• 제목/요약/키워드: Water quality monitoring

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딥러닝 기반 육상기인 부유쓰레기 탐지 모델 성능 비교 및 현장 적용성 평가 (A Performance Comparison of Land-Based Floating Debris Detection Based on Deep Learning and Its Field Applications)

  • 박수호;장선웅;김흥민;김탁영;예건희
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제39권2호
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    • pp.193-205
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    • 2023
  • 집중강우 시 육상으로부터 다량으로 유입된 부유쓰레기는 사회, 경제적 및 환경적으로 부정적인 영향을 주고 있으나 부유쓰레기 집적 구간 및 발생량에 대한 모니터링 체계는 미흡한 실정이다. 최근 인공지능 기술의 발달로 드론 영상과 딥러닝 기반 객체탐지 모델을 활용하여 수계 내 광범위한 지역을 신속하고 효율적인 연구의 필요성이 요구되고 있다. 본 연구에서는 육상기인 부유쓰레기의 효율적인 탐지 기법을 제시하기 위해 드론 영상뿐만 아니라 다양한 이미지를 확보하여 You Only Look Once (YOLO)v5s와 최근에 개발된 YOLO7 및 YOLOv8s로 학습하여 모델별로 성능을 비교하였다. 각 모델의 정성적인 성능 평가 결과, 세 모델 모두 일반적인 상황에서 탐지성능이 우수한 것으로 나타났으나, 이미지의 노출이 심하거나 수면의 태양광 반사가 심한 경우 YOLOv8s 모델에서 대상물을 누락 또는 중복 탐지하는 사례가 나타났다. 정량적인 성능 평가 결과, YOLOv7의 mean Average Precision (intersection over union, IoU 0.5)이 0.940으로 YOLOv5s (0.922)와 YOLOvs8(0.922)보다 좋은 성능을 나타냈다. 데이터 품질에 따른 모델의 성능 비교하기 위해 색상 및 고주파 성분에 왜곡을 발생시킨 결과, YOLOv8s 모델의 성능 저하가 가장 뚜렷하게 나타났으며, YOLOv7 모델이 가장 낮은 성능 저하 폭을 보였다. 이를 통해 수면 위에 존재하는 부유쓰레기 탐지에 있어서 YOLOv7 모델이 YOLOv5s와 YOLOv8s 모델에 비해 강인한 모델임을 확인하였다. 본 연구에서 제안하는 딥러닝 기반 부유쓰레기 탐지 기법은 부유쓰레기의 성상별 분포 현황을 공간적으로 파악할 수 있어 향후 정화작업 계획수립에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

북한강 수계의 남조 Anabaena 대발생과 강우의 관계 (Relationship between a Dense Bloom of Cyanobacterium Anabaena spp. and Rainfalls in the North Han River System of South Korea)

  • 변정환;조인환;황순진;박명환;변명섭;김백호
    • 생태와환경
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    • 제47권2호
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    • pp.116-126
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    • 2014
  • 2012년 5월부터 2013년 4월까지 북한강 수계 3개의 연속댐(의암호, 청평호, 팔당호)의 수리-수문, 수질 및 식물플랑크톤 현존량 등을 월 1회씩 총 12회에 걸쳐 조사하였다. 3개 저수지의 식물플랑크톤 군집은 몬순전기에는 돌말류, 몬순기에는 남조류, 몬순후기에는 다시 돌말류가 우점하는 계절성을 보였으며, 팔당호에서는 몬순후기 저온기에 녹조류가 높은 밀도를 나타냈다. 조사기간동안 가장 높은 현존량을 보였던 남조 Anabaena spp.는 의암호에서 2012년 6월에 출현하여 7월에 최고치(43,850 cells $mL^{-1}$)를 보이고 높은 수준을 유지하다가 11월에 소멸되었다. 이에 비해 청평호 (31,648 cells $mL^{-1}$)와 팔당호 (7,136 cells $mL^{-1}$)에서는 공히 7월에 처음 출현하여 8월에 최고치를 보이다가 9월에 완전히 사라졌다. 수환경과 남조 Anabaena spp. 현존량과의 관계를 보면, 3개 저수지 모두 강우 (r=0.72, r=0.83, r=0.88, P<0.01 for all)를 비롯한 유입량, 유출량 및 영양염에 대하여 높은 상관성을 나타냈다. 따라서 2012년 봄철 갈수기 동안 북한강 수계 3개 저수지에서 일어난 Anabaena 대발생 및 소멸은 강우의 직, 간접적인 영향을 받았으며, 의암호는 강우 이후에도 상당기간 동안 다른 남조류가 비교적 높은 현존량을 유지하고 있어 상수원 저수지의 이취미 및 독소발생 가능성은 지속될 것으로 판단되었다.

