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한국 동해 독도 주변 천해 및 사면해역의 대형저서동물군집 (Macrobenthic Faunal Assemblages on the Soft-Bottoms around Dokdo in the East Sea, Korea)

  • 최진우;현상민;김동성;김웅서
    • Ocean and Polar Research
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    • 제24권4호
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    • pp.429-442
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    • 2002
  • 독도 주변해역의 퇴적물에 살고 있는 대형저서동물에 대한 생물상과 분포양상을 보기 위하여 독도를 중심으로 방사형으로 5개 조사선을 설정하여 수심이 150 m내외의 얕은 곳에서는 반빈그랩으로, 수심이 500 m 이상인 곳에서는 박스코어를 사용하여 1999년 9월과 2000년 5월에 두 차례에 걸쳐 생물채집이 이루어졌다. 독도주변의 대륙붕에서의 퇴적상은 모래로 구성되어 있었으며, 대륙사면역의 퇴적상은 모래가 많이 포함되어 있었고, 울릉분지 내의 퇴적상은 니질이 우세한 퇴적상을 보여 대비가 되었다. 총유기탄소의 함량은 표층에서는 1%전후의 값을 보이고 있으나 정점별 함량 차이가 2배정도 나고 있다 독도 주변 해역의 사면역에 분포하는 대형저서동물을 조사한 결과 8개의 동물문(Phylum)에 속하는 15개 분류군들로 구성되어 있었으며, 조사해역에서 가장 우점한 동물군으로는 다모류로서 전체 출현개체수의 80.6%를 차지하였고, 연체동물(6.2%), 갑각류(4.0%), 성구동물(3.9%), 원생동물문의 유공충류(2.8%), 유형동물(1.4%) 순으로 우점하였다. 대륙사면의 우점종은 짧은더듬이달걀발갯지렁이(Exogone veugera)(40.9%), Cossura longicirrata(8.4%), Tharyx sp.(6.6%), Scalibregma inflatum(4.9%), Aglaophamus malmgreni(4.7%), Aricidea ramosa(3.8%), Sigambra tentaculata(3.7%) 등이었다. 대륙붕에서의 우점종은 Chone sp.가 전체 개체수의 49.3%를 차지하여 가장 우점하는 종이었고, Tharyx sp.(18.4%), Ophelina acuminata(6.7%), Chaetozone setosa(3.8%), Myriochele sp.(3.3%), Glycera sp.(2.6%), Aedicira sp.(2.4%) 등이었다. 다모류군집의 섭식 유형은 심해의 사면역에서는 표층퇴적물식자가 전체 다모류 개체수의 54.7%를 차지하여 가장 많은 비중을 차지하였고, 천해의 붕단역에서는 여과식자가 전체의 49.7%를 차지하여 가장 우점한 섭식유형이었다. 서식밀도는 울릉분지의 정점 A19에서 5종류의 저서생물과 152개체/m^2$로 가장 낮은 서식밀도와 빈약한 종조성을 보였고, 사면역의 정점에서는 평균 서식밀도가 3100개체/m^2$였다. 대륙붕에서는 평균 456개체/m^2$의 서식밀도를 보였다. 다모류의 출현종 유사도에 의한 집괴분석과 배열법의 결과 독도를 중심으로 남북에 위치한 정점들은 종조성에 차이를 보였다. 퇴적물 깊이 따른 저서동물의 수직분포 양상은 표층에서 가장 많은 개체수가 분포하며 깊이가 증가할수록 감소하는 양상을 보였다.

