분자동역학과 마이크로몰픽 이론을 이용한 유리상 고분자의 멀티스케일 모델링 방법

학위논문 (석사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 항공우주공학과, 2020. 8. 윤군진.This thesis starts with an investigation on the strain rate discrepancy of tensile experiments and molecular dynamics (MD) simulations for glassy polymers. It is postulated that MD tensile simulations conducted under super-fast strain rates represent the nanoscale craze region in the macro tensile specimen. By comparing the ductile-brittle transition of glassy polymers at experiments and simulations, the postulation is validated resulting in a conclusion that to understand the constitutive relation of a glassy polymer by using the MD simulation, a multi-scale continuum approach must be employed which can incorporate MD results as the physics of the micro (or nano) scale. For this purpose, the two-scale micromorphic theory is adopted where tensile experimental results are applied to the macro-scale and MD results are applied to the micro-scale. With a proper choice of the length parameter of the micro-scale, the length scale of the continuum model became compatible with MD RUC. Finally, the multi-scale model exhibited the distinctive ductile and brittle plastic deformation when given with ductile and brittle MD s-s curves respectively. Since it also returns the dynamic response from the s-s curves, the time-scale and the strain rate of the MD simulations and the continuum model can be comparable by choosing proper model parameters. This multi-scale approach is expected to be an essential method for the scale bridging between the nanomechanics and the continuum mechanics.본 학위논문은 유리상 고분자에 대한 인장 실험과 분자동역학(MD) 시뮬레이션의 변형률 차이에 대한 분석으로 시작한다. 이를 위해 높은 변형률에서 수행 된 MD 인장 시뮬레이션이 실험 인장시편에서의 나노 스케일 크레이징(crazing) 영역을 나타낸다고 가정한다. 저자는 실험과 시뮬레이션에서 유리상 고분자의 연성-취성 전이를 비교함으로써, MD 시뮬레이션을 사용하여 유리상 고분자의 구성방정식을 도출하기 위해서는 마이크로(또는 나노) 스케일의 MD 결과를 통합 할 수 있는 멀티 스케일 접근법을 사용해야한다는 결론을 도출한다. 이를 위해 인장 실험과 MD 시뮬레이션을 통합 한 이중 스케일 마이크로몰픽 이론이 도입된다. 이중 스케일 마이크로몰픽 모델에서, 실험 결과는 매크로-스케일에 적용되고 MD 결과는 마이크로-스케일에 적용된다. 이 멀티스케일 해석 방법에서는 특성 길이 상수를 조정하여 연속체 모델의 길이 스케일과MD 시뮬레이션의 길이 스케일을 호환시킬 수 있다. 마지막으로, 이 모델은 연성 및 취성의 성질을 나타내는 MD 결과가 각각 마이크로몰픽 모델의 마이크로 스케일에 할당 될 때 연성 및 취성 변형의 거시적 거동을 성공적으로 예측한다. 제안된 멀티스케일 해석방법은 응력-인장률 커브로부터 동적인 반응을 반환하기 때문에 실험과 시뮬레이션의 시간 스케일 역시 모델 변수를 적당히 조절하여 호환 가능한 수준으로 만들 수 있다. 저자는 이러한 접근법이 MD 시뮬레이션과 연속체역학을 연결하기위한 새롭고 필수적인 접근법이 될 것으로 기대한다.1. Introduction 8 1.1. Background and motivation 8 1.2. Objectives and research significance 12 1.3. Organization of the thesis 16 2. Multi-scale continuum theories to incorporate nano-scale mechanics 18 2.1. Hierarchical coupling multi-scale model 18 2.2. Concurrent multi-scale model 19 3. Strain rate relationship between nano- and macro-scale 22 3.1. Methods 22 3.1.1. Molecular dynamics (MD) modeling 22 3.1.2. Tensile experiments for PMMA dog-bone specimens 25 3.2. Ductile-brittle transition results 28 3.2.1. MD simulation results 28 3.2.2. Tensile experimental results 32 3.3. Discussions for the strain rate relationship 33 4. Multi-scale micromorphic theory 39 4.1. General overview of the micromorphic theory 39 4.2. Two-scale micromorphic theory 41 4.3. Constitutive relationship 44 4.4. Finite element discretization 50 5. Results and discussions 53 5.1. Modification of MD results for the micromorphic theory 53 5.2. Macroscopic response of the ductile-brittle transition 55 6. Conclusions and future works 61 6.1. Conclusions 61 6.2. Future works 62 국문초록 69Maste

A Case of Abnormal Postures in the Left Extremities after Pontine Hemorrhage: Dystonia or Pseudodystonia?

