• Korean Journal of Mineralogy and Petrology
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• v.34 no.2
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• pp.121-131
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• 2021

Magnesium (Mg) present in carbonate minerals as impurities has been used as a geochemical proxy to infer the environmental conditions where the minerals precipitated. The reliability of Mg geochemical proxies requires fundamental understanding of Mg incorporation into minerals based on accurate speciation of Mg ²⁺ in the crystal structure, which is determined mainly by application of X-ray absorption spectroscopy (XAS). However, high uncertainties are involved in interpreting the XAS spectra of minerals containing trace amount of Mg ²⁺. Because density function theory (DFT) can predict an XAS spectrum for a crystal structure, DFT calculations can reduce the uncertainties in the interpretation of the XAS spectrum. In this study, we calculated ab initio Mg K-edge absorption spectra of Mg silicates and (hydr)oxides based on DFT and analyzed the correlation between the calculated spectra and Mg structural parameters. Our ab initio Mg K-edge absorption spectra well reproduced the key features of the experimental spectra. The absorption-edge positions of the calculated spectra showed the weak positive correlation with the average Mg-O bond distance or Mg effective coordination number. The current study shows that DFT-based core-level spectroscopy method is a powerful tool in providing standard Mg K-edge spectra of diverse Mg minerals and determining the Mg chemical species within carbonate minerals.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.16 no.5
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• pp.991-1000
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• 2021

Among non-invasive blood glucose detection technologies, the optical technique is a method that uses light reflection, absorption, and scattering characteristics when passing through a biological medium. It reduces pain or discomfort in measurement and has no risk of infection. So it is becoming a major flow of blood glucose detection research. Among them, near-infrared spectroscopy has a disadvantage in that the complexity increases when analyzing signals detected due to interferences between proteins and acids that share a similar absorption function with blood glucose molecules. In this study, a non-invasive sensor system with multiple near-infrared bands was designed and manufactured to alleviate the deterioration of blood glucose detection function that may occur due to skin absorption of near-infrared rays. A blood survey was conducted to verify the system, and the degree of blood glucose response in the blood was collected as spectral data, and the results of this study were quantitatively verified in terms of correlation between the data and blood glucose.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.472-472
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• 2011

탁도는 물의 상대적인 흐림 정도를 나타내는 척도로서 이는 빛이 물을 통과할 때 산란시키는 부유고형물질 때문에 발생한다. 토양침식에 의하여 지표수로 유입된 토사와 광물질은 하천의 수송 및 퇴적 과정을 거치며 이동한다. 이때 하상 퇴적물은 바닥으로부터 먹이를 찾는 유기체에 의해 뒤섞이며 입자들은 일정기간동안 물의 흐름에 의해 부유상태로 남아 있게 되고, 유입되는 영양소와 빛에 의하여 성장하는 조류 또한 탁도를 증가시키는 원인이 된다. 이러한 부유물질의 증가는 수중에 태양복사에너지 전달을 방해하여 수중생태계의 먹이사슬과 저서생물의 서식환경에 많은 영향을 미치고, 수표면 온도 또한 태양으로부터 열을 흡수하는 표면 근처의 부유물질에 의해 증가하여 용존산소의 양에도 영향을 미친다. 따라서 수체내 분포하고 있는 부유물질의 종류와 양 및 공간적 분포 파악은 수질문제와 재난 예방 및 생물의 서식환경 문제를 파악하고 해결하는 데 매우 중요하다. 그러나 부유물질에 부착되어 있는 영양소, 금속, 살충제 등은 물 순환 시스템을 통하여 끊임없이 운반되고 상류유역의 흐름 조건에 따라 시공간적으로 변화하기 때문에 이를 규명하는 것이 매우 어려운 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 광역적인 탁수환경의 분석방법으로 원격탐사(Remote Sensing, 이후 RS) 기법을 이용한 방법이 제안되고 있다. 이미 선진국에서는 광역수계의 수질관리를 위해 RS 기법을 이용하여 신속하고 정확한 수질상태 파악을 시도하고 있으며, 우리나라에서도 KOMPSAT 발사를 계기로 RS 관련 기술이 비약적으로 진화하고 있다. 그러나 RS 데이터를 활용하는데 필수적인 분광학적 특성 규명에 대한 연구는 대부분 식생과 토양에 한정되어 있으며 수체에 대한 연구는 현장조사의 어려움으로 인하여 상당히 제한적인 수준이다. 따라서 본 연구에서는 탁도의 변화에 따른 분광반사 특성을 휴대용 분광복사계를 이용하여 규명하고, 이를 Landsat 위성영상에 적용하여 새만금 유역을 대상으로 완공 직후인 2006년부터 2010년까지의 탁수환경을 모니터링 하였다. 그 결과 새만금 유역 탁수환경을 정성적으로 확인할 수 있었으며, 이를 이용하여 탁수환경 연구에 RS 기법이 효과적임을 제시하고자 한다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 2006.10a
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• pp.97-103
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• 2006

