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휴대형 당도판정센서를 이용한 배의 당도 판정

  • 이강진;최규홍;강석원;최완규;손재룡
    • 한국식품저장유통학회:학술대회논문집
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    • 한국식품저장유통학회 2003년도 춘계총회 및 제22차 학술발표회
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    • pp.120-121
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    • 2003
  • 과수원에서 재배되는 배는 과수원 내의 위치, 시비, 토양 등의 요인에 따라 다양한 품질을 나타내며, 당도와 숙도의 편차가 크기 때문에 과수농가에서는 경험에 의존하여 적정 숙기로 판단되는 배를 수확하고 있다. 그러나 과학적이지 못한 사실에 기초한 수확 관행은 시장유통되는 배에 대하여 소비자들의 신뢰성 저하를 초래하게 되고 소비 감소와 더불어 농가 소득 감소로 이어지게 된다. 최근, 전국의 청과물 산지유통센터에는 근적외선을 이용하여 과일 내부의 당도, 산도, 결함 등을 실시간으로 판정할 수 있는 비파괴 선별기가 보급되고 있으나 이는 수확이후의 선별.규격화 유통을 위한 것이다. 본 연구에서는 이와는 달리, 수확 이전, 즉 재배 단계에서 배의 당도와 숙도를 판정하여 수확적기를 판단할 수 있도록 나무에 매달린 배에 대하여 가시광선과 근적외선 반사스펙트럼을 측정할 수 있고 이를 이용하여 당도와 숙도가 판정가능한 휴대형 센서를 개발하였으며, 개발된 시작기를 이용하여 당도판정의 가능성을 시험하였다. 휴대형 당도판정센서는 광원과 광섬유프로브, 광검출부, 당도판정부, 전원공급부로 구성된다. 광원은 할로겐램프(6V)를 이용하였고, 광섬유프로브는 동심원 형태로서 외부의 광섬유를 통하여 광원에서 시료로 빛이 조사되게 하고, 내부의 광섬유를 통하여 광검출기로 확산반사되는 광이 전달될 수 있도록 하였다. 전원공급부는 휴대와 충전이 가능한 배터리(12V, 2AH)와 이 배터리에서 정전류가 광원으로 보내어 질 수 있도록 제작된 회로로 구성하였다. 당도 판정을 위하여 518nm에서 1046nm의 파장대역에서의 반사스펙트럼을 이용하였고, 레퍼런스로써 백색 테플론 구를 제작하여 사용하였다. 수원 농산물 도매시장에서 판매중인 2002년산 신고 배를 구매하고, 시작기를 이용하여 총 113개의 배에 대한 반사스펙트럼을 측정하였다. 다음으로 굴절당도계로 당도값을 측정하고 반사스펙트림을 이용하여 당도값을 예측하기 위한 부분최소제곱회귀(PLSR)모델을 개발하였다. 여기서 모델의 정밀도는 교차검정법을 이용하여 검증하였다. 시료 표면과 광섬유프로브와의 접촉상태 불균일, 광원의 시간에 따른 경시 변화, 과일 형상의 차이 등에 의하여 측정된 반사스펙트럼은 상당한 변이를 나타내었으므로 이를 보정하기 위하여 반사 스펙트럼은 다분산보정처리하여 이용하였다. 당도 예측용 PLSR모델 개발의 결과, 모델의 결정계수($R^2$)는 0.67, SEC는 $\pm$0.4brix.로 나타났으며, 교차검정에 의한 미지 시료의 예측에서 총 113개의 미지 시료에 대한 결정계수는 0.57, SEP는 $\pm$ 0.46brix.로 나타났으며, 이는 현장에서 충분히 활용가능할 것으로 판단되었다. 금후, 전체 시스템의 부피와 중량을 줄이고 각 부분품들의 전력소모의 최소화할 수 있도록 개선할 계획이다.

