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기계학습을 활용한 동아시아 지역의 TROPOMI 기반 SO2 지상농도 추정 (Estimation of TROPOMI-derived Ground-level SO2 Concentrations Using Machine Learning Over East Asia)

  • 최현영;강유진;임정호
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.275-290
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    • 2021
  • 대기 중의 이산화황(SO2)은 주로 인위적 배출원에 의해 발생하며 화학 반응을 통해 (초)미세먼지를 형성하여 직간접적으로 주변 환경 및 인체 건강에 해로운 영향을 주는 물질이다. 특히 지상에서의 농도는 인간 활동과 밀접한 관련이 있어 모니터링의 필요성이 매우 크다. 따라서, 본 연구에서는 TROPOMI SO2 연직 컬럼 농도 산출물 및 타 위성 산물과 모델 산출물 등을 융합 활용하여 기계학습 기법에 적용하여 SO2 지상 농도 추정모델을 개발하였다. 기계학습 기법으로는 널리 활용되고 있는 RF(Random Forest)에 잔차 보정 과정을 결합한 2-step 잔차 보정 RF를 적용하였다. 개발된 모델은 무작위, 공간 및 시간별 10-fold 교차 검증을 통하여 검증하였으며, 기울기(slope) 값이 1.14-1.25, 상관계수(R) 값이 0.55-0.65, rRMSE 값이 약 58-63% 정도로 나타났다. 이는 잔차 보정이 적용되지 않은 기존의 RF 대비 slope의 경우 약 10%, R과 rRMSE의 경우 약 3% 가량 향상된 결과를 보인다. 국가별로 나누어 분석하였을 때에는 샘플 수가 적고 SO2의 전반적인 농도가 낮은 일본 지역에서의 공간별 10-fold 교차검증 성능이 소폭 감소하는 것으로 나타났다. SO2 지상농도 분포를 계절별로 표출하였을 때, 일본의 경우 다른 지역 대비 연중 저농도가 관찰되며 높은 결측 값 비율로 인하여 관측소 농도 대비 2-step 잔차 보정 RF 모델에서 과대 모의하는 경향이 관찰되었다. 대표적 고농도 발생지인 중국의 YRD(Yangtze River Delta) 와 한국의 SMA(Seoul Metropolitan Area)의 계절적 분포 변화를 추가적으로 분석하였을 때, 연료 연소로 인한 겨울철 농도 증가 패턴이 나타났다. 이는 인위적 배출원의 영향을 크게 받는 SO2의 시공간적인 분포 특성을 잘 반영하고 있는 결과이다. 따라서, 본 연구를 통하여 제안한 모델은 장기적으로 SO2 지상 농도의 시공간적 분포를 파악하는 데에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

귀리 ${\beta}-glucan$${\alpha}-amlyase$를 이용한 정제와 이화학적 특성 (Purification of Oat ${\beta}-Glucan$ by ${\alpha}-Amlyase$ Treatment and Characterization of Its Physicochemical Properties)

