지역 및 전구적 관점에서의 이차 입자 생성 및 후속 성장 경향 분석

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 자연과학대학 지구환경과학부, 2023. 8. 김상우.Korea-Unites States Air Quality (KORUS-AQ) 관측 캠페인 기간 동안에 수행된 항공 관측을 바탕으로 한반도 자유대기의 이차 입자 생성(new particle formation)과 관계된 주요 이차 무기 화학종 및 화학 반응 과정의 특징을 조사하였다. 2016년 5월 31일의 황해상 자유대기 이차 입자 생성 사례에는 이산화황으로부터 황산염으로의 전환 과정이 지대한 기여를 했을 것으로 생각 되었다. 일산화탄소에 대한 황산염의 비율은 기온 및 상대습도와 모두 양의 상관관계를 지니고 있었는데, 이를 통해 수용액상뿐만 아니라 기체상 반응 경로 또한 황산염 형성에 영향을 미쳤다는 것을 알 수 있었다. 특히 자유대기 이차 입자 생성은 대륙으로부터 얕은 해상 대기경계층으로의 이산화황 전구물질 수송 하에서 적은 에어로졸 표면적 및 강한 태양복사와 같은 자유대기만의 이차 입자 생성 발생 호조건과 관계되어 있을 수 있다. 추가적으로 310 nm 직경 초미립자 수농도의 수직적 분포를 통해 KORUS-AQ 관측 캠페인 기간 중 전체적인 이차 입자 생성의 특성을 살펴보았다. 초미립자 수농도는 1 km 고도 이하에서 최대(7606±12003 cm-3)를 보여, 한반도 이차 입자 생성은 자유대기 보다는 대기경계층 내부에서 더 빈번하게 혹은 강하게 발생한다는 점을 확인하였다. 대기 전구물질의 배출 변화가 이차 입자 생성 발생에 미치는 영향은, 전구물질 증기와 기존재하는 큰 입자가 만들어내는 응결/응고 싱크 간의 관계에 의해서 결정되기 때문에 상당히 복잡하게 나타날 수 있다. 따라서 코로나로 인한 봉쇄조치 기간동안 3개의 지표 배경대기 관측소(백령도, 안면도, 제주 봉성)에서 얻어진 입자 크기 분포 관측자료를 바탕으로 동아시아 지역에서 응결 증기의 시간적 변화가 입자 크기 분포(particle number size distribution)에 미치는 영향을 평가하였다. 핵화모드( 90 nm) 입자의 수농도는 봉쇄조치 기간동안 백령도에서 각각 약 34%, 29% 감소를 보였다. 그러나 안면도는 국지 배출의 영향 하에서 핵화 및 축적모드 입자의 미미한 감소만이 이루어졌다. 제주 봉성은 봉쇄조치 기간동안 백령도의 입자 크기 분포와 유사한 변화를 보였으나, 상대적으로 높은 고도로 인해 그 감소폭은 상대적으로 적었다(핵화모드 및 축적모드에서 각각 11%, 24% 감소). 객관적인 수치를 이용하여 이차 입자 생성 사례를 비사례로부터 구분하기 위하여 관측된 입자 크기 분포에 Cyclostationary empirical orthogonal function (CSEOF) 기법을 적용하였다. 관측된 입자 크기 분포 자료로부터 추출된 첫 번째 모드의 로딩 벡터가 세 지역에서 모두 소위 바나나 모양이라고 불리는 이차 입자 생성 동안의 전형적인 일변화를 나타내고 있었기 때문에, 그에 해당하는 첫 번째 모드의 주성분 진폭이 이차 입자 생성 사례 분류에 이용되었다. 봉쇄조치 기간동안 이차 입자 생성 발생의 기상학적 호조건이 만들어졌음에도 이차 입자 생성 빈도는 백령도, 안면도, 제주 봉성에서 각각 7%, 1%, 7% 감소하였다. 이차 입자 생성 발생 시간대(오전 812시) 동안에 산출된 황산 추적자 분석 결과, 안면도 및 제주 봉성에서는 봉쇄조치 기간동안 감소한 황산 추적자가 이차 입자 생성 발생의 결정적인 요인으로 작용하였으나, 백령도의 이차 입자 생성 발생은 황산 추적자 변동과 관계가 없었다. 근처 국지 배출원의 부재와 낮은 고도가 만들어내는 시너지 효과를 고려해볼 때, 백령도는 다른 두 지역에 비해 높은 응결 싱크에 대한 황산 추적자 비율(~13.684±13.715 ppb W m-2 s)로부터 예상되는 황산 추적자의 포화 하에서 다른 지역에 비해 대륙 기원의 유기 화학종의 감소에 더욱 직접적인 영향을 받았을 것으로 사료된다. In-Situ AeRosol GAW Network (SARGAN)에 참여중인 관측소들에서 측정된 전구 입자 크기 분포 자료 분석을 통해 입자 크기 분포 및 이차 입자 생성 분석의 시공간적 규모 확장을 도모해 보았다. 먼저 이용 가능한 연속 관측 자료가 5년보다 긴 관측소들만을 선택하여(27개 관측소; 도시지역 8개, 시골지역 15개, 배경대기지역 4개) 입자 크기 분포와 이차 입자 생성의 환경적 특성을 상세히 분석해보았다. CSEOF 기법을 기반으로 산정된 이차 입자 생성 빈도는 도시 지역에서 약 43%를 보이며 가장 높았다. 인위적 영향이 최소화되는 관측 환경에서 전반적으로 낮은 이차 입자 생성 빈도가 산출되었다. 이는 실제 대기에서 관측 환경별 전구물질 배출의 차이가 기존재하는 큰 입자로부터 만들어지는 응결 혹은 응고 싱크의 차이보다 이차 입자 생성 발생에 있어서 더 중요한 요인일 수 있다는 점을 시사한다. 전구 입자 크기 분포에 대해서는 총 수농도(10500 nm), 핵화 모드 입자 수농도(1025 nm), 축적 모드 입자 수농도(100500 nm)로 나누어 입자 직경에 따라 체계적인 분석을 수행하였다. 핵화 및 축적모드 입자 수농도의 합에 대한 핵화모드 입자 수농도 비율로 정의되는 핵화모드 입자 비율은 가장 높은 총 수농도를 보이는 도시 지역에서 가장 높았으며(6070%), 이는 에어로졸 총 수농도를 설명하는 데에 있어서 이차 입자 생성의 빈도 혹은 강도의 중요성을 시사한다. 다른 지역에 비해 도시 지역에서는 입자 크기 분포의 단일봉 분포 상 가장 작은 정점 직경(~19 nm)를 보여, 이차 입자 생성이 입자 크기 분포에 미치는 지대한 영향 또한 확인하였다. 이차 입자 생성 발생이 입자 크기 분포에 미치는 영향은 또한 전구적 경향에서도 확인되었다. 모든 통계적으로 유의한 이차 입자 생성 빈도의 경향은 관측 환경과 관계없이 전부 감소 경향이었다. 또한 대부분의 관측소에서 이차 입자 생성 감소 경향은 핵화 모드 수농도의 감소 경향으로 이어졌다. 더욱이 모든 관측 환경에서 십수년간의 이차 입자 생성 빈도의 감소는 또한 50 nm보다 큰 잠재적 구름응결핵 수농도의 감소 경향과 긴밀하게 연관되어 있었다. 이는 통계적으로 유의한 전구 이차 입자 생성 빈도 감소 경향이 구름응결핵 크기 에어로졸을 잠재적 구름응결핵으로 취급하는 접근 하에서 구름 응결핵의 전구적인 감소와 연관 되어있을 수 있다는 것을 시사한다.Major secondary inorganic species and chemical processes associated with new particle formation (NPF) events in the free troposphere (FT) over the Korean Peninsula were characterized using aircraft observations conducted during Korea-United States Air Quality (KORUS-AQ) campaign (May–June 2016). During the FT NPF case (31 May, 2016) over the yellow sea, conversion of SO2 to sulfate seemed to highly influence the NPF event. Sulfate-to-CO ratio had a positive correlation with both the temperature and relative humidity, implying that not only aqueous-phase pathways, but also gas-phase reactions might be attributed to sulfate formation. Particularly, FT NPF event on 31 May can be possibly connected to the favorable conditions for NPF occurrence in the FT, such as decreased aerosol surface area and increased solar radiation under the transport of SO2 precursors from continent to shallow marine boundary layer. Additionally, an elaboration on the overall NPF characteristics during the KORUS-AQ campaign was conducted through the vertical profile of the number concentration of ultrafine particles with diameters between 3 nm and 10 nm (NCN3-10). NCN3-10 during the entire KORUS-AQ period showed maximum (7606 ± 12003 cm-3) at below 1 km altitude, suggesting that NPF events around the Korean Peninsula were frequent or intense in boundary layer (BL) rather than FT. Impacts of emission changes in atmospheric precursors on NPF occurrence can be complex as it is determined by the relationship between the concentration of precursor vapors and condensation/coagulation sink built by pre-existing large particles. The impact of the temporal variability in condensing vapors on the particle number size distribution (PNSD) and NPF over Asian continental outflow was evaluated based on the PNSD observation at three regional lowland background sites during the Coronavirus disease 2019 (COVID-19) lockdown (LD) period. The number