• Composites Research
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• 제34권4호
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• pp.241-248
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• 2021

전기자동차 시장이 성장함에 따라 배터리 효율을 증가시키기 위해 차량 경량화 이슈가 대두되고 있다. 이에 전기자동차 배터리 모듈을 보호하는 배터리 모듈 커버를 기존 알루미늄 소재에서 알루미늄 대비 절반 수준의 무게를 가지는 고강도/고내열성 고분자 복합소재로 대체하고자 한다. 또한 복잡한 형상에 대한 제약이 없고, 다품종 소량생산에 유리한 3D 프린팅 기술을 접목하여 기술 변화가 빠른 초기 전기자동차 시장에 대응하고자 한다. 복합소재 역학에 기반하여 압출기를 통해 가공한 단섬유 GF(glass fiber)/PC(polycarbonate) 복합소재 내 유리섬유의 임계길이(critical length)가 453.87 ㎛임을 도출하였고, 사이드 피딩(side feeding) 방식의 가공법을 택함으로써 기존 365.87 ㎛이었던 잔류섬유길이를 향상시킴과 동시에 분산성을 향상시켰다. 이에 30 wt%의 GF가 함유된 GF/PC 복합소재로 인장강도(tensile strength) 135 MPa, 탄성계수(Young's modulus) 7.8 MPa의 최적의 물성을 구현하였다. 또한 3D 프린팅 필라멘트가 상용 필라멘트 규격인 두께 1.75 mm, 표준편차 0.05 mm를 만족하기 위해서 필라멘트 압출 조건(온도, 압출속도)을 최적화하였다. 제작된 필라멘트를 통해 기공률을 최소화하며 강도를 최대화하고, 동시에 생산성 향상을 위해 프린팅 속도를 최대화하는 다중 최적화 문제를 통해 3D 프린팅 공정조건(온도, 프린팅 속도)을 최적화하였고, 이로써 기존 상용화 되어있는 동일 소재 필라멘트 대비 인장강도 11%, 탄성계수 56%가 향상된 결과를 얻었으며, 출력물의 후처리(post-process)를 통해 후처리 전 대비 인장강도 5%, 탄성계수 18%를 추가로 향상시켰다. 끝으로 유한요소해석(finite element analysis, FEA) 기법을 활용하여 전기자동차 배터리 모듈 커버의 시험 규격(ISO-12405)의 Mechanical Shock test의 기준을 만족하도록 배터리 모듈 커버의 구조를 최적화하였고, 이로써 배터리 커버 시험규격을 만족하면서 동시에 알루미늄을 사용했을 때 대비 37%의 경량화를 달성하였다. 해당 연구 결과 및 연구 방법을 활용하여 향후 다양한 분야에 고분자 복합소재 3D 프린팅 기술이 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제25권4호
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• pp.94-106
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• 2022

