• 한국토양비료학회지
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• 제42권5호
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• pp.399-407
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• 2009

레이저 유도붕괴 분광법(LIBS)은 물질상태(고체, 액체, 기체)에 상관없이 신체 접촉시 오염 우려 및 미량 시료도 전처리 없이 동시에 많은 종류의 원소 분석으로 분석과정이 단순하고 신속하게 분석이 가능하며, 소형화된 레이저의 개발로 시료의 직접적인 채취가 어려운 조건의 현장분석에도 적합하다. 농산물 안정성 평가나 친환경 농업 및 정밀농업을 위한 조사 등에 활용될 수 있는 비파괴 실시간 정량분석기술로서 LIBS 분석법의 토양분석 가능성을 평가하고자 표준광물, 미국의 표준기술연구소의 표준토양, 미국 테네시주 초지 및 밭토양을 대상으로 토양 구성성분의 정성 정량적 분석에 필요한 측정조건을 조사하고 이를 토대로 LIBS에 의한 농도값과 기존의 화학분석법을 통해 측정한 결과를 비교하였다. LIBS 측정은 펄스형 Nd:YAG 레이저(Minilite II, Continuum, Santa Clara, CA)에서 나오는 1064 nm 에너지 파장의 광원을 시편의 플라즈마를 생성시키는데 사용하였고, 25 mJ/pulse 여기 에너지 빔을 펄스폭 35 ns, 펄스 반복 주기 10 Hz, 노출시간 10 s 동안 시료의 표면에 조사하였다. LIBS 분광은 0.03 nm의 해상력으로 200 nm에서 600 nm의 영역에서 50 m 이하로 분쇄하여 원형 펠렛 형태로 압축시킨 시료를 10 rpm의 속도로 회전시키면서 상온 상압의 실험실 조건에서 수행되었다. LIBS를 이용한 토양 중 주요한 원소의 적정 파장(nm)은 Al(I) 309.2 nm, Ca(I) 422.6 nm, Fe(I) 406.4 nm, Mg(I) 285.2 nm, Na(I) 589.2 nm, Si(I) 288.2 nm, Ti(I) 398.9 nm 이었다. LIBS의 피크강도가 물질 중 원소의 농도가 증가됨에 따라 각 원소의 특정 파장대에서 일정하게 증가되는 것으로 나타나고 있으나 표준물질의 LIBS의 신호비와 원소비를 통해 측정된 검량곡선의 상관계수($r^2$)는 0.863에서 0.977의 범위로 원소별로 상이할 뿐만 아니라 0.98에 미치지 못하였다. 또한, 토양 중 분석대상원소에 대하여 기존 ICP-AES에 의한 표준방법으로 분석된 시료의 측정값과 비교하여 상대적인 오차는 대략적으로 (-)40%에서 80%이상이며, 평균오차는 32.2%로 표준척도 20% 이상을 초과하였다. LIBS에 의한 토양분석은 토양의 조성과 입자의 크기에 따른 매질효과(matrix effect)로 표준물질의 검량곡선에서 결정계수가 낮고, 원소별 함량도 기준의 표준방법과 비교할 때 오차가 컸다. 따라서 LIBS에 의한 토양분석은 정성적인 분석 수준의 정밀도를 보였으며, 토양 매질의 영향을 최소화하기 위하여 기존의 분쇄 펠렛형 시료조제 및 회전측정 이외의 다양한 토양매질의 표준물질(standard reference material)의 확보, 새로운 전처리 방법 및 측정상 방법개선 등 신뢰성 있는 정량 분석을 위한 노력이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.781-788
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• 2021

