• 생명과학회지
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• 제33권8호
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• pp.680-691
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• 2023

오일 피크, 기후변화 그리고 미세 플라스틱과 관련된 석유합성 플라스틱의 생산과 사용은, 지속 가능한 인류 생활을 위협하는 범세계적 이슈로 대두되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 생분해성 친환경 바이오플라스틱 소재가 대안이 되고 있으며, 그중 주목받고 있는 소재 중 하나는 polyhydroxyalkanoates (PHA) 생분해성 바이오플라스틱이다. 본 총설은 PHA 생산공정에 이용될 수 있는 해양 미생물의 산업적 활용 이점과 현재까지 밝혀진 해양미생물의 생산성을 비교하고, 이들이 산업에서 활용되기 위해 필요한 연구개발 현황에 대해 조사하였다. 조사 결과 해양미생물로부터 생산된 PHA는 석유합성 플라스틱이 보유한 다양한 물리적 특성을 띄는 중합체 소재로의 대체 가능성과, 배지 제조 시 해수를 사용할 수 있는 장점, 특별한 멸균 과정이 필요치 않은 장점, 그리고 분리 정제 과정 등에서 비용 절감의 장점을 제공할 수 있음을 확인하였다. 하지만 해양미생물의 PHA 생산성은 육상에서 분리된 상용화 균주에 비해 다소 떨어지는 효율을 보이는 것을 확인하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 선진 omics 기반 합성 미생물학 기반 기술을 활용하여, 고밀도 연속배양기술 개발, PHA 효율 증진 및 다양한 시장 요구에 필요한 생분해성 플라스틱 소재 개발이 미래 플라스틱 대체 소재 개발에 필요한 연구임을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.139-147
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• 2023

전 세계적인 기후 변화로 폭우 빈도가 증가하면서 토사 재해 위험도 또한 높아지고 있다. 토사재해 피해 예측 분야의 기존 연구들은 주로 시설물의 활용 빈도나 역할로 대변되는 내재적 중요도를 평가하는 데 주력하였다. 본 연구는 토석류 시뮬레이션을 통해 구현되는 시설물 외부 조건에 따른 위험도를 평가하는 데 초점을 두고 있다. 토석류 시뮬레이션에는 기존 Random Walk Model (RWM)을 부분 개선하여 활용하였다. 기존 알고리즘은 시뮬레이션 결과가 최대 경사선에 지나치게 집중되는 문제를 보였고, 이를 개선하기 위해 중심셀 높이에 변화를 주고 관성 적용 방법을 수정하였다. 시설물 정보는 수치지형도 Ver.2.0 레이어로부터 수집하였다. 시뮬레이션 결과와 수치지형도 레이어를 중첩하여 각 객체의 피해량을 예측하였다. 면 구조 레이어와 선 구조 레이어에 각각 적합한 예상 피해 산정 기법이 적용되었다. 마지막으로 예측된 피해량, 즉 위험도를 해당 객체의 속성정보와 결합함으로써, 피해가 예상되는 객체 목록 작성과 각종 통계 도출, 그리고 각 시설물의 위험도를 지도에 표현할 수 있는 체계를 마련하였다. 본 연구는 이해하기 쉬운 시뮬레이션 알고리즘을 사용하고 상세한 위험도 정보를 지도에 표현할 수 있는 기법을 제안하였다. 이러한 점에서 본 연구가 토석류 위험도 평가 체계를 사용자 친화적으로 발전시키는 데 도움이 될 것이라 기대한다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제28권4호
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• pp.158-177
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• 2023

