16, 32bit가 아닌 4, 8 bit로 표현해서 필요한 메모리와 inference time을 줄이는 방법이 다. 최근에 LLM을 돌리는 데 필요한 엄청난 자원을 절약하기 위해서 또한, 추론 시간을 줄이기 위해서 다양한 INT8, INT4 양자화 방법이 개발되어 모델 성능을 유지한 채, 낮은 bit 수로 모델을 이용할 수 있게 되었다.하지만 최근 nvidia에서는 low bit integer(INT4) 의 지원을 하지 않고 low bit floating point(FP4)의 지원을 하기 시작했다. 이로 인해서 부동소수점 양자화에 대한 연구가 필요하다. 하지만 부동소수점 양자화 방법에 대해서 연구는 거의 이루어지지 않았으며, 기존에 제안되었던 방법은 실제로 사용하기에는 매우 오랜 시간이 걸린다. 본 논문에서는 FP4-Quant라는 FP4를 이용해서 양자화하는 방법을 제안하고, FP4 형태에 따른 양자화 성능 차이를 보여준다. 주요어: 양자화, 부동소수점, 거대 언어 모델 학번: 2022-22948Large language models (LLMs) demonstrate exceptional performance across various benchmarks in natural language, vision, and audio fields. However, they require substantial resources to operate and have long execution times. To address these issues, various lightweight techniques have been developed, with quantization being one of the most prominent. Quantization reduces the memory requirements and inference time by representing model weights or activations with 4 or 8 bits instead of 16 or 32 bits. Recently, several INT8 and INT4 quantization methods have been developed to maintain model performance while enabling the use of models with lower bit-widths, thus conserving resources and reducing inference time. However, Nvidia has recently shifted away from supporting low-bit integers (INT4) and has started supporting low-bit floating point (FP4) formats. This shift necessitates research into floating point quantization. Despite the need, research on floating point quantization is sparse, and existing methods are often too time-consuming for practical use. In this paper, we propose a method called FP4-Quant, which utilizes FP4 to quantize models while maintaining performance. We also demonstrate the differences in quantization performance across various FP4 formats.Abstract i
Contents ii
1 Introduction 1
2 Related Works 4
2.1 Quantization 4
2.2 Straight-Through Estimator 5
2.3 FP4 7
3 Method 9
3.1 Layer-wise knowledge Distillation 9
3.2 FP4 format 10
3.3 Floating point Straight Through Estimator 11
3.4 Linear Weight Clipping 12
4 Experiments 13
4.1 Models and datasets . 13
4.2 Result 13
5 Summary 18
Abstract (In Korean) 23석
조류 병원성 대장균 진화의 유전학적 특성분석 및 새로운 방제전략
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 수의과대학 수의학과, 2024. 8. 권혁준.조류 병원성 대장균(avian pathogenic Escherichia coli, APEC)은 가금산업에서 막대한 경제적 피해를 주는 조류 대장균증의 원인균이다. APEC는 장외 병원성 대장균의 아형으로, 조류에서 국소 또는 전신 감염되어 실질장기에서 염증성 병변과 급성 폐사를 초래하기 때문에 임상적으로도 매우 중요하다.
지금까지, 전세계적으로 대장균 중 특히 O78, O2 및 O1 혈청형이 조류에서 가장 문제되는 이유는 명확히 밝혀져 있지 않다. 따라서, 본 연구에서는 APEC의 출현 및 진화를 추적함으로써 이 혈청형이 우세한 이유와 앞으로의 위험성을 평가하였다. 또한, 항생제 내성 APEC의 방제를 위하여 박테리오파지(파지)를 이용한 항생제 대체제 개발을 모색하였다.
본 연구에서는 2012년부터 2024년까지 서울대학교 조류질병학실에 의뢰된 가검물 611건 중 177건의 APEC를 분리 동정하였다. 분리균주의 혈청형 동정결과, O78 및 O2형이 우세하였고, O24, O88, O15 및 O25순 이였다. rpoB 서열타입(RST), 분자 프로파지 타입(mPPT), 그리고 항생제 내성과 병원성 인자들의 보유 양상을 조사하였고, 이들 균주 중12개 균주는 전장유전체를 비교분석 하였다. APEC 균주들은 다양한 RST로 분류되었으나, RST3-1, RST21-1 및 RST4-4가 주요한 RST 그룹이었다. mPPT또한 다양하였으나, 주요 RST그룹에서는 프로파지의 순차적 축적 및 항생제 내성과 병원성의 지속적인 획득 과정을 통한 다인자 보유 균주의 출현과정을 확인하였다.
