격자 볼츠만 법을 이용한 고분자 전해질막 연료전지의 기체확산층의 열 및 물질 전달 특성에 대한 수치해석

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 기계항공공학부, 2023. 2. 김찬중.고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)는 친환경적이고, 높은 효율과 높은 출력밀도를 띠며, 작동 온도 또한 상대적으로 낮다는 장점을 갖는다. 이러한 장점으로 인해PEMFC는 운송수단 및 고정식 발전소 그리고 휴대용 전력과 같이 많은 응용 분야에서 가장 촉망받는 대체 에너지원으로 각광받고 있다. 지난 수십 년 동안 PEMFC 성능을 개선하기 위한 연구가 수행되었으며, 셀 성능을 향상하고 효율적인 셀 작동을 위해선 각 셀 구성요소에서 발생하는 전기화학적 현상을 이해하는 것이 필수적이다. 셀 작동 중 전기화학반응으로 발생하는 수증기와 열은 기체확산층(GDL)을 통해 기체 채널(GC)로 빠져나가기 때문에 셀 구성요소 중에서 GDL은 PEMFC의 성능을 좌우하는 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 과도하게 생성된 수분은 GDL를 침수시켜 PEMFC 성능에 악영향을 미치며, 과열된 온도는 탈수를 유발하여 성능저하를 일으킨다. 반대로 건조한 상태는 이온 전도도의 효율을 낮추며, 낮은 온도는 반응 속도를 느리게 하고 포화압력을 낮추어 수증기 응결을 유발한다. 따라서, PEMFC의 더 나은 성능과 효율을 얻기 위해선 GDL 내부의 적절한 열 및 수분 관리가 필요하다. 본 논문에서는 GDL의 물질전달 특성을 분석하기 위해 다성분 다상(MCMP) 격자 볼츠만법(LBM)을 이용하여 GDL내부로의 액상수분의 침입 과정을 연구하였다. 이방성 특징을 띠는GDL의 형상학적 특성을 고려하기위해 확률적 재생성 방법으로 재구성된 3차원 형상이 적용되었으며, 투과율 해석을 통해 재구성된 GDL형상에 대한 이방성 특징을 검증하였다. 총 네 가지의 섬유 극각범위를 채택하여 액상수분 전달에 대한 탄소 섬유 배향의 영향을 규명하였고, 탄소 섬유에 대한 젖음성은 소수성 물질로 균일하게 도포된 상태로 가정되어 140°의 접촉각이 적용되었다. 액상수분의 침투 패턴은 소수성 젖음성으로 인해 모세관 핑거링(capillary fingering)의 유동 형태를 나타냈으며, GDL 내부에 형성되는 액상수분의 동적 거동과 평균 수분 포화도는 모든 조건에서 거의 유사하게 나타났다. 탄소 섬유의 극각을 제외한 나머지 형상학적 조건과 젖음성은 동일하기 때문에, 액상 침투과정에서 형성되는 주류는 통과면(through-plane) 방향의 모세관압 차이에 더 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다. 이와 함께 액상수분이 GDL을 통과한 이후 GDL 표면에 형성하는 액상수분 물방울의 겉보기 각도를 측정하였다. 모든 경우에서 섬유에 적용된 접촉각보다 낮은 각도로 겉보기 각도가 형성되는 것을 관찰하였고, 이는 섬유 배향에 따라 형성되는 GDL 탄소섬유의 표면 변화에 의한 영향으로 분석되었다. 더불어 본 논문에서는 GDL의 열전달 특성을 파악하기위해 유효 열전도율(ETC)을 조사하였으며, 이와 함께 ETC에 대한 액상수분 함량의 영향을 함께 분석하였다. 열전달과 유동현상을 동시에 해석하기 위해 열해석모델과 유동해석모델이 양방향으로 결합된 MCMP LBM모델을 개발하였다. 열해석에서도 3차원 GDL형상이 적용되었으며, GDL의 건조한 상태와 습윤한 상태에 대해 각각 조사되었다. 추가적으로 습윤한 상태에 대해선 친수성의 접촉각 80°와 소수성의 접촉각 140°가 적용되었다. 본 논문은 열전도에 따른 온도 분포와 물 성분의 응집 및 분리현상의 시간적 변화를 제시하며, GDL의 ETC는 GDL내부에 형성되는 액상수분 함량과 분포에 많은 영향을 받는 것을 확인하였다. 또한, 초기 물성분의 질량분율이 높을수록 GDL의 액상수분 함량이 증가하였다. 액상수분 방울은 탄소 섬유 사이를 연결하는 바인더 역할을 하는 것을 관찰하였으며, 액상수분의 전도도는 공기의 전도도보다 높기 때문에 액상 수분이 더 많이 분포될수록 높은 ETC값을 띠는 것으로 분석되었다. 탄소 섬유의 젖음성이 동일한 경우 GDL내부의 액상수분 함량은 유사하였으며, 절대적인 액상수분의 함량보다 액상수분의 분포도가 GDL의 ETC를 결정하는 데 더 중요한 역할을 하는 것을 규명하였다. 마지막으로 본 논문은 섬유 배향을 고려하여 재구성된 3차원 GDL형상을 적용하여 종래의 2차원 형상에서 확인할 수 없었던GDL의 물질 전달의 이방성 특징을 잘 나타내고 있으며, GDL 내부의 형상학적 조건이외에 GC와 GDL의 경계면의 탄소섬유 형상에 대한 중요성 또한 제시한다. 이와 더불어 본 논문은 GDL의 열전달 과정 해석에서 온도변화에 따른 액상수분의 상변화는 고려하지 않지만, 이에 준하는 액상수분의 상분리 현상을 포함하고 있다. 이에 따라 본 논문에서 개발된 해석모델은 기존의 MCMP LBM모델에서 할 수 없었던 다성분에서의 열해석과 유체의 상분리 해석을 동시에 수행할 수 있는 framework을 제공한다.Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) has the advantages of eco-friendliness, high efficiency, high power density, and relatively low operating temperature. These advantages make PEMFC the most promising alternative energy source for many applications, such as transportation, stationary power plants, and portable power. Research has been conducted to improve PEMFC performance over the past few decades, and it is essential to understand the electrochemical phenomena occurring in each cell component to improve cell performance and operate efficiently. Since water vapor and heat generated by electrochemical reactions during cell operation escape to the gas channel (GC) through the gas diffusion layer (GDL), GDL is a crucial component that determines the performance of the PEMFC. Excessive liquid water floods the GDL and adversely affects PEMFC performance, and overheated temperature causes dehydration, resulting in performance degradation. Conversely, a dry condition lowers the efficiency of ion conductivity, and a lower temperature slows the reaction rate and lowers the saturation pressure, causing water vapor condensation. Thus, proper water and thermal management in the GDL are required to achieve better performance and efficiency of PEMFC. In this dissertation, to analyze the mass transfer characteristics of GDL, the invasion process of liquid water into GDL was investigated using the multicomponent multiphase (MCMP) lattice Boltzmann method (LBM). A three-dimensional (3D) structure regenerated by a stochastic reconstruction method was applied to consider the morphological characteristics of anisotropy GDL. The anisotropic characteristics of the reconstructed GDL were verified through permeability analysis. A total of four fiber polar angle ranges were adopted to investigate the effect of carbon fiber orientation on liquid water transportation, and the wettability of carbon fiber was assumed to be uniformly coated with a hydrophobic material, so a contact angle of 140° was applied. The