• 제목/요약/키워드: ENVIRONMENT COLOR

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변색기 고온에 의한 포도 '거봉'의 과피 착색 및 내생 호르몬 변화 (Skin Coloration and Endogenous Hormonal Changes of 'Kyoho' Grape by High Temperature at Veraison)

  • 류수현;조정건;정재훈;이슬기;한점화;김명수
    • 생물환경조절학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.234-242
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    • 2019
  • 여름철 고온에 의한 포도 '거봉'의 과피색 불량의 원인을 구명하기 위해, 고온에 따른 과피의 착색 및 식물호르몬 ABA와 GA의 함량 및 대사 관련 유전자의 발현을 분석하였다. 변색기부터 10일 동안의 고온에 의해 '거봉' 포도의 과피색 불량이 나타났으며, 착색을 제외한 나머지 과실품질에는 영향이 없었다. 과피의 총 안토시아닌이 고온처리에 의해 감소하였으며, 안토시아니딘 그룹별로는 malvidin과 peonidin이 대조구에 비해 감소하였다. 과피의 식물호르몬 ABA와 GA의 함량을 분석한 결과, ABA는 고온에 의해 감소하지 않았으며 오히려 대조구에 비해 약간 높은 경향을 보였다. GA는 고온 처리 종료 10일 후부터 대조구의 약 2배로 증가하였으며, 이로 인해 ABA/GA의 비율이 대조구에 비해 감소하였다. 시기별 안토시아닌 생합성 유전자의 발현을 분석한 결과, 초기 생합성 유전자는 고온에 의해 영향을 받지 않았고, 가장 마지막 단계를 조절하는 UFGT의 발현이 고온 처리에 의해 감소하였다. ABA와 GA의 대사 관련 유전자 발현을 분석한 결과, 고온에 의해 ABA의 생합성이 영향을 받지 않았고, GA의 생합성을 유도하는 GA20ox1의 발현이 증가하고 불활성화에 관여하는 GA2ox1/2의 발현이 감소하였다. 따라서 본 연구를 통해 변색 초기의 고온으로 인한 '거봉' 포도의 과피색 불량은 과피의 안토시아닌 생합성이 억제되었기 때문이었고, 안토시아닌 생합성이 ABA의 절대적인 함량 보다는 ABA와 GA의 비율로서 조절되고 있다고 판단되었다.

이산화염소 가스 처리 농도에 따른 수출 딸기 '매향'의 상품성 변화 (Changes in Marketability of Strawberry 'Maehyang' for Export as Affected by Concentration of Gaseous Chlorine Dioxide Treatment)

  • 김혜민;황승재
    • 생물환경조절학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.166-171
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    • 2019
  • 본 연구는 수출 딸기 '매향'의 상품성 유지를 위한 이산화염소 가스 농도 및 처리 효과를 구명하고자 수행되었다. 과피의 착색이 $60{\pm}5%$로 진행된 딸기를 수확한 후 $10^{\circ}C$로 설정된 저온저장고에서 이산화염소 가스를 무처리(대조구), 0.2와 $0.4mg{\cdot}L^{-1}$의 농도에 각각 30분간 노출시킨 처리, 저장기간 동안 이산화염소 가스를 $0.4mg{\cdot}L^{-1}$의 농도로 지속적으로 노출시킨 처리로 총 4가지 처리를 수행하였다. 딸기의 무게 손실률, 경도, 당도, 색도, 잿빛곰팡이 발생률, 품질 등급을 저온저장고에 저장하면서 16일간 3일 간격으로 조사하였다. 무게 손실률은 이산화염소 가스 $0.2mg{\cdot}L^{-1}$ 처리에서 지속적으로 높았고, 이산화염소 가스가 지속적으로 처리됐을 때 무게 손실률은 다른 처리들에 비해 낮은 경향을 보였다. 경도는 저장 13일째 이산화염소 가스 0.2와 $0.4mg{\cdot}L^{-1}$ 처리에서 유의적으로 높았다. 당도는 지속적인 이산화염소 가스 처리에서 낮은 경향을 보였다. 색도는 이산화염소 가스 농도 및 처리 방법에 따른 경향성을 보이지 않았다. 지속적인 이산화염소 가스 처리에서 저장 13일째까지는 잿빛곰팡이가 발생하지 않았다. 품질 등급은 이산화염소 처리구에서 대조구에 비해 낮은 경향을 보였다. 결과적으로 수확 후 저장기간 동안 수출 딸기 '매향'에 이산화염소 가스를 지속적으로 처리함으로써 무게 손실률과 잿빛곰팡이 발생률을 감소시킬 수 있었다. 하지만 과실의 품질 등급을 유지시킬 수 있는 방안에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

