선택적 산화 열처리 기술을 바탕으로 접근한 합금의 표면 산화층 개질에 대한 연구

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 재료공학부, 2023. 2. 황농문.Fe-Si-Cr 계는 에너지 변환장치인 인덕터 코어에 주로 사용되는 합금계이며 복잡한 형상제조와 등방의 자기적 특성을 가지는 장점이 있는 분말을 사용하여 분말 야금 공정을 통해 인덕터 코어로 제조하게된다. 코어의 사용환경과 에너지 저장량을 고려할 때, 분말간의 절연층을 치밀하고 균일하게 형성하는 것이 필수적이다. 하지만 기존의 인덕터 코어 제조 공정에서 절연층을 형성하는 방식은 습식공정을 적용하여 주로 제조되었다. 따라서 분말 표면에 불균일한 절연층이 형성되게 되고 이에 따라 자성특성 및 절연특성의 저하가 지속적으로 발생하는 문제가 발생하고 있는 상황이다. 따라서 기상 방식으로 선택적으로 절연특성이 우수한 원소만을 산화시키게 된다면 분말 표면에 치밀하고 우수한 절연특성을 가지는 절연층을 형성할 수 있게 된다. 이러한 열처리 기술을 선택적 산화 열처리 기술이라고 한다. 선택적 산화 열처리 기술은 합금을 구성하는 원소의 산화 구동력이 다름을 이용하여 열처리 시 산화포텐셜을 제어하여 특정 원소만을 산화시키는 것을 가능하게 하는 열처리 기술이다. 본 연구에서 산화 환원 반응에서의 열역학계산을 통해 선택적 산화 열처리 공정을 설계하였다. 그리고 이를 Fe-Si-Cr 연자성 분말 합금계와 Co-Cr-Mo 생체 합금계에 적용하여 합금 표면의 산화층을 개질하고 자성 및 부식 특성을 향상시켰다. 우선 Fe-Si-Cr 분말에 다양한 산화포텐셜을 가지는 분위기로 열처리를 실시하여 pH2(g)/pH2O(g) =41.8 조건에서 Si 과 Cr 위주의 산화층으로 개질 되는 것을 확인하였다. 분말의 자성특성과 절연특성을 측정한 결과 자성특성이 초기 분말보다 pH2(g)/pH2O(g)=41.8 조건에서 향상되었음을 확인하였고 내전압 시험을 통해 절연특성을 분석한 결과 초기분말과 비교했을 때 2배 이상 향상된 값을 가지는 것을 확인하였다. 분말 단위에서 열역학 계산을 통해 설계한 선택적 산화 열처리 공정을 적용하게 되면 분말 표면이 선택적으로 Si 과 Cr 만을 산화시키는 조건임을 확인하였으므로 선택적 산화 열처리 시간을 증가시켜 산화층 형성 거동을 확인하는 실험을 진행하였다. 그리고 이에 더해 실제로 분말 야금 공정을 적용하여 연자성 분말 디스크 및 토로이드 코어를 제조하여 자성 및 절연 특성을 부품단위 수준에서 진행하였다. 선택적 산화 열처리를 거친 분말로 제조된 코어는 기존의 습식공정을 적용해 제조된 코어와 내전압 시험 및 인덕턴스 측정 시험을 통해 비교 분석하였다. 코어의 품질을 종합적으로 평가하는 품질계수 값이 기존의 습식공정으로 제조된 인덕터 코어보다 선택적 산화 열처리를 적용한 분말로 제조된 코어에서 약 16% 향상되었음을 확인할 수 있었다. 그리고 실제 인덕터의 사용 환경을 고려하여 고온 부하를 1000시간 동안 부여하는 고온 부하 특성 시험과 부식 특성을 알아 보기 위해 추가적으로 전기화학 실험을 진행하였다. 균일하고 치밀한 절연층이 형성되어있기 때문에 고온 부하 특성 실험 후에도 품질 계수가 선택적 산화 열처리를 적용하여 제조된 코어에서 감소하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 전기화학 실험 결과 선택적 산화 열처리를 통해 Fe-Si-Cr 합금 표면에 형성된 절연층이 부식 저항성을 가지게 되는 것을 확인할 수 있었다. 절연층 내부엔 SiO2 가 형성되었고 절연층 외부엔 Cr2O3 절연층이 형성되어 있었음을 XPS 분석과 TEM 분석을 통해 확인하였으며 선택적 산화 열처리 시간이 증가할수록 절연층의 두께가 증가하는 경향을 나타내었다. 선택적 산화 열처리에 의해 형성된 절연층은 분극 실험 결과 부식전위의 향상을 야기시키는 것을 확인하였으며 이를 통해 부식특성이 향상되었다고 미루어 볼 수 있었다. 여기에 더해 3.5wt% NaCl 용액에서의 EIS 실험을 통해 선택적 산화 열처리 시간이 증가함에 따라 임피던스 반원이 크게 측정되었고 절연층 파괴시간이 지연되는 것을 확인할 수 있었는데 이를 통해 선택적 산화 열처리 시간이 증가할수록 부식특성이 향상되는 것을 확인하였다. Co-Cr-Mo 생체 합금계에서도 신체 내부에 삽입되었을 때 Co 이온이 용출되는 것을 막기 위해 부식특성 향상이 필수적인데 열처리 시 pH2(g)/pH2O(g)=41.8 조건에서 Co 와 Mo 는 산화시키지 않고 부식특성이 우수한 Cr 원소만을 선택적으로 산화시키는 조건임을 확인하였다. 그리고 앞서 수행한 전기화학 실험 결과 부식특성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 이처럼 선택적 산화 열처리 기술은 다양한 합금계에 적용 가능하며 기상방식으로 절연층을 형성하기 때문에 크기가 작은 분말에도 적용이 가능할 것으로 예상되는 차세대 절연 기술이다.Fe-Si-Cr based alloy powder is an alloy system mainly used for soft magnetic composites (SMCs) cores. Since it can be manufactured in a complex shape and has the advantage of having isotropic magnetic properties, it is manufactured as an inductor core, an energy conversion device, through a powder metallurgy process. Considering the operating environment and energy storage of the core, it is essential to form a dense and uniform insulating layer between the powders. However, the method of forming the insulating layer in the conventional inductor core manufacturing process was mainly manufactured by applying a wet chemical process. Therefore, a non-uniform insulating layer is formed on the surface of the powder, and accordingly, a problem in that magnetic properties and insulating properties are continuously deteriorated is occurring. If only elements having excellent insulating properties are selectively oxidized in a vapor phase method rather than wet chemical process, it is possible to form a dense insulating layer having excellent insulating properties on the powder surface. This heat treatment technique is referred to as a selective oxidation annealing. Selective oxidation heat annealing is a heat treatment technology that makes it possible to oxidize only a specific element by controlling the oxidation potential during heat treatment by using the different oxidation driving forces of the elements constituting the alloy. In this study, a selective oxidation annealing process was designed through thermodynamic calculations in redox reactions. And, by applying this to the Fe-Si-Cr soft magnetic powder alloy system and the Co-Cr-Mo alloy system, the oxide layer on the alloy surface was modified and the properties were improved. First, heat treatment was performed on the Fe-Si-Cr powder in an atmosphere having various oxidation potentials, and it was confirmed that an oxide layer mainly of Si and Cr was selectively oxidized and formed on the powder surface under the condition of pH2(g)/pH2O(g)=41.8. As a result of measuring the magnetic properties and insulating properties of the powder, it was confirmed that the magnetic properties were improved under condition pH2(g)/pH2O(g)=41.8 compared to the initial powder. As a result of analyzing the insulation property through the withstand voltage test, it was confirmed that the withstanding voltage value was more than twice as high as that of the initial powder. When applying the selective oxidation annealing designed through thermodynamic calculation at the powder level, it was confirmed that the powder surface was selectively oxidized. Therefore, an additional experiment was conducted to confirm the oxide layer formation behavior by increasing the selective oxidation annealing time. In addition, by applying the powder metallurgy process, soft magnetic powder discs and toroid cores were manufactured and magnetic and insulating properties were evaluated at the component level. The cores manufactured from the powders subjected to the selective oxidation annealing were compared and analyzed with the cores manufactured by applying the conventional wet chemical process through the withstand voltage test and the inductance measurement test. It was confirmed that the quality factor value, which comprehensively evaluates the quality of the core, was improved by about 16% in the core manufactured from the selectively oxidized powder compared to the inductor core manufactured by the wet chemical process. And considering the operating environment of the actual inductor, a high-temperature load characteristic test in which a high-temperature load is applied for 1000 hrs and an additional electrochemical experiment were conducted to figure out the corrosion characteristics. Since a uniform and dense insulating layer was formed, it was confirmed that the quality factor did not decrease in the inductor core manufactured by applying the selective oxidation heat treatment even after the high-temperature load characteristics test. As a result of the electrochemical experiment, it was confirmed that the insulating layer formed on the surface of the Fe-Si-Cr alloy had corrosion resistance through selective oxidation heat treatment. It was analyzed through XPS analysis and TEM that SiO2 was formed inside the insulating layer and Cr2O3 insulating layer was formed outside, and the thickness of the insulating layer tended to increase as the selective oxidation annealing time increased. The insulating layer formed by the selective oxidation annealing caused an improvement in the corrosion potential as a result of the polarization test, and it could be assumed that the corrosion characteristics were improved. In addition, through the EIS experiment in 3.5wt% NaCl solution, it was confirmed that the impedance semicircle tended to increase as the selective oxidation annealing time increased, and the insulation layer deterioration time was delayed. Through this, as the selective oxidation annealing time increased, the corrosion properties improved. Even in the Co-Cr-Mo bio-alloy system, it is essential to improve the corrosion properties to prevent the elution of cobalt ions when inserted into the body. Under the condition of pH2(g)/pH2O(g)=41.8, during annealing, Co and Mo are not oxidized and only Cr elements with excellent corrosion properties are selectively oxidized. Through this, selective oxidation annealing was applied to the Co-Cr-Mo alloy system to evaluate the corrosion properties. As such, the selective oxidation annealing technology is applicable to various alloy systems and is a next-generation insulation technology that is expected to be applicable to submicron-sized powders because it forms an insulation layer in a vapor phase method.Chapter 1. Introduction 2 Chapter 2. Thermodynamics of selective oxidation 10 Chapter 3. Formation of Fe-Si-Cr powder surface insulating layer through selective oxidation heat treatment 25 Chapter 4. Improvement of magnetic & insulation properties of cores fabricated by selectively oxidized Fe-Si-Cr powders compared to wet chemical process 45 Chapter 5. Surface modification of Fe-Si-Cr alloy by selective oxidation annealing and its corrosion properties 114 Chapter 6. Enhancement of the corrosion properties of selective laser melted Co-Cr-Mo alloys by selective oxidation annealing 142 Chapter 7. Conclusions 165 Bibliography 168 Abstract in Korean 178박

