• 제목/요약/키워드: NIRS

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시료 전처리 방법이 근적외선분광법을 이용한 이탈리안 라이그라스 사일리지의 화학적 조성분 및 발효품질 평가에 미치는 영향 (Effect of Sample Preparation on Predicting Chemical Composition and Fermentation Parameters in Italian ryegrass Silages by Near Infrared Spectroscopy)

  • 박형수;이상훈;최기춘;임영철;김종근;서성;조규채
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.257-266
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    • 2012
  • 본 연구는 조사료 품질평가에서 근적외선 분광법의 현장 이용성 확대를 위하여 시료 전처리 방법에 따른 이탈리안 라이그라스 사일리지의 사료가치 및 발효품질의 예측정확성을 평가하기 위하여 수행되었으며 검량식 개발을 위하여 이탈리안 라이그라스 사일리지를 전북지역에서 174점을 수집하였다. 시료 전처리 방법은 사일리지를 건조 후 분쇄하는 방법과 원물 (생) 시료를 건조 분쇄하지 않는 방법을 두었으며 각각의 시료는 근적외선 분광기를 이용하여 스펙트럼을 측정한 후 측정된 스펙트럼과 실험실 분석값간에 상관관계를 이용한 다변량회귀분석법을 통하여 검량식을 유도한 다음 각 성분별로 예측 정확성을 평가하였다. 시료 전처리 방법에 따른 이탈리안 라이그라스 사일리지의 수분함량의 예측 정확성은 건조 분쇄하지 않은 원물(생)시료를 그대로 측정하는 방법 (SECV 1.37%, $R^2$=0.96)이 건조 분쇄처리 방법 (SECV 4.31%, $R^2$=0.68) 보다 예측 정확성이 높게 나타났다. ADF와 NDF 함량의 예측 정확성은 건조 후 분쇄처리한 방법이 개발된 검량식을 상호검증 (SECV)한 결과 각각 0.72% ($R^2$=0.97)와 0.85% ($R^2$=0.94)로 높게 나타났으며 조회분함량 평가에 대한 검량식개발 결과는 건조분쇄하지 않은 원물(생) 시료 전처리 방법에서 가장 낮은 정확성 (SECV 1.17%, $R^2$=0.66)을 나타내었다. pH와 젖산함량은 건조 분쇄 전처리 방법에서 각각 0.48 ($R^2$=0.87)와 0.24% ($R^2$=0.87)로 우수한 결과를 나타내었다. 이상의 연구결과를 종합해보면 근적외선분광법을 이용한 시료 전처리 방법에 따른 이탈리안 라이그라스 사일리지의 사료가치 및 발효품질 평가에 대한 예측정확성은 수분함량을 제외하고는 건조 후 분쇄하는 시료 전처리 방법이 예측 정확성 측면에서는 우수한 것으로 나타났으나 시료 전처리가 필요치 않은 원물(생) 시료의 측정 방법도 매우 양호한 예측 정확성을 보임으로써 실제 근적외선분광법의 현장 활용측면에서는 매우 유용한 전처리 방법으로 판단되어진다.