국내분리 APEC 중 O78이 가장 우세하며, 이에 대한 원인 규명을 위해 O78 혈청형의 출현, 정착 및 진화과정을 추적 조사하였다. 정착 및 진화추적 조사는 기존의 rpoB 서열 타입 결정법(RSTing)에 네트워크 분석법을 접목한 새로운 RST 네트워크(RST-network) 분석법을 사용하였다. RST 네트워크 분석은 GenBank 데이터베이스의 대장균주 및 다른 Escherichia 종 (E. furgusonii, E. albertii 및 E. marmotae), Salmonella enterica, Shigella 균주 3,101개의 rpoB 염기서열을 대상으로 컨센서스서열(RST0)을 결정하였다. 이를 기준으로 rpoB 유전자내 단일염기다형성(SNPs)의 개수와 하플로타입(haplotypes)에 따라 중앙 결합 네트워크 분석(median-joining network analysis)을 수행하였다. 그 결과, RST네트워크는 RST0로부터 크게 5개의 진화경로(I-1, I-2, I-3, I-4 및 II)를 통한 306개의 유전자 아형(RST0에서 RST63-1)의 진화 관계를 확인하였다.
32개의 국내 분리균주에 RST 네트워크를 적용 분석한 결과, 주요한RST4-4, RST3-1 및 소수의 RST4-5, RST5-1, RST12-6는 모두 동일한 진화경로 (I-1)를 따라 진화하였으나, RST21-1의 APEC O78는 전혀 다른 진화 경로(I-2)를 나타내었다. 크리스퍼(CRISPR) 스페이서 서열분석 결과도 동일 RST내의 O78 균주들 간에 가장 높은 연관성을 보여주며, 이는 RST네트워크 분석 결과와 동일 하였다. 이 결과는 조류에서 O78 항원이 대장균 진화 초기에 정착한 후, 프로파지, 병원성 및 항생제 내성 유전자를 축적함으로써 조류에 특이적인 병원성 E. coli로 진화하였음을 확인할 수 있었다. 반면, 다수의 병원성 인자를 보유한 RST21-1의 APEC O78은 O78항원이 O78외 다른 혈청형으로 수평적으로 이동하여 출현하였을 것으로 추정하였다.
APEC O1 및O2는 조류에서 두번째로 우세한 혈청형이었다. 이 균주는 사람과 동물에서 분리된ExPEC와 매우 높은 유전적 연관성으로 인수공통 감염 위험성이 지속적으로 제기되고 있는 균주이다. 이에 19개의 APEC O1 및 O2를 앞서 진행한 APEC O78 분석과 동일한 방법으로 huExPEC와 비교하였다. 대부분의 APEC O1 및 O2는 RST46-1과 직계후손인 RST47-2와 RST47-9로 분류되었으며, 이들은 모두 K1 협막을 보유하고 있었다. 그리고 APEC O1 및 O2는 같은 RST46-1에 속하는 huExPEC와 유전적 상동성이 높고, CRISPR 스페이서 구성 및 병원성 유전자 보유 패턴에서도 매우 유사하였다. RST46-1 대장균주들이 사람에서 많이 보고되고 있고, 초기 형태의 단순한mPPT패턴이 사람 분리주에서 주로 관찰된다는 점들을 고려하면, RST46-1 APEC O1:K1 및 O2:K1은 사람으로부터 유래하여 조류에 감염되어 큰 피해를 초래하였을 가능성이 매우 높다. 또한 이 균주들은 조류에서 추가적인 변이를 획득하고 있어 공중보건학적으로 중요하게 관리되어야 할 것으로 생각된다.