로타바이러스 감염성 설사에 대한 항-로타바이러스 난황항체의 치료 효과 (Therapeutic Effect of Anti-Rotavirus Chicken Egg Yolk Immunoglobulin(IgY) on Diarrhea by Infection of Rotavirus)

  • 임인석;이호석;김원용;최응상;정동혁;정후길;윤승섭;전호남
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제48권12호
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    • pp.1354-1361
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    • 2005
  • 목 적 : 로타바이러스는 세계적으로 5세 이하 영유아 설사증의 1/3 이상을 차지하는 주요 원인체이다. 이 로타바이러스에 의한 급성위장관염의 치료는 탈수교정을 위한 경구 및 비경구 수액요법 외엔 특이한 치료법이 없는 상태로서 로타바이러스 감염에 대한 새로운 치료법이 필요한 상태이다. 이에 본 연구에서는 로타바이러스에 대한 난황 항체를 투여하여 환아에서의 로타바이러스 억제 효과 및 임상증상의 치료효과를 조사하였다. 방 법 : 본 연구는 두 부분으로 나누어 첫째 로타바이러스 위장관염 환아의 분변에서 바이러스 입자 감소 정도를 보았으며 둘째 환아에게 난황황체를 환아에게 직접 투여하여 임상증상이 개선되는 지를 보았다. 첫째로, 2001년 12월부터 2002년 9월까지 중앙대학교 용산병원 소아과에 급성 장관염을 주요 증상으로 내원한 환아의 분변을 대상으로 역수동 적혈구 응집반응으로 로타바이러스 항원의 존재 유무를 조사하였고 이중 양성인 13명의 환아의 3일간에 각각 걸친 분변시료를 재료로 정량 PCR을 시행하여 바이러스 양의 감소를 측정하였다. 13명 중 7명에게는 난황항체가 투여되었고 6명에게는 위약이 투여되었다. 둘째로는 같은 기간 로타바이러스 감염으로 진단된 36명을 대상으로 하여 18명에는 항-로타바이러스 난황항체가 함유된 난황 2.5 g을 5 mL의 물에 부유하여 하루 2회(아침, 저녁) 3일 동안 투여하였고 위약군 18명에게는 난황항체가 함유되지 않은 난황을 같은 기간 동안 같은 양을 투여한 이후 양군에서 치료 전후의 발열기간, 설사 횟수, 구토 횟수, 전해질 및 혈청 생화학치, 입원기간, 경구 섭취량, 소변 횟수를 비교 관찰하였다. 결 과 : 첫 번째 실험에서, 정량 PCR을 이용하여 환아 분변에서 바이러스 입자의 감소를 측정한 결과 위약군에서는 지속적으로 증가를 보였으나 투여군에서는 지속적인 바이러스 입자의 감소를 보였다. 두 번째 실험에서는 환아의 임상증상 치료효과 면에서 투여군에서 위약군에 비해 3일째에 설사 증상의 개선을 보였다. 결 론 : 항로타바이러스 난황항체의 로타바이러스 감염에 대한 치료효과를 본 결과 환아의 분변에서 바이러스 입자량의 감소와 함께 설사 증상의 개선의 치료 효과를 보이기 때문에 항로타바이러스 난황항체는 로타바이러스 감염증의 치료제가 될 수 있을 것으로 생각된다.

석회암 유래 토양의 침투 및 투수속도 평가에 따른 수문유형 분류 (Classification of Hydrologic Soil Groups of Soil Originated from Limestone by Assessing the Rates of Infiltration and Percolation)