THE EFFECT OF THE REPEATABILITY FILE IN THE NIRS EATTY ACIDS ANALYSIS OF ANIMAL EATS

  • Perez Marin, M.D.;De Pedro, E.;Garcia Olmo, J.;Garrido Varo, A.
    • 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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    • 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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    • pp.4107-4107
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    • 2001
  • Previous works have shown the viability of NIRS technology for the prediction of fatty acids in Iberian pig fat, but although the resulting equations showed high precision, in the predictions of new samples important fluctuations were detected, greater with the time passed from calibration development to NIRS analysis. This fact makes the use of NIRS calibrations in routine analysis difficult. Moreover, this problem only appears in products like fat, that show spectrums with very defined absorption peaks at some wavelengths. This circumstance causes a high sensibility to small changes of the instrument, which are not perceived with the normal checks. To avoid these inconveniences, the software WinISI 1.04 has a mathematic algorithm that consist of create a “Repeatability File”. This file is used during calibration development to minimize the variation sources that can affect the NIRS predictions. The objective of the current work is the evaluation of the use of a repeatability file in quantitative NIRS analysis of Iberian pig fat. A total of 188 samples of Iberian pig fat, produced by COVAP, were used. NIR data were recorded using a FOSS NIRSystems 6500 I spectrophotometer equipped with a spinning module. Samples were analysed by folded transmission, using two sample cells of 0.1mm pathlength and gold surface. High accuracy calibration equations were obtained, without and with repeatability file, to determine the content of six fatty acids: miristic (SECV$\sub$without/=0.07% r$^2$$\sub$without/=0.76 and SECV$\sub$with/=0.08% r$^2$$\sub$with/=0.65), Palmitic (SECV$\sub$without/=0.28 r$^2$$\sub$without/=0.97 and SECV$\sub$with/=0.24% r$^2$$\sub$with/=0.98), palmitoleic (SECV$\sub$without/=0.08 r$^2$$\sub$without/=0.94 and SECV$\sub$with/=0.09% r$^2$$\sub$with/=0.92), Stearic (SECV$\sub$without/=0.27 r$^2$$\sub$without/=0.97 and SECV$\sub$with/=0.29% r$^2$$\sub$with/=0.96), oleic (SECV$\sub$without/=0.20 r$^2$$\sub$without/=0.99 and SECV$\sub$with/=0.20% r$^2$$\sub$with/=0.99) and linoleic (SECV$\sub$without/=0.16 r$^2$$\sub$without/=0.98 and SECV$\sub$with/=0.16% r$^2$$\sub$with/=0.98). The use of a repeatability file like a tool to reduce the variation sources that can disturbed the prediction accuracy was very effective. Although in calibration results the differences are negligible, the effect caused by the repeatability file is appreciated mainly when are predicted new samples that are not in the calibration set and whose spectrum were recorded a long time after the equation development. In this case, bias values corresponding to fatty acids predictions were lower when the repeatability file was used: miristic (bias$\sub$without/=-0.05 and bias$\sub$with/=-0.04), Palmitic (bias$\sub$without/=-0.42 and bias$\sub$with/=-0.11), Palmitoleic (bias$\sub$without/=-0.03 and bias$\sub$with/=0.03), Stearic (bias$\sub$without/=0.47 and bias$\sub$with/=0.28), oleic (bias$\sub$without/=0.14 and bias$\sub$with/=-0.04) and linoleic (bias$\sub$without/=0.25 and bias$\sub$with/=-0.20).

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근적외선분광광도법을 이용한 참기름중 이종식용유지 정량법에 관한 연구 (Quantitative Analysis of Contents of Vegetable Oils in Sesame Oils by NIRS)

  • 김재관;김종찬;고환욱;이정복;김영숙;박용배;이명진;김명길;김경아;박은미
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제22권4호
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    • pp.257-267
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    • 2007
  • 근적외선 분광분석법을 이용하여 참기름에 혼입된 식용유지를 정성판별 및 정량할 수 있는 가능성을 조사하였다. MPLS를 이용하여 도출된 들기름, 옥수수기름, 콩기름, 채종유 검량선의 상관도는 각각 0.9992, 0.9694, 0.9795, 0.9790이었으며 검증했을때의 상관도는 각각 0.997, 0.848, 0.957, 0.968이었으며 SEP는 0.747, 5.069, 3.063, 3.000로 나타나 참기름 중 이종식용유지 분석에 활용할 수 있는 방법임이 입증되었다. 참기름에 혼입된 각 식용유지는 들기름 약 2%, 옥수수기름 및 콩기름 약 $15{\sim}20%$, 채종유 약 10% 수준에서 정성 판별 및 정량 분석이 가능한 것으로 나타났으며 이 방법을 이용하여 규격기준을 초과한 제품 48건의 이종식용유 혼입비율을 측정한 결과 들기름은 $1{\sim}16%$의 비율로 40건(22.1%), 옥수수기름은 약 40%의 비율로 3건(1.66%), 콩기름은 약 40%의 비율로 1건(0.55%)이 혼입된 것으로 나타났다. 채종유가 혼입된 참기름은 없는 것으로 나타났으며 확인이 불가능한 것이 4건으로 나타났다.