concentrations of nucleation- ( 90 nm) particles significantly decreased in Baengryeong (BRY) during the LD period, showing ~34% and ~29% decreases, respectively. However, PNSD in Anmyeon (AMY) showed only a slight decrease in nucleation-/accumulation-mode particles under the impact of local emissions. Bongseong (BOS) experienced similar variation in PNSD to that in BRY, but the reduction was weaker (11% and 24% in the nucleation- and accumulation- modes, respectively) because of its relatively higher altitude. The cyclostationary empirical orthogonal function (CSEOF) technique was applied to the measured PNSDs to distinguish NPF event days from non-NPF days based on the objective numerical values. Because all three cyclostationary loading vectors of mode 1 extracted from observed PNSD data represented the typical diurnal evolution pattern during the regional NPF events (i.e. banana-shape), corresponding mode 1 principal component amplitude was used to classify NPF events. Although favorable meteorological conditions for NPF occurrence was built up during the COVID-19 LD period, NPF frequency decreased by 7%, 1%, and 7% in BRY, AMY, and BOS, respectively. The sulfuric acid (H2SO4) proxy during NPF occurrence time (8–12 local hours) suggested that decrease of sulfuric acid proxy played a determining factor for suppression of NPF occurrence in AMY and BOS; however, NPF occurrence in BRY was not associated with the H2SO4 proxy level. Considering the synergetic effect made by absence of nearby local sources as well as low altitude, BRY was more likely to be influenced by the reduction in organic species from the continental sources than other sites under the saturation of H2SO4 proxy inferred from the highest H2SO4 proxy relative to CS ([H2SO4 proxy]/[CS]; ~13.684±13.715 ppb W m-2 s) during the NPF occurrence time. As an expansion of spatial and temporal scale of the PNSD and NPF analysis, global PNSD data measured in the stations joining in-Situ AeRosol GAW Network (SARGAN) were analyzed. Among them, measurement sites whose available continuous data were longer than 5 years (27 sites; 8 urban, 15 rural, and 4 remote sites) were selected to elaborate on the environmental characteristics in PNSD and NPF. NPF frequency estimated based on CSEOF technique was the highest in urban regions, occurring around 43% of total observation days. The relatively low NPF frequencies were generally estimated at the observation environments whose anthropogenic influences are minimal. In the ambient air, the difference in the magnitude of precursor emissions according to the observation environment can be a more important factor than NPF occurrence in the competitive relationship between precursor emissions and condensation or coagulation sink built by pre-existing large particles. PNSD analysis was conducted based on the systematic division of particle diameters: particle number concentration of total- (10500 nm; Ntot), nucleation- (1025 nm; Nnuc), and accumulation (100500 nm; Nacc) mode particles. Nnuc ratio [Nnuc/(Nnuc+Nacc)] became generally high (6070%) in the urban sites with the highest Ntot, suggesting that the frequency or intensity of NPF is important for explaining Ntot. The uni-modal peak located at the lowest diameter (~19 nm) also implied the impact of NPF events on PNSD in urban sites. Significant impact of the NPF occurrence on PNSD was also identified in the global trend. All the statistically significant NPF frequency trends were negative regardless of observation environment. Most of the negative NPF frequency trends resulted in the negative Nnuc trends in most of the stations. Furthermore, decadal decrease of NPF frequency was closely connected to the statistically significant negative trend of N50 (particle number concentration with the diameter larger than 50 nm) in all of the observation environments. This suggests the statistically significant negative NPF frequency trend can be associated with the global decadal decrease cloud condensation nuclei (CCN) number under the assumption regarding CCN-sized aerosols (N50) as potential CCN.Abstract i List of Figures viii List of Tables xiii Chapter 1. Introduction 1 1.1 Background and Motivation 1 1.2 Scientific Questions 3 1.3 Objectives of this study 7 Chapter 2. Measurements and analysis 11 2.1 Condensation particle counter (CPC) 11 2.2 Mobility particle size spectrometer (MPSS) 12 2.3 Cloud condensation nuclei (CCN) counter 13 2.4 Cyclostationary empirical orthogonal function (CSEOF) 13 Chapter 3. Characteristics of PNSD and NPF over Asian continental outflow 17 3.1 Spatial characterization of the NPF and PNSD over Korea 17 3.2 Evaluation of pandemic lockdown effect on the PNSD and NPF over Asian continental outflow 27 Chapter 4. Trend analysis of PNSD and NPF on the global scale 49 4.1 Elaboration on the environmental characteristics from multi-year PNSD observation from in-Situ Aerosol Global Atmosphere Watch Network (SARGAN) 49 4.2 Global trend of PNSD and NPF 69 4.3 Influence of the global NPF change on the CCN-sized aerosols 77 Chapter 5. Summary and conclusions 85 References 91 국문 초록 109박