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이온빔 스퍼터링으로 증착한 $TiO_2$박막의 광학적 특성 및 응용 (Optical properties and applications of $TiO_2$ films prepared by ion beam sputtering)

  • 이정환;조준식;김동환;고석근
    • 한국진공학회지
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    • 제11권3호
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    • pp.176-182
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    • 2002
  • 이온빔 스퍼터링을 사용하여 유리 기판위에 $TiO_2$ 박막을 증착하고 광학적, 구조적 특성을 분석한 후 실제 반사 방지막을 제작하였다. 박막 증착은 상온에서 실시하였으며 이온빔 전압을 1.2 kV 이온빔 전류 밀도를 200 $\mu\textrm{A}/\textrm{cm}^2$로 고정하였다. 방전가스로 아르곤과 산소 가스를 사용하였으며 $O_2$/Ar비를 변화시켜 박막을 증착하고 각 박막의 특성을 분석하였다. 증착된 박막은 비정질이었고 $O_2$/Ar비가 1일 때 화학량론적인 조성비를 나타내었다. 증착된 박막의 표면 거칠기는 7 $\AA$이내의 낮은 값을 보였으나 과량의 산소분위기에서는 그 값이 50 $\AA$이상으로 증가하였고 이로 인해 투과도가 감소하는 경향을 보였다. 증착된 $TiO_2$ 박막의 굴절률은 2.40-2.45값을 나타내었고.$O_2$/Ar 비가 0.25-1사이에서 높은 투과도를 나타내었다. 이온빔 스퍼터링으로 $SiO_2$/$TiO_2$6층 반사 방지막을 제작하여 가시 광선 영역에서 약 1%이하의 반사율 특성을 갖는 박막을 증착할 수 있었다.

온도에 따라 산화된 Methyl Linoleate의 물리화학적 특성 (Physicochemical Properties of Methyl Linoleate Oxidized at Various Temperatures)

  • 김인환;김철진;김동훈
    • 한국식품과학회지
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    • 제31권3호
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    • pp.600-605
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    • 1999
  • 산소 존재하에 4가지 온도$(60,\;90,\;120,\;150^{\circ}C)$에서 methyl linoleate를 산화시켰다. 각 온도에서 시간에 따른 과산화물가를 조사한 후 4가지의 산화된 methyl linoleate 총 16종을 제조하여 이들의 과산화물가, 총 산화물함량, 중합체함량 및 그 결합특성, 점도, 굴절률, DSC에 의한 열분해 특성 등의 물리화학적 특성을 비교하여 보았다. High Performance Size Exclusion Chromatography (HPSEC)에 의하여 분석된 산화된 methyl linoleate의 결합특성은 $60^{\circ}C$$90^{\circ}C$에서 산화된 시료의 경우에는 C-O-O-C 결합형태를 갖는 중합체가 확인되었으나 $120^{\circ}C$$150^{\circ}C$에서는 단지 C-O-C/C-C 결합형태를 갖는 중합체만이 확인되었다. 한편 DSC에 의한 열분해 특성은 과산화물 함량이 증가함에 따라 엔탈피값은 비례적으로 증가하였으나 최대분해온도는 반대로 낮아지는 경향을 보여 주었다. 이상의 물리적 측정치와 화학적 측정치와의 상관관계를 조사한 결과 DSC에 의한 물리적 측정치들과 과산화 물가 및 C-O-O-C 결합을 갖는 중합체 함량 사이에 가장 높은 상관관계를 보여주었다.

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도파폭 공정오차에 따른 광도파 특성변화와 소자성능 저하 (AWG device characteristic dependence on the fabrication error limit)

  • 박순룡;오범환
    • 한국광학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.342-347
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    • 1999
  • 광소자의 소형화와 집적화 노력에 따라 광도파로의 도파폭과 곡률 반경이 작아지면서, 그 경계조건을 만족하는 도파모드와 전파상수의 변화가 심하게 되었다. 특히, 도파폭의 좁아지면서 제작 공정상의 폭조절 오차한계 내의 작은 변화에도 전파상수가 크게 변화하게 되어, 배열도파로(Arrayed Waveguide Grating, AWG)소자에서는 각 도파로 진행광의 위상이 설계와 심하게 달라지고 소자의 성능에 영향이 커지게 되었다. 광소자의 소형화에 따라 심각해지는 이러한 근사설계 오차에 의한 영향을 정량적으로 분석하고 대처하기 위해, 여기서는 유효굴절률법(Effective Index Method)과 해석적 함수해(Analytic Solution Method)를 이요하여 여러 도파로 구조를 해석하여 전파특성 변수를 얻어내었다. 또한, 이를 적용하여 자체 제작한 고기능 전산시늉기를 통해 각종 InP-, Silica-AWG 소자의 성능을 모사하였다. 모사 결과는 실제 제작된 전형적인 소자와 비교하여 매우 유사한 경향을 나타내었으며, Ridge-type Inp-AWG 소자의 경우, 도파폭의 허용공차가 0.02$\mu\textrm{m}$ 이내로 개선될 때, AWG 소자의 신호대잡음비(SNR)가 약 -25dB 이상 가능하게 되며 Rib-type Silica-AWG 소자의 경우는 도파폭 허용공차가 0.1$\mu\textrm{m}$ 정도이기만 해도 약 -30dB 이상 가능한 것으로 모사되었다.