마지막으로 본 연구에서는, 다제내성균 감염에 효과적으로 대처하기 위해, 기존의 예방적 파지 요법의 새로운 전략을 시도하였다. O78 대장균을 특이적으로 용해하는 두 개의 새로운 파지 (φWAO78-1 및 φHAO78-1)와 K1 캡슐에 특이적인 세 개의 새로운 파지(φYIO1-1, φHAO1-1 및 φHAO2-2)를 분리하여 유전체 및 생물학적 특성을 분석하였다. 국내분리APEC에 대한 살균 효과를 테스트해 보았을 때, 이미 많은 균주들이 분리된 5개의 파지에 대해 높은 저항성을 나타내었다. 감수성이 높은 숙주 균주에서는 대량의 자손 파지 입자를 생산할 수 있다는 점에 착안하여, 감수성 균주와 동시배양으로 대량의 파지를 생산하는 기법을 사용하였다. 감수성세포-보조 장내정착(SAIS) 전략을 평가한 실험에서, 파지 감수성이 높은 균주와 파지를 혼합하여 경구 투여하는 경우, 대조군 대비 분변으로의 파지 배출기간이 1-2주 연장되었다 (p<0.05). 감수성세포-보조 저항성 세포 살균(SARK) 전략을 평가한 실험에서 파지 감수성이 높은 세균과 저항성 세균을 함께 배양하는 경우, 저항성 세균만 배양한 경우보다 높은 파지의 살균 효과를 확인하였다 (p<0.05). 이는 파지와 감수성 세균 동시투여법으로 항생제 내성균들에 대한 새로운 방제책의 가능성을 제시하였다.
본 연구는 APEC의 종합적인 분자유전학적 특성분석을 실시하였고, 특히, 조류에서 높은 발병률을 보이는 APEC O78, O2 및 O1 균주의 진화적 경로추적 및 출현배경을 추정하였다. 또한, 항생제 내성 APEC에 대한 새로운 파지사용법을 제시하였다. 본 연구에서 적용된 RST-네트워크, mPPT, CRISPR 스페이서 분석 및 병원성 유전자와 항생제 내성 분포양상 등의 분석방법들은 앞으로 조류 대장균증 위험성 평가와 APEC의 인수공통전염 가능성을 평가를 위한 유용한 지표로 사용될 것으로 생각한다. 이러한 연구방법 및 결과는 향후 국내 조류 대장균증의 효율적인 방제와 APEC의 공중보건학적인 관리에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.Avian pathogenic Escherichia coli (APEC) is an etiological agent causing avian colibacillosis, resulting in substantial economic losses in the poultry industry. APEC, a subpathotype of extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC), is clinically significant due to its ability to cause various local and systemic organ infections. These infections can lead to inflammation of internal organs and acute mortality.
To date, the reasons why E. coli serogroup O78, O2 and O1 are particularly problematic in avian hosts worldwide remain unclear. Based on the current knowledge, this study aims to address the questions by tracing the emergence and evolution of these APEC serogroups to assess their dominance and transmission risks. Furthermore, alternative methods to control antimicrobial resistance (AMR) APEC were explored with bacteriophages (phages).
Outbreaks of avian colibacillosis in Korea from 2012 to 2024 were investigated using 177 APEC isolated from 611 poultry necropsy cases submitted to the Avian Disease Laboratory at Seoul National University. The predominant serogroups of the isolates were O78 and O2, followed by O24, O88, O15, and O25. rpoB sequence types (RSTs), molecular prophage types (mPPTs), and profiles of virulence factors and AMR were analyzed in the isolated APEC. Additionally, comparative analysis was performed on the whole genome sequences (WGS) of 12 APEC. APEC showed significant diversity in RSTs, with the major groups being RST3-1, RST21-1, and RST4-4. The mPPT profiles varied among RST groups but were observed to accumulate sequentially in the major RST groups. The emergence of APEC harboring numerous virulence genes and exhibiting resistance to multiple antimicrobial classes was confirmed.
To understand why the serogroup O78 of E. coli is predominant in avian populations, the evolution and avian host adaptation of APEC O78 were traced. A new RST-network analysis was developed by incorporating a network method into the existing RSTing for evolutionary analysis of E. coli. By classifying 3101 E. coli based on the number and haplotypes of single nucleotide polymorphisms (SNPs) from the consensus sequence (RST0), a median-joining network analysis of RSTs was constructed. This RST-network revealed 306 subgenotypes (RST0 to RST63-1), which were largely divided into 5 branches (I-1, I-2, I-3, I-4, and II). This new analysis effectively visualized the evolutionary pathways not only of E. coli but also of other Escherichia species such as E. fergusonii, E. albertii, E. marmotae, along with Shigella, and Salmonella enterica, by linking lineages that reflect accumulated SNPs.
Based on the RST-network, the thirty-two APEC O78 isolated in this study were categorized into major groups: RST4-4 and RST3-1 and minor groups: RST21-1, RST4-5, RST5-1, and RST12-6. All RSTs, except for RST21-1 (I-2), appear to have evolved along the same evolutionary pathway (I-1). The results suggest that the prevalence of early-emerging RST3-1 and RST4-4 among APEC O78 likely indicates the early establishment of the O78 antigen in avian hosts. Subsequently, these strains acquired prophages, virulence and AMR genes, evolving into pathogenic E. coli. Meanwhile, RST21-1 APEC O78, which harbors more virulence factors, likely emerged through the horizontal gene transfer (HGT) of the O78 antigen to originally non-O78 E. coli.