완전제어형 식물공장에서 광량과 광질, 광주기가 들깨의 생장에 미치는 영향 (Effects of Light Intensity, Light Quality and Photoperiod for Growth of Perilla in a Closed-type Plant Factory System)

  • 설성관;백영택;조영열
    • 생물환경조절학회지
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    • 제31권3호
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    • pp.180-187
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    • 2022
  • 식물공장에서 적합한 광을 선정하기 위해서는 양적인 측면과 기능적 측면 뿐만 아니라 운영비를 고려하기 위하여 전기에너지이용효율과 광이용효율을 동시에 고려해야 하는데 본 연구에서는 들깨를 위한 LED광원의 광량, 적색광과 청색광의 혼합 비율과 광주기 조건별 생육 특성과 전기에너지이용효율과 광이용효율을 함께 비교하였다. 광량 처리구는 60, 130, 230, 320µmol·m-2·s-1 조건으로, 광질 처리구는 적색광과 청색광의 혼합 비율 8:2, 6:4, 4:6, 2:8 조건으로, 일장 처리구는 낮 기준 9, 12, 15, 18시간으로 처리하였다. 광량 실험에서는 광량이 높을수록 생육량이 늘어나는데 비해 소비전력당 건물중의 광이용효율은 유의차가 없었다. 소비전력당 엽생체중을 추가로 비교해보면 320µmol·m-2·s-1 처리구에서만 유의적으로 낮은 효율을 보였고 이외의 처리구에서는 유의차가 없었기 때문에 생산량이 가장 많은 230µmol·m-2·s-1가 가장 효율적이었다. 광질 실험에서는 적색광과 청색광의 혼합 비율은 RB 8:2에서 생육량과 광이용효율이 동시에 높게 측정되었고 색차와 flavonoids 함량에서는 유의차가 발생하지 않아 Red: Blue 비율 8:2가 가장 적합한 조건이었다. 광주기 실험에서는 광주기가 길어질수록 높은 생육량을 나타냈는데 일장 12시간이상에서는 생육량의 유의차가 없었으므로 광소비 효율을 고려한 12시간이 적합한 조건이었다. 이상의 결과를 바탕으로 식물공장에서 들깨 생육을 위한 LED 광 환경 조건으로는 광도, 광질과 일장은 각각 230µmol·m-2·s-1 이상, 8:2와 12시간 이상이었다.

금당천에 서식하는 얼록동사리(Odontobutis interrupta)의 생태 특징 (Ecological Characteristics of Korean Dark Sleeper, Odontobutis interrupta in Geumdang Stream, Korea)

  • 변화근
    • 한국환경생태학회지
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    • 제37권1호
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    • pp.86-93
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    • 2023
  • 얼록동사리(Odontobutis interrupta)의 생태적 특징을 연구하기 위해 2021년 1월부터 2021년 12월까지 금당천에서 조사를 실시하였다. 본 종의 서식지 하상구조는 모래(sand)와 진흙(mud)이 풍부하였다. 수심은 평균 48(21~124)cm로 다소 깊었으며, 유속이 0.24(0.08~0.36)m/sec로 느렸다. 암수 성비는 1 : 0.98 이었고, 채집된 개체의 전장 범위는 23mm에서 162mm 이었다. 전장빈도분포도에 따른 연령은 5월 기준 전장이 23~59mm는 만 1년생, 60~99mm는 만 2년생, 100~139mm는 만 3년생, 140~162mm는 만 4년생 이상으로 추정되었다. 2차성징으로 생식적 유두(genital papilla)는 암컷의 경우 원통형 모양으로 끝의 안쪽이 비어 있으며 직경이 수컷에 비해 컷으며 수컷은 끝이 뾰족하여 원뿔 모양이었다. 성적성숙이 이루어진 수컷은 혼인색으로 복부와 몸통 전체가 검은색을 띄었다. 암컷의 경우 60~69mm에 해당하는 일부 개체만 성적성숙을 하였고 70mm 이상이면 모두 성적성숙을 하였다. 수컷은 70~79mm에 해당하는 개체 중 일부만 성적성숙을 하였고 80mm 이상에서 모두 성적성숙이 이루어졌다. 산란시기는 5월부터 시작되어 7월에 끝났으며(수온 19.6~29℃) 산란 성기는 6월로 추정되었다(수온 26℃). 포란수는 평균 2,473(883~4,955)개 이었고 성숙란은 짙은 노란색 구형으로 직경이 1.42(1.20~0.54)mm 이었다. 전장-체중과의 상관관계식은 BW=0.0000006TL3.21로 상수 a는 0.0000006를, 매개변수 b는 3.21 이었다. 비만도 지수는 평균 K=1.67(1.18~2.43) 이었고 기울기(Slope)는 0.116로 양의 값을 나타내었다.

