Low velocity impact properties of p-aramid composites impregnated with magnetorheological fluid

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 재료공학부, 2013. 2. 강태진.자기유변유체 (Magnetorheological Fluid, MRF)를 함유한 아라미드 직물을 고인성의 폴리우레탄 필름으로 코팅하여 우수한 내 충격성을 가지는 지능형 에너지 흡수 소재를 제조하고 그 특성을 평가하였다. 연구에 사용한 자기유변유체는 미네랄 오일에 산화철 입자가 고르게 분산된 물질로서 외부 자기장 인가 시 순간적으로 전단응력과 점도가 증가하는 거동을 보인다. 자기유변유체를 아라미드 직물에 함침하여 구성사의 pull-out 시험을 수행한 결과 외부 자기장이 없더라도 이 물질이 직물내부의 공극을 점유하는 동시에 구성사 간의 마찰력으로 의해 pull-out 저항성이 증가하였으며, 외부 자기장 인가 시에는 pull-out 저항성이 더욱 증가함을 확인하였다. 자기유변유체가 함침된 아라미드 직물을 폴리우레탄 필름으로 코팅할 경우에는 아라미드 직물과 폴리우레탄 필름 사이의 접착에 의해서 pull-out 저항성이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 자기유변유체가 함침 된 경우에는 오일이 윤활유 역할을 하여 pull-out 저항성이 폴리우레탄 필름만 코팅한 직물보다 작게 나오는 것을 확인하였다. 굽힘 강성 특성을 살펴본 결과 자기유변유체가 포함되지 않은 샘플의 경우에는 항상 일정한 굽힘 강성을 보이나, 자기유변유체를 포함한 복합재료의 경우에는 외부 인가 자기장의 세기에 비례하여 강성이 증가함을 확인 할 수 있었다. 저속 충격 시험을 통하여 각 샘플의 충격흡수 에너지를 비교한 결과 동일한 면밀도 하에서 자기유변유체 또는 폴리우레탄 필름을 도입한 샘플이 보다 큰 에너지를 흡수하였으며 PU-MRF/aramid 시편의 경우 자기장 인가 시 neat aramid 보다 3배 많은 에너지를 흡수함을 확인할 수 있었다. 이는 neat aramid 같은 경우에는 primary yarn의 파단이 에너지 흡수의 주요 메커니즘이나 자기유변유체 함침 및 폴리우레탄 필름 적층 시에는 직물 내에 존재하는 자장에 따른 강성 증가와 자성입자의 마찰력, PU film와 직물간의 delamination, debonding, matrix cracking 과 같은 효과가 복합적으로 작용하기 때문이다.ABSTRACT i LIST OF FIGURES v LIST OF TABLES vii 1. Introduction 1 2. Literature Review 4 2.1 Magnetorheological Fluid(MRF) 4 2.2 Polyurethane(PU) 6 2.3 P-aramid fabrics 8 2.4 Low velocity impact property of aramid fabrics impregnated with MRF 10 3. Experimental 12 3.1 Materials 12 3.1.1 Magnetorheological Fluid(MRF) 12 3.1.2 Polyurethane(PU) 13 3.1.3 P-aramid fabrics 14 3.2 Preparation of samples 15 3.3 Characterization 16 3.3.1 Morphology 16 3.3.2 Rheological Properties of MRF 16 3.3.3 Yarn pull-out test 17 3.3.4 Puncture resistance test 19 3.3.5 Flexural rigidity test 20 3.3.6 Low velocity impact test 21 4. Results and discussion 23 4.1 Morphology 23 4.2 Rheological properties of MRF 24 4.3 Yarn Pull-out test 27 4.4 Puncture resistance test 31 4.5 Flexural rigidity test 34 4.6 Low velocity impact properties of PU/aramid composites impregnated with MRF 36 4.6.1 Effect of boundary condition 36 4.6.2 Effect of PU film thickness 40 4.6.3 Effect of fabrication system and magnetic field 45 5. Conclusion 53 6. References 55 ENGLISH ABSTRACT 57Maste

전기화학적 이산화탄소 환원을 위한 니켈 단원자 촉매 개발

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :공과대학 재료공학부,2019. 8. 남기태.Excessive carbon dioxide (CO2) in the atmosphere is considered as the primary greenhouse gas that is responsible for global warming. To control the excess CO2 in the atmosphere, various kinds of CO2 utilization methods that can convert CO2 to valuable chemical products have been suggested. In particular, electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR) is a promising CO2 utilization method that can directly convert CO2 into value-added products. Among the various kinds of value-added products, CO is a promising product that can be directly utilized in well-established gas-to-liquid conversion technologies. For example, methanol can be produced by the hydrogenation of CO in an industrial scale, and liquid hydrocarbon fuels can be produced by the Fischer-Tropsch process. To efficiently reduce CO2 to CO electrochemically, the development of effective and selective electrocatalysts is crucial. In this thesis, to develop highly efficient catalysts with high specific activity, the activities of atomically dispersed