조선 왕릉 관람로의 포장현황과 개선방향 (A Study on the Pavement Status and Improvement Directions of the Viewing Road in Royal Tombs of Joseon Dynasty)

  • 백종철;홍윤순
    • 한국전통조경학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.66-73
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    • 2019
  • 2009년 유네스코 세계문화유산으로 등재된 조선 왕릉은 전 세계적으로 '탁월한 보편적 가치'를 공인받은 문화자산이다. 조선 왕릉은 1970년대 사적(史蹟)으로 지정된 이래 문화재 보존 측면에 중점을 두고 관리되어 왔으나, 오늘날 번잡한 도시에서 과거와 현재를 이어주는 소중한 역사 문화자원이자 안식처로서 많은 관람객을 맞고 있다. 이에 본 연구는 조선 왕릉 관람로의 포장현황을 양적 질적인 측면에서 조사 분석하고 그 개선 방향을 제시하기 위하여 18개 지역 53기의 조선 왕릉 관람로를 전수 조사한 바, 그 결과는 다음과 같다. 우선, 문화재의 보전과 보호에 방점을 두고 도입된 조성 초기의 마사토 포장과 유지관리의 편의를 위해 1990년대부터 사용되기 시작한 경화포장(카프 포장) 모두에서 문제점들이 발견된다. 즉 조선 왕릉의 자연친화적 분위기 조성을 위해 사용된 마사토 포장이 매우 높은 사용비중을 보이고 있으나, 이는 우천 시나 봄철 해빙기에 포장면이 질척거리고 물이 고이는 등 보행활동에 대한 지원성이 결여되고 있다. 또한 보수차량의 이동 등 유지관리의 편의성을 위해 도입된 경화포장 역시, 조성 후 물리적 변형에 의해 훼손되면서 제 기능을 다하지 못하고 있다. 아울러 주차장과 같은 경외지역의 경우, 조선 왕릉의 첫 이미지가 결정되는 환경임에도 불구하고, 차랑 중심의 기능본위의 경관형성으로 전통경관과 조화되지 못하며, 더욱이 보행 및 환경 친화적이지 못한 까닭에, 이후 개발된 관련 포장재의 실험적 도입과 지속적인 모니터링과 같은 개선의 필요성이 제기된다.

크립토스포리디움의 활성/감염성 판별법을 이용한 오존 및 자외선 소독능 평가 (Evaluation of Cryptosporidiurn Disinfection by Ozone and Ultraviolet Irradiation Using Viability and Infectivity Assays)