가정용 수경재배기에서 재배한 로메인상추의 생육에 적합한 양액 강도와 NH4+:NO3-의 비율 (Optimum Strength and NH4+:NO3- Ratio of Nutrient Solution for Romaine Lettuce Cultivated in a Home Hydroponic System)

  • 노경덕;정병룡
    • 생물환경조절학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.97-105
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    • 2023
  • 본 연구는 대표적인 엽채류인 로메인(Lactuca sativa L. var. longiflora) 'Caesar Green'의 수경재배에 적절한 양액 강도와 NH4+ :NO3-의 비율을 찾기 위해 수행하였다. 첫 실험에서는 한 상업용 양액(Peters, 20-20-20)과 실험실에서 제조한 다목적 양액(GNU solution)을 2수준의 강도(GNU1, 100%; GNU2, 70%)로 조절하여 사용하였다. 발아속도는 GNU1보다 GNU2와 Peters에서 더 빨랐다. GNU1과 GNU2로 재배한 로메인이 Peters에서 재배된 것보다 초장, 엽장, 엽폭, 생체중이 더 컸다. 반면 Peters에서 재배한 로메인의 뿌리는 색이 어둡고 뿌리털이 짧았다. 조직 내 NH4+ 함량은 Peters에서 GNU1 과 GNU2보다 유의하게 높았다. 두번째 실험에서는 GNU1과 GNU2 양액을 질소 형태 비율(NH4+ :NO3-;100:0, 83.3:16.7, 66.7:33.3 및 50:50)에 따라 총 8가지로 조성하였다. NH4+ :NO3- 비율을 50:50으로 처리했을 때 조직 내 NH4+ 함량이 가장 높았고 독성 증상이 나타났다. 결론적으로 순환형 저면관수 수경재배 시스템에서 로메인에는 GNU2-2가 적합한 양액이었다. 두 실험 모두 비교적 이온 강도가 낮은 양액인 GNU2 그룹에서 더 많은 생장을 보였다. GNU2-2 양액에서 가장 높은 생체중을 보이면서도 NO3-의 조직 내 함량이 낮았다. 이는 GNU2 하위 그룹이 이온 강도가 낮기 때문에 조직 내 잉여 NO3-의 축적을 억제한다는 점에서 식품안전성 측면에서 더 유리했다. 또한 이것은 양액에의 무기양분 투입 절대량을 줄일 수 있다는 점에서 바람직하다.

GOCI 자료를 활용한 한국 연근해 살오징어의 계절별 서식적합지수 모델 개발 (Development of Seasonal Habitat Suitability Indices for the Todarodes Pacificus around South Korea Based on GOCI Data)