metal atoms on the electro-conductive carbon supports are investigated. To utilize atomically dispersed metal atoms as catalytic active sites, stabilization of them preventing the agglomeration is essential due to their high surface energy. Oxide supports are commonly used to stabilize single-atom metal sites via the strong interaction between the surface oxo ligands and the metal atoms. However, oxide supports suffer from low electrical conductivity. To develop electro-active SACs, carbon supports like graphene or carbon nanotubes can be used as conductive supports for metal atoms. However, as graphitic carbon atoms very weakly interact with metal atoms, defects or heteroatoms in the graphene lattice are required to stabilize the metal atoms on the carbon surface. And, methods to effectively stabilize the metal ions on electro-conductive supports are studied in this thesis. Among the various kinds of carbon materials, polymeric carbon nitrides (p-CNs) has the unique properties that can stabilize metal atoms. p-CNs are the polymers that are consisted of either triazine or heptazine building units. Due to the electron-rich pyridine-like nitrogen in the building units, they can effectively stabilize the metal ions. In chapter 2, utilizing this unique property of p-CNs, atomically dispersed nickel doped polymeric carbon nitrides (Ni-p-CNs) are prepared. The chemical structure of PCN was investigated by solid-state NMR measurement. And, the coordination structure of the nickel atoms was investigated by X-ray absorption spectroscopy. Further, to investigate the electro-catalytic property of Ni-p-CNs, the hybrid structure of Ni-p-CNs and multi-walled carbon nanotube was prepared as Ni-p-CNs have low electro conductivity to be electrochemically investigated. And, highly selective CO2 to CO reduction activity of single atom nickel sites in Ni-p-CNs was demonstrated. The other approach to stabilize the atomically dispersed metal atoms is to directly dope single atom metal to carbon surfaces. However, due to the chemical stability of π conjugated carbon atoms, the direct formation of metal-carbon bond in graphitic carbon lattice is challenging. To facilitate metal doping in the carbon lattice, usually, hetero-atoms, such as nitrogen, oxygen, or sulfur is co-doped to stabilize the metal atoms. Among the hetero-atoms, nitrogen atoms are the most common hetero atoms co-doped in carbon lattice to stabilize metal atoms. In chapter 3, to address this issue, a facile ligand assisted method to stabilize the nickel atoms on graphene sheets was investigated. Tris(2-benzimidazolyl-methyl)amine (NTB) ligand was introduced to homogeneously disperse nickel atoms on graphene oxide sheets (GO). As the NTB ligands can strongly interact with the GO sheets by π-π interactions and also ligate nickel ions, they can effectively stabilize nickel ions on GO sheets by forming Ni(NTB)-GO complexes. High-temperature annealing of Ni(NTB)-GO under an inert atmosphere produces nickel and nitrogen-doped reduced graphene oxide sheets (Ni-N-RGO) with single-atom active sites. And, Ni-N-RGO exhibits high CO2 to CO reduction selectivity with 97% Faradaic efficiency at -0.8 V vs. RHE. In electrochemical CO2 reduction reaction, the mass transfer of CO2 to the electrode surfaces can be limited by the low solubility of CO2 in the aqueous electrolyte, and the current density for CO2 reduction can be limited. To enhance the limited transfer of dissolved CO2 to