  • 박희정;강태수;이희봉;김광엽;장금일;노영희;정헌상
    • 한국식품과학회지
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    • 제37권5호
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    • pp.776-782
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    • 2005
  • 생리활성이 우수한 귀리추출물 4개 분획인 A분획($55^{\circ}C$, 15%, pH 6), B분획($45^{\circ}C$, 15%, pH 6), C분획($50^{\circ}C$, 0%, pH 7) 및 D분획($50^{\circ}C$, 10%, pH 5)을 대상으로 산업적인 정제가능성을 조사하기 위하여, 식품용 전분 분해 효소$({\alpha}-amlyase)$를 사용하여 정제하면서 ${\beta}-glucan$의 특성변화를 조사하였다. 추출물 상등액에 $({\alpha}-amlyase)$를 가하고 $95^{\circ}C$에서 1시간 반응하는 과정을 3회 반복하여 각 시료당 3개의 하위분획을 얻었다. 최종 정제 후 81.4-88.2% 순도의 ${\beta}-glucan$을 얻었고, 단백질 및 회분 함량은 각각 4.1-6.3% 및 2.6-6.2% 범위였다. 점도는 정제 후 HMC의 점도와 유사해졌고, 구성당은 glucose만이 정량되었으나 xylose, arabinose 등이 TLC상에 소량 확인되었다. 평균분자량은 $2.0{\times}10^6-5.1{\times}10^6$ 범위에서 약간 감소하였으며. 열분석결과 ${\beta}-glucan$의 피크온도는 약 $130-140^{\circ}C$ 범위에서 정제도에 따라 증가 또는 감소하였으나 엔탈피는 증가하였다. ${\beta}-(1{\rightarrow}3)$에 대한 ${\beta}-(1{\rightarrow}4)$ 결합비는 1:2.20에서 정제 후에는 최대 1:5.50까지 증가였다. 이상의 결과로부터 본 정제조건에 의하여 점도의 변화가 없는 범위에서 ${\beta}-glucan$${\beta}-(1{\rightarrow}3)$ 결합의 분해가 증가하면서 평균 분자량이 감소하는 특성을 가진 80% 이상의 ${\beta}-glucan$분획을 얻을 수 있었다.

동남(東南)스페인 Mula지역(地域)에서의 Land Resources Survey (A Land Resources Survey of the Mula Area, S. E. Spain)

  • 윤석규
    • 자원환경지질
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    • 제6권1호
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    • pp.29-64
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    • 1973
  • 아건조지대(亞乾燥地帶)인 동남(東南)스페인 Mula지역(地域)에서 약(約)$400km^2$에 걸쳐 1972년(年) 봄에 실시(實施)된 본조사(本調査)의 주목적(主目的)은 지형학(地形學)을 응용(應用)하여 조사지역(調査地域)을 유사(類似)한 지질(地質), 지형(地形), 토양(土壞) 및 식물(植物)로서 특징(特徵)지어지는 일련(一連)의 land complex로 분석(分析) 결합(結合)하여 내재(內在)된 토지자원(士地資源)(land resources)의 특질(特質)을 연구(硏究)함에 있었다. 본지역(本地域)은 서북부(西北部)의 삼(三)첩~백악기(白堊記) 석회암(石灰岩), Eocene 암석암(岩石岩) 및 Oligocene 사암(妙岩)으로 된 습곡산맥(褶曲山脈)과 구릉지대(丘陵地帶), 중앙부(中央部)의 Miocene marl과 이를 덮는 석회암(石灰岩)의 개암층(蓋岩層)으로 된 일련(一連)의 탁상지군(卓狀地群)과 이에 병행(倂行)하는 동(同) marl과 충적층으로 된 Mula 강(江) 유역(流域)의 저지대(低地帶), 그리고 동남부(東南部)의 Miocene marl 및 석회질(石灰質) 또는 묘질암(妙質岩)의 호층(互層)으로 된 cuesta 지대(地帶)로 구성(構成)되어 있으며 이들은 동북동일서남서(東北東一西南西)의 방향(方向)으로 평행배열(平行配列)을 이루어 기반암층(基盤岩層)의 동사구조(同料構造)와 이에 대한 차별침식(差別浸蝕)의 결과(結果)를 나타내고 있다. 총(總) 26개(個)의 land complex로 분류(分類)된 본지역(本地域)의 토양(土壞)은 대체(大體)로 담색(淡色) 석회질(石灰質) 광물성토양(鑛物性土壤)으로 pH 7 이상(以上)의 강한 알칼리성(性)을 띰으로서 주(主)로 이회질(泥灰質) 모물질(母物質)로 부터 이루어 졌음을 반영(反映)하고 있으며 지표(地表)의 기복(起伏) 조건(條件)에 의(依)해 slope catena를 이루고 있다. 본지역(本地域)에 있어서의 토지이용(土地利用)은 주(主)로 Sequra 및 Mula 강(江) 유역(流域)의 단구상(段丘狀) 충적층상에서의 영구관개(永久灌漑)에 의(依)한 Citrus 재배(栽培)와 저구배(低句配) 경사지(傾斜地)에 있어서의 건륙(乾陸) 곡물경작(穀物耕作)으로 특징(特徵)지어 진다. 고구배지대(高勾配地帶)나 shrub 지대내(地帶內)에서의 선구적(先驅的) 개(閒)간은 주(主)로 천수(天水)가 모이는 배수곡(排水谷)을 따라 이루어지고 있으나 이미 그 한계(限界)에 달하고 있다. 아건조기후하(亞乾燥氣候下)에 있는 본지역(本地域)에 있어서 물의 혜택(惠擇)은 천연(天然) 및 경작식물(耕作植物)의 소장(消長)에 있어서 가장 근본적(根本的) 요인(要因)이며 표토유실(表土流失) 및 우곡작용(雨谷作用)은 자연보존(自然保存) 및 토지자원관리상(土地資源管理上) 기본적(基本的)으로 고려(考慮)해야 할 중요(重要)한 요인(要因)이다.