고빌리루빈혈증이 유도된 신생자돈에서 근적외석 발광기를 이용한 뇌 혈역학적 변화에 대한 연구 (Near-Infrared Spectroscopy for Monitoring Cerebral Hemodynamics in Hyperbilirubinemia-induced Newborn Piglets)

  • 황종희;최창원;장윤실;박원순
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제48권6호
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    • pp.649-654
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    • 2005
  • 목 적 : 본 연구는 고빌리루빈혈증이 유도된 신생자돈에서 비 침습적인 NIRS을 통한 뇌의 혈역학적 변화에 대해 알아보고자 하였다. 방 법 : 17 마리의 신생자돈을 대상으로 정상 대조군(CG, n=6), 고빌리루빈혈증군(BG, n=7마리), 7-NI를 투여한 고빌리루빈 혈증군(NG, n=4)으로 무작위 구분하였다. 고빌리루빈혈증의 유도는 40 mg/kg의 빌리루빈을 농축괴로 정주한 후 곧 이어 30mg/kg/hr로 4시간 동안 지속 정주하여 혈중 빌리루빈 농도를 20 mg/dL 이상으로 유지하였고 7-NI는 빌리루빈을 농축괴로 투여한 전과 후에 50 mg/kg을 복막투여 하였다. 모든 실험군은 실험 기간 동안 뇌의 혈역학적 변화를 위해 NIRS로 감시하였고 뇌 조직을 적출하여 생화학적인 변화를 관찰하였다. 결 과 : 동맥혈의 base excss, pH, 평균 동맥압은 BG군과 NG군에서 CG군에 비해 유의하게 감소하였다. BG군에서 유의하게 뇌 조직의 $Na^+$, $K^+$-ATPase activity, ATP, PCr은 유의하게 감소하고 conjugated dienes는 유의하게 증가하였으나 NG 군은 이런 이상소견이 유의하게 완화되었다(P<0.05). 뇌 혈역학적 검사상 [$HbO_2$], [HbT], 및 [HbD]는 BG군에서 CG군에 비해 유의하게 감소하였고(P<0.05) NG군은 CG군과 차이가 없었다. 실험 종료시 $ScO_2$는 세 군간에 유의한 차이가 없었다. 결 론 : 고빌리루빈혈증이 유도된 신생자돈에서 뇌의 혈역학적인 변화를 비침습적인 NIRS의 감시를 통해 유용하게 관찰할 수 있었다.

양이온 개시제 함량이 2관능성 에폭시 수지의 Electron-beam 경화에 미치는 효과 (Effect of Cationic Initiator Content on Electron-beam Curing of Difunctional Epoxy Resin)

  • 박수진;허건영;이재락;서동학
    • 대한화학회지
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    • 제47권3호
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    • pp.250-256
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    • 2003
  • 본 연구에서는 이관능성 에폭시 수지의 전자선 (EB) 경화에 양이온 개시제 함량이 미치는 영향을 근적외선 분광기 (NIRS), 열중량 분석기 (TGA), 그리고 임계응력 인자 (KIC)를 사용하여 고찰하였다. 개시제로서 benzyl- quinoxalinium hexafluoroantimonate (BQH)을 사용하였으며, 함량은 0.5, 1, 2, 그리고 3 phr로 변화시켰다. NIRS 측정에 의해 BQH의 함량이 증가할수록 EB 경화된 에폭시 수지의 수산화기가 증가하는 것을 알 수 있었으며, 열안정성과 $K_{IC}$는 BQH 함량이 증가할수록 증가하다가 함량이 2 phr을 넘으면 감소함을 확인하였다. 이러한 결과들은 에폭시 수지의 경화반응 전환율과 경화도의 감소로 설명될 수 있었다. 다시 말하면, BQH의 함량이 2 phr 이상이 되면 에폭시 수지의 경화반응 전환율과 경화도가 높은 반응성에 기인한 불완전한 네트워크 구조로 인해서 제한되기 때문에 열안정성과 $K_{IC}$가 낮아진다고 생각된다.