the electrode, direct flow of CO2 through the electrodes is an effective way to improve the CO2 mass transfer and CO2 reduction rate. In chapter 4, to address this issue, the membrane electrode assembly (MEA) based cell was investigated. The catalysts were deposited between a gas diffusion layer and an ion exchange membrane to form an MEA. And, gaseous CO2 was directly flow through the GDL enhancing the CO2 mass transfer to catalyst surfaces. Further, as the three-dimensional structure of catalyst is beneficial for maintaining the three-phase interfaces of catalyst (solid), electrolyte (liquid) and CO2 (gas), single atom nickel and nitrogen doped three-dimensional porous carbon catalysts are developed. In conventional H-cell configuration where the working electrode is immersed in the electrolyte, the catalysts exhibit current density about 50 mA/cm2 at −1.0 V vs. RHE with high CO selectivity. In MEA based cell, benefiting from the short diffusion length of CO2 to the catalyst surfaces and the three-dimensional structure of the catalysts, a high CO production rate exceeding 300 mA/cm2 with 99% Faradaic efficiency was achieved.대기 중 이산화탄소 농도의 증가는 지구 온난화의 원인 중 하나로 지목되고 있으며, 이와 같은 이산화탄소 농도를 제어하기 위하여 많은 방법론들이 제시되고 있다. 그 중 이산화탄소를 다른 화학 물질로 전환하여 산업 자원으로 이용하고자 하는 이산화탄소 응용 기술은 친환경적이며 산업적으로도 많은 가치가 있어 주목을 받고 있으다. 특히, 전기화학적인 방법을 통해 이산화탄소를 연료로 전환하는 전기화학적 이산화탄소 응용 기술은 신재생 에너지와의 결합을 통해 대기 중 이산화탄소 농도를 줄일 수 있는 획기적인 방법으로 많은 주목을 받고 있다. 전기화학적 이산화탄소 환원 반응을 통해 얻을 수 있는 생성물 중 하나인 일산화탄소는 수소와의 혼합을 통해 합성 가스를 형성할 수 있어 산업적으로 바로 이용 가능한 생성물 중 하나이며, 본 연구에서는 이산화탄소를 일산화탄소로 전환할 수 있는 전기화학적 방법에 대해 연구하였다. 전기화학적으로 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하기 위해서는 전기화학 촉매 개발이 필수적이며, 선택적이고 효율적인 이산화탄소 환원 반응이 유도하기 위해서 촉매에 존재하는 활성 장소의 제어가 필수적이다. 본 연구에서는 이를 달성하기 위하여 탄소 나노 구조체 위에 원자 단위로 분산된 금속 활성 장소를 형성시키고 이들의 이산화탄소 환원 특성을 이해하고자 하였다. 첫 번째로 여러 가지 탄소 기반 물질 중, 카본 나이트라이드(PCN) 를 이용하여 니켈 원자를 안정화시키고 이들의 이산화탄소 환원 특성을 이해하고자 하였다. 카본 나이트라이드 는 금속 원자와 결합을 형성할 수 있는 질소의 비율이 높아 단원자 활성장소를 안정화시키기에 적합한 물질 중 하나이며, 고체 NMR 분석을 통해 이들을 구성하고 있는 단위체의 구조를 파악할 수 있었다. 또한, 계산 화학을 통해 이들의 단위체에 존재하는 질소 원자가 니켈 단원자를 효과적으로 안정화 시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다. 더불어 효율적으로 전자가 카본 나이트라이드로 전달될 수 있도록 전도도가 높은 카본 나노 튜브와의 복합체를 합성하였다. 카본 나이트라이드에 의해 안정화된 니켈 단원자 활성 장소는 높은 전기화학적 이산화탄소 환원 효율을 보여주었으며, 이를 이용하여 일산화탄소를 -0.9 V (vs. RHE)의 전압에서 99%의 패러데이 효율로 선택적으로 생산할 수 있었다. 다음으로 단원자 활성 장소를 직접적으로 탄소 구조체 위에 안정화할 수 있는 방법에 대해 연구하였다. 그래핀 구조는 공액 π 결합 (conjugated π bond)으로 이뤄져 있어 높은 전기 전도도를 가지고 있지만 공액 π 결합의 화학적 안정성으로 인해 다른 금속 원자와의 상호 작용이 어렵다는 특성을 가지고 있다. 따라서 금속 원자를 그래핀 표면에 안정화 시키기 위해서는 금속 원자와 상호작용을 할 수 있는 작용기를 그래핀 위에 형성하는 것이 중요하다. 앞서 연구와 같이 질소 원자는 비공유 전자쌍을 통해 금속 원자와의 리간드 결합을 할 수 있으므로 그래핀 표면 위에 금속 원자와 함께 질소 원자를 도핑하여 금속 원자를 안정화 시키고자 하였다. 질소 원자와 금속 원자를 동시에 그래핀에 도핑하기 위하여 Tris(2-benzimidazolyl-methyl)amine (NTB) 리간드가 도입되었다. NTB 리간드는 금속 원자의 리간드 결합을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 π- π 상호 작용을 통해 그래핀 표면에 흡착될수 있어 금속 원자를 효과적으로 그래핀 표면 위에 흡착시킬 수 있었다. 이렇게 흡착된 금속 원자와 리간드를 열처리를 통해 화학 변화를 유도하여 성공적으로 질소 원자에 의해 안정화된 단원자 금속 촉매 활성 장소를 그래핀 표면 위에 형성할 수 있었다. 이와 같은 방법으로 형성된 여러 단원자 금속 활성 장소(Co, Fe, Ni)는 각기 다른 이산화탄소 환원 특성을 보여주며 Ni > Fe > Co 순으로 이산화탄소 환원 선택성이 높아지는 것을 확인하였다. 특히, 질소 원자로 안정화된 니켈 단원자가 도핑된 그래핀 촉매는 가장 높은 이산화탄소 환원 특성을 보여주었으며 -0.8 V (vs. RHE)의 전압에서 97%의 패러데이 효율로 높은 일산화탄소 선택성을 보여주었다. 하지만 일반적인 전기화학 셀 구조 (H-cell)를 이용한 이산화탄소 환원 반응 실험에서는 오직 용매에 녹아있는 낮은 농도의 이산화탄소만 반응에 참여할 수 있어 높은 이산화탄소 환원 전류를 달성함에 있어서 한계가 있었다. 이를 극복하기 위하여 기체 상태의 이산화탄소를 직접적으로 촉매 표면에 불어넣을 수 있는 막 전극 접합체(membrane electrode assembly)를 이용하여 이산화탄소의 확산 거리를 줄여 높은 이산화탄소 환원 전류를 얻고자 하였다. 