• 제목/요약/키워드: moisture content prediction

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Nondestructive determination of physico-chemical properties in compost by NIRS

  • Seo, Sang-Hyun;Lee, Chang-Hee;Park, Sung-Hun;Cho, Rae-Kwang;Park, Woo-Churl
    • 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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    • 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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    • pp.1622-1622
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    • 2001
  • The purpose of this research was to develop a the reflection technique with near infrared (NIR) radiation for estimating physico-chemical properties in compost. The composts (cattle, pig, chicken and waste composts) were air dried and then ground to pass through a 0.5 or 2mm sieve for the physico-chemical properties and spectroscopic determinations. The physico-chemical properties of compost were shown high values ; moisture(30-60%), T-N(0.8-2.9%), organic matter(29-89%), pH(5.89-9.60) K$_2$O(0.27-5.66%), P2O$\sub$5/(0.07-2.62%), CaO(0.03-4.80%), MgO(0.09-1.56%), NaCl(0.01-1.13%), EC(1.41-13.76dS/m). Generally, we should select a simple calibration and prediction method for determining physico-chemical properties in compost under similar accuracy and precision of prediction. It should be remembered that the NIRS approach will never replace the traditional methods. However, NIRS technique may be an effective method for rapid and nondestructive measurements of a large number of compost samples. Near infrared reflectance spectra of composts was obtained by Infra Alyzer 500 scanning spectrophotometer at 2-nm intervals from 1100 to 2500nm. Multiple linear regression(MLR) or partial least square regression (PLSR) was used to evaluate a NIRS method for the rapid and nondestructive determination of physico-chemical properties and humic acid contents in composts. The standard error of prediction(SEP) for finely sized sample(<0.5mm) and coarsely sized sample(<2mm) did not show much difference. The NIR instrument of filter type showed the same accuracy of the monochromator scanning type to estimate the compost properties. The results summarized that NIR spectroscopy can be used as a routine testing method to determine quantitatively the OM, moisture, T-N, color, pH, cation content in the compost samples nondestructively.

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근적외 분광분석법에 의한 밥의 노화도측정 (Determination of Degree of Retrogradation of Cooked Rice by Near-Infrared Reflectance Spectroscopy)

  • 조승용;최성길;이철
    • 한국식품과학회지
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    • 제26권5호
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    • pp.579-584
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    • 1994
  • 기존의 노화도 측정법은 분석시간이 오래 걸리고 노동력이 많이 드는 단점이 있어 이를 개선하기 위해 신속 간편하고 비파괴적인 근적외선 분광분석법(NIR)을 노화도측정에 적용하였다. 밥을 $4^{\circ}C$에서 저장하면서 6시간 간격으로 시료를 채취한 후 동결 건조하여 분말화 한 것을 시료로 하여, 각기 다른 노화($0.0%{\sim}47.1%$)를 나타내는 시료들의 노화도를 NIR을 이용하여 추정하였다. 표준분석법으로는 기존의 분석방법인 glucoamylase를 이용한 효소적 방법에 의해 호화도를 측정하여 이로부터 노화도를 산출하였다. 일정 수분함량인 각 시료의 2차 미분 스펙트럼으로 부터 노화에 의한 흡수(吸收)띠의 변이는 1360, 1434, 1528, 1700, 1780, 1928. 2100, 2284, 2320 nm 영역에서 관찰되었다. 수분함량 5% 이하의 분말시료 32개를 사용하여 이의 2차 미분 스펙트럼으로 부터 노화도를 추정하기 위한 검량식을 구하였으며, 이때 상관계수는 0.9753, SEC는 3.64% 및 SEP는 3.91%를 나타내어 노화도측정을 위한 NIR의 적용 가능성을 보여주었다. 각기 다른 수분함량을 갖는 시료의 노화도 측정에 이 검량식을 적용할 경우 측정시료의 수분함량이 7.0%, 11.4%로 증가함에 따라 SEP와 bias가 증가하고 상관계수가 낮아져 NIR에 의한 노화도의 측정시에는 검량식의 작성에 사용된 5% 이하의 수분함량의 시료를 사용하여야 할 것으로 사료된다.

