• 전기화학회지
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• 제22권4호
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• pp.155-163
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• 2019

우수한 수명특성을 지니는 흑연과 높은 용량을 지니고 있는 실리콘 일산화물의 혼합전극을 제조하여 리튬이온 이차전지용 음극으로 적용하여 이의 사이클 성능에 대하여 평가하였다. 천연흑연과 실리콘 일산화물을 9:1의 질량비로 혼합하여 제조한 전극은 $480mAh\;g^{-1}$의 가역용량으로 천연흑연에 비하여 33% 이상의 높은 용량을 나타내었다. 그러나, 실리콘 일산화물의 부피변화로 인하여 용량의 퇴화가 지속적으로 발생하였다. 본 연구에서는 전극 및 전해질의 구성에 변수들을 적용하여 각각의 변수가 영향을 주는 전기화학적 특성을 파악하고 이를 통하여 사이클 수명을 향상시킬 수 있는 방안을 모색하고자 하였다. 전극 제조 시에 poly(vinylidene fluoride)(PVdF) 바인더에 비하여 carboxymethyl cellulose (CMC) 바인더는 가장 우수한 사이클 특성을 나타내었으며, CMC와 styrene-butadiene rubber (SBR)을 함께 사용하는 SBR/CMC 바인더의 경우에는 CMC 단독 바인더를 사용하는 경우와 유사한 사이클 특성과 동시에 속도특성에서 장점을 지니고 있었다. 전해액 첨가제로 fluoroethylene carbonate (FEC)를 적용하는 경우에 수명특성이 크게 개선되었다. FEC의 함량이 10 질량%로 높아지게 되면 전지의 속도특성이 저하되기 때문에 5 질량%의 사용이 적절하였다. 또한 전극의 로딩값을 낮추게 되면 사이클 특성을 크게 향상시킬 수 있었으며, 집전체를 사포로 연마하여 거칠기를 증가시키는 것도 사이클 특성의 개선을 가져올 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제33권2호
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• pp.74-83
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• 2022

위성 관측 카메라용 대구경 초경량 반사광학계를 제작하기 위해 소재 개발부터 최종 시스템 인증시험까지 전 과정을 수행했다. 완성된 비점보정 3반사경 구조의 위성용 반사광학계 망원경은 주반사경의 구경이 700 mm이고, 망원경 전체 질량은 66 kg이다. 광학소재 및 구조물에 적용하기 위한 반응소결법을 개발했고, 이 방법을 이용해서 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 재질의 광학 몸체를 제작하고 소결체의 화학특성, 표면특성, 결정구조를 확인했다. 광학 몸체의 기계적, 화학적 성질을 고려한 연마와 코팅 방법을 개발했으며 화학기상증착법을 적용해 SiC 경면 표면 위에 치밀한 SiC 박막을 170 ㎛ 이상 증착함으로써 광학 성능이 우수한 경면을 만들 수 있었다. 반사경 제작 후 반사경과 지지 구조를 조립하고 정렬해서 다양한 광학 시계에 대해 파면 오차를 측정했다. 아울러 우주 환경 및 발사환경에 대한 우주 인증에 맞추어 구성품 및 최종 조립체를 온도와 진동에 대한 환경시험을 실시하여 설계 목표 성능을 달성했음을 확인했다.

• 환경영향평가
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• 제32권2호
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• pp.112-122
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• 2023

