End-to-End Neural Network-based Speech Recognition for Mobile and Embedded Devices

학위논문 (박사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 전기·정보공학부, 2020. 8. 성원용.Real-time automatic speech recognition (ASR) on mobile and embedded devices has been of great interest in recent years. Deep neural network-based automatic speech recognition demands a large number of computations, while the memory bandwidth and power storage of mobile devices are limited. The server-based implementation is often employed, but this increases latency or privacy concerns. Therefore, the need of the on-device ASR system is increasing. Recurrent neural networks (RNNs) are often used for the ASR model. The RNN implementation on embedded devices can suffer from excessive DRAM accesses, because the parameter size of a neural network usually exceeds that of the cache memory. Also, the parameters of RNN cannot be reused for multiple time-steps due to its feedback structure. To solve this problem, multi-time step parallelizable models are applied for speech recognition. The multi-time step parallelization approach computes multiple output samples at a time with the parameters fetched from the DRAM. Since the number of DRAM accesses can be reduced in proportion to the number of parallelization steps, a high processing speed can be achieved for the parallelizable model. In this thesis, a connectionist temporal classification (CTC) model is constructed by combining simple recurrent units (SRUs) and depth-wise 1-dimensional convolution layers for multi-time step parallelization. Both the character and word piece models are developed for the CTC model, and the corresponding RNN based language models are used for beam search decoding. A competitive WER for WSJ corpus is achieved using the entire model size of approximately 15MB. The system operates in real-time speed using only a single core ARM without GPU or special hardware. A low-latency on-device speech recognition system with a simple gated convolutional network (SGCN) is also proposed. The SGCN shows a competitive recognition accuracy even with 1M parameters. 8-bit quantization is applied to reduce the memory size and computation time. The proposed system features an online recognition with a 0.4s latency limit and operates in 0.2 RTF with only a single 900MHz CPU core. In addition, an attention-based model with the depthwise convolutional encoder is proposed. Convolutional encoders enable faster training and inference of attention models than recurrent neural network-based ones. However, convolutional models often require a very large receptive field to achieve high recognition accuracy, which not only increases the parameter size but also the computational cost and run-time memory footprint. A convolutional encoder with a short receptive field length often suffers from looping or skipping problems. We believe that this is due to the time-invariance of convolutions. We attempt to remedy this issue by adding positional information to the convolution-based encoder. It is shown that the word error rate (WER) of a convolutional encoder with a short receptive field size can be reduced significantly by augmenting it with positional information. Visualization results are presented to demonstrate the effectiveness of incorporating positional information. The streaming end-to-end ASR model is also developed by applying monotonic chunkwise attention.