  • 박상정;조민;윤제용;전용성;임연택;진익렬;정현미
    • 생명과학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.534-539
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    • 2006
  • 크립토스포리디움은 염소내성이 매우 강해 일반적인 표준정수처리공정의 소독으로는 제거가 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 오존 및 UV를 이용한 단위소독공정에서 DAPI/PI 및 in vitro excystation을 이용하여 크립토스포리디움 불활성화를 평가하였으며, 또한 오존을 이용한 고도산화처리 파일럿에서는 세포배양법을 이용하여 크립토스포리디움 불활성화를 평가하였다. 오존 소독연구는 50 mL 용량의 piston type batch reactor에서 용존오존을 자동적으로 측정해주는 flow injection analysis (FIA) 시스템을 이용하여 실험한 결과, 1 log 제거에 필요한 CT값은 $25^{\circ}C$에서 DAPI/PI 및 in vitro excystation에 의해 각각 약 1.8, 2.2 $mg/L{\cdot}min$으로 나타났으며, 2 log 제거에 필요한 CT값은 각각 약 3.2, 3.8 $mg/L{\cdot}min$으로 나타났다. 또한 $5^{\circ}C$에서 크립토스포리디움 1 log 제거에 필요한 CT값은 DAPI/PI 방법에 의해 약 9.1 $mg/L{\cdot}min$으로 나타났으며, 2 log제거에 필요한 CT값은 14.8 $mg/L{\cdot}min$로 나타나, 같은 소독효과를 나타내기 위해서 저온에서는 상온에서보다 요존 요구량이 약 $4{\sim}5$배 정도 증가하여야 함을 확인하였다. 40 L규모의 오존 반응조를 이용한 파일럿 실험에서는 정수처리공정상 모래여과를 거친 물에 살아있는 크립토스포리디움을 접종한 것을 시료로 하여 연속적으로 흐르게 한 다음, 오존량을 변화시키고 체류시간은 5분으로 고정하여 불활성화를 평가하였다. 실험결과, 8 $mg/L{\cdot}min$의 CT값에서 DAPI/PI 및 excystation과 같은 생사판별법을 이용하였을 경우에는 약 0.2 log정도의 불활성화를 나타내었으며, 세포감염시험법을 이용하였을 경우에는 약 1.2 log정도의 불활성화를 나타냈다. 오존에 의한 크립토스포리디움의 소독능 평가에 단위공정 및 파일럿 실험 모두 2가지 생사판별법(DAPI/PI와 excystation) 사이에는 큰 차이를 나타내지 않았으나, 생사판별법과 세포감염시험법 사이에는 현저한 차이를 나타내었는데, 이는 세포감염시험법으로 측정하는 sporozoite 및 merozoite로의 분화과정이 생사판별법이 근거한 세포벽의 구조와 기능 유지 보다 더 오존 소독에 더 민감함을 알 수 있었다. 파일럿 실험에서의 CT값이 piston batch reactor에서의 CT값 보다 낮게 나타난 것은 파일럿 실험에서 수작업으로 인한 용존 오존 측정이 정밀하지 못하여 IOD가 농도에 반영되지 않았고, 반응조 규모(50 mL vs 40 L) 및 형태(회분식 vs 연속식)의 차이에 기인하는 것으로 여겨진다. 한편, UV를 이용한 단위공정에서는 크립토스포리디움 1, 2 log 제거에 필요한 IT값은 $25^{\circ}C$에서 각각 DAPI/PI 방법에 의해 약 25, 50 $mWs/cm^2$로 나타났으며, $5^{\circ}C$에서의 크립토스포리디움 1, 2 log제거에 필요한 IT값은 약 40, 80 $mWs/cm^2$로 나타났다. 온도 $20^{\circ}C$ 감소 시 약 60% 정도의 IT값이 더 필요한데, 이것은 저온에서는 약한 자외선을 발산하는 저압저출력 UV 램프의 특성 때문인 것으로 사료되었다.

하천고수부지 수질정화 여과습지의 초기운영단계 질소제거 (Nitrogen Removal Rate of A Subsurface Flow Treatment Wetland System Constructed on Floodplain During Its Initial Operating Stage)