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TiN 박막을 이용한 2층 무반사 코팅의 설계 및 층착 (Design and deposition of two-layer antireflection and antistatic coatings using a TiN thin film)

  • 황보창권
    • 한국광학회지
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    • 제11권5호
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    • pp.323-329
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    • 2000
  • [공기 $ISiO_2ITiNI$ 유리]설계의 반사율이 가시광선 영역에서 0이 되는 TiN의 이상적인 복소수 굴절률을 계산하였다. TiN과 $SiO_2$의 각 층의 두께 변화에 따른 2층 무반사 코팅의 반사율을 전사모의하였으며, 그 결과 TiN의 두께를 조절함으로써 최저 반사율 영역의 폭과 반사율을 변화시킬 수 있었고, $SiO_2$층의 두께를 조절함으로써 반사율이 최저가 되는 중심을 이동시킬 수 있었다. RF 마크네트론 스퍼터링 방법으로 증착한 TiN 박막의 화학적, 구조적, 전기적 특성은 각각 Rutherford backscattering spectroscopy (RBS), atomic force microscope(AFM), 4점 탐침 측정기를 이용하였다. 또한 TiN 박막과 2층 무반사 코팅의 광학적 특성은 분광광도계와 variable angle spectroscopic ellipsometer(VASE)를 이용하여 조사하였다. AFM 측정 결과 TiN 박막의 rms 거칠기는 $9~10\AA$으로 비교적 박막의 표면은 균일하고, 높은 기판온도에서 증착한 TiN 박막의 비저항은 4점 탐침측정 결과 $360~730\mu$\Omega $ cm로 매우 낮으며, RBS측정 결과 Ti:O:N=1:0.65:0.95 비율로 산소가 포함되어 있음을 알았다. 이러한 TiN 박막의 특성과 전산모의 바탕으로 증착한 TiN층을 이용한 2층 무반사 무정전 코팅[공기 $ISiO_2ITiNI$ 유리]의 반사율은 440~650 nm영역에서 0.5% 미만이었다.

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지형을 고려한 해상풍 모델(MASCON)과 SWAN 모델의 결합에 의한 천해파랑 산정 (Shallow Water Wave Hindcasting by the Combination of MASCON and SWAN Models)

  • 김지민;김창훈;김도삼;허동수
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.57-65
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    • 2007
  • 천해파랑을 산정하기 위하여 천수, 굴절, 회절, 반사 및 쇄파 등의 파랑변형요소를 고려하는 대부분의 수치모델은 천해역에서의 바람장을 수치모델과 결합하여 천해파랑을 산정하고 있다. 그리고, 일반적으로 천해역에서 바람장을 산정하는 경우에 태풍모델로부터 얻어진 바람장을 해상풍으로 변환하여 사용하고 있다. 그러나, 이러한 해상풍 산정법은 해상풍의 평가에 중요한 요소로 작용될 수 있는 육상지형의 영향에 대해서는 고려하고 있지 않다. 본 연구는 천해역에서의 해상풍 산정에 대하여 육상지형의 영향을 고려함으로써, 결과적으로 정도 높은 천해파랑산정을 목적으로 한다. 먼저 지역적으로 차폐 및 개방되어 있는 해역을 대상으로 태풍모델로부터 얻어진 해상풍과 본 연구에서 적용하는 육상지형의 영향을 고려할 수 있는 MASCON모델로 산정된 해상풍의 결과를 상호 비교 검토한다. 그리고, 각 모델로부터 얻어진 해상풍을 SWAN모델에 적용하여 천해파랑을 산정하며, 이의 결과를 상호 비교 검토한다. 검토된 결과로부터 정도 높은 천해파랑산정을 위한 MASCON모델의 필요성을 논의한다.

