• 제목/요약/키워드: 1-stage cycle

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DEA 모형을 이용한 TV홈쇼핑기업의 상대적 효율성 연구 (Efficiency Analysis for TV Home Shopping Companies Using DEA(Data Envelopment Analysis))

  • 김순홍;안영효;오승철
    • 유통과학연구
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    • 제12권8호
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    • pp.5-15
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    • 2014
  • Purpose - The method of TV home shopping is a kind of retail method that provides the viewer with information about products and, further, sells the products to consumers through the media of television. The domestic home-shopping industry has been expanding since 1995, and there are six companies in this arena as of 2012. In this study, we evaluate the management efficiency of TV home-shopping companies and provide suggestions for improving efficiency, using the DEA (data envelopment analysis) model. Hence, we expect to contribute to the progress of the companies' efficiency and the development of the TV home-shopping industry, where deepening competition is inevitable because it is experiencing the maturing market stage in its life cycle. Research design, data, and methodology - Efficiency is the ratio of the quantity of input to the quantity of output of a product or service. It is necessary to estimate aggregate inputs and aggregate outputs, which are calculated by applying a weighting to a number of input and output factors, to measure the efficiency. The DEA model is divided into the CCR model and the BCC model. The CCR model is a basic model that assumed constant returns to scale (CRS), and the BCC model extends the CCR model to accommodate technologies exhibiting variable returns to scale (VRS), and concerns only the technical efficiency without considering the efficiency of returns to scale. In this study, we consider six companies each year from 2008 to 2012 as a DMU (Decision Making Unit) and analyze the differences in efficiency for each company in each year. Furthermore, we evaluate the operating characteristics of TV home-shopping companies, using three models, in accordance with the overall performance, profitability, and marketability of the business. Results - The result of the analysis, using DEA models, shows that Hyundai Home Shopping (2009, 2010, 2011), GS Home Shopping (2011), NS Home Shopping (2011) and CJ O Shopping (2012) possess MPSS (most productive scale size), with a score 1.0 in CCR, BCC, and scale efficiency. Particularly, Hyundai Home Shopping is shown to be the most efficient in terms of overall business performance, marketability, and profitability. The overall efficiency of the home shopping industry has displayed an increasing trend since 2008, even though it decreased marginally in 2012; further, we can observe that home shopping companies operate with increasing efficiency with the passage of time. Conclusions - Home shopping companies have focused on market expansion rather than profits, as they displayed better efficiency in marketability than increase in profitability during the period 2008-2012. In addition, the main reason for the increased efficiency in the home shopping industry is the market expansion through the revenue increase of each home shopping company. This study can be used as a reference when home shopping companies attempt to devise future strategies, as it suggests efficiency benchmarks and development levels for each home shopping company.

Age-dependent immune response in pigs against foot-and-mouth disease virus in vitro

  • Roh, Jae-Hee;Bui, Ngoc Anh;Lee, Hu Suk;Bui, Vuong Nghia;Dao, Duy Tung;Vu, Thanh Thi;Hoang, Thuy Thi;So, Kyoung-Min;Yi, Seung-Won;Kim, Eunju;Hur, Tai-Young;Oh, Sang-Ik
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제63권6호
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    • pp.1376-1385
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    • 2021
  • Foot-and-mouth disease, one of the most contagious diseases in cloven-hoofed animals, causes significant economic losses. The pathogenesis of foot-and-mouth disease virus (FMDV) infection is known to differ with age of the animals. In this study, we aimed to reveal the difference in immunological response in the initial stage of FMDV infection between piglets and adult pigs. Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were isolated from 3 piglets (8 weeks old) and 3 pigs (35 weeks old) that were not vaccinated against FMDV. O-type FMDV (2 × 102 median tissue culture infectious dose) was inoculated into porcine PBMCs and the cells were incubated at 37.0℃ under 5% CO2 for various time periods (0, 1, 3, 6, 12, 24, and 48 h). The total RNA was obtained from the FMDV-inoculated PBMCs after each time point, and the virus titer was investigated in these RNA samples. Furthermore, dynamics of mRNA expression of the six tested cytokines (interferon [IFN]-α, IFN-γ, interleukin [IL]-6, IL-8, IL-10, and tumor necrosis factor [TNF]-α) in FMDV-inoculated porcine PBMCs were evaluated by time-series analysis to determine the differences, if any, based on the age of the pigs. The PBMCs of piglets contained the highest quantity of FMDV mRNA at 6 hours post-inoculation (hpi), and the PBMCs of pigs had the highest quantity of FMDV mRNA at 3 hpi. The mean cycle threshold-value in the PBMCs steadily decreased after the peak time point in the piglets and pigs (6 and 3 hpi, respectively). The dynamics of mRNA expression of all cytokines except TNF-α showed age-dependent differences in FMDV-inoculated PBMCs. The mRNA expression of most cytokines was more pronounced in the piglets than in the pigs, implying that the immune response against FMDV showed an age-dependent difference in pigs. In conclusion, within 48 hpi, the 8-week-old piglets responded more rapidly and were more sensitive to FMDV infection than the 35-week-old pigs, which could be associated with the difference in the pathogenesis of FMDV infection among the pigs. These results provide valuable insights into the mechanisms underlying the age-dependent differences in immune response in pigs against FMDV infection.