invasion pattern of liquid water showed capillary fingering flow due to the hydrophobic wettability. The dynamic behavior and average water saturation formed inside the GDL were almost similar in all conditions. Since the wettability and morphological conditions, except for the polar angle, were identical, it was identified that the preferential path formed during the liquid water transportation was more affected by the capillary pressure difference in the through-plane direction. In addition, the apparent angle of the liquid water droplet formed on the surface of the GDL after the liquid water broke through the GDL was measured. In all cases, it was observed that the apparent angle was formed lower than the contact angle applied to the carbon fiber, which was indicated as an effect of the surface variation of the GDL carbon fiber formed according to the fiber orientation. Furthermore, in this dissertation, effective thermal conductivity (ETC) was investigated to understand the heat transfer characteristics of GDL, and the effect of liquid water content on ETC was also considered. The MCMP LBM model, in which the thermal and flow models were combined in two-way, was developed to conduct heat transfer and fluid flow simultaneously. The 3D GDL microstructure was also applied to the thermal model, and the dry and humidified conditions of the GDL were investigated, respectively. Additionally, a hydrophilic contact angle of 80° and a hydrophobic contact angle of 140° were applied under the humidified condition. This dissertation presented the temporal snapshot of the temperature distribution and the aggregation and separation of water components during heat conduction. It was confirmed that the ETC of GDL was greatly affected by the content and distribution of liquid water formed inside the GDL. In addition, the higher the initial water component mass fraction, the higher the liquid water content of GDL. It was observed that the liquid droplets act as a binder connecting the carbon fibers. Since the conductivity of liquid water is higher than that of air, it was identified that the more liquid water was distributed, the higher the ETC value. When the wettability of the carbon fibers was identical, the liquid water content inside the GDL was similar, and it was found that the distribution of liquid water played a more critical role in determining the ETC of GDL than the absolute liquid water content. Finally, this dissertation applied the reconstructed 3D GDL structure considering the fiber orientation and well-represented the anisotropic GDL mass transfer, which could not be confirmed in the conventional 2D geometry. It suggests the importance of the morphological condition of the carbon fiber at the interface. In this dissertation, the phase change of the water component was not considered. However, the phase separation close to the almost identical phenomenon was included. Accordingly, the proposed model in this dissertation provides a framework that simultaneously performs thermal and phase segregation of fluids analysis in multicomponent, which could not be done in the existing MCMP LBM model.CHAPTER 1. INTRODUCTION 01 1.1 Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell 01 1.2 Backgrounds and Motivations 03 1.3 Thesis Outline 07 CHAPTER 2. LATTICE BOLTZMANN METHOD 09 2.1 Introduction 09 2.2 Shan-Chen and EDM Forcing Schemes 13 2.2.1 Total interaction forces 15 2.3 Thermal LBM 18 2.4 Boundary Conditions 22 2.5 Unit Conversion in LBM 24 CHAPTER 3. NUMERICAL STUDY OF THE DYNAMIC BEHAVIOR OF LIQUID WATER IN THE GDL 26 3.1 Introduction 26 3.2 Stochastic Reconstruction Method 28 3.3 Model Description 31 3.4 Model Validation 33 3.4.1 Single phase permeability in In- and Through-plane 33 3.4.2 Static droplet test 36 3.4.3 Static contact angle test 38 3.5 Result and Discussion 39 3.5.1 Effect of fiber orientation in the In-plane of the GDL 39 3.6 Summary 52 CHAPTER 4. NUMERICAL ANALYSIS OF EFFECTIVE THERMAL CONDUCTIVITY OF THE GDL 54 4.1 Introduction 54 4.2 Model Description 56 4.3 Model Validation 57 4.3.1 Single component phase segregation 58 4.3.2 Static droplet and wall contact angle 61 4.3.3 Effective thermal conductivity (ETC) 65 4.4 Results and Discussion 69 4.4.1 Effect of the orientation angle toward the heat flux 69 4.4.2 Effect of the water content on the ETC 72 4.4.2.1 ETC with various fiber orientations 74 4.4.2.2 ETC with various initial mass fractions of water 88 4.5 Summary 95 CHAPTER 5. CONCLUSION 97 5.1 Conclusions 97 5.2 Future Works 99 Appendix 101 References 119 Korean Abstract 134박