하구역은 강과 하천을 통해 육상과 해양을 연결하는 전이수역으로 해양으로 공급되는 많은 물질들은 연안환경의 일차 생산성을 결정하는 중요한 역할을 담당하며, 이러한 연안생태계는 생물량에 의해 제거되는 탄소인 블루카본의 탄소 저장소로서 기후변화를 완화시키는 역할을 한다. 우리나라의 서-남해 하구역(한강, 금강, 영산강, 섬진강, 낙동강)과 동해 용승해역에서 지난 6년간 표층퇴적물의 평균입도와 유기탄소 함량의 변화와 두 인자들 사이의 상관관계를 분석하였다. 조사기간(2015-2020년) 동안 서-남해 하구역과 동해 용승해역 표층퇴적물의 평균입도와 유기탄소 함량은 계절적 변화가 관찰되지 않았으며, 전반적으로 각 해역의 다양한 해양환경 및 수리역학적 조건에 의해 두 인자들이 조절되는 것으로 해석된다. 조사된 모든 시료채취의 동시성이 없는 문제점에도 불구하고 연구지역에서 분석된 모든 퇴적물 평균입도들의 평균값과 유기탄소 함량의 평균값은 양의 상관관계를 보이며 각 하구역과 동해 용승해역을 구분한다. 동일한 양의 상관관계를 보이는 각 하구역에서는 아마도 같은 과정에 의한 퇴적물 점토입자의 퇴적이 유기탄소 축적에 중요한 역할을 담당한다. 그러나 동해 용승해역은 하구역과 다르게 추가적인 유기탄소 축적의 요인이 나타난다. 국내 주요 하구역들이 연안환경에서 중요한 탄소저장소로서 평가되기 위해서는 탄소 저장량 계산을 위한 추가적인 자료(퇴적률, 전밀도 등)가 요구된다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.27-33
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• 2023

최근 기후변화로 인한 물 부족 현상이 발생하고 있으며 저수지의 녹조 발생으로 농업용수의 물 관리 필요성이 증대되고 있다. 기존의 녹조 방지는 많은 사람이 현장에 투입돼 운영되고 보트를 통한 이동으로 최적의 살포 시간을 놓치고 있다. 이를 해결하기 위해서는 오염을 사전에 차단하고 시간 내 이동하여 균일하게 복합 미생물을 균일하게 살포하는 기술이 필요하다. 방제 드론은 농약 살포에 활용되고 있으며 방제 드론을 활용하여 녹조 방지 업무에 적용이 가능하다. 본 논문에서는 해양 방제 시스템 구축을 위한 기초연구로 저수지 환경 적용을 위해 수행되었으며, 그 결과물의 하나로 방제 드론에 사용 가능한 핵심기술인 드론 전용 노즐의 특성을 산출하였다. 특히, 기존의 농업용 방제 드론이 제시된 살포 간격 내에서 농도가 불균일하다는 단점이 있음을 파악하였고, 이를 보완하기 위해 노즐 위치선정 및 노즐 살포 균일도를 산출하였다. 실험 결과를 바탕으로 저수지 환경의 녹조 감시 시스템 구축의 핵심 알고리즘을 개발하고 추후 해양 방제 업무 적용에 활용이 가능하도록 정밀 방제 기술을 제안한다.

• 한국농림기상학회지
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• 제26권1호
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• pp.63-74
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• 2024

농업에서 서리는 치명적인 피해를 가져오기 때문에 관측과 예측이 매우 중요하다. 기상청 서리관측자료를 분석한 최근 보고에 따르면 기후변화에 따른 지구온난화에도 불구하고 봄철 늦서리일이 빨라지지 않았고, 서리 빈도도 감소하지 않았다. 따라서 농업 서리피해에 대비하여 위험 예상 지역에서의 서리 관측 자동화와 지속적인 운영이 중요하다. 기존에 활용되고 있는 엽면습윤센서를 이용한 서리관측은 관측센서의 오염이나 주변 환경의 습도 변화에 따라 기준 전압값이 장기간에 걸쳐 변동하는 문제가 있었다. 본 연구에서는 이러한 문제를 자동적으로 해결하도록 데이터로거 프로그램으로 구현하였다. 구축된 서리자동관측시스템은 안정적으로 장기간에 걸쳐 시간 고해상도 관측자료를 축적할 수 있다. 이 자료는 향후 기계학습 방법을 이용한 서리 진단모델의 개발과 주변 지역에 대한 서리발생 예측 정보 생산에 활용할 수 있을 것이다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.1108-1119
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• 2018