  • 허승오;정강호;손연규;하상건;김정규;김남원
    • 한국토양비료학회지
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    • 제42권2호
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    • pp.103-109
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    • 2009
  • 강원도 남부(영월)와 충북 제천, 단양 등지에 널리 분포하는 석회암에서 유래된 토양은 점토 및 철분함량이 많은 식질계 토양이며 pH와 염기포화도(base saturation)가 높은 붉은색 토양이다. 이 토양은 식양질과 식질 등의 세립(細粒)질로만 구성이 되어 있고 자갈이 있는 토양으로 분류된다. 따라서, 토양의 침투 및 투수속도가 우리나라 토양의 주 모재인 화강암이나 화강편마암 유래 토양과는 다른 양상을 보인다. 본 연구는 세립질 특성을 보이는 석회암 유래 토양의 지표면에서의 침투속도와 토양층위별 투수속도를 측정해 복잡하게 세분되어 있는 토양의 종류를 수문학적인 목적에 따라 단순화하기 위해 만든 수문학적 토양 유형으로 분류하고자 하였다. 실험을 위해 이용된 토양은 과림, 모산, 장성, 마지, 안미, 평안의 6개 토양통이었고 장력 침투계(disc tension infiltrometer)와 투수속도 측정계(Guelph permeameter)로 침투 및 투수속도를 측정했다. 현장 측정 이후 토양층위별로 시료를 채취하여 실험실조건에서 입도분포, 유기물함량을 측정했다. 토양통별 침투 및 투수속도를 측정한 결과는 유기물 층이 존재하는 과림통은 공극이 많고 토층 내에 나무 및 식물뿌리가 존재해 전체적으로 침투 및 투수속도가 빠른 특성을 보여 수문유형을 A로 분류하였다. 모산통은 토층 내에 자갈함량이 아주 높고 투수속도가 다른 토양에 비해 월등히 빠른 특성을 나타냈으나 50 cm이내에서 암반층이 존재하는 관계로 수문유형이 B/D로 분류되었다. 토층이 깊지 않은 장성통은 토층 내에 나무 및 식물뿌리가 많고 암석노출지가 존재해 침투속도가 빠름에도 불구하고 C/D 수문유형으로 분류됐다. 자갈이나 잔돌이 많은 마지통은 잔자갈이 존재하고 침투나 투수속도가 빠른 편으로 B유형이었다. 논으로 사용되는 안미통은 다른 석회암 유래토양에 비해 토층이 깊은 편이며 석회암 충적층에서 유래된 토양으로 선상지 및 곡간지에 분포한다. 관개된 상태에서 로타리 작업에 의해 표토의 특성이 교란되는 논으로 이용되는 특성 때문에 침투 및 투수속도는 느려 D유형으로 분류됐다. 잔돌이 존재하는 평안통은 석회암 붕적, 퇴적층으로부터 유래된 토양으로 산록경사지 및 선상단구에 분포하며 표토층인 A층에서 중 입상구조를 보이며 공극이 많고 작물뿌리가 매우 많아 침투속도는 빠르나 B층에서는 점토 함량이 감소했다 증가하면서 토성이 급격히 바뀌는 특성을 나타내 투수속도는 느린 값을 나타내 수문학적 토양유형은 D유형으로 분류됐다.

찹쌀의 장기 수침 및 효소처리가 유과의 특성에 미치는 영향 -제 2 보: 효소처리시킨 찹쌀가루의 이화학적 특성 연구- (Effect of Long-Term Steeping and Enzyme Treatment of Glutinous Rice on Yukwa Characteristics - II. Physicochemical Characteristics of Enzyme-treated Glutinous Rice Flour -)

