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EEG Feature Engineering for Machine Learning-Based CPAP Titration Optimization in Obstructive Sleep Apnea

  • Juhyeong Kang;Yeojin Kim;Jiseon Yang;Seungwon Chung;Sungeun Hwang;Uran Oh;Hyang Woon Lee
    • International journal of advanced smart convergence
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    • 제12권3호
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    • pp.89-103
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    • 2023
  • Obstructive sleep apnea (OSA) is one of the most prevalent sleep disorders that can lead to serious consequences, including hypertension and/or cardiovascular diseases, if not treated promptly. Continuous positive airway pressure (CPAP) is widely recognized as the most effective treatment for OSA, which needs the proper titration of airway pressure to achieve the most effective treatment results. However, the process of CPAP titration can be time-consuming and cumbersome. There is a growing importance in predicting personalized CPAP pressure before CPAP treatment. The primary objective of this study was to optimize the CPAP titration process for obstructive sleep apnea patients through EEG feature engineering with machine learning techniques. We aimed to identify and utilize the most critical EEG features to forecast key OSA predictive indicators, ultimately facilitating more precise and personalized CPAP treatment strategies. Here, we analyzed 126 OSA patients' PSG datasets before and after the CPAP treatment. We extracted 29 EEG features to predict the features that have high importance on the OSA prediction index which are AHI and SpO2 by applying the Shapley Additive exPlanation (SHAP) method. Through extracted EEG features, we confirmed the six EEG features that had high importance in predicting AHI and SpO2 using XGBoost, Support Vector Machine regression, and Random Forest Regression. By utilizing the predictive capabilities of EEG-derived features for AHI and SpO2, we can better understand and evaluate the condition of patients undergoing CPAP treatment. The ability to predict these key indicators accurately provides more immediate insight into the patient's sleep quality and potential disturbances. This not only ensures the efficiency of the diagnostic process but also provides more tailored and effective treatment approach. Consequently, the integration of EEG analysis into the sleep study protocol has the potential to revolutionize sleep diagnostics, offering a time-saving, and ultimately more effective evaluation for patients with sleep-related disorders.

OPC UA를 활용한 이기종 로봇의 실시간 디지털 트윈 설계 및 구현 (Design and Implementation of Real-time Digital Twin in Heterogeneous Robots using OPC UA)

  • 김지형
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제23권4호
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    • pp.189-196
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    • 2023
  • 4차 산업혁명을 주도하는 기술로서 IoT, 빅데이터, 인공지능, CPS 등이 발전하면서 산업 현장에서 생산성과 효율성을 향상시키기 위한 디지털 트윈의 중요성이 부각되고 있다. 디지털 트윈은 실제 물리적 객체들의 디지털 복제로서, 객체의 속성과 상태를 유지하며 작동하는 가상 모델이다. CPS는 사이버 세계와 물리 세계의 상호작용을 위한 시스템으로, 디지털 트윈은 CPS의 고급형 기술로 볼 수 있다. 디지털 트윈은 AI, XR, 5G 등 다양한 요소 기술의 등장으로 구현 속도가 가속화되었다. 센서 기술의 발전과 IoT, 인공지능, 빅데이터, 클라우드 등의 관련 기술 발전으로 디지털 트윈 시장이 성장하고 있다. 이에 따라 기업들은 비즈니스 인텔리전스와 관련된 솔루션을 도입하여 프로세스 최적화, 비용 효율성, 생산성을 향상시키는 경향이 있다. 본 연구에서는 디지털 트윈 기술과 CPS를 결합하여 이기종 로봇의 실시간 3D 디지털 트윈을 구축하는 것이 목표이다. 이를 위해 유비씨의 FLEXING CPS와 FLEXING EDGE를 활용하여 데이터 수집과 관리를 수행한다. 프로젝트 구성원은 프로토콜 설정, 데이터 수집 및 전달, 3D 디지털 트윈 시뮬레이션을 담당한다. 이를 통해 CPS와 디지털 트윈을 통합한 기술의 가능성을 확인하고, 산업 현장에서 생산성과 효율성을 향상시킬 수 있다.

