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게임 이론에 기반한 공진화 알고리즘 (Game Theory Based Co-Evolutionary Algorithm (GCEA))

  • 심귀보;김지윤;이동욱
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제14권3호
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    • pp.253-261
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    • 2004
  • 게임 이론은 의사 결정 문제와 관련 된 연구와 함께 정립 된 수학적 분석법으로써 1928년 Von Neumann이 유한개의 순수전략이 존재하는 2인 영합게임은 결정적(deterministic)이라는 것을 증명함으로써 수학적 기반을 정립하였고 50년대 초, Nash는 Von Neumann의 이론을 일반화하는 개념을 제안함으로써 현대적 게임이론의 장을 열었다. 이후 진화 생물학 연구자들에 의해 고전적인 게임 이론의 가정에 해당하는 참가자들의 합리성(rationality) 대신 다윈 선택(Darwinian selection)에 의해 게임의 해를 탐색하는 것이 가능하다는 것이 밝혀지게 되었고 진화 생물학자 Maynard Smith에 의해 진화적 안정 전략(Evolutionary Stable Strategy: ESS)의 개념이 정립되면서 현대적 게임 이론으로써 진화적 게임 이론이 체계화 되었다. 한편 이와 같은 진화적 게임 이론에 관한 연구와 함께 생태계의 공진화를 이용한 컴퓨터 시뮬레이션이 1991년 Hillis에 의해 처음으로 시도되었으며 Kauffman은 다른 종들 간의 공진화적 동역학(dynamics)을 분석하기 위한 NK 모델을 제안하였다. Kauffman은 이 모델을 이용하여 공진화 현상이 어떻게 정적 상태(static state)에 이르며 이 상태들은 게임 이론에서 소개되어진 내쉬 균형이나 ESS에 해당한다는 것을 보여주었다. 이후, 몇몇 연구자들 게임 이론과 진화 알고리즘에 기반한 연산 모델들을 제시해 왔으나 실용적인 문제의 적용에 대한 연구는 아직 미흡한 편이다. 이에 본 논문에서는 게임 이론에 기반 한 공진화 알고리즘을(Game theory based Co-Evolutionary Algorithm: GCEA) 제안하고 이 알고리즘을 이용하여 공진화적인 문제들을 효과적으로 해결할 수 있음을 확인하는 것을 목표로 한다.

수종해조의 단백계수와 in vitro Digestibility (Nitrogen Conversion Factors and in vitro Protein Digestibility of some Seaweeds)

  • 류홍수;;이강호
    • 한국수산과학회지
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    • 제15권4호
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    • pp.263-270
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    • 1982
  • 해중의 영양학적인 기초자료를 얻기 위하여 multi-enzyme system을 이용한 체외소화율과 아미노산분석을 기초로 한 단백질수를 측정하였다. 김 (P. tenera)의 체외소화율은 $78.5\sim82.2$로서 산지와 건조조건에 따라 약간의 차이를 보였으며, 잎파래(E. linza)나 다른 갈조류 (미역 U. pinnatifida, 톳 H. fusiforme, 모자반 S. fuuellum)에 비하여 높았고 효소활성 저해물질 (trypsin inhibitor)의 함량은 갈조류에서 높았다. 잎과래는 채외소화율이 김보다 낮음에도 불구하고 효소활성저해물질이 가장 낮은 특이한 결과론 보였다. 전체적으로 해조류의 체의소화을이 다른 연구자들의 생체실험에 의한 소화율 (in vivo digestility)보다 높은 결과를 보인 것은multi-enzyme system을 이용한 체외소화율 측정 방법을 해조류의 정확한 소화율 측정에 적용하기에는 문제성이 있는 것으로 밝혀졌다. 일륜 김에 대한 microwave cooking의 영향은 가열시간이 15분 경과하여도 현저한 소화율 증가는 볼 수 없었으며, 효소활성 저해물질함량은 서서히 감소하는 경향을 보였다. 또한 한국식으로 구운김의 체외소화율은 microwave로 15분 가열한 시료와 비슷하였다. 아미노산 분석 결과를 이용한 단백계수(Factor method)는 김의 경우 6.52로 계산되었고, 잎파래는 6.00, 미역 6.11, 모자반 5.85, 톳은 5.83이었으며, Kjeldahl전소분석결과를 이용한 단백계수(Kjeldahl Method)는 김 6.29, 잎파래 5.83, 미역 5.40, 모자반 5.45, 톳 5.49로 나타나, 종래의 조단백계수(6.25)보다 낮은 결과를 보였다. 해조추의 비단백태질소의 정확한 규명이 없는 상태에서, 해조의 단백질함량 측정에는 아미노산 분석결과를 이용한 새로운 단백계수(Factor Method)를 사용함이 바람직한 것으로 생각되었다.