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말의 LH/CGR를 발현하는 CHO 세포와 PathHunter Parental 세포에서 유전자 재조합 eCGβ/α의 생화학적 특성 (Biochemical Characterization of Recombinant Equine Chorionic Gonadotropin (rec-eCG), Using CHO Cells and PathHunter Parental Cells Expressing Equine Luteinizing Hormone/Chorionic Gonadotropin Receptors (eLH/CGR))

  • 이소연;?바락차 뭉흐자야;김정수;성훈기;강명화;민관식
    • 생명과학회지
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    • 제27권8호
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    • pp.864-872
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    • 2017
  • eCG는 다른 포유동물에서 FSH와 LH의 활성을 나타내기 때문에 성선자극 호르몬 family에서 아주 특이적이고 많은 당쇄가 수식되어진 알파와 베타의 비공유결합으로 구성되어 있다. 유전자 재조합 $eCG{\beta}/{\alpha}$의 생물학적 기능을 규명하기 위하여 말의 LH/CGR의 포유동물발현용 벡터를 구축하였다. 재조합 $eCG{\beta}/{\alpha}$의 활성분석은 말의 LH/CGR가 일시적으로 발현되는 CHO-K1 세포와 지속적으로 발현되는 PathHunter Parental 세포를 이용하여 분석하였다. 유전자 재조합 $eCG{\beta}/{\alpha}$는 CHO-K1 부유세포의 상층으로 효율적으로 분비되었으며, 분비량은 transfection 후 1일에서 7일까지 약 200 mIU/ml이었다. Western blot 분석결과는 재조합 $eCG{\beta}/{\alpha}$의 분자량은 약 40-45 kDa으로 검출되었다. eLH/CGR가 발현되는 CHO-K1 세포에서의 cAMP분비량으로 재조합 $eCG{\beta}/{\alpha}$의 활성을 분석하였다. 그 결과 cAMP농도는 재조합 $eCG{\beta}/{\alpha}$의 농도의존적으로 증가하였다. eLH/CGR가 일시적으로 발현하는 CHO-K1 세포에서 $EC_{50}$ 값은 $8.1{\pm}6.5ng$이었다. 또한 일시적 및 지속적으로 eLH/CGR가 발현하는 PathHunter Parental 세포에서도 재조합 $eCG{\beta}/{\alpha}$의 LH 활성 분석결과 높은 활성을 나타내는 것으로 확인되었으며, 이들의 $EC_{50}$ 값은 각각 $5.0{\pm}4.7ng/ml$, $4.5{\pm}5.2ng/ml$으로 나타났다. 따라서 이러한 결과에 의하면 재조합 $eCG{\beta}/{\alpha}$는 말의 LH/CGR가 발현하는 세포에서 생물학적 활성을 나타난다는 것을 확인하였으며, PathHunter Parental 세포에서 지속적으로 발현되는 세포의 확보는 당쇄제거에 의한 재조합 eCG의 돌연변이등에 관한 기능적인 메커니즘을 밝히는데 유용할 것으로 사료된다.