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한국산 쌀의 품질측정에 있어서 근적외분광분석법의 응용 (Application of Near Infrared Reflectance Spectroscopy in Quality Evaluation of Domestic Rice)

  • 문성식;이경희;조래광
    • 한국식품과학회지
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    • 제26권6호
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    • pp.718-725
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    • 1994
  • 국내산 맵쌀 30종으로 쌀의 미질(米質)과 관련이 큰 수분, 단백질, 지방 및 아밀로오스 함량을 근적의 분광분석법에 의해 동시에 신속, 정확하게 비파괴 측청할 수 있는지의 가능성을 조사하였다. 기존의 습식분석법에 의한 수분, 단백질, 지방 및 아밀로오스 함량치 데이타와 근적외영역의 흡광도 데이터 사이에 중희귀분석을 행한 결과, 백미외 수분, 단백질, 지방, 아밀로오스 함량의 측청오차(SEP)는 각각 0.104, 0.196, 0398 및 1.427%이었고, 현미의 경우는 0.120, 1226, 0.153 및 1.923%이었다. 이상의 결과로서 근적외분광분석법을 응용함으로서 쌀의 수분과 단백질은 비파괴적으로 동시에 신속, 정확하게 측정 가능함을 알 수 있었으나, 지방과 아밀로오스의 측청정확도는 낮은편이었다.

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저장상대습도와 온도에 따른 통고추의 변색 및 흡습특성 (Color Changes and Sorption Characteristics of Whole Red Pepper with Relative Humidity and Temperature)

  • 김현구;박무현;신동화;민병용
    • 한국식품과학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.437-442
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    • 1984
  • 건조통고추를 상대습도 11%에서 84%까지 7단계의 상대습도별로 $5^{\circ}C$, $15^{\circ}C$, $25^{\circ}C$, 및 $35^{\circ}C$ 온도구에 저장하면서 통고추의 변색 및 흡습특성을 조사하였다. RH 67% 이상에서는 갈변현상이, RH 84% 이상에서는 곰팡이가 발생하였고 RH 32% 이하에서는 탈색현상이 나타났다. 따라서 50% 내외의 RH 조건이 저장에 적합하였으며 탈색도 기준에서 저장 안전 수분함량은 $15.\;65{\sim}\;19.\;62%$ (DB) 였으며 이들 건조통고추의 monolayer value는 $5^{\circ}C$에서 9.23% (DB), $15^{\circ}C$에서 8.42% (DB), 25에서 7. 96% (DB) 및 $35^{\circ}C$에서 7. 52% (DB) 로서 온도가 낮을수록 monolayer value 는 다소 높아지는 경향을 보였으며 상대습도에 따라서 평형수분함량을 예측할 수 있는 3차 회귀방정식을 도출하였다.

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ADVANTAGES OF USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS CALIBRATION TECHNIQUES TO NEAR-INFRARED AGRICULTURAL DATA

  • Buchmann, Nils-Bo;Ian A.Cowe
    • 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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    • 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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    • pp.1032-1032
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    • 2001
  • Artificial Neural Network (ANN) calibration techniques have been used commercially for agricultural applications since the mid-nineties. Global models, based on transmission data from 850 to 1050 nm, are used routinely to measure protein and moisture in wheat and barley and also moisture in triticale, rye, and oats. These models are currently used commercially in approx. 15 countries throughout the world. Results concerning earlier European ANN models are being published elsewhere. Some of the findings from that study will be discussed here. ANN models have also been developed for coarsely ground samples of compound feed and feed ingredients, again measured in transmission mode from 850 to 1050 nm. The performance of models for pig- and poultry feed will be discussed briefly. These models were developed from a very large data set (more than 20,000 records), and cover a very broad range of finished products. The prediction curves are linear over the entire range for protein, fat moisture, fibre, and starch (measured only on poultry feed), and accuracy is in line with the performance of smaller models based on Partial Least Squares (PLS). A simple bias adjustment is sufficient for calibration transfer across instruments. Recently, we have investigated the possible use of ANN for a different type of NIR spectrometer, based on reflectance data from 1100 to 2500 nm. In one study, based on data for protein, fat, and moisture measured on unground compound feed samples, dedicated ANN models for specific product classes (cattle feed, pig feed, broiler feed, and layers feed) gave moderately better Standard Errors of Prediction (SEP) compared to modified PLS (MPLS). However, if the four product classes were combined into one general calibration model, the performance of the ANN model deteriorated only slightly compared to the class-specific models, while the SEP values for the MPLS predictions doubled. Brix value in molasses is a measure of sugar content. Even with a huge dataset, PLS models were not sufficiently accurate for commercial use. In contrast an ANN model based on the same data improved the accuracy considerably and straightened out non-linearity in the prediction plot. The work of Mr. David Funk (GIPSA, U. S. Department of Agriculture) who has studied the influence of various types of spectral distortions on ANN- and PLS models, thereby providing comparative information on the robustness of these models towards instrument differences, will be discussed. This study was based on data from different classes of North American wheat measured in transmission from 850 to 1050 nm. The distortions studied included the effect of absorbance offset pathlength variation, presence of stray light bandwidth, and wavelength stretch and offset (either individually or combined). It was shown that a global ANN model was much less sensitive to most perturbations than class-specific GIPSA PLS calibrations. It is concluded that ANN models based on large data sets offer substantial advantages over PLS models with respect to accuracy, range of materials that can be handled by a single calibration, stability, transferability, and sensitivity to perturbations.