해양성 발광박테리아를 이용한 해양환경 독성평가 시험법 개발: N-Tox test (Development of Marine Toxicity Standard Method for Marine Luminescent Bacteria: Introduction of N-Tox test)

  • 이규태;박경수;김평중
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제13권2호
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    • pp.156-163
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    • 2008
  • 해양 기원의 발광박테리아 Vibrio fischeri를 이용한 발광박테리아 독성시험법은 1980년대 초반에 소개된 이후 많은 연구자들에 의해 이용되어오다 1998년 국제공인시험법으로 등재되어 지금은 전 세계적으로 이용되고 있다. 이 시험법은 테스트하고자하는 화학물질이나 환경시료에 발광박테리아를 30분간 노출시킨 후 나타나는 발광량 감소의 정도로서 독성 유무나 강도를 평가하는 방법으로서 신속성, 정밀성, 민감성, 경제성이 뛰어나다는 평가를 받고 있으며, 시험생물의 유지/배양없이 상용화된 키트 제품을 이용하여 독성 시험을 수행할 수 있다. 본 연구에서는 해양성 발광 박테리아 독성평가 키트로 판매되는 상용화제품(N-Tox)을 이용하여 수행된 결과를 제시하였다. 시험법 개발 및 표준화를 위한 시험항목으로는 시료 주입량, 발광량과 같은 기본 항목 테스트와 표준독성물질을 이용한 정도관리 테스트, 화학물질 및 현장시료에 대한 테스트가 포함되었다. 이 시험법은 자동화되어 누구나 쉽게 수행이 가능하면서도, 시험 결과 독성물질에 대한 용량-반응 관계가 확실하게 평가되고, 정밀도가 뛰어나며, 현장시료 독성평가에 이용할 수 있을 정도의 민감성을 지닌 것으로 입증되었다. 따라서 아직 생물검정이 보편화되지 않은 국내에서 편리하게 이용할 수 있는 표준독성시험방법의 하나로서 활용 가능하다고 사료된다.

Importance of an Integrated Assessment of Functional Disability and Work Ability in Workers Affected by Low Back Pain

  • Fabrizio Russo;Cristina Di Tecco;Simone Russo;Giorgia Petrucci;Gianluca Vadala;Vincenzo Denaro;Sergio Iavicoli
    • Safety and Health at Work
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    • 제15권1호
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    • pp.66-72
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    • 2024
  • Background: This study examines the relationship between functional disability and work ability in workers affected by low back pain (LBP) through an analysis of correlations between the Oswestry Disability Index (ODI) and Work Ability Index (WAI). The role of personal and work factors on functional disability/work ability levels has also been studied. LBP is the most common musculoskeletal problem and a major disabling health problem worldwide. Its etiology is multifactorial. Multidisciplinary approaches may help reduce the burden of pain and disability and improve job continuity and reintegration at work. Methods: A cohort of 264 patients affected by LBP from an Italian outpatient clinic were included in a clinical diagnostic/therapeutic trial aiming at rehabilitation and return to work through an integrated investigation protocol. Data were collected during the first medical examination using anamnestic and clinical tools. The final sample is composed of 252 patients, 57.1% man, 44.0 % blue collars, 46.4% with the high school degree, 45.6% married. Results: WAI and ODI reported a negative and fair correlation (r = -0.454; p = .000). Workers with acute LBP symptoms have a higher probability of severe disability than those with chronic LBP symptoms. White collars without depressive symptoms reported higher work ability - even in chronic disability conditions-than those with depressive symptoms. Conclusion: The study found that ODI and WAI have a convergent validity and this suggests that the two tools measure capture distinctive aspects of disability related to personal, environmental, and occupational characteristics. The most important and modifiable prognostic factors found for ODI and WAI were depressive symptoms, workday absence, and intensity of back pain. The study also found a mild association between age and ODI. The study's findings highlight the importance of using a multidisciplinary approach to manage and prevent disability due to LBP.

