• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.306-314
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• 2023

하천퇴적물은 유역내 다양한 오염원으로부터 발생하는 중금속, 유기물 등 오염물질의 수용체일 뿐만 아니라 수질 오염 및 수생태 악영향을 유발할 수 있는 2차적 오염원이기에 중요한 관리대상이라고 할 수 있다. 오염된 하천퇴적물의 효과적인 관리를 위해서는 오염원에 대한 식별과 이와 연계된 관리대책의 수립이 우선되어야 한다. 본 연구는 하천퇴적물내 측정된 다양한 이화학적 오염항목 분포 특성에 기반하여 퇴적물의 주요 오염원을 식별하기 위한 방법으로서 기계학습모델의 적용성을 평가하였다. 기계학습 모델의 성능 평가를 위해 전국 4대강 수계내 주요 폐금속광산 및 산업단지 인근에서 수집된 총 356개의 하천퇴적물에 대한 중금속 10개 항목(Cd, Cu, Pb, Ni, As, Zn, Cr, Hg, Li, Al)과 토양항목 3개(모래, 실트, 점토 비율) 수질항목 5개(함수율, 강열감량, 총유기탄소, 총질소, 총인)를 포함한 총 18개 오염항목에 대한 분석자료를 활용하였다. 기계학습 분류 모델로서 선형판별분석(linear discriminant analysis, LDA)과 서포트벡터머신(support vector machine, SVM) 분류기를 사용하여 폐금속광산('광산')과 산업단지('산단') 인근에서의 하천퇴적물 시료의 분류 성능을 평가한 결과, 채취 지점 및 시기별 4가지 경우(비강우시 광산, 강우시 광산, 비강우시 산단, 및 강우시 산단)에 대한 퇴적물 시료의 분류 성능이 우수하였으며, 특히 비선형 모델인 SVM(88.1%)이 선형모델인 LDA(79.5%) 보다 퇴적물을 분류하는데 있어 보다 우수한 성능을 나타냈다. SVM 앙상블 기반 비배타적 다중라벨분류기 모델을 이용하여 각 시료채취 지점 상류 유역 1km 반경 내 지배적인 토지이용 및 오염원을 다중 타겟값으로 다중분류 예측을 수행한 결과, 폐금속광산과 산업단지의 분류는 비교적 높은 정확도로 수행하였으나, 도시와 농업지역 등 다른 비점오염원에 대한 분류정확도는 56~60%범위로 비교적 낮게 나타났다. 이는 다중라벨 분류모델의 복잡성에 비해 데이터셋의 크기가 상대적으로 작아서 발생한 과적합에 기인한 것으로 향후 보다 많은 측정자료가 확보될 경우 기계학습 모델을 적용한 오염원 분류의 정확도를 보다 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권3호
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• pp.317-324
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• 2007

형광측정법은 자연유기물질을 간편하고 신속하게 분석함으로써 타 분석법에 비해 현장에서 실시간으로 수질관리에 활용할 수 있는 월등한 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 버섯배지용 톱밥 침출수와 생활하수의 영향을 받는 부산지역 수영천 상류 소하천에서 채집한 제한된 수의 대표시료를 대상으로 synchronous 형광스펙트럼을 분석하고 오염원 추적 및 감시 모니터링 가능성 여부에 대한 예비 실험을 실시하였다. 형광스펙트럼 분석에는 오염원 상류 하천, 생활하수 2개 지점, 톱밥 침출수, 하류지점 하천의 5가지 현장 시료를 사용하였다. 사용된 시료 중에서 톱밥 침출수는 다른 시료와 뚜렷한 형광 스펙트럼 차이를 보여 synchronous 형광 스펙트럼 측정을 통해 톱밥 침출수에 의한 오염 추적 및 감시가 가능함을 보여 주었다. Synchronous 형광 스펙트럼에서 적용 가능한 오염원 식별지표(discrimination index)로는 ${\Delta}\lambda=30nm$의 경우 276 nm와 350 nm에서의 형광세기, 275 nm와 285 nm에서의 형광세기 1차 미분 값이 선택되었고, ${\Delta}\lambda=60nm$의 경우 239 nm, 275 nm, 347 nm에서의 형광세기와 315 nm에서의 형광세기 1차 미분 값이 포함되었다. 다양한 혼합비율을 가진 톱밥 침출수와 상류 하천수 혼합 시료를 사용하여 선택된 식별지표의 민감도를 다음의 두 가지 기준을 바탕으로 비교하였다 - (1)실측치와 두 시료 간 혼합 비율에서 예측되는 지표 값과의 차이와 (2)식별 지표와 혼합 비율 사이의 일차 상관관계 정도. 그 결과 276 nm(${\Delta}\lambda=30nm$ 조건)와 347 nm(${\Delta}\lambda=60nm$ 조건)에서의 형광 세기가 현장에서 톱밥 침출수 오염을 식별하는 가장 이상적인 식별지표로 밝혀졌다. 비록 이 연구가 제한된 대표시료와 오염원 종류에 국한되었지만 여기에 사용된 식별지표 평가 과정 및 구체적인 실험방법은 향후 형광측정을 이용한 실시간 오염원 추적 연구에 중요한 기초자료를 제공할 것으로 기대한다.