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구획화재에서 환기조건의 변화가 화재특성에 미치는 영향 (Part II: 다차원 화재거동) (Effects of Ventilation Condition on the Fire Characteristics in Compartment Fires (Part II: Multi-dimensional Fire Dynamics))

  • 김종현;고권현;박충화;황철홍
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제24권5호
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    • pp.32-38
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    • 2010
  • 실규모 ISO 9705 표준 화재실에서 환기조건 변화에 따른 다차원 화재거동에 관한 수치해석적 연구가 수행되었다. 선행된 실험과 동일한 조건에 대하여 FDS(Fire Dynamic Simulator)가 사용되었다. 과환기화재 및 환기부족화재의 발생을 위하여 연료 유량과 출입구의 폭이 변화되었다. 주요 결과로서, 환기부족화재의 내부 유동패턴은 과환기화재와 비교할 때 반대방향을 갖으며, 그 결과 다량의 고온 생성물이 구획내부에서 재순환되는 매우 중요한 특징을 확인하였다. 환기조건에 따른 유동패턴의 변화는 구획 내부에서 고온 생성물의 체류시간을 크게 변화시키며, CO 및 그을음의 복잡한 생성과정에 큰 영향을 미칠 수 있다. 환기부족화재는 구획 내부의 열 및 유동구조 뿐만 아니라 화학종의 분포에 관하여 매우 복잡한 3차원 구조를 생성하였다. 특히, 구획 내부의 측면에서 추가적인 반응은 유동패턴 및 CO 생성에 매우 큰 영향을 주고 있다. 복잡한 CO의 분포는 3차원 산소 농도의 분포 및 유동 패턴을 통해 체계적으로 분석되었다. 위 결과로 부터 고온 상층부에서 측정된 국부 화학종 농도는 구획 내부의 화재특성을 규명하는데 많은 한계가 있음을 확인할 수 있었다.

프라이밍 및 종자펠렛 제조를 통한 물푸레나무와 물오리나무의 발아율 향상 및 생장증대 효과 (Effect of Priming and Seed Pellet Technique for Improved Germination and Growth in Fraxinus rhynchophylla and Alnus sibirica)

  • 박해일;심훈섭;최리나;조현길;한승호;이재근;유창연;임정대
    • 한국약용작물학회지
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    • 제21권1호
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    • pp.7-19
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    • 2013
  • This study was carried out to select new pelleting binder and material for seeds from Fraxinus rhynchophylla Hance and Alnus sibirica Fisch. ex Turcz. The optimum treatments of the various concentrations and species of priming agents to improve seed germination of both woody medicinal plants were also estimated. Germinability was increased when the seeds of Fraxinus rhynchophylla Hance was soaked in -1.0 MPa of PEG6000 solution at $15^{\circ}C$ for 4 days significantly, the optimum treatment for improving germination of Alnus sibirica Fisch. ex Turcz was observed when the tested seeds was soaked in 100 mM of KCl at $15^{\circ}C$ for 4 days. The influence of physical and chemical properties of pelleting solid materials, the mixture of gypsum, diatomaceous earth, dalma ceramic and vermicuolite (6:1:1:1 ratio) were found as the best pelleting materials for Fraxinus rhynchophylla Hance and Alnus sibirica Fisch. ex Turcz. seeds. To satisfy the requirements of absorption and compatibility for multi-layer seed pelleting, SGPA (Starch-grafted cross-linked polyacrylates) hydrogel was prepared using starch, acrylonitrile, ceric ammonium nitrate, nitric acid, methyl alcohol and potassium hydroxide. The resulting SGPA hydrogel showed high water absorption but not plant compatibility. It suggested that seed pelleting using pelleting materials and SGPA hydrogel (multi-layer coating) after priming agent treatment is to increase germinability and seedling growth and it can reduced irrigation labours and can also save seed.