제6차 산림기본계획에서는 목재자급률 제고를 위해 2037년까지 임도밀도를 12.8m ha^-1까지 증가시키는 것을 목표로 설정하였으며, 지속적인 임도 증설 계획을 수립하였다. 그러나 우리나라는 급속도로 이루어진 산림복원에 비하여 임도 등의 경영관리기반시설은 미비한 실정이다(2017년 기준 4.8m ha^-1). 이러한 문제를 해결하기 위하여 공간정보를 기반으로 현장을 평가하는 효율적 임도설계 방안이 활용되고 있다. 이에 본 연구에서는 산림정책 구현을 위하여 공간정보 기반의 임도시공 우선지역 선정 방법을 제시한다. 먼저, 지형, 임상, 산림재해 등을 고려한 임도시공 우선지역을 파악하였다. 또한, 기존의 도로 및 임도와 연결되는 최적의 임도 경로를 도출하였다. 임도밀도가 낮은 청송군과 포항시 북구를 대상으로 GIS와 다의사결정방법인 MCE를 접목시킨 GIS-MCE 기법을 사용하여 중첩 분석을 진행하였다. 효율적인 임도시공지역 설정을 위해 각 인자별 가중치(cost)를 부여하여 임도시공 적합지에 대한 비용표면(cost surface)을 작성하고 산림시업 우선도를 파악하여 최종적으로 최소비용경로 분석을 통한 임도시공경로를 도출하였다. 분석 결과 포항시 북구보다 청송군이 임도시공이 유리한 지역으로 나타났으며, 산림시업 또한 시급성이 높은 지역으로 나타났다. 가장 시급성이 높은 지역만 고려한 결과 산림시업 예상지가 청송군에 30개, 포항시 북구에 1개로 나타났고, 결과적으로 해당 지역에 임도가 설치될 경우 청송군 내 경제림육성단지 임도밀도가 1.58m ha^-1에서 2.55m ha^-1까지 증가할 것으로 전망된다. 이번 연구에서 제시한 기법은 산림시업의 시급성을 고려한 평가방법으로 임도시공지역을 선정하고 기존의 도로망 및 임도망과 연계하는 가이드라인을 제공하여 목재자급률을 높이려는 현 정책에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제24권2호
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• pp.83-92
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• 2022

전세계적으로 플라스틱에 대한 수요가 늘어감에 따라 플라스틱 폐기물의 양이 증가하고 있다. 수계 내에서의 미세플라스틱의 위해성에 대한 평가 기준에 대해서는 아직 많은 연구가 필요하지만 대체적으로 미세플라스틱을 성질 개선을 위해 첨가하는 화학물이 유독하다는 사실은 여러 문헌을 통해 증명되어있다. 하수처리장(MWTP)은 오수를 처리하는 시설로서 가정에서 발생하는 미세플라스틱이 모이는 미세플라스틱이 모이는 장소이다. 따라서 MWTP 에서의 미세플라스틱 분석이 필요한 상황이지만 이를 진행하기 위해 표준화된 방법이 아직은 없다. 따라서 본 연구에서는 MWTP에서 미세플라스틱 검출을 위한 하수 시료에 적용할 수 있는 최적의 방법론을 조사해보고자 한다. 본 연구에서는 J 하수 처리장에서 수집한 유입수 샘플로부터 미세플라스틱을 분석하는 다양한 전처리 방법 중에서 하수처리장 샘플에 가장 널리 사용되는 펜톤산화와 H₂O₂ 산화법을 선정하였다. 각 전처리 방법별로 측정에 오차를 발생시킬 요소들이 있었으며, 이를 극복하기 위해 펜톤산화 전처리의 경우 밀도분리법 대신 여과를 진행하여 분석을 진행하는 것이 추천되며, H₂O₂ 산화법의 경우 반응 이후 증류수로 세척하는 과정이 필요해 보인다. 분석 결과 미세플라스틱의 농도는 H₂O₂ 산화법을 이용한 샘플의 경우 2.75 ea/L, 펜톤산화법을 이용한 샘플의 경우 3.2 ea/L 로 측정되었으며 대부분 섬유형태로 존재하였다. 또한 정량분석을 현미경을 이용해 육안으로 진행하기 때문에 측정 결과에 대한 신뢰성을 보장하기가 어렵다고 판단해 검정곡선을 만들었다. 총 3개의 검정곡선이 그려졌으며 해당 검정곡선들을 분석한 결과 R² 값이 전부 0.9 이상이였으며 이는 정량분석에 대해 높은 신뢰성을 보장한다. 정성분석으로 MWTP에 유입되는 미세플라스틱의 계열에 대해선 판단할 수 있었지만 각 미세플라스틱의 화학적인 조성에 대해선 확인할 수 없었다. 향후 MWTP에 유입되는 미세플라스틱의 화학적 조성에 대해서 확인하기 위해서 이번 연구를 활용할 수 있을 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권3호
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• pp.268-274
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• 2010