또한 막 전극 접합체에서 이산화탄소와 반응할 수 있는 니켈 단원자 활성 장소를 최대한 늘리기 위하여 실리카 나노 파티클을 지지체로 이용하여 3차원적인 기공 구조를 가진 탄소 기반 촉매를 합성하였다. 전자현미경 및 X선 흡스 분광법을 이용하여 이들 촉매 위에 존재하는 니켈 단원자 활성 장소의 구조를 확인할 수 있었으며 이들 촉매를 막 전극 접합체에 도입하여 전기화학적 측정에서 99%의 패러데이 효율과 함께 300 mA/cm2 이상의 높은 이산화탄소 전류를 달성하였다.Chapter 1. Introduction 1 1.1. Demand for sustainable carbon cycle 1 1.2. CO2 utilization methods 4 1.3. Electrochemical CO2 reduction 7 1.4. Metal catalysts for electrochemical CO2 reduction 9 1.4.1 Electrochemical reduction of CO2 to CO 11 1.4.2 Au based electrocatalysts 14 1.4.3 Ag based electrocatalysts 18 1.4.4 Electrochemical reduction of CO2 to Formate 21 1.4.5 Electrochemical reduction of CO2 to hydrocarbons 29 1.5. Metal-free carbon based electrocatalysts for CO2 reduction 36 1.6. Metal and nitrogen co-doped carbon catalysts for electrochemical CO2 reduction 42 1.7. Atomically dispersed metal atoms as active sites for electrochemical CO2 reduction 45 1.7.1 Atomically dispersed iron active sites 53 1.7.2 Atomically dispersed nickel active sites 60 1.7.3 Atomically dispersed cobalt active sites 63 1.8. The importance and opportunity of electrochemical CO production 65 1.9. Scope of the thesis 67 1.10. References 70 Chapter 2. Single-atom nickel stabilization by polymeric carbon nitride 77 2.1. Introduction 77 2.2. Experimental Methods 82 2.2.1. Preparation of polymeric carbon nitride (PCN) and isotope exchanged PCN. 82 2.2.2. Preparation of polymeric carbon nitride and multiwalled carbon nanotube composite. 83 2.2.3 Characterization methods 84 2.2.4 Electrochemical measurement 85 2.2.4 DFT calculation 86 2.3. Results and Discussion 87 2.3.1. Structural characterization of carbon nitride 87 2.3.2. Synthesis of Ni-PCN-MWCNT composite 102 2.3.3. The electrochemical activity of nickel-doped carbon nitride 108 2.4 Conclusion 115 2.5. References 117 Chapter 3. Ligand assisted single-atom nickel doping on the reduced graphene oxide 122 3.1. Introduction 122 3.2. Experimental Methods 125 3.2.1. Preparation of NTB and metal complexes 125 3.2.2 Preparation of Ni-N-RGO 126 3.2.3 Characterization of Ni-N-RGO 126 3.2.4 Electrochemical measurement 128 3.2.5 Computational Details 128 3.3. Results and Discussion 130 3.3.1. Synthesis and characterization 130 3.3.2 Electrochemical CO2 reduction activity of Ni-N-RGO 142 3.3.3 Electrochemical activity of cobalt and iron-doped M-N-RGO 147 3.3.4 Theoretical understanding of the electrochemical activity 157 3.4. Conclusion 162 3.5. References 163 Chapter 4. High rate CO production from Ni and N doped three-dimensional carbon electrocatalyst 168 4.1. Introduction 168 4.2. Experimental Methods 172 4.2.1 Synthesis of silica templates 172 4.2.2 Synthesis of Ni-SA-NC catalysts 173 4.2.3 Characterization of Ni-SA-NCs 173 4.2.4 Electrochemical measurement 174 4.2.5 MEA electrolysis cell preparation. 176 4.2.6 Computational details 176 4.3. Results and Discussion 178 4.2.1 Characterization of Ni-SA-NC 178 4.2.2 Electrochemical CO2 reduction activity 195 4.2.3 Theoretical studies of the electrochemical CO2 reduction activity 201 4.2.4 Electrochemical CO2 to CO reduction with an MEA electrolysis cell 206 4.4. Conclusion 213 4.5. References 214 Chapter 5. Concluding Remarks 219 국문 초록 224Docto

Expression study of solid illustration applied by Gestalt's law of closer : 3D expression-centered study using the line