품종별 국산콩 추출물 및 Isoflavone 유도체의 혈소판 응집억제작용 (Anti-Platelet Aggregating Effect of Solvent Extracts from Korean Soybean Varieties and Isoflavone Derivatives)

  • 장미정;강명화;박영현
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제34권9호
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    • pp.1320-1324
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    • 2005
  • 식생활에서 쉽게 접하고, 다양한 생리 활성 물질을 함유하고 있는 국산콩에 대하여 품종별로 용매 추출하여 각 추출물에 대한 혈소판 응접에 미치는 영향과 혈소판 응집을 유도하는 collagen과 thrombin에 대한 응집 억제작용을 비교하였고, isoflavone 유도체의 함량 및 검정콩 종피 추출물이 혈소판 응집억제에 미치는 효과를 연구하였다. 국산콩 품종별 용매추출물 1 mg/mL을 collagen $2 {\mu}g/mL$과 thrombin 0.1unit/mL으로 유도한 혈소판 응집반응에 메탄올보다 부탄을 추출물에서 감한 응집억제 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 진품콩과 검정콩의 부탄을 추출물이 collagen에 대하여 각각 $94\%$$95\%$의 혈소판 응집 억제율이었고 검정콩이 thrombin에서도 $95\%$의 혈소판 응집억제작용을 나타내었다. 혈소판 응집 억제율이 가장 강한 진품콩과 검정콩의 iso-flavone 함량은 진품롱의 genistein과 daidzein 함량이 검정콩의 genistein과 daidzein의 함량보다 모두 3배 가량 높았다. 배당체인 genistin의 함량은 두 품종 모두 비 배당체인 gem stein과 daidzein 함량보다 높았으며, 총 isoflavone 함량에서도 진품콩이 검정콩보다 높은 함량이었다. Isoflavone 유도체의 혈소판 응집억제작용은 collagen으로 유도한 혈소판 응집 반응에서 $200 {\mu}g/mL$농도에서 genistein>daidzein>geni-stin 순으로 각각 $97\%,\;38\%,\;13\%$로 억제되었고, thrombin으로 유도한 혈소판 응집 반응에서는 약한 억제작용을 나타내었다. 검정콩 종피에서 메탄올 및 부탄올 추출물의 혈소판응집 억제작용은 collagen에서 각각 $86\%$$61\%$로 나타내었고, thrombin에서도 $36\%$$32\%$의 응집 억제작용을 보였다. 이상의 결과에서 진품콩과 검정콩의 혈소판 응집억제작용은 총 isoflavone 함량과 관련이 있으며, isoflavone 유도체 에서 -OH group이 3개인 genistein이 -OH group이 2개인 daizein보다 혈소판 응집억제작용이 강하며, 당이 결합된 genistin 배당체의 약한 응집억제작용은 -OH group 수와 배당체의 관련성을 보여주고 있는 것으로 시사되었다.

인태아 슬관절 발육에 관한 전자현미경적 연구 (An Ultrastructural Study on the Development of the Knee Joint in the Human Fetus)