An Analysis of Immigration Policies since Ronald Reagan

학위논문 (석사) -- 서울대학교 대학원 : 국제대학원 국제학과(국제지역학전공), 2021. 2. 은기수.During the 2016 presidential election, candidate Donald Trump and his immigration policy campaign had become a subject of controversy. It was widely believed that the election of Trump would cause a drastic change to the immigration policy of the country, and it would impact people such as Mexicans, high skilled immigrants, and society. (Verea, 2018; Martin, 2017; Miner and Peterson 2018; Pierce et al., 2018). As concerned, soon after entering the White House, his immigration reform was severely criticized. Only five days after as a president, he signed two executive orders under the purpose to secure public safety: Enhancing Public Safety in the Interior of the United States and Border Security and Immigration Enforcement Improvements. These orders enforced border security and removed undocumented aliens. In addition to these two orders, he has used several executive orders and proclamations to revoke and amend previous immigration policies, especially that of President Obama. Followed by the waves of executive orders issued, news media competed to publish its critical opinion on Trumps immigration policies. The New York Times (2020) recently published an article Trumps Overhaul of Immigration is worse than you think stating that his immigration policy has affected every aspect of immigration negatively and it is difficult to undo. Waldman (2019) wrote an opinion about how Trumps immigration policy is cruel with its harsh stance. However, these articles raised the question, whether President Trumps immigration reform departed from past administrations as described in news media and journals or is it a continuation. The author further question, if there is a difference, what could it be, and why Trump has made such a change. To answer the following questions, the article goes through the content of the US immigration reform from Reagan through Trump, analyzing the trend of the anti-immigration approach. It did not start with Trump but began in the early history of the United States. By examining the immigration laws in the contemporary era, the author concluded that the past acts have paved a path to current immigration policy. The Immigration Reform and Control Act of 1986 (IRCA) and Illegal Immigration Reform and Immigrants Responsibility Act of 1996 (IIRIRA) were the start of expanding cracking down enforcement on immigrants and was further enhanced through the next presidents. Trump may have altered some of the previous immigration policies, but it remained similar to the direction of the past laws. The article compares practices of overall executive power used by presidents, especially from Reagan to Trump, and how many were related to immigration policy. From this, the author found out that President Trumps use of presidential directives has exceeded the former presidents in changing the immigration policy, in other words, his method of altering the policy differed from the past. Lastly, the paper concludes with an explanation of why Trump has focused on immigration and how it led to winning the 2016 presidential election. This article provides an insight to explain the current immigration crisis that the United States faces under President Trump with historical analysis on the root of anti-immigration policy. Understanding the history of deeply rooted anti-immigrant sentiments in the United States may help resolve the current immigration crisis.2016년 대선 당시 도널드 트럼프 후보의 이민정책 캠페인은 논란의 대상이 되었다. 트럼프 당선으로 자국의 이민정책에 큰 변화가 생기고 멕시코인, 고숙련 이민자, 사회 등 사람들에게도 영향을 미칠 것이라는 게 중론이었다. (베레아, 2018; 마틴, 2017; Miner and Peterson 2018; Pierce et al., 2018.) 백악관에 들어선 직후 그의 이민 개혁은 심한 비난을 받았다. 대통령 취임 후 불과 5일 만에 공안 확보를 목적으로 두 차례 행정명령에 서명했다: 미국 내 공공 안전 강화 및 국경 보안 및 출입국 관리 개선. 이 명령들은 국경 보안을 강화하고 불법 체류 외국인을 제거하는데 목적을 두었다. 그는 이 두 가지 명령 외에도 여러 차례 행정 명령과 위임장을 사용해 이전의 이민 정책, 특히 오바마 대통령의 정책을 취소하고 수정했다. 뉴스 매체들은 경쟁적으로 트럼프의 이민정책에 대한 비판적 의견을 쏟아냈다. 뉴욕타임스(2020)는 최근 트럼프 대통령의 이민정책이 이민의 모든 측면에 부정적 영향을 미쳐 되돌리기가 어렵다는 내용의 '트럼프의 이민개혁은 생각보다 심하다'는 기사를 실었다. 월드먼(2019년)은 트럼프의 이민정책이 얼마나 '가혹'한 것인가에 대한 의견을 썼다. 이 논문은 트럼프 대통령의 이민개혁이 과거 정권과 정말로 다른지 의문을 제기한다. 저자는 더 나아가 만약 정부 이민 정책간의 차이가 있다면 무엇이 다른지, 또한 트럼프 대통령이 왜 이런 변화를 이뤄냈는지 등을 질문한다. 다음의 질문에 답하기 위해 나는 대통령, 특히 레이건에서 트럼프에 이르기까지 대통령이 사용하는 전반적인 행정권력의 관행을 비교하는 것부터 시작해 이민정책과 관련된 것이 몇 개인가를 비교하는 것부터 시작한다. 역대 대통령들에 비해 트럼프 대통령은 과도한 행정력을 동원해 이민정책을 변화시켰다. 그럼에도 그의 이민개혁 내용은 과거에서 벗어나지 않았다. 이어 논문에서 반(反)이민 정책은 트럼프에서 시작된 것이 아니라고 설명한다. 현대 이민법을 살펴봄으로써 과거의 정책이 트럼프 행정부의 이민정책과 유사한 점을 찾아내었다. 1986년의 마약 남용 방지법과 1996년의 불법 이민 개혁 및 이민자 책임법(IIIRA)은 이민자에 대한 "철저한" 집행을 확대하기 시작했으며 빌 클린턴과 같은 차기 대통령을 통해 더욱 강화되었다. 트럼프 대통령이 일부 정책을 수정했을지는 몰라도 그의 이민 정책은 과거법의 연속이라고 할 수 있다. 이 글은 오늘날 트럼프의 이민정책을 낳은 반이민 정책의 근원에 대한 역사적 분석으로 통해 설명을 제공한다. 이민정책 역사의 뿌리 깊은 정서를 이해하는 것은 현재의 미국의 이민정책을 이해하는데 도움을 준다.Abstract i Chapter Ⅰ. Introduction 1 1. Study Background 1 2. Literature Review 3 3. Methodology 5 Chapter Ⅱ. History of Immigration Reform 8 1. Ronald Reagan 10 2. George H. W. Bush 12 3. Bill Clinton 14 4. Geroge W. Bush 18 5. Barack Obama 21 Chapter Ⅲ. Trump and Immigration Policies 26 1. Zero-Tolerance Policy: Enforcement of Immigration Laws 27 2. The Wall 30 3. Muslim Ban: Imposing Entry Restrictions 34 4. Detention of Illegal Immigrants 39 5. DACA 40 Chapter Ⅳ. Usage of Executive Power on Immigration Policy 43 Chapter Ⅴ. The Reason Behind Trumps Immigration Policies 49 Chapter Ⅵ. Conclusion 52 Bibliography 54 Appendix 61 국문초록 (Abstract in Korean) 63Maste