직장암의 근치적 수술 후 화학요법과 방사선치료의 순서 (Optimal Scheme of Postoperative Chemoradiotherapy in Rectal Cancer : Phase III Prospective Randomized Trial)

  • 김영석;김종훈;최은경;안승도;이상욱;김경주;이제환;김진천;유창식;김희철
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제20권1호
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    • pp.53-61
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    • 2002
  • 목적 : 근치적 수술을 시행 받은 직장암 환자에서 수술 후 보조치료로서 방사선치료와 화학요법을 시행 시, 방사선치료와 화학요법의 시행 시점에 따른 생존율, 치료 실패양상, 부작용을 제 3상 전향적 무작위 비교임상연구를 통하여 비교함으로써 가장 적절한 방사선치료와 화학요법의 순서를 결정하고자 함이다. 대상 및 방법 : 1996년 1월부터 1999년 3월까지 근치적 절제술을 시행 받은 AJCC 병기 2기 및 3기의 직장암 환자 307명을 조기 방사선치료군(arm 1)과 지연 방사선치료군(arm II)로 나누어 방사선치료와 화학요법을 시행하였다. 방사선치료는 전골반 영역에 45 Gy/25 fractions/s weeks를 시행하였고, 화학요법은 5-FU $375\;mg/m^2/day$와 leucovorin $20\;mg/m^2/day$를 방사선치료와 동시치료기간에는 3일씩, 화학요법 단독기간에는 5일씩 총 8회를 정맥주사 하였다. 조기 방사선치료군에서는 1회차 화학요법과 동시에 방사선치료를 시행하였고, 지연 방사선치료군에서는 3회차 화학요법에 맞추어 방사선치료가 시행되었다. 307명 환자 중 50명이 본 연구에서 예정되었던 대로 방사선치료 혹은 화학요법을 받지 않았으며, 생존 환자 264명의 중앙추적관찰기간은 40개월이었다. 결과 : Arm I은 151명, arm II는 156명이 할당되었고, 5년 전체생존율은 양군에서 각각 $78.3\%,\;78.4\%$였고, 5년 무병생존율은 각각 $68.7\%,\;67.5\%$로 양군간에 차이를 보이지 않았다. 양군간의 5년 국소재발율은 $6.6\%,\;6.4\%$ (p=0.46)였고, 5년 원격전이율은 $23.8\%,\;29.5\%$ (p=0.16)로 통계적으로 의미 있는 차이를 보이지 않았다. 방사선치료 중 RTOG grade 1 이상의 백혈구 감소증은 양군에서 $63.6\%,\;67.3\%$로 나타났으나, RTOG grade 3 이상의 백혈구 감소증은 각각 $1.3\%,\;2.6\%$로 매우 드물게 관찰되었다. NCI common toxicity criteria에 의한 grade 3 이상의 설사를 보고한 환자는 arm I에서 $63.0\%$, arm II에서 $58.2\%$였다(p>0.05). 결론 : 직장암의 근치적 절제술 후 보조적인 방사선화학요법으로 국소재발율을 낮출 수 있었다. 방사선치료와 화학요법의 순서에 따른 양군간의 생존율과 치료 실패양상에는 유의한 차이를 보이지 않았다. 수술 후 방사선화학요법에 대부분의 환자가 큰 부작용을 보이지 않았지만 치료 순응도는 더 높아져야 할 것이다.

