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Integrated Rotary Genetic Analysis Microsystem for Influenza A Virus Detection

  • Jung, Jae Hwan;Park, Byung Hyun;Choi, Seok Jin;Seo, Tae Seok
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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    • pp.88-89
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    • 2013
  • A variety of influenza A viruses from animal hosts are continuously prevalent throughout the world which cause human epidemics resulting millions of human infections and enormous industrial and economic damages. Thus, early diagnosis of such pathogen is of paramount importance for biomedical examination and public healthcare screening. To approach this issue, here we propose a fully integrated Rotary genetic analysis system, called Rotary Genetic Analyzer, for on-site detection of influenza A viruses with high speed. The Rotary Genetic Analyzer is made up of four parts including a disposable microchip, a servo motor for precise and high rate spinning of the chip, thermal blocks for temperature control, and a miniaturized optical fluorescence detector as shown Fig. 1. A thermal block made from duralumin is integrated with a film heater at the bottom and a resistance temperature detector (RTD) in the middle. For the efficient performance of RT-PCR, three thermal blocks are placed on the Rotary stage and the temperature of each block is corresponded to the thermal cycling, namely $95^{\circ}C$ (denature), $58^{\circ}C$ (annealing), and $72^{\circ}C$ (extension). Rotary RT-PCR was performed to amplify the target gene which was monitored by an optical fluorescent detector above the extension block. A disposable microdevice (10 cm diameter) consists of a solid-phase extraction based sample pretreatment unit, bead chamber, and 4 ${\mu}L$ of the PCR chamber as shown Fig. 2. The microchip is fabricated using a patterned polycarbonate (PC) sheet with 1 mm thickness and a PC film with 130 ${\mu}m$ thickness, which layers are thermally bonded at $138^{\circ}C$ using acetone vapour. Silicatreated microglass beads with 150~212 ${\mu}L$ diameter are introduced into the sample pretreatment chambers and held in place by weir structure for construction of solid-phase extraction system. Fig. 3 shows strobed images of sequential loading of three samples. Three samples were loaded into the reservoir simultaneously (Fig. 3A), then the influenza A H3N2 viral RNA sample was loaded at 5000 RPM for 10 sec (Fig. 3B). Washing buffer was followed at 5000 RPM for 5 min (Fig. 3C), and angular frequency was decreased to 100 RPM for siphon priming of PCR cocktail to the channel as shown in Figure 3D. Finally the PCR cocktail was loaded to the bead chamber at 2000 RPM for 10 sec, and then RPM was increased up to 5000 RPM for 1 min to obtain the as much as PCR cocktail containing the RNA template (Fig. 3E). In this system, the wastes from RNA samples and washing buffer were transported to the waste chamber, which is fully filled to the chamber with precise optimization. Then, the PCR cocktail was able to transport to the PCR chamber. Fig. 3F shows the final image of the sample pretreatment. PCR cocktail containing RNA template is successfully isolated from waste. To detect the influenza A H3N2 virus, the purified RNA with PCR cocktail in the PCR chamber was amplified by using performed the RNA capture on the proposed microdevice. The fluorescence images were described in Figure 4A at the 0, 40 cycles. The fluorescence signal (40 cycle) was drastically increased confirming the influenza A H3N2 virus. The real-time profiles were successfully obtained using the optical fluorescence detector as shown in Figure 4B. The Rotary PCR and off-chip PCR were compared with same amount of influenza A H3N2 virus. The Ct value of Rotary PCR was smaller than the off-chip PCR without contamination. The whole process of the sample pretreatment and RT-PCR could be accomplished in 30 min on the fully integrated Rotary Genetic Analyzer system. We have demonstrated a fully integrated and portable Rotary Genetic Analyzer for detection of the gene expression of influenza A virus, which has 'Sample-in-answer-out' capability including sample pretreatment, rotary amplification, and optical detection. Target gene amplification was real-time monitored using the integrated Rotary Genetic Analyzer system.

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포장마차 영업실태조사(營業實態調査) (The Present State of Food Serviee by the Covered Wagon Bars)