A Comparative Study on the Prediction Performance of Stochastic Process Model and Deep Learning Model for Energy Resource Prices

학위논문(석사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 에너지시스템공학부, 2023. 2. 허은녕.This study analyzed the energy resource market price using an one factor stochastic process model, an stochastic volatility model, and a deep learning model, and finally compared the results between all models. The three target resources used for this study were crude oil, natural gas, and copper, and ten years of daily data, ranging from October 1st, 2012 to September 30, 2022, were utilized. Within the one factor stochastic process model, nine models were used: Merton, Vasicek, CIR-SR, Dothan, GBM, Brennan-Schwartz, CIR-VR, CEV, and CKLS. For the stochastic volatility model, the four models; mean-reverting stochastic volatility model without jumps(MRSV), mean-reverting stochastic volatility model with jumps in the spot price only(MRSVJ), mean-reverting stochastic volatility model with independent jumps(MRSVIJ), and mean-reverting stochastic volatility model with correlated jumps(MRSVCJ) were analyzed, and in the deep learning model, the three models RNN, LSTM, and GRU were used. First of all, this study analyzed data through the application of the one factor stochastic process model, stochastic volatility model, and deep learning model for the entire analysis period, and the data were further divided into in-sample data and out-of-sample data, which were then analyzed separately up to September 30, 2020. The results of the analysis indicate that crude oil and copper prices had mean-reverting properties prior to COVID-19, and volatility did not react sensitively to price levels, but considering the entire time period, it was difficult to suggest that they had mean-reverting properties and volatility was also sensitive to price levels. On the other hand, gas prices did not demonstrate a significant difference in dynamic characteristics prior or to or following COVID-19. In addition, it was confirmed that each resource was affected by long-term data. RMSE, MAPE, R2 SCORE, accuracy, and precision were used to compare predictive performance between models. In the case of crude oil, the predictive performance of RMSE, MAPE, and R2 SCORE was found to be high in descending order from the deep learning model, to the one factor stochastic process model, and to the stochastic volatility model, and in the case of gas and copper, it showed a high predictive performance in descending order from the one factor stochastic process model, to the stochastic volatility model, and to the deep learning model. Although there some differences were discovered between resources based on accuracy, it showed excellent performance in descending order from deep learning, to the one factor stochastic process model, and to the stochastic volatility model. Similarly, although there were differences by resource based on precision, the precision tends to be high in descending order from the stochastic volatility model, to the deep learning model, and to the one factor stochastic process model. The findings suggest that the model to be used for analysis differs depending on each individual resource and purpose. In addition, as there are cases in which the difference in predictive performance for each model is not significant, it was confirmed that selecting a model that is easy to calculate in consideration of efficiency can serve as one alternative method.본 연구에서는 단일요인 확률과정 모형과 확률변동성 모형, 딥러닝 모형을 사용하여 에너지자원가격을 분석하였으며 모형 간 예측성능 결과를 비교하였다. 분석 대상은 원유, 천연가스, 구리 등 3개 자원이다. 에너지자원가격 중에서도 국제시장가격을 선정하였으며 분석 기간 2012.10.01.~2022.09.30.의 일별 종가자료를 사용하였다. 단일요인 확률과정 모형에서는 Merton, Vasicek, CIR-SR, Dothan, GBM, Brennan-Schwartz, CIR-VR, CEV, CKLS 9가지 모형을 사용하였고, 확률변동성 모형에서는 평균회귀 확률변동성(MRSV), 가격의 점프를 고려한 평균회귀 확률변동성(MRSVJ), 독립된 점프를 갖는 평균회귀 확률변동성(MRSVIJ), 연관된 점프를 갖는 평균회귀 확률변동성(MRSVCJ) 4가지 모형, 딥러닝 모형에서는 크게 RNN, LSTM, GRU 3가지 모형을 사용하였다. 우선 분석 기간 전체에 대해 단일요인 확률과정 모형, 확률변동성 모형, 딥러닝 모형을 적용하여 분석하였다. 분석 기간 중 80% 기간에 해당하는 자료를 내표본, 20% 기간에 해당하는 자료를 외표본으로 분류하였으며 이에 따라 2020.09.30.을 기준으로 내표본과 외표본으로 구분하여 분석하였다. 분석 결과 원유 시장가격과 구리 시장가격은 COVID-19 이전에는 평균회귀 성질을 가지고 변동성이 가격 수준에 민감하게 반응하지 않았으나, 전체 기간을 고려하면 평균회귀 성질을 갖는다고 보기 어려웠으며 변동성도 가격 수준에 민감하게 반응하였다. 반면 천연가스 시장가격은 COVID-19 이전과 이후 동태적 특성에 큰 차이가 없었다. 또한 자원 별로 장기적인 정보에 영향을 받는지 여부가 다름을 확인하였다. 모형 간 예측성능 비교를 위해 RMSE, MAPE, R2 SCORE, 정확도, 정밀도를 기준으로 사용하였다. 원유의 경우 딥러닝 모형, 단일요인 확률과정 모형, 확률변동성 모형의 순서로 RMSE, MAPE, R2 SCORE의 예측 성능이 높은 경향을 나타냈으며 천연가스와 구리의 경우 단일요인 확률과정 모형, 확률변동성 모형, 딥러닝 모형의 순서였다. 정확도 기준으로 자원마다 일부 차이가 있으나 딥러닝, 단일요인 확률과정, 확률변동성 모형 순서로 우수한 성능을 나타냈다. 정밀도 기준으로는 자원별로 차이가 있으나 확률변동성 모형, 딥러닝 모형, 단일요인 확률과정 모형의 순서로 정밀도가 높은 경향을 나타냈다. 이에 따라 자원별로 그리고 목적별로 분석에 사용해야 하는 모형이 다름을 확인하였다. 또한 모형별 예측성능의 차이가 크지 않은 경우가 존재하므로, 효율성을 고려하여 계산이 간편한 모형을 선택하는 것도 하나의 방안이 될 수 있음을 시사하였다.제 1 장 서론 1 제 1 절 연구 배경 및 목적 1 제 2 절 논문의 구성 6 제 2 장 선행연구 8 제 1 절 에너지자원시장가격의 특징 8 1. 원유 시장가격의 특징 9 2. 천연가스 시장가격의 특징 13 3. 구리 시장가격의 특징 17 제 2 절 분석 모형의 발전 21 1. 확률과정 모형의 발전 21 2. 딥러닝 모형의 발전 27 제 3 장 분석모형 33 제 1 절 단일요인 확률과정 모형 33 1. 모형의 종류 및 특징 33 2. 추정방법론 43 제 2 절 확률변동성 모형 48 1. 모형의 종류 및 특징 48 2. 추정방법론 55 제 3 절 딥러닝 모형 58 1. 모형의 종류 및 특징 58 2. 추정방법론 67 제 4 장 실증분석 결과 74 제 1 절 분석자료 74 1. 분석자료 및 기초통계량 74 2. 분석기간 자료변동 추이 75 제 2 절 분석결과 81 1. 원유 시장가격 분석결과 81 2. 천연가스 시장가격 분석결과 87 3. 구리 시장가격 분석결과 93 제 3 절 구조변화를 고려한 분석결과 99 1. 원유 시장가격 분석결과 104 2. 천연가스 시장가격 분석결과 121 3. 구리 시장가격 분석결과 138 제 5 장 결론 155 제 1 절 모형의 자원별 예측성능 비교 155 1. 단일요인 확률과정 모형의 자원별 예측성능 비교 155 2. 확률변동성 모형의 자원별 예측성능 비교 161 3. 딥러닝 모형의 자원별 예측성능 비교 165 제 2 절 자원의 모형별 예측성능 비교 172 1. 원유 시장가격의 모형별 비교 172 2. 천연가스 시장가격의 모형별 비교 181 3. 구리 시장가격의 모형별 비교 190 제 3 절 결과의 의의 및 한계점 199석