  • 김백윤;주기중;남광일;윤재룡
    • Applied Microscopy
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    • 제30권2호
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    • pp.213-232
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    • 2000
  • 슬관절은 발생초 중간대에서 관절원판, 관절내인대 및 활액막세포들이 분화, 발육한다. 최근 관절경을 이용한 수술이 활발히 진행되고 있는 이때 관절내 구조들의 재생과정을 이해하기 위하여 이들의 발육과정을 전자현미경으로 관찰함은 매우 의의 있는 일이라 생각된다. 본 연구는 태생 초기부터 말기까지의 인태아를 대상으로 슬관절의 관절강 발생에서 중간대의 중간층세포의 운명과 활액막, 관절원판 및 관절내인대의 분화, 발육과정을 전자현미경으로 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 좌고 30mm(태령 9주)때 십자인대와 관절원판의 원기들이 출현하였고 초기 관절강은 40mm(태령 10주)때 중간대의 중간층이 연골형성층에 결합하여 출현하였다. 반월연골은 60mm(태령 12주)때 간엽세포에서 섬유모세포로 분화하였고 100mm(태령 15주)때 섬유모세포는 내측에서는 난원형을, 중간과 외측에서는 장타원형을 각각 취하였다. 260mm(태령 30주)때 교원섬유의 주행은 내측에서 평행히 달리고 중간에서는 평행 또는 방사상 방향을, 외측에서는 상호교차 방향을 하고 있었다. 십자인대는 30mm때 섬유모세포로 분화하였고 세포질에 조면내형질망과 사립체를 함유하고 있었다. 교원원섬유는 섬유모세포의 돌기내에서 출현하였다. 100mm때는 교원 원세포는 세포의 간격을 가득 채우고 있었다. 260mm때 섬유모세포는 난원형 또는 방추상 핵을 가지고 있었고 교원섬유를 싸고 있지 않았으며 교원원섬유는 평행 또는 파상 방향으로 달리고 있었다. 활액막은 관절강의 초기 출현과 동시에 발생하였고 관절강이 확대되는 60mm때는 A와 B세포로 구분되었다. 100 mm때 활액막세포는 B세포가 대다수였고 B세포는 세포질에 다량의 조면내형질망과 잘 발달된 골지복합체를 함유하고 있었고 A세포는 사상위족, 음소포, 용해소체 및 공포를 가지고 있었다. 260mm에도 B세포가 대다수 관찰되었다. 같은 결과를 얻었다. 1. Estradiol benzoate를 4일간 매일 일정량을 투여한 흰쥐의 난관섬모세포내 $\alpha-tubulin$의 면역반응은 estradiol 투여후 1일, 3일 및 5일군에서 강한 반응을 나타내었다. 2. Estradiol beozoate를 4일간 투여한 후 cia-platin을 투여한 흰쥐 난관섬모세포내 $\alpha-tubulin$ 반응은 cis-platin 투여 1일군과 3일군에서 약한 반응을 나타내었으나 제 5일군에서는 강한 반응으로 회복되었다. 3. Cis-platin투여한 후 제 1일 및 3일군의 흰쥐 난관 섬모세포내 $\alpha-tubulin$반응은 첨부세포질에서는 감소되었고 기저체, 섬모등에서는 $\alpha-tubulin$반응이 대조군과 비교하면 변동이 없었다. 이상의 결과로 미루어 난관섬모세포내 $\alpha-tubulin$은 cis-platin투여에 의해 감소되는 것으로 결론 지을 수 있었다.調節) 작용(作用)에 중요한 역할을 하는 것이라 사료된다. 해수(海水)에 적응(適應)된 대부분의 틸라피아는 신장(腎臟)의 보우만 주머니를 가득 채운 신사구체(腎絲球體)를 가지고 있으며, 신사구체(腎絲球體)의 수축은 담수(淡水)에 적응된 개체보다 10%o, 20%o, 30%o에 적응된 개체에서 훨씬 더 많이 발생되었고, 울혈현상(鬱血現象)은 10%o보다 20%o, 30%o에 적응(適應)된 개체의 신장조직(腎臟組織)에서 더많이 발생되었다. 틸라피아의 신사구체(腎絲球體)는 담수(淡水)에서 10%o의 해수(海水)로 이주된지 14일(日) 이후에 신장(腎臟)에서 수축된 것으로 나타났다. 30%o의 해수(海水)에 적응(適應)된 틸라피아의 평균 신사구체(腎絲球體)의 면적은 담수(淡水)에 적응된 개체의 면적보다

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고로슬래그미분말이 혼입된 ECC(Engineered Cementitious Composite)의 개발 (Development of an ECC(Engineered Cementitious Composite) Designed with Ground Granulated Blast Furnace Slag)