전북지역 밭 토양의 화학적 특성은 150개 지점, 물리적 특성은 84개 지점에 대하여 토양의 물리화학적 특성을 조사하였다. 화학적 특성 조사지역의 지형분포는 곡간 및 선상지 (34.7%), 구릉 및 산악지 (18.7%), 산록경사지 (20.0%), 하성평탄지 (14.0%), 홍적대지 (8.0%) 및 하해혼성평탄지 (4.6%)로 나타났다. 물리적 특성인 토성은 사양토, 사질식양토, 식양토, 식토로 구성되어 있었고 사질식양토가 모든 지형에 고르게 분포하였고, 모든 조사지점의 경사도는 최적조건 (0~15%)을 보였다. 지형별 용적밀도는 1.19~1.24 Mg $m^{-3}$이었고, 경도는 12.1~13.9 mm이었다. 지형에 관계없이 밭 토양의 화학성인 pH는 37.3%, 유기물함량 42.7%, EC는 93.0%가 적정수준이었지만, 유효인산함량은 42.7%, 치환성 K는 64.0%, Ca은 47.3%, Mg은 48.7%가 적정수준 이상이었다. 토양 pH는 하해혼성평탄지를 제외하고 pH 5.9~6.1 수준이었고, 유기물함량은 산록경사지에서 20.6 g $kg^{-1}$로 가장 높았다. 유효인산은 하해혼성평탄지를 제외하고 534~739 mg $kg^{-1}$이었고, 치환성 K는 홍적대지에서 1.28 $cmol_c\;kg^{-1}$로 가장 높았고, Ca은 하해혼성평탄지와 홍적대지에서 각각 3.79와 4.9 $cmol_c\;kg^{-1}$로 낮았지만, Mg은 지형별로 차이가 없었다. 한편 CEC는 하해혼성평탄지를 제외하고 10.4~10.9 $cmol_c\;kg^{-1}$ 수준을 보였다. 지형별 중금속함량은 토양오염우려기준보다 훨씬 낮은 수준으로 전북지역 밭 토양은 안전한 것으로 조사되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.5-12
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• 2012

항생제는 환경에 지속적인 노출과 저항성으로 인해 우려물질로 간주되고 있다. 항생제의 제한적인 생분해능에 따른 하수처리장에서의 불완전한 제거와 광범위한 사용으로 인해 상대적으로 많은 양이 환경에 방류되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 다양한 촉매(Titanium dioxide; $TiO_2$, Hydroxyapatite; HAP)를 통해 항생제의 하나인 sulfamethoxazole의 동역학적 흡착과 광촉매반응에 대해 연구하였으며, 부가적으로 통계적 분석방법인 반응표면법(RSM)을 이용하여 UV/$TiO_2$/HAP 시스템에서의 운전인자의 영향을 살펴보았다. 동역학적 연구결과로 $TiO_2$/HAP의 흡착반응은 유사 2차 반응을 따르는 것으로 나타났으며, 입자내 확산 모델의 적용 결과, 반응속도 상수는 각각 $TiO_2$=$0.064min^{-1}$, HAP=$0.2866min^{-1}$와 $TiO_2$/HAP=$0.3708min^{-1}$으로 나타났다. RSM의 결과로는 ANOVA에서의 회귀항의 유의성이 나타났으며(P-value<0.05) 높은 결정계수 값($R^2$=96.2%, $R^2_{Adj}$=89.3%)이 나타나 이차 회귀모델의 예측이 만족스러운 것으로 관찰되었다. 그리고 Y(SMX 제거율, %)에 대해 예측된 최적 조건들은 코드화된 인자 기준으로 각각 $x_1$(SMX의 초기농도)=-0.7828, $x_2$(촉매의 양)=0.9974 그리고 $x_3$(반응시간)=0.5738로 나타났다. 입자내 확산 모델과 광촉매 산화 반응의 결과에 따르면 $TiO_2$/HAP 공정이 일반적인 고도산화공정에 비해 효율적인 것으로 관찰되었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제39권1호
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• pp.21-29
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• 2014