  • 손경희;박진
    • 한국식품조리과학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.225-231
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    • 1998
  • 본 연구는 유과의 수침기간 단축을 위한 방안으로 찹쌀가루에 효소를 가하여 pH 및 온도를 달리하여 제조한 찹쌀가루와 28일간 수침시켜 제조한 찹쌀가루간의 이화학적 특성을 비교, 분석함으로써 효소처리 찹쌀가루의 최적 조건 확립을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 1. 총당 함량은 28일간 수침시켜 제조한 찹쌀가루가 가장 높게 나타났고 환원당의 경우는 효소 처리시킨 찹쌀가루가 28일간 수침시킨 것에 비해 높은 수치를 보였다. 2. 점도는 효소 처리시킨 찹쌀가루의 경우 28일간 수침시켜 제조한 찹쌀가루에 비해 유의적으로 낮았으며 특히, $65^{\circ}C$에서 제조한 찹쌀가루의 점도가 가장 낮게 나타났다. 3. 무기이온의 함량은 $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$$Na^{+}$의 경우 28일간 수침시킬 경우 2시간 수침시킨 것에 비해 많은 양이 용출되었고 효소처리 시료는 28일간 수침시킨 것에 비해 $Ca^{2+}$ and $Mg^{2+}$의 양이 높았던 반면 P$^{+}$함량은 낮게 나타나 다소 차이를 보였다. 4. 유리당은 28일간 수침시킨 찹쌀시료의 경우 glucose만 존재하였고 효소처리 시킬 경우 glucose외 에 maltose도 소량 검출되었다. 또한 효소처리시 총 유리당 함량은 28일간 수침시킨 것보다 매우 높게 나타났다. 5. 찹쌀가루의 미세구조 관찰 결과, 2시간 수침시킨 찹쌀가루는 다른 처리군에 비해 표면이 매끄럽고 입자의 손상이 적은 반면, 28일간 수침시킨 시료와 효소 처리 시료는 2시간 수침시킨 것에 비해 입자 크기가 작아진 것이 많았고 표면에 구멍이 관찰되어 서로 유사한 양상을 나타내었다. 이상의 결과를 통하여 효소처리 시킨 찹쌀가루와 28일간 수침시킨 찹쌀가루간의 이화학적 특성이 다소 차이를 나타내기는 하나 미세구조에 있어 비슷한 양상을 보임에 따라 유과의 수침시 어느 정도 전분 분해를 받는다는 사실을 확인할 수 있었고 전보 8)에서 효소처리 찹쌀가루를 pH 6.5$\longrightarrow$pH 3.5, 30~45$^{\circ}C$ 온도 조건에서 제조할 경우, 28일간 수침시켜 제조한 유과와 비교할 만한 품질의 유과를 제조할 수 있었던 점으로 미루어 찹쌀가루를 효소 처리시킬 경우 유과 제조가 가능하며 이 자료를 토대로 후속적인 연구를 통해 효소처리 찹쌀가루의 최적조건을 확립한다면 수침공정없이 유과를 제조할 수 있을 것으로 사료된다.

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중성자 모니터링을 위한 전도성 10B 박막 개발 (The development of conductive 10B thin film for neutron monitoring)

  • 임창휘;김종열;이수현;정용주;최영현;백철하;문명국
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제39권4호
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    • pp.199-205
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    • 2014
  • 중성자 검출분야에서$^3He$는 높은 중성자 검출효율 때문에 아주 많이 사용되고 있다. 하지만 2009년 초반부터 발생하고 있는 전세계적인 $^3He$의 품귀현상으로 인하여 가격이 급등하고 수급이 어려워졌기 때문에 대체 중성자 검출물질에 대한 필요성이 높아졌다. 그러므로 중성자 검출물질로 사용될 수는 있지만 $^3He$에 비해 반응효율이 낮아 중성자 검출용으로 주로 사용되지 않던 물질들을 사용하여 검출기를 제작하는 연구가 다시 활발하게 진행되고 있다. $BF_3$, $^6Li$, $^{10}B$, $Gd_2O_2S$ 등과 같은 $^3He$ 대체 물질들 중 하나인 $^{10}B$은 손쉬운 감마선 구별, 무독성, 낮은 가격 등과 같은 여러 장점으로 인하여 여러 연구그룹에서 연구되고 있다. $^{10}B$ 박막을 이용한 중성자 검출은 중성자와 반응하여 발생되는 2차 방사선을 측정하여 간접적으로 중성자를 측정하는 검출기법이다. 반응을 통해 생성된 알파입자의 비정은 고체 내에서 아주 짧기 때문에 $^{10}B$ 층은 박막 형태로 얇게 제작해야 한다. 그러므로 중성자와 박막의 반응을 통해 발생되는 알파입자의 검출효율을 증가시키기 위해서는 $^{10}B$ 박막의 두께를 얇게 제작하는 것이 중요하다. 하지만 박막의 두께를 얇게 제작하는 것은 중성자와 반응하여 생성되는 알파입자의 수집효율을 증가시키는 장점이 있지만 또한 중성자와 반응할 단면적을 감소시키는 단점이 있다. 본 논문에서는 리튬이온전지에 사용되는 초박막 극판 제조 기술을 이용하여 중성자 검출을 위한 대략 $60{\mu}m$ 두께의 얇은 $^{10}B$ 박막을 제작하였다. 그리고 전도성, 분포, 점착력, 유연성와 같은 간단한 물리적 실험을 통해 제작된 $^{10}B$ 박막의 물성을 확인하였다. 또한, 제작된 $^{10}B$ 박막을 사용하여 중성자 모니터링을 위한 비례계수기 제작하고 이를 이용하여 한국원자력연구원의 중성자 조사시설의 중성자 파고 스펙트럼을 측정하였다. 또한, 중성자 검출효율을 증가시킬 수 있는 방법 중 하나인 다층 박막을 이용한 중성자 측정 방법을 이용하여 박막 층수에 따른 중성자 검출효율의 변화를 몬테칼로 전산모사 기법을 이용하여 계산하였고 실험을 통해 박막층의 증가에 따른 신호변화를 측정하였다.