This study was extended to include evolutionary analysis of APEC serogroups O1 and O2, which were the second most common serogroups in poultry. These E. coli O1 and O2 exhibit a close genetic relationship to other ExPEC identified in humans and other animals, suggesting a zoonotic risk. Nineteen APEC O1 and O2 were compared with the reference huExPEC, consistent with the analytical approach used in the prior study on APEC O78. Most APEC O1 and O2 possessing the K1 capsule (K1-cps) were classified into RST46-1 and its direct progenitors, RST47-2 and RST47-9. Furthermore, these APEC exhibited high genomic similarity to RST46-1 of huExPEC based on CRISPR spacer content, and the pattern of virulence gene possession. Given that E. coli of RST46-1 are predominant in humans and simple mPPT patterns are primarily observed in human isolates, this suggests that APEC O1:K1 and O2:K1 of RST46-1 may originate from humans and have the potential to cause significant damage to poultry. Furthermore, these strains undergo further evolution in poultry, highlighting the need to monitor APEC as an important pathogen for public health including reverse zoonosis.
To combat multidrug resistance (MDR) bacterial infections, a serious problem in animal and human health, a novel strategy for effectively utilizing phages was proposed. Two phages, φWAO78-1 and φHAO78-1, capable of specifically lysing E. coli serogroup O78, and three phages, φYIO1-1, φHAO1-1, and φHAO2-2, targeting the K1-cps were newly isolated and analyzed in terms of their genomes and physicochemical characteristics. These phages were evaluated for their bactericidal efficacy against APEC, revealing that the APEC already exhibited high resistance to phages. Therefore, new strategies have been developed using highly susceptible cells, leveraging their potential to produce a substantial number of progeny phages. The susceptible cell-assisted intestinal settlement and shedding (SAIS) strategy demonstrated that the in vivo co-presence of highly susceptible cells with phages throughout the intestinal tract prolonged fecal shedding (p < 0.05). An in vitro susceptible cell-assisted resistant cell killing (SARK) strategy verified that phages exhibited enhanced bactericidal activity against highly phage-resistant cells when co-inoculated with highly susceptible cells (p < 0.05). These results demonstrate that the application of SAIS and SARK has the potential to be a promising method for reducing the use of antimicrobials.
This study provides a comprehensive molecular characterization of APEC and traces the evolutionary pathways of the highly prevalent APEC O78, O2 and O1 in poultry. Furthermore, this study proposes a novel phage-based strategy for AMR APEC. The applied analysis methods, including RST-network, mPPTing, CRISPR spacer analysis, and profiling of virulence factors and AMR genes, serve as valuable indicators for assessing the risk of avian colibacillosis and the zoonotic potential of APEC. The results of this study are expected to provide useful information for the effective control avian colibacillosis and for public health management of APEC in the future.General Introduction 1
Literature Review 5
Chapter I. Prevalence and diversity of avian pathogenic Escherichia coli 41
Abstract 42
1.1. Introduction 43
1.2. Materials and Methods 46
1.3. Results 50
1.4. Discussion 65
Chapter II. Tracing the evolutionary pathways of serogroup O78 avian pathogenic Escherichia coli 71
Abstract 72
2.1. Introduction 73
2.2. Materials and Methods 76
2.3. Results 82
2.4. Discussion 102
Chapter III. Evolution and zoonotic risk of avian pathogenic Escherichia coli O1:K1 and O2:K1 111
Abstract 112
3.1. Introduction 113
3.2. Materials and Methods 116
3.3. Results 120
3.4. Discussion 138
Chapter IV. Strategic combination of bacteriophages with highly susceptible cells for enhanced intestinal settlement and resistant cell killing 143
Abstract 144
4.1. Introduction 145