  • 김윤용;김정수;하기주;김진근
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제18권1호
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    • pp.21-28
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    • 2006
  • 이 연구는 기존에 연구에 의하여 개발된 고인성 섬유복합 모르타르에 고로슬래그미분말을 혼입하여 연성과 강도 측면에서 보다 개선된 재료를 개발함에 목적이 있으며 이를 위해 고로슬래그미분말이 혼입한 배합에 대하여 섬유-모르타르 경계면의 마이크로역학(micromechanics)적 특성과 모르타르 매트릭스의 파괴역학(fracture mechanics)적 특성을 파악하였다. 고로슬래그미분말이 혼입된 배합의 경우에는 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 경우와 비교하여 화학적 부착은 큰 변화가 없지만 마찰부착은 10% 정도 증가하는 것을 알 수 있었다. 한편 모르타르트의 쐐기쪼갬실험을 통해 결정된 매트릭스의 파괴인성은 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 경우보다 파괴인성이 약간 증가하는 것을 알 수 있었다. 결정된 섬유-매트릭스 경계면의 마이크로역학적 특성과 모르타르의 파괴역학적 특성을 이용하여 안정상태 균열이론(steady-state cracking theory)을 배경으로 1축인장 하에서 인장변형률 경화거동을 하는 고인성 섬유복합 모르타르의 기본배합과 물-결합재비의 범위를 선정하였다. 개발된 재료는 1축 인장 하에서 변형률 경화 거동을 나타내었으며 변형률은 3.6%, 인장강도는 약 5.3MPa를 나타냈으며 이는 고로슬래그미분말을 혼입하지 않은 섬유복합 모르타르보다 뛰어난 인장 변형 성능과 놀은 인장 강도이다. 고로슬래그미분말을 혼입할 경우 마찰부착과 파괴인성이 증가하는 효과는 안정상태의 균열이론을 만족시키는 데에 오히려 장해 요인이 된다. 그러나 결과적으로는 이러한 단점을 극복하고 오히려 우수한 인장변형 성능을 나타내었다. 즉, 변형률 경화 거동으로 표현되는 높은 연성에는 악영향을 주지 않으면서 매트릭스의 강도를 향상시키는 효과를 나타낸 것이다. 이러한 우수한 수준의 성능을 보인 이유는 고로슬래그미분말을 혼입함으로써 유동성과 섬유의 분산성이 크게 증진되었기 때문인 것으로 사료된다.

남해 표층 퇴적물에서의 인의 존재상 (Phosphorus Phases in the Surface Sediment of the South Sea)

  • 손재경;이동섭;양한섭
    • 한국수산과학회지
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    • 제32권5호
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    • pp.680-687
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    • 1999
  • 남해 대륙붕 퇴적물에서 인의 생지화학적 순환을 이해하기 위해 남해에서 채취한 14개 퇴적물 주상시료에 포함된 인의 형태와 공극수를 분석하였다. 건조시킨 퇴적물에서 순차추출을 통해 5 가지 상의 인을 정량화하였다: 1) 약하게 결합되었거나 교환 가능한 인, 2) 철 광물-인, 3) 자생광물-인, 4) 쇄설성 무기인 5) 잔류 유기인. 총 인의 함량은 공극수로 인을 용출시킨 결과로 퇴적물 깊이에 따라 감소하였다. 반응성 인은 총 인의 $20\~50\%$를 차지하며, 철광물-인이 반응성 인의 $70\~80\%$를 차지하여 가장 중요한 상으로 나타났다. 철 광물-인은 퇴적물의 깊이에 따라 감소하였다. 공극수에 용존된 인은 철 광물-인과 거울상으로 대비되어 철 광물이 해수로 되돌려지는 인의 양을 제한하는 인자로 드러났다. 자생광물-인은 총 인의 $5\%$ 미만으로 가장 적은 양을 차지하여 해수로 공급된 반응성 인을 퇴적물로 제거하는 데 크게 기여하지 못하였다. 이것은 대륙붕 퇴적물이 반응성 인을 잠시 보관하고 있지 영구히 제거하고 있지 못함을 의미한다. 분석결과는 해역간에 차이를 보였다. 낙동강 하구역 정점은 육지에서 공급이 많은 까닭에 총 인과 반응성 인을 가장 많이 함유하고 있었다. 이곳에서 퇴적물 표층에 있는 수산화철은 인이 해수로 공급되는 양을 조절하는 것으로 판단된다. 남해 연안역과 동중국해의 표층퇴적물에 포함된 총 인의 농도는 500$\~$600 ${\mu}g{\cdot}g^{-1}$ dry-sediment로 비슷한 수준이었다. 남해 연안역에서는 동중국해역에 비해 철 광물-인을 많이 함유한 대신 쇄설성 무기인의 함량이 적었다. 이러한 차이는 퇴적입자의 물리특성과 생물생산력이 다름에서 비롯될 것으로 예상되는데 이 두 요인은 육지에서 떨어진 거리에 지배될 것으로 예상된다.