혼합모형을 이용한 뇌성마비 환자의 고관절 불안정성 진행 예측

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 의학과, 2014. 8. 정진엽.서론: 고관절 불안정성은 뇌성마비 환자의 통증 및 기능장애를 일으키는 근골격계 합병증이다. 기존의 연구들은 고관절 불안정성이 진행성임을 기술하였지만 진행 속도나 위험인자, 그리고 대운동 기능 분류 시스템(Gross Motor Function Classification System, GMFCS) 단계와 진행 정도의 관계에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 뇌성마비 환자의 고관절 추적관찰 중 대운동 기능 분류 시스템(GMFCS) 단계에 따라 분류한 군에서의 영상의학적 소견 변화를 평가하여 고관절 불안정성의 진행속도 및 위험인자를 분석하여 예측 가능성 여부를 연구하였다. 방법: 2003년 7월부터 2013년 4월까지 본원을 방문해 2회 이상 연속된 고관절 방사선촬영 기록을 가진 뇌성마비 환자들의 의무기록과 방사선 영상을 분석하였다. 과거 건절단수술 및 연장수술 등의 연부조직 수술, 대퇴골 및 골반골 절골수술 등 고관절 수술병력이 있거나 외상, 감염, 종양에 의한 고관절 변형이 있는 경우, 방사선 영상이 부적합한 경우, 뇌성마비 이외의 신경, 근육 이상이 있는 환자는 제외하고 선정된 환자의 방사선 사진에서 5가지의 방사선 지표를 뇌성마비 환자의 고관절 불안정성 발생 위험을 판정하는데 적합한 인자로 선정하였다. 선정된 방사선 지표는 전이백분율 (migration percentage, MP), 대퇴경간각 (neck-shaft angle, NSA), 대퇴골두-간부각 (head-shaft angle, HSA), 비구 지수 (acetabular index, AI), 그리고 골반 경사 (pelvic obliquity, PO)이며 신뢰도 시험 후 방사선 사진에서 측정하였다. 고관절 추적관찰 동안 방사선지표의 연별 변화를 분석하기 위해 선형 복합모델(linear mixed model, LMM)을 적용하여 GMFCS단계에 따른 위험인자 보정을 거쳐 각각의 측정값을 기록하였다. 결과: 총 157명의 환자의 방사선 사진 614장을 평가했다. GMFCS 분류상 95명은 I–III단계, 32명은 IV단계, 그리고 30명은 V단계에 속했다. V단계에 속한 환자군의 MP는7.1%/년 (p=0.018)의 속도로 통계적으로 의미 있게 증가했다. NSA는 GMFCS 단계 I–III, IV, V군에서 각각 3.2°/년 (p<0.001), 4.7°/년 (p<0.001), 5.3°/년 (p<0.001)씩 유의하게 증가하였으며 HSA는 GMFCS V 단계 환자군에서 3.8°/년 (p=0.003)로 유의하게 증가한 데 반해 AI와 PO는 통계적으로 의미 있는 변화는 없었다. 결론: 본 연구는 뇌성마비 환자에서의 고관절 불안정성 진행 속도를 연구하고 불안정성 진행에 영향을 미치는 인자를 살펴보며 GMFCS와 진행 정도의 상관관계를 평가하였다. 고관절 불안정에 대해 수술하기 전 환자가 성장함에 따라 위험인자로 선정된 방사선 지표 중 전이백분율 (migration percentage, MP), 대퇴경간각 (neck-shaft angle, NSA), 대퇴골두-간부각(head-shaft angle, HSA)이 증가되었고 그 속도는 GMFCS단계에 따라 유의하게 다르다는 사실을 발견했다. GMFCS V단계에서 고관절 불안정 진행의 위험인자로서 위 3가지 방사선 지표가 통계적으로 유의하였으며 이를 통해 보행이 불가능한 GMFCS V단계환자에서 정기적인 방사선학적 고관절 추적관찰의 필요성을 입증하였다.Introduction: Hip instability is problematic in patients with cerebral palsy (CP). Some reports described the progression of hip instability, however, there are few reports about rate of progression, affecting factors, and relationship between Gross Motor Function Classification System (GMFCS) level and degree of progression of hip instability. In the present study, we aimed to investigate affecting factors and rate of progression of hip instability in patients with CP by assessing changes in the radiographic indices according to GMFCS level during hip surveillance. Methods: We analyzed medical records of consecutive patients with CP who had visited our hospital between July 2003 and April 2013, and had more than two serial hip radiographs obtained during duration of hip surveillance were included in this study, excluding those with (1) history of hip surgery(2) presence of hip deformities caused by trauma, infection, tumor, etc.(3) inadequate taken or scanty number of hip radiographsand (4) presence of neuromuscular diseases other than CP. Through panel consensus, five indices of radiographic measurements were selected including migration percentage (MP), neck-shaft angle (NSA), head-shaft angle (HSA), acetabular index (AI) and pelvic obliquity (PO) on the serial hip radiograph. A linear mixed model (LMM) application was used to analyze annual changes in radiographic indices of hip instability during duration hip surveillance. Measurements were adjusted for risk factors according to GMFCS levels. Results: A total of 157patients were included in this study, and 614 radiographs were evaluated. GMFCS classifications were as followed: level I–III in 95 patients, level IV in 32, and level V in 30. In patient with GMFCS level V, MP significantly increased by 7.1%/year (p=0.018). NSA significantly increased over the duration of hip surveillance in patients with GMFCS levels I–III, IV, and V by 3.2°/year (p<0.001), 4.7°/year (p<0.001), 5.3°/year (p<0.001), respectively. HSA significantly increased by 3.8°/year (p=0.003) in patient with GMFCS level V, whereas AI and PO did not change significantly. Conclusions: This study investigated the rate of progression of hip instability in patients with CP, the factors influencing this progression, and relation between GMFCS level and degree of the progression. Of the 5 indices investigated in the study, we found that MP, NSA, and HSA significantly escalated with age, and tended to increase in higher GMFCS levels. In patients with GMFCS V, the above three indices were statistically significant in predicting hip instability, thus warranting periodic radiographic hip surveillance in this group.초록 i 목차 iv 표 및 그림 목록 v 서론 1 연구재료 및 방법 4 결과 14 고찰 15 참고문헌 26 초록 (영문)... 32Maste

