식품으로부터 다양한 병원 미생물을 신속 검출하기 위하여 다양한 검출 원리를 이요한 키트들이 개발 시판되고 있다. 검사키트는 신속, 정확하고 간단하게 사용할 수 있으므로 검사기관이나 실험실 뿐 아니라 식품회사에서 QC 또는 QA를 수행하기 위하여 사용이 증가되고 있는 추세이다. 이에 본 연구에서는 E. coli 0157:H7의 단클론항체를 이용하여 면역크로마토글래피법에 의해 개발된 E. coli 0157:H7 검출 키트(Donga Co, Korea, D-kit)에 대한 검출감도 및 특이성을 확인하고 식품 시료에 적용 가능성을 평가하였다. 면역크로마토그래피법에 의하여 개발 시판되고 있는 Reveal E. coli 0157:H7 kit (Neogen Co., USA. R-kit)와 VIP EHEC kit(Biocontro Inc., USA. V-kit)를 비교 키트로 사용하였다. E. coli 0157:H7 표준균주를 사용하여 실시한 검출감도 확인시험 결과 R-kit 및 D-kit는 104/m/의 농도에서 양성으로 확인되었고 $10^3$/ml에서도 약한 양성 반응을 보였으나, V-lit는 $10^5$/ml농도로 검출감도가 낮았다. 또한, 배양액을 가열하여 kit에 적용하는 것이 가열하지 않은 경우보다 검출감도를 높일 수 있었다. E. coli 0157:H7 분리 22주, verotoxin 생성 E. coli 7주 E. coli 분리주 40주 중 3주를 제외한 모든 균에서 음성의 결과를 보여 특이성을 확인하였다. 세 키트에 위양성 반응을 보인 것은 E. coli 0157:H19, E. coli 0148:H18 및 Salmonella gallinarium으로 이들 혈청형과 0157:H7 사이에는 유사한 혈청학적 특성이 존재하는 것으로 추정되었다. 이상의 실험결과로 D-kit는 E. coli 0157:H7을 검출하는데 감도 및 특이성 면에서 기존 키트인 R-kit 및 V-kit와 같이 이용한 것으로 확인되었다.
현대 의학에서 방사선 이용 영역이 확대되고 비중이 커짐에 따라 개인 피폭선량을 줄이기 위한 노력을 하고 있는 가운데 가장 중요한 문제로 대두되고 있는 것이 방사선 기기에 관한 정도관리이다. 그래서 광주광역시 1차병원을 5개의 구로 나누어 각 구에서 임의로 10개소의 병원을 선정하여 정도관리 항목들의 실제 측정 실험과 광주지역 정도관리 현황에 대해 알아보고자 한다. 실험은 관전압, 관전류, 조사시간의 재현성 시험, 조도측정, 반가층 측정, 중심선속 일치 실험을 시행하였으며, 관전압 재현성 실험 결과 전체 50군데의 병원 합격률은 95.3%로 나타났고 관전류와 조사시간은 각각 77.0%의 합격률을 보였다. 조도는 86.0%의 합격률을 보였다. 반가층은 52.0%의 합격률을 보여 네개의 실험중 가장 낮은 합격률을 보였다. 중심선속 일치실험에서는 대체로 $1.5^{\circ}$ 이내로 중심선속이 일치하였으나 전체 50군데중 30.0%가 중심선속이 $3^{\circ}$이내로 벗어났다. 설문조사 결과로는 58.0%가 정도관리 주기에 대해 알고 있다고 답했으며, 50명 모두 현재 근무하는 병원에서 정도관리에 관한 교육을 받은 적이 없다고 답했다. 비교적 정도관리는 잘 이루어지고 있었지만 가장 시급한 문제는 정도관리의 중요성에 관한 인식이다. 따라서 방사선 작업 종사자들에게 전문적으로 안전관리에 관한 교육과 정확한 방사선 정도관리를 시행한다면 방사선 작업 종사자와 환자에 대한 피폭을 줄일 수 있으며 또한 적은 선량으로 질 높은 영상을 만들 수 있을 것으로 사료된다.