최근 모바일 및 임베디드 기기에서 실시간 동작하는 음성 인식 시스템을 개발하는 것이 큰 관심을 받고 있다. 깊은 인공 신경망 음성인식은 많은 양의 연산을 필요로 하는 반면, 모바일 기기의 메모리 대역폭이나 전력은 제한되어 있다. 이러한 한계 때문에 서버 기반 구현이 보통 사용되어지지만, 이는 지연 시간 및 사생활 침해 문제를 일으킨다. 따라서 모바일 기기 상 동작하는 음성 인식 시스템의 요구가 커지고 있다. 음성 인식 시스템에 주로 사용되는 모델은 재귀형 인공 신경망이다. 재귀형 인공 신경망의 모델 크기는 보통 캐시의 크기보다 크고 피드백 구조 때문에 재사용이 어렵기 때문에 많은 DRAM 접근을 필요로 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다중 시간의 입력에대해 병렬화 가능한 모델을 이용한 음성 인식 시스템을 제안한다. 다중 시간 병렬화 기법은 한 번의 메모리 접근으로 여러 시간의 출력을 동시에 계산하는 방법이다. 병렬화 수에 따라 DRAM 접근 횟수를 줄일 수 있기 때문에, 병렬화 가능한 모델에 대하여 빠른 연산이 가능하다. 단순 재귀 유닛과 1차원 컨벌루션을 이용한 CTC 모델을 제시하였다. 문자와 단어 조각 수준의 모델이 개발되었다. 각 출력 단위에 해당하는 재귀형 신경망 기반 언어 모델을 이용하여 디코딩에 사용되었다. 전체 15MB의 메모리 크기로 WSJ 에서 높은 수준의 인식 성능을 얻었으며 GPU나 기타 하드웨어 없이 1개의 ARM CPU 코어로 실시간 처리를 달성하였다. 또한 단순 컨벌루션 인공 신경망 (SGCN)을 이용한 낮은 지연시간을 가지는 음성인식 시스템을 개발하였다. SGCN은 1M의 매우 낮은 변수 갯수로도 경쟁력 있는 인식 정확도를 보여준다. 추가적으로 8-bit 양자화를 적용하여 메모리 크기와 연산 시간을 감소 시켰다. 해당 시스템은 0.4초의 이론적 지연시간을 가지며 900MHz의 CPU 상에서 0.2의 RTF로 동작하였다. 추가적으로, 깊이별 컨벌루션 인코더를 이용한 어텐션 기반 모델이 개발되었다. 컨벌루션 기반의 인코더는 재귀형 인공 신경망 기반 모델보다 빠른 처리 속도를 가진다. 하지만 컨벌루션 모델은 높은 성능을 위해서 큰 입력 범위를 필요로 한다. 이는 모델 크기 및 연산량, 그리고 동작 시 메모리 소모를 증가 시킨다. 작은 크기의 입력 범위를 가지는 컨벌루션 인코더는 출력의 반복이나 생략으로 인하여 높은 오차율을 가진다. 이것은 컨벌루션의 시간 불변성 때문으로 여겨지며, 이 문제를 위치 인코딩 벡터를 이용하여 해결하였다. 위치 정보를 이용하여 작은 크기의 필터를 가지는 컨벌루션 모델의 성능을 높일 수 있음을 보였다. 또한 위치 정보가 가지는 영향을 시각화 하였다. 해당 방법을 단조 어텐션을 이용한 모델에 활용하여 컨벌루션 기반의 스트리밍 가능한 음성 인식 시스템을 개발하였다.1 Introduction 1 1.1 End-to-End Automatic Speech Recognition with Neural Networks . . 1 1.2 Challenges on On-device Implementation of Neural Network-based ASR 2 1.3 Parallelizable Neural Network Architecture 3 1.4 Scope of Dissertation 3 2 Simple Recurrent Units for CTC-based End-to-End Speech Recognition 6 2.1 Introduction 6 2.2 Related Works 8 2.3 Speech Recognition Algorithm 9 2.3.1 Acoustic modeling 10 2.3.2 Character-based model 12 2.3.3 Word piece-based model 14 2.3.4 Decoding 14 2.4 Experimental Results 15 2.4.1 Acoustic models 15 2.4.2 Word piece based speech recognition 22 2.4.3 Execution time analysis 25 2.5 Concluding Remarks 27 3 Low-Latency Lightweight Streaming Speech Recognition with 8-bit Quantized Depthwise Gated Convolutional Neural Networks 28 3.1 Introduction 28 3.2 Simple Gated Convolutional Networks 30 3.2.1 Model structure 30 3.2.2 Multi-time-step parallelization 31 3.3 Training CTC AM with SGCN 34 3.3.1 Regularization with symmetrical weight noise injection 34 3.3.2 8-bit quantization 34 3.4 Experimental Results 36 3.4.1 Experimental setting 36 3.4.2 Results on WSJ eval92 38 3.4.3 Implementation on the embedded system 38 3.5 Concluding Remarks 39 4 Effect of Adding Positional Information on Convolutional Neural Networks for End-to-End Speech Recognition 41 4.1 Introduction 41 4.2 Related Works 43 4.3 Model Description 45 4.4 Experimental Results 46 4.4.1 Effect of receptive field size 46 4.4.2 Visualization 49 4.4.3 Comparison with other models 53 4.5 Concluding Remarks 53 5 Convolution-based Attention Model with Positional Encoding for Streaming Speech Recognition 55 5.1 Introduction 55 5.2 Related Works 58 5.3 End-to-End Model for Speech Recognition 61 5.3.1 Model description 61 5.3.2 Monotonic chunkwise attention 62 5.3.3 Positional encoding 63 5.4 Experimental Results 64 5.4.1 Effect of positional encoding 66 5.4.2 Comparison with other models 68 5.4.3 Execution time analysis 70 5.5 Concluding Remarks 71 6 Conclusion 72 Abstract (In Korean) 86Docto