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나노클레이/에폭시 나노-복합재료의 기계적 및 흡습 특성에 관한 연구 (Study of Mechanical and Hygroscopic Characteristics of Nanoclay/Epoxy Nanocomposites)

  • 김도형;김정규;김학성
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제40권2호
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    • pp.139-145
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    • 2016
  • 본 연구에서는 나노클레이 함량에 따른 나노클레이-에폭시 나노복합재료의 흡습 특성 및 기계적 특성을 실험을 통해 분석하였다. 나노복합재료의 흡습 시험, 인장시험 및 접착조인트를 나노클레이 함량에 따라 구성하였으며 이를 통해 수분 포화도, 수분 확산 계수, 인장 강도 및 접착 강도와 같은 특성을 파악 할 수 있었다. 또한 나노클레이 및 에폭시 재료를 분자단위로 모델링하여 재료의 흡습 특성변화의 매커니즘을 분석할 수 있는 분자동역학 시뮬레이션을 수행하였으며 그 결과를 실험결과와 비교하여 고찰하였다. 본 연구에서 제안된 분자동역학 시뮬레이션 기법은 흡습특성의 변화를 성공적으로 예측할 수 있었으며, 추후 다른 나노-복합재료의 연구에도 널리 활용될 것이라 기대된다.

근적외선 분광분석기를 이용한 잔디 생체잎의 질소 함량 측정을 위한 검량식 개발 (Prediction from Linear Regression Equation for Nitrogen Content Measurement in Bentgrasses leaves Using Near Infrared Reflectance Spectroscopy)

  • 차정훈;김경덕;박대섭
    • 아시안잔디학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.77-90
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    • 2009
  • Near Infrared Reflectance Spectroscopy(NIRS)는 짧은 시간 안에 식물의 다양한 영양소를 동시에 정확하고 빠르게 측정할 수 있다. 본 연구는 creeping bentgrass 'CY2' 엽의 여러 가지 기본 요소의 값을 예측하기 위해서 NIRS(근적의선 분광분석기)를 사용하여 측정하였다. 그 결과, 질소와 수분 그리고 탄수화물의 $r^2$은 각각 0.892, 0.925, 0.971이었다. 검량식에 대한 검증에서 $r^2$이 높은 상관관계를 나타냈으므로, 잔디에서 더 많은 연구를 위한 실용화 가능성을 확인 할 수 있었다.

Prediction of Nutrient Composition and In-Vitro Dry Matter Digestibility of Corn Kernel Using Near Infrared Reflectance Spectroscopy

  • Choi, Sung Won;Lee, Chang Sug;Park, Chang Hee;Kim, Dong Hee;Park, Sung Kwon;Kim, Beob Gyun;Moon, Sang Ho
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제34권4호
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    • pp.277-282
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    • 2014
  • Nutritive value analysis of feed is very important for the growth of livestock, and ensures the efficiency of feeds as well as economic status. However, general laboratory analyses require considerable time and high cost. Near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS) is a spectroscopic technique used to analyze the nutritive values of seeds. It is very effective and less costly than the conventional method. The sample used in this study was a corn kernel and the partial least square regression method was used for evaluating nutrient composition, digestibility, and energy value based on the calibration equation. The evaluation methods employed were the coefficient of determination ($R^2$) and the root mean squared error of prediction (RMSEP). The results showed the moisture content ($R^2_{val}=0.97$, RMSEP=0.109), crude protein content ($R^2_{val}=0.94$, RMSEP=0.212), neutral detergent fiber content ($R^2_{val}=0.96$, RMSEP=0.763), acid detergent fiber content ($R^2_{val}=0.96$, RMSEP=0.142), gross energy ($R^2_{val}=0.82$, RMSEP=23.249), in vitro dry matter digestibility ($R^2_{val}=0.68$, RMSEP=1.69), and metabolizable energy (approximately $R^2_{val}$ >0.80). This study confirmed that the nutritive components of corn kernels can be predicted using near-infrared reflectance spectroscopy.