오염 토양의 생태적 기능을 회복하고 토양이 제공하는 생태적 서비스를 최대화하기 위해서는 오염물질에 의한 독성이나 위해성 외에도 토양생태계의 기능적인 측면인 생물서식처, 영양분 순환, 완충작용등과 같은 토양의 건강성을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 정화토양의 건강성을 정량적으로 평가하는 방법을 제시하고 세척처리 및 토양경작처리 토양에 적용하여 제안한 평가방법의 적용 가능성을 살펴보았다. 토양의 생산성, 서식처, 수분보유능, 물질순환능, 완충능, 탄소보유능 등으로 토양 건강성 평가항목을 선정하고, 평가지표로 식물 성장, 지렁이 성장, 수분보유능, 미생물활성도, 양이온교환용량, 유기물함량 등을 활용하였다. 본 연구결과 오염물질 정화 후에도 토양 건강성이 온전히 회복되지 않는 것으로 나타났는데, 오히려 세척 토양의 경우와 같이 정화 전보다 건강성이 떨어지는 경우도 발생하였다. 반면에 유류 오염으로 인한 토양질의 변화는 크게 없는 반면, 토양건강성은 나빠지는 것으로 나타났으며, 경작처리 후 다소 개선된 토양질과는 달리, 토양 건강성은 여전히 회복하지 못한 것으로 나타났다. 따라서 본 연구 결과 오염과 정화과정 중에 토양의 정화 효과를 평가할 경우에는 토양질과 토양건강성을 함께 고려하는 것이 바람직함을 보여 주었다. 정화 토양의 지속 가능한 이용 및 생태계 서비스 증진을 위해 본 연구에서 제시된 정화 토양의 건강성 평가 방법이 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제15권2호
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• pp.86-96
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• 2010

해양환경에서의 산소 소모율에 관한 자료는 생지화학적인 탄소 순환뿐만 아니라 기후 모델을 구성하는 중요한 변수들 중에 하나이다. 그러나 동해의 산소 소모율 자료는 모델에 이용될 수 있는 하나의 변수로써는 아직 구체적으로 정립되지 못했다. 해수의 물리적인 특성이 서로 다른 동해의 각 분지에서 깊이에 따른 수층내 산소 소모율 분포를 1999년 여름에 관측된 겉보기 산소 소모량과 프레온-12 분압 나이를 이용하여 계산한 후, 200~2000 m 수심구간에서 지수함수로 표현하였다. 계산된 산소 소모율은 일반적으로 상층 수심에서 높고 수심이 깊어짐에 따라 감소하는 경향을 보였다. 산소 소모율은 서부와 동부 일본 분지에서 뚜렷한 차이를 보이지 않았고, 울릉분지는 표층 영 역(수심 0~200 m)을 포함했을 때와 그렇지 않았을 때 추정치의 차이가 컸으며, 야마토 분지는 저층에서 다른 분지에 비해서 산소 소모율이 굉장히 낮은 값을 보였다. 수심 200~2000 m 사이에서 산소 소모율은 서부 일본 분지에서 8.15~0.83, 동부 일본분지에서 8.11~0.68, 울릉 분지에서 5.29~0.73, 야마토 분지에서 7.31~0.06 ${\mu}mol$ $kg^{-1}$ $yr^{-1}$을 보였다. 향후, 기후 변화와 관련하여 겨울철 표층해수역의 산소 불포화도를 고려한 산소 소모율 추정이 요구된다.

• Ocean and Polar Research
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• 제26권4호
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• pp.567-579
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• 2004

2003년 8월동안 중앙 바렌츠해의 23개 정점에서 표층생태계를 대상으로 하여 원생동물 플랑크톤의 공간적 분포와 군집구조에 대하여 조사하였다. 조사수역은 물리-화학, 엽록소-a 농도의 분포특성에 의해 고온 고염의 대서양 수괴의 영향을 받는 수역(수역 I), 저온 저염의 북극수괴의 영향을 받는 수역(수역 III), 두 수괴가 혼합되어 분포하는 수역(수역 II)으로 구분하였다. 조사수역의 엽록소-a 농도는 수역 I에서 비교적 높게 나타났으며, 수역 III에서 낮은 분포를 보였다. 조사기간 동안 원생동물 플랑크톤은 $10{\mu}m$ 이하의 종속영양 미소 편모류, 무각 섬모충류와 유종 섬모충류를 포함하는 섬모충류, 무각 와편모류와 유각와편모류로 구성되어 있는 종속영양 와편모류로 구분하였다. 원생동물 생물량은 $11.3{\sim}38.7{\mu}gC\;l^{-1}$로 평균 $21.0{\mu}gC\;l^{-1}$로 나타났으며, 원생동물의 군집은 수역에 따라 다른 특성을 보였다. 고온 고염의 수역 I에서는 섬모충류에 의해 50% 이상의 높은 우점율을 보였으며, 저온 저염의 수역 III에서는 종속영양 와편모류에 의해 평균 50%의 우점율을 보였다. 종속영양 미소 편모류는 원생동물 군집에서 적은 그룹으로 나타났으나, 수역 III에서는 10% 이상의 기여율을 보여 다른 수역에 비해 비교적 높은 기여율을 보였다. 섬모충류의 생물량중 무각 섬모충류는 유종 섬모충류에 비해 3배 이상 높은 생물량을 보였으며, 주로 strombidium spp.와 Strobilidium spp.에 의해 높은 생물량이 유지되었다. 종속영양 와편모류중 무각 와편모류는 유각 와편모류에 비해 10배 정도의 높은 생물량이 나타났다. 따라서 조사기간 동안 섬모충류와 종속영양 와편모류는 원생동물의 중요한 부분을 차지하는 것으로 나타났다. 또한 종속영양 원생동물의 생물량과 엽록소-a 농도 사이에 상관관계 분석 결과 이 두 그룹의 생물량 사이에는 높은 상관관계를 보였다(R=0.82, p<0.0005). 이것은 종속영양 원생동물과 식물플랑크톤 사이에 잠재적 피식-포식자의 관계가 있음을 암시하며, 특히 종속영양 와편모류와 소형식물플랑크톤 사이의 밀접한 관계는 북극해 해양 생태계의 미세생물 먹이망에서 종속영양 원생동물이 일차생산의 중요한 조절 요인이 될 수 있음을 시사하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권1호
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• pp.23-32
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• 2010