  • 윤은영;최경숙;박영숙;모수미
    • 한국식생활문화학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.187-195
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    • 1988
  • 서울시(市)의 역삼동 강남역 부근, 잠원동, 남대문시장(南大門市場) 등 세군데서 영업(營業)하는 포장마차(布張馬車)를 대상(對象)으로하여 1987년(年) 6월(月) 25일부(日)터 1987년(年) 8월(月) 25일(日)까지 영업(營業) 및 위생(衛生)과 고객(顧客)에 관한 실태(實態)를 조사(調査)한 결과(結果)는 아래와 같다. 포장마차(布張馬車)는 주로 $30{\sim}40$대(代) 여자(女子)가 종사(從事)하는 경우가 많았으며 $1{\sim}2$명(名)이 영업(營業)하는 형태(型態)가 가장 많았다. 포장마차영업자(布張馬車營業者)는 3년(年) 이상(以上) 한 사람이 거의 60%였으며 가장 큰 문제점은 자녀(子女)의 교육(敎育)문제, 단속(團束), 수면불족(睡眠不足)으로 들었고, 영업(營業)에 종사(從事)하는 만족도(滿足度)는 저조(低調)하였다. 포장마차(布張馬車)의 영업실태(營業實態)를 보면 식품재료(食品材料)의 구입(購入)은 소매시장(小賣市場)에서 직접 구입하였고, 팔다남은 재료(材料)는 보관후 다시 사용하는 경우가 많았다. 포장마차(布張馬車)에서 판매(販賣)하는 음식은 주류 및 안주와 간식이 주종이었는데, 각 지역(地域)에서 10위(位)안에 드는 음식은 소주와 김밥이었고, 대체로 구이형태의 음식이 많았으며 실내형(室內型)은 주류 및 안주형이 많았고 이동형(移動型)은 간식을 많이 팔고 있었다. 포장마차(布張馬車)의 총 영업시간(營業時間)은 오후 2시경${\sim}$밤 0시까지 약 10시간(時間) 정도였고 1일(日) 매상액(賣上額)은 이동형(移動型)은 2-3만원, 실내형(室內型)은 4-5만원 정도였고 포장마차(布張馬車)의 약 60% 정도가 자리세를 물고 있었다. 포장마차(布張馬車)의 시설면에서 연료는 주로 연탄을 사용했고, 조명은 전기 혹은 밧데리를 사용했으며 상수도시설은 실내형(室內型)일 경우만 갖추고 있었고 이동형(移動型)은 급수 및 배수가 어려워 위생상태(衛生狀態)가 염려되었다. 위생상태(衛生狀態)는 부합리적(不合理的)인 플라스틱제품의 식기(食器)의 사용, 급수·배수의 어려움, 비위생적(非衛生的)인 세척방법, 재료(材料)의 비위생적(非衛生的) 보관방법, 먹다남은 음식의 재사용 등 포장마차(布張馬車)의 위생실태(衛生實態)는 개선(改善)되어야 할 점이 많이 나타났다. 포장마차(布張馬車)를 주로 찾는 고객(顧客)은 $20{\sim}40$대(代)의 남자(男子)로 직장인(職場人)과 대학생(大學生)이 많았으며 위치에 따라 이용하는 고객(顧客)의 부류가 조금씩 달랐으며 포장마차(布張馬車)를 찾는 동기(動機)는 부담없고 자유(自由)스러운 분위기 때문에 찾는 경우가 많았다.

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청소년의 식이섭취와 비타민.무기질 보충제 복용에 관한 연구 (A Study of Dietary Intake and Vitamin/Mineral Supplement Usage among Adolescents)

  • 박은숙
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.30-40
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    • 1995
  • 본 연구는 청소년의 비타민.무기질 보충제의 복용 실태의 식이로 부터 섭취하는 비타민.무기질의 양에 대해 알아보고자, 대도시, 중소도시, 농촌에 거주하는 인문계 여자고등학생 706명을 대상으로 하여 연구하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1) 조사대상자의 비타민.무기질 보충제 복용율은 43.8%였다. 도시지역 거주자가 농촌지역 거주자 보다, 가족의 월수입이 높을수록, 부모의 학력이 높을수록 비타민.무기질 보충제 복융율이 유의성 있게 높았다. 2) 건강에 대한 인지도, 건강염려증 척도, 체중에 대한 인지도, Broca 지수, 질병의 유무는 비타민.무기질 보충제 복용율에 유의적인 영향을 주었다. 건강상태가 좋지않다고 느끼며, 건강염려증의 점수가 높은 사람일수록 비타민.무기질 보충제의 복융율이 높았으며, Broca 지수가 정상이 아닌 군과 질병이 있는 군의 비타민.무기질 보충제의 복용율이 높았다. 3) 비타민.무기질 보충제 복용자의 신장은 비복용자와 차이가 없었고, 체중은 비복용자가 복용자에 비해 많았다. 4) 비타민.무기질 보충제 복용자와 비복용자 사이에 영양지식, 식습관의 차이는 나타나지 않았으나, 식습관이 양호한 군이 식습관이 불량한 군에 비해 비타민.무기질 보충제의 복용율이 높았다. 그러나 식습관 군별의 비타민.무기질 보충제 복용자와 비복용자 사이에 영양지식의 점수 차이는 없었다. 5) 비타민.무기질 보충제 복용자는 식이로 부터 비타민 A, 비타민 $B_2$, 나이아신, 비타민 C의 섭취량이 비복용자에 비해 적었다. 연구 대상자 모두 에너지, 비타민 $B_1$, 비타민 $B_2$, 나이아신, 칼슘, 철분의 섭취량이 권장량 보다 적었다. 특히 철분은 비타민.무기질 보충제 복용자의 60.1%, 비복용자의 74.1%가 권장량의 2/3 미만을 섭취하였으며, 기타의 비타민.무기질도 권장량의 2/3미만을 섭취하는 대상자가 많았다. 6) 비타민.무기질 보충제 복용자의 60.8%가 종합비타민을 복용하였으며, 비타민.무기질 보충제를 복용하는 복용하는 이유는 힘을 내기 위해서가 39.9%, 주의의 권유에 의해서 28.3%, 질병의 치료를 위해서 17.4%이다. 비타민.무기질 보충제 비복용자의 비타민.무기질 보충제를 복용하지 않는 이유는 건강하기 때문이 36.0%로 가장 많았으며, 귀찮아서, 식이로 충분히 섭취하기 때문에, 효과가 없어서의 순이었다. 비타민.무기질 보충제 복용자의 비타민.무기질 보충제 복용에 대한 견해는 효과가 있다. 23.3%, 효과가 없다 18.4%이며, 비복용자는 효과가 있다 16.6%, 효과가 없다 14.4%로 나타났다.