This work forcus on the development of gas sensor that measure the concentrations of exhaust gas using diode laser. Each diode laser for exhaust gas measurement is set to work at near-IR using both DA and WMS methods. Also use of fiber-coupled optical elements makes such a sensor rugged and easy to align. On-line data acquisition and processing can be performed with a PC running LabVIEW software, and absorption signals are measured simultaneously by multiplexing method. Finally, It were experimentally compared WMS (Wavelength Modulation Spectroscopy) with DA (Direct Absorption) for the accuracy.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.17 no.5
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• pp.391-395
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• 2006

In this paper, radiometric calibration of a FTIR spectrometer for passive remote sensing application was introduced and verified. Radiometric calibration is a significant signal processing procedure to retrieve the object radiance from the measured spectrum. The object radiance is measured and registered distorted by the detector's responsivity dependent on wavelength and instrument self-emission. Radiance of two temperature points, hot temperature and cold temperature, from a well-controlled blackbody was measured and used to obtain the scale factor and offset factor which are required for radiometric calibration. For gas phase C2H5OH. radiometric calibration was done and verified through comparison of its emission line width and intensity with the standard spectrum.

• Proceedings of the KSRS Conference
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• 2009.03a
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• pp.121-125
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• 2009

농업과 환경분야에서 토양 상태를 신속하고 주기적으로 모니터링하는 것에 대한 관심이 높아지고 있다. 토양의 특성을 측정하는 기존의 화학분석 방식은 분석의 정밀도, 시료의 수, 분석항목 등에 따라 시간, 인력, 비용적 소모가 커진다. 최근에는 식품, 농업, 환경 분야에서 신속하고 비파괴적 분석 방법으로 가시 근적외선 분광학을 도입하고 있다. 가시 근적외선 영역(VNIR, 400-2400 nm)에는 다양한 물질의 고유한 흡수분광형태가 존재한다는 이론적 토대로부터 물질의 정성 정량적 분석이 가능하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 VNIR 분광 스펙트럼으로부터 Al, organic carbon (OC), clay, silt, sand, CEC (Cation exchange capacity), CEC/clay 등의 토양 특성을 정량하고자 하였다. 농경지에서 채취한 94개 토양시료를 기존의 화학분석 방법으로 분석하고 실내에서 VNIR 스펙트럼을 측정하였다. 스펙트럼은 원시형태와, 1차, 2차 도함수로 변환된 형태 모두 partial least square regression (PLSR) 모델에 적용하였다. PLSR에 의한 토양특성 추정식은 RMSE, $R^2$, SDE, RPD 값을 이용하여 검증하였다. Al, OC, silt, sand 함량에 대해서는 통계적으로 유의한 수준의 추정값을 산출하였고, clay와 CEC/clay에 대해 추정한 값은 실측값과 약한 상관성을 나타내었다. 이러한 분광학적인 추정 기법은 영상을 이용한 정성 정량분석에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.85-85
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• 2021

CDOM(Colored or Chromophoric Dissolved Organic Matter)은 바다, 호수 및 강에서 담수, 오수, 퇴적물 등으로부터 공급된 유기물질의 일종으로 가시광선에서 빛을 흡수하는 성질을 가지며, 2016년부터 환경부에서 선정한 하천, 호수 등 방류수의 수질오염 표준인 TOC(Total Organic Carbon)를 간접 추정할 수 있는 매개변수가 될 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 백제보 상류 23 km 구간을 대상으로 2개년(2016~2017) 중 7일의 초분광영상 자료를 활용하여 내륙지역의 CDOM에 대한 적정 반사도 밴드값(R_rs)과 CDOM을 추정하는 알고리즘을 개발하고자 한다. CDOM은 흡수계수(α_CDOM)를 통해 간접 추정되며, 흡수계수의 기준 파장값(λ)은 연구별로 350 nm, 375 nm, 400 nm, 412 nm 및 440 nm 등 다르게 나타난다. 초분광영상은 AsaFENIX 초분광 센서에서 관측된 380~970 nm까지 4 nm 간격, 127개 대역의 분광해상도와 2 m의 공간해상도를 가진 영상을 활용하였으며, 자료의 연속성을 위해 smoothing 기법을 활용하여 가공하였다. 추정 알고리즘은 Random forest를 활용하였으며, 70%의 trainning과 30%의 test로 구분하여 적용하였다. 산출된 CDOM은 결정계수(R²), Nash-Sutcliffe efficiency(NSE)를 이용하여 실측 CDOM과 비교하였다. 흡수계수별 CDOM의 산정 결과 α_CDOM(350 nm)의 trainning, test에서 각각 R²가 0.71, 0.74, NSE가 0.25, 0.49로 가장 높았으며, 적정 반사도 밴드값은 R_rs(466), R_rs(493), R_rs(548), R_rs(641)를 사용하였을 때 trainning, test에서 각각 R²가 0.93, 0.90, NSE가 0.85, 0.69로 가장 높게 나타났다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.45 no.6
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• pp.520-523
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• 2001