혼합기준 스핀젖힘 시간의존 밀도범함수 이론: 빛 에너지 전환 메커니즘 연구를 위한 정확하고 효율적인 전자 전이상태 계산 방법

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :자연과학대학 화학부,2019. 8. 이상엽.혼합참조 스핀젖힘 시간의존 밀도범함수 이론(MRSF-TDDFT)이 제안 됐다. 이 새로운 양자화학 계산 방법은 잘 알려진 시간의존 Kohn-Sham 방정식의 선형응답 이론에 혼합참조라는 새로운 개념을 도입해 유도된다. 혼합참조는 삼중항의 두 구성요소(MS=+1, -1)를 결합한 참조상태로, 혼합참조로부터 나오는 선형응답은 기존 SF-TDDFT 방법이 만들지 못해 문제가 됐던 전자구성을 TDDFT 이론 내에서 생성한다. MRSF-TDDFT의 핵 좌표에 대한 응답상태의 에너지 기울기 수식이 유도됐고, 프로그램화 됐다. 새로운 방법의 에너지 그리고 에너지 기울기에 대한 계산 요구량은 기존 SF-TDDFT 의 요구량과 거의 동일하다. 새롭게 제안 된 MRSF-TDDFT 방법은 기존 SF-TDDFT에 비해 실용성과 정확성 측면에서 장점이 있다. 응답상태들을 단일항 또는 삼중항 상태로 완전히 분리해냄으로써, 기존 SF-TDDFT의 응답상태들의 스핀오염문제를 제거한다. 따라서, 특정 응답상태에 대한 자동 구조 최적화, 반응 경로 추적 또는 분자 동력학 시뮬레이션과 같은 "블랙 박스(black-box)" 유형의 응용에서 필수적인 응답 상태의 식별을 상당히 단순화한다. 또한, MRSF-TDDFT의 정확성은 수직 여기 에너지, 단열 여기 에너지, 구조최적화 된 구조, 최소 에너지 원뿔 교차점, 비단열 상호작용 항 및 비단열 분자 동력학 시뮬레이션과 같은 다양한 방법으로 시험되고 검증되었다. 따라서, MRSF-TDDFT 방법은 광화학 반응 연구에 유망한 양자화학 계산방법으로 기대된다.The mixed-reference spin-flip time-dependent density functional theory (MRSF-TDDFT) is proposed, which is derived from linear response formalism for the time-dependent Kohn-Sham equation by the use of mixed reference. Linear response from the mixed reference, which combines MS = +1 and -1 components of triplet state, generates additional configurations in the realm of TDDFT. Resultantly, MRSF-TDDFT eliminates the erroneous spin-contamination of the SF-TDDFT. Analytic energy gradients of the response states with respect to nuclear coordinates are also derived and implemented. The computational overhead of singlet or triplet states for MRSF-TDDFT is nearly identical to that of SF-TDDFT. The resulting MRSF-TDDFT computational scheme has several advantages before the conventional SF-TDDFT. Linear-response equations for the singlet and triplet responses are clearly separated. This considerably simplifies the identification of the excited states, especially in the ``black-box'' type applications, such as the automatic geometry optimization, reaction path following, or molecular dynamics simulations of the targeted states. Accuracy of MRSF-TDDFT has been tested and verified in various ways including vertical-excitation energy, singlet-triplet energy gap, adiabatic-excitation energy, optimized structure, minimum energy conical intersection, nonadiabatic coupling term, and nonadiabatic molecular dynamic simulation. Therefore, it is highly expected that the MRSF-TDDFT has advantages over SF-TDDFT in terms of both practicality and accuracy.ABSTRACT CONTENTS LIST OF FIGURES LIST OF TABLES INTRODUCTION 1 THEORETICAL BACKGROUND 6 1. Idempotency of reduced density matrix 6 2. Time-dependent Kohn-Sham equation 8 3. Linear-response theory 9 3.1 Volterra expansion 9 3.2 Connection between linear response of density and one-electron excitation 11 3.3 Linear response equation 13 3.4 Electronic excitation energy 14 4. Spin-flip TDDFT 15 MIXED-REFERENCE SPIN-FLIP TDDFT 20 1. Mixed-reference reduced density matrix 23 1.1 Definition of mixed-reference reduced density matrix 23 1.2 Molecular orbital of mixed-reference reduced density matrix 23 1.3 Restoring idempotency of the mixed-reference reduced density matrix 25 2. Linear-response equation of mixed-reference spin-flip TDDFT 28 2.1 Definition of separated excitation amplitude 31 2.2 Disentangling different MS response 35 2.3 Recovery of one-to-one relation between configuration and excitation amplitude 40 2.4 Separating matrix equations for singlet and triplet response states 48 2.5 Expectation value of S2 operator 51 2.6 Dimensional transformation matrix 54 3. Spin-pairing coupling 57 ANALYTIC ENERGY GRADIENT OF MIXED-REFERENCE SPIN-FLIP TDDFT 60 1. Lagrangian 61 2. Orbital stationary condition I (Coupled perturbed Hartree-Fock equation): Lagrange multiplizer Z 62 3. Orbital stationary condition II: Lagrange multiplizer W 65 4. Analytic energy gradient with respect to nuclear degree of freedom 67 NUMERICAL RESULTS 70 1. Vertical excitation energy 71 1.1 P excited state of Be atom 71 1.2 Singlet valence excited state of molecule 75 2. Singlet-triplet energy gap 78 3. Geometry-optimization structure 81 4. Adiabatic excitation energy 85 5. Conical intersection 87 5.1 Minimum energy conical intersection of PSB3 87 5.2 Topology of conical intersection for PSB3 89 6. Non-adiabatic coupling term 91 6.1 Numerical non-adiabatic coupling term 91 6.2 Fast overlap evaluations with truncation 92 6.3 Accuracy of truncation 95 7. Non-adiabatic molecular dynamics 98 7.1 Photoisomerization and photocyclization of cis-stilbene 98 7.2 Branching ratio and quantum yield 100 7.3 Dynamics in the branching points 104 CONCLUSION 109 REFERENCES 112 ABSTRACT IN KOREAN 124Docto