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가시광에서 밝은 1형 활동은하핵의 근적외선 변광 (NEAR-INFRARED VARIABILITY OF OPTICALLY BRIGHT TYPE 1 AGN)

  • 전우열;심현진;김민진
    • 천문학논총
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    • 제36권3호
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    • pp.47-63
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    • 2021
  • 와이즈/네오와이즈 자료를 사용하여 1형 활동은하핵의 근적외선 장기 변광 특성을 살펴보았다. 활동은하핵은 밀리퀘이사 목록을 사용해 가시광에서의 등급 제한을 두어 선정하였고, 여러 번의 다중시점 측광 자료를 확보하기 위해 황도북극과 황도남극에 가까운 대상으로 한정하였다. 이후 와이즈와 네오와이즈 데이터베이스에서 해당 대상들의 측광 자료를 추출하였다. 일부 근적외선에서 검출되지 않은 경우와 관측 횟수가 지나치게 적은 경우를 제외하고 총 73개의 1형 퀘이사 및 활동은 하핵, 140개의 측광학적으로 선택된 활동은하핵 후보에 대해 W1 (3.4 ㎛), W2 (4.6 ㎛) 밴드 광도곡선을 구성하고 이를 이용해 변광 분석을 수행하였다. 변광 여부를 판단하기 위해 초과 분산 값과 변광의 유의확률 Pvar를 계산하였다. 초과 분산이 포아송 오차에 의해 추정되는 오차값보다 큰 경우, 그리고 Pvar이 0.95보다 크거나 같은 경우를 변광으로 판단했는데, 활동은하핵 73개 중 19개, 활동은하핵 후보 140개 중 12개가 W1, W2 밴드 모두에서 변광 대상으로 판단되었다. W1 밴드보다 W2 밴드에서 변광 대상으로 판단되는 숫자가 작게 나타났는데, 이는 긴 파장으로 갈수록 변광의 정도가 작아짐을 시사하는 것으로 보인다. 약 9 ~ 26%의 대상들이 근적외선 변광을 보였다. 감쇠 랜덤워크 모형을 사용하여 변광 폭(σ)과 완화 시간(τ), W1과 W2 밴드 사이의 시간 지연 등을 추정하였다. 변광 폭 및 완화시간은 W1 등급과 큰 상관관계를 보이지 않았으며, 두 변수 사이에도 특별히 두드러지는 상관관계가 나타나지 않았다. 단, 감쇠 랜덤워크 모형을 사용해서 시간 규모를 추정할 때 광도곡선의 분량이 충분한지를 감안하면, 완화시간이 짧은 대상들에 대해서는 변광 폭과 완화시간이 음의 상관관계를 보인다고도 볼 수 있다. 대상의 개수가 통계적으로 유의미한 결과를 제시하기에는 부족하다. X선 광도와 변광 특성을 비교했을 때에는 상관관계를 찾아보기 어려웠으나, 앞으로 얻어질 X선 탐사자료와 전천 스펙트럼 탐사자료와 결합한 추가 연구가 기대된다. 전체 대상 중에서는 시간에 따라 (W1-W2) 색이 변하는 것으로 판단되는 흥미로운 대상이 4개가 존재했는데, 이들의 특성에 대해서는 추후 연구가 더 필요할 것으로 전망한다.

조림지 시비 처리에 따른 리기다소나무 벌채지 내 식재 6년 후 느티나무 조림지 토양 및 조림목 생장 특성 (The Growth Performances and Soil Properties of Planted Zelkova serrata Trees according to Fertilization in Harvested Pinus rigida Plantation over 6 Years after Planting)