균주보존기관에서 분양받은 버섯 원균은 선발된 한천배지 시험관에 배양한 다음 $4{\sim}10^{\circ}C$ 정도에서 간이보존하면서 일정기간 마다 계대배양하여 이용하고 있다 이때 일부 버섯균은 균사체 재생이 지연되어 어려움을 겪는 경우가 있다. 본 시험은 왕송이버섯(Tricholoma giganteum)균의 간이보존 방법을 구명하기 위하여 저장온도(4, 15, $25^{\circ}C$), 용기종류(시험관, 바이알), 저장기간(배양직후, 1, 2, 3, 6, 12개월)을 달리한 후 균사절편(코르크보러, 직경 8 mm)을 한천배지상에 옮겨 $30^{\circ}C$에서 7일간 배양하고 균사직경을 비교하였다. 왕송이버섯균은 저장온도 $4^{\circ}C$에서 한천배지에 $1{\sim}12$개월간 저장시는 모두 균사생장이 안되었으나, 톱밥배지에 저장 2개월까지는 균사생장이 양호하였고, 6개월 이후에는 재생이 안 되었다. 저장온도 $15^{\circ}C$에서는 한천배지의 용기종류, 톱밥배지 공히 6개월 저장까지는 균사생장이 되었으나 12개월에는 조금 낮아지는 경향이었다. 이에 비하여 느타리버섯(춘추2호)은 $4^{\circ}C$ 및 $15^{\circ}C$에서 6개월까지 배지종류에 상관하지 않고 균사생장이 잘 되었으며 12개월에는 조금 낮아지는 경향이었다. 따라서 왕송이버섯균은 저장온도에 민감하게 반응하는 것으로 판단되며, $15^{\circ}C$에서 저장하면서 6개월 이내에 계대 배양하는 것이 바람직하다고 생각된다.
최근 2-bromopropane(2-BP)이 사람과 실험동물에서 정소독성을 유발한다고 보고된 바 있다. 그러나 수컷 생식기계에 있어서 2-BP의 지연효과에 대해서는 세부적으로 조사된 바가 없다. 본 연구는 Sprague-Dawley 랫드에서 2-BP의 정소독성과 정자발생의 회복을 조사하기 위하여 수행하였다. 5주령의 수컷 랫드에게 2-BP를 1,000mg/kg 용량으로 4주간 반복투여하였고, 투여시작후 1, 2, 3, 4 및 12주째에 부검하였다. 정소독성의 평가는 병리조직학적인 질적평가와 생식기관 중량, 정자두부수 및 재생지수 등의 양적평가로 수행하였다. 시험결과 2-BP를 투여한 랫드에서는 체중과 정소 및 정소상체 중량이 대조군에 비해 시간의존적인 방식으로 억제 또는 감소하였다. 병리조직검사에서는 투여 1주째에 stage I~IV에서 정조세포와 stage VII~IX에서 세사전기 및 세사기의 정모세포가 현저하게 소실되었다. 정조세포는 투여 2주째에 모든 stage에서 광범위하게 소실되었으며, 정자발생주기가 진행됨에 따라 2, 3 및 4주째에는 접합기 정모세포, 비후기 정모세포 및 원형 정자세포가 전구세포의 결손에 의해 점진적으로 소실되었다. 지지세포의 기능적 이상을 암시하는 지지세포의 공포화와 정자세포 저류는 상기한 모든 시기에서 관찰되었다. 8주 회복후인 12주째에는 대부분의 곡세정관이 심하게 위축되어 지지세포만 관찰되었으며, 간질조직에서는 간질세포의 과형성이 인정되었다. 또한 2-BP에 의해 유발된 정소의 손상이 비가역적임을 암시해주는 정자두부와 재생지수의 현저한 감소가 관찰되었다. 상기결과는 랫드의 2-BP를 1,000mg/kg의 용량으로 4주간 반복투여하면 정조세포의 결손에 의해 점진적으로 생식세포가 감소하고 이로 인하여 장기적인 정소위축이 유발된다는 것을 암시해준다.