모세관 현상 기반의 패터닝 기법을 활용한 고효율 삼차원 면역세포 항암효능 평가 플랫폼

학위논문 (박사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 기계공학부, 2020. 8. 전누리.Organs-on-chips have been developed for recapitulating human organ functions in in vitro as microfabrication techniques meet biology since the early 2000s. Specifically, polydimethylsiloxane (PDMS) based microfluidic devices enabled to mimic organ functions by providing spatially compartmented cell patterning for culturing cells with in vivo like layout. The selective cell patterning enabled 3D cell culture and spatiotemporal analysis which were challenging to conduct with conventional cell culturewares such as petri-dishes, flasks, and well-plates. However, traditional organs-on-chips have limitations in salability, experimental throughput, and absence of standard due to their closed channel designs based on PDMS. Here, we introduce two capillarity guided patterning (CGP) methods by integrating microstructures with conventional cell culturewares. First, we fabricated micropillar arrays on open polystyrene (PS) surfaces and the micropillars can capture liquids swept over the surface. Using the devices, we demonstrated 3D culture applications, single cell capturing and retrieval and multiple cell co-culture. Second, we integrated rail-structures with microplate. Beneath a rail-structure, hydrogel precursors can selectively remain according to meniscus dynamics when the pre-loaded precursors are aspirated. These two CGP methods can be produced with injection molding and provide enhanced experimental throughput. Using the rail-based CGP method, we developed a 3D cytotoxicity assay for cancer immunotherapy based on an injection molded plastic culture (CACI-IMPACT) device to assess killing abilities of cytotoxic lymphocytes in 3D microenvironment through a spatiotemporal analysis of the lymphocytes and cancer cells embedded in 3D extra cellular matrix (ECM). Owing to the aspiration-mediated patterning, hydrogel precursors can be patterned in 12 wells within 30 s. For functional evaluation of the cytotoxic lymphocytes engineered for cancer immunotherapy, HeLa cells encapsulated by collagen matrix were patterned beneath low rails and NK-92 cells were loaded into the channel formed by the collagen matrix. We observed infiltration, migration and killing activity of NK-92 cells against HeLa cells in collagen matrix. Through image-based analysis, we found ECM significantly influences migration and cytotoxicity of lymphocytes. Hence, the CACI-IMPACT platform has the potential to be used for pre-clinical evaluation of ex vivo engineered cytotoxic lymphocytes for cancer immunotherapy against solid tumors, and the CGP methods are expected to accelerate the commercialization of organs-on-chips.장기모사칩은 2000년대 초부터 마이크로 공정 기술이 생물학적 연구에 활용됨에 따라 인간 장기 기능을 모사하기 위해 개발되었다. 구체적으로, polydimethylsiloxane (PDMS) 기반 미세유체 장치는 공간적으로 구분된 세포 패터닝을 가능케 함으로써 생체와 유사한 구조로 세포를 배양할 수 있게 해주었다. 이러한 세포 패터닝은 페트리 디쉬, 플라스크, 혹은 웰플레이트와 같은 기존의 세포 배양 도구에서는 수행하기 어려운 삼차원 세포 배양과 그 안에서의 시공간적 분석을 가능하게 하였다. 하지만, 종래의 장기모사칩은 PDMS에 기반한 닫힌 형태의 채널 설계로 인해 낮은 생산성, 낮은 실험 효율, 낮은 장비 호환성을 갖는다. 따라서, 본 연구는 대중적인 세포 배양 장치들에 마이크로 구조물을 통합한 두가지 모세관 현상 기반의 패터닝 방법을 제시한다. 