Hydrogen $peroxide(H_2O_2)$ reacts with HCr$O^-_4$ in an acidic condition to produce $CrO(O_2)_2$ which exhibits an intense blue color. This reaction is coupled with a technique of Flow Injection Analysis(FIA) for the absorption spectrometry of $H_2O_2$ in the aqueous samples. The method could be applied for the deter-mination of $H_2O_2$ over the range of 2.00{\times}$10^{-6}$M∼0.020 M with the limit of detection of ∼1.00${\times}10^{-6}$M. The method was also used to successfully determination of the $H_2O_2$ content in the snow and rain samples.

• Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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• v.23 no.4
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• pp.393-399
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• 2005

Since vegetations are near the wavelength range in 700nm and have absorbent as well as reflective wavelength ranges, there is a much difference in terms of its reflection rate. There are currently many researches on vegetation index being conducted in order to apply the remote-sensing technology to vegetations rising their characteristics of absorbent and reflective wavelength ranges. Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Perpendicular Vegetation Index (PVI) have been most commonly used. It is usually the evaporation, carbon-dioxide consumption, and chlorophyll density that represent the activity of vegetation, but chlorophyll density is the most commonly used among them. Since the red wavelength range used to obtain the NDVI and PVI has a strong extinction of chlorophyll, it is also useful to test chlorophyll density. The NDVI, in particular, is used to identify the vegetation conditions summarily, and thus, is suitable for initiative researches. Nevertheless, since these vegetation index produce mixed information of the Vegetation vigor and vegetation cover, it is essential to monitor a wavelength range that is independent from redundancy of the Vegetation vigor and vegetation cover. Although many vegetation indices have evaluated both the vegetation vigor and Vegetation cover simultaneously, this research intends to emphasize the utility of separable evaluations of the Vegetation vigor and Vegetation Cover rate through an experiment with grasses. As a result of evaluating vegetation index using spectral reflectance, a separable evaluation of the vegetation vigor and cover has been found more useful.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.46-46
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• 2022

유기물의 복잡한 혼합물인 CDOM(Colored or Chromophoric Dissolved Organic Matter)은 하천 내 BOD(Biological Oxygen Demand), COD(Chemical Oxygen Demand) 및 유기 오염물질과 상당한 관련이 있다. CDOM은 가시광선 영역에서 빛을 흡수하는 성질을 가지고 있으며, 최근 원격감지 기술로 CDOM을 모니터링하기 위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 백제보 상류 23km 구간에서 3년(2016~2018) 중 13일의 초분광영상을 활용하여 머신러닝 기반 CDOM을 추정 알고리즘을 개발하고자 한다. 초분광영상은 400~970 nm의 범위의 4 nm 간격 127개 대역의 분광해상도와 2 m의 공간해상도를 가진 항공기 탑재 AsiaFENIX 초분광 센서를 통해 수집하였으며 CDOM은 Millipore polycarbonate filter (𝚽47, 0.2 ㎛)에서 여과된 CDOM 샘플 자료를 200~800 nm의 흡수계수 스펙트럼으로 추출하여 사용하였다. CDOM 값은 전체기간 동안 2.0~11.0 m^-1의 값 분포를 보였으며 5 m^-1이상의 고농도 구간 자료개수가 전체 153개 샘플자료 중 21개로 불균형하다. 따라서 ADASYN(Adaptive Synthesis Sampling Approach)의 oversampling 방법으로 생성된 합성 데이터를 사용하여 원본 데이터의 소수계층 데이터 불균형을 해결하고 모델 예측 성능을 개선하고자 하였다. 생성된 합성 데이터를 입력변수로 하여 ANN(Artificial Neural Netowk)을 활용한 CDOM 예측 알고리즘을 구축하였다. ADASYN 기법을 통한 합성 데이터는 관측된 데이터의 불균형을 해결하여 기계학습 모델의 CDOM 탐지 성능을 향상시킬 수 있으며, 저수지 내 유기 오염물질 관리를 위한 설계를 지원하는데 사용할 수 있을 것으로 판단된다.