Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER)는 적외선 카메라 및 분광기를 NASA Sounding Rocket에 탑재, 발사하여 적외선우주배경복사를 관측하는 과제이다. CIBER1은 2006년 NASA의 공식 과제로 승인되어, 미국의 Caltech, 한국의 KASI, 일본의 ISAS/JAXA가 국제협력으로 진행되었으며, 2009년 2월 25일, 2010년 7월 10일, 그리고 2012년 2월 25일에 미국 화이트샌드 미사일 기지에서 NASA 사운딩 로켓에 의해 성공적으로 발사되어 우주관측에 성공하였다. CIBER2는 CIBER1 보다 약 10 배 이상의 성능을 가지는 적외선카메라로써 한국의 KASI는 CIBER2 개발에서 광학계 및 광기계부 개발, 전자부 개발에 참여하고 있다. CIBER2는 2012년에 개발을 시작하여 2013년과 2014년에 각각 발사될 예정이다.
과학기술위성 3호는 우리별 위성 시리즈와 과학기술위성 1호, 2호를 잇는 소형위성으로 첨단 위성체 핵심 기술 선행연구, 첨단 우주 및 지구 과학 탑재체 개발, 우주분야 인력 양성 등의 다양한 역할을 수행한다. 과학기술위성의 주탑재체는 다목적 적외선 영상시스템으로 우리은하와 황도극지방을 관측하여 우주의 기원을 연구한다. 다목적 적외선 영상시스템에는 국산 적외선 센서의 우주검증을 위해 지표면의 적외선 영상 획득 임무도 추가되었다. 부탑재체는 초소형 영상 분광기로서 농작물의 작황, 댐의 수질 예측 모델, 에어로졸 광학 두께 측정 연구 등에 활용된다. 본 논문에서는 2012년 말에 발사되어 주어진 임무기간 동안 과학기술위성 3호의 다양한 임무 수행을 위한 운영개념을 설명한다.
행성 및 타이탄과 같은 태양계 내의 면천체(extended source)를 관측하기 위해서는 공간분해능이 높은 대형망원경과 파장분해능이 높은 분광기가 필요하다. 특히 분광 관측 자료를 이용하면 행성 및 타이탄의 대기 구성 성분 및 그 성분비, 온도 분포, 구름과 연무 등의 수직 구조 등을 알 수 있다. 최근 연구에서는 구름, 연무, 비 등의 생성 과정에 불포화/초과포화 상태의 메탄, 에탄, 에틸렌 등이 관여하는 것이 새롭게 알려져 보다 활발한 후속 연구가 필요하다. 현재 개발 중인 IGRINS는 적외선 영역의 H band($1.49{\sim}1.8{\mu}m$)와 K band($1.96{\sim}2.46{\mu}m$)를 동시에 관측할 수 있고, McDonald 2.7m 망원경에 부착할 때 R~40,000의 높은 분해능을 가지는 장비로서 태양계 천체를 관측하는 데에 매우 적합하다. 따라서 향후 IGRINS가 본격적으로 가동될 때 얻을 수 있는 자료에 대한 사전 연구가 필요하며, 이는 대형 망원경 및 고분산 분광기를 이용한 관측, 자료 처리 및 분석 등의 경험에 기반을 두어 진행되어야 한다. 이에 NIFS/Gemini에 의해 관측된 타이탄 분광 자료와 TEXES/IRTF에 의해 획득된 목성극지방의 분광 자료를 분석하는 사전 연구를 진행하고 있다. 목성에 대해서는, 극지방에서 관측되는 hotspot, warm, normal 지역의 근적외선 영역 분광선 분석을 통해 기존에 결정되어 있지 않은 극지방 성층권의 고도에 따른 온도분포를 알아본다. 타이탄에 대해서는, 근적외선 영역의 메탄흡수밴드에서 관측된 주연증광(Limb brightening) 현상을 복사전달모델로 구현함으로써 어떤 기작이 이 현상에 가장 큰 영향을 미치는지에 대해 알아본다. 이런 태양계 천체 자료에 대한 연구는 향후 mission 및 rover 작업을 수행함에 있어 기본적인 정보로서 활용될 수 있다.
본 시험의 목적은 옥수수 사일리지의 소화율 및 에너지가치를 신속하고 정확하게 평가하는 방법으로서 근적외선분광법(NIRS)의 이용성을 확대하고 동시에 더욱 정확한 검량식을 유도하기 위하여 수행되었다. 112점의 옥수수 사일리지 시료를 이용하여 근적외선분광기를 이용하여 스펙트럼을 수집하였다. 검량기법은 변형부분 최소자승회귀법(MPLS), 산란보정법은 SNV-D 또한 1,4,4,1 수처리 방법을 이용하여 검량식을 작성하였다. 옥수수 사일리지의 소화율 측정방법에 따른 근적외선분광법의 예측 능력은 IVDMD, IVTD 및 CDMD 함량에서 각각 $SEP=1.57% (R^2v=0.70),\;SEP=1.13%(R^2v=0.73)$ 및 $SECV=1.74%\;(R^2v=0.77)$로 나타났으며 에너지 가치를 예측하기 위한 검량식 작성 및 검증 결과는 TDN, NEL 및 ME 함량에서 각각 SECV=0.69% $(R^2v=0.85)$, SECV=0.02% (R2v=0.88) 및 SECV=0.02% $(R^2v=0.88)$로 비교적 양호한 결과를 나타냈다.