It is difficult to determine the pathoanatomical correlates of dystonia because of its complex pathophysiology, and most cases with secondary dystonia are associated with basal ganglia lesions. Moreover, it is a challenging issue that patients with abnormal postures accompanied by other neurological findings in the affected body part (e.g., sensory loss) can be diagnosed with true dystonia or pseudodystonia. Here, we report a case of abnormal postures with loss of proprioception in the left extremities after right dorsal pontine hemorrhage.ope

First Molecular Diagnosis of a Patient with Unverricht-Lundborg Disease in Korea

Unverricht-Lundborg disease (ULD) is a form of progressive myoclonus epilepsy characterized by stimulation-induced myoclonus and seizures. This disease is an autosomal recessive disorder, and the gene CSTB, which encodes cystatin B, a cysteine protease inhibitor, is the only gene known to be associated with ULD. Although the prevalence of ULD is higher in the Baltic region of Europe and the Mediterranean, sporadic cases have occasionally been diagnosed worldwide. The patient described in the current report showed only abnormally enlarged restriction fragments of 62 dodecamer repeats, confirming ULD, that were transmitted from both her father and mother who carried the abnormally enlarged restriction fragment as heterozygotes with normal-sized fragments. We report the first case of a genetically confirmed patient with ULD in Korea.ope

Trophoblast glycoprotein is a new candidate gene for Parkinson's disease

Parkinson's disease (PD) is a movement disorder caused by progressive degeneration of the midbrain dopaminergic (mDA) neurons in the substantia nigra pars compacta (SNc). Despite intense research efforts over the past decades, the etiology of PD remains largely unknown. Here, we discovered the involvement of trophoblast glycoprotein (Tpbg) in the development of PD-like phenotypes in mice. Tpbg expression was detected in the ventral midbrain during embryonic development and in mDA neurons in adulthood. Genetic ablation of Tpbg resulted in mild degeneration of mDA neurons in aged mice (12-14 months) with behavioral deficits reminiscent of PD symptoms. Through in silico analysis, we predicted potential TPBG-interacting partners whose functions were relevant to PD pathogenesis; this result was substantiated by transcriptomic analysis of the SNc of aged Tpbg knockout mice. These findings suggest that Tpbg is a new candidate gene associated with PD and provide a new insight into PD pathogenesis.ope