  • 양아람;조민석
    • 한국산림과학회지
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    • 제108권1호
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    • pp.29-39
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    • 2019
  • 본 연구는 조림 후 시비 처리에 따른 리기다소나무 벌채지 내 식재된 느티나무 조림지의 토양 특성 변화와 조림목의 초기 생육 특성을 분석하여 조림목의 생존 및 품질 향상을 위한 적정 시비량을 제시하고자 수행되었다. 연구 대상지는 경기도 포천시에 위치한 광릉시험림이며, 2011년 3월 말 느티나무 용기묘 1-0을 3000본 $ha^{-1}$ 밀도로 식재하였다. 2011년부터 2013년까지 매년 5월에 산림용고형복합비료(N:P:K=3:4:1)를 이용하여 3가지 수준(대조구: 무시비, F1: $180kg\;ha^{-1}$, F2: $360kg\;ha^{-1}$)에 따라 시비 처리를 하였다. 시비 처리 전(2011년)과 후(2012, 2017년)에 조림지의 토양 특성을 분석하였고, 느티나무 조림목의 근원경과 수고를 2011년부터 2016년까지 측정하여 H/D율과 수간 재적을 계산하였다. 시비 수준에 따른 토양 특성은 조사 시기별 차이는 없었으나, 조림 후 시간 경과에 따라서는 전질소 및 유효인산 농도가 감소하다가 증가하였다. 시비 수준에 따른 느티나무 조림목의 근원경, 수고 및 수간 재적 생장은 식재 2년차부터 F2 처리구에서 다른 조사구보다 유의하게 높은 것으로 나타났으며, 이는 느티나무 조림목이 초기 생장 시 많은 양분을 필요로 하는 것을 보여준다. 또한 생존율은 대조구에서 가장 낮았는데 이는 식재 초기에 생장 저하로 하층 식생과의 경쟁에서 우위를 점하지 못했기 때문으로 판단된다. 그러나 식재 6년 후부터 F1과 F2 처리구간 조림목의 수고와 수간 재적 생장 차이가 없어 결과적으로는 리기다소나무 벌채지 내 느티나무 식재 시 조림목의 생존 및 품질 향상과 경제적 효율성을 동시에 만족시키기 위해서는 F1 수준의 시비량을 제안할 수 있다.

순천만 수저질 환경특성에 관한 연구 (A Study on the Environmental Characteristics of Water Quality and Sediments in Suncheon Bay)

  • 박상숙;허성실;최정민;우성원
    • 한국자원식물학회:학술대회논문집
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    • 한국자원식물학회 2019년도 추계학술대회
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    • pp.9-10
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    • 2019
  • 순천만은 순천시의 남쪽에 위치하여 여수반도와 고흥반도의 사이에 있는 만 지형 형태로 만 전체를 순천만이라고도 하나, 보통 고흥군반도와 여수반도 사이의 만을 여자만이라 하고 만내부에 위치한 여자도라는 섬의 위쪽으로 순천시의 해안하구에 형성된 지역을 순천만이라 일컫는다. 순천만은 순천시에서 유입되는 동천과 이사천 및 해룡천의 하류에 형성되어 있어서 육지부에서 유입되는 퇴적물과 유기물로 인하여 갯벌과 갈대등이 잘 형성된 습지로서 2003년 12월 31일 해양수산부 갯벌 습지보존지역으로 지정되어 관리되고 있으며, 2004년에는 동북아 두루미 보호 국제네트워크에 가입하였고, 2006년 1월 국내 연안습지로는 최초로 람사르협약에 "Suncheon Bay"로 등록되었으며, 2016년 6월에는 람사르습지로 지정된 국내외적으로 중요한 습지이다. 순천만습지에 형성되어 있는 갯벌($28.0km^2$)은 세계 5대 연안습지 중 하나로서, 넓은 사니질 갯벌과 갈대군락이 잘 발달되어 있는 생태계의 보고(寶庫)이자 소중한 생태자원으로서, 순천시에서는 순천만을 자연생태공원으로 지정하여 보호 관리하고 있으며, 각종 자연학습자료들과 영상물들을 갖춘 생태전시관과 갈대숲 탐방로, 용산전망대, 야생화 정원, 담수습지, 갈대정자, 갯벌관찰대 등 사계절 생태체험을 위한 각종 시설들을 잘 갖춰놓고 많은 관광객의 이용할 수 있도록 하고 있다. 갯벌은 바닷가의 넓은 벌판이란 뜻으로서 삼면이 바다인 우리나라는 갯벌의 전체 면적이 약 $2,500km^2$에 달하는데 여기에는 많은 종류의 다양한 생물들이 살아가고 있으며 어민들의 생계에 지대한 영향을 주고있다. 이러한 갯벌은 퇴적된 입자의 구성에 따라 펄갯벌, 모래갯벌, 혼합갯벌 등으로 구별되는데 이에 따라 갯벌 생태계를 구성하고 있는 생물들의 종류도 바뀌게 된다. 순천만갯벌과 여기에 조성되어 있는 습지환경에 따라 확인되고 있는 수산자원으로는 새꼬막, 꼬막, 눈알고둥, 갯고둥, 비툴이고둥, 돌조개, 접시조개, 새알조개, 가무락조개, 바지락, 우럭, 가재붙이, 방게, 칠게, 농게 등의 저서 생물들과 짱뚱어, 문절망둑 등의 어류가 있으며, 해조류로 우뭇가사리 등이 있고, 인근의 어민들의 어업형태는 꼬막 등 패류의 채취나 종패를 뿌려 일정기간 양성하여 수확하는 양식업, 육상부에서 폐염전 등을 활용한 전어나 새우 등을 양식하는 양식업, 수산물을 직접 손이나 간단한 도구를 이용하여 잡는 맨손 어업 형태가 주를 이루고 있는 것으로 나타나고 있다. 이와 같이 국내외적으로 중요할 뿐만 아니라 인근의 어민들의 생계에도 지대한 영향을 미치고 있는 순천만의 습지는 뻘층이 깊고, 분해성 미생물이 다양하게 서식하여 유기물 분해능력이 뛰어나며, 유기영양분이 풍부하여 우리나라에서 가장 질이 좋은 습지로 평가되고 있으나, 순천시 등 순천만 인근에 거주하고 있는 인간의 활동에 따른 간섭에 많은 영향을 받고 있으며, 이에 따라 끊임없는 생태환경이 변화하고 있어서 순천만의 효율적인 보전 및 지속가능한 이용을 위해서는 생태계에서 가장 기본적인 요소인 수 저질 환경의 지속적이고 체계적인 조사 및 관리가 필요하다. 한편, 오염물질의 70% 이상은 하천이나 강을 통해서 해역으로 유입된다고 알려져 있기 때문에 생태계의 보고(寶庫)라고 알려진 순천만의 지속적인 보존 및 관리를 위해서는 유입수계 하천의 수질현황 및 오염물질의 주요 배출원을 파악하고, 이에 대한 저감대책을 수립할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 순천만의 수저질 특성과 여기에 유입되는 하천의 수질환경 현황 및 오염원을 파악함으로써 순천만의 보전을 위한 효율적 관리방안을 제시하는 것을 목적으로 수행되었다. 연구의 결과에 따르면, 순천만의 수질평가지수에 의한 등급(WQI)은 III등급으로 나타나고 있으며, 득량만, 광양만 등에 비해 비교적 높은 유기물 및 T-N, T-P의 농도 분포를 보이고 있는 것으로 조사되었다. 이는 순천만에 유입되는 하수종말처리장의 방류수와 도시하수가 유입되어 그대로 방류되고 있는 해룡천 및 연안에 위치한 어촌으로부터 직접 방류되고 있는 일부 정화조 유출수 등, 다양한 원인에 의한 것으로 판단되며 이들의 관리가 부실할 경우 순천만의 갯벌과 습지의 지속가능한 생태환경유지는 쉽지 않다. 따라서 이를 효율적으로 관리하기 위해서는 순천만 연안의 오염물질 방류를 총량관리로 전환하여 철저히 관리하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