본 연구는 육계에서 고밀도 사양체계가 간의 지놈 전사체, 특히 스트레스 및 지방대사 연관 유전자들의 발현에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위하여 실시하였다. 공시된 시험동물의 대조군 사육밀도는 $495cm^2$/수, 고밀도군은 $245cm^2$/수를 35일령까지 유지하였다. 대조구와 비교하여 고밀도 사양 육계에서 체중, 증체량, 사료섭취량이 유의적(p<0.05)으로 감소되는 것으로 나타났다. 폐사율은 고밀도군에서 15.7%로서 대조군(3.7%)에 비해 폐사율이 4.2배 높았다. 육계의 사육밀도에 따른 스트레스관련 유전자 HMGCR, $HSP90{\alpha}$, HSPA5 (GRP78/Bip), DNAJC3, ATF4 등의 발현이 증가하였으며, interferon-${\gamma}$, PDCD4 등의 발현은 감소하였다. Endoplasmic reticulum (ER) stress 관련 HSPA5 (GRP78/Bip), DNAJC3 그리고 ATF4은 유전자들은 고밀도 사양계에서 유전자의 발현이 2-3배 증가함을 보였다. 고밀도 사양은 지방산 합성에 관여하는 효소들(ACSL5, TMEM195, ELOVL6)의 유전자 발현증가와 지방산산화(${\beta}$-oxidatin)에 관여하는 효소들(ACAA1, ACOX1, EHHADH, LOC423347, CPT1A)의 RNA 발현 증가를 유도하였다. 본 연구는 밀사에 의한 스트레스가 닭의 간에서 지방을 합성하기 위한 유전자들의 발현을 증가시키고, 합성된 지방산을 분해하여 에너지를 생산하기 위한 지방산의 산화도 높게 유지하고 있음을 보여주었다. 닭의 주요 지방대사기관인 간에서 외부적 환경인자(사육환경)에 의한 스트레스와 생리적 대사(지방대사 및 소포체 스트레스)가 서로 밀접한 관계가 있음을 분자생물학적 수준에서 확인하였다. 따라서 스트레스저감 사육환경제공 및 친환경 사육방법 도입 등 동물복지를 고려한 가금사양체계가 필요한 것으로 사료된다.
본 논문에서는 다각형 용기의 품질 향상을 위한 딥러닝 구조 개발을 제안한다. 딥러닝 구조는 convolution 층, bottleneck 층, fully connect 층, softmax 층 등으로 구성된다. Convolution 층은 입력 이미지 또는 이전 층의 특징 이미지를 여러 특징 필터와 convolution 3x3 연산하여 특징 이미지를 얻어 내는 층이다. Bottleneck 층은 convolution 층을 통해 추출된 특징 이미지상의 특징들 중에서 최적의 특징들만 선별하여 convolution 1x1 ReLU로 채널을 감소시키고convolution 3x3 ReLU를 실시한다. Bottleneck 층을 거친 후에 수행되는 global average pooling 연산과정은 convolution 층을 통해 추출된 특징 이미지의 특징들 중에서 최적의 특징들만 선별하여 특징 이미지의 크기를 감소시킨다. Fully connect 층은 6개의 fully connect layer를 거쳐 출력 데이터가 산출된다. Softmax 층은 입력층 노드의 값과 연산을 진행하려는 목표 노드 사이의 가중치와 곱을 하여 합하고 활성화 함수를 통해 0~1 사이의 값으로 변환한다. 학습이 완료된 후에 인식 과정에서는 학습 과정과 마찬가지로 카메라를 이용한 이미지 획득, 측정 위치 검출, 딥러닝을 활용한 비원형 유리병 분류 등을 수행하여 비원형 유리병을 분류한다. 제안된 다각형 용기의 품질 향상을 위한 딥러닝 구조의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과, 양품/불량 판별 정확도 99%로 세계최고 수준과 동일한 수준으로 산출되었다. 검사 소요 시간은 평균 1.7초로 비원형 머신비전 시스템을 사용하는 생산 공정의 가동 시간 기준 내로 산출되었다. 따라서 본 본문에서 제안한 다각형 용기의 품질 향상을 위한 딥러닝 구조의 성능의 그 효용성이 입증되었다.