유산 완충용액의 pH 및 포화도 변화에 따른 법랑질 내 수산화인회석 결정 형태의 변화 (THE CHANGE OF THE CONFIGURATION OF HYDROXYAPATITE CRYSTALS IN ENAMEL BY CHANGES OF PH AND DEGREE OF SATURATION OF LACTIC ACID BUFFER SOLUTION)

  • 전영의;정일영;노병덕;이찬영
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제32권6호
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    • pp.498-513
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    • 2007
  • 법랑질 초기 우식이 회복된다는 것이 보고된 이래 법랑질에 대하여 불소를 첨가한 상태에서 행했던 이전의 연구들은 법랑질 인공우식의 재광화가 표면층의 증가와 함께 병소본체의 폭 감소가 일어난다는 정량적인 평가는 많이 하였으나 불소를 첨가하지 않은 상태에서는 재광화가 일어났다는 연구는 부족하였고, 또 수산화인회석 결정의 입자 변화에 대한 관찰도 미비하였다. 본 연구는 탈회나 균열이 없는 소구치 및 대구치를 대상으로 탈회 완충용액을 이용하여 법랑질을 2일간 탈회시키고, pH와 포화도가 상이 한 7가지 유산 완충용액으로 10일 동안 재광화를 유도한 후 치아를 파절시켜 수산회인회석 결정의 변화를 원자현미경과 주사전자현미경을 이용하여 정성적으로 비교 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 탈회된 부위에서 관찰된 수산화인회석 결정은 정상적인 수산화인회석 결정보다 크기가 작았으며 결정 사이의 공간이 증가하면서 결정들이 불규칙하게 존재하는 것이 관찰되었다. 2. 재광화된 부위에서는 탈회에 의하여 형성된 빈 공간에 작은 수산화인회석 결정이 새로 침착되는 양상과 결정들이 융합하여 다양한 모습을 갖는 더 커진 결정들을 관찰할 수 있었다. 3. 동일한 pH에서 포화도가 더 높은 3군, 4군은 1군, 2군에 비하여 표면층에서부터 병소본체까지 작은 결정들이 모여 큰 cluster를 형성하였으며 특히 4군에서는 병소본체까지 완전한 재광화가 일어났다. 비슷한 포화도에서는 pH가 더 낮은 5군, 6군은 7군에 비하여 병소본체까지 재광화가 일어났으며 3군, 4군처럼 결정들이 모여 cluster를 형성하기보다는 개개의 입자들이 뚜렷한 외형을 가지며 매우 치밀하게 분포되어 있었다.히고, 시간이 경과함에 따라 일렬로 배열된 섬모들로 대치되며, 그 후 섬모를 포함한 상부세포막이 부분적으로 돌출하고, 마지막으로 전형적인 후각소포로 발달한다. 나타내었다. 스폰지 케이크의 관능평가 결과 촉촉함이나 전체적인 기호도를 중심으로 평가할 때 증숙 마늘 분말 4% 첨가군의 선호도가 가장 높았다. 이상의 모든 분석결과를 종합하여 볼 때 증숙 마늘 분말 첨가시 케이크의 품질 및 기호도에 영향을 미치지 않으면서 첨가 가능한 범위는 8% 이내로 판단되며, 4% 첨가시 가장 우수한 품질을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.할 것으로 보인다.. Sucrose, CCC 및 일장차이에 따른 AGPase 활성의 변화에 있어서 암처리에서는 sucrose 농도 3%보다 8%에서 양호하였고 sucrose 3%, 8%에서도 각각 CCC의 효과를 볼 수 있었다. 8시간 처리에서는 sucrose 농도 3%보다 8%에서 양호하였고 sucrose 3%, 8%에서는 CCC의 효과가 나타나지 않았다. 16시간 처리 sucrose 농도 3%보다는 8%에서 양호하였고 sucrose 3%에서는 CCC의 효과가 나타나지 않았으나 8%에서는 CCC의 효과를 볼 수 있었다. 결과적으로 sucrose의 농도가 높고, CCC와 암처리의 괴경형성의 촉진조건에서 AGPase의 활성이 양호함을 볼 때, AGPase가 starch 합성에 중요한 물질이라는 사실이 확인되었다. 평균 1.4/2.0점(70%)으로 가장 낮게 평가되었으며, '적정 검사시설 및 기구 구비' 항목은 공산품에서 평균 0.2점으로 평가되어 타품목에 비해 현저히 낮았고(p<0.01), 평가한 93개 항목 중 가장 불량한 상태로 관리되고 있음을