피부는 방사선에 대한 민감도가 높기 때문에 방사선치료 시에 피부에 조사되는 선량을 정확하게 측정하여 과도한 피폭을 방지할 필요가 있다. 임상에서는 film, OSLD, TLD, glass 선량계등과 같은 선량계를 사용하여 피부선량을 측정하고 있지만, 이러한 선량계들은 피부곡면에서의 정확한 선량측정이 힘든 문제점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하고자 인체 굴곡에 따라서 부착이 가능한 피부선량계를 개발하고 그 반응 특성을 평가하였다. 선량계 제작에는 높은 원자번호(Z_Pb: 82, Z_O: 8)와 밀도(9.53 g/cm³)로 방사선검출 측점에서 우수한 특성을 가지고 있는 Lead oxide(PbO)와 인체 굴곡에 따라 휘어질 수 있는 silicon 바인더를 사용하여 재조하였다. 한편 PbO 물질로 제작된 선량계의 경우 산화로 인한 성능 저하가 존재하기 때문에 parylene 등을 사용하여 성능저하를 방지해오고 있었지만, 기존에 사용된 parylene은 bending에 대한 영향을 받기 때문에 silicon을 이용한 새로운 형태의 passive layer를 제작하여 피부선량계에 적용하였다. 피부선량계의 특성평가는 SEM, 재현성, 선형성을 분석하여 평가하였다. SEM 분석을 통하여 bending에 영향을 받는지 평가하였으며, 6 MeV 에너지에서의 재현성, 선형성을 평가하여 피부선량계로 적용이 가능한지 평가하였다. SEM 분석을 통하여 선량계 표면을 관찰한 결과, parylene으로 passive layer가 올라간 parylene passive layer PbO 선량계는 구부러 졌을때, 표면에 crack이 발생하였다. 그에 반해 silicon passive layer가 올라간 silicon passive layer PbO 선량계에서는 crack 이 관찰되지 않았다. 재현성 측정 결과에서 silicon passive layer PbO 선량계의 RSD는 1.47%로 평가기준 RSD 1.5%를 만족하였으며, 선형성 평가 결과에서는 R²값이 0.9998로 나타나 평가기준 R² 0.9990을 만족하였다. silicon passive layer PbO 선량계는 bending에 따른 crack이 발생하지 않으며, 재현성, 선형성에서 높은 신호안정성과 정밀성, 정확성을 보여주어 피부선량계로의 적용이 가능한 것으로 평가되었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.175-183
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• 2019

뇌신경계 인터벤션 시술은 장시간의 시술로 인해 피부의 수포, 탈모, 홍반 등의 방사선 피폭으로 인한 위해가 빈번히 보고되고 있다. 인체공학적으로 제작된 Bismuth (원자번호 83;Bi) 차폐체를 뇌혈관계 인터벤션 시술에 적용함으로써 의료방사선 피폭으로부터 두피 및 수정체의 방사선 피폭을 최소화하고자 하였다. 측정 부위는 4부위로 후두부(9 points), 양쪽 측두부(12 points), 양쪽 수정체부(6 points), 코 끝부(6 points)이며, 측정 소자는 광자극 형광 선량계(Optically Stimulated Luminescence Dosimeter: OSLD)를 각 지점(points)에 측정기를 부착 후 자체 제작된 Bismuth차폐 기구를 사용 전(A그룹)과 후(B그룹)를 측정한 후 피부표면선량(entrance surface dose)을 비교 분석하였다. A 그룹(Bismuth unshield)과 B 그룹(Bismuth shield)의 피부선량 평균은 A 그룹은 92.44 mGy였고, B 그룹은 67.55 mGy로 측정되었다. A 그룹에 비해 B 그룹에서 평균 26.92% 감소되었다. 후두부의 피부선량 평균은 A 그룹(9 point)은 146.08 mGy, B 그룹(9 point)은 103.23 mGy로 측정되었고 A 그룹에 비해 B 그룹에서 평균 29.32 % 감소하였다. 측두부의 피부선량 평균은 A 그룹(6 point)은 101.90 mGy, B 그룹(6 point)은 72.69 mGy로 측정되었고 A 그룹에 비해 B 그룹에서 평균 28.67% 감소하였다. 수정체부의 피부선량 평균은 A 그룹(3 point)은 27.51 mGy, B 그룹(3 point)은 21.39 mGy로 측정되었고 A 그룹에 비해 B 그룹에서 평균 22.26% 감소하였다. Bismuth 차폐체의 사용은 뇌혈관 중재적 시술 후 나타날 수 있는 일시적 탈모 및 기타 확률적 영향에 따른 방사선 장해를 감소시킬 수 있는 대안이 될 것으로 사료된다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제51권6호
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• pp.489-497
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• 2018