소나무재선충병 피해를 받은 곰솔 원목의 열처리 소요시간 예측 (Prediction of Heat-treatment Time of Black Pine Log Damaged by Pine Wilt Disease)

  • 한연중;서연옥;정성철;엄창득
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제44권3호
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    • pp.370-380
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    • 2016
  • 제주도 지역에서 소나무재선충병 피해를 받은 곰솔 원목의 이용확대를 위하여 열처리를 수행하였다. 열처리는 처리 원목의 중심부가 소나무재선충의 사멸온도인 $56^{\circ}C$를 30분간 유지하여야 한다. 곰솔 원목의 초기함수율과 말구지름은 각각 46% ~ 141%, 180 mm ~ 500 mm의 범위이고, 기본비중과 전건비중은 각각 0.47, 0.52이었다. $105^{\circ}C$ 조건에서 함수율과 말구지름에 따라 열처리에 소요되는 시간은 7.7 h ~ 44.2 h의 범위로 측정되었다. 다양한 함수율 및 지름을 갖는 곰솔 원목의 열처리 소요시간을 예측하기 위하여 열처리 진행 중 처리목 내부의 온도분포를 유한차분법을 적용한 2차원 열전달 해석을 통하여 제시하였다. 열전달 해석을 위한 목재의 열적 특성은 함수율에 따른 열전도계수와 비열을 적용하였으며, 자연대류와 강제대류를 합한 형태의 혼합대류에 의한 혼합대류계수를 적용하였다. 실험값과 예측 값의 오차는 3 ~ 45%의 범위로 분석되었다. 곰솔 원목에서 초기함수율이 50%이고, 말구지름이 200 mm, 300 mm, 400 mm인 경우, 예측된 열처리 소요시간은 각각 10.9 h, 18.3 h, 27.0 h이었다. 초기함수율이 75%일 때, 지름에 따라 각각 13.6 h, 22.5 h, 32.8 h이고, 초기함수율이 100%일 때, 지름에 따라 각각 16.2 h, 26.5 h, 38.2 h이었다. 이러한 열처리 소요시간의 예측방법에 소나무와 잣나무 등 다른 소나무재선충병 피해목의 물리적 특성을 적용하면, 함수율과 말구지름에 따른 열처리 소요시간을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

초기재령 콘크리트의 수화도와 온도 및 습도분포 해석 (Determination of Degree of Hydration, Temperature and Moisture Distributions in Early-age Concrete)

  • 차수원;오병환;이형준
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제14권6호
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    • pp.813-822
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    • 2002
  • 본 연구에서 초기재령 콘크리트의 단면 내 수화도와 온도 및 습도분포를 구하는 3차원 유한요소 해석 프로그램을 개발하기 위한 수화도에 따른 재료 모델을 제시하고, 수치해석 절차에 관하여 정립하였다. 재료물성이 급격히 변화하는 초기재령 콘크리트의 거동을 모사하는 과정에서 온도 및 습도에 관련된 재료 물성이 수화도에 따라 결정하였다. 또한 수분거동 연구는 경화한(mature) 콘크리트에 대해서는 여러 연구자에 의해 수행되었지만, 초기재령 콘크리트의 전달계수, 수분용량에 관한 연구는 제대로 정립되지 않은 실정이다. 또한 일반적으로 보통콘크리트에서 무시되는 수분감소항은 고강도 및 고성능 콘크리트의 자기건조(self-desiccation)와 관련된 자기수축(autogenous shrinkage)을 유발하고, 이는 구조물의 장기 내구성 및 사용성 측면에서 중요한 관심사이다. 따라서 본 연구는 초기재령 콘크리트의 온도 및 수축에 의한 응력을 평가하기 위하여, 고강도 및 고성능 콘크리트를 포함한 초기재령 콘크리트의 온도 및 수분거동을 적절히 표현하는 수학적 재료 모델을 제시하고, 콘크리트의 단면 내 수화도와 온도 및 습도분포를 결정하는 3차원 유한요소 해석 프로그램을 개발하였다. 개발된 해석프로그램을 이용한 수치해석 결과는 실험결과와의 비교를 통하여 그 타당성을 검증하였다.