Point, line, plane, in visual arts, are very important means of expression to visualize an object. All forms surrounding us are initiated by these three basic elements, expressed as the result of the combination of them. Line, one of these basic constituents, has mouvement, flow and direction unlike point and plane because it is created by the trace of point's travelling towards a certain direction so it itself is a kinetic element. Also, line is regarded as playing a crucial role in associating an entire, complete image from a partial one, which suggests its flow and direction of the whole image. Accordingly it can be an interesting, attractive factor which enables appreciators to interpret arbitrarily and newly recognize the image. Wassily Kandinsky says, 'The line in art has tension, direction, time, and the direction has an emotional temperature. That line can be activated in every aspect, then extend to plane. In such ways, line draws attention along its direction and flow, helps to imagine the entire picture and stimulates our perception to complete its flow although it is missing in part or broken. Accordingly, in this thesis Gestalt's law of closer is set forth as a premise in expressing the mouvement and flow of the line by illustration. Also, it is one of the Gestalt's principles which examine our perception logically that imagines the association and interprets the completion arbitrarily of the unseen line. According to David A. Lauer, 'Line makes the appreciator imagine the missing part and participate in the work that it creates even more interesting and emotional image. On this wise, partly incomplete description using implied line makes it possible that they associate the complete image by interpreting arbitrarily and are actively involved in the work and that it achieves the interaction between the appreciator and the work. Accordingly, the purpose of this thesis is to study the ways of expressing solid illustration, with the 'line' used as a constituent of expression, Gestalt's 'law of closer' premised as the principle of expression study. Also, in its manner of this studying, by researching the grafting of plane and solid with the factor 'line' being given a sense of space, the middle between 2D and 3D is defined as the scope of expression study. In this way when the line becomes solid, it is regarded that the expression of line by the law of closer is more visually emphasized and that the appreciators' arbitrary interpretation and active movement of vision is induced that he(or she) can be more involved and interested. For the purpose of this thesis, in the body the line which is applied by Gestalt's law of closer became the subject of research, the expressive way of illustration grafted by solid has been researched. In conclusion the implied line applied by the law of closer can prompt the appreciator's imagination and emotion that could lead to arbitrary interpretation. In addition, through this study, it is expected in its manner of expression that expressing 'the line applied by the law of closer' into solid can be one of the ways that give the appreciators visual pleasure and interest.;시각 예술에 있어서 점, 선, 면은 어떤 대상을 표현하기위한 가장 기본이 되는 최소단위이자, 표현의 수단이며, 가장 중요한 구성요소로서, 모든 대상의 조형성은 이세 가지의 기본 요소가 조합된 결과로 표현되어진다. 점, 선, 면의 서로 다른 특징과 성격은, 각각의 역할과 기능에 따라 시각적 표현이달라지며, 이러한 각 요소의 중요성만큼 표현하고자 하는 작품의 분위기나 대상의 결과를 크게 좌우하게 된다. 본 논문의 게슈탈트의 완결성 원리를 적용한 작품표현에서는, 형태의 표현을 위해 세 가지의 요소 중 ‘선(line)’의 기능과 특징을이용하여 입체적 일러스트레이션 작품을 연구하고자 하는데, ‘선(line)’은 점이나 면과는 달리, 기본적으로 동세를 가지며 흐름과 방향성이 있는데, 이것은 ‘선(line)’이라는 구성요소가 일정한 방향으로 이동한 점의 흔적에 의해 생성된 것이므로, 이미 그 자체가 움직임을 가지는 동적인 요소라 볼 수 있다. 