  • 양홍모
    • 한국환경농학회지
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    • 제22권4호
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    • pp.278-283
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    • 2003
  • 본 연구는 고수부지에 조성한 여과습지의 초기운영단계 질소제거율을 분석하였다. 조사기간 처리수의 평균수온은 $17.1^{\circ}C$이었고, 평균 pH는 7.1이었으며, 갈대의 평균 N흡수량은 $69.31\;N\;mg/m^2/day$였다. 유입수와 유출수의 평균 $NO_3-N$ 농도는 각각 3.46, 2.23 mg/L이었으며, 여과습지의 $NO_3-N$ 평균제거율은 $195.58\;mg/m^2/day$였다. 유입수와 유출수의 평균 $NH_3-N$ 농도는 각각 0.92, 0.58 mg/L이었으며, $NH_3-N$ 평균 제거율은 $53.65\;mg/m^2/day$를 보였다. 유입수와 유출수의 평균 T-N 농도는 각각 10.24, 6.32 mg/L 였으며, T-N 평균제거율은 $628.44\;mg/m^2/day$를 보였으며, 제거량 기준으로 T-N 평균제거율은 약 39%를 나타냈다. 시스템이 초기 운영단계인 점을 고려하면 T-N제거 수준은 비교적 양호한 편이다. 여과습지의 $7{\sim}10$월의 수온이 암모니아화, 질산화, 탈질화에 비교적 적합한 온도를 유지하였고, 매질사이의 공극에 입자성 유기태 질소가 고정되고, 매질표면에 형성된 미생물막에 유기태 질소가 흡착되어 분해되고, 유입수가 원활히 시스템을 흐른 것이 질소제거의 주요 원인으로 사료된다. $2{\sim}3$년 후 갈대가 정상적으로 성장하여 뿌리와 근권이 발달하고, 갈대의 잔재물로부터 유기쇄설물이 형성되어 탈질화에 필요한 탄소공급원이 제공되면, 시스템의 질소 처리율이 높아질 것으로 생각된다. 실험결과 고수부지를 활용한 수질정화 여과습지는 오염하천수에 함유된 질소를 줄일 수 있는 방안이 될 수 있을 것으로 사료된다.PL특성은 상온에서도 눈으로 보일 만큼 우수한 발광 특성을 보였으며, 기판 bias전압이 증 가함에 따라 PL peak 위치가 청색으로 편이하는 경향을 보였다. 이러한 발광 세기의 변화 는 $V_s$=0V부터 $V_s$=200V까지는 기판의 bias전압이 증가함에 따라 상대적으로 박막의 표면에 충돌하는 이온에너지의 감소로 인해 a-C:H박막내에 비발광 중심으로 작용하는 dangling bond가 감소하여 발광의 세기가 증가하였으며 $V_s$=300V이상에서는 박막내의 수소 함유량이 증가함에 따라 dangling bond수는 감소하나 발광 중심으로 작용하는 탄소간의 $\pi$결합을 포 함하는 cluster가 줄어들어 PL세기가 감소한 것으로 생각된다.1례, 폐동 맥: 1례)이 4례, 2주 이상의 지속적 흉관배액이 4례, 유미흉이 3례, 출혈에 의한 재수술이 3례, 기타 급성 신 부전, 종격동염, 횡경막신경 마비가 각각 2례씩 있었으며, 중복치환술을 받은 환자들과 전통적 술식으로 수 술받은 환자에서 술후 합병증의 차이는 없었다. 65명의 환자를 평균 54$\pm$49개월(0~177개월)간 추적관찰하였 으며, 수술 초기에 사망한 환자는 13명으로 20.0%(13/65)의 수술사망율을 보였으며 3명의 환자가 추적기간중 사망하여 24.6%(16/65)의 전체사망율을 보였다. 중복치환술을 받은 환자의 수술사망율은 33.3%(4/12)였다. 술 후 1년, 5년, 10년 누적생존율은 각각 75.0$\pm$5.6%, 75.0$\pm$5.6%, 69.2$\pm$7.6%였다. 가장 흔한 사망원인으로는 술 후 저심박출증후군으로 8례였으며 삼첨판막 폐쇄부전이 심해져 심부전으로 사망한 경우도 5례로 사망의 중 요 원인이었다. 결론 저자들은 본 연구를

토지이용별 전국 농경지 토양물리적 특성 (Soil Physical Properties of Arable Land by Land Use Across the Country)