한려해상국립공원 해역에 서식하는 중형저서동물의 계절별 군집 변동 특성 (Meiobenthic community structure in the coastal area of Hallyeohaesang National Park)

  • 강태욱
    • 환경생물
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    • 제40권2호
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    • pp.125-137
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    • 2022
  • 우리나라 남해안 한려해상국립공원 해역에 서식하는 중형저서동물 군집의 계절적 변동을 파악하기 위해 2020년 2월, 5월, 8월, 11월에 11개 정점을 선정하여 해양환경 요인들과 중형저서동물 시료를 조사하였다. 조사 해역 수심은 8~44 m이며, 평균 약 20 m로 나타났다. 평균 저층 수온은 동계 11.33℃, 춘계 14.54℃, 하계 17.95℃, 추계 17.65℃로 나타났다. 저층 수온은 동계에 통영, 거제도 해역이 남해도 해역보다 높고, 하계에는 이와 반대 경향을 보였다. 저층 염분은 동계 33.76 psu, 춘계 33.78 psu, 하계 33.04 psu, 추계 32.45 psu이며, 거제, 통영 해역이 남해도 해역보다 높게 나타났다. 저층 용존산소의 농도는 동계 3.85mL L-1, 춘계 2.73mL L-1, 하계 3.80mL L-1, 추계 6.77mL L-1이며, 동계에 남해도 해역이 높고, 하계에 거제, 통영 해역에서 높게 나타났다. 퇴적물 입도는 동계 6.79, 춘계 6.23, 하계 6.23, 추계에 7.16으로 대부분 실트와 점토의 함량이 높은 퇴적상을 보였다. 퇴적물 내 총유기탄소(TOC)는 동계 0.96%, 춘계 1.07%, 하계 1.25%, 추계 1.12%로 나타났다. 춘계에 분석된 퇴적물 내 중금속 농도는 해양환경기준의 주의기준과 관리기준 이하 값들로 나타났다. 중형저서동물 서식밀도는 동계에 가장 낮은 값을 보이고, 춘계에 가장 높은 값을 보였다. 중형저서동물 중 가장 우점한 분류군은 선충류로 전체 서식밀도의 약 92%로 우점하여 전체 중형저서동물 서식밀도 변동성과 유사한 형태를 보였다. 중형저서동물 군집을 집괴 분석한 결과 4개의 유의한 그룹으로 구분되었으며, 가장 많은 정점이 포함된 그룹은 주로 춘계와 하계 시료가 주로 포함되어 있다. 조사 지역의 환경 요인과 상관성 분석을 한 결과 저서성 요각류 서식밀도는 수심과 유의한 양의 상관관계를 보이고 퇴적물 입도와는 음의 상관관계를 보였다. 우리나라 남해 한려해상국립공원 조간대 해역에 서식하는 중형저서동물 군집은 지역적·계절적인 차이가 일부 있으나, 계절적 변동에 의한 차이가 조금 더 나타나는 것을 집괴 분석에서 확인할 수 있다. 환경 요인과의 상관성 분석에서 전체 서식밀도나 우점분류군인 선충류 서식밀도는 계절변동과 밀접한 수온과의 유의한 상관성을 나타내지는 않았다. 우리나라 남해 조간대 해역의 환경은 계절에 따라 수온의 변화 폭이 크지 않기 때문에 중형저서동물의 군집구조 차이가 계절별로 뚜렷하게 나타나지 않는 것으로 추정된다. 본 연구 자료는 해양 저서생태계를 이해하고 향후 환경 변화로 인한 생태계 변동 시 기초자료로 활용될 수 있는 중요한 자료이다. 또한 본 연구 지역에서 지속적인 중형저서동물 모니터링 연구가 진행된다면 해양생태계 변화를 이해하는 데 큰 역할을 할 것이다.