Batch-Type 원자층 증착 방법으로 형성한 실리콘 질화막의 특성 (The characteristics of silicon nitride thin films prepared by atomic layer deposition with batch type reactor)

  • 김혁;이주현;한창희;김운중;이연승;이원준;나사균
    • 한국진공학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.263-268
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    • 2003
  • 차세대 반도체 및 디스플레이 소자에 적용되는 실리콘 질화막은 정확한 두께 제어와 우수한 물성을 필요로 한다. 본 연구에서는 우수한 특성의 실리콘 질화막을 형성하기 위해 Si 원료물질로 $SiC1_4$, N 원료물질로 $NH_3$을 사용하고 $500^{\circ}C$에서 $600^{\circ}C$ 온도구간에서 batch-type 장비를 이용하여 원자층 증착 방법으로 박막을 형성하고 증착된 박막의 특성을 살펴보았다. Batch-type 장비를 사용한 박막의 증착은 표면반응에 의한 균일한 원자층 증착임을 확인하였으며, 증착 cycle의 횟수를 조절하여 원하는 두께의 박막을 형성할 수 있었다. 원자층 증착된 박막의 조성, 굴절률 및 습식각 속도를 기존의 저압화학증착 방법에 의해 증착된 박막과 비교한 결과, 원자층 증착 방법을 사용하여 기존의 방법보다 증착온도를 $250^{\circ}C$ 이상 낮추면서도 유사한 물성을 가진 박막을 형성할 수 있음을 확인하였다. Pyridine을 촉매로 첨가하여 원자층 증착한 박막의 경우에는 증착속도를 50% 가량 향상시킬 수 있었으나 박막의 구조가 불안정하여 쉽게 산화되므로 반도체나 디스플레이 소자 제조에 적용하기에는 부적절한 것으로 판단된다.

할로겐과 카르복시산으로 치환된 피리딘 첨가제를 사용한 소프트 콘택트렌즈의 물성 평가 (Physical Properties Assessment of Soft Contact Lens with Halogen and Carboxylic Substituted Pyridine as Additive)

  • 김득현;성아영
    • 한국안광학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.437-443
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    • 2015
  • 목적: 본 연구는 3-chloropyridine-4-carboxylic acid와 3-fluoropyridine-4-carboxylic acid를 첨가제로 사용하여 소프트 콘택트렌즈 제조 후 물리적 및 광학성 특성을 분석하여 콘택트렌즈 재료로서 활용도를 알아보았다. 방법: 본 실험에서는 소프트 하이드로젤 콘택트렌즈의 주재료인 HEMA (2-hydroxyethyl methacrylate)와 AA(acylic acid), MMA(methacrylic acid) 그리고 개시제인 AIBN(azobisisobutyronitrile), 교차결합제인 EGDMA(ethylene glycol dimethacrylate)를 사용하여 공중합 하였다. 결과: 생성된 고분자의 물리적 특성을 측정한 결과, 굴절률 1.4320~1.4342, 함수율 34.54~37.15%, 접촉각 $57.82{\sim}79.57^{\circ}$, 인장강도 0.2872~0.3608로 각각 나타났고 광학적 특성 측정 결과 가시광선 영역에서는 투과율이 88.8~90.6%로 나타났으며, UV-B 76.8~82.4%, UV-A 84.6~86.6%로 각각 나타났다. 결론: 본 실험 결과 3-chloropyridine-4-carboxylic acid 및 3-fluoropyridine-4-carboxylic acid를 첨가제로 사용하였을 때 고습윤성 및 자외선 차단기능을 가진 콘택트렌즈 재료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

여러 반사체를 사용한 양전자방출단층촬영기기의 반응 깊이 측정 검출기 모듈 개발 (Development of PET Detector Module Measuring DOI using Multiple Reflectors)