새로운 식품원료 첨가물에 대한 산업 활성화를 위한 대표적 사례는 미국의 GRAS 제도이다. GRAS 제도의 가장 큰 특징은 FDA의 승인을 반드시 거치지 않더라도 전문 심의위원회(사설)의 검토를 거쳐 안전한 식품으로의 사용이 가능하다고 판단되는 경우 이를 제조 판매가 가능한 구조이다. 그러나, 이러한 GRAS 제도는 식품으로의 사용에 따라 발생할 수 있는 모든 책임을 제조사가 가져가는 구조임을 감안할 때, 현실적으로 국내의 식약처 중심의 안전성 심사 및 관리 체계에서는 도입하는데 현실적인 어려움이 있다. 유럽 Novel Food의 경우는 상대적으로 이러한 국내 환경과 유사하므로 유럽 법규 현황에 대한 세부적인 선행 사례 분석이 유의미할 것으로 기대할 수 있다. 전술한 바와 같이 중국의 신식품원료 심사제도는 유럽의 Novel Food 제도와 기본적 철학면에서는 운영에 있어 유사한 부분이 보이나, 자국 내 지정된 시험평가 기관에서 직접 평가한 결과만을 심사 검토의 기준 자료만으로 채택하고 있어 한국 국내 관련 산업의 활성화와 해외로의 진출을 지향하며 작성하게 된 본 지의 취지와 격차가 크다고 분석하였다. 마찬가지로 일본의 사례는 위해성 심사의 주관을 경제산업성이 맡고 있으면서, 경제산업성 산하의 독립행정법인인 제품평가반 기술기구(NITE)의 사전심사 기능 부여라는 분권화를 주된 특징으로 채택하고 있어 정부 주도의 한국 내 심사제도의 개선을 위해 제도적인 측면에서 참고할 부분의 발굴이 용이치 않다고 사료되었다. 이러한 사유로 유럽과 미국의 현행 법규에 한정하여 비교하면 아래와 같다(표 3). 미국 유럽 한국의 신규 식품소재의 인허가 심사 체계는 1) 기존 등록된 식품원료 첨가물과의 동등 규격 여부에 대한 유권해석, 2) 새로운 식품첨가물인 경우 제품의 안전성 심사, 3) 식품 제조 관리 기준에 따른 생산 인허가의 3단계 과정을 거쳐서 진행이 되며, 각국별 기준은 다소 차이가 있어도 기본적인 심사의 절차 및 소요기간은 큰 차이가 없다. 그러나 제조의 과정에 유전자변형미생물 자체 혹은 이를 이용하여 제조된 효소제 등을 사용할 경우, 미국의 GRAS 제도의 경우는 별도의 심사가 아닌 제품의 GRAS 심사의 과정 중에 모두 포함되어 안전성을 심사하는 것과 달리, 유럽 한국의 경우는 제품에 대한 안전성 심사 이외에 미생물과 효소제에 대한 별도의 안전성 심사가 선행되어야 한다. 그러나 유럽 Novel Food의 경우는 제조 과정 중 사용되는 유전자변형미생물의 경우 밀폐환경이용(contained use) 여부에 따른 완화된 법규 및 별도의 효소 균주의 positive list 제도를 운영하고 있어, 국내와는 실질적으로 새로운 식품첨가물의 산업화를 위한 소요 일정, 비용이 매우 간소화 되어 있음을 확인할 수 있다(Kim, 2014) (그림 8).