  • 이선주;최종국;박명숙;김상우
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제39권6_2호
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    • pp.1635-1650
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    • 2023
  • 지구온난화로 인한 해수면온도 상승은 해양 생태계와 해양 생물에 열적 스트레스를 유발하여 해양 종의 생산성과 분포에 심각한 영향을 미친다. 이와 관련하여 최근 우리나라의 수산자원 중 살오징어의 어획량이 지속적으로 감소하고 있다. 본 연구에서는 지속적인 수산자원 관리를 위하여 어장 형성에 영향을 주는 해양환경을 분석하고 천리안해양관측위성 자료를 비롯한 여러 위성자료들을 이용하여 계절별 살오징어 서식지적합 모델을 개발하였다. 해수면온도는 14.11-26.16℃, 해수면높이는 0.56-0.82 m, 엽록소-a 농도는 0.31-1.52 mg m-3, 일차생산량은 580.96-1574.13 mg C m-2 day-1인 범위에서 평균적으로 약 83%의 살오징어가 어획되는 것을 확인하였다. 계절별로 적합지수를 곡선 접합한 후, 네 가지 통계 방법으로 서식지적합지수를 개발하였고 그 중 산술평균을 사용한 모델이 가장 좋은 성능을 보였다. 개발한 통계 모델과 2019년 어획량 자료와 비교하였을 때, 계절별로 다른 해역에 생성되는 어장과 어획량이 높은 곳에 서식지적합지수가 높게 나타나는 것을 확인하여 모델이 잘 개발될 것을 볼 수 있었다. 또한, 살오징어의 어장 형성과 관련이 높은 해수면온도의 뚜렷한 증가 추세를 확인하였으며 앞으로 지속될 해양 온난화에 의해 어장이 변화할 것으로 예상이 된다. 수산자원 관리를 위해서는 꾸준히 모니터링하는 것이 필요하다고 보여진다.

콩 시판 브랜드 제품의 외관 품질 평가 (Evaluation of External Quality of Brand Soybeans)

  • 정승근;우선희;김홍식
    • 한국작물학회지
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    • 제52권3호
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    • pp.239-248
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    • 2007
  • 현재 판매되고 있는 브랜드콩 100개(장류용 콩 32개, 검정콩 45개, 약콩 17개 및 나물용 콩 6개)를 2006년에 전국의 중대형마트에서 수집하고, 대비하기 위하여 재래시장에서 판매되는 콩 10개를 수집하여 표시의 정확성과 외관 품질을 분석한 결과는 다음과 같다. 1. 브랜드콩의 명칭은 영양성, 친환경 또는 친근감을 느끼는 용어와 함께 장류용 콩은 백태와 황태, 검정콩은 검정콩, 서리태, 늦서리태, 흑태, 청태, 속청, 속태, 그리고 약콩과 나물용 콩 등으로 다양하게 표기하였다. 2. 시판되는 콩의 판매단위는 1 kg 포장이 30%이고, 500 g 포장이 59%였으며, 최소포장단위는 200 g이었다. 표시중량과 실중량의 편차는 70%가 ${\pm}1%$였고, 약 2/3는 실중량이 표시중량 이상으로 비교적 정확하였다. 3. 상품에 무농약 농산물로 표시된 것이 6개였고, 특품 또는 상품으로 표시된 것이 9개였으나 외관 품질과는 관계가 적었다. 4. 상품화되어 판매되는 콩의 100립중 범위는 장류용 콩이 $23.7{\sim}47.8g$, 검정콩은 $21.9{\sim}44.5g$ 그리고 약콩과 나물용 콩은 $9.5{\sim}15.0g$이었다. 장류용 콩과 검정콩은 100 립중 범위가 비슷하였으나 장류용 콩은 29 g 이하가 63%인데 비하여 검정콩은 78%가 30 g이상으로 검정콩이 대체적으로 굵었다. 5. 장류용 콩과 검정콩을 크기 6.70 mm 체로 선별하였을 때 남는 콩의 비율은 평균과 최대치가 각각 87.4%와 86.5% 및 99.9%와 99.5%로 비슷하였으나 최소치는 각각 70.7%와 14.4%로 차이가 컸다. 콩의 100립중과 6.7mm 체로 선별하여 남은 콩의 비율은 유의한 정의 상관(각각 0.7488**과 0.7874**)이 있었다. 6. 종실의 100립중이 30 g 이상인 것들은 선별 비율이 90% 이상으로 차이가 작고 종실의 크기가 균일하였으나, 30 g 이하인 것들은 100립중이 낮을수록 선별되는 비율이 낮아 균일도가 떨어졌다. 7 제색(臍色)과 종실의 형태에 의하여 종실의 혼입여부를 조사한 결과 수집 브랜드콩의 76%는 10% 이상 서로 다른 종실들이 혼합되었는데, 장류용 콩은 90% 이상 혼입되어 검정콩 또는 약콩과 나물용 콩에 비하여 혼입율이 높았다. 8. 상품의 20%에 돌, 포대조각, 나무 조각, 곤충의 유충, 균사, 이종 콩 종자 등과 같은 이물질이 섞여 있어 상품의 품질을 저하시키는 원인이 되었다. 9. 브랜드콩의 용적중은 762 g $L^{-1}$였고, $645{\sim}820g\;L^{-1}$의 범위로 변이가 컸으며, 장류용 콩이 $747g\;L^{-1}$로 가장 낮았고, 약콩이 $758g\;L^{-1}$로 가장 높았다. 10. 재래시장에서 구입한 콩과 브랜드콩은 100립중, 정립율, 이물질 함량, 용적중 등 품질 평가 기준에서 차이가 없었다.