항공운송인의 손해배상책임 면제에 관한 법적 고찰 (A study on the exemption of liability of air carriers)

  • 소재선;이창규
    • 항공우주정책ㆍ법학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.95-116
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    • 2015
  • 항공운송계약은 객체에 따라 항공여객운송계약과 항공물건운송계약으로 분별된다. 항공운송 사고는 인적 물적 피해를 수반하기 때문에 피해의 분석을 다각도로 접근할 필요가 있으며, 항공운송인의 손해배상책임 논의는 크게 (1) 원인 사유, (2) 제한 사유, (3) 면제 사유로 나눠볼 수 있다. 우리 상법에서 손해배상책임의 소멸을 위한 면제사유는 조약과 국내법이 혼재되어 있는바 이에 대한 가늠이 필요하다. 상법과 항공운송 관련 조약은 항공운송인은 여객의 연착으로 인한 손해에 대하여 항공운송인측이 손해를 방지하기 위해 합리적으로 요구되는 모든 조치를 취하였다는 것 또는 조치를 취하는 것이 불가능하였다는 점을 증명한 경우에는 책임이 면제된다. 그래서 어떠한 경우에 합리적으로 요구되는 모든 조치의 요건을 달성하였는지가 문제이다. 개정 상법 항공운송편은 국제항공운송에서 세계적으로 활용되는 조약들의 내용을 우리 실정에 맞게 반영하여 국제적 기준에 맞으면서 체계상으로도 육상 해상 항공운송을 포괄하는 특징을 갖고 있다. 그러나 상법은 운송계약상 항공운송인의 손해배상책임 문제를 규율하는 몬트리올 협약을 주로 반영하면서 동 협약이 가지고 있던 문제들도 그대로 안게 되었으므로 국내 상황에 맞게 변형 및 생략을 통해 동 협약의 규정을 수용함으로 인해 발생하는 문제들도 생겨나게 되었다. "상법" 제907조 제1항 제909조 제914조에서의 '합리적으로 요구되는 모든 조치'에 대한 분석이 필요하다. 항공운송으로 인한 손해에 관하여 항공운송인에게 기산일로터 2년 내에 재판상 청구가 없으면 항공운송인의 책임은 소멸하는데 이와 같은 2년의 제소기간은 국내법상 어떤 의미로 해석되는지 여부와 연장이나 중단은 합리적인 주의와 사고방지를 위한 적극적인 조치를 다하는 것으로 판단해야 할 것이다.

고도 하수처리장의 전과정평가에 따른 환경성 및 경제성 평가 (Evaluation of Environmental and Economic Impacts of Advanced Wastewater Treatment Plants with Life Cycle Assessment)

  • 표세희;김민정;이승철;유창규
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제52권4호
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    • pp.503-515
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    • 2014
  • 최근 하수처리장의 질소 및 인 방류수 수질기준이 강화되고 슬러지의 해양투기가 금지됨에 따라 기존 표준활성슬러지공법의 고도처리공법으로의 증설 및 새로운 하수슬러지 처리공법에 대한 환경성, 경제성 평가의 필요성이 증가하고 있다. 이러한 고도처리 및 슬러지 처리공법은 운영 단계뿐만 아니라 건설, 폐기를 포함한 전과정에 걸쳐 환경 전반에 영향을 미치며 경제적 비용을 소모하므로, 본 연구에서는 건설에서부터 폐기까지의 전과정을 고려하여 고도처리공정 및 슬러지 처리 공법의 환경성, 경제성을 평가하고자 한다. 고도처리공법으로 Anaerobic/Anoxic/Oxic ($A_2O$), Bamard Denitrification Phosphate (Bardenpho), Virginia Initiative Plant (VIP), Modified University of Cape Town (MUCT) 공법을, 슬러지 처리공법으로는 매립, 소각, 퇴비화를 선정하였다. 각 공법에 따른 환경성, 경제성 평가를 위하여 International organization for standardization (ISO)에서 제시하는 가이드라인을 따라 전과정평가를 수행하였으며, 전생애비용을 산정 비교하였다. 각 고도처리 공법에 대한 평가 결과, 환경영향 측면에서는 운영 단계에서의 생물학적 처리로 인한 온실가스 배출이, 경제성 측면에서는 운영 단계에서의 전력소모가 가장 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 가장 친환경적인 하수처리 및 슬러지 처리공법은 $A_2O$ 공법과 퇴비화로 환경에 가장 큰 영향을 미치는 CAS 공법과 매립에 비해 환경영향을 52% 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 경제적인 측면에서는 가장 많은 비용을 소요하는 CAS 공법과 매립 적용 시에 비해 MUCT 공법과 퇴비화가 전생애비용을 62% 절약할 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 고도처리 공법으로의 증설 및 슬러지 처리에 대한 전과정을 고려하여 친환경적이며 경제적인 공법을 선정하기 위해 전과정평가를 수행하고 전생애비용을 산출하여 각 공법을 비교 및 평가하였으며, 전과정평가의 환경성 및 경제성에 중요한 영향인자를 분석하였다. 따라서 본 연구의 방법론을 통하여 환경부하 및 경비 절감을 고려한 고도처리공법의 개보수 공정 및 슬러지 공정 선택이 가능할 것으로 예상된다.