• 대한핵의학회지
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• 제39권6호
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• pp.445-455
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• 2005

목적 : 임상용 Philips ARGUS 감마카메라와 특별 제작한 작은 구경의 바늘구멍조준기를 이용하여 animal SPECT를 개발하였다. 본 연구에서는 이 시스템의 물리적인 성능을 평가하고 소동물 실험에 적합한지를 평가하였다. 대상 및 방법: 스텝 모터와 이를 제어할 수 있는 소프트웨어를 이용한 피사체 회전장치를 개발하였다. 작은 입구(0.5, 1.0, 2.0 mm)의 바늘구멍조준기를 제작하였고 평면 공간해상도, 민감도, 단층촬영해상도 등을 포함한 물리적 성능을 모든 입구 크기에 대해 실험하였다. 조준기 입구로부터의 거리에 따른 사용 가능한 시야를 측정하기 위하여, 같은 간격만큼 떨어진 여러 선선원의 영상을 얻고 영상의 시야 내에서 보이는 선 영상의 개수를 이용하여 사용 가능한 시야를 측정하였다. 시야의 정중앙에 놓인 내경 0.5 mm, 길이 12 mm의 Tc-99m 선선원을 이용하여 거리에 따른 평면 공간 해상도를 측정하였다. 전체 반값두께를 'mm'단위로 얻기 위한 환산인자를 평면 영상에서의 두개의 서로 떨어진 선선원으로부터 계산하였다. 시스템 민감도를 측정하기 위하여 내경 1.0 mm의 Tc-99m 점선원을 사용하였다. 또한 냉소반점 모형과 열소반점 모형, 그리고 [I-123] FP-CIT를 정맥내 주사한 흰쥐의 뇌 영상의 SPECT 영상을 얻었고 여과후역투사 방법으로 재구성하였다. 결과: 사용 가능한 시야의 크기는 조준기의 초점으로부터의 거리에 비례하였고 이들의 관계는 선형 함수로 근사되었다(y=1.4x+0.5). 3 cm에서 1.0 mm 조준기로 측정한 민감도와 평면해상도는 각각 71 cps/MBq과 1.24 mm이었다. 1.0 mm 바늘구멍조준기에 대하여 [I-123] FP-CIT를 이용한 흰쥐의 뇌 SPECT 영상에서 각 반구의 줄무늬체 도파민 전달체 분포가 잘 구분되어 보였다. 결론: Philips ARGUS 스캐너와 작은 구경의 바늘구멍조준기로 개발한 새로운 소동물 SPECT 시스템이 소동물 영상을 얻는데 충분한 성능을 가짐을 입증하였다.