따라서 선(line)은 유동적인 요소로서 시선의 이동을 유도하며, 부분적인 이미지를 전체의 완결된 이미지로 연상하기위한 결정적 역할을 하는 중요한 구성요소이다. 또한 선(line)의 방향성과 움직임은 전체 이미지의 흐름과 분위기를 암시하여,감상자의 자의적인 해석으로 작품에 흥미를 유발하여 참여를 이끌어 내는 매력적인 요소라 할 수 있다. 칸딘스키(Wassily Kandinsky)는 ‘미술에서의 선은 긴장과 방향, 그리고 시간을 가지고 있으며, 선의 방향은 감정상 온도를 가지고, 이러한 선은 모든 활동이 시작된 상태이며, 면으로 나아간다.’ 라고 하였다. 이와 같이 ‘선’은 방향이나 흐름에 따라 시선의 이동을 유도하며, 감정상 온도를 가지고 있으므로 전체적인 분위기나 흐름을 연상하는데 탁월한 요소이며, 부분적으로 생략되거나 분리 된 선 일지라도 그 흐름을 완결하여 보려는 시지각을 자극한다. 따라서 본 논문의 작품표현연구에서 ‘선(line)’이 가지는 성격인 동세와 흐름을 일러스트레이션으로 표현함에 있어서 게슈탈트의 ‘완결성 원리’를 기본 전제 원리로 삼고자 하는데, 이 원리는 보이지 않는 선의 연상과 완결을자의적으로 해석하고 상상하는 우리 시지각 원리에 대하여 논리적으로 규명한 게슈탈트의 몇 가지 지각원리중 하나이다. 데이비드 A. 라우어(David A. lauer)에 의하면 ‘선은 그 끊어진 부분을 상상하게 함으로써 보는 이로 하여금 작품에 참여하게 하여 훨씬 흥미롭고 정서적인 이미지를 만들어낸다’고 하였다. 이것은 암시적인 선을 이용한 생략된 묘사는 관찰자의 자의적인 해석에 의해 완결된 형상을 연상함으로써, 작품에 적극적으로 참여하여 감상자와 작품의 소통과 교감을 끌어 낼 수 있음을 나타낸다. 따라서 본 논문의 작품연구에서는 ‘선(line)’의 동세를 이용 하여 게슈탈트의 ‘완결성 원리’를 적용한 시각표현을 연구하고자 하며, 이러한 표현을 위한 방법으로는 ‘입체 일러스트레이션’을 접목하여 선의 입체화를 위한 표현방법 모색에 그 목적이 있다. 선의 입체적 표현을 위한 방법적 측면에서는 ‘선’이라는 요소에 공간감을 부여하여 평면과 입체의 접목을 연구함으로써, 2차원의 선이 3차원의 공간으로 입체화 되었을 때, 시각적으로 선의 표현이 더욱 강조되고, 감상자의 시각이동을 적극적으로 유도하여 감상자의 참여와 흥미를 유발할 수 있다고 본다. 본 논문을 통한 작품표현을 위하여 본론에서는, 게슈탈트의 완결성 원리가 적용된 선의 정의와, 입체가 접목된 일러스트레이션의 표현방법을 이론적 고찰을 통해 탐구 하였고, 결론적으로 완결성의 원리가 적용된 암시적 선은, 감상자의 상상력과 감성을 자극하여 자의적인 해석을 유도할 수 있어, 선의 표현성과 입체적 방법의 접목을 통해 일러스트레이션으로 작품표현을 위한 방법적 가능성을 엿볼 수 있었다. 또한 이러한 작품연구를 통해 완결성 원리가 적용된 선의 입체적 표현은 일러스트레이션으로서 단순히 형태를 암시하는 표현을 넘어, 작품의 전체적 분위기와 흐름을 완결하여, 보이는 것 이상을 상상하여 볼 수 있는 가능성을 기대한다.Ⅰ. 서론 = 1 A. 연구의 배경과 목적 = 1 B. 연구범위와 방법 = 2 Ⅱ. 이론적 고찰 = 4 A. 게슈탈트 완결성 원리의 이론적 정의 = 4 1. 게슈탈트 시지각 원리의 개념과 배경 = 4 2. 게슈탈트 완결성 원리의 특징과 표현 = 7 B. 게슈탈트의 완결성 원리를 적용한 ‘선’의 표현 = 10 1. 선(line)의 기능과 표현 = 10 2. 완결성 원리에 의한 '선'의 특징 = 15 C. 완결성 원리에 의한 '선'과 입체의 접목 = 19 Ⅲ. 작품 제작 및 분석 = 28 A. 제작의도 = 28 B. 표현 = 29 1. 형태 = 29 2. 방법 = 30 3. 소재 = 32 C. 작품분석 = 34 Ⅳ. 결론 = 48 참고문헌 = 50 Abstract = 5

A Study on the Variability of Material and Empathy in Artwork

학위논문 (석사) -- 서울대학교 대학원 : 미술대학 조소과, 2020. 8. 오귀원.본인은 물질로의 감정이입을 통해 스스로가 평소에 인지하지 못하는 본인의 속마음까지 들여다본다. 또한 본인은 자신의 나약함을 마주하고 이로부터 기인되는 불안감을 해소하는 과정을 작업으로 드러낸다. 이러한 작업 방식은 사회가 요구하는 기준과 잣대가 아닌 온전한 자기 자신만의 시각을 갖기 위한 시도이자 스스로를 반추하고자 하는 의도이다. 재료로 쓴 밀가루 풀과 실리콘은 시간이 지남에 따라 마르고 비틀어지고 바스러지는데 이러한 가변적 특성들을 관찰하며 바라보았으며, 그 과정에서 물질들은 존재 그 자체로 다가왔다. 가변적 특성들에 감정이입 하는 과정은 곧 스스로의 나약함을 바라보고 연민하는 것임을 발견하였고 이를 외면하기보다는 마주하고자 하였다. 또한 이러한 나약함을 인간이 가질 수 있는 하나의 순수함으로 생각하고 작업의 과정을 통해 솔직하게 드러내고자 하였다. 나아가 실리콘을 자연의 요소와 결합하여 그 속에 투영되는 불안정함과 안정감을 바라보았다. 본인에게 자연은 생활의 터전으로써 기반의 역할을 하며, 그 질서 속 사회와 가정, 집 또한 삶의 기반이 되는 체계로 역할을 한다. 이러한 자연과 집과 사회는 안정감을 제공하면서도 예상할 수 없는 위험의 가능성을 내재하고 있다. 본인은 그중 스스로가 매일 딛고 다니는 지지기반인 땅에서 그러한 특성을 바라보게 되었고, 지반의 요소에서 섬, 산, 누적된 지층 등을 작업과 연관시켰다. 나아가 이를 통해 삶에 있어서 불안은 필연적 요소임을 깨닫고, 안정을 위한 요소로 지지체를 제시하여 상호 의존과 균형의 태도를 말하였다. 결과적으로 이러한 과정 속 작업은 본인에게 중요한 정서적 지지체임을 드러내고자 하였다. 이는 , , , , , 의 일련의 작업들에서 나타난다. 작업을 통해 궁극적으로 언어로 다 표현되지 못하는 자신의 약하고 외면하고 싶은 부분들을 작업에 담고자 하였다. 본인에게 있어 작업을 한다는 것은 그 흐름 속에서 스스로에 대한 발견과 추적을 통해 이해를 하는 것이다. 이를 통해 살아가면서 느끼는 모든 것들을 온전히 바라보고 자신의 약한 부분까지도 받아들이고자 한다. 