  • 조희래;장용선;한경화;조현준;유진희;정기열;조광래;노안성;임수정;최승출;이진일;이원근;안병구;김병호;김찬용;박준홍;현승훈
    • 한국토양비료학회지
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    • 제45권3호
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    • pp.344-352
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    • 2012
  • 시설재배지는 주로 하성평탄지 등 평평한 지형에 분포하며, 밭과 과수원은 곡간 및 선상지, 구릉지 및 산악지, 산록경사지 등 경사지에 분포한다. 논은 곡간 및 선상지, 하성평탄지, 하해혼성평탄지 등 비교적 완만한 경사에 위치한다. 이처럼 토지이용별로 분포하는 지형이 각기 다르기 때문에 토지이용별로 물리성 기준을 설정하고 관리하는 것이 필요하다. 시설재배지는 배수 및 양수분의 수직이동에 유의하여야 하며, 경사지는 침식과 양분유출에 대비하여 관리하여야 한다. 토지이용별로 토양 물리성 평균은 다음과 같다. 시설재배지는 표토심이 16.2 cm, 표토에 대한 물리성은 항목별로 경도 9.0 mm, 용적밀도 1.09 Mg $m^{-3}$, 유기물함량 29.0 g $kg^{-1}$, 심토에 대한 물리성은 항목별로 경도 19.8 mm, 용적 밀도 1.32 Mg $m^{-3}$, 유기물함량 29.5 g $kg^{-1}$ 이었다. 뿌리가 얕게 뻗는 작물에 대해서 표토심이 낮고 용적밀도가 높은 값을 보였다. 밭은 표토심이 13.3 cm, 표토에 대한 물리성 은 항목별로 경도 11.3 mm, 용적밀도 1.33 Mg $m^{-3}$, 유기물 함량 20.6 g $kg^{-1}$ (표토), 심토에 대한 물리성은 항목별로 경도 18.8 mm, 용적밀도 1.52 Mg $m^{-3}$, 유기물함량 13.0 g $kg^{-1}$ 이었다. 작물별로 물리성 평균치는 엽채류 < 과채류 < 장근채 ${\fallingdotseq}$ 단근채 순으로 값을 보였다. 과수원은 표토심이 15.4 cm, 표토에 대한 물리성은 경도 16.1 mm, 용적밀도 1.25 Mg $m^{-3}$, 유기물함량은 표토 28.5 g $kg^{-1}$, 심토에 대한 물리성은 경도 19.8 mm, 용적밀도 1.41 Mg $m^{-3}$, 유기물함량 15.9 g $kg^{-1}$ 이었다. 조사지점이 가장 많았던 과수 배는 표토심 14.4 cm, 경도 16.4 mm (표토), 19.7 mm (심토), 용적밀도 1.23 Mg $m^{-3}$ (표토), 1.40 Mg $m^{-3}$ (심토) 으로 평균에 근접한 값을 보였으며, 포도는 표토심 17.0 cm 경도 16.7 mm (표토), 20.0 mm (심토), 용적밀도 1.31 Mg $m^{-3}$ (표토), 1.45 Mg $m^{-3}$ (심토) 로 비교적 큰 값을 보였다. 논은 표토심 이 17.5 cm, 표토에 대한 물리성은 항목별로 경도가 15.3 mm, 용적밀도가 1.22 Mg $m^{-3}$, 유기물 함량은 23.5 g $kg^{-1}$, 심토에 대한 물리성은 항목별로 경도 20.3 mm, 용적밀도 1.47 Mg $m^{-3}$, 유기물 함량 17.5 g $kg^{-1}$ 이었다. 토지이용별로 용적밀도 평균치는 시설재배지 < 논 < 과수원 < 밭 순이었으며, 용적밀도 값의 분포는 표토는 1.0~1.25 Mg $m^{-3}$에서 가장 많았으며, 심토는 밭토양과 논토양은 1.50 Mg $m^{-3}$ 이상에서 50% 내외, 과수원토양은 1.35~1.50 Mg $m^{-3}$에서 40%로 가장 많았고, 시설재배지는 1.0~1.50 Mg $m^{-3}$에 고루 분포하였다. 토성 (속)별로는 대체로 식질에서 작은 값을 보였고, 미사식양질과 사질에 큰 값을 보였다. 토지이용과 토성에 따라 물리성 차이가 분명하였으며, 따라서 이러한 특성을 고려하여 토양 물리성 관리 기준을 설정하여 건전한 작물생육 환경을 유지하고 조성하는 것이 필요하겠다.