Effects of Cyclic di-GMP and Biofilm Development on Transcriptome Profile of Vibrio vulnificus

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 농생명공학부, 2014. 2. 최상호.Biofilm formation is regulated by many factors including cyclic diguanylic acid (c-di-GMP) and calcium. Overexpression of diguanylate cyclase increased intracellular c-di-GMP level and promoted biofilm formation and rugose colony development of Vibrio vulnificus. Microarray analysis revealed that intracellular c-di-GMP influences the expression of over 5% of the V. vulnificus genome. Among the c-di-GMP regulon, the genes from several functional categories were identified to affect biofilm formation. From these combined results, it was confirmed that c-di-GMP regulates diverse cellular processes associated with the adherence to surfaces and the biofilm formation. V. vulnificus exhibited distinct stages of biofilm development, including initial attachment, maturation, and dispersion. Transcriptomic comparison between cells in biofilm and planktonic cells were performed using RNA sequencing technique. The sequencing data revealed that, comparing to the transcriptome in planktonic cells, the expression of 10% of the V. vulnificus genome was influenced in biofilm cells regardless of the stages of biofilm development. The expression levels of the two gene clusters, brp locus and the loci encoding calcium-binding protein and type 1 secretion system components, were changed dynamically with the development stages. Against my expectation, biofilm dispersion factor, vvpE, showed highly increased expression in the transition from the mature stage to the dispersion stage in biofilm development. As the locus encoding calcium-binding protein shows notable expression levels when biofilm forms, it is inevitable to identify the relation between calcium and biofilm formation of V. vulnifius. In this study, a putative calcium binding protein, CabA, induced under high c-di-GMP level was identified from V. vulnificus. The coding regions of cabA and its adjacent gene cluster cabBC encoding type 1 secretion system (T1SS) components are located between a polysaccharide gene cluster, brp, and a gene encoding putative regulator of brp, BrpT. Reverse transcription-PCR results indicated that cabA is co-transcribed with cabB and cabC. Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES) and isothermal titration calorimetry (ITC) analyses demonstrated that CabA binds to calcium. To examine the role of CabA under high and low levels of c-di-GMP, we constructed the modified V. vulnificus strain in which the expression of dcpA encoding diguanylate cyclase is under the arabinose-inducible promoter. When high levels of c-di-GMP were present, a considerable decrease in the biofilm formation of the mutant was observed with increasing calcium concentrations which was not shown under low levels of c-di-GMP. Confocal laser scanning microscope examination of flow-cell-grown biofilms revealed that the wild type forms well-structured and mushroom-shaped biofilms, whereas the cabA mutant makes unstructured and loose biofilms. c-di-GMP-induced colony rugosity of V. vulnificus was also found to be mediated by CabA. Western blot analysis demonstrated that CabA was secreted into biofilm matrix by the T1SS. The exogenously added CabA restored the biofilm formation activity and colony rugosity of the cabA mutant only in the calcium-containing media. It was additionally confirmed that the expression of cabABC operon was activated by BrpT. Consequently, the combined results indicated that CabA, a c-di-GMP-regulated calcium binding protein, is the major protein component of V. vulnificus biofilm matrix and plays crucial roles in biofilm formation.Abstract i Contents iv List of Figures ix List of Tablesxi Chapter 1. Introduction 1 1-1. Vibrio vulnificus 2 1-1-1. Disease and pathogenesis of V. vulnificus 2 1-1-2. Virulence factors of V. vulnificus 3 1-2. Biofilm 7 1-2-1. Biofilm matrix . 