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과분지 폴리글리세롤(HPG) 강화를 통해 기계적 물성이 향상된 새로운 천연 고분자 기반 자성 하이드로젤의 제조 (Preparation of Novel Natural Polymer-based Magnetic Hydrogels Reinforced with Hyperbranched Polyglycerol (HPG) Responsible for Enhanced Mechanical Properties)

  • 장은혜;장지수;권세현;박정현;정유정;정성욱
    • 청정기술
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    • 제29권1호
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    • pp.10-21
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    • 2023
  • 천연 고분자 이중 네트워크를 기반으로 하는 하이드로젤은 뛰어난 생체 적합성, 낮은 세포 독성, 높은 함수율을 가져 다양한 의학 분야 재료로서 우수한 성능을 가지며 생체 조직 내 표적 약물 전달 시스템에의 응용에도 많은 주목을 받고 있지만 상대적으로 약한 기계적 물성에 의한 한계를 가진다. 본 연구에서는 천연 고분자 산화 알지네이트(alginate di-aldehyde, ADA)와 젤라틴(gelatin)이 형성하는 이중 네트워크 기반의 하이드로젤을 합성하였으며 하이드로젤 내부의 기능기와 수소 결합을 할 수 있는 다량의 수산기(-OH) 기능기를 가지는 과분지 고분자(hyperbranched polyglycerol, HPG)를 0~25%의 범위로 조절하여 첨가하여 최종적으로 기계적 물성이 향상된 천연 고분자 기반 하이드로젤을 합성하였다. 또한, 자철석 나노 입자(Fe3O4 nanoparticles (NPs))를 하이드로젤 내부에 in-situ 방법으로 합성하여 자성이 부여된 천연고분자 하이드로젤의 제조 및 특성 분석을 진행하였다. 결과적으로 Fe3O4 NPs를 도입한 15% HPG 함량의 하이드로젤은 3.8 emu g-1의 포화자화 값을 가지는 초상자성을 보였고, 변형률 67.4%에서 최대 압축 강도 1.1 MPa으로 높은 기계적 물성을 가졌다. 향상된 기계적 물성을 가지는 천연 고분자 기반의 초상자성 하이드로젤은 약물 전달 시스템 및 생체 재료에 매우 중요한 잠재적 용도가 있을 것으로 사료된다.

사회문제 해결형 기술수요 발굴을 위한 키워드 추출 시스템 제안 (A Proposal of a Keyword Extraction System for Detecting Social Issues)