근적외 분광분석법을 이용한 황색종 잎담배의 화학성분 분석

  • 김용옥;이경구;장기철;김기환
    • 한국연초학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.183-190
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    • 1998
  • This study was conducted to analyze chemical components in flue-cured tobacco using near infrared spectroscopy(NIRS). Samples were collected in '96 and '97 crop year and were scanned in the wavelengths of 400 ~ 2500 nm by near infrared analyzer(NIRSystem Co., Model 6500). Calibration equations were developed and then analyzed flue-cured samples by NIRS. The standard error of calibration(SEC) and performance (SEP) of '96 crop year samples between NIRS and standard laboratory analysis(SLA) were 0.18% and 0.24% for nicotine, 1.60% and 1.77% for total sugar, 0.13% and 0.15% for total nitrogen, 0.58% and 0.68% for crude ash, 0.23% and 0.28% for ether extracts, and 0.09% and 0.08% for chlorine, respectively. The coefficient of determination($R^2$) of calibration and prediction samples between NIRS and SLA of '96 crop year samples was 0.94~0.99 and 0.83~0.97 depending on chemical components, respectively. The SEC and SEP of '97 crop year samples were similar to those of '96 crop year samples. The SEP of '97 crop year samples which were analyzed using '96 calibration equation was 0.32 % for nicotine, 2.72% for total sugar, 0.14 % for total nitrogen, 1.00 % for crude ash, 0.48 for ether extracts and 0.17% for chlorine, respectively. The prediction result was more accurate when calibration and prediction samples were produced in the same crop year than those of the different crop year. The SEP of '96 and '97 crop year samples using calibration equation which was developed '96 plus '97 crop year samples was similar to that of '96 crop year samples using 96 calibration equation and that of '97 crop year samples using '97 calibration equation, respectively. The SEP of '97 crop year samples using calibration equation which was developed '96 plus '97 crop year samples was lower than that of '97 crop year samples analyzed by '96 calibration equation. To improve the analytical inaccuracy caused by the difference of crop year between calibration and prediction samples, we need to include the prediction sample spectra which are different from calibration sample spectra in recalibration sample spectra, and then develop recalibration equation. Although the analytical result using NIR is not as good as SLA, the chemical component analysis using NIR can apply to tobacco leaves, leaf process or tobacco manufacturing process which demand the rapid analytical result.

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벼 생체엽신 질소함량 측정을 위한 근적외선분광분석의 검량식 작성 (Determination of Calibration Curve for Total Nitrogen Contents Analysis in Fresh Rice Leaves Using Visible and Near Infrared Spectroscopy)

  • 권영립;백미화;최동칠;최정식;최영근
    • 한국작물학회지
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    • 제50권6호
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    • pp.394-399
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    • 2005
  • 벼 영양진단에서 중요한 성분인 생체잎의 질소함량을 NIRS를 이용하여 신속하고 정확하게 분석하기 위해 최적의 검량식 작성에 관한 일련의 시험을 실시한 결과는 다음과 같다. 벼 생체엽 질소함량 검량식의 결정계수는 익산, 정읍, 부안지역이 각각 0.879, 0.858, 0.819였다. Outlier를 제거한 후 검량식을 다시 작성한 결과 0.896, 0.878, $0.88\%$로 각각 0.017, 0.02, 0.061씩 향상되었다. Merge 기능을 이용하여 검량식을 합병한 후 검량식을 다시 작성한 결과 0.971로 정확도가 더욱 향상되었다. 벼 생체엽의 질소함량 검량식에 의한 분석값과 습식분석 평균값의 차이는 $0.001\%$를 나타냈다. 이와 같은 결과로서 건조와 분쇄과정을 생략하기 때문에 시료의 변질을 막을 수 있고 시간과 비용을 줄일 수 있는 벼 생잎의 질소농도 측정이 근적외분석기술에 의해 가능할 것으로 판단되었다.

근적외선 분광법을 이용한 산지방목지 목초시료 화학적 성분 분석에 관한 연구 (Studies on Predicting Chemical Composition of Permanent Pastures in Hilly Grazing Area Using Near-Infrared Spectroscopy)

  • 박형수;이효진;이효원;고한종;정종성
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.154-160
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    • 2017
  • 본 연구는 산지방목초지에서 채취한 목초 및 야초 혼합시료의 화학조성분석의 근적외선분광법 이용의 가능성을 탐색하기 위하여 실시하였다. 충남 서산의 한우개량사업소의 방목초지에서 2년간 386점의 목야초 혼합시료를 수집하였다. 재료를 이용하여 파장을 수집한 후 파장이 동일한 시료를 제외한 163점에 대해 습식분석을 하였다. 최적의 검량식 유도를 위하여 파장은 가시광선 및 근적외선 전대역을 사용한 것 그리고 가시광선대역을 사용하면서 동시에 T값을 2.5 및 1.5를 적용하여 최상의 검량식을 구하였다. 전체적으로 볼 때 근적외선 대역의 파장을 사용한 것이 검량식 결정계수값이 높았고 또한 검증식 역시 같은 경향이었다. T값은 습식분석치와 NIRS 예측치의 차가 더 적은 1.5를 적응하였을 때 검량 및 검증값이 더 높은 것으로 나타났다. 검량식의 $R^2$치는 0.48~0.93 사이 그리고 검증식은 0.35~0.88 사이였다. 조단백질, 조섬유, NDF에서 보다 만족스런 예측이 가능하였다.