본 연구에서는 야외 플라스틱 작품에 많이 사용되고 있는 유리섬유강화플라스틱(FRP)을 대상으로 자외선에 의한 색도 및 광택도, 접촉각 변화, 적외선 분광분석을 통해 열화 특성을 확인하였으며, FRP의 열화를 예방하고자 자외선 차단 코팅제를 제조하여 코팅제의 성능 평가를 진행하였다. 자외선 열화 결과, FRP의 표면변화는 기공 이외에 다른 변화는 관찰되지 않았다. 색차는 열화 초기에 급격히 증가하였는데 이는 적외선 분광분석 결과와도 유사하였다. 광택도 및 접촉각의 경우 뚜렷한 변화는 확인되지 않았다. 코팅제 처리에 따른 특정한 표면 변화는 관찰되지 않았으나 색차 비교 결과, 미처리 시편보다 색 변화가 낮게 측정되어 변색 제어가 가능함을 확인하였다. 코팅제 도포 후 열화에 따른 광택도 및 접촉각 변화가 일부 관찰되었으나 자외선 차단 코팅제는 상대적으로 안정한 것으로 나타났다. 적외선 분광분석 결과, 화학적 변화가 미미함에 따라 코팅제가 일정 기간 동안 열화를 지연시키는 것으로 보인다. 본 연구를 통해 작품 재료로써 FRP의 자외선 열화 양상을 파악하였으며, 제조한 자외선 차단 코팅제의 성능 평가를 통해 야외 FRP 작품의 보존 방안으로써 적용 가능성을 확인하였다.
본 연구는 국내산 사료용 벼를 수집하여 근적외선분광법을 이용한 신속한 품질평가를 위하여 2018년 조사료 품질분석 기관의뢰 된 시료 564점을 수집하여 품질평가 NIR-DB를 구축하고 구축된 DB를 바탕으로 최적의 품질평가 검량식을 개발하고 검증하였다. 각 성분별로 예측 정확성을 평가하기 위해 스펙트라를 측정한 값과 실험실 분석값 간의 상관관계를 이용한 다변량분석법을 이용하였다. 사료용 벼의 수분함량 평가에 대한 예측능력은 각각 SEC 1.66% (R2=0.99)와 SECV 1.81% (R2=0.98)로 나타나 사료가치 평가 성분 중 가장 우수한 예측 능력을 보였으며, CP 함량 각각 SEC 0.42% (R2=0.93)와 SECV 0.50% (R2=0.89)로 나타났다. ADF와 NDF 함량의 예측능력은 각각 SEC 1.25% (R2=0.84), SECV 1.42% (R2=0.79) 및 SEC 1.61% (R2=0.90), SECV 1.79%(R2=0.86)로 나타났다. 사료용 벼의 품질 등급인 RFV의 예측 능력은 SEC 4.67% (R2=0.88), SECV 5.21% (R2=0.84)로 나타났다. 이상의 결과를 종합해보면 근적외선분광법을 이용하여 국내산 사료용 벼의 수분함량과 각종 영양성분을 적은 오차범위에서 분석·평가가 가능하였다.
폼블럭은 셀프 인테리어 용품으로 새롭게 유행하고 있는 건축마감재로 폴리에틸렌을 주성분으로 하여 제조되고 있어 화재에 취약할 것으로 판단된다. 시중에 판매되고 있는 폼블럭 2종(일반, 난연)을 KS F ISO 5660-1(연소성능시험)의 기준에 따라 화재시 발생되는 연소특성을 파악하였다. 또한 적외선분광계(FTIR)를 이용하여 시편의 연소로 발생하는 가스중 대표적 독성가스를 측정한 후 기존의 독성모델에 적용하였다. 콘칼로리미터 시험 결과 2종의 시편 모두 복사열 차단장치를 제거하자마자 인화 및 불꽃연소가 시작되어, 화재시 화염의 급속한 전파 요인이 될 수 있음을 확인하였으며, 적외선분광계를 통한 연소가스 분석 결과, 일반적인 연소가스인 이산화탄소와 일산화탄소뿐만 아니라 인체에 심각한 위해를 주는 아크롤레인, 암모니아 및 시안화수소 등이 다량 검출되었다. 본 연구를 통해 폼블럭 제품은 착화성과 발열량이 높으며 유해가스가 다량 방출될 수 있음을 실험을 통해 확인하였다. 따라서 폼불럭 사용에 따른 재료의 연소특성, 즉 착화성 저감, 최대 열방출률 제한 및 주요 유해가스의 농도를 제한하는 기준마련도 시급히 요구된다.