탄성파의 무산란 굴절을 위한 윌리스 메타서피스

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 기계공학부, 2024. 2. 김윤영.This work aims to explore the limitations of the conventional elastic metasurface and to realize the scattering-free refraction of elastic waves using the Willis metasurface, both theoretically and experimentally. Elastic wave steering technology is very useful in various engineering applications, including medical ultrasonography and nondestructive testing. For optimal performance within these applications, three essential requisites emerge: the attainment of a broad steering angle, the realization of complete energy efficiency, and the achievement of single- mode selectivity. However, neither one nor two conditions have been met due to the multimodality arising from the coupling of compressive-shear deformation in solids. Also, the conventional steering theory, Generalized Snells law (GSL), encounters inherent limitations in resolving this obstacle due to ignoring the mode coupling effect. We first investigate the fundamental limitations of conventional elastic metasurfaces. Specifically, the symmetric metasurface, i.e. non-Willis metasurface, which has been widely used due to its straightforward design method, is analyzed by examining the permissible region in which the local transmission coefficient can exist. The local transmission coefficient is directly related to the steering performance of the metasurface because the local responses generated at the boundary of the metasurface form the wavefront. In addition, the GSL is re-derived in a solid domain to show the undesired mode-coupling phenomena during the refraction of elastic waves. According to GSL, the mode coupling becomes severe when the steering angle increases and eventually lowers the efficiency of the elastic metasurface. To overcome this critical hurdle, we establish a new theory applicable for any steering angle, allowing full energy efficiency and single mode selectivity for the refraction of elastic waves. The crux of the theory is that scattering-free refraction necessitates fully asymmetric local responses; not only the phases but also the amplitudes of the reflection coefficient should be different depending on the incident directions. The asymmetric reflection amplitudes can be understood as the exchange of energy between longitudinal (L) and transverse (T) wave modes, which is not observed in both electromagnetic and acoustic waves. To design the real structure that realizes the asymmetric energy exchange between longitudinal and transverse wave modes, we utilize the Willis coupling which facilitates the coupling of stress to both strain and velocity. Our work reveals that nonzero mode-coupled Willis coupling leads to polarization asymmetry, thereby resulting in asymmetric reflection amplitudes. Our key concept for generating nonzero mode-coupled Willis coupling is the asymmetric distribution of mode- coupled mass inertia, which is realized by a meta-atom with a dipolar resonance occurring along a tilted angle. We numerically and experimentally demonstrate that the metasurface, constructed by proposed meta-atoms, can successfully refract the elastic waves into the desired angle while satisfying nearly 100% energy efficiency in a single mode. Our work is expected to open a new way of tailoring elastic waves in a full-power regime and provide a design strategy for harnessing Willis coupling in multimodal elastic media. Keywords: Elastic metasurface; Willis material; Beam steering; Mode coupling. Student Number: 2018-28472본 연구는 기존 탄성 메타표면의 한계를 분석하고, 새로 개발된 윌리스 메타표면을 제안함으로써 탄성파에 대한 산란 없는 조향 이론을 정립하고 이를 구현하는 것을 목표로 한다. 탄성파 조향 기술은 의료용 초음파 검사, 비파괴 검사 등 다양한 공학적 응용에 매우 유용하다. 이러한 응용 분야에서 최적의 공학적 성능을 위해 전체 조향 각도, 완전한 에너지 효율, 단일 모드 선택성을 확보하는 것이 필요하다. 그러나 고체의 압축-전단 변형 결합으로 인해 발생하는 복합성으로 인해 위 세 가지 조건 중 하나 또는 두 가지 조건이 지금까지 충족되지 않았다. 또한, 기존의 조향 이론인 일반화된 스넬의 법칙은 모드 결합 효과를 고려하지 않아 이러한 근본적인 한계를 해결할 수 없다. 이러한 중대한 장애물을 극복하기 위해 우리는 전체 조향각, 최대 에너지 효율, 단일 모드 선택성을 만족하는 새로운 이론을 확립했다. 이론에 따르면 산란 없는 조향을 위해서는 메타표면에서 완전히 비대칭적인 국부적 반응이 필요하므로 입사 방향에 따라 반사 계수의 위상뿐만 아니라 진폭의 값이 달라져야 한다. 이러한 비대칭 반사 진폭은 종파와 횡파 모드 사이의 에너지 교환으로 인한 현상으로 한 모드에 대해서 손실이 생기는 것처럼 해석 할 수 있다. 비대칭 에너지 교환을 실현하기 위해 응력과 운동량 밀도가 변형률과 속도와 각각 관계를 가지는 윌리스 매체를 활용한다. 윌리스 결합 행렬의 모드결합 항은 매질에서 편파 비대칭을 유발하여 입사 방향에 따라 서로 다른 방식으로 두 파동 모드 간의 에너지 교환을 생성할 수 있다. 윌리스 매질 설계에 대한 우리의 아이디어는 편광 비대칭을 깨기 위해 기울어진 쌍극자 공명을 임의 방향으로 분배시키는 것이다. 이 쌍극자 공명 메커니즘은 메타표면의 구성 요소가 되고, 이를 서로 다르게 직렬로 쌓아 모드 결합된 관성 질량을 비대칭적으로 구현한다. 설계된 메타표면을 사용해 종파-종파, 종파-횡파 조향 시나리오에 대한 수치해석 및 실험을 수행하였고, 이를 통해 본 연구에서 제안하는 산란 없는 조향 이론과 윌리스 메타표면의 설계 가능성을 성공적으로 검증하였다. 주요어: 탄성 메타서피스; 윌리스 물질; 빔 조향; 모드 커플링. 학 번 : 2018-28472ABSTRACT i TABLE OF CONTENTS iv LIST OF TABLES vii LIST OF FIGURES viii INTRODUCTION 1 1.1 Research Motivation 1 1.2 Research Objectives 3 1.3 Outline of Thesis 5 THEORETICAL BACKGROUND 7 2.1 Chapter Overview 7 2.2 Elastic Waves in Solids 7 2.2.1 Derivation of Christoffel equation 8 2.3 Elastic Wave Scattering Through a Solid Slab 10 2.3.1 Transfer matrix 11 2.3.2 Scattering matrix 14 THEORETICAL LIMITATION OF NON-WILLIS METASURFACE WITH GENERALIZED SNELLS LAW 20 3.1 Chapter Overview 20 3.2 Limitation of Non-Willis Material 22 3.2.1 Real-valued Phase Velocity Condition 25 3.2.2 Real-valued Impedance Condition 25 3.2.3 Confined Region of Transmission coefficient 27 3.2.4 Numerical Validation of Theoretical Analysis 31 3.3 Limitation of Generalized Snells law 36 3.3.1 Mode-Coupled Phenomena 36 3.3.2 Limited Performance of GSL-based Metasurface 40 3.4 Summary 41 SCATTERING-FREE REFRACTION OF ELASTIC WAVES BY USING WILLIS METASURFACE 44 4.1 Chapter Overview 44 4.2 Theory of Scattering-free Refraction for Elastic Waves 44 4.2.1 Impedance Solution 46 4.2.2 Derivation of Required Local Response 52 4.2.3 Numerical Validation of Theory by Using Homogenization Method 58 4.3 Proposition of Willis Material 81 4.3.1 Derivation of Generalized Christoffel Equation 82 4.3.2 Asymmetric Local Responses 84 4.4 Realization of Scattering-free Refraction by Willis Metasurface 86 4.4.1 Design of Meta-atom 86 4.4.2 Design of Unit cell 95 4.4.3 Numerical Validation 104 4.4.4 Experimental Validation 110 4.5 Summary 112 CONCLUSIONS 114 APPENDIX A. Retrieval of effective material properties 117 APPENDIX B. Calculation of averaged material properties by using scattering parameters 121 REFERENCES 125 ABSTRACT (KOREAN) 132 ACKNOWLEDGEMENTS 135박