본 연구에서는 고지방식이로 유도한 비만군과 저지방식이를 공급한 대조군에서 각 조직의 아연 농도와 아연수송체 발현 수준을 비교하여, 비만 상태가 아연 대사에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. C57BL/6J mice를 두 군으로 나누어 각 군당 15마리씩 고지방식이 (비만군) 또는 저지방식이 (대조군)를 총 15주간 공급하였다. 본 연구 결과, 비만군은 대조군에 비해 체중 증가량, 부위별 지방조직, 혈청과 간의 중성지방과 콜레스테롤 농도, 혈청 ALT 및 AST 활성 등이 모두 유의적으로 높게 나타났다. 또한 혈청 렙틴과 염증성 사이토카인인 IL-6의 농도도 비만군에서 유의적으로 증가하였다. 조직 별 아연 농도를 비교한 결과, 간, 소장, 신장, 췌장 등의 측정한 모든 조직에서 비만군이 대조군에 비해 유의적으로 낮게 나타났으며, 대변으로 배설되는 아연 함량은 비만군이 대조군에 비해 유의적으로 높았다. 혈청 아연 농도의 경우 두 군 간 유의적인 차이가 없었으나, 혈청 내 아연-의존 금속효소인 ALP 활성은 비만군에서 대조군에 비해 유의적으로 낮게 나타나 아연의 기능적인 결핍을 확인하였다. 내인성 아연의 체외 배출에 관여하는 췌장 조직에서의 ZnT1 mRNA 수준은 비만군에서 대조군에 비해 유의적으로 높게 나타났으며, 식이 아연 흡수에 관여하는 소장에서의 Zip4와 ZnT1의 mRNA 수준은 두 군간에 유의적인 차이가 없었다. 간 조직의 경우, ZnT1과 Zip10 mRNA이 모두 비만군에서 유의적으로 증가하였다. 이상의 결과를 요약하면, 비만 상태는 아연의 배설 증가와 조직 내 아연 농도 감소를 유발하는 것으로 나타났으며, 이들 아연 대사의 변화는 췌장과 간 조직의 아연 수송체 발현 수준 변화와 밀접한 관련이 있는 것으로 보인다. 비만인들에서 아연 영양상태가 결핍되지 않도록 관심을 가져야 할 것으로 생각되며, 비만으로 인한 아연 대사의 이상 (dysfunction)을 억제하기 위해서는 아연 수송체 발현을 조절할 수 있는 요인들에 대한 이해가 더욱 필요할 것으로 생각된다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.670-691
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• 2018

본 논문에서는 국제공동연구 DECOVALEX-2019 프로젝트의 일환으로 수행된 Task B Benchmark Model Test(BMT)의 연구 결과를 소개하였다. Task B는 'Fault slip modelling'을 연구주제로 하며, 유체의 주입으로 인해 발생하는 단층의 재활성과 수리역학적 연계거동을 예측할 수 있는 해석기법을 개발하는 데에 목적이 있다. BMT 시나리오 해석은 각 참가팀들의 수치모델이 단층의 수리역학적 연동거동을 적절히 모사할 수 있는지 교차검증함으로써 각 해석코드의 완성도를 높이기 위하여 수행되었으며, 주입압 적용 조건, 단층 물성, 수리역학적 연동해석 조건 등에 따라 7개의 해석 모델로 이루어져 있다. 본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석 기법을 이용하여, 역학적 변형으로 야기되는 단층의 수리적 물성 변화와 간극의 기하학적 변화를 동시에 반영할 수 있는 수리역학적 커플링 모듈을 개발하였다. BMT 시나리오 해석을 위하여 Task B 1단계(Step 1) 연구에서 개발된 수치모델을 일부 수정하였고, 단층의 변형에 따른 압축률과 투수계수, 단층의 해석 메쉬의 변화가 해석에 반영될 수 있도록 하였다. 단층의 투수량계수와 저류계수가 단층 내 압력 분포, 주입수량, 변위, 응력 등 수리역학적 거동에 미치는 영향을 검토하였으며, 수정된 수치모델을 기수행된 1단계 연구에 적용하여 해석결과를 업데이트하였다. 해석 결과, 본 연구에서 개발한 해석기법이 물 주입으로 인한 단층의 거동을 합리적인 수준에서 재현할 수 있는 것으로 판단할 수 있었다. 본 연구의 해석모델은 Task B에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 연구의 현장시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• 한국광물학회지
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• 제31권4호
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• pp.295-306
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• 2018