첫번째 방법은 페트리 디쉬나 polystyrene (PS) 필름과 같이 개방된 PS 표면에 마이크로 기둥 어레이를 제작하여 그 위에서 액체가 쓸려 지나갈 때 기둥 구조물들 사이에 액체를 포획하는 방식이다. 마이크로 기둥 어레이의 배치에 따라 나노리터부터 마이크로리터에 이르는 액체를 빠르게 패터닝할 수 있게 한다. 이러한 기둥 구조를 활용하면 다양한 세포의 배치 및 배양이 가능하여, 본 연구에서는 삼차원 환경에서의 단일세포 배양과 다세포 공배양 플랫폼으로의 활용 가능성을 제시하였다. 두번째 방법은 마이크로 레일 형태의 마이크로구조물을 표준화된 마이크로 플레이트의 웰과 통합하여 고효율 삼차원 배양 플랫폼을 제시한다. 레일 구조의 아래에 주입된 액체가 빨아들여질 때 구조물에 의해 형성된 액체-기체 계면들의 순차적 이동을 활용하여 특정 레일의 아래에만 액체를 남기는 기술을 개발하였다. 이 두가지 모세관 현상 기반 패터닝 방법을 위한 장치들은 사출성형으로 대량생산이 가능하고 우수한 실험 효율을 갖는다. 이 중 레일 구조를 활용한 흡인 기반의 패터닝 방법을 이용하여 면역세포치료제의 성능 평가를 위한 사출 성형된 플라스틱 어레이 배양 장치 (CACI-IMPACT)를 개발하였다. 흡인 기반 패터닝 덕분에 20 μl 파이펫으로 빨아들인 하이드로젤 용액을 30 초 이내에 12개의 웰에 패터닝 할 수 있었다. 면역세포치료제의 기능적 평가를 위해, 콜라겐 젤에 포함된 HeLa 세포를 패터닝하고 NK-92 세포의 콜라겐 매트릭스 내부로의 침투, 매트릭스 내부에서의 이동 및 암세포 살해 활동을 관찰하였다. 이를 통해 세포외기질이 세포 독성 림프구의 이동 및 세포 독성에 상당히 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 암세포와 세포 독성 림프구의 고효율 삼차원 공동 배양을 가능하게 하는 본 플랫폼은 고형 종양에 대한 면역 치료를 위해 개발된 세포 독성 림프구의 전임상 평가에 사용될 가능성이 있으며, 본 연구에서 개발 및 사용된 모세관 현상 기반 패터닝 기술들은 장기모사칩의 상용화를 가속화시킬 것으로 기대한다.Chapter 1. Introduction 1 1.1. History of organs-on-chips 1 1.2. Challenges in current organs-on-chips 4 1.3. Models for cancer immunotherapy 7 1.4. Purpose of research 8 Chapter 2. Microstructure-guided multi-scale liquid patterning on open surface 11 2.1. Introduction 11 2.2. Materials and Methods 13 2.2.1. Fabrication of the microstructured PS surface 13 2.2.2. Single cell isolation and retrieval of single colony 16 2.2.3. In vitro vasculogenesis 17 2.2.4. Visualization of the in vitro blood vessel 19 2.3. Results and discussion 18 2.3.1. Liquid patterning process 18 2.3.2. Comparison of microliquid trapping with a micropillar array and microwells 30 2.3.3. Arrangement of micropillars for controlling the volume and shape of patterned liquids 33 2.3.4. Single cell culture & recovery platform 37 2.3.5. Sequential patterning for co-culture in a 3D microenvironment 42 2.4. Conclusions 46 Chapter 3. Aspiration-mediated microliquid patterning using rail-based open microfluidics 47 3.1. Introduction 47 3.2 Materials and Methods 50 3.2.1. Fabrication of open microfluidic devices 50 3.2.2. Cell culture 50 3.2.3. Hydrogel micropatterning 51 3.2.4. Image analysis 52 3.3. Results 53 3.3.1. Microstructures for aspiration-mediated patterning 53 3.3.2. Theoretical analysis of microchannel formation 56 3.3.3. Formation of multiple discrete microchannels 63 3.3.4. An application for screening vasculogenic capacities 70 3.4. Conclusions 75 Chapter 4. High-throughput microfluidic 3D cytotoxicity assay for cancer immunotherapy 77 4.1. Introduction 77 4.2. Materials and Methods 81 4.2.1. Cell culture 81 4.2.2. Fluorescent labeling of live and dead cells 81 4.2.3. 3D cytotoxicity assay using gel patterned device 82 4.2.4. Image analysis 83 4.2.5. 2D cytotoxicity assay 84 4.3. Results 84 4.3.1. Design and fabrication of devices 84 4.3.2. Cytotoxicity assay in 3D ECM environment 89 4.3.3. 3D ECM reduce cytotoxicity 94 4.3.4. Dense ECM impede migration of CLs 98 4.4. Conclusions 104 Chapter 5. Concluding Remarks 110 Bibliography 113 Abstract in Korean 124Docto