7 1-2-2. Development stages of biofilm .. 8 1-2-3. Cyclic di-GMP . 9 1-3. Objective of this study. 11 Chapter 2. Transcriptome Analysis of V. vulnificus in Response to Increased Cyclic di-GMP Levels 13 2-1. Introduction 14 2-2. Materials and Method 16 2-2-1. Strains, plasmids, and culture media 16 2-2-2. Manipulation of intracellular level of c-di-GMP 16 2-2-3. Biofilm formation 17 2-2-4. Colony morphology assay 17 2-2-5. Transcriptome analysis 18 2-2-6. Quantitative real-time PCR (qRT PCR) 18 2-2-7. Generation of the c-di-GMP regulon mutants 19 2-2-8. Microarray data accession number 20 2-3. Results 25 2-3-1. Intracellular c-di-GMP concentrations of V. vulnificus strains 25 2-3-2 The effects of c-di-GMP on biofilm and rugose colony formation of V. vulnificus 27 2-3-3. Identification of the c-di-GMP regulon 29 2-3-4. Verification of the genes up-regulated biofilm cells compared to plaktonic cells 41 2-3-5. Biofilm-forming ability of wild type and various mutant 44 2-4. Discussion 45 Chapter 3. The Analysis of V. vulnificus Transcriptome in Planktonic and Biofilm Cells at the Different Stages of Biofilm Development Using RNA Sequencing 49 3-1. Introduction 50 3-2. Materials and Methods 52 3-2-1. Culture conditions and biolm formation 52 3-2-2. RNA extraction, sequencing, and data analysis 53 3-3. Results and discussion 55 3-3-1. Development stage of V. vulnificus biofilms 55 3-3-2. RNA-seq analysis of the transcriptome of biofilm and planktonic cells from the different growth phases 57 3-3-3. Increase of the expression levels of biofilm-associated genes in mature biofilm cells 139 3-3-4. Dynamic changes of the expression levels of biofilm-associated genes with the biofilm development stages 142 Chapter 4. CabA, a c-di-GMP-Regulated Calcium Binding Protein, Is an Essential Component of Biofilm Matrix of V. vulnificus 144 4-1. Introduction 145 4-2. Materials and Methods 148 4-2-1. Strains, plasmids, and culture media 148 4-2-2. Construction of JN111 for manipulating c-di-GMP level 148 4-2-3. RNA purification and transcript analysis 148 4-2-4. Purification of CabA, metal contents analysis, and isothermal titration calorimetry (ITC) 149 4-2-5. Generation of the cabA and cabBC mutant 150 4-2-6. Biofilm formation 153 4-2-7. Colony morphology assay 153 4-2-8. Biofilm fractionation and Western blot analysis 153 4-2-9. E. coli dual plasmid system 154 4-3. Results 155 4-3-1. Identification of a cabABC operon 155 4-3-2. Calcium-binding ability of CabA 158 4-3-3. Manipulation of intracellular c-di-GMP levels 160 4-3-4. Effect of cabA mutation on static biofilm formation 163 4-3-5. Effect of cabA mutation on biofilm structure 165 4-3-6. Effect of cabA mutation on rugose colony morphology 167 4-3-7. CabA, secreted by type 1 secretion system (T1SS), exists in biofilm matrix 169 4-3-8. Purified CabA restored biofilm formation activity and colony rugosity of the cabA mutant 171 4-3-9. Effect of BrpT on cabABC expression 174 4-4. Discussion 176 Chapter 5. Conclusion 181 References 183 초 록 198Docto