흔들리는 세상, 변화하는 환경 속에서 스스로를 잃지 않고 중심을 잡은 존재가 될 수 있기를 기대한다.By being empathic toward matter I look into the innermost parts of myself that I hadnt normally perceived. That is, the process of making artwork reveals the act of facing ones weaknesses and resolving the anxiety. This way of producing is an attempt to gain ones own perspective and reflect upon oneself which differs from the standards and criteria of society. Flour glue and silicone dry, twist, and crumble over time. In the process of observing this varying nature, these materials came into being. The process of feeling empathic toward the variability of material, I discovered, was to acknowledge and be compassionate toward my own weaknesses, and furthermore to embrace it rather than turning away from it. I also considered this weakness as a pure virtue of being human and wanted to express this frankly in my work. Furthermore, by combining silicone with the concept of nature, I was able to look into the instability and stability projected in this. To me, nature is the foundation of life, and within this order, our society, family, and dwelling act as a system of life. As such, nature, our home, and society provide stability but also have the potential of presenting unpredictable risks. This duality is also projected in the very ground that we base our daily lives upon. In connection, the territorial elements of island, mountain and stratum is reflected in my work. This instability of nature simultaneously made me realize to accept it as an inevitable factor in life. In addition, my work presents a supporting structure to express stability, resulting in the manner of mutual dependence and balance. Through this process, my work became an important emotional support structure for me. These notions are revealed through a series of work. Furthermore, I wanted to convey the unconscious status which is indescribable in words. For me, producing artwork is the process of working in the sense that it is hard work discovering and tracing oneself. In other words, it is a journey to face everything that I feel in life and accept even my weakest parts through my works. Ultimately, I hope to become the person who is true to oneself in this unstable and ever-changing world.Ⅰ. 서론 1 Ⅱ. 본론 3 1. 현대사회에서의 자기 혼란 3 2. 물질의 가변성으로의 감정이입과 자기 확인 8 1) 물질에 대한 관찰 9 2) 가변적 요소로의 감정이입 13 3. 안정감 추구 20 1) 마주하기 21 2) 받아들이기 22 4. 작품설명 29 Ⅲ. 결론 44 작품 목록 47 참고 문헌 48 Abstract 50Maste

인슐린 저항성 개선을 위한 C1-Ten PTPase 활성 저해에 관한 연구

DoctorDiabetes is a serious metabolic disease characterized by elevated blood glucose levels. Type 2 diabetes is the most common form of diabetes, and combined insulin resistance in metabolic organs, such as skeletal muscle, liver, and adipose tissue alter glucose and lipid metabolism and subsequently contribute to the development of type 2 diabetes. Defects of insulin signaling typically happens at the level of insulin receptor substrate-1 (IRS-1). Significant reduction of IRS-1 protein level, insulin-stimulated IRS-1 tyrosine phosphorylation and IRS-1 associated PI3K activity has been observed in insulin resistant and diabetic patients. Also, reduced IRS-1-associated PI3K activity is responsible for two pathological features of insulin resistance in a skeletal muscle, impaired glucose metabolism and decreased muscle mass. Thus, modulation of IRS-1 expression and/or phosphorylation will help to overcome insulin resistance. However, to date, no specific inhibitors for increasing IRS-1 protein stability have been reported. C1-Ten promotes IRS-1 degradation via its protein tyrosine phosphatase (PTPase) activity towards IRS-1. Since impaired insulin signaling by C1-Ten leads to reduced glucose uptake and loss of muscle mass, C1-Ten inhibitors could provide a potential therapeutic approach against insulin resistance and