창발적 해악론을 중심으로

학위논문 (박사) -- 서울대학교 대학원 : 법과대학 법학과, 2021. 2. 김도균.오늘날 딥러닝으로 대표되는 최신기술의 발전으로 인공지능은 인류에게 많은 편익을 가져다주고 있다. 그러나 동전의 양면으로 인공지능은 인류가 알지 못한 새로운 위험을 현실화하여 다종다양한 해악을 산출하고 있기도 하다. 인공지능이 유발하는 해악은 해킹이나 개인정보 침해와 같이 인간이 종래 일으켜온 문제와 크게 다르지 않은 유형이 있는가 하면, 그저 우연한 오작동으로부터 비화한 차별과 같은 새로운 유형도 있는 상황이다. 전자와 후자의 해악에 각기 상응하는 최적화된 처방을 제시하려면 현상적 진단을 넘어선 근본적 원인의 규명이 요구된다. 제2장은 새로운 유형의 해악을 유발하는 원인을 인간과 인공지능이라는 두 가지 인지체계의 마찰에서 찾았다. 양자는 모두 불확실성이라는 근원적 제약조건을 공유하면서, 주어진 문제를 해결하기 위해 제각기 다른 형태의 제한적 합리성을 구현하였다. 구체적으로 인간의 (자연)지능은 시스템 1에 주로 의존하고, 인공지능은 시스템 2에 주로 의존하는 형태로 인지체계가 구축되었다. 이처럼 작동방식이 다른 두 가지 인지체계가 같은 시공간에서 각기 의사결정을 내놓으면서 다양한 종류의 마찰이 발생하였고, 이에 따라 오늘날 인공지능은 종래의 인류와는 다른 경로로 해악을 낳게 되었다. 제3장은 이러한 문제의식을 바탕으로 서로 다른 두 가지 해악의 유형을 개념적으로 정립하는 작업을 하였다. 먼저 해악이라는 개념의 초석을 다진 것으로 평가되는 밀의 해악의 원리와 파인버그의 해악이론에 대해 상세히 다루었다. 이어서 필자의 문제의식을 전통적 해악이론에 대입하여 두 가지 유형의 해악을 규정하였다. 하나는 인류가 진화와 학습을 토대로 공유하는 정형적 경로로부터 선형적으로 유발된 인과적 해악이다. 다른 하나는 복수 구성요소의 상호작용에 의해 거시적 효과가 미시적 부분합을 넘어선 창발 현상에 기초한 창발적 해악이다. 인공지능의 작동은 인간의 행위와 외형만 보면 유사한 효과를 낳지만, 일부 특성이 과도하거나 과소하게 발현되므로 창발적 해악의 발생을 급증하게 하는 원인이 되었다. 제4장은 인과적 해악과 창발적 해악의 구분에 기초하여, 창발적 해악에 특유한 제도적 대안을 고찰하였다. 정보의 부족이 부각되는 창발적 해악에 대해서는 이분법적 규율에 특유한 법제도라는 공식적 제도에 비해 유연한 비공식적 제도를 통한 잠정적 규율이 요구된다. 필자는 이러한 문제의식을 공유하는 일련의 비공식적 제도군을 자생적 질서라는 개념으로 포섭한 뒤 법이라는 공식적 제도와 대비하였다. 나아가 인과적 해악과 창발적 해악의 대비와 공식적 제도와 비공식적 제도의 대비를 조합하면서 원인과 처방이 어긋날 때 발생하는 제도실패의 의미와 사례를 고찰하였다.With the development of technology represented by deep learning today, artificial intelligence brings many benefits to human beings. However, on both sides of the coin, artificial intelligence is also producing a variety of harm by realizing new risks that humans have not known. There are types of harm caused by artificial intelligence, such as hacking and personal information infringement, that are not very different from the problems that humans have caused before. On the other hand, there are new types of harm caused by artificial intelligence such as discrimination from mere accidental malfunctions. In order to propose an optimized prescription corresponding to the former and the latter types of harm, the investigation of the root cause beyond phenomenal diagnosis is required. Chapter 2 finds the cause of new types of harm from the friction between two cognitive systems: human and artificial intelligence. Both share the fundamental constraint of uncertainty, and implement different forms of bounded rationality to solve problems. Specifically, while natural intelligence of humans mainly depends on system 1, artificial intelligence is mainly based on system 2. As the two cognitive systems with different operating methods make their own decisions in the same time and space, various kinds of friction have arisen, and this acts as a main cause of todays artificial intelligence-induced harm. Chapter 3 conceptually defines two different types of harm. First, the harm principle, which is considered to have laid the foundation for the concept of harm, is dealt with in detail. Subsequently, two types of harm are derived, which is inspired by Feinbergs traditional theory. One is the causal harm induced linearly from the formal path that humans share on the basis of evolution and learning. The other is the emergent harm based on emergent phenomena where the macroscopic effect exceeds the microscopic subtotal by the interaction of multiple components. At first glance, the effect of the action of artificial intelligence and the act of human behavior is almost the same. However, since human and artificial intelligence differ in many respects, some characteristics tend to be overestimated or underestimated, resulting in emergent harm. Chapter 4 examines the appropriate institutional approach to both types of harm. For emergent harm, in which the lack of information is highlighted, provisional regulation is required through a flexible institution compared to the formal one. I take up a series of informal institutions with the concept of the spontaneous order, and then compare them with the formal institution of law. Furthermore, by combining the contrast between causal and emergent harm, and between formal and informal institution, the meaning and cases of institutional failure are examined.제1장 논의의 출발점 1 제1절 연구의 주제 1 제2절 연구의 범위 5 I. 인공지능 5 II. 해악 8 제3절 연구의 방법론 9 제4절 연구의 개관 12 제2장 인공지능의 이해 13 제1절 제한적 합리성으로서의 지능 13 I. 지능이란 무엇인가 13 1. 지능의 개념 13 2. 지능의 구성요소 17 3. 지능의 미래 25 4. 소결론 28 II. 불확실성과 지능 29 1. 제한적 합리성 29 2. 전망이론 41 3. 소결론 48 제2절 인공지능 50 I. 인공지능의 개념 50 1. 문제의 제기 50 2. 국내의 논의 51 3. 해외의 논의 53 4. 논의의 난맥상 55 5. 소결론 57 II. 인공지능의 철학적 쟁점 58 1. 인공지능과 심신문제 58 2. 튜링 테스트와 계산주의 인공지능 비판 63 III. 인공지능의 방법론 69 1. 기호주의 69 2. 연결주의 75 3. 머신러닝과 딥러닝 79 4. 소결론 91 제3장 인공지능과 해악 95 제1절 문제의 제기 95 제2절 자유와 해악 97 I. 자유란 무엇인가 97 1. 자유 개념의 구성요소 97 2. 자유와 자유의 제약조건 99 II. 해악이란 무엇인가 103 1. 해악의 원리 103 2. 해악 개념 분석 105 III. 인과적 해악과 창발적 해악 118 1. 인과적 해악 118 2. 창발적 해악 122 제3절 인공지능과 창발적 해악 138 I. 논의의 출발점 138 II. 창발적 해악의 원인과 사례 141 1. 인간과 인공지능 인지체계의 마찰 141 2. 인공지능과 차별 152 제4장 창발적 해악의 해소방안 171 제1절 논의의 출발점 171 제2절 창발적 해악과 자생적 질서 174 I. 자생적 질서의 출현 174 1. 자생적 질서의 개념 174 2. 코스 정리 177 3. 사회적 선호 180 4. 소결론 189 II. 자생적 질서의 조직화 193 1. 거버넌스의 개념 193 2. 자율규제 거버넌스 198 III. 소결론 215 제3절 인공지능과 자생적 질서 217 I. 인공지능의 투명성과 책임성 217 1. 논의의 출발점 217 2. 인공지능과 투명성 원칙 225 3. 인공지능과 책임성 원칙 240 II. 인공지능과 기술규제 251 1. 설명가능 인공지능 251 2. 인공적 도덕행위자 261 III. 자생적 질서의 공식적 제도화 264 1. 문제의 제기 264 2. 유럽연합 개인정보보호규정 264 3. 소결론 272 IV. 제도적 외부성과 제도실패 274 1. 제도적 외부성 274 2. 제도실패 276 제5장 논의의 마무리 289 제1절 연구의 요약 289 제2절 후속연구의 과제 295 참고문헌 296 Abstract 333Docto