정체수역에서는 자연적 흐름의 차단으로 인해 자정능력이 떨어지며, 영양염류의 축적으로 인해 부영양화와 같은 문제점이 발생한다. 또한 비점오염물질의 유입은 정체수역 내 난분해성 물질을 증가시킨다. 본 연구에서는 정체수역의 수질개선을 위해 무산소조, 호기1조, 호기2조로 구성된 장치형 상향류 활성탄 생물막 반응기를 도입하여 정체수의 연속적 순환에 따른 오염물질 농도의 변화를 모니터링 하였다. 정체수역을 모사하기 위하여 $2m^3$의 저장탱크에 유원지의 호소수를 저장하였으며, 수질개선을 위한 최적 유입 유량을 산출하기 위하여 HRT가 6 hr, 4 hr, 2 hr 가 되도록 호소수의 유입 유량을 변화시켰다. 이 가운데 HRT 4 hr에서 SS, $BOD_5$, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$, TN, TP의 제거 효율이 각각 69.8, 83.0, 91.3, 74.1, 74.7, 88.9%로 가장 좋은 수질 개선 효과를 얻을 수 있었다. 이에 HRT를 4 hr로 고정하고 골프장 연못수를 운전했을 때 SS, $BOD_5$, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$ TN, TP의 제거 효율이 각각 78.5, 78.0, 80.2, 74.9, 55.6, 97.5% 달성되었다. 각 조건에서의 미생물 군집 변화를 PCR-DGGE를 사용하여 분석 결과, 유입수를 골프장 연못수로 교체함에 따라 미생물 군집에 변화가 나타났다. 또한 FISH에 의해 유입 유량 변화에 따른 질산화 미생물량의 변화를 관찰한 결과, HRT 4 hr의 조건에서 질산화 미생물이 가장 우점화됨을 알 수 있었다. 미생물량 및 INT-DHA를 이용한 미생물 활성도 실험 결과, HRT를 낮게 유지하였을 때에도 감소되지 않았다. 따라서 상향류 활성탄 생물막 공정을 정체 수역의 효과적인 수질 개선에 충분히 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권5_3호
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• pp.1009-1029
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• 2023