혈액 투석을 받는 두경부암 환자의 동시화학방사선요법에서 Cisplatin의 약력학 조사 1예 (A Case of Pharmacokinetics of Cisplatin in Concurrent Chemoradiation for Hemodialysis Patient with Advanced Head and Neck Cancer)

  • 전연주;심병용;김형욱;이상훈;이호상;박철휘;김수지;구효정;김훈교
    • 대한두경부종양학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.153-156
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    • 2007
  • 목적 : 투석을 받고 있는 진행된 두경부암 환자에서 Cisplatin 동시 화학방사선 요법의 타당성과 약물역동학에 대해 연구하였다. 방법 : 57세 말기 신장병을 앓고 있던 남자환자가 임상 병기 3기의 외이도 암을 진단 받고 종양 완전 절제술을 시행하였다. 수술 후 6개월에 환자는 국소 부위 재발하였다. 절단술과 술후 5200cGy, 26fx의 방사선 치료 시행에도 불구하고 다시 국소 부위 재발 보여 3주기동안 Cisplatin 기반의 방사선 화학 병합 요법 치료를 하였다. 총 3주간 Cisplatin $20mg/m^2$를 투여했으며 화학 요법 1일째 30분 동안 Cisplatin을 정주하고 30분 후 혈액투석을 4시간 동안 시행하였다. 화학요법 3일째와 5일째에도 혈액투석을 시행하였다. 환자의 혈장 시료는 Cisplatin 정주 후 특정한 시간에 채취되었다. 결과 : Cisplatin 동시 화학방사선요법 3차 시행 후 환자의 종괴 크기는 현저하게 감소하였다. Cisplatin의 최대 혈장 농도는 총 platinum은 $0.74{\mu}g/ml$였고 free platinum은 $0.37{\mu}g/ml$로 이었다. AUC 값은 총 platinum은 $94.7{\mu}g{\cdot}h/ml$, free platinum은 $11.3{\mu}g{\cdot}h/ml$이었다. 결론 : 투석을 받는 진행된 두경부암 환자에서 Cisplatin 동시 화학방사선요법을 시행한 증례를 보고하며 이들 환자에서 정용량의 Cisplatin 동시 화학방사선요법이 감내할 만하다고 제안한다.

호스피스와 종교적 죽음이해

  • 신민선;김문수
    • 호스피스학술지
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    • 제6권1호
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    • pp.1-11
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    • 2006
  • There are various understandings how to define death. In the context of medicine, death is defined as the irreversible change of the tissue according to the cessation of circulation and respiration. According to the psychologists, a person need to accept the finiteness as a human being and remain conscious that the death is not avoidable. And they say if a person doesn't regard death as unavoidable reality of life he or she will not confront the humanistic death and after all will die like animals. In philosophy, death is viewed as an unwelcome reality in the end of the journey of life. Sociologists usually understand that the society is the organization composed with living persons and human beings which construct and transmit the culture from generation to generation between the both ends of life and death. In society, the generation is changed, maintained, and developed through the phenomenon of death. Although death of human being is natural event in society, the death of a specific person brings a sense of loss, crisis, and anxiety to the communities like family, regional society, nation, and the world. In this context, death is not confined to personal dimension and it can be regarded as a social problem. It is valuable to summarize the religious perspectives on the meaning of death for the better hospice care. In shamanism, there are basic idea that although the flesh of human being disappears, soul never die. If human dies, the flesh of human being disappears but soul never disappear and come back to the origin of soul as it is called chaos. So in shamanism, it is said that shaman can solve the mortified feeling, restore the broken harmony, send the soul to comfortable space- the origin, and guarantee the blessing of descendents. Buddhists regard the death as an essential component through the cycles of life. Through this cycle, human being exits as an endlessly transmigrating being and the death is just a restoration to the original status. In Confucianism, the view on the death based on the philosophy of the "Yin and Yang" and "Five elements". In Buddhist tradition, many believers said the philosophy of "Death is the same as life". Unlike usual thoughts that a god governs "life and death" and "fortune and misfortune", Confucianists deny the governance of a god and emphasize the natural orders in which every phenomenon in the world moves according to the principle. Confucianists understand the death as a natural order with this principle. In Confucianists' belief, the essence of human being remains in their own descendent's lives after the death of ancestor, so in Confucianism there is no concept of immortality of the soul. In the history of Christianity, death has been defined generally as the separation of the immortal soul from the mortal body. In the earlier days of Old Testament, the death is regarded as a disappearance of just a flesh and human never disappear and always live in the relationship with God. Later days in Old Testament, we can find the growing concern for the life after the death because of the entrance of the theodicy. In the New Testament, the death is not regarded as the normal process of the human life and regarded as the abnormal status in which death come to human because of sin as a decisive factor and it should be conquered. In fact, the most of us afraid death because not of the fear of death itself but of the sense of the emptiness and regrets. so many people often make the monument hoping to live forever. But Christian usually regard this behavior as a sinful act because human being usually think themselves as a master of their life and attempt to become immortal in this kind of trial mortal. But if we live with God, we cannot confront such a condition because we aware limits as a mortal human being and entrust everything on Him and want to live according to His guidance. Therefore, in the Christian tradition, the death is regarded as accomplishment of life, fruits of life, invitation to the eternal life, and the last stage of human growth. For human being, the death is the great step of maturation as a human in the final stage of life.