연잎 분말 첨가량에 따른 청포묵의 항산화 특성 (Antioxidant Properties of the Lotus Leaf Powder Content of Cheongpomuk)

  • 문정희;홍기운;유승석
    • 한국조리학회지
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    • 제22권7호
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    • pp.112-130
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    • 2016
  • 본 연구에서는 연잎의 다양한 효능을 가공식품에 활용하여 기능성 식품으로 연잎 분말의 첨가량에 따른 청포묵의 수분, 색도, 저장기간에 따른 색도, 이수율, Texture, 총 페놀성 화합물 함량, DPPH 소거능, 기호도 조사를 분석 실시하였다. 연잎 분말 첨가량에 따른 청포묵의 저장기간에 따른 Texture의 경우, 경도(hardness)는 제조한 직후에 Control 첨가구는 $0.38g/cm^2$, CCD 1% 첨가구는 $0.40g/cm^2$, CCD 3% 첨가구는 $0.42g/cm^2$, CCD 5%는 $0.37g/cm^2$, GGD 1% 첨가구는 $0.42g/cm^2$, GGD 3% 첨가구는 $0.39g/cm^2$, GGD 5% 첨가구는 $0.35g/cm^2$, JLD 1% 첨가구는 $0.39g/cm^2$, JLD 3% 첨가구는 $0.33g/cm^2$, JLD 5% 첨가구는 $0.32g/cm^2$로 JLD 5% 첨가구는 가장 낮은 경향을 나타내었고, CCD 3% 첨가구와 GGD 1% 첨가구에서 가장 높은 경향을 나타내었으며, 각각의 시료 간에 유의적 차이를 나타내었다. 연잎 분말 첨가량에 따른 청포묵의 DPPH radical 소거능은 GGD 5%의 첨가구는 Control의 첨가구에 비해 약 22배의 증가량을 나타내었으며 연잎 분말의 첨가 비율이 증가할수록 시료간의 약간의 차이는 있으나, DPPH radical 소거능이 증가하는 경향을 나타내었다. 총 페놀성 화합물 함량은 Control 첨가구의 총 페놀성 화합물 함량은 6.65 mg CE/100 g을 나타내었으며, CCD 1%의 첨가구는 7.48 mg CE/100 g, CCD 3%의 첨가구는 15.82 mg CE/100 g, CCD 5%의 첨가구는 20.15 mg CE/100 g, GGD 1%의 첨가구는 15.55 mg CE/100 g, GGD 3%의 첨가구는 23.02 mg CE/100 g, GGD 5%의 첨가구는 26.95 mg CE/100 g, JLD 1%의 첨가구는 3.92 mg CE/100 g, JLD 3%의 첨가구는 16.72 mg CE/100 g, JLD 5%의 첨가구는 26.58 mg CE/100을 나타내었다. 연잎 분말 첨가량에 따른 청포묵의 두 그룹 간의 색과 향, 맛, 탄력성, 전체적인 기호도를 분석한 결과, 조리 전문 강사 그룹과 조리학과 학생부간의 색은 조리 전문 강사 그룹에서 유의하게 높았으며 향과 맛, 탄력성, 전체적인 기호도에서 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 이상의 연구 결과, 지역별 연의 생육 조건 및 재배 환경에 따라 연잎 분말을 이용한 가공식품에 유용하게 활용되어 다양한 기능성 식품을 개발 할 수 있으리라 생각되며, 연잎 청포묵 제조시 전체적으로 3% 연잎 분말이 가장 적합하다고 사료된다.