삼축분광장치는 물질을 이루고 있는 자성 원소들의 거동, 즉 스핀 동역학을 측정하는데 적합한 장치로, 연구용 원자로 '하나로'에는 국내 유일의 냉중성자 삼축분광장치가 최근 설치되었다. 삼축분광장치는 중성자 빔을 제어하는 중성자광학 부품과 중성자 빔으로 인해 발생하는 방사선에 대한 차폐체로 이루어지며 이러한 부품은 수십 톤 중량의 기계구조물을 이룬다. 방사선 차폐는 중성자 빔 경로 이외의 방향으로 진행하는 중성자와 감마선을 효과적으로 막아 신호대 잡음비를 향상시키는 역할을 하며 구조물 내부의 방사화된 부품으로부터 발생하는 감마선을 차폐하여 장치 이용자의 피폭선량을 최소화한다. 그런데 설치된 냉중성자 삼축분광장치의 차폐체 중 전면부의 고하중으로 인해 장치 운영상 여러 가지 문제점이 발생, 전면 세그먼트 차폐체의 하중을 줄이는 구조개선이 불가피하였다. 이에 MCNPX 모의계산을 통해 냉중성자 삼축분광장치의 차폐체 최적화에 필요한 개선방향을 검토하였다. 상부 차폐체의 폴리에틸렌과 납의 추가 설치를 통해 전면 블록 차폐체 하중을 줄일 수 있는 최적 길이를 확인하였다. 그 결과, 전면 블록 차폐체의 높이 20%가 제거된 경우, 구조변경 전 대비 차폐체 상부에서 70% 수준의 감마선속이 나타남을 확인하였다. 하지만 높이를 줄일수록 전면 블록 차폐체의 하중을 줄일 수 있기 때문에, 차폐블록을 추가 제거하고 이에 대한 차폐능을 보상해 줄 방안으로 상부 납 차폐체의 위치 변화에 따른 중성자속과 감마선속을 예측해 보았다. 전면 블록 차폐체 높이의 35% 제거하고 상부 납 차폐체를 최하단부에서 10 cm에 설치한 경우, 전면 블록 차폐체 상부에서 감마선속이 각각 25%, 18% 증가하였다. 증가한 감마선속의 영향을 파악하기 위해 MCNPX 모의계산을 통해 공간의 감마선속 분포를 가시화하였다. 증가한 감마선속은 상부로 향하는 방향성을 띄며 이동하면서 소멸하여 검출기에 이르기 전에 낮아져 검출기와 실험자의 위치에 영향을 끼칠 수 없다고 판단하였다. 그래서 중성자속 및 감마선속과 고하중 문제를 동시에 해결할 수 있는 최적화 조건으로 차폐체 높이가 35% 제거되고 상부 납 차폐체가 10 cm 위치에 있는 경우를 선정하였다. 이 결과를 바탕으로 구조개선 작업을 실시하였으며 열형광선량계를 이용하여 콘크리트 차폐블록 외부에서 중성자와 감마선량을 측정하였다. 측정된 중성자 선량은 0.21 ${\mu}Svhr^{-1}$, 감마선량은 3.69 ${\mu}Svhr^{-1}$로 설계기준을 만족하였으며 피폭으로부터 실험자의 안전성을 확인하였다.