• 생태와환경
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• 제45권4호
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• pp.378-391
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• 2012

본 연구에서는 2009~2010년 동안 한강 수계 인공댐 호소수 8개 지점 및 한강 본류 수계의 하천수 10개 지점의 총 18개 지점에서 인공댐 및 하류역 하천들에 대한 수질변이특성을 평가하고자 하였다. 이미 건설된 연속적 인공댐들이 상류로부터 하류까지 질소 (N), 인(P), 엽록소-a(CHL-a) 등의 화학적 수질 구배특성(Chemical gradient)에 미치는 영향을 분석하고, 수질 변수간의 경험적 모델(Empirical model)을 적용하여 하절기 몬순강우 특성 및 연별 집중강우 영향을 분석하였다. 한강수계는 상류에서 하류로 갈수록 수질이 악화되는 경향을 보였고 특히, 점오염원에 의한 오염물질의 유입은 수질변이에 가장 크게 작용하였으며, 특히 하류부의 중랑천 유입수는 수질을 급격하게 악화시키는 것으로 나타났다. 또한 하절기의 몬순강우는 하류역에서 총인(TP), 총질소(TN) 및 전기전도도(EC)값을 크게 낮추어 수질향상에 기여하였다. 5개의 인공댐들에서 총질소(TN), 총인(TP) 및 N:P 무게비에 대한 엽록소-a (CHL-a)의 경험적 모델식 평가에 따르면, 로그전환된 총인(TP)은 엽록소-a (CHL-a)농도 변이를 33.8% ($R^2$=0.338, p<0.001, 회귀식 기울기=0.710) 설명하였으나, 총질소 (TN) 변이는 21.4% 설명에 그쳤다 ($R^2$=0.214, p<0.001). 또한 N:P 무게비의 산정에 따르면, 본 인공호들에서는 모두 N:P 비가 29 이상으로 인 제한효과로 나타났으며, 총질소(TN)의 농도는 모든 수체에서 이미 $1000{\mu}g\;L^{-1}$을 상회하여 조류성장에 풍부한 것으로 나타나 엽록소-a (CHL-a)의 증감은 인(P)에 의해 조절되는 인 제한요인(P-limitation)으로 나타났다. 그러나 엽록소-a (CHLa)의 증감은 또한 개별적 인공댐에서 보여주는 바와 같이 부유물 증가에 의한 광투과도 저하, 수체류시간 감소에 의한 세척효과(Washing-out) 등도 부가적으로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 결론적으로, 한강수계에서 하천 및 인공댐의 연속선 상에서 하천에 대한 댐의 이화학적 수질 특성에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다. 반면, 유입 지천과 하천 유역의 점오염원으로부터의 방류수 유입은 이화학적 수질 변이에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 향후 연속적 인공댐의 수체에서 대형 무척추동물 및 어류와 같은 생물학적 지표를 이용한 영향평가도 수질과 같은 측면에서 연구될 필요가 잇는 것으로 사료되었다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제22권1호
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• pp.33-39
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• 2010

목 적: 세기변조방사선수술 및 세기변조방사선치료 시 치료계획과 실제 조사에 의해 형성된 선량분포의 일치성 확인은 필수적이다. 하지만 매트릭스형 팬톰의 특성 상 조사면이 작아질수록 큰 조사면에 비해 그 정확도가 떨어진다. 본 연구는 축선원거리(source-axis distance, SAD)를 조절하여 기하학적으로 조사면 크기를 변화시키고 이에 대한 선량분포를 측정 및 분석함으로써 정확도를 개선하고 그 유용성을 평가해보고자 한다. 대상 및 방법: 실험은 본원에서 보유하고 있는 노발리스 선형가속기(BrainLAB, Germany)의 6 MV 광자선을 이용하였으며, 대체적으로 조사면 크기가 작은 IMRS 환자 25명을 대상으로 하였다. 이들을 조사면의 크기에 따라 3그룹으로 분류하였다. 조사면 크기 변화에 따른 선량분포 확인을 위해, SAD를 80에서 130 cm로 변화시킨 후 각각 매트릭스형 팬톰(MatriXX, Scanditronix Wellhofer, IBA, Germany)을 이용하여, 선량분포를 측정하였다. 측정된 값은 분석프로그램(Omnipro-ImRT, Scanditronix Wellhofer, IBA, Germany)을 통해 치료계획장치(I-Plan3.0, BrainLAB, Germany)로부터 획득된 각 환자의 선량분포와 비교 및 분석하고, 감마값(gamma value)으로 나타내었다. 결 과: SAD 80, 100, 그리고 120 cm에서 감마값은 조사면의 크기가 $3\;cm^2$ 이하의 환자에서는 평균 0.939, 0.969, 그리고 0.979 로 각각 나타났으며, 그 이상 $5\;cm^2$ 이하의 환자는 0.962, 0.983, 그리고 0.988이었다. $5\;cm^2$ 이상의 환자는 0.982, 0.990, 그리고 0.992이었다. 결 론: $3\;cm^2$ 이상의 조사면은 SAD 100, 120 cm에서 정확도를 신뢰할 만큼 충분히 많은 전리함들을 포함하므로 그 값에 큰 변화가 없다. 하지만 80 cm로 했을 경우 조사면 크기가 $3\;cm^2$ 이하가 되어 정확도가 감소하였다. 그 이하의 작은 조사면은 SAD를 변화시켜 기하학적 크기가 $3\;cm^2$ 이상이 되게 측정하는 것이 그 정확도가 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 작은 조사면의 경우에는 SAD의 따른 조사면 크기를 증가시켜 측정하는 것이 좀 더 정확한 결과를 도출할 것으로 판단된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권4호
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• pp.215-222
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• 2015