(An) analysis of factors for gastric cancer screening

보건학과/석사[한글] 배경: 세계적으로 매년 1,000만 명의 암 환자가 발생하고 있으며, 2020년이 되면 약 1,500만 명의 암 환자가 매년 발생할 것으로 추정하고 있다. 우리나라도 매년 약 10만 명의 암 환자가 새롭게 발생하고 있으며, 약 6만 명이 암으로 사망하고 있다. WHO에서는 암 환자와 그 가족들의 삶의 질을 향상시키기 위한 가장 효과적인 국가 단위의 노력으로 국가암관리사업 수행을 권장하고 있다. 우리나라도 이러한 국가적 노력으로 1996년부터 “암정복 10개년 계획”을 수립하여 추진하고 있다. 2007년 국민의 5대 암검진 수검률은 47.5%이며, 위암의 수검률은 45.6%로 선진 외국의 70~80%에 비하면 여전히 낮은 수준이다.목적: 인구사회학적 특성이 위암 조기검진 수검의도에 어떠한 영향을 미치는지를 Andersen 모형을 이용하여 알아보고자 한다.방법: 국립암센터에서 2005년부터 시행하고 있는 5대 암검진 수검률 및 암정보 현황에 대한 조사 자료를 이용하였고, 경기도 2개 시 지역과 1개 군 지역에 거주하는 총 226명을 대상으로 소인성, 가능성, 필요 요인의 특성을 알아보았으며, 수검의도와의 관계를 이변량 분석과 다변량 분석을 통해 알아보았다.결과: 이변량 분석 결과 수검의도가 있는 사람 중 자각 건강상태가 좋은 사람은 95.5%, 평소 운동을 한다는 사람이 61.1%로 많았으며, 통계적으로 유의하였다. 다변량 분석결과 자각 건강상태가 좋은 사람의 교차비는 3.72였으며, 평소 운동을 하는 사람의 교차비는 1.90으로 통계적으로 유의하였다.결론: 건강한 사람이 조기검진 수검의도가 높은 것으로 조사되었다. 따라서 평소 건강행태를 실천하지 않는 사람들의 수검의도를 높이기 위한 교육적 접근이 필요할 것이다. 위암 예방에 대한 지식을 높일 수 있는 적극적인 홍보와 보건교육이 이루어져야 할 것이다. [영문] Background: There are 10 million cancer patients worldwide, and it is estimated that there will be 15 million cancer patients in 2020. There are approximately 100 thousand cancer patients yearly in Korea and about 60 thousand patients die of cancer. The WTO recommends the implementation of a National Cancer Screening Program to enhance the quality of life of cancer patients and their families as an efficient national resource. The Korean government also has been promoting a 10?year plan for cancer control as a national effort since 1996. The cancer?screening rate for five major cancers was 47.5% and the gastric cancer screening rate was 45.6% in 2007; these rates that are lower than that of other developed countries.Object: To examine how socio?demographic factors affect the gastric cancer screening rate determined by the Anderson model.Methods: We used factors for the screening of five major cancers that have been implemented by the National Cancer Program. We targeted 226 people who resided in urban areas and rural areas for 2 weeks from 16 August 2005. We examined characteristics of predisposition , enabling and need factors, and the relationship with the intention for cancer screening by the use of bivariate analysis and multivariate analysis.Results: According to bivariate analysis, among subjects with an intention for cancer screening, 95% of the subjects had a good self?conscious health status, and 61.6% of the subjects exercised regularly; these findings were significant statistically. According to multivariate analysis, the odds ratio of subjects with a good self?conscious health status was 3.72, and the odds ratio of subjects who exercised regularly was 1.90.Conclusions: It was determined that a healthy subject had a higher intention to participate in gastric cancer screening. Therefore, we need to provide education to subjects in poorer health so that they will also participate in cancer screening.. Active promotion and health education should be performed to elevate knowledge about the prevention of gastric cancer.ope