전통적인 유체역학 방법론과 CFD 결합을 통한 Fischer-Tropsch 고정층 반응기 내부 흐름의 체계적 모델링 (Conventional Fluid Dynamics and CFD Modeling for the Systematic Analysis of the Inside Flow of the Fischer-Tropsch Packed Bed Reactor)

  • 김현승;조재훈;홍기훈;문동주;신동일
    • 한국가스학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.65-77
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    • 2016
  • Fischer-Tropsch 반응기 내 복잡한 반응과 흐름을 상세히 모델링하는 것은 CFD 분야에 있어 도전적 과제이다. Fischer-Tropsch 반응은 여러 가지 탄소수를 가진 탄화수소들을 만들어내는데, 탄화수소에는 무수히 많은 이성질체가 존재하는 이유로 모든 화학종에 대해서 각각의 반응속도식을 도출해 적용하는 것은 어렵다. 이의 극복을 위해 기존 연구들에서 사용된 반응속도식 모델링 방법론들을 분석한 뒤, 화학종별 상세한 반응속도식 적용을 위해 non-Anderson-Schulz-Flory 방법론을 선정하여 상세 모델링을 진행하였다. 또한 반응 특성상 다상 흐름 형태를 띠는데, 다상 흐름 모델링의 경우 상간의 간섭이나 분산상의 분포 및 유동 형태 등에 따라 적합한 모델링 방법론이 다르다. 그러나 기존 연구들에서는 타당성에 대한 논의나 근거 제시 없이 각양각색의 내부 흐름 모델링 방법론이 사용되고 있다. 실험을 통해 내부 흐름 형태를 관찰한 뒤 유동 형태에 따른 모델링을 진행하는 것이 최선이나, 자원 여건상 어려움이 있어, 본 연구에서는 전통적인 유체역학 이론에 근거해 내부 흐름 형태를 먼저 추론하고 Mixture 모델 방법론을 선정하여 체계적인 CFD 모델링을 진행함으로써, 사용된 방법론에 대한 근거를 마련하고자 하였다. 10가지 실험조건에서 진행한 실험 결과와 본 연구의 시뮬레이션 결과를 비교하였으며, 이를 통해 본 연구가 제안하는 체계적 모델링 방법론의 타당성을 입증하였다.

가리산 선도산림경영단지의 경제적·공익적 기능 증진을 위한 산림관리 최적화 방안 (Optimal Forest Management for Improving Economic and Public Functions in Mt.Gari Leading Forest Management Zone)

  • 김다영;한희;정주상
    • 한국산림과학회지
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    • 제110권4호
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    • pp.665-677
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    • 2021
  • 본 연구는 홍천 가리산 선도산림경영단지의 경제적·공익적 기능을 증진하기 위한 산림관리 최적화 방안과 목재생산·탄소저장·수원함양 가치 사이의 상호관계를 분석하였다. 이를 위해 다목적 선형계획법을 이용하여 산림경영계획 모델을 개발하였다. 모델은 목재생산·탄소저장·수원함양의 가중치별 순현재가치의 합을 최대화하는 목적함수와 분기별 목재생산량의 변화율, 영급별·수종별 면적 비율, 경영구역별 침엽수·활엽수 면적 비율, 최소 목재생산량 및 목재판매액을 제약하는 조건식을 갖는다. 대상지의 산림조사부 및 종합계획을 바탕으로 현재 임분 정보와 경영제약요인을 분석하고, 목적함수의 기능별 가중치를 달리하여 경영대안을 구성하였다. 경영대안에 따라 최적해들을 비교한 결과, 목재생산·탄소저장·수원함양의 순현재가치 합은 한 가지 기능만 선택하여 최대화하는 대안보다 세 가지 기능을 동일한 비율로 고려하여 종합적 가치를 최대화하는 경영대안에서 가장 높게 나타났다. 또한 세 가지 기능이 동시에 작용할 때 목재생산 기능은 탄소저장 및 수원함양과 상쇄작용을 하였고, 탄소저장과 수원함양은 서로 상승작용을 하였다. 반면 세 가지 기능 중 두 가지만을 고려하는 경우에는 모든 기능 조합에서 서로 상쇄작용을 하였다. 따라서 한두 가지 기능보다는 세 가지 기능을 모두 고르게 고려하는 것이 가리산 선도산림경영단지의 가치를 최대화할 수 있는 것으로 나타났다.