Advanced research on power flow models and development of power flow boundary element method for medium-to-high frequency noise and vibration analysis

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :조선해양공학과,2003.Docto

연성된 평판 및 상자형 구조물의 진동 파워흐름해석

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :조선해양공학과,1999.Maste

디멘젼 개념변화와 `디멘젼 교란`적 표현에 관한 연구 : 장 누벨 건축작품 분석을 중심으로

학위논문(석사) --서울대학교 대학원 :건축학과,2011.2.Maste

Regulation of mTOR by Ubiquitination and Resveratrol

DoctormTOR is a Ser/Thr kinase that functions as a cellular growth and metabolism in response to nutrient, growth factors and stresses. In mammals, mTOR functions through two distinct complexes: mTOR complex 1 (mTORC1) and mTOR complex 2 (mTORC2). Although these two complexes share same mTOR, functions of them are not similar. This feature is due to different composition of two different mTOR complexes. mTOR Complex I (mTORC1) pathway is considered as a master regulator of cell growth and proliferation. This idea is based on the features of mTORC1, which has been reported since its molecular identification. These features include positive effect of mTORC1 on translational upregulation on capped mRNAs, lipid synthesis, nucleotide synthesis and mitochondrial biogenesis. In addition to this anabolic feature, mTORC1 suppresses catabolic pathway through inhibition of autophagy by phosphorylation of autophagy regulating kinase such as ULK1. Additionally, both mTORC1 and mTORC2 are involved in cell survival. In yeast, suppression of mTOR activity by rapamycin treatment induces cell death. In mammals, rapamycin treatment does not induce cell death albeit cellular proliferation is inhibited. Under stress conditions, inhibition of mTORC1 activity is important for cell survival since mTORC1 inhibition prevents waste of energy and turns on stress resistant signals. However, mTORC2 activation promotes cell survival because mTORC2 is a activator of cell survival promoting kinase Akt. Misregulation and malfunction of mTOR is highly associated with many diseases such as cancer, diabetes and neurodegenerative diseases. So, investigation of how mTOR is regulated under various conditions is very important for understanding the pathologic conditions and the development of the cure methods. Chapter two in this thesis suggests how mTORC1 is regulated under mitochondrial stress. To perform its duty properly, mTORC1 became sensitive to stressful signals. Stressful conditions such as hypoxia, genotoxic stress, ER stress and mitochondrial stress inhibit mTORC1 activity. mTORC1 activity is correlated with mitochondrial membrane potential, an indicator of mitochondrial activity. Also, it was reported that pharmacological inhibition of mitochondrial activity suppresses mTORC1. Sensitivity of mTORC1 to cellular energy level led me to hypothesize lack of ATP by mitochondrial damage is major cause of reduced mTORC1 activity under mitochondrial stress, I still don’t know how mitochondria influence mTORC1. It is generally accepted that stress induced mTORC1 inhibition is critical for cell survival. However, in my study, pharmacological inhibition of mTORC1 by rapamycin during mitochondrial stress increased apoptosis evidenced by enhanced PARP cleavage. Along with this result I also observed decreased mitochondria mass in the same experimental condition. This result implicates mTORC1 has pro-survival role plausibly through mitochondria homeostasis. This pro-survival role of mTORC1 under mitochondria stress raises a question of upstream regulator of mTORC1. I found that E3 ligase Parkin is required for pro-survival action of mTORC1. Inhibition of mTORC1 activity was more apparent in Parkin knock down cells and Parkin overexpression restored mTORC1 activity under mitochondrial stress. I also observed Raptor mediated interaction between mTORC1 and Parkin. Additionally, I found Parkin ubiquitinates mTOR on Lys2066 and Lys2306 upon mitochondrial stress. Replacement of these Parkin dependent ubiquitination residues with Arginine to prevent ubiquitination make mTORC1 has lower activity under mitochondrial stress and cell survival to be compromised. Throughout this study I suggest ubiquitination is a key modification for regulation of mTORC1 activity. Furthermore I suggest elaborate regulation, not switch