LiCl-KCl 용융염 기반 사용후핵연료 방사화 지르칼로이-4 피복관 전해정련

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 에너지시스템공학부, 2014. 8. 황일순.지르코늄 합금은 낮은 열중성자 흡수단면적과 우수한 내부식성 및 기계적 성질을 가지고 있어, 원자로의 고온•고압•고방사선과 같은 가혹한 환경에 적합해 원자력 발전소의 주요 구조재로 활용되어 왔다. 우리나라는 가압경수로와 중수로에서 핵연료피복관, 압력관, 칼란드리아관 등의 용도로 지르코늄 합금을 사용해오고 있다. 따라서 원전의 운영 중, 운영 후에 많은 양의 방사성 지르코늄 폐기물의 발생은 필연적이다. 방사성 지르코늄 합금 폐기물 중 사용후핵연료 피복관은 사용후핵연료 집합체 질량의 약 16%를 차지하여 발생량이 가장 많다. 또한 핵연료와 직접 맞닿아 있어 원전 운영 중 악티나이드 원소와 핵분열생성물이 침투하여 IAEA 방사성폐기물 신분류 체계의 중준위폐기물로 분류된다. 그러나 피복관의 대부분은 방사화되지 않은 지르코늄으로 이루어져 있다. 따라서 사용후핵연료 피복관 내 지르코늄을 방사성 원소 및 기타 불순물로부터 분리해낼 수 있다면, 사용후핵연료 집합체로부터 발생하는 방사성폐기물 처분량을 크게 감소시킬 수 있을 것으로 예상되며, 회수된 지르코늄을 원자력 산업에서 다시 재활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이러한 이유로 사용후핵연료 피복관을 제염하기 위한 다양한 공정이 연구되어왔다. 2009년 발표된 논문에서는 HF를 사용한 사용후핵연료 피복관 표면제염을 통해 악티나이드 원소 및 핵분열생성물을 제거하고자 하였다. 그러나 이들 원소의 침투깊이가 깊어 180μm 이상 제염이후에도 방사선 준위가 GTCC (Greater Than Class C) 폐기물 분류기준을 상회하였다. 따라서 표면제염만으로는 사용후핵연료 피복관의 방사선 준위를 낮추기에는 부족하다. 사용후핵연료 피복관의 충분한 제염을 위해서는 체적제염이 이루어져야 하며 체적제염 방법에는 염소나 아이오딘 기체와 피복관을 반응시키는 기체반응법과 전해정련 방법 등이 있다. 기체반응법은 높은 순도의 지르코늄을 분리할 수 있다는 장점이 있으나, 아이오다인 기체반응법은 ZrI4의 흡습성이 높고, ZrI4에서 Zr을 분리하는 공정의 속도가 느리다는 단점이 있으며, 염소 기체반응법은 ZrCl4에서 Zr을 Kroll 공정으로 분리하는 과정에서 많은 양의 Mg 폐기물이 발생할 수 있다. 전해정련을 통한 사용후핵연료 피복관의 제염은 염화물이나 불화물과 같은 용융염을 전해질로 사용하는 공정이 연구되어 왔다. 불화물 LiF-KF를 전해질로 사용하는 전해정련 공정은 높은 순도의 지르코늄을 큰 입자형태로 회수할 수 있다는 장점이 있으나 불화물의 녹는점이 높아 전해정련 운전온도가 높으며 불화물로 인한 구조재 부식의 우려가 있다. 염화물과 불화물을 함께 사용하는 공정의 경우에는 운전온도를 낮출 수는 있으나 염화물을 사용하는 경우보다는 높고, 불화물로 인한 부식의 가능성이 여전히 존재한다. 염화물을 전해질로 사용하는 전해정련은 비교적 낮은 온도에서 작업이 가능하며 상대적으로 부식문제도 적어 상용 공정에 적합한 특성을 지니고 있다. 그러나 염화염 내 지르코늄의 산화환원 거동이 복잡하여 ZrCl가 지르코늄 금속과 함께 음극에 전착될 가능성이 있으며, 음극에서 지르코늄 이온의 환원 반응 이외에 Zr(IV) 이온이 지르코늄 금속과 반응하여 Zr(II)을 형성하는 불균등화 반응이 함께 일어날 수 있다. 염화물 내 지르코늄의 산화환원 거동 대한 연구를 바탕으로 ZrCl 형성 및 불균등화 반응을 억제할 수 있다면, 염화염 기반 전해정련을 사용후핵연료 피복관 제염을 위한 주요 공정으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 본 논문에서는 염화염을 기반으로한 전해정련 공정을 개발하는 것을 목표로 한다. 방사화 피복관 내부에는 Cs-137, Sr-90과 같은 고방사성 동위원소가 존재하여 염화염 CsCl 및 SrCl2를 기반으로 하는 용융염은 이들 동위원소를 희석시켜 자칫 최종 처분되는 폐기물의 양을 증가시킬 우려가 있어 본 논문에서는 염화염 중 LiCl-KCl을 전해질로 채택하였다. 또한 제염대상 피복관은 국내에서 가장 먼저 사용되어 사용후핵연료 재활용 공정 적용 시 가장 먼저 폐기물로 발생할 가능성이 높은 Zircaloy-4 피복관으로 한정하였다. 본 논문에서는 실험실 규모 실험을 바탕으로 한 용융염 내 지르코늄 및 기타 주요 원소 산화•환원 거동 연구 수행과 함께 실험실에서 다루기 어려운 악티나이드 원소에 대한 영향을 평가하고 실험을 통해서는 파악하기 어려운 전해정련로 내 국부적 이온 거동을 확인하기 위한 3차원 전기화학 반응 전산 모델을 개발•검증하고 이를 활용하여 파일럿 규모의 전해정련로를 설계하는 것을 최종목표로 하였다. 용융염 내 지르코늄의 산화환원 거동에 대한 연구는 LiCl-KCl-ZrCl4 용융염에서 순환전위법을 통해 이루어졌다. 순환전위법을 통해 LiCl-KCl-ZrCl4 용융염에서 4개의 산화 피크와 3개의 환원 피크가 나타나는 것을 확인하였으며 각 피크에 해당하는 산화환원 반응은 전기분해 반응 후 음극전착물의 화학적 형태 분석과 주사속도 및 주사범위에 따른 피크 높이의 변화를 통해 정의되었다. 이를 바탕으로 Zr(IV) 이온은 –1.5 V (vs. Ag/AgCl) 보다 높은 전압 영역에서는 ZrCl를 거쳐 Zr 금속으로 환원되는 것이 확인되었으며, 이보다 충분히 낮은 전압영역에서는 Zr(IV)에서 Zr 금속으로 바로 환원될 가능성이 있음이 확인되었다. -1.0 V (vs. Ag/AgCl) 근처에서는 Zr(IV)가 Zr(II)로 환원될 수 있으나 ZrCl4의 농도가 낮은 경우에는 반응속도가 느려 Zr(II)의 양이 매우 적을 것으로 예상된다. Zr 금속의 산화 과정은 환원과정과는 달리 ZrCl를 거치지 않고 Zr(IV) 또는 Zr(II) 이온으로 바로 산화되는 것으로 조사되었으며, ZrCl4의 농도가 낮은 경우에는 환원반응과 마찬가지로 Zr(II)는 거의 형성되지 않고 대부분 Zr(IV)로 바로 환원되는 것으로 나타났다. 피복관 전해정련 과정에서 중요한 문제 중 하나인 ZrCl의 전착은 Zr(IV)가 ZrCl을 거쳐 Zr 금속으로 환원되므로 낮은 농도의 ZrCl4을 사용하는 경우, Zr(IV)로부터 ZrCl가 형성되는 속도가 ZrCl이 Zr 금속으로 변하는 속도보다 느려져 음극에서 ZrCl이 함께 회수되는 것을 방지할 수 있음을 확인하였다. 사용후핵연료 Zircaloy-4 피복관 내 주요 원소인 Sn, Cr, Fe과 함께 주요 방사성 동위원소인 Co에 대해서도 순환전위법을 통해 LiCl-KCl 용융염 내 산화환원 거동을 파악하였다. 이들 원소는 지르코늄과는 달리 부차적인 단계 없이 금속으로 바로 환원되었으며, 지르코늄보다 환원경향성이 큰 것으로 확인되었다. 사용후핵연료 Zircaloy-4 피복관 내 주요 원소들의 산화환원 거동에 대한 정보를 바탕으로 연구실 규모의 비방사화 Zircaloy-4 시편에 대한 전해정련을 수행하였다. Zr을 제외한 Zircaloy-4 내 주요원소들이 Zr보다 환원경향성이 크므로 양극에서 용해될 시 음극에 지르코늄보다 우선 전착된다. 따라서 양극의 전위를 –0.9 V (vs. Ag/AgCl) 이하로 유지하며 전해정련을 진행하여 양극에서 지르코늄만 용해되도록 하였다. 5가지의 ZrCl4 농도 (0.1, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0 wt. %)에서 전해정련을 수행하고 XRD로 전착물의 화학적 형태를 분석함으로써 ZrCl4 농도가 지르코늄 전착물 형태에 미치는 영향을 파악하였으며 전착물의 조성은 ICP-MS로 분석하였다. 모든 전해정련 경우에 대해서 지르코늄을 제외한 원소가 검출되지 않았으며 순환전위법을 통해 예측한 바와 같이 상대적으로 ZrCl4의 농도가 낮은 경우 (0.1, 0.5 wt. %)에는 음극에 ZrCl 없이 Zr 금속만 전착되었으며, 농도가 높은 경우 (2.0, 4.0 wt. %)에는 음극에 ZrCl만 전착되었다. ZrCl4의 농도가 1.0 wt. %인 경우에는 ZrCl와 Zr 금속이 함께 검출되었다. 일반적으로 용융염 내에 회수하고자 하는 원소의 농도가 높을 때, 높은 생산량을 확보하는 것이 가능하므로 ZrCl의 전착 없이 Zr 금속 회수가 가능한 ZrCl4 농도 중 가장 큰 0.5 wt. %가 피복관 전해정련을 위해 가장 적합하다. 3차원 전기화학 반응 전산 모델은 상용 전산유체 코드인 ANSYS-CFX를 바탕으로 전해질의 유체역학적 거동과 전기장 해석 및 전기화학 반응 해석을 결합하여 개발되었다. 개발된 모델 중 음극전착 모델은 rotating cylindrical Hull cell에서 구리전착 반응 시 음극 위치에 따른 과전압 분포를 벤치마크함으로써 검증하였다. 양극 용해 및 파일럿 스케일 전해정련로에 대한 전산 모델 검증은 미국 아이다호 국립연구소에서 EBR-II 원자로의 사용후핵연료의 처리를 위해 운용하고 있는 Mark-IV 전해정련로의 인가 전류에 따른 셀 전위를 벤치마크함으로써 수행하였다. 양극 면적의 변화가 적은 전해정련 초기에 대해서는 실험적으로 측정된 셀전위와 전산 모델링을 통해 얻은 값이 잘 일치하였으나, 전해정련이 진행됨에 따라 양극 면적이 복잡하게 변화하여 가정한 양극면적 변화 곡선에 따라 계산된 셀전위의 차이가 비교적 크게 나타났다. 따라서 개발된 전산모델은 음극 전착 거동을 모사하는데 사용하거나 전해정련 초기단계 모델링에 활용하는 것이 좋을 것으로 판단된다. 지르코늄 환원 반응은 앞서 벤치마크한 수용액 시스템에서의 구리 전착이나 용융염 시스템에서 악티나이드 원소의 전착거동과는 달리, Zr(IV) 이온이 ZrCl을 거쳐 Zr 금속으로 전착되는 다단계 환원과정을 거친다. 따라서 Zircaloy-4 피복관 전해정련에 대한 모델링을 위해서는 전산모델의 다단계 환원반응에 대한 검증이 필요하다. 이를 위해 앞서 다양한 농도에서 수행된 비방사화 Zircaloy-4 전해정련 데이터를 활용하였다. 전산모델을 통해 실험 결과와 동일하게 용융염 내 ZrCl4의 농도가 0.1, 0.5 wt. %인 경우에는 음극에 ZrCl 전착 없이 Zr 금속만 회수되는 것을 확인하였으며, 1 wt. %인 경우에는 ZrCl와 Zr 금속이 함께 회수됨을, 그 이상의 농도에서는 ZrCl만 전착되는 것을 확인하였다. 용융염 실험을 통해 파악한 지르코늄의 산화•환원 거동 특성과 개발된 3차원 전산모델을 바탕으로 파일럿 규모의 사용후핵연료 Zircaloy-4 피복관 전해정련로를 설계하였다. 3차원 모델링을 통한 설계에 앞서 1차원 시간종속 전기화학 반응 전산 모델 코드인 REFIN을 사용하여 방사화 피복관 전해정련에 대한 예비해석을 수행하였다. 이를 통해 양극 전위 조절을 통해 Sn, Cr, Fe, Co와 같은 환원경향성이 큰 원소의 용해를 막아 음극 오염을 최소화 할 수 있음을 재차 확인하였다. 우라늄을 포함한 악티나이드 원소의 경우 지르코늄 보다 산화경향성이 커 전해정련이 진행되는 동안 용융염 내로 용해되나 음극에는 전착되지 않음을 확인하였다. 파일럿 규모의 사용후핵연료 Zircaloy-4 피복관 전해정련로 설계는 연간 0.1~0.2톤의 피복관을 처리할 수 있는 전해정련로를 설계하는 것을 목표로 진행하였다. 피복관 내에 존재하는 우라늄 및 악티나이드 원소는 지르코늄보다 산화경향성이 크기 때문에 양극 바스켓에 한 번에 투입되는 피복관의 양이 많으면 용융염 내 악티나이드의 농도가 증가하여 악티나이드 원소가 음극에 가능성이 증가한다. 이러한 이유로 전해정련로에 투입되는 피복관의 양은 10 kg으로 제한하였으며, 전체 셀의 크기는 피복관 내의 악티나이드가 모두 용해되어도 용융염 내 악티나이드 농도가 충분히 낮게 유지되어 악티나이드 전착 없이 높은 순도의 지르코늄을 회수할 수 있도록 충분히 크게 설계하였다. 음극 주변 확산경계층이 너무 작은 경우, 음극 표면으로 Zr(IV) 이온의 음극으로의 공급이 빨라져, ZrCl의 형성 속도가 증가하여 ZrCl이 Zr 금속과 함께 음극에서 회수될 수 있어 양극바스켓은 고정시키고 음극만을 회전시켜 적당한 수준의 확산경계층을 유지할 수 있도록 하였다. 양극 바스켓은 전해정련로 가운데 있는 음극을 중심으로 등간격으로 배치하여 국부적 전류의 집중을 최소화 하였다. 본 논문을 통해 개발된 3차원 전산 모델을 통해 설계된 전해정련로의 다양한 운전조건에 대해 모델링을 진행함으로써 성능을 검증하였다. 양극 바스켓을 3개 이상 사용하는 경우, 원주방향의 전위 편차가 충분히 감소함을 확인하였다. 