쇼핑몰 이미지 저작권보호를 위한 영상 워터마킹 (Image Watermarking for Copyright Protection of Images on Shopping Mall)

  • 배경율
    • 지능정보연구
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    • 제19권4호
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    • pp.147-157
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    • 2013
  • 디지털 환경의 도래와 언제 어디서나 접근할 수 있는 고속 네트워크의 도입으로 디지털 콘텐츠의 자유로운 유통과 이용이 가능해졌다. 이러한 환경은 역설적으로 다양한 저작권 침해를 불러 일으키고 있으며, 온라인 쇼핑몰에서 사용하는 상품 이미지의 도용이 빈번하게 발생하고 있다. 인터넷 쇼핑몰에 올라오는 상품 이미지와 관련해서는 저작물성에 대한 시비가 많이 일어나고 있다. 2001년 대법원 판결에 의하면 햄 광고를 위하여 촬영한 사진은 단순히 제품의 모습을 전달하는 사물의 복제에 불과할 뿐 창작적인 표현이 아니라고 적시하였다. 다만 촬영자의 손해액에 대해서는 인정함으로써 광고사진 촬영에 소요되는 통상적인 비용을 손해액으로 산정하게 하였다. 상품 사진 이외의 실내사진이라 하여도 '한정된 공간에서 촬영되어 누가 찍어도 동일한 사진'이 나올 수 밖에 없는 경우에는 창작성을 인정하지 않고 있다. 2003년 서울지방법원의 판례는 쇼핑몰에 사용된 사진에서 피사체의 선정, 구도의 설정, 빛의 방향과 양의 조절, 카메라 각도의 설정, 셔터의 속도, 셔터찬스의 포착 기타 촬영방법, 현상 및 인화 등의 과정에서 촬영자의 개성과 창조성이 인정되면 저작권법에 의하여 보호되는 저작물에 해당한다고 선고하여 손해를 인정하였다. 결국 쇼핑몰 이미지도 저작권법상의 보호를 받기 위해서는 단순한 제품의 상태를 전달하는 것이 아니라 촬영자의 개성과 창조성이 인정될 수 있는 노력이 필요하다는 것이며, 이에 따라 쇼핑몰 이미지를 제작하는 비용이 상승하고 저작권보호의 필요성은 더욱 높아지게 되었다. 온라인 쇼핑몰의 상품 이미지는 풍경사진이나 인물사진과 같은 일반 영상과 달리 매우 독특한 구성을 갖고 있으며, 따라서 일반 영상을 위한 이미지 워터마킹 기술로는 워터마킹 기술의 요구사항을 만족시킬 수 없다. 쇼핑몰에서 주로 사용되는 상품 이미지들은 배경이 흰색이거나 검은색, 또는 계조(gradient)색상으로 이루어져 있어서 워터마크를 삽입할 수 있는 공간으로 활용이 어렵고, 약간의 변화에도 민감하게 느껴지는 영역이다. 본 연구에서는 쇼핑몰에 사용되는 이미지의 특성을 분석하고 이에 적합한 이미지 워터마킹 기술을 제안하였다. 제안된 이미지 워터마킹 기술은 상품 이미지를 작은 블록으로 분할하고, 해당 블록에 대해서 DCT 양자화 처리를 함으로써 워터마크 정보를 삽입할 수 있도록 하였다. 균일한 DCT 계수 양자화 값의 처리는 시각적으로 영상에 블록화 현상을 불러오기 때문에 제안한 알고리즘에서는 블록의 경계 면에 붙어있는 영상 값에 대해서는 양자화 값의 분배를 작게 하고, 경계 면에서 멀리 떨어져있는 영상 값에 대해서는 양자화 값의 분배를 크게 함으로써 영상의 객관적 품질뿐 아니라 시각적으로 느끼는 주관적 품질도 향상 시켰다. 제안한 알고리즘에 의해서 워터마크가 삽입된 쇼핑몰 이미지의 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)은 40.7~48.5[dB]로 매우 우수한 품질을 보였으며, 일반 쇼핑몰 이미지에서 많이 사용되는 JPEG 압축은 QF가 70 이상인 경우에는 BER이 0이 나왔다.

