• 비파괴검사학회지
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• 제36권1호
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• pp.35-44
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• 2016

본 연구에서는 발아여부를 고속 대량으로 측정 가능한 초분광 영상 시스템 기반의 비파괴 선별기술을 개발하고자 하였다. 수박의 건전종자 96립과 퇴화종자 96립을 초분광 단파적외선 시스템을 이용하여 측정하였으며, 종자발아검증은 국제종자검정협회(ISTA)규정에 맞추어 5~14일 동안 $25^{\circ}C$에서 BP(between paper)법을 이용하여 실시하였다. 스펙트럼 데이터는 초분광 영상 시스템을 이용하여 데이터를 획득하였으며, 종자 판별모델 개발에는 PLS-DA(partial least square - discriminant analysis)를 적용하였다. PLS-DA분석법을 이용한 종자의 발아여부 판별 결과는 mean normalization을 이용하여 데이터 전처리를 이용할 경우가 가장 우수했으며, calibration의 경우 94.7%의 분류 정확도를 보였으며, validation의 경우 84.2%의 분류 정확도를 나타내어 평균적으로 90.8%의 정확도를 보였다. 이러한 결과는 종자가 퇴화하면서 야기되는 구성성분물질의 차이로 인한 것으로 사료되며, 두 그룹의 분류에 주요한 영향을 끼친 요인의 파악 및 적용을 통해 종자선별기의 개발이 가능함을 보였다.

• 원예과학기술지
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• 제34권3호
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• pp.472-487
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• 2016

This study aimed to determine the effects of floral fragrances on human brain waves and moods. A total of 44 subjects participated in this experiment. Group 1 consisted of 11 male and 14 female college students with a mean age of 24.5 years (${\pm}2.23$) and Group 2 consisted of 10 males and 9 females with a mean age of 54.3 years (${\pm}2.98$). Subjects were exposed to floral fragrances of Rosa hybrida, 'Hera' (hereafter referred to as "rose"), Cymbidium faberi (hereafter referred to as "orchid"), or odorless control flowers (hereafter referred to as "control"). Experiments took place in three rooms (rose, orchid, and control). Electroencephalographs (EEGs) were recorded during exposure to the odors and the data were processed using quantitative electroencephalographic (QEEG) techniques. The changing EEG patterns were analyzed by brain mapping and compressed spectral arrays, and the subjects' preferences (hedonic evaluations) were quantified with an A1 index. Increased activation of absolute alpha waves was verified on six of the eight EEG channels, with the right frontal and left occipital lobes exhibiting no changes and the left parietal region showing the greatest activation. According to the QEEG measurements in the electrode sites over the frontal, temporal, parietal, and occipital lobes, the strongest absolute alpha waves were induced in the parietal lobes, followed by the temporal lobes, with the other lobes showing no significant changes. On brain maps, the orchid fragrance induced greater absolute alpha and absolute mid-beta activities compared with the rose and control fragrances, and the rose fragrance induced high absolute mid-beta activation. To identify emotional responses to floral fragrances, the subjects were requested to fill in a questionnaire and the resulting odor-related emotional descriptors were analyzed using semantic differential and factor analysis. Principal component analysis identified "elegant" as the first principal component describing the floral fragrance, followed by "refreshing" and "aromatic." The subjects gave orchid higher scores for "elegant" and "refreshing," while finding rose more "aromatic." Differences in hedonic evaluation revealed by the A1 index appeared in the 65-115 sec range of scent exposure time. The subjects with ages of around 50 years showed olfactory preferences throughout the entire experimental time of 160 sec, most markedly in the later time segment (115-165 sec), showing an increasing preference with increasing exposure time. We conclude that rose fragrance can improve concentration by creating an aromatic environment conducive to a concentrated and calm state of mind, and orchid fragrance can make people feel pampered and relaxed by creating an elegant and refreshing environment.

• 전자공학회논문지
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• 제53권3호
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• pp.124-131
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• 2016

분광법을 이용한 많은 응용에서 스펙트럼 데이터의 기준선 보정은 분석 시스템의 성능을 좌우하는 매우 중요한 과정이다. 기준선은 많은 경우에 육안 검사로 매개변수를 선택하여 추정한다. 이 과정은 매우 주관적이고 특히 대량의 데이터인 경우 지루한 작업을 동반하므로 좋은 분석 결과를 보장하기 어렵다. 이러한 이유로 기준선 보정에서 최적의 매개변수를 자동으로 선택하기 위한 객관적인 방법이 필요하다. 이전의 연구에서 PLS(penalized least squares) 방법에 새로운 가중 방식을 도입하여 기준선을 추정하는 arPLS(asymmetrically reweighted PLS) 방법을 제안하였다. 본 연구에서는 arPLS 방법에서 최적의 매개변수를 자동으로 선택하는 방법을 제안한다. 이 방법은 가능한 매개변수의 범위에서 추정한 기준선의 적응도와 평활도를 계산한 다음 정규화한 적응도와 평활도의 합이 최소가 되는 매개변수를 선택한다. 경사 기준선, 곡선 기준선, 이중 곡선 기준선의 모의실험 데이터와 실제 라만 스펙트럼을 이용한 실험에서 제안한 방법이 기준선 보정을 위한 최적 매개변수의 선택에 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였다.