또한 설계된 전해정련로에서 우라늄에 의한 오염과 ZrCl의 공전착 없이 Zr 금속을 회수하는 것이 가능함을 확인하였으며 목표로 하는 0.1~0.2 톤 규모의 연간처리량의 달성이 가능함을 확인하였다.Zirconium alloys have low thermal neutron absorption cross section, high corrosion resistance and superior mechanical characteristics. These alloys have been used for structure materials in nuclear reactor systems that must maintain integrity over long period of time in harsh environment such as high temperature, high pressure and strong radiation. Nuclear power plants in the Republic of Korea utilize zirconium alloys for fuel cladding, pressure tube and calandria tube in both Pressurized Water Reactors (PWR) and CANada Deuterium Uranium reactors (CANDU). Therefore, a large amount of radioactive zirconium alloy waste is inevitably generated as results of nuclear power plant operation. Claddings of spent nuclear fuels constitute the largest portion of radioactive zirconium alloy wastes as about 16 wt. % of spent nuclear fuel assembly. In addition, the cladding separated from spent nuclear fuels is classified as an intermediate level waste in the latest radioactive waste classification of International Atomic Energy Agency (IAEA) since non-negligible amount of long-living actinide elements and fission products could penetrate into fuel claddings during irradiation in nuclear reactor and long-living niobium-94 is produced by neutron activation (IAEA, 2009). If zirconium can be chemically separated from irradiated claddings, the final volume of radioactive waste in geological repositories can be greatly reduced and recovered zirconium can be recycled for reutilization in nuclear industry. For this reason, limited but active investigation have been conducted in recent years to decontaminate spent nuclear fuel zirconium alloy cladding. Rudisill attempted to remove actinide elements and fission products by surface removal using hydrogen fluoride acid (Rudisill, 2009). However, since penetration depths of these elements at the concentration limit of the U.S. Class C level waste was as deep as 180 μm, the surface removal was ineffective. It is concluded that volumetric decontamination processes such as gaseous reaction methods or molten salt electrorefining techniques are required. Iodination and chlorination methods have been developed as a gaseous reaction method. While gaseous methods can separate zirconium with high purity there are some drawbacks. In iodination methods, concentration of moisture in the reaction chamber should be maintained very low since ZrI4 is very hydroscopic. In addition, reduction of ZrI4 into Zr metal would be very slow. In chlorination or Kroll process, large amount of Mg waste could be generated from the process to reduce ZrCl4 into Zr metal. Electrorefining in molten salts such as fluoride or chloride salt have been also developed as a volumetric decontamination process for zirconium cladding from spent nuclear fuels. Electrorefining using fluoride electrolytes such as LiF-KF has an advantage over chloride salts that dense zirconium metal with high purity could be recovered on cathode. However, the fluoride salts have high corrosivity to structural materials of electrorefiner at high (~700oC) operating temperature. Chloride-fluoride mixed molten salts can lower operating temperature to about 650oC but the corrosivity remains to be an issue. Since chloride-based molten salts has lower melting point and corrosivity, chloride based electrorefining would be preferred for commercial decontamination process with low operating temperature about 500oC. However, since redox behavior of zirconium in chloride salt is very complicated, cathode product would contain ZrCl with Zr metal in certain conditions and a disproportionate reaction producing Zr(II) from Zr(IV) and Zr metal can occur. If both ZrCl formation and disproportionate reaction of zirconium could be suppressed, chloride based electrorefining would be an attractive option for commercial spent nuclear fuel cladding decontamination processes. It has been suggested that ZrCl formation can be retarded by introducing more stable salts such as CsCl and SrCl2. Irradiated cladding contains Cs-137 and Sr-90 whose radioactivities are very high. If molten salts based on CsCl or SrCl2 are used, theses radioisotopes could be diluted and this could result in volume increase of final disposed radioactive waste. Therefore, in this study, LiCl-KCl salt is selected as an electrolyte. In addition, target cladding material is selected as Zircaloy-4 cladding since Zircaloy-4 cladding is the first generation cladding used in the Republic of Korea from 1978 to 2001. This study has been carried out in three stages. First, redox behavior of zirconium in LiCl-KCl salts has been investigated by lab-scale experiments. Second, three-dimensional computational electrochemo-hydrodynamic model has been developed to simulate actinide behavior in chloride salts and design a pilot-scale electrorefiner. Finally, based on lab-scale experiment and developed computational model, pilot-scale irradiated Zircaloy-4 eletrorefiner has been designed and performance of the electrorefiner has been verified. In this dissertation, Zr redox behaviors in LiCl-KCl salts have been studied by cyclic voltammetries. It is identified that four oxidation peaks and three reduction peaks would appear in cyclic voltammograms. Reduction or oxidation reactions for each peak were determined based on chemical form of cathode deposits after electrolysis and peak height changes according to scan rates and scan ranges. From cyclic voltammograms, it is shown that if cathode potential is more negative than -1.2 V (vs. Ag/AgCl), Zr(IV) ion could be reduced into ZrCl and ZrCl could be reduced again into Zr metal. If cathode potential is more negative than -1.5 V (vs. Ag/AgCl), Zr(IV) ion could be directly reduced into Zr metal. Zr(II) ion could be formed from Zr(IV) ion at near -1.0 V (vs. Ag/AgCl) but the reaction rate might be slow when the concentration of Zr(IV) ion is low. For oxidation reactions of Zr metal and ZrCl, it is identified that most of Zr metal and ZrCl would be directly oxidized into Zr(IV) without an intermediate step but if the concentration of Zr(IV) is high, Zr(II) could be produced from Zr metal and ZrCl. Since the reaction rate of ZrCl formation from Zr(IV) is dependent on Zr(IV) concentration while ZrCl reduction into Zr metal is not, net ZrCl formation rate could be reduced by lowering Zr(IV) concentration. In lab-scale experiment, redox behaviors of significant elements in irradiated Zicaloy-4 cladding (Sn, Cr, Fe and Co) were investigated in the same way of Zr and it is confirmed that these elements are much reductive than Zr and redox mechanisms are much simpler than Zr. Lab-scale electrorefining has been conducted for unirradiated Zircaloy-4 specimen on the basis of investigated redox behaviors of Zr