type 2 diabetes. In this study, 15,16-dihydrotanshinone I (DHTS) was identified as a novel C1-Ten PTPase inhibitor. To identify chemical inhibitors for C1-Ten, I screened a natural product library (502 compounds) for their ability to inhibit C1-Ten by using in vitro phosphatase assay. As DHTS showed the most potent inhibitory effect, it was selected for further study. Inhibition effects of C1-Ten by DHTS were evaluated in insulin resistant conditions. DHTS improved glucose tolerance and reduced muscle atrophy in diabetic mice (db/db). It was also found that DHTS increased IRS-1 protein levels via C1-Ten inhibition. Furthermore, with the unexpected finding that DHTS leads to activation of both IRS-1 and AMP-activated protein kinase (AMPK) pathways, a new C1-Ten-mediated signaling pathway was elucidated. C1-Ten inhibits AMPK pathway, possibly through regulation of IRS-1. Activating AMPK is an effective approach for treating diabetes, and reduced IRS-1 protein levels has been suggested as a molecular mechanism causing insulin resistance. Therefore, these findings suggest that C1-Ten inhibition by DHTS could provide a novel therapeutic strategy for insulin resistance-associated metabolic syndrome through dual targeting of IRS-1/Akt and IRS-1/AMPK.당뇨병은 대표적인 만성 대사성 질환으로 비정상적인 혈당의 상승을 특징으로 한다. 세계보건기구 (WHO)에 따르면, 전세계 성인 당뇨병 환자의 수가 35년간 4배 가까이 증가하여 인구의 약 8%가 당뇨병을 앓고 있다. 제2형 당뇨는 가장 흔한 형태의 당뇨병이며 인슐린 표적장기 (근육, 간, 지방조직 등)에서 나타난 인슐린 저항성이 주요 발병 원인으로 알려져 있다. 제2형 당뇨의 주요 원인인 인슐린 저항성은 인슐린 신호전달에 이상이 생겨 나타나는 경우가 대부분인데 인슐린 수용체 자체 보다는 수용체 이후의 신호전달 이상, 특히 IRS-1 단계의 결함이 많이 관찰된다. 즉, 여러 당뇨 동물 모델 또는 당뇨병 환자에서 IRS-1의 인산화 저해 또는 IRS-1 단백질 양 자체의 감소로 인해 IRS-1 associated PI3K 활성이 감소되어 있는 경우를 볼 수 있다. 근육은 체내 당흡수의 대부분을 담당하는 조직으로 근육에서 인슐린 저항성이 발생하면 당흡수 저해와 함께 근질량 감소의 특징을 보인다. 근육에서의 당흡수와 근질량은 모두 IRS-1-associated PI3K 활성 조절 하에 있다. 그러므로 IRS-1의 인산화 및 단백질 양을 선택적으로 조절하면 인슐린 신호전달 이상 (인슐린 저항성)으로 나타나는 당뇨병 및 그로 인한 근위축증 치료에 도움이 될 것이다. C1-Ten은 IRS-1의 타이로신 탈인산화효소 (protein tyrosine phosphatase, PTPase)로 작용한다. IRS-1의 안정성에 중요한 잔기인 Y612이 C1-Ten에 의해 탈인산화되면 IRS-1 단백질의 양이 감소한다. 이처럼 C1-Ten은 인슐린 신호전달을 억제하여 근육에서 당흡수의 저해와 근위축증을 유발하므로 C1-Ten 활성을 선택적으로 저해하면 인슐린 저항성을 개선할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 C1-Ten 활성 저해제를 발굴하기 위해 천연 화합물 라이브러리를 이용한 스크리닝을 수행하였다. In vitro phosphoatase assay를 통해 502가지 물질의 C1-Ten 활성 저해 효과를 측정하였고, 스크리닝에서 가장 큰 효과를 보였던 15,16-dihydrotanshinone I (DHTS)을 활성 물질로 선정하여 추후 실험을 진행하였다. 먼저 세포 및 동물수준에서 DHTS의 C1-Ten 저해 효과를 검증하였다. DHTS를 경구 투여한 제2형 당뇨 모델 마우스 (db/db) 에서 당내성 (glucose tolerance)이 개선되고 근육의 단면적이 증가하는 것을 확인하였다. 인슐린 저항성이 유도된 근육세포에서도 이와 비슷한 효과를 관찰할 수 있었다. DHTS에 의한 인슐린 저항성 개선이 C1-Ten의 저해로 나타나는 결과임을 입증하기 위해 IRS-1의 상태를 확인하였다. C1-Ten은 인슐린 저항성 상황에서 발현이 증가되어 IRS-1의 분해를 촉진하는데 기여한다. 이때 DHTS을 처리하면 C1-Ten의 활성이 억제되어 결과적으로 IRS-1의 양이 복구되는 것을 확인할 수 있었다. small interfering RNA (siRNA)를 이용한 유전자 넉다운 (knockdown) 실험을 통해 이것이 C1-Ten 의존적으로 일어나는 현상이라는 것을 증명하였다. DHTS의 C1-Ten 저해 효과를 확인하는 과정에서, DHTS에 의해 AMP-activated protein kinase (AMPK)가 활성화 되는 것을 관찰하였다. 하지만, DHTS에 의한 IRS/Akt 신호 증가는 AMPK의 활성과는 무관하게 나타나는 것이었다. 대신 C1-Ten을 과발현 시키면 AMPK의 활성이 저해되는 것을 발견하였고, 반대로 C1-Ten의 발현을 억제하거나 IRS-1의 타이로신 잔기가 치환된 유전자 (Y612F)를 세포에 과발현 시키면 AMPK 활성이 증가됨을 확인하였다. 이를 통해 C1-Ten에 의해 AMPK가 비활성화되고 이것은 IRS-1의 인산화 상태 변화를 통해 나타남을 밝혔다. AMPK는 세포 내에서 에너지 항상성 조절에 중요한 역할을 하는 단백질이며 당뇨 치료제 개발을 위한 중요한 타겟 단백질로서 관련 연구가 활발히 이루어지고 있다. 또한 IRS-1양의 감소는 인슐린 저항성을 일으키는 주요 원인 중 하나이다. 이처럼 C1-Ten저해제룰 통해 두가지 신호전달 (IRS-1/Akt와 IRS-1/AMPK)을 함께 조절하는 것은 인슐린 저항성 및 그와 관련된 합병증을 개선/치료하기위한 치료제 개발 및 관련 메커니즘 규명에 도움을 줄 것으로 기대한다