본 연구에서는 단일 비산란 그리드 및 다색광 x-선원을 이용하여 위상대조 x-선 영상을 용이하게 구현할 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 제안된 신기법의 개념 입증을 위해 집속형 선형 그리드(200 lines/inch 선 밀도), 마이크로 초점 x-선관(${\sim}5{\mu}m$ 초점크기), CMOS형 평판형 검출기($48{\mu}m$ 픽셀 크기)로 실험장치를 구성하였으며, 한 번의 x-선 촬영($90kV_p$, 0.1 mAs)으로 감약대조 x-선 영상과 향상된 가시성을 지진 산란 x-선 영상 및 차분 위상대조 x-선 영상을 Fourier변조복원 기법을 적용하여 성공적으로 분리 획득하였다. 더 나아가, 감약대조 x-선 영상과 산란 x-선 영상을 합성함으로써 일반 감약대조 x-선 영상에서는 명확하게 볼 수 없는 샘플의 미세 구조를 보다 선명하게 나타냄을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 단일 비산란 그리드 기반 위상대조 x-선 영상화 기법은 실험 구성 및 절차가 단순하고 새로운 대조도에 기반한 산란 및 위상대조 x-선 영상을 동시에 제공하기 때문에 차세대 x-선 영상화 신기법으로 다양한 응용분야에서 용이하게 적용될 수 있을 것으로 전망한다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.271-277
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• 2020

본 연구에서는 질병의 진단 및 치료에 가장 많이 사용되는 X선을 노출시켜 장수풍뎅이 유충의 체중과 생존율의 변화를 알아보고자 하였다. 2019년 4월 초 장수풍뎅이 유충 1령 41마리를 구입하여 적응을 위해 3일 사육 후, 대조군 11마리, 조사군 (10 Gy, 20 Gy, 30 Gy 각 10마리)으로 분류하여 대전 소재 대학병원 방사선종양학과에서 선형가속기(Clinac IS, VERIAN, USA)를 이용하여 조사(6MV X-ray, Source-surface distance 96cm, field size 18 × 10cm, dose rate 600MU/min) 하였다. 조사 후 1주 간격으로 생존율, 체중을 측정하였다(사육 온도 20.6℃, 습도 64.3%). 모든 통계분석은 SPSS ver 22.0(Chicago, IL, USA)을 사용하여 체중은 평균과 표준편차로 나타내어 대조군과 X선 조사군 간에 독립 표본 T-검정(Independent t-test)을 실시하였고, 생존율은 교차분석으로 비교 하였다. 또한, 선량과 체중의 상관성을 Spearman 으로 분석하였다. 조사 후 3주차에서는 모근 군이 체중이 증가하였고, 대조군에 대해 10 Gy군과 20 Gy군은 통계학적인 유의한 차이를 보였고(p<0.05), 특히 30 Gy군과는 더 큰 차이를 보였다(p<0.01). 14주차에서 체중에서 대조군은 증가를 보였지만 조사군은 감소를 보였고, 대조군에 대해 10 Gy 군과 30 Gy 군(p<0.05), 20 Gy군(p<0.01) 간에 통계학적인 유의한 차이를 보였다. 조사 후 3주차에는 10 Gy군을 제외한 모든 군에서 급격한 생존율 감소를 보였고, 조사군에서 4주차까지 급격한 생존율 감소를 보였다. 대조군은 3주차부터 14주차까지 생존율의 변화(54.5%)가 없었다. 조사 후 3주차부터 조사에서 선량이 높을수록 낮은 생존율을 보였다. 조사 후 19주차에는 대조군 45.4%, 10 Gy군 30.0%의 생존율을 보였고, 20 Gy군과 30 Gy군에서는 모두 사망하였다. 조사 후 기간이 길어질수록 선량과 체중은 높은 음의 상관성을 보였다. X선은 장수풍뎅이 유충의 체중과 생존율에 영향을 미쳤고, 선량이 높을수록 체중과 생존율의 감소는 더 크게 나타났다.