Volatility and jump risk in the KOSPI200 index option market

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 금융공학프로그램, 2021.2,[iii, 34 p. :]본 연구는 KOSPI200 지수 옵션 시장에서 변동성 및 점프 위험 관련 요인들이 옵션 수익률을 예측할 수 있는지 분석하였다. 변동성과 점프 위험을 나타내는 3가지 요인을 고려하였다. 2003년 1월부터 2020년 7월까지 KOSPI200 지수 옵션 시장을 분석한 결과, 변동성 및 점프 위험 요인들은 콜옵션과 풋옵션 모두 통계적 유의성을 보였으며 콜옵션에만 경제적 유의성을 보였다. 결과는 만기와 행사가에는 강건성을 보이지 못했으나 수익률 기간은 1달까지 유의성이 커지는 모습을 보였다. 코로나 시기에 대한 분석에서는 경제적 유의성이 증가하는 모습을 보였다.한국과학기술원 :금융공학프로그램

Study on the psychological factors of using smartphones while driving : associated with sensation seeking

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 정보경영프로그램, 2017.8,[iv, 57 p. :]운전 중 스마트폰을 사용하는 행위로 인한 교통사고가 매년 증가하고 있는 추세이다. 본 연구는 운전 중 스마트폰 사용의 위험성을 인지하고 있음에도 불구하고 쉽게 사용하게 되는 행위를 심리학적 접근을 통해 원인을 연구해보고자 하였다. 이를 설명하기 위하여 Zuckerman의 자극추구성향(Sensation Seeking)을 적용하였고, 위험운전행동 간에 상관 관계를 보고자 Manchester Driver Behavior Questionnaire 를 이용하여 DBQ의 속성인 운전자의 Silly Error, Dangerous Error 그리고 Violation을 측정하였다. 총 197 명의 설문응답자로 상관 관계 분석과 구조방정식 모형을 이용한 분석이 진행되었으며 다음과 같은 결과를 도출해낼 수 있었다. 첫째, 운전자들은 스마트폰을 단순 확인만 하는 행위보다 확인 후 조작을 하는 행위의 빈도가 더 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 표본의 94%가 운전 중 스마트폰을 이용하는 행위가 불법임을 인지하고 있음에도 불구하고 운전 중에 전혀 사용하지 않는 비율이 전체 표본의 불과 4%인 것을 감안한다면, 운전 중 스마트폰 사용은 상당히 일반적으로 여겨지는 행동으로 볼 수 있었다. 둘째, 자극추구성향은 위험운전행동과 운전 중 스마트폰 이용에 대한 높은 상관관계를 가졌다. 특히 자극추구성향의 요소 중 지루함 및 권태민감성(Boredom Susceptibility)은 DBQ의 모든 속성에 유의미한 양적 상관관계(positive correlation)를 가지고 있음을 본 연구에서 보여주었다. 이는 국내의 운전자들이 운전 중 지루함을 많이 느낀다는 것을 보여주고 있다. 또, 기존의 방법과 규제를 탈피하려는 탈억제(Disinhibition)의 속성도 운전 중 스마트폰 이용과 양적 상관관계를 지녀 이러한 성향을 지닌 사람들이 자주 운전 중 스마트폰을 이용한다는 것을 설명해준다. 셋째, 연구 모형에서 자극추구성향으로부터 영향을 받은 위험운전행동들이 운전 중 스마트폰 사용에 미치는 영향을 살펴보았을 때, 자극추구성향은 운전자의 Error에 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있었다. Dangerous Error를 자주 범하는 집단은 운전 경험이 부족하고 운전 능력이 떨어지는 사람들임으로 운전 중 스마트폰을 사용하는 행위가 흔치 않았기에 종속 변인에 음의 영향을 미치는 반면, Silly Error를 자주 범하는 집단은 운전에 많은 집중을 하지 않는다는 것으로 판단할 수 있어, 운전 중 스마트폰 사용에 정적 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. Violation 속성은 운전 중 스마트폰 사용에 영향을 미치지 않았는데, 이 이유는 자극추구로부터 나온 행위가 스마트폰 사용에 영향을 줄 수는 있지만, 이를 운전자가 Violation 범위에 받아들이지 않는다고 볼 수 있었다. 이는 즉, 운전 중 스마트폰 사용이 교통법규 위반사항이라는 것을 인지를 하지만, 실제로는 자극 추구 만족을 위한 행위일 뿐, 교통법규위반행위로 간주하지 않고 사용하고 있다는 결론을 내릴 수 있었다.한국과학기술원 :정보경영프로그램