도시 수목은 탄소를 저장하고 불투수면적을 감소시키는 도시 생태계의 중요 요소이며, 탄소 저장량 및 순환량 산정 시 주요 정보로 활용될 수 있다. 많은 선행 연구에서 항공 라이다 자료 및 인공지능 기법을 활용하여 고해상도 수목 정보를 산출하고 있으나, 항공 라이다 영상은 제공하는 플랫폼이 제한되어 있으며 비용적인 면에서도 한계가 다수 존재한다. 따라서 본 연구에서는 수원시를 대상으로 자료 취득이 용이한 고해상도 위성 영상인 Sentinel-2를 활용하여 기계학습 기반의 도시 내 수목 피복률(fractional tree canopy cover, FTC)을 추정하고자 하였다. Sentinel-2 시계열 영상으로부터 중앙값 합성을 수행하여 수원시 전역에 대한 단일 영상을 제작하여 활용하였다. 도시 내 토지 피복의 이질성을 반영하기 위하여, 30 m 격자내 10 m 해상도의 광학 지수의 평균 및 표준편차 값과 환경부 세분류 토지 피복 지도 기반 항목별 피복률을 계산하여 기계학습 모델의 입력 변수로 활용하였다. 총 4가지의 입력 변수 조합을 설정하여, 입력 변수 구성에 따른 FTC 추정 정확도를 비교 및 평가하였다. 광학 영상의 평균 정보만을 활용(Scheme 1)했을 때 보다 도시 내 이질적인 특성을 반영할 수 있는 표준 편차 및 피복률 정보를 모두 함께 고려(Scheme 4, S4)했을 때 향상된 성능을 나타낼 수 있었다. 검증용 자료에 대해 S4의 Random Forest (RF) 모델이 0.8196의 R², 0.0749의 mean absolute error (MAE), 및 0.1022의 root mean squared error (RMSE)로 전체 기계학습 모델 중에서 성능이 가장 높게 나타났다. 변수 기여도 분석 결과 광학 지수의 표준 편차 정보는 도시 내 복잡한 토지 피복 지역에 대해 높은 기여도를 나타내었다. 훈련된 S4 구성의 RF 모델을 수원시 전역에 대해 확장 적용하였을 때, 참조 FTC 자료에 대해 0.8702의 R², 0.0873의 MAE, 및 0.1335의 RMSE의 우수한 성능을 나타냈다. 본 연구의 FTC 추정 기법은 향후 다른 지역에 대한 적용성이 우수할 것으로 판단되며, 도시 생태계 탄소순환 파악의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제20권9호
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• pp.1353-1357
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• 2010

공주 근교의 일본잎갈나무 조림지에서 벌목이 이루어지지 않은 비벌목지를 대조구, 벌목이 이루어진 벌목지를 처리구로 설정하여 토양호흡과 호흡에 영향을 주는 토양온도, 토양수분을 2008년 5월부터 12월까지 2주 간격으로 측정하였다. 조사기간 동안 대조구와 처리구의 평균 토양온도는 각각 $23.3{\pm}0.5^{\circ}C$, $25.9{\pm}3.1^{\circ}C$으로 처리구에서 높았으며, 토양수분은 각각 $27.76{\pm}7.12%$, $24.55{\pm}5.12%$으로 처리구에서 낮게 나타났다. 토양호흡량은 봄부터 하절기로 이행함에 따라 증가한 후 동절기에 이르기까지 감소하는 경향을 보였으며, 토양호흡과 토양온도와는 높은 상관관계($R^2$=0.8747)가 있었으나, 토양수분과는 유의성이 높지 않았다($R^2$=0.4437). 토양호흡량은 대조구와 처리구에서 모두 8월에 가장 높았으며, 이때 대조구와 처리구의 평균 토양호흡량은 각각 $0.82{\pm}0.13$, $1.32{\pm}0.10$ $CO_2g{\cdot}m^{-2}{\cdot}hr^{-1}$으로 나타났다. 대조구와 처리구에서 5월부터 12월까지 측정된 전체 호흡량은 각각 2,419.2, 3,610.8 $CO_2g{\cdot}m^{-2}$으로 대조구에 비해 처리구에서 49.3% 높은 것으로 나타났다. 본 연구의 결과 인위적인 삼림의 벌목은 토양 호흡량을 증가시켜 대기 중의 이산화탄소를 증가시킬 것으로 판단된다.