• 산업식품공학
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• 제15권4호
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• pp.324-331
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• 2011

초분광영상을 이용하여 방울토마토의 전체 면에서 반사스펙트럼을 획득하였으며 숙도 등급(GN-RD)에 따른 스펙트럼의 차이를 관찰하였다. 방울토마토의 반사스펙트럼에서 클로로필에 의한 675 nm 영역의 흡수가 관찰되었고, 당과 수분의 영향으로 알려진 840 nm, 970 nm 영역에서 흡수가 관찰되었다. 특히 GN에서 RD 등급으로 숙도가 진행될수록 평균 스펙트럼의 경우 반사율이 낮아지는 경향이 관찰되었다. 총 8개의 전처리를 이용하여 전 숙도 등급의 시료에 적용한 PLS 회귀 분석에서 내부품질들 중 경도 예측모델이 가장 우수한 것으로 확인되었다. 이때 전처리는 평균값을 이용한 정규화이었으며 결정계수는 0.876, 그리고 SEP은 1.875kgf이었다. 당도의 경우는 최대값을 이용한 정규화에서 결정계수가 0.823과 SEP $0.388^{\circ}Bx$로 나타났으며, 산함량의 경우 최대값을 이용한 정규화에서 0.620의 결정계수와 0.208%의 SEP이 확인되었다. 상품성을 고려한 PK, LR, RD 등급의 시료에서 PLS 회귀 분석을 실시한 결과 내부품질 중 전체의 숙도 등급의 시료를 사용하여 예측한 결과보다는 전체적으로 다소 낮은 예측결과를 확인할 수 있었다. 내부 품질 중 경도에서 가장 높은 예측모델이 확인되었으며, 전처리는 일정 범위를 이용한 정규화이고 0.679의 결정계수와 $0.976^{\circ}Bx$의 SEP이 확인되었다. 당도는 최대값을 이용한 정규화에서 0.586의 결정계수와 0.546kgf의 SEP의 결과를 보였으며 산 함량은 Savitzky Golay의 2차 미분에서 0.547의 결정계수와 0.188%의 SEP을 보였다. 본 연구에서는 최근 연구 활용이 시작되고 있는 최신기술인 초분광 반사영상을 이용하여 방울토마토 내부품질인 경도, 당도, 산 함량 예측의 가능성을 확인하였다. 초분광 영상은 영상처리를 이용하여 외부의 결함 및 외부 착색도등도 측정할 수 있으므로 본 연구에서 수행한 내부품질 측정과 융합하여 복합적인 농산물 품질 선별기 개발에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.500-506
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• 2019

본 연구에서는 arPLS(asymmetrically reweighted penalized least squares) 방법에서 분광신호의 길이와 차수를 이용한 최적의 평활화 매개변수를 위한 결정함수를 제안한다. 분광신호의 기준선 보정은 분석 시스템의 성능을 좌우하는 매우 중요한 과정으로 많은 경우에 육안 검사로 매개변수를 선택하여 추정한다. 이 과정은 매우 주관적이고 특히 대량의 데이터인 경우 지루한 작업을 동반하므로 좋은 분석 결과를 보장하기 어렵다. 이러한 이유로 기준선 보정에서 최적의 매개변수를 결정하기 위한 객관적인 방법이 필요하다. 제안한 결정함수는 기준선 보정에 사용 가능한 매개변수 범위의 중앙값이 신호의 길이가 길어질수록 증가하고, 신호의 차수가 작아질수록 감소하는 관계를 정리하여 모델링하였다. 모의실험 데이터는 신호의 길이 7가지에 대해 조합한 분석신호 4가지와 선형 기준선과 2차, 3차, 4차 곡선 기준선을 각각 더하여 모두 112개를 생성하였다. 모의실험 데이터와 실제 라만 분광신호를 이용한 실험에서 제안한 결정함수의 평활화 매개변수가 기준선 보정에 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였다.