고전도성 TiN 이 코팅된 리튬이온전지용 실리콘 나노복합체

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 재료공학부, 2014. 2. 손헌준.최근 Mobile IT 기기의 급격한 성장과 함께 각광을 받고 있는 리튬이차전지는 향후 전기자동차, 중대형 에너지저장 시스템 등으로 그 응용 분야를 확대할 것으로 예상된다. 이러한 응용 분야 및 시장 확대를 뒷받침하기 위해서는 고용량화가 필수적이며, 기존의 탄소계 음극을 대체할 수 있는 Si계 음극에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히, Si계 음극의 단점인 수명 열화 문제를 해결하기 위해 Si의 부피 팽창/수축을 완화시키고 Si 음극의 전도성 네트워크를 유지할 수 있는 전도성 완충상을 적용한 복합 음극 구조에 대해 연구가 집중되고 있다.본 연구에서는 Si 음극의 성능 향상을 위한 전도성 완충상으로서전기전도성이 높으면서 리튬과 전기화학적으로 반응하지 않는TiN을 도입하고자 하였다. TiN에 대해서는 기존에 고에너지 밀링,습식 합성 등의 방법으로 Si과 복합화한 연구들이 있었다. 하지만,기존 복합 구조에서는 Si과 TiN의 균일한 복합화와 원활한 충방전 반응을 위한 전자/이온 전도 네트워크 형성이 어려워서 기존 흑연 음극을 뛰어넘는 용량 및 수명 특성을 보여주지 못했다. Si과 TiN의 균일한 복합화를 위해 본 연구에서는 크게 두 가지 방법으로 Si과 TiN을 복합화하였다. 먼저, Si과 Ti 분말의 고에너지 밀링을 통해서 비정질의 TiSi2를 형성하고, 이를 NH3분위기에서 열처리하여 Si, TiN 등이 복합화된 구조를 얻고자 하였다. 다음으로, TiSi2를 출발 물질로 사용하여 한 번의 열처리에 의해 Si, TiN, TiSi2가 복합화된 구조를 얻고자 하였다. Si과 Ti 분말의 고에너지 밀링 및 열처리에 의한 복합 구조에서는 다양한 조성과 구조 제어 방법을 시도했지만, 의도했던 TiSi2의 형성 반응 및 Si과 TiN으로의 상분리 반응이 충분히 일어나지 않아 Si과 TiN의 균일한 복합화가 이루어지지 않았다. 이로 인해 TiN에 의한 전도성 완충상 효과가 제대로 발현되지 않았으며, 기존의 Si과 TiN을 직접 복합화한 음극에 비해 수명 특성이 개선되지 않았다. TiSi2분말을 출발 물질로서 사용한 경우에는 출발 물질의 입경 및 열처리 조건의 조절을 통해 TiSi2/Si/TiN의 3중층 복합구조를 형성할 수 있었다. TiN이 Si 표면에 아일랜드 타입의 코팅층을 형성함으로써 Si의 부피 팽창/수축을 완화시키고 Si 음극의 전도성 네트워크를 유지할 수 있는 전도성 완충상의 역할을 하여 수명 특성이 개선되는 결과를 얻을 수 있었다. TiSi2의 열처리에 의한 TiSi2/Si/TiN복합 음극은 합성 공정이 간단하고, Si-탄소계 복합 음극에 비해 전극 밀도를 높일 수 있는 장점이 있기 때문에 실제 전지에 적용할 수 있는 활물질로 개발할 수 있을 것으로 기대된다.목 차 초록.................................................................................................Ⅰ 목차.................................................................................................Ⅲ List of Tables................................................................................Ⅵ List of Figure Captions.................................................................Ⅶ 1. 서론.............................................................................................1 2. 이론적 배경.................................................................................5 2.1 리튬이차전지의 원리 및 구성................................................5 2.1.1 리튬이차전지의 원리.......................................................5 2.1.2 리튬이차전지 양극...........................................................7 2.1.3 리튬이차전지 음극...........................................................9 2.1.4 리튬이차전지 전해질.....................................................14 2.1.5 리튬이차전지 분리막.....................................................16 2.2 Si 계 음극.............................................................................17 2.2.1 순수 Si 계......................................................................17 2.2.2 Si-금속 복합계..............................................................23 2.2.3 Si-탄소 복합계..............................................................25 2.2.4 SiO 계............................................................................26 2.3 전도성 완충상......................................................................27 2.3.1 전도성 완충상으로서의 TiN..........................................28 2.3.2 전도성 완충상으로서의 TiSi2........................................31 2.3.3 TiSi2 의 질화 반응.........................................................33 2.4 기계적 합금화법(mechanical alloying)...............................37 3. 실험 방법...................................................................................40 3.1 활물질의 제조......................................................................40 3.1.1 Si, Ti 의 기계적 합금화에 의한 Si-Ti 계 복합 음극.....40 3.1.2 TiSi2 의 열처리에 의한 Si-Ti 계 복합 음극.................41 3.2 분말 X-선 회절 분석(XRD)...............................................42 3.3 열분석(Thermal Analysis).................................................42 3.4 주사전자현미경(SEM).........................................................43 3.5 전극 제조.............................................................................43 3.6 실험용 셀 제조....................................................................44 3.7 전지 특성 평가....................................................................44 4. 결과 및 고찰.............................................................................47 4.1 Si, Ti 의 기계적 합금화에 의한 Si-Ti 계 복합 음극…………47 4.1.1 Si/Ti = 2/1....................................................................49 4.1.1.1 XRD 분석...............................................................49 4.1.1.2 전지 특성 평가......................................................51 4.1.2 Si/Ti = 1/1..................................................................53 4.1.2.1 XRD 분석...............................................................53 4.1.2.2 SEM 분석...............................................................57 4.1.2.3 전지 특성 평가.......................................................60 4.2 TiSi2 의 열처리에 의한 Si-Ti 계 복합 음극 ......................63 4.2.1 TiSi2/Si/TiN 3 중층 구조 형성 및 특성 평가.................65 4.2.1.1 TGA 분석................................................................65 4.2.1.2 XRD 분석.................................................................68 4.2.1.3 SEM 분석................................................................70 4.2.1.4 전지 특성 평가...................... ................................73 4.2.2 열처리 시간 변화...........................................................80 4.2.3 탄소 코팅.......................................................................85 4.2.4 NaOH 에칭....................................................................88 5. 결론...........................................................................................94 참고 문헌...................................................................................... 97 Abstract......................................................................................104 감사의 글.....................................................................................106Docto