대형공공건설사업의 효율적 추진방안 연구

노트 : 이 연구보고서의 내용은 국토연구원의 자체 연구물로서 정부의 정책이나 견해와는 상관없습니다

Influences of spaces requirements of Creation

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 건설환경공학부, 2012. 8. 안건혁.2000년대 이후, 예술가들이 도시 내 특정지역에 자생적으로 집적한 창작클러스터들은 창조계급 집적에 따른 지역가치 상승이 자생적으로 실현된 사례로 주목 받아왔다. 그에 따라 창조도시 · 문화도시를 표방하는 도시정부들은 의도적으로 특정 시설에 예술가들의 집적을 유도하는 계획적 창작클러스터 조성을 추진해오고 있다. 한편, Scott(1999)은 창작클러스터의 핵심적 자산을 입주예술가들의 네트워크와 그에 따른 긍정적 효과라고 보고 있다. 따라서 다수의 국내 연구자 뿐 아니라 계획적 창작클러스터의 조성주체들도 창작클러스터 내 입주예술가들의 네트워크 활성화를 공통적으로 강조하고 있다. 그럼에도 불구하고 현재 운영 중인 국내 계획적 창작클러스터 사례들의 네트워크 수준에 대한 검증은 미흡한 실정이며, 창작클러스터 내 네트워크 수준 제고 방안에 관한 논의 성과 또한 미미하다. 이는 창작클러스터 내 네트워크 수준에 미치는 영향요인에 관한 접근이 부족했기 때문이라고 사료된다. 이 연구는 창작클러스터 내 입주예술가들의 네트워크 수준 제고 방안의 수립시 참고가능한 시사점을 도출하는 것을 최종적인 목표로 삼고 있으며, 이를 위해 창작클러스터 내 네트워크 수준에 영향을 미치는 요인의 규명 및 각 영향력의 검증을 시도하고 있다. 그 중에서도 창작클러스터의 공간적 조건 및 그에 따른 공간이용현황이 네트워크 수준에 미치는 영향을 중점적으로 다루고 있는데, 이는 창작클러스터의 형성경위가 자생적이냐, 계획적이냐에 따라 상이한 공간적 조건들을 취하고 있기 때문이다. 연구목적의 달성을 위하여, 우선 창작클러스터 내 네트워크 수준에 영향을 미친다고 기존 언급된 예상영향요인들을 정리하였고, 자생적 창작클러스터의 대표사례로 문래창작촌을, 계획적 창작클러스터의 대표사례로 신당창작아케이드를 각각 선정해 비교분석을 진행하였다. 실증분석을 위해서는 사례별 입주예술가 각 30인을 대상으로 개인별 네트워크 수준 및 예상영향요인 변수들을 측정하기 위한 설문조사를 실시했다. 이후 측정결과의 비교분석을 통해, 사례별 네트워크 수준 차이의 유의미성을 검증하고, 동시에 유의한 차이를 보이고 있는 예상영향요인 변수가 무엇인지 파악했다. 또한 각 사례의 공간이용현황 변수와 네트워크 수준과의 상관관계를 검증하기 위해 상관분석을 실시하였으며, 상관성의 전후관계를 파악하기 위해 각 사례의 입주예술가 총 18명을 대상으로 한 인터뷰 조사를 실시하였다. 분석결과는 창작클러스터 내 네트워크의 형성과정에 해당 사례가 지닌 공간적인 조건이 영향을 미칠 수 있다는 가정의 유의성을 확인하고 있다. 네트워크 수준이 상대적으로 높은 문래창작촌 입주예술가들은 각종 일상활동을 다양한 공간에서 영위하고 있으며, 해당 활동이 중첩되는 교류공간에서 새로운 네트워크를 형성하고 있고, 해당 창작클러스터를 마을 또는 촌의 개념으로 인식하고 있다. 그리고 이러한 공간적 조건 및 그에 따른 공간이용현황과 실제 네트워크 형성과정과의 밀접한 관련성이 상관분석 및 인터뷰 조사 결과 드러나고 있다. 반면 신당창작아케이드 입주예술가들의 활동은 주로 사적공간에서의 개인작업에 국한되는 경향을 보이며, 네트워크 형성을 매개할 수 있는 교류공간이 부재한 것으로 드러난다. 따라서 공공주도의 네트워크 프로그램에 의해 전체입주자간 서로 안면을 인식하고 있는 조건에서도 지속적인 교류관계를 구축하기는 어려운 실정임이 확인되고 있다. 분석결과 및 해석을 통해 향후 창작클러스터의 조성 및 운영 시에는 네트워크 활성화를 위한 사항이 공간계획의 고려대상에 추가될 필요성이 제기된다. 세부적으로는 향후 각종 일상적 활동을 원활하게 수용할 수 있는 공간조건의 조성 및 주변지역과의 연계가 필요하다는 제안과, 각종 일상적 활동들이 중첩될 수 있는 개방적인 교류공간의 조성이 계획사항에 포함되어야 한다는 시사점이 도출된다.현재 창작클러스터 조성사업 시 공간계획은 창작활동 수용을 위한 시설조성 차원에 국한되어 있다. 연구에서 도출된 시사점이 향후 심화된 질적연구를 통해 구체적 공간계획 방법론으로 발전될 수 있다면, 단순 시설차원에 머물고 있는 현 계획적 창작클러스터의 개념이, 내부 구성원간의 자생적 상호작용과 지역사회와의 연계가 전제된 창조환경(Creative Milieu)의 개념으로 확장될 수 있으리라 기대된다.Since 2000s, self-created creation cluster where the artists have been integrated in specific areas in the city has received attentions as a realized case where self-created value creation of areas through creative integration of artists have occurred. As a result, city governments that advocates a Creative City or Culture City has been executing the establishment of planned creation clusters which intentionally induce the integration of artists in specific areas of the city. On the other hand, Scott (1999) thinks that core assets of creation cluster are the networks of artists and related positive effects. Accordingly, not only various domestic researchers but also establishment subjects of planned creation clusters emphasize the vitalization of networks of living-in artists in creation clusters in common. In spite of these situations, verification of network levels of domestic planned cluster cases which are currently operating domestically is not sufficient, and discussion results about the improvement plans of network levels in creation clusters are insufficient as swell. Reasons of these situations are thought be that approaches to the factors which give influences to network levels in creation clusters were not sufficient. Final purpose of this study is to identify the implications which are referable in the procedures of establishing network levels improvement plans of living-in artists in creation clustersand for this objective, clarification of factors which give influences to network levels in creation clusters and related examination of individual influences is being tried. Among these, the influences of spatial requirements and current utilization conditions of