Who Split the Vote How and Why? Korean Voters Choice Behavior in the April 2004 General Elections for the National Assembly

17 대 총선에서는 2표병립제가 도입되어 유권자가 지지하는 지역구 후보자의 소속정당과 비례대표선거에서의 지지정당이 상이한 분할투표가 발생했다 전체 투표 참가자 중 20%를 약간 상회하는 비율의 유권자가 분할투표를 했다. 대학생， 진보성향， 그리고 민주노동당 선호 유권자의 분할투표 가능성이 두드러졌다. 지역구 선거에서 열린우리당이나 한나라당의 후보자를 고르고 비례대표선거에서 민주노동당에 표를 준 유권자는 분할투표자 매10 명 중 4 명 정도이다 양대정당에 2표를 나누어 준 유권자는 분할투표자매 10 명 중 2 명꼴이다. 열린우리당과 새천년민주당 지지의 유권자는 분할투표자 매 10 명 중 1 명 가량이다. 나머지 분할투표는 그밖의 다양한 정당간 배합을 보여준다. 지역구선거에서 양대정당 중 어느 하나의 후보자를 지지하고 비례대표선거에서 민주노동당을 선택한 유권자는 민주노동당을 가장 선호하여 비례대표선거에서 민주노동당에 표를 주고 지역구선거에서는 양대정당 중 좀더 선호하는 정당의 후보자를 찍은 사표방지 전략적 분할투표를 했다고 보여진다. 이 가운데 민주노동당 지지의 정당투표와 동시에 열린 우리당 후보자를 지지한 분할투표는 17 대 국회에서 이 두 정당의 긴밀한 협조를 기대하는 연합보장 전략적 분할투표로도 해석된다. 양대 정당에 표를 준 분할투표는 어느 한 정당의 독주를 우려한 견제균형 분할투표이며， 열린우리당과 새천년민주당에 2표를 나누어 준 분할투표는 지역주의 투표일 가능성이 크다. 2표병립제가 초래한 유권자의 분할투표는 민주노동당이 저13당지위로 부상하는 결과로 직결되었다 하지만 분할투표자가 전체 투표 참가 자 중 차지하는 비율이 그리 높지 않았고 분할투표자 중에서는 양대 정당에게만 표를 주거나 지역주의 투표를 한 유권자가 적지 않았기 때문에 민주노동당이 열린 우리당과 한나라당의 양강구도를 허무는 결과를 가져오지는 못했다. 또한 근본적으로 비례대표의석의 비중이 종전과 크게 달라지지 않은 제도적 요인으로 말미암아 민주노동당이 좀 더 강화된 저13 당 지위를 달성하기에는 한계가 있었다. A mixed-member majoritarian (MMM) system was introduced for the National Assembly General Elections held in April 2004. Slightly over 20 percent of the total voters seemed to have split their vote. College students, ideological progressives, and the Democratic Labor Party (DLP) identifiers were highly likely to engage in vote splitting. Roughly, four of every ten vote splitters chose a candidate of the Open Uri Party or Grand National Party (GNP) in the plurality election and also supported the DLP in the nationwide proportional representation (PR) election. This pattern of vote splitting might have resulted from strategic calculation by those voters who preferred the DLP the most but did not want to have their vote wasted in the plurality election. They sincerely voted for the DLP in the PR election and strategically voted for an electable candidate of a major party preferable next to the DLP. Of such vote splitters, the Uri Party supporters in the plurality election could be alternatively seen as having attempted to insure coalition between the Uri Party and DLP in the 17th National Assembly. Another two of every ten vote splitters chose between two major parties, the Uri Party and GNP. This pattern of choice behavior could be found among the voters who intended to see the politics of checks and balances between the two large parties. Still, another one of every ten vote splitters chose between the Uri Party and Millennium Democratic Party (MDP). This pattern could be a variant of regional voting, since both the Uri Party and MDP have a strong electoral base in the Honam region. Finally, the remaining three of every ten vote splitters combined any two of political parties in the other manners for their vote splitting. The introduction of a MMM system is significant for explaining the success of the DLP which finished third in the April 2004 elections. Yet its electoral strength did not become sufficient to weaken the two-party format of political competition. This was because vote splitting was that much spread out and also even vote splitters stayed with two major parties or two regionallybased parties. More basically, a smaller percentage of PR seats relative to those elected under plurality could not decisively contribute to the DLP's building of a stronger position than now in the 17th National Assembly