고상 핵자기공명 분광분석은 비정질의 원자 구조를 제공하는 효과적인 방법론으로 다양한 비정질 규산염의 원자구조를 규명해왔다. 하지만, 함철 비정질 규산염의 경우, 철 함량 증가에 따른 신호의 변화가 상자성 효과와 구조 변동을 모두 반영하고 있기 때문에 분석에 많은 어려움이 있다. 이에 철 함량 증가에 따른 신호 변화가 실제 구조의 변동으로부터 기인한 것인지 확인하기 위해서는 온도변화에 따른 신호의 이동 여부를 관찰하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 철 함량에 따른 함철 비정질 규산염의 신호 변화를 해석하기 위하여 철이 포함된 휘석과 아노르다이트 조성의 비정질의 가변회전 속도 $^{29}Si$와 $^{27}Al$ NMR 실험을 수행하였다. 이는 온도 상승에 따른 신호의 변화 여부를 확인할 수 있게 하며, 쌍극자 효과에 관한 정보를 제공한다. 함철 휘석 비정질의 $^{29}Si$ NMR과 함철 아노르다이트 비정질의 $^{27}Al$ NMR 결과, 회전 속도 증가에도 불구하고 신호의 형태 및 위치가 달라지지 않았다. 회전 속도의 증가가 신호에 변화를 야기하지 않음을 확인한 본 결과는 철 함량 증가로 인한 신호의 변화가 상자성 이동 기원이 아니라, 철로부터 컷오프 반경 너머의 생존 신호임을 지시한다. 이에 철 함량 증가에 따라 아노르다이트 비정질의 Al 신호가 음의 화학적 차폐 방향으로 이동하는 현상은, 철의 진입에 따른 ${Q^4}_{Al}$(1 또는 2Si) 비율의 상대적 증가와 철과 ${Q^4}_{Al}$(3 또는 4Si) 구조간의 높은 공간적 근접도를 지시한다. 본 결과는 철 함량에 따른 규산염 비정질의 고상 NMR 신호 변화가 실제 구조적 변화를 지시하고 있음을 보여주며, 고상 NMR이 자연계에 존재하는 각종 유리질의 구조 분석에 효과적으로 적용될 수 있음을 제시한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제36권1호
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• pp.21-33
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• 2019

This paper focuses on the interpretation of radiation fluxes from active galactic nuclei. The advantage of positron annihilation spectroscopy over other methods of spectral diagnostics of active galactic nuclei (therefore AGN) is demonstrated. A relationship between regular and random components in both bolometric and spectral composition of fluxes of quanta and particles generated in AGN is found. We consider their diffuse component separately and also detect radiative feedback after the passage of high-velocity cosmic rays and hard quanta through gas-and-dust aggregates surrounding massive black holes in AGN. The motion of relativistic positrons and electrons in such complex systems produces secondary radiation throughout the whole investigated region of active galactic nuclei in form of cylinder with radius R= 400-1000 pc and height H=200-400 pc, thus causing their visible luminescence across all spectral bands. We obtain radiation and electron energy distribution functions depending on the spatial distribution of the investigated bulk of matter in AGN. Radiation luminescence of the non-central part of AGN is a response to the effects of particles and quanta falling from its center created by atoms, molecules and dust of its diffuse component. The cross-sections for the single-photon annihilation of positrons of different energies with atoms in these active galactic nuclei are determined. For the first time we use the data on the change in chemical composition due to spallation reactions induced by high-energy particles. We establish or define more accurately how the energies of the incident positron, emitted ${\gamma}-quantum$ and recoiling nucleus correlate with the atomic number and weight of the target nucleus. For light elements, we provide detailed tables of all indicated parameters. A new criterion is proposed, based on the use of the ratio of the fluxes of ${\gamma}-quanta$ formed in one- and two-photon annihilation of positrons in a diffuse medium. It is concluded that, as is the case in young supernova remnants, the two-photon annihilation tends to occur in solid-state grains as a result of active loss of kinetic energy of positrons due to ionisation down to thermal energy of free electrons. The single-photon annihilation of positrons manifests itself in the gas component of active galactic nuclei. Such annihilation occurs as interaction between positrons and K-shell electrons; hence, it is suitable for identification of the chemical state of substances comprising the gas component of the investigated media. Specific physical media producing high fluxes of positrons are discussed; it allowed a significant reduction in the number of reaction channels generating positrons. We estimate the brightness distribution in the ${\gamma}-ray$ spectra of the gas-and-dust media through which positron fluxes travel with the energy range similar to that recorded by the Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics (PAMELA) research module. Based on the results of our calculations, we analyse the reasons for such a high power of positrons to penetrate through gas-and-dust aggregates. The energy loss of positrons by ionisation is compared to the production of secondary positrons by high-energy cosmic rays in order to determine the depth of their penetration into gas-and-dust aggregations clustered in active galactic nuclei. The relationship between the energy of ${\gamma}-quanta$ emitted upon the single-photon annihilation and the energy of incident electrons is established. The obtained cross sections for positron interactions with bound electrons of the diffuse component of the non-central, peripheral AGN regions allowed us to obtain new spectroscopic characteristics of the atoms involved in single-photon annihilation.