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유수지로부터의 담수 방류가 항 내 해수순환에 미치는 영향 (Effect of Freshwater Discharge from a Water Reservoir on the Flow Circulation in the Semi-Closed Harbor)

  • 최재윤;김종욱;이혜민;윤병일;우승범
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제33권1호
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    • pp.1-12
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    • 2021
  • 담수 유입이 항만 내 해수순환에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 인천 남항의 남측에 위치한 신국제 여객터미널 해역에 3차원 유동 수치 모델을 구축 및 적용하였다. 수치 모델의 모의 기간은 경기만 지역의 평수기인 5월 15일부터 6월 30일까지 약 45일이며, 모델 결과와 관측자료의 비교를 통하여 유동과 염분 변화에 관한 모델의 재현성을 검증하였다. 신국제 여객터미널에 영향을 미치는 담수 공급원은 한강과 항만 동쪽에 위치한 용현 갯골 유수지가 있다. 유수지의 유무에 따른 잔차류 결과를 분석해 보면, 한강과 유수지가 모두 고려된 실험안이 한강만을 고려한 실험안보다 염분 경사에 의한 2층 흐름 구조(표층은 외해 방향, 저층은 항 내를 향한 흐름 구조)가 수평적으로 더 강하게 발달한다. 이는, 한강으로부터의 담수 영향보다 유수지로부터의 담수 영향이 신국제 여객터미널 해역에서 더 크다는 것을 시사한다. 또한, 잔차류의 2층 흐름 구조는 북쪽에 위치한 인천 남항보다, 남쪽에 위치한 신국제 여객터미널에서 더 강한 2층 흐름 구조가 발생한다. 이 프로세스는 유수지로부터의 담수와 항 내로 전파된 조류가 만나 신국제 여객터미널 방향으로 회전되어 전파되면서, 남쪽에 위치한 신국제 여객터미널에 저염수가 전달됨에 따라 형성된다. 이러한 흐름은 신국제 여객터미널 전면부에서 수평적인 염분 경사에 의한 성층을 강화시키며, 강화된 성층은 2층 흐름 구조를 형성 및 유지시킨다. 따라서, 항만 내의 경압 작용에 의한 해수순환과 물질이동을 재현하고자 할 때, 유수지와 같은 국지적인 담수 유입원이라도, 항만 내의 해수순환에 지배적인 영향을 미치므로, 현장 관측 자료를 기반으로 유수지에서 방류되는 실시간 담수 유량에 따른 수치모델을 수행해야 한다.