4.2. Materials and Methods 147
4.3. Results 152
4.4. Discussion 167
General Conclusion 171
Supplementary Data 175
References 265
Abstract in Korean 283박
홀로그래픽 블랙홀과 초대칭성
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 자연과학대학 물리·천문학부(물리학전공), 2024. 8. 김석.This thesis investigates the properties of supersymmetric black holes in AdS5 × S5 via the superconformal index of the holographic dual theory, the four-dimensional N = 4 supersymmetric Yang-Mills theory. Especially, this thesis overviews the derivation and computation of the superconformal index of the supersymmetric Yang-Mills theory, and discusses the multiplet that can describe supersymmetric black holes. Finally, the high-temperature limit of the superconformal indices is evaluated, in order to explore possible novel properties regarding the cancellation between bosonic and fermionic contribution to the index.본 논문은 AdS5 × S5 시공간의 초대칭 블랙홀의 특성을 AdS/CFT 대응성에 의해 홀로그래피를 통해 대응하는 4차원 N = 4 초대칭 양-밀스(Yang-Mills) 이론의 지표를 통해 탐구한다. 특히, 이 논문은 초대칭 양-밀스 이론에서의 지표가 어떻게 유도되며 계산되는지 살펴본다. 또한, 초대칭 양-밀스 이론에서 초대칭 블랙홀에 대응할 가능성이 있는 양자 상태에 대해 다룬다. 마지막으로, 초대칭 등각장론의 지표를 고온에서의 극한에서 계산하여, 지표에서 보존에 의한 기여와 페르미온에 의한 기여가 상쇄되는 현상에 관한 새로운 성질을 탐구한다.Abstract
List of Figures
List of Tables
1 Introduction 1
2 Superconformal Algebra in Four Dimensions 4
2.1 Superconformal algebra 4
2.2 Unitary representations of superconformal algebra 7
3 Superconformal Index in Four Dimensions 10
3.1 Witten index 10
3.2 Superconformal index in four dimensions 12
4 4d N = 4 Supersymmetric Yang-Mills Theory 16
4.1 4d N = 4 supersymmetric Yang-Mills theory 16
4.2 Computation of superconformal index 19
4.3 Free BPS gravitons 23
4.4 Supersymmetric black holes 30
5 High-temperature Limit of Index 33
5.1 High-temperature limit (Naive attempt) 33
5.2 High-temperature limit (Proper calculation) 35
6 Conclusion 40
Appendix 42
A psu(2, 24) superconformal algebra 42
Bibliography 43
요 약 49석
Responsibilities of States and the International Community
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 국제대학원 국제학과(국제협력전공), 2024. 8. 이혜영.Disasters, whether natural or man-made, have historically shaped societies and cultures, prompting a shift from perceiving them as divine acts to preventable events. Despite this evolution, a universally accepted, legally binding international framework for disaster management remains absent. This paper investigates the evolution and future direction of International Disaster Law, stressing the imperative of enforceable frameworks to mitigate risks and bolster global resilience. By conducting a thorough review of the existing international legal regimes often mentioned as applicable to disaster situations – namely international humanitarian law, international human rights law, refugee law, and international environmental laws – it identifies limitations in their applicability, leaving gaps in the protection of affected populations and states. Building on these findings the research advocates for a distinct and robust legal framework tailored for disaster management. To underscore the imperative for a new legal framework, it highlights deficiencies in the current international disaster-related framework and proposes improvements based on an analysis of a regional disaster management agreement. It emphasizes the importance of assigning responsibilities to states and the international community to reduce the inequality between the affected states and the affected people. It also stresses the importance of collaboration between affected states and the international community, advocating for concrete provisions in disaster law encompassing prevention, protection, and cooperation. By comprehensively examining the limitations of existing international laws and international frameworks, this research aims to contribute to the development of a comprehensive international legal framework, crucial for enhancing global resilience and response to disasters.