• 광물과 암석
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• 제34권1호
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• pp.31-40
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• 2021

명목상의 무수 광물의 수소 원자는 격자의 결함에 존재하는 것으로 알려져 있지만, 나노 스케일 입자의 경우 입자 표면에 물과 수산기의 형태로 존재할 수 있다. 본 연구에서는 비정질 규산염 나노입자의 수소 원자 환경에 대한 정량 측정 방법으로서, 1H 고상 핵자기 공명(solid-state nuclear magnetic resonance, NMR) 분광분석의 실효성을 알아보고자 하였다. 온도와 습도가 조절되는 글러브 박스 내에서 NMR 로터에 패킹된 비정질 규산염 나노입자를 25%와 70 % 상대습도에서 2일에서 10일까지 동안 보관한 후 1H NMR 스펙트럼을 측정한 결과, 약간의 차이는 있었으나 큰 변화가 관찰되지 않았다. 이는 NMR 로터에 패킹된 시료의 수소 원자 환경이 외부 대기에 의해 거의 변화하지 않았음을 의미한다. 수화 시간에 따른 비정질 규산염 나노입자의 함수량은 약 10 % 범위에서 차이를 보이며, 이는 글러브 박스의 시간적, 공간적 습도 불균일성에 의한 것으로 생각된다. 1H NMR 스펙트럼의 정량 분석 결과, 수화 상대습도가 증가함에 따라 비정질 규산염 나노입자의 수소 원자 수 역시 선형적으로 증가하였다. 이와 같은 결과는 NMR 로터의 시료 밀폐 능력이 수화 환경을 보존하며, 대기 상대습도 변화에 따른 나노입자의 함수량 변화 측정에 적합함을 의미한다. 본 연구의 결과를 통해, 1H 고상 핵자기 공명 분광분석을 이용하여 나노 스케일의 명목상의 무수 광물의 표면적, 결정도가 습도에 따른 광물의 함수량 변화에 미치는 영향에 대한 체계적인 연구를 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한화장품학회지
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• 제47권4호
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• pp.361-368
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• 2021