spaces in creation clusters to network levels are studied with priority, which is because creation details of creation clusters have individually different space requirements depending on whether it is self-created or planned. In order to achieve study objective, expected influence factors were prepared which were mentioned earlier to give influences to the network levels in the creation clusters, and Mullae Art Village was selected as a representing case of self-created creation cluster and Sindang Art Arcade was selected as a planned creation cluster. For empirical studies, 30 targeting study subjects of living-in artists in each case were selected and surveys were conducted to measure individual network levels and variables of expected influence factors. Through comparison analysis of measured data, significance of differences in network levels of each case was verified and variables of expected influence factors which showed significant differences were identified. Additionally and in order to verify the correlations between variables of current situation of space utilization and network levels, correlation analysis was conducted, and in order to identify the contexts of correlations, total of 18 living-in artists in each case were selected and examined with interviews. Study results confirmed the significance of the assumption that spatial requirements in relevant cases could give influences to network creation procedures in creation cluster. Living-in artists in Mullae Art Village which have relatively higher network levels live with various common actives in various spaces and transform the new networks in various exchange spaces where the relevant activities are overlapped and the relevant creation cluster is recognized as a concept of town or village. Additionally, close relationships between these spatial requirements and related current conditions of space utilization and physical network creation procedures are identified in correlation analysis and interview results. On the other hand, activities of living-in artists in Sindang Art Arcade show the tendency that their activities are limited to personal activities in their personal spaces and their exchange spaces which could mediate the networks are not sufficient. Accordingly, continuous exchange relationships are identified to be difficult in spite of the conditions that entire living-in artists recognize their existences in living-in artists owing to the public leading network program. Through study results, the necessity is raised for future establishment and operation of creation cluster that network vitalization plans should be added in consideration factors for space plans. In details, the suggestion that establishment of space requirements that enable various everyday activities smoothly and connections with neighboring areas and the implication that establishment of open exchange spaces which enable to overlap various everyday activities should be added in the plans. Current space plans in the procedures of establishment of creation cluster are limited to the standards of construction of facilities to accommodate creation activities. If the derived implication could be developed to detailed space plan methodologies through future in-depth qualitative studies, current concept of planned creation cluster which stays just in the level of facilities is expected to be expanded to the concept of Creative Milieu where self-created interactions between internal members and connections with regional community are required.ⅰ. 서론 14 1.1 연구의 배경 및 목적 14 1.2 연구의 범위 16 1.3 연구의 흐름 및 방범 18 ⅱ. 이론적 고찰 19 2.1 창조도시론과 창작클러스터 19 2.2 창작클러스터 내 네트워크 관련 논의 26 ⅲ. 문래창작촌과 신당창작아케이드의 비교사례연구 32 3.1 사례연구의 틀 32 3.2 사례 대상지의 일반현황 35 3.3 사례 대상지의 네트워크 활동현황 41 3.4 소결 47 ⅳ. 창작클러스터의 공간적 조건이 네트워크 수준에 미치는 영향 실증분석 49 4.1 분석의 틀 49 4.2 사례집단별 설문응답결과 비교 53 4.3 네트워크 수준과 영향요인 변수들 간 상관분석 63 4.4 입주예술가들의 네트워크 현황과 공간적 조건과의 관련성 인식 69 ⅴ. 결론 70 5.1 연구의 결과 70 5.2 향후 창작클러스터 조성시의 시사점 82 5.3 연구의 한계 83Maste