• 암석학회지
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• 제7권2호
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• pp.77-97
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• 1998

경상분지 북부에 위치한 온정리 화강암의 암석화학적, 동위원소 지구화학적 특징으로부터 암체의 성인과 기원물질의 특징 등을 고찰하였다. 온정리 화강암의 연대에 대해 선백악기, 또는 백악기라는 상반된 견해가 있었으나 야외지질학적인 특징과 K-Ar 자료로 볼 때 백악기 말(87 Ma 내외)로 판단된다. 각섬석 지압계를 적용시켜 보았을 때 온정리 화강암의 정치 압력은 2 kbar 이하로 계산된다. 온정리 화강암의 암석화학적, 동위원소적 특징은 비교적 미 성숙된 호 환경에서 생성되었음을 지시한다. 온정리 화강암의 $SiO_2$ 함량과 $^{87}Sr/^{86}Sr$ 초기치는 부(-)의 직선관계를 잘 보이며 $^{207}Pb/^{204}Pb$ 초기치는 정(+)의 상관관계를 보여 두 단성분 사이의 불완전한 혼합, 또는 동화작용의 가능성을 지시한다. 그러나 현재 노출되어 있는 암체 중 오염체로 고려할 만한 단성분을 찾기는 어려우며 따라서 혼합이나 동화 작용을 일으킨 오염체가 하부지각에 위치할 가능성이 높다. 경상분지 내에 분포하는 백악기-제 3기 화강암의 연대와 지화학적, 동위원소적 특징을 정리하고 온정리 화강암의 특징과 비교해 보면 다음과 같은 결론이 얻어진다. 1) 화강암류의 연대는 특정 시기에 집중되는 경향성을 보여 경상 분지에서의 백악기 이후 화성 활동이 불연속적인 사건에 의해 일어났을 가능성이 높다. 2) 화강암류는 젊은(9억년 이내) 하부지각에서 유래되었으며 그 동위원소적 특징은 기원물질의 불균질성을 반영한다고 보아진다. 전반적으로 경상분지 화강암류의 동위원소적 특징과 화학조성은 상부지각 혼염에 의해 조화적으로 설명되지 않는다. 3) 경상분지 화강암류의 암상과 연대, 그리고 동위원소적 특징은 서남 일본 산인 벨트에 분포하는 화강암의 특징과 잘 일치한다. 4) 온정리 화강암의 Sr-Nd 동위원소비는 경상분지와 서남일본 내대에 분포하는 백악기 이후 암체 중 비교적 초생적인 영역에 해당된다.