용인시에 위치한 생태공학적 수질정화 비오톱의 식생 및 수환경 특성 (Vegetation and Water Characteristics of an Eco-technological Water Purifying Biotope in Yongin)

  • 남보은;김재근;홍문기
    • 한국습지학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.432-445
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    • 2018
  • 조성 후 5년이 경과한 생태공학적 수질정화 비오톱을 대상으로 식생 및 수환경 분석을 수행하였다. 그 결과, 총 36과에 속하는 91종의 유관속식물종이 확인되었으며 갈대, 달뿌리풀, 줄, 큰잎부들 그리고 애기부들 등 초기 식재된 대형정수식물들이 주된 식생 요소로 확인되었다. 또한, 전기전도도(P < 0.01)를 포함하여 질산태(P < 0.05) 및 암모니움태 질소(P < 0.001)와 칼륨(P < 0.05), 나트륨(P < 0.01) 및 마그네슘(P < 0.01) 등에서 수질정화 효과가 확인되었다. 그 중에서도 질산태 및 암모니움태 질소의 경우 인공습지를 경유하는 과정을 통해 각각 약 60% 및 30% 수준으로 감소하는 수질 개선 효과를 나타내었다. 15개의 단위습지(다중셀습지)가 곡류형 하천과 같은 형태로 조성됨에 따른 '분리성'과 '곡률'은 본 인공습지가 온전한 생태공학적 수질정화 비오톱으로서 지속적으로 기능할 수 있도록 기여한 것으로 판단된다. 인공습지 조성에 있어, 습지로 하여금 다양한 기능들을 안정적으로 수행할 수 있도록 함으로써 습지의 생태적 가치를 제고하는 생태공학적 디자인 요소 반영을 적극 제안하는 바이다.

도시가로녹지의 개선을 위한 녹화환경평가 연구 -전주시를 대상으로- (A Study of Evaluating Streetscape Green Environments to Improve Urban Street Green Spaces - A Case Study of Jeonju City -)

  • 정문선;임현정
    • 한국환경복원기술학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.55-71
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    • 2019
  • The purpose of this study is to propose an evaluation method to assess green environments of streetscapes to improve urban street green spaces in Jeonju City. Through a rapid assessment of urban street green spaces, we suggest an objective basis for expanding street green space as well as for adopting sustainable maintenance and improvement measures. We choose 12 sections of streetscapes (roads and sidewalks) to investigate existing street conditions which have more than four lanes and function as major road axes. Six large roads and six medium roads of Jeonju City center area are investigated as pilot assessment study sites. Site inventory checklists consist of environmental characteristics of streetscape, street tree status, and planting condition evaluation. Environmental characteristics of streetscapes are composed of physical and neighborhood factors. For instance, items for physical factors are types and width of road/sidewalks, paving materials, tree protection materials, and green strip. And surrounding landuse is a neighborhood factor. Assessment items for street tree status are street plant names (tree/shrubs/ground cover), size, and planting intervals. Planting condition evaluation items are tree shape, damage, canopy density, and planting types with existence of adjacent green space. Evaluation results are classified into three levels such as A(maintain or repair), B(greening enhancement), and C(structural improvement). In case of grade A, streetscapes have enough sidewalk width for maintaining green strip and a multi-layered planting(in large road only) with fairly good growing conditions of street trees. For grade B and C, streetscapes have a moderate level of sidewalk width with a single street tree planting. In addition, street tree growing conditions are appeared poor so that green enhancement or maintenance measures are needed. For median, only grade B and C are found as its planting growing foundations are very limited in space. As a result, acquiring enough sidewalk space is essential to enhance ecological quality of urban street green. Especially, it is necessary to have green strip with reasonable widths for plant growing conditions in sidewalks. In addition, we need to consider native species with multi-layer plant compositions while designing street green.