평균 유선선량 측정방법의 표준화 및 유방 두께, 실질양상과의 상관관계 분석 (Standardization of the Method of Measuring Average Glandular Dose (AGD) and Evaluation of the Breast Composition and Thickness for AGD)

  • 박혜숙;김희중;이창래;조효민;유아람
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제20권1호
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    • pp.21-29
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    • 2009
  • 유방암은 우리나라 여성에게 발생하는 암 중에서 발병률이 높은 암이다. 따라서 유방자가진단, 임상적 검사, 유방 X선촬영 등과 같은 유방암 초기 검출검사는 중요하다. 이들 중 유방 X선촬영은 무자각증상 시기에 유방암 초기 검출을 위해 40대 이상의 여성들에게 매년마다 시행하기를 권고하고 있다. 그러나 유방의 유선조직은 방사선 민감성 조직이다. 이에 유방 X선촬영장치의 평가 중 평균 유선선량 측정은 매우 중요한 부분이 된다. 평균 유선선량의 직접측정은 어렵기 때문에 incident air kerma 측정, 적절한 변환계수 등을 적용하여 계산하게 된다. 따라서 본 연구의 첫 번째 목적은 평균 유선선량의 측정 방법의 표준화이다. 두 번째는 몬테칼로 시뮬레이션을 이용하여 평균 유선선량과 유방 실질양상 및 두께와 의 상관관계를 분석하고자 했다. 본 연구 결과, IAEA 가이드라인(CoP)에 따라 평균 유선선량 측정방법을 제시하였다. 전반적으로 우리나라는 유방촬영 시 받는 평균 유선선량이 식품의약품안전청 및 한국의료영상품질관리원에서 제시하는 3mGy 이하로 측정되었다. 측정된 평균 유선선량과 시뮬레이션된 평균 유선선량은 각각 1.7과 1.6 mGy로 큰 차이를 보이지 않았다. 시뮬레이션된 평균 유선선량은 주로 유방의 유선조직의 비율에 따라 의존한다. 유방의 glandularity 증가에 따라 낮은 에너지의 광자의 흡수가 증가하여 평균 유선선량도 증가하였다. 또한 유방의 두께가 두꺼울수록 평균 유선선량은 증가하였다. 결과적으로, 본 연구는 유방촬영의 진단 참고준위 확립을 위한 기초자료로 활용될 것이다.

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종분할된 전경골 동종건을 이용한 해부학적 전방 십자 인대 이중다발 재건술의 최소 12개월 임상 결과 (Clinical Outcomes of Minimum 12-Month Follow-Up of Anatomical Double Bundle ACL Reconstruction with a Longitudinally Split Tibialis Anterior Allograft)