Heavy concrete shielding properties for carbon therapy

  • Jin-Long Wang;Jiade J Lu;Da-Jun Ding;Wen-Hua Jiang;Ya-Dong Li;Rui Qiu;Hui Zhang;Xiao-Zhong Wang;Huo-Sheng Ruan;Yan-Bing Teng;Xiao-Guang Wu;Yun Zheng;Zi-Hao Zhao;Kai-Zhong Liao;Huan-Cheng Mai;Xiao-Dong Wang;Ke Peng;Wei Wang;Zhan Tang;Zhao-Yan Yu;Zhen Wu;Hong-Hu Song;Shuo-Yang Wei;Sen-Lin Mao;Jun Xu;Jing Tao;Min-Qiang Zhang;Xi-Qiang Xue;Ming Wang
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제55권6호
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    • pp.2335-2347
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    • 2023
  • As medical facilities are usually built at urban areas, special concrete aggregates and evaluation methods are needed to optimize the design of concrete walls by balancing density, thickness, material composition, cost, and other factors. Carbon treatment rooms require a high radiation shielding requirement, as the neutron yield from carbon therapy is much higher than the neutron yield of protons. In this case study, the maximum carbon energy is 430 MeV/u and the maximum current is 0.27 nA from a hybrid particle therapy system. Hospital or facility construction should consider this requirement to design a special heavy concrete. In this work, magnetite is adopted as the major aggregate. Density is determined mainly by the major aggregate content of magnetite, and a heavy concrete test block was constructed for structural tests. The compressive strength is 35.7 MPa. The density ranges from 3.65 g/cm3 to 4.14 g/cm3, and the iron mass content ranges from 53.78% to 60.38% from the 12 cored sample measurements. It was found that there is a linear relationship between density and iron content, and mixing impurities should be the major reason leading to the nonuniform element and density distribution. The effect of this nonuniformity on radiation shielding properties for a carbon treatment room is investigated by three groups of Monte Carlo simulations. Higher density dominates to reduce shielding thickness. However, a higher content of high-Z elements will weaken the shielding strength, especially at a lower dose rate threshold and vice versa. The weakened side effect of a high iron content on the shielding property is obvious at 2.5 µSv=h. Therefore, we should not blindly pursue high Z content in engineering. If the thickness is constrained to 2 m, then the density can be reduced to 3.3 g/cm3, which will save cost by reducing the magnetite composition with 50.44% iron content. If a higher density of 3.9 g/cm3 with 57.65% iron content is selected for construction, then the thickness of the wall can be reduced to 174.2 cm, which will save space for equipment installation.