FT-IR 스펙트럼 다변량통계분석을 이용한 파파야(Carica papaya L.)의 생육온도 변화에 따른 대사체 수준 식별 (Metabolic Discrimination of Papaya (Carica papaya L.) Leaves Depending on Growth Temperature Using Multivariate Analysis of FT-IR Spectroscopy Data)

  • 정영빈;김천환;임찬규;김성철;송관정;송승엽
    • 한국국제농업개발학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.378-383
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    • 2019
  • 본 연구는 FT-IR 스펙트럼 데이터를 기반으로 다변량통계분석을 이용하여 생육 온도변화에 따른 파파야(Carica papaya L.)의 대사체 수준 식별을 통해 기후 변화에 대응하여 작물의 육종 연구의 기초자료로 활용하고자 한다. 1. FT-IR 스펙트럼 데이터로부터 PCA(principal component analysis), PLS-DA(partial least square discriminant analysis) 그리고 HCA(hierarchical clustering analysis) 분석을 실시하였다. 2. 파파야 품종은 1700-1500, 1500-1300, 1100-950 cm-1부위에서 대사체의 양적, 질적 패턴 변화가 FT-IR 스펙트럼상에서 나타났다. FT-IR 스펙트럼의 1700-1500 cm-1부위는 주로 Amide I 과 II을 포함하는 아미노산 및 단백질계열의 화합물들의 질적, 양적 정보를 나타내고, 1500-1300 cm-1부위는 phosphodiester group을 포함한 핵산 및 인지질의 정보가 반영이 되고, 1100-950 cm-1부위는 단당류나 복합 다당류를 포함하는 carbohydrates 계열의 화합물들이 질적, 양적 정보가 반영되는 부위이다. 3. PCA score plot 상측으로부터 +0℃(A)에서 +4℃(C)로 변화하는 것을 볼 수 있다. (A) 그룹은 주로 현재 기온에서 재배되는 파파야가 분포되면서 그룹을 형성하고 있고, (B) 그룹은 평년 기온에서 +2℃ 증가한 것을 가정하여 재배된 파파야가 그룹을 형성하였다. 또한, (C) 그룹은 (B) 그룹에서 +2℃, 평년 기온에서 +4℃ 증가한 것을 가정하여 재배된 파파야가 그룹을 형성하였다. 4. PLS-DA 분석의 경우 PCA 분석보다 생육온도에 따른 그룹 간 식별이 뚜렷하게 나타났다. 5. 본 연구에서 확립된 파파야 생육온도에 따른 대사체 수준 식별 기술은 파파야의 품종, 계통의 신속한 선발 수단으로 활용이 가능할 것으로 기대되며 육종을 통한 신품종개발 가속화에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

굴 양식장 밀집해역인 거제한산만의 저서동물군집 구조와 저서환경의 시.공간적 변동 (Spatio-temporal Changes in Macrobenthic Community Structure and Benthic Environment at an Intensive Oyster Culturing Ground in Geoje-Hansan Bay, Korea)

  • 윤상필;정래홍;김연정;홍석진;오현택;이원찬
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제14권4호
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    • pp.213-228
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    • 2009
  • 본 연구는 국내의 대표적 굴 양식지인 거제한산만에서 저서동물군집의 시 공간적 분포 및 구조적 변화를 파악하고자 수행되었다. 현장 조사를 위해 굴 양식지와 비양식지를 포함하는 총 15개 정점을 선정하였으며 2008년 2월부터 11월까지 계절별로 저서환경과 대형저서동물군집에 대한 조사를 수행하였다. 표층퇴적물은 평균입도 $9.0\;{\Phi}$ 전후의 극세립실트로 구성되었으며 총유기탄소는 평균 1.9%이었다. 용존산소농도의 평균은 8.1 mg/L이었으며 사계절 중 가장 낮은 값은 보인 8월에는 해역 수질환경기준 II등급에 해당하는 농도가 관찰되었다. 저서동물군집의 총 종수는 351종, 평균 개체밀도는 3,675 개체/$m^2$ 이었으며 두 가지 변수에서 모두 다모류가 가장 우세한 동물군이었다. 출현종수와 개체밀도는 시 공간적으로 크게 변하였으며 계절적으로는 5월에 그리고 공간적으로 내만역 보다는 수로역에서 높은 값을 보였다. 주요 우점종은 Lumbrineris longifolia(21.3%), Aphelochaeta monilaris(17.8%) 그리고 Ericthonius pugnax(6.1%) 등으로 모두 유기물이 풍부한 해역을 대표하는 종들이었다. 다변량분석 결과, 전체군집은 내만역과 수로역으로 구분되었다. 전체군집의 시 공간적 변화와 가장 밀접한 상관성을 보인 환경요인은 총유기탄소와 산휘발성황화물이었다. 저서동물군집 구조와 주요환경요인의 특성은 거제한산만에서 유기물 오염의 징후가 있음을 의심하게 하였으며 그러한 현상은 특히 내만역의 굴 양식지에서 뚜렷하였다.

시비(施肥)의 합리화(合理化)와 비종개발(肥種開發) (Rationalization of Fertilizing and Development of Fetilizer)