• 한국농림기상학회지
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• 제8권4호
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• pp.229-241
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• 2006

본 연구에서는 실측 일기상자료 대신 예측 기후평년 값을 적용하여 기후변화와 그에 상응한 벼 작황의 지리적 분포양상을 복원함으로써 지구온난화에 따른 우리나라 벼농사지대의 생산성을 재평가하였다. 기상청 56개 지점 종관자료(일 최고/최저 기온의 월별 평균값)를 1971-2000년 30년 단위로 수집하여 270m 해상도의 수치기후도를 작성하고, 벼논픽셀에 해당되는 기후자료를 추출하였다. 동일한 시군에 속하는 벼논픽셀의 기후자료를 평균함으로써 시군단위의 '벼논맞춤형 기후자료'를 준비하였다. 같은 방법으로 기상연구소에서 제작한 2011-2100년 기간의 3개 평년(2011-2040, 2041-2070, 2071-2100) 기후시나리오에 근거하여 해당 평년의 기후자료를 추정하였다. 농촌진흥청의 정밀토양도로부터 해당 픽셀의 토성과 토심정보를 검색하고 이를 토대로 유효수분 조견표에 의해 토양자료를 준비하였다. 자포니카형 벼의 특성을 갖도록 개조한 벼 생육모형(CERES-Japonica)에 이들 자료를 입력하고 조생종(오대벼), 중생종 (화성벼), 만생종 (동진벼)의 생육을 모의하였다. 시군 공간평균을 기준으로 3품종 모두 가까운 미래(2011-2040년)에는 출수기가 일주일 정도 빨라지고, 먼 미래(2071-2100년)에는 최대 20일 까지 단축될 수 있다. 생리적 성숙기는 3품종 모두 가까운 미래(2011-2040년)에는 15일 정도 단축되고, 먼 미래(2071-2100년)에는 최대 한달까지도 빨라질 수 있어 출수기에 비해 단축정도가 심하다. 평야지 수량의 경우 조생종인 오대벼는 10a당 6-25%, 중생종 화성벼는 3-26%, 만생종 동진벼는 3-25%까지 감소하였다. 하지만 산간지역에서는 발육속도가 빨라지고 수량이 증가하거나 큰 변화가 없는 곳도 많아 온난화조건에서도 지역별 정밀기후 추정과 이에 근거한 최적품종의 선택, 이앙기 및 수확기 등 생육기간의 조절이 온난화 대응기술로서 유효할 것으로 기대된다.

• 농약과학회지
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• 제6권4호
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• pp.287-292
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• 2002

양액재배 토마토에 심각한 피해를 주는 역병균에 대한 효과적인 방제방법을 조사하였다. 역병 방제용으로 사용되고 있는 3종의 약제를 선정하여 실내 스크리닝을 통하여 역병균에 대한 높은 방제효과를 나타낸 metalaxyl copper oxychloride 수화제(15% metalaxyl+35% copper oxychloride) 및 dimethomorph.dithianon 수화제(8% dimethomorph+30% dithianon) 2 종을 선발하고, 유묘검정을 통하여 이들 약제의 최적처리농도를 5,000배액으로 정하였다. 약제처리 시험은 토마토를 암면에 정식하고 40일 후에 역병균을 접종하였으며, 역병처리 5일 후 선발된 약제를 5,000배액으로 희석하여 암면당 약 0.5 L씩 1회${\sim}$3회 살포하였다. 약제살포 후 15일에 토마토 및 양액을 각각 채취하여 잔류농약을 분석한 결과 metalaxyl과 dithianon은 토마토에서 검출되지 않았고 dimethomorph는 2회와 3회 처리구의 토마토에서 각각 0.001과 0.003 mg/kg 검출되었으나 토마토의 잔류허용기준(1.0 mg/kg)에는 크게 미달하였다. 또한, 양액시료중 농약잔류량은 토마토 수확 당일 3회 처리구에서 metalaxyl 1.242 mg/kg, dimethomorph 0.726 mg/kg, dithianon 2.875 mg/kg이 각각 검출되었다. 역병 방제효과시험에서 약제를 1회 및 2회 처리시 metalaxyl copper oxychloride 수화제 처리구에서 발병율은 $30.5{\sim}50%$이었으며, dimethomorph.dithianon 수화제 처리구에서는 $16.7%{\sim}25%$의 발병율을 나타내었다. 그러나 3회 처리구에서는 역병이 전혀 발병되지 않았으며, 모든 처리구에서 약해는 관찰되지 않았다. 따라서, 양액재배 토마토의 역병 방제를 위해서는 metalaxyl copper oxychloride 수화제 또는 dimethomorph dithianon 수화제를 각각 5,000배로 조제하여 암면에 15일 간격으로 3회 관주처리(약 0.5 L/회/주) 하는 것이 방제효과와 생산물의 안전성 측면에서도 만족스러운 것으로 확인되었다.