본 논문에서는 딥러닝 예측 결과 정보를 적용하는 복합 미생물 배양기를 위한 딥러닝 구조를 개발한다. 제안하는 복합 미생물 배양기는 수집한 복합 미생물 데이터에 대해 복합 미생물 데이터 전처리, 복합 미생물 데이터 구조 변환, 딥러닝 네트워크 설계, 설계한 딥러닝 네트워크 학습, 시제품에 적용되는 GUI 개발 등으로 구성된다. 복합 미생물 데이터 전처리에서는 미생물 배양에 필요한 당밀, 영양제, 식물엑기스, 소금 등의 양에 대해 원-핫 인코딩을 실시하며, 배양된 결과로 측정된 pH 농도와 미생물의 셀 수에 대해 최대-최소 정규화 방법을 사용하여 데이터를 전처리한다. 복합 미생물 데이터 구조 변환에서는 전처리된 데이터를 물 온도와 미생물의 셀 수를 연결하여 그래프 구조로 변환 후, 인접 행렬과 속성 정보로 나타내어 딥러닝 네트워크의 입력 데이터로 사용한다. 딥러닝 네트워크 설계에서는 그래프 구조에 특화된 그래프 합성곱 네트워크를 설계하여 복합 미생물 데이터를 학습시킨다. 설계한 딥러닝 네트워크는 Cosine 손실함수를 사용하여 학습 시에 발생하는 오차를 최소화하는 방향으로 학습을 진행한다. 시제품에 적용되는 GUI 개발은 사용자가 선택하는 물 온도에 따라 목표하는 pH 농도(3.8 이하) 복합 미생물의 셀 수(108 이상)를 배양시키기 적합한 순으로 나타낸다. 제안된 미생물 배양기의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과는, pH 농도의 경우 평균 3.7로, 복합 미생물의 셀 수는 1.7 × 108으로 측정되었다. 따라서, 본 논문에서 제안한 딥러닝 예측 결과 정보를 적용하는 복합 미생물 배양기를 위한 딥러닝 구조의 효용성이 입증되었다.
금관가야의 중심영역인 김해지역의 봉황동 유적은 문헌 등을 통해 왕궁지로 추정되어 왔으며, 현재 국립가야문화재 연구소에서 조사 중이다. 본 연구소에서는 유적의 북편에 트렌치를 기반층까지 하강 제토하여 조사를 실시한 결과, 대부분 굴로 구성된 패각층을 확인하였고, 물성이 다른 흙을 교호성토하여 정지 후 생활면을 마련한 것을 알 수 있었다. 이는 곧 봉황동 유적에서 성벽이나 제방 등과 같이 대규모의 노동력을 필요로 하는 대지조성을 위한 성토작업이 이루어졌음을 짐작케 한다. 성토층 내 유기물 및 목탄의 연대 분석 결과, 동일한 패각층에서 각기 다른 결과의 연대값을 나타내거나, 상하층의 연대가 하층보다 상층이 시기를 앞서는 결과값이 도출되는 등 층서적으로 혼란된 양상을 보였다. 또한 외해성규조가 유적 내 퇴적층을 비롯해서 유구 내에서도 관찰되므로, 유적의 대지조성을 위한 성토재를 주변에서 들여온 것으로 판단된다. 소위 '봉황토성'이라고 불리는 토성 내에 자리한 본 유적은 여러 발굴기관에서 토성 추정범위 내 조사가 이루어진 삼국시대 유적들의 대지조성층과도 유사하다. 이것은 곧 봉황동 유적을 비롯한 주변 유적들의 당시 입지환경이 고김해만의 영향권에 있어 지반을 견고하게 하기 위해 전술한 바와 같이 유적 일대의 성토가 이루어졌음을 알 수 있다. 발굴조사를 통한 퇴적층 분석과 토질시험을 통해 안정성이 확보된 성토대지 위에 본 유적이 조성되었음을 검증할 수 있었다. 유적의 성토층 내 수습된 출토유물 분석 및 탄소연대측정 결과, 봉황동 유적은 4세기 대에 이르러 대지조성을 위한 대규모 성토작업을 시행한 것을 알 수 있으며, 이는 곧 금관가야의 위계를 확실하게 보여주는 것이라고 하겠다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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