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유량측정 기기별 측정성과에 대한 실험적 비교분석 (Experimental Comparison and Analysis of Measurement Results Using Various Flow Meters)

  • 이재혁;이석호;정성원;김태웅
    • 한국습지학회지
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    • 제12권1호
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    • pp.95-103
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    • 2010
  • 유량자료는 물의 순환과정을 규명하고 효율적인 수자원 개발 및 이수 치수 계획 등에 매우 귀중하게 이용된다. 그러나 이러한 유량자료를 확보하는데 많은 시간과 경비 등이 요구되기 때문에 주요 수위에서 유량자료는 수위-유량관계곡선식(Stage-Discharge Curve)을 개발하여 유량을 산정하고 있다. 따라서 수위-유량관계곡선식의 신뢰도는 유량자료의 품질에 절대적인 영향을 미치는 요인으로 작용된다. 수문학을 전공하고 연구하는 많은 학자들은 고품질의 유량자료를 생산하여 신뢰성 있는 곡선식을 개발하고자 유량측정 방법과 기준, 장비개발 및 개량 등에 관한 연구를 수행하고 있다. 현재 국내에서는 다양한 유량측정기기를 사용하여 유량자료를 생산하고 활용하고 있으나, 측정기기별 정확도 및 실험적 측정성과에 대한 연구자료가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 규격화된 콘크리트 수로에 일정한 유량을 흘려보내는 조건에서 다양한 측정기기를 이용하여 유속을 측정하였다. 그리고 이 측정성과를 이용하여 유량을 산정하고 비교분석하였다. 실험을 위해서 국내에서 일반적으로 사용되고 있는 측정기기로 프라이스 유속계(USGS Type AA Current Meter), 휴대용 유량계(Flow Meter), 초음파식 디지털 유속계(ADC), C2 유속계(C2 Small Current Meter), 플로우 트렉커(Flow Tracker), 마그네틱 유속계(Electromagnetic Current Meter) 등의 장비를 사용하여 유량을 산정하였으며, 각 기기별 산정된 유량을 비교 분석 하였다. 비교검토에 적용하고자 측정한 수심으로는 0.30 m, 0.35 m, 0.40 m, 0.45 m, 0.50 m, 0.55 m의 왕복측정 6-Case로 진행이 되었으며, 신뢰성과 정확도를 높이기 위해 도섭법으로 수면에서 0.6d 지점의 유량측정방법(1점법)을 적용하였다. USGS Type AA Current Meter, Flow Meter, ADC, C2 Small Current Meter는 유속측정기기의 검교정을 받았으므로 다른 실험유량측정치의 비교를 위한 기준값으로 사용하였다. 따라서 국내에서 널리 사용되는 측정기기(USGS Type AA Current Meter, Flow Meter, ADC, C2 Small Current Meter, Flow Tracker, Electromagnetic Current meter)별 검토 결과 평균유량 및 평균유속에 있어 프라이스 유속계를 기준으로 마그네틱 유속계 $\pm$ 10 % 이상, 플로우 트렉커 $\pm$ 10 % 미만, 휴대용 유량계, 초음파식 디지털 유속계 및 C2 유속계는 $\pm$ 5 % 미만의 차이가 있음을 확인할 수 있었다.