지하수내 갈색 부유/침전 물질의 생성 반응에 관한 평형 및 반응속도론적 연구: 적정 양수 기법 및 탁도 제거 방안에 대한 제안 (Geochemical Equilibria and Kinetics of the Formation of Brown-Colored Suspended/Precipitated Matter in Groundwater: Suggestion to Proper Pumping and Turbidity Treatment Methods)

  • 채기탁;윤성택;염승준;김남진;민중혁
    • 대한지하수환경학회지
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    • 제7권3호
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    • pp.103-115
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    • 2000
  • 갈색 침전물의 생성은 우리나라 지하수의 개발 및 공급에 있어 흔히 발생하는 문제 중의 하나인데, 이에 따라 색도, 맛, 탁도 및 용존 철 함량 등의 항목에 있어 먹는 물 수질 기준을 초과하게 되고, 물 공급 시스템에 스케일링의 문제를 야기하게 된다. 경기도 파주 지역 지하수의 경우에도 양수 후 몇 시간 내에 갈색 침전물이 형성되어 수질을 악화시키고 있다. 본 연구에서는 지하수의 탁도를 유발하는 원인과 지화학적 반응 경로를 이해하고자, 평형열역학 및 반응속도론적 접근을 통하여 갈색 침전물의 형성과정을 파악하였다. 본 연구결과는 침전물의 형성을 최소화하기 위한 적정 양수 기법은 물론 수질 향상을 위한 최적 수처리 기법을 설계하는데 있어 중요한 자료로 활용될 것이다. 파주 지역의 암반 지하수는 물/암석(편마암)반응에 의해 Ca-$HCO_3$형의 수질 특성을 보인다. SEM-EDS 및 XRD 분석 결과, 갈색 침전물은 비정질의 함철 산화물 또는 수산화물로 해석된다. 다양한 공극 크기(6, 4, 1, 0.45, 0.2 $\mu\textrm{m}$)를 갖는 여과지를 이용한 다단계 여과 결과, 이들 침전물은 크기에 있어 대부분 1 내지 0.45$\mu\textrm{m}$의 입도를 갖는 콜로이드 형태이지만, 질량 분포로 볼 때는 1 내지 6$\mu\textrm{m}$범위가 우세함(총 질량의 약 81%)을 알 수 있다. 다량의 용존 철(II)은 지하수 유동 중에 철 함량이 높은(최대 3wt.%) 단층 파쇄암 내의 녹니석(clinochore)의 용해로부터 기원하는 것으로 판단된다. PHREEQC 프로그램을 이용한 포화지수 계산 및 pH-Eh 관계도에 대한 검토 결과, 침전물은 함철 수산화물임이 확인되며, 환원 조건에 있던 심부 지하수가 양수에 의해 산소에 노출되면서 화학성 변화(특히, 산화)에 의하여 침전함을 알 수 있다. 양수 이후의 시간 경과와 더불어 양수된 지하수의 pH, DO, 알칼리도는 점차 감소하며. 탁도는 증가하다가 일정 시간 경과 후 감소하는 경향을 보인다. 양수 이후의 경과 시간에 따른 용존 철(II)의 농도 감소율(즉, 반응 속도)은 Fe(II)=10.l exp(-0.0009t)로 표현된다. 따라서 갈색 침전물의 생성 반응은 양수 및 양수 후 저장 과정 중에 산소의 유입에 따른 산화 반응에 기인하며, 그 반응은 시간, 산소분압 및 pH에 의존함을 알 수 있다. 탁도를 제거하여 음용 가능한 수질을 확보하기 위해서는, 충분한 시간 동안 충분한 크기를 갖는 탱크 내에서의 다단계 저장 및 폭기를 거친 이후에 응집된 침전물에 대한 여과가 제안된다. 이때, 비용 절감 차원에서 상이한 입도 조건에서의 다단계 여과가 효과적일 것으로 생각된다. 한편, 개발 관정 내에서의 스케일링을 최소화하기 위해서는 심부 지하수로 산소가 풍부한 천층 지하수가 유입되는 과정을 최소화할 필요가 있다. 이를 위해서는 적정 채수량 범위 내에서의 지속적인 양수가 효과적일 것이다. 아울러, 산소가 풍부한 천층 지하수의 채수를 위한 별도의 관정 설치도 고려할 수 있을 것이다.

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