like activity regulation, of mTORC1 is important for cell survival under stress condition. In third chapter, I demonstrated that resveratrol, which is a natural polyphenols, directly targeting mTOR for induction of autophagy. Resveratrol is a natural polyphenol that administration of this compound is beneficial for our health. There has been suggested that resveratrol-induced autophagy is a key process for many effects of resveratrol, like reduction of inflammation and induction of cancer cell death. Various targets of resveratrol have been suggested, however, it is still ambiguous that which molecule mediates resveratrol-induced autophagy formation. Here, I demonstrate that resveratrol induces autophagy through mTOR-ULK1 pathway. In more detail, I found that resveratrol directly inhibits mTOR in AMPK and SIRT1 knock out MEF and AMPK and SIRT1 were pharmacologically inhibited conditions. Additionally, modulation of PDE activity, which is one of the suggested direct targets of resveratrol, did not prevent resveratrol-induced mTOR suppression. These results indicate that resveratrol inhibits mTOR independent of previously suggested resveratrol’s target. Mechanistically, I found that resveratrol inhibits mTOR directly. This is evidenced by an in vitro kinase assay. Furthermore, I verified that resveratrol-induced mTOR inhibition occurs through competition with ATP. In terms of autophagy formation, I found that autophagy formation by mTOR inhibition and resveratrol treatment was induced in the same pathway. This result indicates that resveratrol induces autophagy by inhibition of mTOR. Additionally, I found that ULK1, which is a downstream target of mTORC1, is required for resveratrol-induced autophagy. Therefore, through this study, I provide mTOR as a novel direct target of resveratrol, whose inhibition by resveratrol is required for autophagy induction

Study on change in the concept of dimension and on 'dimension-manipulative' expression

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 건축학과, 2011.2. 김광현.Maste

The Intersection of Human Bias and Artificial Intelligence

인공지능 의사결정이 인간 편향성을 마치 거울처럼 있는 그대로 반영하여 문제이고, 이에 대한 규제가 필요하다는 주장이 여기저기서 대두되고 있다. 그런데 이러한 주장의 전제를 곧이곧대로 받아들인다고 해도 일견 규제 거버넌스를 구축해야 한다는 결론이 논리적으로 도출되지는 않는 것 같다. 해악의 총량에 변화가 없다면 새로운 규제를 신설할 이유가 없고, 문제의 근원은 인간이니 인류에게 적용된 인간 편향성에 대한 기존 규율에 집중하면 될 것 같기 때문이다. 이러한 반론은 인공지능 규제 거버넌스의 토대 자체를 위협하는 강력한 것임에도 불구하고, 이에 대한 진지한 논의 대신 규범적 개입을 당연시하는 경향이 있다. 이는 자칫 인공지능 규제 거버넌스 논의가 주로 개인의 기술비관론 내지 특정한 도덕관념에 기인한 정치적 수사에 불과하다는 인상을 불러일으킬 위험이 있어 유의해야 한다. 본고는 이와 같은 문제의식에서, 인공지능 의사결정이 인간 편향성을 마치 거울처럼 반영하고 있다는 일명 편향성 거울 문제의 허와 실에 대해 검토하였다. 인공지능은 다양한 경로를 통해 때로는 인간 편향성을 있는 그대로 반영하기도 하고, 때로는 추가적 해악을 만들어내기도 한다. 후자의 가능성이 실재하기 때문에, 적어도 이에 대해서는 규제 거버넌스가 일정 부분 정당화될 수 있다는 결론을 내릴 수 있다. 다른 한편 인공지능은 인간에게 막대한 물질적 편익을 제공하거나 윤리성을 강화하기도 한다. 따라서 인간 편향성의 확대재생산이 실재한다고 하더라도 이러한 효과를 함께 고려하여 균형 잡힌 규제 거버넌스 체계를 추구해야 한다는 것이 본고의 결론이다. It is argued that the decision-making of artificial intelligence (AI) is problematic because it reflects human bias like a mirror, and that there is a need for regulation. However, even if we accept the premise of this argument, it seems that the conclusion cannot be logically drawn. This is because there is no reason to create a new regulation system if there is no change in the total amount of harm. And since the root of all problems is human beings, it is likely that we should pay attention to the existing regulatory system focusing on human bias. While this objection is a powerful threat to the foundation of AI governance, it tends to take normative interventions for granted. This can give the impression that the discussion of AI governance is nothing more than political rhetoric based mainly on individual moral views. This paper examines the truths and lies of the so-called the problem of bias mirror that AI decision-making reflects human bias like a mirror. AI sometimes reflects human bias as it is and sometimes creates additional harm (emergent harm). Since the latter is real, AI governance can be justified to some extent. On the other hand, AI offers us enormous material benefits or reinforces human ethics. So, even if the problem of bias mirror is real, these positive effects should be considered altogether, and a balanced view on AI governance should be taken into account