가축분뇨를 이용한 동애등에 증식기술 개발 (Artificial Multiplication of the Black Soldier Fly(BSF), Hermetia illucens(Diptera: Stratmyidae) Using the Livestock Feces)

  • 최영철;이상범;박관호;남성희;김종길;김원태;최지영
    • 한국잠사곤충학회지
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    • 제50권2호
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    • pp.63-70
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    • 2012
  • 본 연구는 국내 서식하는 아메리카동애등애(BSF)의 생태특성 구명 및 가축분뇨를 이용한 BSF의 실내 인공사육을 통하여 가축분뇨나 음식물쓰레기 처리 시 대량으로 요구되는 유충생산을 위하여 실내 인공증식기술 개발하고 BSF의 가축분뇨 분해 능력을 검정하였다. BSF는 축사를 중심으로 하는 즉 유기성 폐기물이 야적되어 있는 장소의 생태계 내에서 서식한다는 것을 확인하였으며, 축사, 퇴비사, 생활쓰레기장, 음식물쓰레기장 주변이 주 서식지임을 확인하였다. 가축분뇨 분해 우수 종은 BSF(Hermetia illucens), 동에등에(Ptecticus tenebrifer) 등 2종으로 확인되었다. 가축분뇨에 따른 BSF의 분해능은 BSF 유충 마리당 돈분 0.5 g, 우분 0.43 g, 계분 0.3 g순으로 돈분이 가장 우수하였다. 가축분뇨별 BSF 유충의 분해에 따른 무게는 우분 83.62, 돈분 77, 계분 80%로 우분이 분해 후 무게 감소가 가장 컸다. 가축분뇨 분해에 따른 BSF 유충 및 번데기 형질은 돈분이나 돈분 +왕겨를 혼합하여 처리했을 때 유충이나 번데기의 길이, 무게 폭이 다른 처리구에 비해 좋았다. BSF 실내 대량증식에 있어서 용화율 및 우화율에는 큰 차이를 보이지 않았으나 교미 산란에 있어서 중요한 요소인 광조건 변화에 의한 계절적 교미율의 차이를 보였다. 계절에 따른 BSF의 교미율을 보면 5월에서 7월까지 교미가 활발하게 이루어 졌으며, 시간대는 오전 10시부터 12시까지 가장 활발하게 교미를 하였다. 인공채란을 위한 산란배지는 음식물과 송아지 사료가 가장 우수하였고, 산란실($W{\times}D{\times}H=4{\times}2{\times}2m$) 내 적정 배지투입 수는 8개, 성충은 2000두 투입구가 가장 산란효율이 높았다. 산란유도재료로 플라워폼과 목재에 구멍을 뚫어 산란을 유도하였으며, 산란장소의 구멍크기는 3~5 mm, 깊이 7~10 mm의 크기를 가장 선호하였다. 유충은 2~4두/$cm^2$의 밀도로 사육하는 것이 과밀도(6~10두/$cm^2$) 보다 실용형질이 우수하였다. 번데기 적정보호조건은 매질(톱밥)을 사용하여 은신처를 제공해야하며, 톱밥의 습도는 20~40%가 가장 좋았다. 성충은 우화 즉시 사용해야하나, 용화 후 10에서 10일 처리한 경우 우화율 93.3%로 우화시기를 약 10일 정도 조절이 가능하였다.