본 연구는 인체 친화적인 소재로 균을 제거하는 기술을 만들기 위해서 진행하였다. 균총 상호 균형에 중요한 역할을 하는 황색포도상구균이 바이오필름을 생성시킬 때 다양한 농도의 인산염 투입시 나타나는 물성변화를 조사하였다. 원자현미경을 이용해서 인산염 5 mM 처리시 황색포도상구균 바이오필름의 크기와 경도가 통계적으로 유의차가 있게 최소값을 가짐을 관찰하였다. 염료 태깅법으로 흡광도를 관찰한 결과 인산염과 함께 성장한 전체 바이오필름의 농도도 감소한 것을 발견하였다. 이것이 카운터 이온으로서 작용하는 염에 의한 영향인지 확인하기 위하여 소금을 같은 조건에서 처리해보았는데 이때는 바이오필름의 농도 감소가 관찰되지 않았고 이를 통해 인산염이 특별한 생리적인 작용에 관여함을 알 수 있었다. 비행시간형 이차이온 질량분석기를 통해서 이온 검출량을 평가하여 바이오필름 구성성분을 분석한 결과 인산염을 투입하기 전과 후의 모든 바이오필름 외곽에서 세균막만 감지되었는데 특별히 인산염 5 mM에서 이 세균막의 농도가 가장 낮음을 확인하였다. 바이오필름 내부에 어떤 물성 변화가 일어났는지 관찰하기 위해서 시어 응력을 조절하는 유변기기로 바이오필름의 점탄성 특징을 측정을 하니 인산염 5 mM에서 바이오필름의 점도는 변화하지 않았으나 탄성률 감소가 일어난 것을 관찰하였다. 이것을 통해 인산염이 5 mM인 환경에서 균은 내부 탄성률 감소를 통해서 세균막을 탈피시키는 것을 알 수 있었다. 인산염 농도 5 mM에서 관찰되는 세균막 농도 감소는 균이 더 많은 성장을 하기 위해 다른 곳으로 이동하기 쉽게 하기 위해서 스스로 표면에서 탈착하는 것과 연관이 있음을 제시하였다. 마침내 인산염을 투입하면 균의 세균막 제거가 유도되어 결론적으로 황색포도상구균이 쉽게 제거될 수 있음을 밝혀내었다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제37권5호
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• pp.323-327
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• 2022

국내산과 수입산 송이에 대한 다량 및 미량 미네랄 함량을 분석하여 원산지 판별 가능성을 비교하고자 하였다. 송이의 미네랄 함량은 원자흡광광도계 및 유도결합플라즈마 질량분석기를 이용하여 분석하였다. 국내산 송이의 Na, Mg, K 및 Ca 함량은 각각 128.12±85.25 mg/kg, 218.52±105.35 mg/kg, 7,534.58±2,691.52 mg/kg, 17.69±7.14 mg/kg으로 분석되었다. 중국 연길산 송이의 Na, Mg, K 및 Ca 함량은 각각 124.89±57.24 mg/kg, 64.07±27.52 mg/kg, 1,439.18±311.04 mg/kg, 10.88±4.52 mg/kg으로 분석되었다. 또한 중국 운남산 송이의 Na, Mg, K 및 Ca 함량은 각각 90.78±23.23 mg/kg, 77.40±28.36 mg/kg, 1,446.29±126.33 mg/kg, 28.42±5.18 mg/kg으로 분석되었고, 중국 티벳산 송이의 Na, Mg, K 및 Ca 함량은 각각 143.50±41.54 mg/kg, 124.64±50.18 mg/kg, 3,530.95±2,714.99 mg/kg, 21.05±8.71 mg/kg으로 분석되었다. 자생지역별 송이의 K, Mg 함량은 국내산 송이에서 높게 나타나 중국산 송이와 유의적 차이를 나타내었다. 국내산 송이의 Cr 및 Cu 함량은 각각 5.42±0.54 mg/kg, 105.43±32.97 mg/kg으로 분석되었으며, 중국 연길산 송이의 Cr 및 Cu 함량은 각각 5.08±1.17 mg/kg, 19.92±8.95 mg/kg으로 분석되었다. 또한 중국 운남산 송이의 Cr 및 Cu 함량은 각각 6.11±1.71 mg/kg, 54.51±16.91 mg/kg으로 분석되었고, 중국 티벳산 송이의 Cr 및 Cu 함량은 각각 6.00±0.44 mg/kg, 64.80±23.01 mg/kg으로 분석되었다. 국내산과 중국산 송이의 Cu 함량은 유의적인 차이를 나타내었다. 따라서 송이의 원산지 판별을 위해 향후 다수의 국내산 및 수입산 송이의 K, Mg 및 Cu 함량 비교분석이 필요한 것으로 판단되었다.