정치과정

이 절에서는 해방 이후 국회를 중심으로 하여 전개된 의회정치를 고찰한다. 시기적으로는 14대 국회까지를 대상으로 하는데, 대한민국 의정사의 전사에 속하는 미군정 당시의 남조선과도입법의원에 대해서도 간략하게 다룬다. 중심 주제는 현재의 제6공화국에 이르는 정치체제의 변동과 국회의 위상을 비롯하여 국회의 조직, 운영, 그리고 기능수행이 될 것이다. 남조선과도입법의원은 미군정이 한국인의 지지를 확보하려는 필요에 의하여 주도하여 구성하였다. 이는 자주적이고 적극적 역할을 수행한 입법기관이라고는 할 수 없으나 국회가 탄생하고 의회정치가 전개되는 바를 다각도로 이해하기 위해서 연구자의 주요한 관심 대상이 아닐 수 없다. 이 기관의 존재로 인하여 미군정 하에서 제한적이나마 의원을 선출하는 선거가 있었고, 군정 당시에 공포된 법률안을 제안하고 심의하는 역할을 수행하였다. 과도입법의원은 때로는 미군정과의 이견을 노출하기도 하였고, 의원 구성의 측면에서 중도좌파에서 우파에 이르는 비교적 넓은 이념적 스펙트럼을 보여주었던 것이다. 그리고 여기서 제정된 보통선거법은 이후에 수정되어 제헌국회선거를 위한 법적 기초를 마련하였다

An Essay on the Form of Government in Korea: Toward a Better Working Presidential System

In the first year of the Roh Moo-hyun presidency， executive-legislative relations as well as the ruling partys relations with the opposition were characterized by the intensification of conflict, and hence Korean democracy did not operate in a stable manner. The primary root cause for this may not be said to be the constitutional stipulations conceming the form of govemment. But the constitutional provisions still need to be improved for a better working presidential democracy. The constitutional revision is to be sought with prudence and also on the basis of systematic examination. Arguments for adopting a semi-presidential system or a parliamentary system are not so persuasive. The model of the former system is the French Fifth Republic. In French politics, when co-habitation occurs，presidential power is essentially constrained and the power of the prime minister heading the govemment is enhanced. In this case, the system works almost llke a parliamentary system. But in case the presidents party or coalition controls a majority in the National Assembly, the lower house of the French Pament， the president who is constitutionally granted power superior to the govemment and the legislative branch is not effectively checked. In this situation, the president and prime minister hardly share executive power. on the other hand， there exist theoretical and practical justifications for a parliamentary system, including one that this system is conducive to comprornise politics. Still, theoretical and empirical research supporting the merits of a presidential system cannot be disregarded. Namely, there is a strong argument that a presidenti systemsw ses a parliamentary system in securirtg the chief executive's political accountability to the people. Futhermore, recent empirical studies suggst that other factors being controlled for, the form of govemment has no robust independent effect on the maintenance and consolidation of democracy. The working of the form of govemment should be considered in combination with other kinds of political institutions or conditions. If a constitution revision is pursued， changing the form of govemment into one close to the proto-type presidential system like the United States' is desirable. The constitutional change will include a four-year presidential term, two-term limit on the presidency, run-off presidential election, simultaneous presidential idential and legislative elections, replacing the prime mÍnister post with the vice presidency, ban on the concurrent appointment of a legislative member to a cabinet post, abolishing the power of the National Assembly to recommend to the president for removing a cabinet minister, and so forth