• 말소리와 음성과학
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• 제14권3호
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• pp.41-49
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• 2022

본 연구는 미국영어 화자의 평균적 음향 스펙트럼 분포를 확보한 후 과학영재학교 재학생의 영어발화 양상을 비교하여 상대적으로 우수한 지적 역량을 갖춘 우리나라 과학영재들의 초분절적 영어 유창성 양상을 규명하고, 그 근접성 정도가 영재학교 학생의 영어 과목 정기고사 성취도와 어떤 관계성을 갖는지 탐구하고자 진행되었다. 불과 수 초에서 수십 초에 불과한 음성녹음 데이터 위주로 분석을 시행했던 종래의 연구와 달리 총 4시간에 달하는 미국영어 원어민 화자(남성 15명, 여성 15명)의 음성녹음 자료를 MATLAB(R2022a; The Math Works) 코드로 분석하여 20 -20,000 Hz 주파수 범위 내의 대역별로 장기 스펙트럼 음향에너지 분포값을 확보했으며, 이를 기준으로 과학영재학교 1학년 신입생 80명의 녹음데이터 LTASS(long-term average speech spectrum) 분석 수치와 비교한 결과, 영어 과목 학기말고사의 학업성취도 수준이 상위 30% 이내인 학생들의 표본을 제외하고는 미국영어 음향에너지 분포와의 근접성이 통계적으로 유미하지 않다고 밝혀졌다. 영재학교 입학 후 영어 성취도를 예측하기 위한 지표를 발견하기 위해 수용성 어휘크기검사(receptive vocabulary size test), 학기 중 복수 회 실시한 영어 어휘 형성평가 퀴즈 누적 점수, 공인 영어말하기시험(English Speaking Proficiency Test, ESPT) 성취도를 추가 변량으로 하여 정기고사 성취도와의 상관관계 분석 및 각 변량 간 선형 회귀분석을 시행하였는데, 대개 유년시절 완성되는 영어 유창성을 측정하는 ESPT보다는, 1학기 및 2학기 초 실시한 수용성 어휘크기검사 및 수과학 분야 저빈도 어휘 위주 형성평가 점수와의 통계적 유의성이 월등히 높다는 사실이 관찰되었다. 따라서, 본 연구로부터 확보된 이론적 기반을 토대로 국내 영재학교에서는 발음교육보다 과학영재를 주요 대상으로 한 전문적 수준의 저빈도어휘 교육이 보다 효과적인 교수 요목이라 추정할 수 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.266-274
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• 2022

본 연구에서는 한반도 서해안에 위치한 해상기상관측타워에서 관측된 수면변동자료를 이용하여 첨두주기 산정의 정확도 향상을 위한 평활화 기법을 적용하였다. 평활화 기법 적용에 대한 검증은 파형의 분산값과 관측 자료의 에너지 총량을 통해 수행하였으며, 이후 평활화 적용에 대한 영향을 분석하였다. 분석결과, 파형의 분산값과 관측 자료의 에너지 총량의 상관계수는 0.9994로 나타났으며, 해당 기법 적용에 문제가 없음을 확인하였다. 이후, 평활화 영향 검토를 수행한 결과, 기존 추정 스펙트럼의 신뢰구간에 비해 최대 26% 감소하는 것으로 나타남으로서, 추정되는 첨두주기의 정확도가 향상됨을 확인하였다. 평활화 적용으로 인하여 4~6초 사이에서 확률밀도는 통계적으로 유의미한 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 최적 평활화를 위해 통계적 기법을 이용하여 유의파고 범위에 따른 적정 평활화 개수를 산정하였으며, 평활화 개수는 유의파고가 작아짐에 따라 불안정한 스펙트럼 형상에 의해 증가하는 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권10호
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• pp.3913-3923
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• 2023

Todays, medium energy resolution detectors are preferably used in radioisotope identification devices(RID) in nuclear and radioactive material categorization. However, there is still a need to develop or enhance « automated identifiers » for the useful RID algorithms. To decide whether any material is SNM or NORM, a key parameter is the better energy resolution of the detector. Although masking, shielding and gain shift/stabilization and other affecting parameters on site are also important for successful operations, the suitability of the RID algorithm is also a critical point to enhance the identification reliability while extracting the features from the spectral analysis. In this study, a RID algorithm based on Bayesian statistical method has been modified for medium energy resolution detectors and applied to the uranium gamma-ray spectra taken by a LaBr3:Ce detector. The present Bayesian RID algorithm covers up to 2000 keV energy range. It uses the peak centroids, the peak areas from the measured gamma-ray spectra. The extraction features are derived from the peak-based Bayesian classifiers to estimate a posterior probability for each isotope in the ANSI library. The program operations were tested under a MATLAB platform. The present peak based Bayesian RID algorithm was validated by using single isotopes(²⁴¹Am, ⁵⁷Co, ¹³⁷Cs, ⁵⁴Mn, ⁶⁰Co), and then applied to five standard nuclear materials(0.32-4.51% at.²³⁵U), as well as natural U- and Th-ores. The ID performance of the RID algorithm was quantified in terms of F-score for each isotope. The posterior probability is calculated to be 54.5-74.4% for ²³⁸U and 4.7-10.5% for ²³⁵U in EC-NRM171 uranium materials. For the case of the more complex gamma-ray spectra from CRMs, the total scoring (ST) method was preferred for its ID performance evaluation. It was shown that the present peak based Bayesian RID algorithm can be applied to identify ²³⁵U and ²³⁸U isotopes in LEU or natural U-Th samples if a medium energy resolution detector is was in the measurements.