큰느타리 재배사에서 헤파필터 교체 이후 기간에 따른 미생물상 변화 (Changes in microbial phase by period after hepa filter replacement in King oyster(Pleurotus eryngii) mushroom cultivation)

  • 박혜성;민경진;이은지;이찬중
    • 한국버섯학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.398-402
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    • 2020
  • 버섯은 대부분 시설에서 재배되기 때문에 안전하게 고품질의 버섯 생산을 위해서는 재배사 내 환경에 대한 정보가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 헤파필터 교체에 따른 큰느타리 재배사 대기중 미생물상 변화를 분석하여 헤파필터 적정 교체기간을 설정하고자 연구를 수행하였다. 헤파필터 교체 전 재배단계별 대기중 세균 및 진균 밀도는 배지제조과정에서 세균 169.7 cfu/㎥, 진균 570 cfu/㎥, 균 긁기과정에서 세균 126.3 cfu/㎥, 진균 560cfu/㎥로 부유균의 밀도가 가장 높았다. 헤파필터 교체 후 세균의 밀도는 배양실에서 가장 낮아졌고, 진균의 밀도는 냉각실에서 가장 낮게 나타났다. 헤파필터 교체전 Cladosporium sp. 등 7속 7종이었고, 교체 후 1개월은 Penicillium sp. 등 6속 6종, 2개월은 Cladosporium cladosporioides 등 4속 7종, 3개월차는 Mucor plumbeus 등 5속 7종, 4개월에서 6개월까지는 Penicillium brevicompactum 등 각각 5속 12종, 5속 10종, 5속 10종으로 교체 후 기간이 지날수록 종이 다양해지고 증가하였다. 부유균의 밀도는 헤파필터 교체 후 2개월 후 가장 낮았고 차츰 증가하다가 6개월에는 교체전 밀도와 비슷해지거나 높아지는 것을 확인하였다. 따라서 헤파필터는 6개월마다 교체하는 것이 오염저감을 위해 효율적인 것으로 판단된다.

다년생 목본작물의 탄소축적 변화량 산정방법론 비교 연구-해외사례를 중심으로 (Comparative Study on the Carbon Stock Changes Measurement Methodologies of Perennial Woody Crops-focusing on Overseas Cases)

  • 이해인;이용주;이경학;이창배
    • 한국농림기상학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.258-266
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    • 2023
  • 본 연구는 다년생 목본작물 바이오매스에 대한 해외 주요국가들의 산정 방법과 연구사례를 분석하였다. 주요국별 다년생 목본작물의 탄소축적 변화량 산정 방법을 살펴본 결과, 호주, 캐나다, 일본, 불가리아 등은 축적차이법을 적용하고 있는 것으로 확인되었으며, 독일, 오스트리아와 덴마크 등은 획득손실법을 기반으로 탄소축적 변화량을 산정하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 해외의 경우, 2단계 고도화연구를 통해 계수를 자체 개발하는 단계를 넘어 영상자료를 활용한 탄소축적 변화량 추정 연구를 진행하고 있는 반면, 국내의 경우 2단계 고도화연구를 시작하는 단계인 것으로 나타났다. 이러한 결과를 기반으로, 국내에서 향후 필요한 연구 네 가지를 제안하고자 한다: 1) 배출·흡수량 통계의 완전성 제고를 위한 과수별 바이오매스 상대생장식 및 탄소전환계수와 이를 활용하여 산출된 단위면적(ha)당 탄소축적량 같은 국가고유계수에 대한 자체 개발, 2) 과수별 바이오매스 기준 성목 및 벌채 주기에 대한 정의와 고도화된 연령별 재배면적 산정방법론에 대한 정책연구, 3) 2025년 발사 예정인 농림위성을 기반으로 상대생장식 및 원격탐사기법을 활용하여 농경지 부문 다년생 목본작물의 고도화된 산정기법을 개발하는 연구, 그리고 농경지 부문 다년생 목본작물 재배지 매트릭스 구축 및 모니터링 체계를 확립하는 연구, 마지막으로, 4) 동적탄소순환모형을 구현하기 위해, 현재 전체 농경지들을 하나로 취급하여 산정하고 있는 토양의 탄소축적 변화량을 하위 토지분류별로 구분하여 산정하는 연구들이 반드시 필요할 것이다. 본 연구는 비교대상 국가가 8개국으로 한정되어 전세계 국가의 다년생 목본작물에 대한 정의 및 탄소축적 변화량 연구에 대한 일반화에 한계점이 존재한다. 그러나, 주요국별 다년생 목본작물 탄소축적 변화량 산정방법 비교·분석을 통해, 국내 다년생 목본작물의 관련 연구를 위해 필요한 단계별 접근방식과 탄소축적 변화량 산정방법을 제안하였다. 이는 2050 농식품부 탄소중립 추진전략, 농업분야 탄소중립 실현을 위한 기반 구축 및 관련 연구 활성화에 기여할 것으로 기대된다.