  • 임선욱
    • 한국토양비료학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.49-50
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    • 1982
  • 비료(肥料)를 합리적(合理的)으로 시용(施用)하고 여러가지 사정(事情)에 적합(適合)한 비종(肥種)을 개발하는 문제(問題)는 작물(作物)의 생산성(生産性)을 향상(向上) 시키기 위한 것 뿐만 아니라 농업경영, 농업정책(農業政策) 및 화학공학적(化?工?的)인 측면(側面)에서도 검토(?討)되어야 할 문제(問題)이다. 경작(耕作)의 기술(技術)과 비료(肥料)의 제반사정(諸般事情)이 국가적(?家的), 지역적(地域的) 특성(特性) 또는 시대(時代)에 따라 변동(?動)있고 차이(差異)가 있게 되는 것은 여러가지 기본적(基本的)인 조건(條件)과 배경(背景)에 의한다고 할 수 있다. 그러한 조건(條件)으로 중요시(重要視)되는 것을 들면 다음과 같다. 1. 자원(資源)-천연산(天然産), 부산물(副産物) 에너지 2. 비료생산(肥料生産)의 기술수준(技術水準) 3. 토양(土壤)의 특성(特性) 4. 농경업(農耕業)의 특성(特性)과 경작기술수준(耕作技術水準) 5. 식물(植物) 영향학적(營養?的) 이론(理論)의 발전(?展) 6. 기계화(機械化) ((수송(輸送), 저장(貯藏), 시용(施用)을 위한) 시설(施設) 7. 작물(作物)의 영양소(營養素) 요구(要求)와 비료성분(肥料成分)의 복합화(複合化) 8. 비료(肥料)의 생산효율(生産效率) 및 이용율(利用率) 9. 잔류성분(殘留成分)의 축적(蓄積)과 공해성(公害性) 10. 노력(?力)의 경제(??)와 다목적화(多目的化)(농약혼합등(農?混合等)) 이와 같이 많은 조건(條件)들은 지역(地域) 사정(事情)에 따라 단독(單獨) 또는 복합적(複合的)으로 다소간(多少間)의 차이(差異)는 있겠으나 비료(肥料)의 생산(生産)으로부터 시용(施用)에 이르기까지 관련(關聯)될 것이다. 우리나라의 농업(農業)이 이제까지 주(主)로 미곡생산(米?生産)을 위한 답작(沓作) 위주(爲主)의 농업(農業)이었고 비료(肥料)도 그의 물리적(物理的), 화학적(化?的) 형태(形態) 및 성분비(成分比)가 답작(沓作) 위주(爲主)로 개발(開?) 생산(生産)되어 왔다고 할 수 있을 것이며 더구나 선택(選?)의 여유(餘裕)가 거의 없이 단순(單純)한 비종(肥種)에 한(限)하여 왔다고 할 수 있다. 앞으로 영농(營農)의 과학화(科?化), 현대화(現代化) 및 집약화(集約化) 과정(過程)에서 각종(各種) 재배기술(栽培技術)의 개선(改善)이 필연적(必然的)으로 이루워 질 것이다. 따라서 작물(作物)의 영양(營養) 및 환경(環境) 상태(狀態)의 개선(改善)은 가장 기본적(基本的)인 과제(課題)가 될 것이다. 시비(施肥)의 합리화(合理化)란 작물(作物)의 영양생리(營養生理) 및 재배(栽培) 환경(環境)에 적합(適合)한 형태(形態)의 비료(肥料)를 시용(施用)하거나 또는 이러한 조건(條件)을 개선(改善)한 목적(目的)으로 취하(取)여지는 모든 수단(手段)을 말한다. 시비합리화(施肥合理化)가 이루어지면 시비(施肥) 성분(成分)의 이용율(利用率) 및 효율증대(效率增大)와 농산물생산(農産物生産)의 제고(提高) 더 나아가서는 품질향상(品質向上)도 기대(期待)할 수 있게 될 것이다. 시비(施肥) 합리화(合理化)의 실제적(?際的)인 문제(問題)로는 작목별(作目別), 생육시기별(生育時期別), 지대(地帶) 또는 토양별(土壤別), 그리고 기상조건(氣象條件)에 적합(適合)한 비종(肥種)을 구성성분(構成成分)의 화학형(化?型)과 비(比)를 선정(選定)하고, 시용량(施用量)을 조절(調節)하여 시용방법(施用方法)과 위치(位置) 선정(選定)하는 등(等)의 문제(問題)를 들 수 있을 것이다. 이러한 여러 관련요인(關聯要人)의 영향(影響)은 불확정(不確定)인 경우가 많으므로 그에 대처(??)하는 과학적(科?的)인 검토(檢討)와 판단(判斷)이 있어야 될 것이다. 어느 비종(肥種)의 선택(選?) 또는 신비종(新肥種)의 개발(開?)은 비료산업(肥料産業)의 기초(基礎)가 될 것이며 그것을 위하여는 여러 요인(要因)을 참고(參考)하여야 할 것이다. 현재(現在) 우리나라의 농업(農業) 특히 광범위(?範?)한 작물생산(作物生産)을 위하여 사용(使用)되는 비료(肥料)는 여러 관점(?点)에서 재검계(再?計)하여야 될 것으로 생각된다. 이를 좀 더 구체적(具?的)으로 고찰(考察)하여 보면 아래와 같다. 가. 