한정위헌청구의 적법성에 관한 헌법학적 연구 - 재판소원과의 관계를 중심으로

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 법과대학 법학과, 2018. 2. 전상현.한정위헌청구는 법률조항 자체가 아닌 법률해석의 위헌을 구하는 헌법소원의 형태이다. 헌법재판소의 2012년 결정(2012. 12. 27. 2011헌바117)을 통하여 한정위헌청구는 원칙적 적법성을 인정받았으나, 재판소원을 금지하는 헌법재판소법 제68조 제1항의 취지에 어긋나는 한정위헌청구는 여전히 부적법하다. 그렇다면 한정위헌청구와 재판소원은 어떤 관계에 있는지에 관하여, 재판소원 금지의 의미와 근거, 한정위헌청구의 원칙적 적법성의 의미, 법률해석에 대한 규범통제의 현황을 확인할 필요가 있다. 한정위헌청구의 적법성은 헌법재판소가 헌법상 보유하는 규범통제권한과 더불어 규범통제 대상으로서의 법률문언과 법률해석의 질적 동일성에 근거하고 있다. 따라서 한정위헌청구가 제기된다는 것은 청구인이 헌법재판소의 규범통제권한에 기한 한정위헌결정을 요청하는 것으로서 구체적 규범통제의 형식에 부합하는 것이다. 재판소원은 법원의 재판을 헌법소원의 대상으로 삼는 것으로서, 그 금지는 헌법재판소법 제68조 제1항에 근거를 두고 있다. 재판소원의 금지는 본질적으로 헌법해석을 통해 도출할 수 없는 입법정책적 문제로서, 헌법재판소법상의 법률규정을 통해 비로소 헌법소원의 대상에서 제외된다. 이처럼 법률상 제한에 불과한 재판소원 금지의 효력은 또 다른 상위의 헌법적 요청이 있는 경우 유보될 수 있다. 그리고 권리구제형 헌법소원과는 달리 위헌심사형 헌법소원의 경우에는 그 본질이 규범통제이므로, 그 위헌성 판단의 대상이 규범인지 규범이 아닌 것인지가 핵심적인 문제가 된다. 재판소원 금지와 규범통제로서의 위헌소원은 원칙적으로 다른 차원에서 작동하기 때문에 양자는 서로 무관하다. 헌법재판소가 보유하는 규범통제권한과 법원이 보유하는 당해 재판에서 규범을 해석하여 법적 분쟁을 해결하는 권한은 외견상 충돌할 수 있으나, 서로의 헌법적 권한에 근거하여 이루어지는 작용으로서 그 국면을 달리한다. 한정위헌청구의 적법성의 문제는 재판소원 금지의 취지를 통하여 통제될 수 있는 성질의 것이 아니다. 재판소원 금지의 취지에 비추어서 부적법한 한정위헌청구를 구별하고자 하는 것은 규범통제의 대상 문제와 재판소원의 문제를 혼동한 것이고, 헌법재판소의 규범통제권한을 유보시킴으로써 헌법재판소법상 재판소원 금지규정의 의미를 하나의 헌법원칙처럼 인식하는 것이며, 법률해석에 대한 규범통제를 시도하면서도 동시에 재판소원의 금지라는 모순적일 수 있는 기준을 세운 것이다. 위 기준 하에서 한정위헌청구의 적법성의 인정범위는 매우 협소해질 수 밖에 없다. 실제로 헌법재판소의 2012년 결정 이후의 결정례를 살펴보면, 상당수의 한정위헌청구를 개별 사건에서의 포섭·적용의 문제로 보거나 재판결과를 다투는 것으로 보아 부적법하다고 보고 있으며, 이를 적법하다고 보아 본안판단에 나아가는 경우에도 헌법재판소는 심판대상을 법률해석이 아닌 법률조항 자체로 파악하고 있다. 그 결과 사실상 2012년 결정례가 유일하게 법률해석을 심판대상으로 삼아 한정위헌청구를 적법하다고 인정한 사례로 확인되며, 그 외에는 각하되는 한정위헌청구와 법률조항에 대한 위헌청구로 선해된 한정위헌청구만이 존재한다. 이는 한정위헌청구의 적법성을 인정한 취지를 몰각하는 것이다. 한정위헌청구의 적법성의 문제와 이에 기초한 심판대상의 판단은 재판소원금지의 취지라는 틀에서 벗어날 필요가 있다. 비교법적으로 살펴볼 때에도 법률해석에 대한 규범통제 내지 재판소원, 일반·추상적 규범과 사건규범 분리의 난해함, 헌법재판소와 법원이 분리된 경우 법률해석을 둘러싼 갈등이 필연적이라는 사실이 확인된다. 구체화·객관화된 규범에 대한 통제를 재판소원임을 이유로 지양할 필요는 없으며, 또한 사실의 포섭과 규범의 해석의 구별의 어려움 및 교호적 성격을 고려할 때 이를 소극적인 의미로 새기는 것이 규범통제제도의 내실과 기본권보장에 부합한다. 이에 대한 헌법재판소의 전향된 태도가 요구되며, 이를 기반으로 법률해석에 관한 심사의 범위·강도의 문제에 대하여도 진전된 논의를 보일 필요가 있다.제1장 서론 1 제1절 연구의 목적 1 제2절 연구의 방법과 범위 3 제2장 한정위헌청구의 헌법적 의미 5 제1절 한정위헌청구의 개념과 종래의 논의 경과 5 1. 한정위헌청구의 개념 5 2. 한정위헌청구에 관한 종래의 논의 경과 7 가. 한정위헌결정의 기속력에 관한 논의 7 나. 한정위헌청구의 적법성 8 제2절 한정위헌청구의 적법성의 이론적 배경 11 1. 서론 11 2. 규범통제권한 11 3. 규범통제의 대상 13 가. 규범 문언과 규범 문언 해석의 구별 불가능성 14 나. 규범통제기관의 하위규범해석권한 15 제3절 한정위헌청구의 적법성이 갖는 의미 17 1. 규범해석에 대한 통제권한 발동을 요청하는 한정위헌청구 17 2. 재판소원과의 접점 문제 20 제3장 재판소원과 한정위헌청구 23 제1절 재판소원금지의 의의 23 1. 재판소원금지의 의미 23 2. 재판소원금지의 근거 24 가. 종래의 논의 24 나. 헌법 제111조 제1항 제5호의 해석론 26 제2절 재판소원금지의 적용범위 31 1. 우리 법제에서의 헌법소원제도 31 2. 권리구제형 헌법소원의 경우 33 가. 원칙적 금지와 예외적 허용 33 나. 제외되는 재판의 범위 35 3. 위헌소원의 경우 39 가. 위헌소원제도의 성격 39 나. 재판소원금지규정의 적용 여부 42 제3절 재판소원금지와 규범통제로서의 한정위헌청구 45 1. 외견상의 갈등 45 2. 한정위헌청구와 재판소원금지의 관계 46 가. 재판소원금지규정 부적용의 구체적 의미 46 나. 한정위헌청구와 재판소원금지의 단절 48 다. 구체적 규범통제제도의 관점에서 49 제4장 한정위헌청구의 적법성에 대한 재고 52 제1절 재판소원금지의 원칙화와 한정위헌청구의 소멸 52 1. 서론 52 2. 재판소원금지 취지의 의미 53 가. 유래 53 나. 과거 결정례의 의미 55 3. 적법한 한정위헌청구의 외연 58 가. 헌법재판소 결정의 문제점 58 나. 선해의 가능성과 한계 61 4. 재판소원금지 취지의 과도한 확대 62 가. 포섭과 적용으로의 분류 편중 63 나. 재판결과를 다투는 경우로의 편중 69 5. 심판대상의 문제와 한정위헌청구의 소멸 72 제2절 비교법적 고찰 82 1. 서론 82 2. 독일 82 가. 독일 헌법재판제도의 특징 82 나. 재판소원의 허용기준 86 다. 시사점 90 3. 오스트리아 90 가. 오스트리아 헌법재판제도의 특징 90 나. 법률소원제도 92 다. 시사점 94 4. 프랑스 95 가. 프랑스 헌법재판제도의 특징 95 나. 구체적 규범통제제도의 신설 96 다. 시사점 98 5. 미국 100 가. 미국 헌법재판제도의 특징 100 나. 문면 위헌과 적용 위헌 101 다. 시사점 105 6. 소결론 107 제3절 해결방안의 모색 107 1. 한정위헌청구의 심판대상 확정에 관하여 107 가. 서론 107 나. 종래 논의의 시사점 108 다. 심판대상 확정의 기준 110 라. 검토 112 2. 포섭과 해석의 문제에 관하여 115 가. 의의 115 나. 문제점 116 다. 검토 119 3. 한정위헌청구의 적법성 및 새로운 심사기준에 관하여 120 제5장 결론 124 참고문헌 128 Abstract 135Maste