Prediction of the Chemical Composition and Fermentation Parameters of Fresh Coarse Italian Ryegrass Haylage using Near Infrared Spectroscopy

  • Kim, Ji Hye;Park, Hyung Soo;Choi, Ki Choon;Lee, Sang Hoon;Lee, Ki-Won
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제37권4호
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    • pp.350-357
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    • 2017
  • Near infrared spectroscopy (NIRS) is a rapid and accurate method for analyzing the quality of cereals, and dried animal forage. However, one limitation of this method is its inability to measure fermentation parameters in dried and ground samples because they are volatile, and therefore, respectively lost during the drying process. In order to overcome this limitation, in this study, fresh coarse haylage was used to test the potential of NIRS to accurately determine chemical composition and fermentation parameters. Fresh coarse Italian ryegrass haylage samples were scanned at 1 nm intervals over a wavelength range of 680 to 2500 nm, and optical data were recorded as log 1/reflectance. Spectral data, together with first- and second-order derivatives, were analyzed using partial least squares (PLS) multivariate regressions; scatter correction procedures (standard normal variate and detrend) were used in order to reduce the effect of extraneous noise. Optimum calibrations were selected based on their low standard error of cross validation (SECV) values. Further, ratio of performance deviation, obtained by dividing the standard deviation of reference values by SECV values, was used to evaluate the reliability of predictive models. Our results showed that the NIRS method can predict chemical constituents accurately (correlation coefficient of cross validation, $R_{cv}^2$, ranged from 0.76 to 0.97); the exception to this result was crude ash ($R_{cv}^2=0.49$ and RPD = 2.09). Comparison of mathematical treatments for raw spectra showed that second-order derivatives yielded better predictions than first-order derivatives. The best mathematical treatment for DM, ADF, and NDF, respectively was 2, 16, 16, whereas the best mathematical treatment for CP and crude ash, respectively was 2, 8, 8. The calibration models for fermentation parameters had low predictive accuracy for acetic, propionic, and butyric acids (RPD < 2.5). However, pH, and lactic and total acids were predicted with considerable accuracy ($R_{cv}^2$ 0.73 to 0.78; RPD values exceeded 2.5), and the best mathematical treatment for them was 1, 8, 8. Our findings show that, when fresh haylage is used, NIRS-based calibrations are reliable for the prediction of haylage characteristics, and therefore useful for the assessment of the forage quality.

신속한 이탈리안라이그라스 사일리지의 품질평가를 위한 소형 근적외선분광기(NIRS)의 현장 적용성 평가 (Evaluation of Field Application of Portable Near Infrared Reflectance Spectrometer (NIRS) for Quality Evaluation of Italian Ryegrass Silages)

  • 박형수;이상훈;김종근;최기춘;서성;김원호;이효원;임영철
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.415-422
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    • 2011
  • 본 연구는 최근 조사료의 신속한 품질평가 방법으로 근적외선 분광법의 이용성이 확대되고 있는 시점에 근적외선 분광기의 현장 적용성을 평가하기 위하여 수행되었다. 실험실용 근적외선분광기와 소형 근적외선분광기의 조사료 품질평가의 예측 정확성을 평가하기 위하여 전남지역에서 이탈리안 라이그라스 사일리지 67점을 수집하여 각각의 근적외선 분광기를 이용하여 스펙트럼을 측정한 후 사료가치의 실험실 분석값과 다변량회귀분석을 통하여 검량식을 유도하여 예측 정확성을 평가하였다. 이탈리안 라이그라스 사일리지의 수분함량에 대한 예측정확성은 실험실용 근적외선분광기와 소형근적외선분광기에서 각각 SEC = 2.50% ($R^2$=0.96), SEC = 2.83% ($R^2$=0.95)로 매우 신뢰성이 우수한 결과를 나타내었으나 사일리지의 발효품질의 주요 평가항목인 pH와 젖산함량은 실험실용 근적외선분광기의 결과가 SEC = 0.21% ($R^2$=0.82), SEC = 0.24% ($R^2$=0.83)로 소형 근적외선분광기 보다 우수한 결과를 나타내었다. 또한 ADF, NDF 및 조단백질 함량은 실험실용 근적외선분광기의 예측 정확성이 각각 SEC = 0.59% ($R^2$=0.96), SEC = 0.74% ($R^2$=0.97), SEC = 0.67% ($R^2$=0.82)로 높게 나타났다.