대기오염에 대한 관심은 국내 외에서 점진적으로 상승하고 있으며, 자동차 및 연료 연구자들은 청정(친환경 대체연료) 연료와 연료품질 향상 등을 위해 새로운 엔진 설계, 혁신적인 후 처리 시스템 등의 많은 접근을 통하여 차량 배출가스와 온실가스를 감소시키려고 노력하고 있다. 이러한 연구들은 주로 차량의 배출가스 (규제 및 미규제물질, PM 입자 배출 등)와 온실가스의 두 가지 이슈로 진행되고 있다. 자동차의 배출가스는 환경오염과 인체에 악영향을 주는 많은 문제를 일으키고 있다. 이러한 배출가스를 줄이기 위하여 각국에서는 배출가스 시험모드를 새로 만들어 규제하고 있다. 2007 년부터 UN ECE의 WP.29 포럼에서 배출가스 인증을 위한 전 세계의 조화된 light-duty 차량 시험 절차 (WLTP)가 개발되었다. 이 시험 절차는 유럽과 동시에 국내 light-duty 디젤 차량에도 적용되어졌다. Light-duty 차량의 대기오염 물질 배출량은 거리 당 무게로 규제되어 있어 주행주기가 결과에 영향을 미칠 수 있다. 차량의 배출가스는 주행 및 환경조건, 주행습관 등에 따라 크게 달라진다. 극단적인 외기온도는 배출가스를 증가시키는데, 이것은 더 많은 연료가 실내를 가열하거나 냉각해야하기 때문이다. 또한 높은 주행속도는 증가된 항력을 극복하기 위해 필요한 에너지로 인해 배출가스 량을 증가시킨다. 일반적으로 상승하는 차량속도와 비교할 때, 급격한 차량가속도도 배출가스를 증가시킨다. 부가적인 장치 (에어컨 또는 히터)와 도로경사 또한 배출가스를 증가시킨다. 본 연구에서는 3대의 light-duty 차량을 가지고 light-duty 차량의 배출가스 규제에 사용되는 WLTP, NEDC 및 FTP-75로 시험을 하였으며, 배출가스가 다른 주행 사이클에 의해 얼마나 많은 영향을 받을 수 있는지를 측정하였다. 배출 가스는 통계적으로 의미있는 차이를 보이지 않았다. 최대 배출 가스는 주로 냉각 된 엔진 조건에 의해 야기되는 WLTP의 저속 단계에서 발견된다. 냉각 된 엔진 상태에서 배출가스의 양은 시험 차량과 크게 다르다. 이는 WLTP 구동 사이클에 대처하기 위해 다른 기술적 솔루션이 필요하다는 것을 의미한다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 1997년도 추계 국제학술심포지움 논문집
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• pp.3-31
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• 1997

Water has always played a significant role in the lives of people. In urbanised Rome, with its million people. sophisticated supply systems developed and then fled with the empire. only to be rediscovered later But it was the industrial Revolution commencing in the eighteenth century that ushered in major paradigm shifts In use and altitudes towards water. Rapid and concentrated urbanisation brought problems of expanded demands for drinking supplies, waste management and disease. The strategy of using water from local streams, springs and village wells collapsed under the onslaughts of rising urban demands and pollution due to poor waste disposal practices. Expanding travel (railways. and steamships) aided the spread of disease. In England. public health crises peaks, related to water-borne typhoid and the three major cholera outbreaks occurred in the late eighteenth and early nineteenth century respectively. Technological, engineering and institutional responses were successful in solving the public health problem. it is generally accepted that the putting of water into pipe networks both for a clean drinking supply, as well as using it as a transport medium for removal of human and other wastes, played a significant role in towering death rates due to waterborne diseases such as cholera and typhoid towards the end of the nineteenth century. Today, similar principles apply. A recent World Bank report Indicates that there can be upto 76％ reduction in illness when major water and sanitation improvements occur in developing countries. Water management, technology and thinking in Australia were relatively stable in the twentieth century up to the mid to late 1970s. Groundwater sources were investigated and developed for towns and agriculture. Dams were built, and pipe networks extended both for supply and waste water management. The management paradigms in Australia were essentially extensions of European strategies with the minor adaptions due to climate and hydrogeology. During the 1970s and 1980s in Australia, it was realised increasingly that a knowledge of groundwater and hydrogeological processes were critical to pollution prevention, the development of sound waste management and the problems of salinity. Many millions of dollars have been both saved and generated as a consequence. This is especially in relation to domestic waste management and the disposal of aluminium refinery waste in New South Wales. Major institutional changes in public sector water management are occurring in Australia. Upheveals and change have now reached ail states in Australia with various approaches being followed. Market thinking, corporatisation, privatisation, internationalisation, downsizing and environmental pressures are all playing their role in this paradigm shift. One casualty of this turmoil is the progressive erosion of the public sector skillbase and this may become a serious issue should a public health crisis occur such as a water borne disease. Such crises have arisen over recent times. A complete rethink of the urban water cycle is going on right now in Australia both at the State and Federal level. We are on the threshold of significant change in how we use and manage water, both as a supply and a waste transporter in Urban environments especially. Substantial replacement of the pipe system will be needed in 25 to 30 years time and this will cost billions of dollars. The competition for water between imgation needs and environmental requirements in Australia and overseas will continue to be an issue in rural areas. This will be especially heightened by the rising demand for irrigation produced food as the world's population grows. Rapid urbanisation and industrialisation in the emerging S.E Asian countries are currently producing considerable demands for water management skills and Infrastructure development. This trend e expected to grow. There are also severe water shortages in the Middle East to such an extent that wars may be fought over water issues. Environmental public health crises and shortages will help drive the trends.