개의 만성 척수 손상에 대한 뇌유래신경인자발현 중간엽줄기세포와 콘드로이치네이즈ABC의 신경 재생 효과

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 수의학과, 2017. 2. 권오경.Successful repair of spinal cord injury (SCI) is a major issue in veterinary neurosurgery. Multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs) have effective potentials of neuronal regeneration. Besides, chondroitinaseABC (chABC) and neuronal factors such as brain-derived neurotrophic factor (BDNF) are widely investigated to repair chronic SCI. Single treatments with those factors, for neurotropic effects or lysis of chondroitin sulfate proteoglycans as barrier to neuronal regeneration have been evaluated. It was hypothesized that combination therapy with factors having different traits could be more effective than single treatment. The studies were composed of two parts. First, combinational therapy of canine adipose tissue derived MSCs (cADMSCs) and chABC was evaluated in relation to functional recovery and neuronal regeneration. Second, local injections of chABC and BDNF-expressed cADMSCs with intravenous injection of cADMSCs were evaluated. In the first chapter, it was clarified that 5 U/mL chABC did not have a harmful effect on the viability of cADMSCs. The dogs treated with cADMSCs + chABC and cADMSCs showed significantly better functional recovery 8 weeks after transplantation compared with the negative control and chABC groups (p < 0.05). In addition, the combination of cADMSCs and chABC increased the expression of digested chondroitin sulfate proteoglycans (CSPGs), β3-tubulin, and neurofilament microtuble (NF-M). However, the levels of cyclooxygenase2 (COX2) (p < 0.05) and tissue necrosis factor α (TNFα) were higher in the treatment groups than in the control. Transplantation of cADMSCs + chABC was more effective in improving clinical signs and neural regeneration, but a strategy for anti-inflammation after the treatment for chronic SCI would be needed for further improvement. Higher expressions of inflammation markers could have negative effect on the microenvironment of the injured spinal cord. Neurotrophic factors were not detected even after transplantation of cADMSCs. To improve the clinical outcome after the SCI, the suitable methods that decrease inflammation and increase neurogenic factors are needed. In the second chapter, combinatorial transplantation of chABC and cADMSCs genetically modified to secrete BDNF with intravenous administration of cADMSCs were investigated. BDNF-expressing MSCs (MSC-BDNF) were generated using a lentivirus packaging protocol. The dogs in the chABC/MSC-BDNF included groups had significantly improved functional recovery 8 weeks after transplantation compared to those in the chABC/MSC-GFP group. The animals in the chABC/MSC-BDNF/IV group showed significant improvements in functional recovery at 6, 7, and 8 weeks compared to those in the chABC/MSC-BDNF group (p < 0.05). Fibrotic changes were significantly decreased in the chABC/MSC-BDNF/IV group. Significant decreases in the expression levels of TNFα, interleukin-6 (IL-6), COX2, gial fibrillary acidic protein (GFAP), and galactosylceramidase (GalC) and increased expression levels of BDNF, β3-tubulin, NF-M, and nestin in the chABC/MSC-BDNF/IV group were observed. These findings suggested that degradation of the glial scar by chABC combined with the presence of neurotrophic factors released by of the transplanted MSCs secreting BDNF can enhance functional recovery after chronic SCI. It was demonstrated that lentiviral-mediated BDNF gene modification of cADMSCs allowed for stable BDNF production. In addition, chABC combined with cADMSCs transplantation, along with the IV administration of cADMSCs promoted clinical recovery in the injured spinal cord via microenvironment modification, anti-inflammation, and neuronal regeneration. Thus the combinatorial treatment of direct and intraveonus injections of BDNF expressing cADMSCs and chABC has a good therapeutic potential in the treatment of chronic SCI and this can be used as an alternative treatment modality in neuronal regeneration.BACKGROUNDS 1 CHAPTER I Effect of the combination of mesenchymal stromal cells and chondroitinaseABC on chronic spinal cord injury 13 ABSTRACT 13 INTRODUCTION 15 MATERIALS AND METHODS 17 1. Isolation and culture of cADMSCs 17 2. Viability of cADMSCs in the presence of chABC 18 3. Duration of chABC activity on CSPGs 18 4. Induction of SCI 19 5. Transplantation of cADMSCs and chABC into the injured sites 20 6. Behavioral assessments 21 7. Histopathological and immunofluorescence analyses 21 8. Western blot analysis 26 9. Statistical analysis 27 RESULTS 28 1. Effect of chABC on cell viability 28 2. Degradation effect of chABC over time 28 3. Behavioral observations 30 4. Histopathological and immunohistochemical assessments 34 DISCUSSION 42 CHAPTER II Impact of local injection of BDNF-expressing mesenchymal stromal cells combined with intravenous delivery mesenchymal stromal cells in canine model of chronic spinal cord injury 47 ABSTRACT 47 INTRODUCTION 49 MATERIALS AND METHODS 51 1. Isolation and culture of cADMSCs 51 2. Lentiviral packing and transfection with green fluorescence protein (GFP) labeled BDNF 52 3. Viability of gene-modified cADMSCs and the effect of chABC 54 4. Western blot analysis of cADMSCs 55 5. Flow cytometry analysis 56 6. Induction of SCI 57 7. Direct transplantation of cADMSCs and chABC into the injured sites and intravenous administration of cADMSCs 58 8. Behavioral assessments 59 9. Histopathological and immunofluorescence analyses 60 10. Western blot analysis 61 11. Statistical analysis 63 RESULTS 64 1. GFP expression and viability of BDNF-expressing cADMSCs 64 2. Effect of chABC on cell viability 64 3. Western blot analysis of the cADMSCs 67 4. Characteristics of gene-modified cADMSCs 67 5. Behavioral observations 71 6. Histopathologic assessments 72 7. Immunohistochemical assessments 78 DISCUSSION 84 GENERAL CONCLUSION 89 REFERENCES 91 국문초록 97Docto