• 환경영향평가
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• 제27권4호
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• pp.353-366
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• 2018

본 연구의 목적은 임진강 수질오염총량관리제도를 위한 단위유역의 2012년 1월부터 2016년 12월까지 유량과 수질자료를 통계분석기법에 이용하여 수질특성을 평가하는 것이다. 유량과 수질은 평균 8일 간격으로 측정하였으며 11개 항목을 상관분석, 주성분 분석, 요인분석, 군집분석에 사용하였다. 군집분석의 결과 공간변화에 따라 자연형 하천, 도시형 하천, 점오염원 영향이 큰 지점 등으로 3개의 그룹으로 분류되었으며, 오염원의 종류와 수질 유사성이 군집 분류에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 일원 분산분석과 사후검정을 이용하여 군집간의 평균사이에는 통계적으로 유의한 수준의 차이가 있는 것으로 나타났다. 상관분석에서 $COD_{Mn}$와 TOC의 상관계수가 0.951(p<0.01)로 상관성이 통계적으로 유의하게 높게 나타났다. 주성분 분석 결과 3개의 주성분으로 전체 수질특성의 72%를 설명할 수 있으며 요인분석에서 주요 요인은 EC, $BOD_5$, $COD_{Mn}$, TN, TP, TOC 항목으로 나타나 유기물과 영양염류 간접지표가 수질에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구에서 요인점수를 다중 선형회귀분석에 적용하여 회귀 방정식을 제시하고 임진강 유역 수질관리에 유기물 및 영양염류 간접지표 항목의 관리가 중요하다고 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권3호
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• pp.302-313
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• 2008

본 연구는 포항지역 대기 중 PM$_{2.5}$의 물리 화학적 성분들의 농도분포특성을 파악하여 PM$_{2.5}$에 대한 배출원 기여도를 정량적으로 추정하고 PM$_{2.5}$농도 변동에 영향을 미치는 배출원을 알아보고자 하였다. 시료채취지점은 포항지역 내의 대조적인 두 지점인 공업지역과 주거지역에서 각 1개 지점을 선정하였다. 시료채취는 2003년 3월부터 12월에 걸쳐서 계절별 10$\sim$15일 동안 고용량공기시료채취기를 이용하여 24시간 연속 채취였다. PM$_{2.5}$ 시료에 함유된 화학성분들은 산추출하여 ICP와 이온크로마토그래피로 분석하였다. PM$_{2.5}$의 전체평균은 공업지역이 36.6 $\mu$g/m$^3$, 주거지역에서 30.6 $\mu$g/m$^3$로 나타났다. 계절별로는 두 지점 모두 봄철에 가장 높은 농도를 보이고 있으며 다음으로 겨울철, 가을철, 여름철의 순으로 나타났다. 두 측정지점에서 PM$_{2.5}$ 중 가장 많이 함유된 화학성분들은 이차생성입자를 형성하는 성분인 NO$_3^-$, SO$_4^{2-}$으로 나타났으며 각각의 농도는 공업지역에서 4.2 및 8.6 $\mu$g/m$^3$, 주거지역에서 3.7 및 6.9 $\mu$g/m$^3$로 나타났다. 반면, 공업지역에서는 Fe, Mn, Cr 등의 금속성분 농도가 주거지역에 비해 상당히 높게 나타나 공업지역이 철강산업의 영향을 반영하고 있는 것으로 추측된다. 포항지역 대기 중 PM$_{2.5}$의 농도 변동에 미치는 주요 영향인자를 파악하기 위하여 주성분 분석 및 다중회귀분석을 실시한 결과, 공업지역과 주거지역에서 가장 중요한 변수는 도로 비산먼지와 이차생성입자인 것으로 나타났으며, 이들 변수의 변동이 전체 PM$_{2.5}$ 농도변동에 가장 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 또한 포항지역 PM$_{2.5}$에 대한 주요 발생원의 기여도를 평가하기 위하여 CMB 모델링을 수행한 결과 공업지역의 경우 기여도가 큰 발생원은 토사 및 도로상의 비산먼지로 나타났고 그 다음으로 이차생성입자, 자동차, 해염입자, 금속산업의 순을 보였으며 주거지역도 이와 유사한 양상을 보였다. 이와 같은 결과를 토대로 국내에서 측정된 먼지시료를 대상으로 CMB 모델링 수행 시 그 적용한계성과 문제점 등을 고찰하였다.