• 광물과 암석
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• 제36권4호
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• pp.259-271
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• 2023

단파장 적외선 스펙트럼은 생성환경에 따라 상당히 큰 변화폭을 갖고 있으므로, 해외에서는 스펙트럼 라이브러리를 제작하여 데이터베이스화하고 있다. 대표적으로 USGS, CSIRO가 있으며, 최근 중국에서 과거 다수의 자료들을 종합하여 사용할 수 있는 프로젝트를 진행하고 있다. USGS 라이브러리는 광물뿐만 아니라 적외선에 반응하는 다양한 물질들을 대상으로 한 총 2,457개 스펙트럼을 제공한다. 이 중 광물 스펙트럼은 1,276개로 전체의 절반 정도이다. 스펙트럼 명칭에 분석기기(NIC4, BECK, ASDNG 등), 순도코드(a, b, c, d, u) 및 측정 방식 (AREF, RREF, RTGC, TRAN)을 표시하였으며, 시료별 별도의 메타파일을 제공하여 사용자의 이해를 돕고 있다. 분석치는 ASCII와 GIF 형태로 제공한다. CSIRO 라이브러리는 총 502개이며, 이 중 대다수인 493개가 광물 스펙트럼이다. USGS 라이브러리는 무료로 공개된 자료인 반면, CSIRO 라이브러리는 TSG8에 번들로 제공되거나 별도로 구매해야 한다. USGS 라이브러리에서 일라이트는 4개의 시료에 대하여 분석기기별 12개 스펙트럼을 제공한다. 이들 중 스펙트럼 형상이 분석 가능한 8개 스펙트럼과 국내 일라이트 스펙트럼을 비교해 보면, 일본산 일라이트 1개를 제외하면 국내 일라이트와 흡수피크의 위치가 상당한 차이를 보인다. 이와 같은 차이의 발생 원인에 대한 추가연구뿐만 아니라, 우리나라에 적합한 데이터베이스의 구축이 필요하다.

• Korean Journal of Radiology
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• 제24권10호
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• pp.1006-1016
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• 2023

Objective: Computed tomography (CT) is an established method for the diagnosis, staging, and treatment of multiple myeloma. Here, we investigated the potential of photon-counting detector computed tomography (PCD-CT) in terms of image quality, diagnostic confidence, and radiation dose compared with energy-integrating detector CT (EID-CT). Materials and Methods: In this prospective study, patients with known multiple myeloma underwent clinically indicated whole-body PCD-CT. The image quality of PCD-CT was assessed qualitatively by three independent radiologists for overall image quality, edge sharpness, image noise, lesion conspicuity, and diagnostic confidence using a 5-point Likert scale (5 = excellent), and quantitatively for signal homogeneity using the coefficient of variation (CV) of Hounsfield Units (HU) values and modulation transfer function (MTF) via the full width at half maximum (FWHM) in the frequency space. The results were compared with those of the current clinical standard EID-CT protocols as controls. Additionally, the radiation dose (CTDIvol) was determined. Results: We enrolled 35 patients with multiple myeloma (mean age 69.8 ± 9.1 years; 18 [51%] males). Qualitative image analysis revealed superior scores (median [interquartile range]) for PCD-CT regarding overall image quality (4.0 [4.0-5.0] vs. 4.0 [3.0-4.0]), edge sharpness (4.0 [4.0-5.0] vs. 4.0 [3.0-4.0]), image noise (4.0 [4.0-4.0] vs. 3.0 [3.0-4.0]), lesion conspicuity (4.0 [4.0-5.0] vs. 4.0 [3.0-4.0]), and diagnostic confidence (4.0 [4.0-5.0] vs. 4.0 [3.0-4.0]) compared with EID-CT (P ≤ 0.004). In quantitative image analyses, PCD-CT compared with EID-CT revealed a substantially lower FWHM (2.89 vs. 25.68 cy/pixel) and a significantly more homogeneous signal (mean CV ± standard deviation [SD], 0.99 ± 0.65 vs. 1.66 ± 0.5; P < 0.001) at a significantly lower radiation dose (mean CTDIvol ± SD, 3.33 ± 0.82 vs. 7.19 ± 3.57 mGy; P < 0.001). Conclusion: Whole-body PCD-CT provides significantly higher subjective and objective image quality at significantly reduced radiation doses than the current clinical standard EID-CT protocols, along with readily available multi-spectral data, facilitating the potential for further advanced post-processing.