Mutant Escherichia coli W with Improved Productivity of L-valine and Method for Preparing It Using the Same

본 발명은 L-발린 생성능이 개선된 변이 대장균 W 균주 및 이를 이용한 L-발린의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 L-이소루신 생합성에 관여하는 효소를 코딩하는 유전자를 약화 또는 결실시키고, ilvN(acetohydroxy acid synthase isozyme I을 암호화하는 유전자) 유전자의 피드백 저해(feedback inhibition)가 제거되어 있는 L-발린 생성능이 개선된 변이 대장균 W 균주 및 이를 이용한 L-발린의 제조방법에 관한 것이다.부위특위적 돌연변이 방법에 의해 수득된 본 발명에 따른 변이 대장균 W 균주는 분지쇄 아미노산의 하나인 L-발린을 고농도로 생성할 수 있어, L-발린의 산업적 생성 미생물로 유용하다

Enhanced Butanol Producing Recombinant Microorganisms and Method for Preparing Butanol Using the Same

본 발명은 부탄올 생성능이 개선된 재조합 미생물 및 이를 이용한 부탄올의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 L-발린의 전구체인 2-케토이소발레르산염을 중간체(intermediate)로 하여 부탄올을 생합성하는 재조합 미생물 및 이를 이용한 부탄올의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 재조합 미생물은 L-발린의 전구체인 2-케토이소발레르산염의 생성능을 가지는 미생물에, 2-케토이소발레르산염을 이소부티릴-CoA로 전환시키는 효소인 VorABC 효소를 코딩하는 유전자, 이소부티릴-CoA를 부티릴-CoA로 전환시키는 효소를 코딩하는 유전자, 부티릴-CoA를 부틸알데하이드로 전환시키는 효소를 코딩하는 유전자 및 부틸알데하이드를 부탄올로 전환시키는 효소를 코딩하는 유전자가 도입되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 재조합 미생물은 기존의 클로스트리디움 아세토부틸리쿰(Clostridium acetobutylicum)과 달리 성장이 용이하고, 추가 대사흐름 조작으로 인한 균주개량의 가능성이 크므로 부탄올의 산업적 생성 미생물로 추가 대사흐름 조작으로 인한 균주개량의 가능성이 크므로 부탄올의 산업적 생성 미생물로 유용하며, 2-케토이소발레르산염을 이소부티릴-CoA로 전환시키는 과정을 단순화시킴으로써 부탄올 생성능이 개선된 재조합 미생물을 제공하는 효과가 있다