Molecular Characterization of a Transient Expression Gene Encoding for 1-Aminocyclopropane-1-carboxylate Synthase in Cotton (Gossypium hirsutum L.)

  • Wang, Xia;Zhang, Ying;Zhang, Jiedao;Cheng, Cheng;Guo, Xingqi
    • BMB Reports
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    • 제40권5호
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    • pp.791-800
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    • 2007
  • Ethylene performs an important function in plant growth and development. 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) synthase (ACS), the key enzyme involved in ethylene biosynthesis, has been the focus of most ethylene studies. Here, a cotton ACS gene referred to as Gossypium hirsutum ACS1 (GhACS1), was isolated. The full-length cDNA of GhACS1 encodes for a 476-amino acid protein which harbors seven conserved regions, 11 invariant amino acid residues, and the PLP binding active site, all of which characterize ACC synthases. Alignment analysis showed that GhACS1 shared a high degree of identity with other known ACC synthases from different species. Two introns were detected in the genomic DNA sequence, and the results of Southern blot analysis suggested that there might be a multi-gene family encoding for ACC synthase in cotton. From the phylogenetic tree constructed with 24 different kinds of ACC synthases, we determined that GhACS1 falls into group II, and was closely associated with the wound-inducible ACS of citrus. The analysis of the 5' flanking region of GhACS1 revealed a group of putative cis-acting elements. The results of expression analysis showed that GhACS1 displayed its transient expression nature after wounding, abscisic acid (ABA), and $CuCl_2$ treatments. These results indicate that GhACS1, which was transiently expressed in response to certain stimuli, may be involved in the production of ethylene for the transmission of stress signals.

보은지역 흑색셰일 분포지역에서의 암석-토양-식물계내 잠재적 독성원소들의 분산과 이동 (Dispersion and Migration of Potentially Toxic Elements in the Rock-Soil-Plant System from the Boeun Area Underlain by Black Shales, Korea)

  • 이진수;전효택;김경웅
    • 자원환경지질
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    • 제30권6호
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    • pp.587-601
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    • 1997
  • This study had three purposes: (1) to investigate the enrichment levels and dispersion patterns of potentially toxic elements in the rock-soil-plant system; (2) to evaluate the uptake ratios of heavy metals from soils into plants and (3) to assess the chemical speciation of heavy metals in soils. Rock, surface soil and plant samples were collected in the Boeun area underlain by black shales of the Okchon Zone. These samples were analyzed for multi-elements using INAA, ICP-AES and AAS. The maximum abundance of U in black shales is 16 mg/kg and radioactivity counts up to 300 cpm. In particular, Mo, V, Ba, Cd, Pb and U are enriched in black shales. Most of soils derived from black shales show high concentrations of U, As, Mo, Ba, Cu, Cd, Pb, Zn and mean concentrations of As and Mo in soils (20 mg/kg of As and 6.6 mg/kg of Mo) are higher than the permissible level suggested by Kloke (1979). Enrichment index values of soils are calculated and higher than 1.0 in the black shale area with the highest value of 6.4. Mean concentration of Cd in plants is higher than those of Cu, Pb and Zn. The concentration of Cd in plant species decreases in the order of Chinese cabbage > red pepper > soybean=sesame > rice stalk > com > rice grain. The biological absorption coefficients (BAC) in plants are in the order of Cd > Zn=Cu > Pb, which suggests that Cd is more bioavailable to plants than Cu, Pb and Zn. From the results of sequential extraction analysis of soils, relatively high proportion of Cu, Pb and Zn are present as residual fractions whereas that of Cd as non-residual fractions. Cadmuim occurs predominantly as exchangeable/water-acid soluble phase in soils, and Cd is more mobile and bioavailable than Cu, Pb and Zn.

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