• 한국작물학회지
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• 제64권4호
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• pp.344-352
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• 2019

본 연구는 최근 세계적인 기후변화로 인해 기상이변이 생기면서 우리나라의 경우 2012년 이후로 꾸준히 이앙기인 5~6월에 비가 거의 오지 않고 평년보다 온도가 상승하는 봄 가뭄 현상이 나타나고 있다. 유묘기 한발에 의한 피해양상과 그로 인한 수량감소와 미질특성 변화를 구명하고자 2017년부터 2018년까지 2년간 수행한 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 한발처리시기에 따른 벼의 초기 생육특성을 확인한 결과 초장의 경우 모든 시험구가 무처리구에 비해 감소하였고 경수의 경우 이앙 후 3일, 10일 경부터 한발처리한 시험구에서 30%가량 감소하였다. 이앙 후 20일 경부터 한발 처리한 시험구에서는 감소율이 3.7%로 20일 이후에 한발피해 시 경수 감소는 적은 것으로 사료된다. 2. 한발처리시기에 따른 벼 후기 생육과 수량구성요소 조사 결과 이앙 후 3일 경부터 한발처리한 시험구에서 피해가 가장 컸고 수수의 경우 이앙 후 3일부터 한발처리한 시험구에서 약 30% 감소피해를 입은 반면 이앙 후 20일부터 한발처리 한 경우 뿌리활착 이후에 한발피해를 받아 수수에는 영향을 크게 받지는 않았으나 등숙비율이 감소하였다. 수당립수는 무처리에 비해 모두 감소하였고 천립중은 무처리구에 비해 초기 한발피해가 크지 않았다. 3. 품종별 한발처리시기에 따른 생육 및 수량구성요소를 분석해본 결과 조생종인 해담쌀이 초기 한발피해에 따른 수량감소가 30%로 가장 크게 나타났으며 이는 조생종이 중만생종에 비해 기본영양생장기가 짧아 초기 피해를 출수 전에 회복하지 못하여 유효분얼수 등 수량구성요소 전반에 걸쳐 피해를 입기 때문인 것으로 사료된다. 4. 쌀의 경점도를 분석한 결과 무처리구와 이앙 후 20일 경에 한발피해 받은 시험구는 초기에 한발피해를 받은 시험구에 비해 경도와 단백질 함량이 낮고 강하점도는 높으며 치반점도는 낮아지는 등 밥맛이 양호한 특성을 나타내었다. 그러므로 한발피해를 초기에 받으면 미질에도 영향을 주는 것으로 사료된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권2호
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• pp.247-253
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• 2023