and other elements. Since all elements in Zircaloy-4 except Zr are more reductive than Zr, these elements could be deposited with Zr if they are dissolved from anode. To dissolve only zirconium from anode, anode potential was maintained more negative than -0.9 V (vs. Ag/AgCl). In addition, electrorefining was conducted in five different ZrCl4 concentration (0.1, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0 wt. %) and chemical form and composition of cathode deposit was investigated by X-ray diffraction (XRD) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) respectively. For all cases of electrorefining, only zirconium was detected in cathode deposits. As identified in cyclic voltammetry at low ZrCl4 concentrations, 0.1 wt. % and 0.5 wt. %, respectively, Zr metal was recovered on cathode without ZrCl while ZrCl was recovered at high ZrCl4 concentration, 2.0 wt. % and 4.0 wt. %, respectively.At the concentration of 1.0 wt. %, both Zr metal and ZrCl were recovered. In general, high ZrCl4 concentration is preferred to secure high throughput of electrorefiner. Therefore, to recover Zr metal with high throughput, ZrCl4 concentration of 0.5 wt. % would be recommendable. A three-dimensional computational electrochemo-hydrodynamic model has been developed by combining fluid dynamic, electrostatic and electrochemical analysis based on a commercial fluid dynamic code, ANSYS-CFX©. Cathode deposition model in the developed computational model was verified by benchmarking overpotential distribution for copper deposition in rotating cylindrical Hull cell with cupric sulfate solution. Usefulness of anode dissolution model was investigated by benchmarking potential versus current data of Mark-IV electrorefiner which has been utilized for reprocessing spent fuels of Experimental Breeder Reactor-II. At the initial stage of electrorefining, computational modeling results accorded with experimental results but, as electrorefining progressed, calculated potential became very dependent on assumed effective anode surface area profiles. Therefore, the developed computational model could be utilized for modeling of cathode deposition or early stage of electrorefining. To simulate zirconium redox behavior in chloride salts, it is required to secure material constants used for Butler-Volmer equation such as reaction rate constant and transfer coefficient because these material properties could greatly influence calculated currents and potentials. To determine proper material constants, several values were tested in conditions that are equivalent to lab-scale electrorefining experiments. In addition, multi-step electrochemical reaction model for zirconium in LiCl-KCl molten salt was also introduced and verified by benchmarking on chemical forms of cathode deposits from lab-scale electroreifning experiments. By applying the developed computational model benchmarked by using lab-scale experiments, a pilot-scale electrorefiner for recovery of zirconium from Zircaloy-4 cladding has been designed. In addition to three-dimensional computational modeling, one-dimensional preliminary modeling was conducted by using a one-dimensional time-dependent electrochemical reaction code, REFIN. It is identified again that the dissolution of Sn, Cr, Fe and Co from fuel cladding can be prevented by controlling an anode potential. After electrorefining under the anodic potential, most of these elements would be remaining in the anode basket as unoxidized metals. On the other hand, actinides elements from fuel cladding will remain dissolved in the molten salts after electrorefining and they would not be deposited on the cathode and remained in the molten salts because actinide elements are more active than zirconium and other alloying elements. The throughput of a pilot-scale electrorefiner for spent nuclear fuel Zircaloy-4 cladding designed by applying computer models is predicted to be about 0.1~0.2 ton/year at the ZrCl4 concentration of 0.5 wt. %. It is expected that the throughput can be further increased by optimizing design parameters.Chapter 1 Introduction 1 1.1 Background 1 1.2 Radiological characteristics of irradiated cladding 4 1.3 Objective 13 Chapter 2 Literature Review 14 2.1 Surface decontamination process 14 2.2 Volumetric decontamination processes 18 2.2.1 Halogenation method 18 2.2.2 Electrorefining 24 Chapter 3 Research Design 42 3.1 Research questions and approaches 42 3.2 Molten salt electrochemical experiment 46 3.3 Computational electrorefining model development 48 3.4 Pilot-scale electrorefiner design 49 Chapter 4 Molten Salt Electrochemical Experiment 50 4.1 Redox behavior of Zr in LiCl-KCl 50 4.1.1 Experimental setup 50 4.1.2 Cyclic voltammetry results 58 4.1.3 Discussion 80 4.2 Redox behavior of Sn, Cr, Fe and Co in LiCl-KCl 92 4.2.1 Experimental setup 92 4.2.2 Cyclic voltammetry results 94 4.2.3 Discussion 114 4.3 Lab-scale electrorefining of unirradiated Zircaloy-4 specimen 121 4.3.1 Experimental setup 121 4.3.2 Electrorefining Results 126 4.3.3 Discussion 139 4.4 Suggestions on Zircaloy-4 electrorefining based on lab-scale experiment 144 Chapter 5 Computational Electrorefining Model Development 146 5.1 Hydrodynamic-electrochemical computational model 146 5.2 Surrogate aqueous electrodeposition system benchmark 149 5.2.1 Rotating Cylindrical Hull cell description 149 5.2.2 Mathematical model 152 5.2.3 RCH cell experiment 157 5.2.4 Results 159 5.2.5 Discussion 165 5.3 Molten salt electrorefining system benchmark 166 5.3.1 Selected experiment for simulation 166 5.3.2 Modeling strategy 171 5.3.3 Mathematical model 178 5.3.4 Results 186 5.3.5 Discussion 194 5.4 Zircaloy-4 electrorefining benchmark 199 5.4.1 Modeling strategy 200 5.4.2 Mathematical model 204 5.4.3 Results 211 5.4.4 Discussion 217 Chapter 6 Pilot-scale Electrorefiner Design 219 6.1 Preliminary Zircaloy-4 electrorefining modeling 219 6.1.1 Mathematical model 219 6.1.2 Modeling conditions and electrorefiner geometry 223 6.1.3 Results 232 6.1.4 Discussion 246 6.2 3-D Zircaloy-4 cladding electrorefiner design 251 6.2.1 Design concept and assumptions 253 6.2.2 Potential window for obtaining high purity Zr metal 255 6.2.3 Weights of molten salts 259 6.2.4 The number of anode basket 262 6.3 Verification of Zircaloy-4 cladding electrorefiner capability 266 6.3.1 Effect of applied current and cathode rotating speed 266 6.3.2 Verified capabilities of electrorefiner 274 Chapter 7 Conclusions and Future Work 277 7.1 Conclusions 277 7.2 Future Work 279 Bibliography 282 초 록 294Docto