  • 서영진;송시영;김인성;안정태;유연식
    • 대한관절경학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.99-107
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    • 2011
  • 목적: 종분할된 전경골 동종건을 이용한 해부학적 이중 다발 전방 십자 인대 재건술을 시행한 24명의 환자의 최소 12개월 임상 결과를 보고하고자 한다. 대상 및 방법: 해부학적 전방 십자 인대 재건술을 시행받은 24명의 환자를 대상으로 최소 12개월 추시 연구를 시행하였다. 모든 예에 대해 이식건으로 전경골 동종건을 종분할하여 2개의 다발로 나누어 사용하였다. 표준 재활 프로그램이 시행되었으며, 술 전 후 Lysholm점수, International Knee Documentation Committee (IKDC) 점수, Lachman 검사 및 pivot shift 검사를 시행하였다. 술 전 후 건측과 비교한 전방 전위 정도는 KT-2000 arthrometer 를 이용하여 측정하였으며, 통계학적 방법을 이용하여 분석하였다. 결과: KT-2000 기기로 측정한 전방 전위 정도의 평균은 $1.04{\pm}0.80\;mm$로 호전되었고(P<0.001), Lysholm 점수는 술전 $58.34{\pm}15.32$점에서 술 후 최종추시시 $86.25{\pm}6.48$점으로 개선되었다(P<0.001). IKDC 점수는 술 전 B등급 5예, C등급 10예, D등급 9 예였으며, 최종 추시시 A등급 15예, B등급 9예로 평가되었다. 결론: 종분할된 전경골 동종건을 이용한 이중 다발 전방 십자 인대 재건술 시행 환자에서 술 후 Lysholm 슬관절 점수 및 전방전위 정도는 술 전과 비교 시 유의하게 향상되었으며 Lachman, Pivot-shift 검사 결과 및 IKDC 점수도 만족할 만하게 호전되었다.

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국소적으로 진행된 자궁경부암의 방사선치료와 복합 항암화학요법의 동시치료 결과 (Concurrent Chemoradiotherapy in Locally Advanced Carcinoma of The Uterine Cervix : A Phase I/II Prospective Study)

  • 강원철;최은경;정원규;김종훈;장혜숙;김용만;김영탁;남주현;목정은;이무송
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제16권3호
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    • pp.311-323
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    • 1998
  • 목적 : 국소적으로 진행된 자궁경부암환자에서 방사선 치료와 5-FU, CDDP 복합항암요법의 동시 치료에 의한 종양관해율, 치료부작용, 예후인자, 실패양상과 생존율을 분석하기 위하여 전향적 제 2상연구를 시행하였다. 대상 및 방법 : 울산대학교 서울중앙병원 방사선종양학과와 산부인과에서 1992년 5월부터 1997년 1월까지 FIGO병기 IIB, III, IVA의 국소적으로 진행된 자궁경부암으로 진단받고 치료한 환자 73명중 방사선치료와 동시에 2회의 FP 항암요법을 시행한 68명을 대상으로 분석을 시행하였다. FIGO병기에 의한 분포는 IIB 46명, IIIA 2명, IIIB 15명, IVA 5명이었고, 이들의 연령분포는 31세에서 77세까지로 중앙값 58세이었다. 방사선치료시 외부조사는 전골반부에 4,140-5,040 cGy를 시행후 192Ir 고선량 근접치료기로 주 3회씩 6-7회의 강내조사를 시행하며 동시에 B점추가 조사를 시행하여 A점에 7,500-8,000 cGy, B점에 6,000-6,500 cGy가 되도록 조사하였다. FP(5-FU; 1,000mg/$m^2$/24 hours, 4 days+CDDP; 20mg/$m^2$/3 hours, 3 days) 항암화학요법은 방사선치료 시작 제 1일과 제 29일에 각각 4일간 투여하도록 하였다. 치료효과는 치료종료시점과 치료후 1개월, 3개월에 시행한 부인과 검사와 MRI로 판정하였다. 결과 : 전체 환자의 추적기간은 4개월에서 68개월 (중앙값 24개월)이었다. 생존율을 분석한 환자 64명의 5년생존율 및 무병생존율은 각각 52$\%$와 64$\%$였으며, FIGO병기 IIB인 환자의 5년생존율과 무병생존율은 각각 58$\%$, 71$\%$이었고, FIGO병기 III와 IVA인 환자는 각각 36$\%$, 46$\%$이었다. 재발양상은 전체 재발율이 27.9$\%$ (19/68)로, 국소재발이 5.9$\%$ (4/68), 원격전이가 10.3$\%$(7/68), 국소재발과 원격전이가 같이 있는 경우가 11.8$\%$ (8/68)로 나타났다. 치료종료 한달 후 치료 효과를 판정할 수 있었던 64명중 78$\%$ (50/64)가 완전관해를 보였다. 예후인자는 단변량분석시 5년생존율에 FIGO병기, 치료반응율, 골반내와 대동맥주위 림프절 전이유무가 통계적으로 의미 있었고, 다변량분석시 치료반응율과 치료중 혈색소 농도가 통계적으로 의의있게 나타났다. 치료에 따른 독성은 10$\%$내외로 치료후 대부분 자연 회복되었으나, 2차 항암약물투여중 폐부종이 발생한 1명과 치료종료후 8개월에 만성합병증인 장천공이 발생한 1명은 치료에 따른 부작용으로 사망하였다. 결론 : 국소적으로 진행된 자궁경부암에 대한 방사선치료와 복합항암요법의 동시치료는 수용 가능한 독성을 보였고, 진행된 경우 생존율의 향상을 관찰할 수 있었다. 좀 더 장기적인 추적관찰후 여러 예후인자들을 고려하여 초기 치료반응율을 높이는 치료방법의 선택이 필요하리라 생각되며, 동시 방사선-항암화학요법의 종양관해율과 생존율의 차이를 알아보기 위한 제 3상 무작위연구가 필요한 것으로 생각된다.