현재(現在) 국내(?內)에서 가공(加工) 또는 생산(生産)되는 비종(肥種) (단비(單肥) 5종(種), 복비(複肥)의 9종(種)은 작물별(作物別) 또는 구성(構成) 성분(成分)의 화학적형태(化?的形態) 및 성분비면(成分比面)에서 적합성(適合性)을 다시 검토(檢討)하여야 할 것이다. 특(特)히 복비(複肥)의 생산(生産) 작물별(作物別), 토양특성별(土壤特性別) 또는 기추비용별(基追肥用別)로 다양화(多樣化)하는 것이 시비효과(施肥效果)의 증대면(增大面)에서 합리적(合理的)이라 할 수 있을 것이다. 또한 경제작물(??作物)의 재배확대(栽培?大)와 목초지(牧草地)의 확대(?大)는 필연적(必然的)일 것이므로 그에 적합(適合)한 비종(肥種)의 생산(生産)이 요망(要望)된다. 한편 현재(現在) 3요소(三要素)의 소비비(消費比)가 전체적(全?的)으로 보아 질소편중(窒素偏重)(1979년(年)에 N-P-K 51.5-26.3-22.2%)의 시비(施肥)가 되고 있으며 10a당(?) 소비(消費)도 국외(國外)에 비(比)하여 P, K는 크게 뒤지고 있는 실정(?情)을 감안(勘案)할 때 이를 개선(改善)할 비종(肥種)도 고려(考慮)되어야 할 것이다. 나. 토양조사(土壤調査)와 검정결과(檢定結果)를 시비(施肥)의 기초(基礎)로 활용(活用)하도록 하여야 한다. 토양(土壤)의 특성(特性) 특(特)히 자연비옥도(自然肥沃度)는 지역(地域)에 따라 다소간(多少間)의 차이(差異)가 있으므로 이를 고려한 비종개발(肥種開?) 및 시비(施肥)가 이루어져야 한다. 다. 작물(作物)의 영양진단(營養診斷)은 결과(結果)를 시비(施肥)의 기초(基礎)로 특히 추비(追肥)를 위하여 활용(活用)함이 합리적(合理的)일 것이다. 이를 위하여는 먼저 진단방법(診斷方法)(화학적(化?的), 형태적(形態的)이 확립(確立)되어야 할것이다. 라. 농업기계화사업(農業機械化事業)은 시비(施肥)의 기계화(機械化)를 전제(前提)로 추진(推進)되어야 한다. 비료(肥料)의 종류(種類)와 시비목적(施肥目的)에 따라 적합(適合)한 기계(機械)가 개발(開癸)되어야 하며, 동력(動力)(전동(電動) 또는 내연기관(內燃機關)에 의한)과 비동력(比動力)의 일반용(一般用), 분상(粉?), 액비용(液肥用), 시비기(施肥機)의 보급(普及)이 요망(要望)된다. 마. 유기질비료(有機質肥料)의 시용(施用)이 유익(有益)함은 주지(周知)의 사실(事?)이나 그 자원(資源)의 확보(確保)와 합리적(合理的) 시용방법(施用方法)이 확립(確立)되어야 할 것이다. 바. 완효성(緩效性) 또는 특수기능(特殊機能) 비료(肥料)의 수요(需要)가 소규모(小規模)일지라도 그의 생산(生産)은 특수(特殊)한 목적(目的)을 위하여 필요(必要)하다고 판단(判斷)된다. 완효성비료(緩效性肥料), (질소(窒素), 인산, 칼리)와 특수기능비료(特殊機能肥料)의 생산(生産)이 경제적(??的)으로 유리(有利)하도록 여건(?件)을 조성(造成)해 주어야 할 것다. 사. 농가(農家)와 타산업(他産業)의 부산물(副産物) 및 폐기물(廢棄物)은 자원(資源)의 활용(活用)과 공해요인(公害要因)의 제거(除去)를 위하여 최대한(最大限) 비료(肥料)로서 운용(?用)됨이 바람직하며 기초적(基礎的)으로 자료(資料)의 성상(性?)과 시용방법(施用方法)이 구명(究明)되어야 한다. 아. 시비기초(施肥基礎)의 전산화(電算化)는 농업(農業)의 과학화과정(科?化過程)에서 필연적(必然的)이라 할 수 있으며 이를 위하여는 먼저 토양(土壤)과 식물체(植物?)의 분석(分析)을 통(通)한 진단(診斷)과 비료(肥料)의 특성(特性)과 공급상형(供給?況)으로부터 과학적(科?的) 시비처방(施肥?方) 즉 요구성분(要求成分)의 종류(種類)는 양(量), 시용시기(施用時期), 시용방법(施用方法) 제시(提示)가 있어야 한다. 자. 비료(肥料)의 합리적(合理的) 시용방법(施用方法) 및 기술(技術)은 성분(成分)의 이용율(利用率)과 효율(效率)을 높이기 위한 수단(手段)이므로 토양(土壤), 작물(作物) 또는 기상조건(氣象條件)등에 따라 시비시기(施肥時期), 위치(位置), 방법(方法), 형태(形態)등을 조절(調節) 변경(?更)하므로서 시비효과(施肥效果)를 높여야 한다. 차. 식물영양학적(植物營養?的)인 지식(知識)을 기초(基礎)로 한 새로운 비종(肥種)의 개발(開?) 즉(?) 미량요소(微量要素) 또는 생장조절물질(生長調節物質)을 함유(含有)한 특수기능비료(特殊機能肥料)의 개발보급(開?普及)이 요망(要望)된다.

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