Structural Behavior of Mixed $LiMn_2O_4-LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ Cathode in Li-ion Cells during Electrochemical Cycling

  • 윤원섭;이상우
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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    • pp.5-5
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    • 2011
  • The research and development of hybrid electric vehicle (HEV), plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) and electric vehicle (EV) are intensified due to the energy crisis and environmental concerns. In order to meet the challenging requirements of powering HEV, PHEV and EV, the current lithium battery technology needs to be significantly improved in terms of the cost, safety, power and energy density, as well as the calendar and cycle life. One new technology being developed is the utilization of composite cathode by mixing two different types of insertion compounds [e.g., spinel $LiMn_2O_4$ and layered $LiMO_2$ (M=Ni, Co, and Mn)]. Recently, some studies on mixing two different types of cathode materials to make a composite cathode have been reported, which were aimed at reducing cost and improving self-discharge. Numata et al. reported that when stored in a sealed can together with electrolyte at $80^{\circ}C$ for 10 days, the concentrations of both HF and $Mn^{2+}$ were lower in the can containing $LiMn_2O_4$ blended with $LiNi_{0.8}Co_{0.2}O_2$ than that containing $LiMn_2O_4$ only. That reports clearly showed that this blending technique can prevent the decline in capacity caused by cycling or storage at elevated temperatures. However, not much work has been reported on the charge-discharge characteristics and related structural phase transitions for these composite cathodes. In this presentation, we will report our in situ x-ray diffraction studies on this mixed composite cathode material during charge-discharge cycling. The mixed cathodes were incorporated into in situ XRD cells with a Li foil anode, a Celgard separator, and a 1M $LiPF_6$ electrolyte in a 1 : 1 EC : DMC solvent (LP 30 from EM Industries, Inc.). For in situ XRD cell, Mylar windows were used as has been described in detail elsewhere. All of these in situ XRD spectra were collected on beam line X18A at National Synchrotron Light Source (NSLS) at Brookhaven National Laboratory using two different detectors. One is a conventional scintillation detector with data collection at 0.02 degree in two theta angle for each step. The other is a wide angle position sensitive detector (PSD). The wavelengths used were 1.1950 ${\AA}$ for the scintillation detector and 0.9999 A for the PSD. The newly installed PSD at beam line X18A of NSLS can collect XRD patterns as short as a few minutes covering $90^{\circ}$ of two theta angles simultaneously with good signal to noise ratio. It significantly reduced the data collection time for each scan, giving us a great advantage in studying the phase transition in real time. The two theta angles of all the XRD spectra presented in this paper have been recalculated and converted to corresponding angles for ${\lambda}=1.54\;{\AA}$, which is the wavelength of conventional x-ray tube source with Cu-$k{\alpha}$ radiation, for easy comparison with data in other literatures. The structural changes of the composite cathode made by mixing spinel $LiMn_2O_4$ and layered $Li-Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ in 1 : 1 wt% in both Li-half and Li-ion cells during charge/discharge are studied by in situ XRD. During the first charge up to ~5.2 V vs. $Li/Li^+$, the in situ XRD spectra for the composite cathode in the Li-half cell track the structural changes of each component. At the early stage of charge, the lithium extraction takes place in the $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component only. When the cell voltage reaches at ~4.0 V vs. $Li/Li^+$, lithium extraction from the spinel $LiMn_2O_4$ component starts and becomes the major contributor for the cell capacity due to the higher rate capability of $LiMn_2O_4$. When the voltage passed 4.3 V, the major structural changes are from the $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component, while the $LiMn_2O_4$ component is almost unchanged. In the Li-ion cell using a MCMB anode and a composite cathode cycled between 2.5 V and 4.2 V, the structural changes are dominated by the spinel $LiMn_2O_4$ component, with much less changes in the layered $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component, comparing with the Li-half cell results. These results give us valuable information about the structural changes relating to the contributions of each individual component to the cell capacity at certain charge/discharge state, which are helpful in designing and optimizing the composite cathode using spinel- and layered-type materials for Li-ion battery research. More detailed discussion will be presented at the meeting.

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