자연재해와 인재는 인간의 발전 역사에 함께하며 사회와 문화를 형성해 왔으며, 재난을 신의 행위로 여기던 개념에서 예방 가능한 사건으로 인식이 변화하게 되었다. 이러한 변화에도 불구하고, 재난 관리를 위한 법적 구속력 있는 국제적인 프레임워크는 여전히 부재한 상황이다. 이에 따라, 이 논문은 국제재난법의 발전 과정과 미래 방향성을 조사하여, 재난 발생 위험을 감소하고 재난 발생 이후의 대응 및 회복력을 강화하기 위한 법적 프레임워크의 필요성을 강조하였다. 국제인도법, 국제인권법, 난민법, 국제환경법 등 재난 상황에 적용 가능한 기존의 국제법 체제를 검토하였으며, 재난 관리에 있어 한계점이 존재함을 확인하였다. 또한, 이러한 한계로 인해 재난의 피해자와 피해국에 대한 보호가 충분하지 않다는 점을 지적하였다. 이를 바탕으로, 이 연구는 재난 관리에 특화되고 강력한 새로운 법적 프레임워크의 필요성을 주장하였다. 이를 뒷받침하기 위해, 현재 국제 재난 관련 법적 프레임워크의 약점을 지적하고, 재난 관리 관련 지역협정에 대한 분석을 통해 현재 국제 프레임워크의 개선 방안을 제시하였다. 이 과정에서 국가와 국제사회에 책임을 부여하여 피해 국가와 피해자 간의 불평등을 줄이는 것의 중요성을 강조하였으며 예방, 보호 및 협력을 포함하는 재난법에 대한 구체적인 규정을 옹호하며 피해 국가와 국제사회 간의 협력의 중요성을 강조하였다. 기존 국제법과 국제 프레임워크의 한계를 포괄적으로 검토함으로써, 이 연구는 국제적 재난 예방, 대응 및 회복력을 강화하는데 중요한 포괄적인 국제법적 프레임워크의 발전에 기여하는 것을 목표로 한다.I. Introduction １
II. Background ６
A. Evolution of Disaster Concept and Legal Framework ６
1. Ancient Perspectives on Disasters and Humanitarian Assistance ６
2. Problems with the Evolution of the International Legal Framework ８
B. Evolving Approaches to International Disaster-related Norms １０
1. The First International Initiative: The International Relief Union １０
2. The UN Disaster Relief Coordinator １１
3. Significant UN Resolution in Evolving Disaster-related Frameworks １２
4. The World Conference on Natural Disaster Reduction and the Disaster Risk Reduction Frameworks １３
5. The IFRC and the International Disaster Response Law １５
6. The International Law Commission and the Draft Articles １７
III. Disaster and International Law ２０
A. Basic Concept of Disaster ２１
1. Definition and Taxonomy of Disaster ２１
2. Disasters in Need of International Assistance ２５
3. The Anatomy of Disasters ２７
3.1 Components of Disaster Risk ２７
3.2 Disaster Management Cycle ２８
B. Existing International Law ３１
1. International Humanitarian Law ３１
1.1 Objective and Sources of IHL ３１
1.2 Principles of IHL ３３
1.3 Applicability of IHL to Disaster Situations ３５
2. International Human Rights Law ４０
2.1 Objective and Sources of IHRL ４０
2.2 Principle of IHRL ４３
2.3 Human Rights Endangered in Disaster Situations ４４
2.4 Applicability of IHRL to Disaster Situations ４５
3. International Refugee Law ５２
3.1 Objective and Sources of Refugee Law ５２
3.3 Human Rights in Refugee Law ５６
3.4 Applicability of Refugee Law to Disaster Situations ５７
4. International Environmental Law ６１
4.1 Objective and Sources of IEL ６１
4.2 Principles of IEL ６５
C. Limitations of Existing International Law in Disaster Management ７３
1. Original Objective of the Existing Legal Field ７３
2. Lack of Enforcement and Monitoring Mechanism ７４
3. Necessity of a Distinct Legal Framework for Disaster Management ７５
IV. Responsibilities of States and the International Community in the New Disaster-related Framework ７８
A. Development of the New Disaster-related Framework ７８
1. The Two Areas of Disaster Law ７８
2. Effects of the Implementation of New Frameworks ８０
2.1 Assessing Progress: The Monitoring System ８０
2.2 Assessing Progress: The Midterm Review ８２
3. Limitations of the Current Framework ８３
B. Implication from a Regional Legal Framework ８５
1. The ASEAN Agreement on Disaster Management and Emergency Response (AADMER) ８６
2. Effects of the AADMER in the ASEAN Member States ８９
3. Implications Obtained from the AADMER ９０
C. Suggestions for Further Development of the International Disaster Law ９３
1. Governing Principles ９３
1.1 Humanitarian Principles ９３
1.2 Principle of Prevention９５
1.3 Principle of Protection ９６
1.4 Principle of Cooperation ９８
2. Responsibilities in Pre-Disaster Provisions １０１
2.1 Responsibilities of Individual States １０１
2.2 Responsibilities of the International Community １０３
3. Responsibilities in Post-Disaster Provisions １０５
3.1 Responsibilities of the Affected State １０５
3.2 Responsibilities of the International Community １１０
4. Coordinating Body and Responsible Authorities １１３
4.1 Coordinating Body １１３
4.2 Responsible Authorities １１４
V. Conclusion １１６
Bibliography １２２
Appendix １３４
국문 초록 １４１석