• 한국식품과학회지
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• 제45권2호
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• pp.148-155
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• 2013

국내 신규 살충제로 등록되어진 sulfoxaflor에 대해 농산물 중 잔류실태를 조사하기 위하여 HPLC-UVD와 LC-MS를 이용한 시험법을 개발하였다. Sulfoxaflor 시험법의 회수율은 시료별 적당한 추출 및 정제 방법을 적용한 결과 현미, 감자, 감귤, 사과, 배, 고추, 대두에서 0.05, 0.4 및 0.5 mg/kg 수준에서 82.8-108.2%이었다. 회수율에 대한 모든 분석오차는 10% 미만으로 CODEX 잔류물질 분석 가이드라인에 만족하였다. 분석을 위한 기기 조건에서 sulfoxaflor의 정량한계는 0.05 mg/kg이었으며 0.1-5.0 mg/kg 범위에서 상관계수($R^2$) 0.999 이상의 높은 직선성을 보여주었다. 따라서 본 연구에서 개발된 잔류농약 시험법은 농산물을 대상으로 효과적인 시료 전처리 방법과 최적의 정제 과정을 확립하여 다양한 농산물에 대한 잔류량 검출이 적당함을 확인할 수 있었다. 이와 같이 확립한 sulfoxaflor의 잔류시험법은 국제적 분석 기준을 만족할 뿐만 아니라 LC-MS를 이용한 잔류분의 재확인한 결과를 살펴볼 때 분석과정의 신뢰성 또한 확보할 수 있어 식품공전 공정시험법으로 사용될 것이다.

• 농약과학회지
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• 제16권3호
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• pp.202-208
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• 2012

HPLC-UVD/MS를 이용하여 triazine계 살충제인 cyromazine의 농산물 중 잔류분석법을 확립하였다. 현미, 참외, 수박, 느타리버섯 및 배추 등 농산물 시료로부터 cyromazine을 90% methanol로 추출한 후 산성화에 의하여 이온화시킨 후 dichloromethane으로 세척함으로써 대부분의 비극성 간섭물질을 분배과정에서 제거할 수 있었다. 추출액은 최종적으로 양이온교환크로마토그래피법으로 정제하여 방해물질을 최소화하였다. 극성 화합물에 대하여 긴 머무름 특성을 나타내는 $C_{18}$ 칼럼을 선정, 이용함으로써 간섭물질과의 최적 분리조건을 확립하였다. 농산물 중 cyromazine의 정량한계(LOQ)는 0.04 mg/kg이었으며 정량한계, 정량한계의 10배 및 50배 수준으로 처리한 농산물 시료로부터의 회수율은 80.2~103.3% 범위였다. 농산물 시료의 종류 및 처리수준에 관계없이 분석오차는 6% 미만이었다. 또한 LC/MS SIM을 이용한 잔류분의 재확인법을 추가로 확립하였다. 본 연구에서 확립한 triazine계 살충제인 cyromazine의 잔류분석법은 검출한계, 회수율 및 분석오차 면에서 국제적 잔류분석기준을 만족할 뿐만 아니라 분석과정의 편이성을 고려할 때 일상적 잔류량 정량 및 검사를 위한 공정분석법으로 충분히 사용이 가능할 것으로 판단된다.