최근 기후변화 문제가 심각해짐에 따라 이산화탄소(carbon dioxide, CO₂) 배출량 감소를 위한 CO₂ 배출량 역학 위성자료를 기반으로 파악하는 연구가 진행되고 있다. 또한 수치로 제공되는 CO₂ 배출량을 추정 및 매핑(mapping)하여 공간적인 패턴을 분석하는 것은 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 2013년부터 2020년까지 한반도의 CO₂ 배출량을 추정 및 매핑하였다. CO₂ 배출량을 공간적으로 추정 및 매핑하기 위해서 야간 조도(nighttime light, NTL)와 식생지수를 결합한 지수 enhanced vegetation index adjusted nighttime light index를 사용하여 NTL이 관측된 지역과 관측되지 않은 지역 모두를 매핑하였다. 공간적으로 CO₂ 배출량을 추정 및 매핑하기 위해 한반도의 연간 총 배출량을 계산한 결과 2013년부터 2017년까지 11% 증가, 2017년부터 2020년까지 13% 감소하였다. 매핑 결과로 한반도 CO₂ 배출량 공간적 패턴이 도심지에 집중되어 있는 것을 확인하였다. 지역별 증가와 감소를 분석하기 위해 도심지를 포함한 17개의 지역으로 나눈 결과로는 수도권에서 한반도 CO₂ 배출량의 약 40%를 차지하고, 2013년 대비 2020년에 가장 큰 변화를 보이는 지역은 세종시가 96% 증가를 나타내고 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권3호
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• pp.301-316
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• 2012

본 연구에서는 한강수계 팔당댐 상류의 자연유출량에 대해 기존의 연구 결과를 바탕으로 TANK 모형 결과와 SWAT 모형결과를 비교함으로써, 기존 TANK 모형이 가지고 있는 한계및 문제점을 현실적으로 제시하고, 향후 SWAT 모형의 적용성 및 활용에 대해 검토하였다. TANK 모형의 매개변수 최적화가 이루어진 보정유역들(충주댐 및 소양강댐)의 모의결과를 볼 때 두 모형 모두 모형효율 0.8 이상의 높은 정도의 모의가 가능한 것으로 나타났으며, 첨두유량이 발생하는 홍수기에는 TANK의 결과가 SWAT보다 관측치에 근접하는 것으로 나타났다. 그러나 TANK 모형의 경우 주로 평수기 이상의 유량을 대상으로 보정을 수행하여 갈수기에 관측유량과 많은 차이를 보였으며, 특히 일정 유량 이하로 모의되지 않는 한계를 나타내었다. 반면, SWAT 모형은 일부 홍수사상을 제외하고 대체로 관측치의 경향을 잘 따르고 있으며, 유역 최종 출구인 팔당댐(한강F)에서의 상류댐 방류량을 고려한 모의유입량이 실제 관측유입량과 잘 일치하는 것으로 나타나(모형효율 0.9 수준), 댐 방류량과 인위적인 용수 수요가 없는 상태의 자연유출량의 추정이나 댐개발 전후에 따른 유량변동 평가 등에 있어 매우 높은 신뢰성을 보장하는 것으로 판단되었다. 아울러, TANK 모형의 최적화된 매개변수를 전이시켜 이용하는 대상유역들(평창A, 달천B, 섬강B, 인북A, 한강D, 홍천A)에 대한 결과를 SWAT 모형 결과와 비교할 때, 일부 홍수기를 제외하고는 평수기 이하에서 매우 불안정한 모의 결과를 나타내었으며, 보정유역들에 대한 결과와 마찬가지로 갈수기에 일정 유량이하로 모의되지 않는 문제가 나타났다. 이는 수자원 계획 및 관리의중요한 지표인 갈수량의 산정에 있어 TANK 모형의 적용에 많은 불확실성이 있음을 보여준다. 따라서 복잡 다양한 국내 유역의 특성을 보다 현실적으로 반영하고, 향후 유역내 도시화 등에 따른 토지이용 및 용수이용의 변화, 기후변화 등에 따른 수자원 계획 및 관리에 효율적으로 대처하기 위해서는 TANK와 같은 기존의 개념적 집중형 모형보다는 SWAT과 같은 물리적 기반의 유역모형 적용이 필요할 것으로 판단된다.