• 미생물학회지
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• 제51권2호
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• pp.97-107
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• 2015

육상과 수계의 전이지대에 위치한 습지는 빈번한 침수, 육상생태계로부터의 영양염류의 유입, 수계와 토양에 적절하게 적응된 식생의 존재 및 토양 내 산소 결핍과 같은 독특한 특징을 가지고 있다. 이러한 생지화학적 특성과 독특한 식생의 존재는 유기물의 분해과정에 물리적 화학적 영향을 미치고 있는데, 특히 미생물에서 생산되는 체외효소 활성도는 유기물의 분해 과정과 관련을 맺고 있다. 체외효소는 고분자 유기물을 간단한 형태의 유기탄소, 무기 질소, 인, 황으로 분해하여 미생물과 식물이 용이하게 이들 영양물질을 흡수할 수 있도록 도움을 주기 때문에, 체외효소에 대한 연구는 습지 토양 내에서의 유기물 분해와 물질순환의 기작을 이해하는 데 필수적인 요소이다. 본 연구는 습지 토양 내 ${\beta}$-glucosidase, ${\beta}$-N-acetylglucosaminidase, phosphatase, arylsulfatase, phenol oxidase와 같은 체외 효소활성도에 영향을 미치는 물리적 생지화학적 요소가 무엇인지 문헌연구를 통하여 고찰하였다. 물리적 요소로써, pH와 유기물의 입자 크기는 체외효소 활성도에 크게 영향을 미치지 않았으나, 온도에 대한 영향은 미생물의 극한 온도에서의 적응성 정도에 따라 다양하게 나타났다. 화학적 요소로써, 탄소, 질소, 인의 첨가는 습지 토양의 영양상태, C:N 비율과 제한 요소, 및 체외효소의 종류에 따라 그 영향이 다양하게 발현되었다. 특히, 유기물의 기질 특성(Substrate quality)은 다른 어떤 요소보다도 체외효소 활성도에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 향후 연구 과제로써는 기후 변화와 질소 침적의 증가에 따른 효소 활성도의 변화 및 분자생물학적 접근을 통한 미생물 군집과 체외효소 기능간의 관계를 규명하는 연구가 필요하다. 또한, 습지 토양내 체외효소 활성도를 극대화 할 수 있는 환경을 조성함으로써, 앞으로 습지 토양이 오염물질을 제거하고 습지의 생태학적 기능을 최대화 할 수 있는 연구가 요구된다.

• 한국산림과학회지
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• 제102권2호
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• pp.210-215
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• 2013

산림생태계 낙엽낙지량에 대한 정량적 평가는 장기생태 연구의 물질순환 기작 해석에 중요한 요인이다. 본 연구에서는 우리나라 남부지방에 위치한 금산 장기생태연구 조사지의 낙엽활엽수림을 대상으로 2004년부터 2010년 사이에 낙엽낙지량의 계절적 연년 변화를 조사하였다. 낙엽낙지량중 낙엽 및 생식기관(숫꽃)은 계절적 변동을 보였으나, 침엽, 수피, 가지, 기타 물질 등은 계절별 변화가 뚜렷하지 않았다. 낙엽량의 경우 졸참나무와 서어나무는 유의적인 연변화가 있었으나, 까치박달, 편백, 곰솔의 낙엽량은 차이가 없었다. 조사기간 동안 낙엽낙지량은 2004년 4,110 kg/ha/yr로 가장 낮은 값을 보였으며, 최대 생산량은 2007년 6,002 kg/ha/yr로 2004년 기준 46% 차이가 있었고 7년 동안의 평균낙엽낙지량은 5,223 kg/ha/yr이였다. 낙엽량은 졸참나무 2,323 kg/ha/yr, 서어나무 442 kg/ha/yr, 까치박달 157 kg/ha/yr, 당단풍나무 131 kg/ha/yr, 기타 활엽수 390 kg/ha/yr, 곰솔 74 kg/ha/yr, 편백 37 kg/ha/yr 순으로 나타났다. 7년 평균 가지, 기타 물질, 생식기관, 수피는 각각 672, 515, 44, 54 kg/ha/yr로 조사되었다. 본 연구 결과에 따르면 금산 장기생태연구 조사구의 낙엽낙지량은 유의적인 연변화가 발생하였으며 태풍 같은 교란이 발생하지 않을 경우 연평균 온도와 유의적인 선형관계가 있었다. 또한 금산 장기생태연구 조사지의 낙엽낙지량은 타 장기생태연구 조사지에 비해 낮게 나타났다.