진실의 가소성을 통한 작품연구

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 조소과(조소전공), 2013. 2. 문주.국문초록 현재, 우리는 복잡한 사회 구조와 정보의 홍수 속에 살아가고 있다. 수많은 정보들은 우리들에게 무한정 제공되고 그 정보들은 인식의 한계나 전달과정의 오류 등으로 인해 변질되거나, 변형될 수 있다. 본 연구과정은 일정 사안을 진실이라 검증하는 과정 중 발생할 수 있는 진실의 변형, 변질에 관한 의문에서부터 시작되었다. 처음 본인은 진실의 허위성을 고발하고 그 진위여부를 구분하고자 하였으나 작업을 거듭하면서 진짜와 가짜, 허구와 실재 의 경계를 확연히 구분할 수 없다는 것을 깨달았다. 다만, 진실은 절대적이지 않으며, 나아가 흙과 같이 변형 가능한 가소성을 띈다는 것을 발견할 수 있었다. 이러한 진실의 가소성은 진실을 변화 시키거나 창조할 수 있다는 점에서 예술적 가능성을 제시했다. 본인은 뉴스에 나오는 사기꾼들의 수법을 학습하거나 위조된 중국산 제품을 관찰하는 등의 방식을 통해 진실을 가소하는 방법론을 구상하였다, 그리고 그 방법론을 공간연출에 적용하여 사람들의 반응을 관찰하였다. 나아가 본인은 진실을 가소하는 방법론과 내러티브를 결합하여 미술전시 행위나 이야기 구조가 그 경계를 벗어나 실제 현실의 확장에 영향을 끼치는 것을 시도하였다. 하지만, 이와 같은 시도는 관객의 반응에 의해 결론에 이르며, 성공여부를 확인하는데 다소 시간이 걸리기에 이를 전개하는 다양하고 장기적인 시도와 관찰이 요구된다. 주요어 : 진실, 진실의 가소성, 현실의 확장서 론 .................................................................................... 1 진실을 검증하는 체계의 오류와 진실의 가소성(可塑性) ............ 2 진실의 가소방법 1) 신뢰를 자극하는 조건의 결합 .............................................................. 3 2) 가상의 감각 구축 .................................................................................. 5 진실의 가소성과 내러티브의 결합 ............................................................. 7 1) 진실의 가소 방법론- 이야기 전달의 효과적 질료............................ 7 2) 내러티브의 합성, 현실의 확장 ............................................................. 8 결 론 .................................................................................. 10 작품설명 .................................................................................. 11 작품사진 .................................................................................. 15 Abstract ................................................................................. 22Maste

Generations and Political Participation in South Korea: The Moderating Effect of Trust on Political Participation of Five Generational Cohorts

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 사회학과, 2016. 8. 이재열.정치참여의 영향요인은 다양하며 매우 복합적이다. 그 중 일반신뢰와 정부신뢰는 각각 상이한 맥락에서 시민사회와 밀접한 관계를 맺고 있다. 정부신뢰는 외적 정치효능감을 대변하는 가치로 나타나는 반면, 일반 신뢰는 사회적 행위자들 간의 거래비용을 감소시키는 사회적 자본의 하나로서 시민사회와 민주주의 발전에 기여하는 긍정적인 가치로 간주된다. 일반신뢰와 정부신뢰가 정치참여에 미치는 영향은 다수의 연구를 통해 확인된 바 있지만 그 영향력이 사회적 집단의 속성에 따라 달라지는지 여부는 상대적으로 알려지지 않았다. 한국에서는 특히 세대적 특성과 신뢰가 상호작용할 때 정치참여에 어떠한 영향을 미치는지 확인할 필요가 있다. 한국사회는 해방 이후 약 40년 동안 한국전쟁에서부터 압축성장, 민주화, 정보화에 이르는 급격한 사회변동을 거쳐왔기 때문에 세대별 특성이 뚜렷하게 부각되기 때문이다. 본 연구는 인구학적 특성과 사회역사적 경험에 근거하여 1945년부터 1994년까지의 출생자를 다섯 개 코호트로 분류해 해방둥이, 베이비붐, X, 디지털 1.0, 디지털 2.0세대로 칭하였다. 그리고 2014년 한국종합사회조사 자료를 활용하여 다섯 세대가 다양한 정치활동에 참여할 확률과 그 관계에서 신뢰의 조절효과를 경험적으로 연구하였다. 분석결과 첫째, 대체적으로 비제도적 정치활동에서 X세대, 디지털 1.0세대와 2.0세대의 참여확률이 해방둥이 세대보다 높은 반면 투표 참여확률은 해방둥이 세대가 이들 세대보다 높게 나타났다. 둘째, 베이비붐 세대는 비제도적 정치 활동에서 정부신뢰의 조절효과가 해방둥이 세대와 비교하여 최소 10% 유의수준에서 유의미한 차이를 보였다. 셋째, 해방둥이 세대와 디지털 1.0세대는 정부신뢰가 높을 경우 청원서 서명 활동에 긍정적인 참여의사를 가질 확률이 큰 폭으로 감소하는 경향을 보였으나, 일반신뢰가 높을 경우에는 해방둥이 세대에서 참여가 감소하는 반면 디지털 1.0세대에서는 참여가 촉진되어 신뢰 유형에 따른 세대별 참여 양상의 차이가 도드라졌다. 넷째, 정부기관인사 접촉 활동에서 해방둥이 세대는 정부신뢰가 높을수록 실질적 참여 확률이 감소한 반면 나머지 세대에서는 참여 확률이 변화하지 않거나 상승하였다. 종합해보면 주로 투표, 서명, 정부기관인사 접촉과 같이 기대효과에 비해 상대적으로 참여비용이 적은 참여에서 일반신뢰와 정부신뢰의 조절효과가 세대별로 차이를 보였다. 본 연구는 정치사회적 집단으로서 세대의 중요성을 강조한다. 또한 연구결과에 근거해 세대별 정치참여를 증진시키기 위해서는 시민과 정책결정기관 간에 높은 신뢰를 쌓기 위한 노력이 필요하다고 결론 맺는다.I. 서론 1 II. 문헌고찰 3 1. 개념정리 3 가. 세대 개념 3 나. 정치참여의 정의 3 2. 정치행위자로서의 세대 4 가. 정치세대 이론 4 나. 세대의 구분 6 다. 사회변동과 세대경험 9 3. 정치참여 16 가. 정치참여의 구분 16 나. 정치참여의 영향요인 18 다. 세대별 정치참여 영향요인으로서의 신뢰 20 4. 문헌고찰 결론 23 III. 자료 및 연구방법론 25 1. 연구모형 25 2. 자료 26 3. 변수구성 26 4. 연구방법 29 IV. 분석결과 31 1. 비제도적 정치활동 참여 31 가. 인터넷 토론 참여 33 나. 서명 활동 38 2. 제도적 정치활동 참여 44 3. 분석결과 소결 48 V. 결론 및 함의 53 참고 문헌 56 Abstract 64 부록 65Maste

한국산 소나무 잎 착생균의 생태학 및 계통학적 연구

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :생명과학부,2007.Docto

성과주의예산제도 도입이후 국회 결산심사의 변화에 관한 연구

학위논문(석사)--서울대학교 행정대학원 :행정학과 행정학전공,2002.Maste

Prediction model of knee joint line orientation after medial open wedge high tibial osteotomy

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 의과대학 의학과, 2017. 8. 장종범.Background: A joint line parallel to the floor is an important objective after medial open wedge high tibial osteotomy(MOWHTO). One of the methods to assess the coronal alignment of the knee after MOWHTO is knee joint line orientation relative to the ground (G-KJLO). There are no tools, however, for surgeons that could predict the value of post-operative G-KJLO before the surgery. Methods: Fourteen radiographic parameters were measured in pre-operative and post-operative full-limb standing anteroposterior radiographs on 50 patients who underwent MOWHTO. The parameters were analyzed using multivariate linear regression to predict the G-KJLO after MOWHTO. Results: After MOWHTO, G-KJLO increased from a mean value of -0.8° to 2.9°(P < 0.001). G-AJLO decreased after MOWHTO from a mean value of 8.3° to 1.5°(P < 0.001). Based on the multiple regression analysis by backward elimination of parameters influencing post-operative G-KJLO, we have derived an equation that can estimate post-operative G-KJLO after MOWHTOpost-operative G-KJLO (°) = 8.300 + 0.419 ⅹ pre-operative G-KJLO (°) + 0.923 ⅹ pre-operative medial proximal tibial angle(MPTA) (°) ­ 0.095 ⅹ pre-operative tibial width (mm) ­ 0.655 ⅹ pre-operative hip-knee-ankle(HKA) angle (°) + 0.444 ⅹ lateral distal femoral angle(LDFA) (°) + 0.662 ⅹ pre-operative joint space tilt angle(JSTA) (°) + 0.421 ⅹ aimed correction angle (°). Conclusion: This study analyzed the effects of pre-operative anatomical alignment parameters to the post-operative G-KJLO. We established an equation which predicts post-operative G-KJLO with pre-operative anatomical alignment factors. This equation might help selecting optimal patients and operative plan for MOWHTO.Introduction 1 Material and Methods 5 Results 10 Discussion 17 References 24 Abstract in Korean 30Maste