각종 고분자 화합물과 섬유산업에 응용되어왔던 아크릴산은 지금까지 화석원료를 이용하여 생산되어 왔다. 그러나 최근 화석원료의 가격 불안정성과 화석연료 유래 제품의 전주기에 걸친 온실가스 배출로 인해 재생 가능한 바이오매스로부터 아크릴산을 생산하는 공정에 관심이 높아지고 있다. 재생 가능한 탄소원으로부터 경제적으로 아크릴산을 생산하기 위해서는 효율적인 분리공정 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 수용액 내의 아크릴산을 추출하기 위해 3차 아민추출제인 TOA를 사용하여 반응추출을 실시하였다. 각종 변수들이 추출능에 미치는 영향을 알아보고자 희석제의 극성과 TOA의 농도, 수용상에서 아크릴산의 농도에 변화를 주며 실험을 진행하였다. 아크릴산의 추출능은 TOA의 농도와, 알콜의 극성에 비례하였으며 최대 추출능은 95% 이상인 것으로 나타났다. 추출 후 산과 아민의 복합체의 형성을 확인하기 위해 적외선분광법을 실시하였고, 적외선분광법을 바탕으로 평형모델 식을 세워 추출평형 데이터를 해석하였다. 적외선분광법을 통하여 TOA의 농도가 높아질수록 (1, 1) 복합체의 비율이 증가하는 반면 아크릴산 이합체의 비율이 감소하는 것을 확인하였으며 이를 바탕으로 수립된 평형모델은 평형데이터를 잘 모사하였다.
본 연구는 문화재에 적용 가능한 다양한 훈증방법 중에서 에틸렌 옥사이드(Ethylene oxide)를 포함하는 훈증 약제가 문화재 재질에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위해 지류, 섬유, 금속, 안료 등 4종류의 시험편을 제작하고 훈증처리 전 후의 색상, 무게, 표면 변화, 그리고 지류와 섬유 시험편에 대한 적외선 분광분석을 실시하였다. 훈증처리는 약제를 처리하지 않은 무처리군을 대조군으로 하고 에틸렌 옥사이드 + $HFC_{134a}$, 에틸렌 옥사이드 + $CO_2$ 등 2종류의 훈증제 처리군을 실험군으로 하였다. 색차 측정 결과, 소다회를 이용하여 증해한 한지, 은, 면, 견, 모시, 황색 안료 등에서 색상 변화가 확인되었으며 특히, 은 시험편에서 평균 6.0 이상의 높은 색차 변화가 측정되었다. 그러나 은 시험편의 경우 훈증제를 처리하지 않은 무처리 시험편의 색차가 약제를 처리한 것보다 오히려 높게 나타나 훈증제 처리가 시험편의 색상 변화에 결정적인 영향을 미치지 않은 것으로 판단되나 훈증처리 시 주의가 요구된다. 무게 측정에서는 전체적으로 0~2% 정도의 변화가 나타났으며, 금속 시험편의 변화가 가장 적었고 지류 시험편의 변화가 가장 큰 것으로 나타났다. 시험편의 표면을 현미경으로 관찰한 결과, 일부 시험편 표면에서 색상 변화가 관찰되었으며, 은 시험편에서 가장 큰 변화가 확인되었다. 그러나 지류와 섬유 시험편을 대상으로 한 적외선 분광분석 결과에서 성분상 변화는 확인되지 않았다.
본 연구는 근적외선분광법을 활용한 조사료의 Ca과 P 함량의 분석 가능성을 검토하고 예측 정확성이 높은 검량식을 개발하기 위하여 전국 건초 수입상, TMR 회사와 축산 농가에서 수집한 수입 화본과와 두과 목건초 392점 중에서 무작위로 126점을 선택하여 검량식 개발에 이용하였다. 선택된 시료는 시료측정 전처리 방법을 생시료 처리와 건조분쇄 처리구로 나누어 근적외선 스펙트라를 측정하고 근적외선 파장대역을 가시영역, 근적외선, 전파장영역으로 구분하여 검량식을 개발하여 예측 정확성을 평가하였다. 수입건초의 Ca과 P 함량에 대한 예측 정확성은 시료 전처리 방법과 파장대역별에 따라 다양하게 나타났으며, 시료전처리 방법은 건조하여 분쇄하는 방법과 파장대역별로는 근적외선 파장(1,100~2,500 nm)대역에서 예측 정확성이 높게 나타났다. 수입건초의 Ca 함량 예측 정확성은 근적외선 파장대역에서 건조분쇄 측정이 SEC 292.3 mg/kg(R2=0.99)와 SECV 468.6 mg/kg(R2=0.98)로 가장 정확한 예측능력을 나타냈다. 수입건초의 P 함량은 근적외선 파장대역에서 건조분쇄 측정이 SEC 204.4 mg/kg(R2=0.91)과 SECV 224.7 mg/kg(R2=0.89)로 가장 정확한 예측능력을 나타냈다. 이상의 결과를 종합해보면 근적외선분광법을 이용하여 조사료의 주요 광물질인 Ca과 P 함량을 신속하고 정확하게 분석이 가능하였으며, 시료 측정시 건조하여 분쇄하는 전처리 방법과 근적외선 파장대역에서 검량식을 개발하는 것이 예측 정확성이 가장 우수한 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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