수직형 반응기 내부 유동 시각화

Master탄소나노튜브 섬유를 직접방사법으로 합성하는 수직형 CVD 반응기 내부 유동을 가시화하여 실험적으로 확인하고 시뮬레이션을 진행하였습니다. 수직형 반응기의 경우 반응물을 위에서 흘려주는 경우와 아래에서 흘려주는 경우로 나뉩니다. 두 경우 모두 반응기 상단에 순환류가 생성됩니다. 이는 반응기 상단부의 온도보다 반응기 중앙부의 온도가 더 높기 때문에 나타나는 현상입니다. 따라서, 다양한 조건에서 시뮬레이션을 진행함으로써, 수직형 반응기 내부 유동을 제어해 보았습니다. 결과적으로 반응물을 아래에서 위로 흘려주는 수직형 반응기의 경우에 안정적인 유동 패턴을 제어할 수 있었습니다. 추가적으로 반응기 크기를 키워 scale up 연구를 진행하였습니다. 반응기 크기가 커지게 되면 예상하지 못한 복잡한 유동 패턴이 생성됩니다. 또한, 이러한 큰 사이즈의 순환류는 탄소나노튜브 섬유 합성에 큰 영향을 주게 됩니다. 따라서 탄소나노튜브 대량 생산을 위해 반응기 크기를 키우는 경우에는 많은 변수를 고려해야 할 것입니다.The flow circulations inside the vertical CVD reactor with an open outlet were experimentally confirmed. The temperature differences across the reactor cross section were measured at the furnace inlet (370℃) and the outlet (180℃), while there was a small temperature difference across the cross section at the middle of the furnace. Flow circulations in the axial direction were observed at the top of the reactor. And the flow could be controlled by using computational fluid dynamics (CFD) under various conditions

Mutant Microorganism with Improved Productivity of Branched Amino Acid and Method for Preparing It Using the Same

본 발명은 분지쇄 아미노산 생성능이 개선된 변이 미생물 및 이를 이용한 분지쇄 아미노산의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, L-이소루신 생합성에 관여하는 효소를 코딩하는 유전자, L-루신 생합성에 관여하는 효소를 코딩하는 유전자 및 D-판토텐산 생합성에 관여하는 효소를 코딩하는 유전자를 약화 또는 결실시키고, L-발린 생합성에 관여하는 효소를 코딩하는 유전자를 그 발현이 증가되도록 변이시켜 수득된 L-발린 생성능이 개선된 변이 미생물 및 이를 이용한 L-발린의 제조방법에 관한 것이다. 부위특위적 돌연변이 방법과 대사흐름 조작에 의해 수득된 본 발명에 따른 변이 미생물은 분지쇄 아미노산, 특히, L-발린을 고효율로 생성할 수 있어, L-발린의 산업적 생성 미생물로 유용하다. 부위특위적 돌연변이화, 분지쇄 아미노산, L-발린, 대장

부위특이적 변이에 의해 제조된 고수율의 L-쓰레오닌 생산균주 및 이를 이용한 L-쓰레오닌의 제조방법

The present invention relates to a mutant microorganism producing a high concentration of L-threonine in high yield, prepared using site-specific mutation, not random mutation, such as treatment with a mutation inducer, a method for preparing the same, and a method for preparing L-threonine using the mutant microorganism producing L-threonine. By using the mutant microorganism according to the present invention, L-threonine can be prepared at high yield, additional strain development becomes possible and their physiological phenomena can be easily understood since genetic information of L-threonine producing microorganism can be identified