  • 김능균;김구;곽종혁;이승재
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제13권6호
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    • pp.825-830
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    • 2019
  • 두 층의 섬광체와 각 층별 서로 다른 반사체의 사용과 섬광체와 감마선의 상호작용으로 발생한 빛 신호를 측정하기 위한 광센서로써 실리콘광전증배관(Silicon Photomultiplier, SiPM)을 사용하여 반응 깊이를 측정하는 검출기를 개발하였다. 층별 섬광 픽셀의 반사체의 종류를 다르게 사용함으로써 획득한 신호를 바탕으로 영상을 재구성할 경우 모든 섬광 픽셀이 서로 다른 위치에 기록되는 특징을 활용하여 섬광 픽셀과 감마선이 반응한 위치를 추적하였다. 아래층은 거울반사체를 사용하였으며, 위층은 난반사체를 사용하여 SiPM에서 획득되는 신호의 크기를 다르게 처리하였다. 섬광체 사이와 SiPM과 연결되는 부분은 광학적으로 연결되도록 광학 그리즈를 사용하여 급격한 굴절률 변화를 감소시켰다. 16개의 SiPM에서 획득한 신호는 앵거 방정식을 사용하여 4개의 신호로 감소시켰으며, 이를 사용하여 영상을 재구성하였다. 두 층으로 구성된 모든 섬광 픽셀이 재구성된 영상에 나타났으며, 이를 통해 섬광 픽셀과 감마선이 반응한 층을 구분할 수 있었다. 서로 다른 반사체를 사용하여 두 층의 반응 깊이를 측정하는 검출기를 전 임상용 양전자방출단층촬영기기에 적용할 경우 관심 시야 외곽에서 나타나는 공간분해능의 저하 현상을 해결할 수 있을 것으로 판단된다.

경립종 옥수수의 성장과정에 따른 지질변화 I. 비극성 지질에 대한 연구 (Changes of Lipids in Flint Corn by a Growth Process I. A Study on the Non-Polar Lipid)

  • 김덕진;전영민
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제20권5호
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    • pp.467-472
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    • 1991
  • 본 논문은 외측이 단단한 초자질 성분으로 둘러 싸여 충해를 받지 않고 저장이 용이하며, 대부분 식용하고 있는 경립종 옥수수(flint corn)를 파종하여 성장과정에 따른 지질의 변화를 조사하였다. Pollen의 접합후 줄기와 잎 사이로 어린 순이 돌출한 후 부터 A(15), B(20), C(25), D(30) 일의 4단계로 구분, 채취하여 각각의 일반 성분을 조사했으며, chloroform : methanol(2 : 1, v/v)로 지질 성분을 추출한 후 silicic acid column chromatography로 비극성 지질과 극성 지질을 분획한 다음, TLC, GC로 비극성 지질의 조성함량 및 지방산 조성을 분석, 정량하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 일반성분 중 조지방은 2.74%에서 4.43%로 증가를 보였으며 분획된 지질 중 중성지질은 48.5%에서 86.02%로, 인지질은 1.01%에서 2.73%로 증가를 나타냈으나, 당지질은 1.01%에서 2.73%로 증가를 나타났으나, 당지질은 50.4%에서 11.25%로 큰 감소를 나타냈다. 지질 성분은 중성 지질에서는 monoglyceride, 1, 3-diglyceride, free fatty acid, triglyceride, cholesteryl ester가 분리.동정되었으며, 그 함량순은 cholesteryl ester(58.5~63.6%), triglyceride(16.7~21.5%), 1, 3-diglyceride monoglyceride(1.1~3.7%) 그리고 free fatty acid(2.3~4.2%)로 나타났으며 각 지방질 분획 중 중성 지질의 주요 지방산 조성은 linoleic(48.9~61.0%), oleic(22.3~34.2%), palmitic(10.3~11.7%) acids였으며, 그의 stearic, linolenic acids 등이 미량 검출되었고, 불포화 지방산과 포화 지방산의 비는 5.87~6.34%로 매우 높게 나타났다. 그리고 경립종 옥수수의 물리.화학적 특성 중 비중은 0.920, 굴절률은 1.468, 비누화값은 191.2, 비비누화물은 0.97%, 산값은 0.58, 요오드값은 124.6을 나타냈다.

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