Treatment of Urinary Incontinence after Radical Prostatectomy

Urinary incontinence is a significant complication following radical prostatectomy. Conservative treatments such as pelvic floor muscle exercise and pharmacologic therapy aim for early restoration of the pelvic floor and bladder function. Surgical treatment is advisable when significant and bothersome stress urinary incontinence persists even after 6 to 12 months of conservative treatment. Implantation of the artificial urinary sphincter is still the gold standard but still has significant complication and revision rates. Recently, new surgical techniques and materials are emerging aiming for those patients with less severe incontinence whom artificial urinary sphincter seem either too costly or invasive. This article summarize the latest issues in the treatment of urinary incontinence following radical prostatectomy.ope

음성 회복을 위한 자기 치유 및 접착성 인공 조직 하이드로겔

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 공과대학 협동과정 바이오엔지니어링전공, 2019. 2. 황석연.Loss of voice after vocal fold resection due to laryngeal cancer is a significant problem resulting in a low quality of life. Although there were many attempts to achieve functional restoration of voice, challenges to regenerate vocal fold still remains due to its unique tissue mechanical characteristics such as pliability that produces phonation via vibration. In this study, we developed mechanically compliant interpenetrating polymer network (IPN) hydrogel based on polyacrylamide (PAAM) and gelatin that matches physical and functional properties with native vocal fold tissue. The mechanical properties of this PAAM/gelatin (PG) hydrogel were modulated and optimized for vocal fold engineering by adjusting PAAM/gelatin ratio. In addition, PG hydrogel showed minimal foreign body reaction upon implantation, and the hydrogel displayed strong resistance to dehydration condition. Furthermore, PG hydrogel demonstrated self-healing ability that may allow ad-hoc implant augmentation. In addition, tough adhesion of PG hydrogel resulted in stable attachment to vocal fold tissues. Finally, we demonstrated the functional restoration of voice on ex vivo canine model by implanting PG hydrogel as an artificial vocal fold tissue.후두암으로 인한 성대 절제술 후 목소리의 상실은 삶의 질이 낮아지는 등의 심각한 문제들을 야기한다. 이를 극복하기 위해 여러 방법들을 통한 음성의 기능적 복원이 시도되었지만, 진동을 통해 음성을 생성하는 성대의 유연성과 같은 독특한 기계적 특성으로 인해 음성 회복에는 여전히 많은 문제들이 남아있다. 이에 이 논문에서는 폴리아크릴아마이드와 젤라틴의 비율을 최적화하여 성대 조직의 고유 물리적·기능적 특성을 지닌 인공 조직 하이드로겔을 개발하였다. 본 연구의 하이드로겔은 성대와 유사한 기계적 특성과 더불어 높은 생체적합성과 탈수 조건에 강한 저항성을 보였다. 또한 이 폴리아크릴아마이드/젤라틴 하이드로겔의 자가 치유능은 성대에 이식시 지속력을 보강해주었고, 견고한 접착성은 성대 조직에 안정한 부착을 가능하게 했다. 마지막으로 본 연구의 하이드로겔을 개과 동물 모델의 성대에 직접 이식함으로써 음성기능의 회복을 확인하여, 개발된 하이드로겔이 성대 유사 인공조직으로 활용될 수 있다는 것을 입증하였다.Table of Contents 1. Introduction 1 2. Experimental section 4 2.1 Materials 4 2.2 Synthesis of PG Hydrogel 4 2.3 Mechanical Testing 4 2.4 Rheological testing 5 2.5 Swelling and reswelling test 5 2.6 Dehydration resistance test 6 2.7 Scanning Electron Microscopy 6 2.8 Live & Dead assay 7 2.9 Gelatin release test 8 2.10 Self-healing test of PG hydrogel 8 2.11 Synthesis of PG hydrogel with Fluorescein isothiocyanate(FITC)-gelatin 9 2.12 Self-healing test of PG hydrogel with FITC-gelatin 9 2.13 Adhesion of PG hydrogel with FITC-gelatin to porcine cardiac tissue 10 2.14 Peeling test 10 2.15 Ex vivo adhesion Test of PG Hydrogel for Cardiac Application 11 2.16 Recording of Hydrogel Implanted Vocal Fold Vibration with High-Speed Camera and Analysis 12 3. Results and discussion 12 3.1 Preparation and Characterization of PAAM/Gelatin (PG) Hydrogel 13 3.2 Mechanical and Rheological Properties of PG Hydrogel 16 3.3 Self-Healing Ability of PG Hydrogel 20 3.4 Tissue Adhesion of PG Hydrogel via the Anchoring Effect 22 3.5 Application of PG Hydrogel : Artificial Vocal Fold 26 4. Conclusion 29 요약 (국문초록) 45Maste

벼이삭의 器內培養에서 植物生長調節物質들이 種實登熟에 미치는 影響

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :농학과,2001.Maste