  • 정다미;김재석;김기남;허종욱;온병원;강미정
    • 지능정보연구
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    • 제19권3호
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    • pp.1-23
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    • 2013
  • 융합 R&D가 추구해야 할 바람직한 방향은 이종 기술 간의 결합에 의한 맹목적인 신기술 창출이 아니라, 당면한 주요 문제를 해결함으로써 사회적 니즈를 충족시킬 수 있는 기술을 개발하는 것이다. 이와 같은 사회문제 해결형 기술 R&D를 촉진하기 위해서는 우선 우리 사회에서 주요 쟁점이 되고 있는 문제들을 선별해야 한다. 그런데 우선적이고 중요한 사회문제를 분별하기 위해 전문가 설문조사나 여론조사 등 기존의 사회과학 방법론을 사용하는 것은 참여자의 선입견이 개입될 수 있고 비용이 많이 소요된다는 한계를 지닌다. 기존의 사회과학 방법론이 지닌 문제점을 보완하기 위하여 본 논문에서는 사회적 이슈를 다루고 있는 대용량의 뉴스기사를 수집하고 통계적인 기법을 통하여 사회문제를 나타내는 키워드를 추출하는 시스템의 개발을 제안한다. 2009년부터 최근까지 3년 동안 10개 주요 언론사에서 생산한 약 백 30만 건의 뉴스기사에서 사회문제를 다루는 기사를 식별하고, 한글 형태소 분석, 확률기반의 토픽 모델링을 통해 사회문제 키워드를 추출한다. 또한 키워드만으로는 정확한 사회문제를 파악하기 쉽지 않기 때문에 사회문제와 연관된 키워드와 문장을 찾아서 연결하는 매칭 알고리즘을 제안하다. 마지막으로 사회문제 키워드 비주얼라이제이션 시스템을 통해 시계열에 따른 사회문제 키워드를 일목요연하게 보여줌으로써 사회문제를 쉽게 파악할 수 있도록 하였다. 특히 본 논문에서는 생성확률모델 기반의 새로운 매칭 알고리즘을 제안한다. 대용량 뉴스기사로부터 Latent Dirichlet Allocation(LDA)와 같은 토픽 모델 방법론을 사용하여 자동으로 토픽 클러스터 세트를 추출할 수 있다. 각 토픽 클러스터는 연관성 있는 단어들과 확률값으로 구성된다. 그리고 도메인 전문가는 토픽 클러스터를 분석하여, 각 토픽 클러스터의 레이블을 결정하게 된다. 이를 테면, 토픽 1 = {(실업, 0.4), (해고, 0.3), (회사, 0.3)}에서 토픽 단어들은 실업문제와 관련있으며, 도메인 전문가는 토픽 1을 실업문제로 레이블링 하게 되고, 이러한 토픽 레이블은 사회문제 키워드로 정의한다. 그러나 이와 같이 자동으로 생성된 사회문제 키워드를 분석하여 현재 우리 사회에서 어떤 문제가 발생하고 있고, 시급히 해결해야 될 문제가 무엇인지를 파악하기란 쉽지 않다. 따라서 제안된 매칭 알고리즘을 사용하여 사회문제 키워드를 요약(summarization)하는 방법론을 제시한다. 우선, 각 뉴스기사를 문단(paragraph) 단위로 세그먼트 하여 뉴스기사 대신에 문단 세트(A set of paragraphs)를 가지게 된다. 매칭 알고리즘은 각 토픽 클러스터에 대한 각 문단의 확률값을 측정하게된다. 이때 토픽 클러스터의 단어들과 확률값을 이용하여 토픽과 문단이 얼마나 연관성이 있는지를 계산하게 된다. 이러한 과정을 통해 각 토픽은 가장 연관성이 있는 문단들을 매칭할 수 있게 된다. 이러한 매칭 프로세스를 통해 사회문제 키워드와 연관된 문단들을 검토함으로써 실제 우리 사회에서 해당 사회문제 키워드와 관련해서 구체적으로 어떤 사건과 이슈가 발생하는 지를 쉽게 파악할 수 있게 된다. 또한 매칭 프로세스와 더불어 사회문제 키워드 가시화를 통해 사회문제 수요를 파악하려는 전문가들은 웹 브라우저를 통해 편리하게 특정 시간에 발생한 사회문제가 무엇이며, 구체적인 내용은 무엇인지를 파악할 수 있으며, 시간 순서에 따른 사회이슈의 변동 추이와 그 원인을 알 수 있게 된다. 개발된 시스템을 통해 최근 3년 동안 국내에서 발생했던 다양한 사회문제들을 파악하였고 개발된 알고리즘에 대한 평가를 수행하였다(본 논문에서 제안한 프로토타입 시스템은 http://dslab.snu.ac.kr/demo.html에서 이용 가능함. 단, 구글크롬, IE8.0 이상 웹 브라우저 사용 권장).