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이산화탄소 해양 지중저장사업의 환경위해성평가관리 방안 (Scheme on Environmental Risk Assessment and Management for Carbon Dioxide Sequestration in Sub-seabed Geological Structures in Korea)

  • 최태섭;이정석;이규태;박영규;황진환;강성길
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.307-319
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    • 2009
  • 이산화탄소를 포함하는 온실가스의 증가로 인한 기후변화 영향을 저감하기 위해 최근 이산화탄소의 포집 및 저장(CCS)과 관련된 많은 연구들이 이루어지고 있다. 포집된 이산화탄소의 저장은 저장용량이 큰 육상/해상의 유 가스전, 대수층, 석탄층과 같은 지질구조를 이용한다. 이산화탄소의 포집 및 저장과정에서 예상되는 가장 중요한 문제는 이산화탄소의 환경 중 유출에 의해 발생할 수 있다. 사업과정 또는 이후의 이산화탄소의 유출은 잠재적으로 환경 변화 및 서식 생물에 심각한 위해를 미칠 수 있는 것으로 우려된다. 저장된 이산화탄소의 유출에 의한 환경 위해를 최소화하고 과학적으로 관리하기 위해서는 환경위해성평가 결과를 바탕으로 위해도 저감 및 관리가 이루어져야 할 것이다. 위해성평가는 기본적으로 효율적인 위해도 관리를 위한 정책 결정 도구로 활용되며, 예상되는 위해요인과 인간 및 생태계에 미치는 영향과의 관계에 대한 신뢰성 있는 자료를 바탕으로 노출평가와 영향평가를 수행한 후 위해도를 산정하는 과정이다. 최근 국제해사기구(IMO)는 해저 지중저장 사업을 위한 위해성평가 체계에 대한 일반 지침서를 제시하였고, 모든 해저 지중저장 사업의 수행 주체는 이 지침서를 기본으로 사업 수행 전 과정에 대한 위해성평가관리 체계를 마련하도록 요구하고 있다. 이 지침서는 이산화탄소의 해저 지중저장에 대한 환경위해성평가는 저장 지역에 대한 특성파악, 유출시나리오에 기반한 노출평가, 누출된 이산화탄소에 의한 생물에 대한 직접적인 영향 및 환경 변화에 의한 간접적인 영향이 고려된 영향평가 등을 포함한다. 국내에서 시도되는 이산화탄소의 포집 및 해저 지중저장사업 또한 IMO의 지침서를 기반으로 하되 사업과 환경 특성에 적합한 위해성평가관리 시스템을 구축할 필요가 있다. 국내의 이산화탄소 해양 지중저장사업에 대한 위해성평가관리 체계 마련을 위해서는, 후보지역의 환경 특성에 대한 연구를 바탕으로 해양환경에서 이산화탄소의 물리화학적 거동에 대한 이해, 육상 및 해양환경의 배경 조건 및 특성 파악, 포집 후 수송, 지중저장 지질구조에 적합한 개연성 있는 유출시나리오에 기반을 둔 노출평가와 국내 생물종을 이용한 생태영향평가 자료의 생산과 DB화, 그리고 유출 감시 및 환경 모니터링 기법 개발 등이 반드시 이루어져야 한다.

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