• 상하수도학회지
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• 제35권6호
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• pp.417-424
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• 2021

Algal bloom is an ongoing issue in the management of freshwater systems for drinking water supply, and the chlorophyll-a concentration is commonly used to represent the status of algal bloom. Thus, the prediction of chlorophyll-a concentration is essential for the proper management of water quality. However, the chlorophyll-a concentration is affected by various water quality and environmental factors, so the prediction of its concentration is not an easy task. In recent years, many advanced machine learning algorithms have increasingly been used for the development of surrogate models to prediction the chlorophyll-a concentration in freshwater systems such as rivers or reservoirs. This study used a light gradient boosting machine(LightGBM), a gradient boosting decision tree algorithm, to develop an ensemble machine learning model to predict chlorophyll-a concentration. The field water quality data observed at Daecheong Lake, obtained from the real-time water information system in Korea, were used for the development of the model. The data include temperature, pH, electric conductivity, dissolved oxygen, total organic carbon, total nitrogen, total phosphorus, and chlorophyll-a. First, a LightGBM model was developed to predict the chlorophyll-a concentration by using the other seven items as independent input variables. Second, the time-lagged values of all the input variables were added as input variables to understand the effect of time lag of input variables on model performance. The time lag (i) ranges from 1 to 50 days. The model performance was evaluated using three indices, root mean squared error-observation standard deviation ration (RSR), Nash-Sutcliffe coefficient of efficiency (NSE) and mean absolute error (MAE). The model showed the best performance by adding a dataset with a one-day time lag (i=1) where RSR, NSE, and MAE were 0.359, 0.871 and 1.510, respectively. The improvement of model performance was observed when a dataset with a time lag up of about 15 days (i=15) was added.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.472-482
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• 2019

본 논문은 수중용 TAS윈치 전개/회수 성능 안정화 방안에 대한 내용을 서술하고 있다. TAS윈치는 함미에 장착되어 자함과 이격되어 운용되는 센서, 예인케이블 및 꼬리로프의 전개/회수 기능을 수행하고, TAS에 대한 전원공급 경로, 수중환경 정보 및 수신된 음향신호 송/수신을 위한 데이터 전송 경로 제공 역할을 수행한다. TAS윈치 시험평가 과정에서 간헐적으로 TAS 전개 중 멈춤현상 및 회전속도 변동현상이 식별되었다. TAS 전개/회수에 필요한 토크를 제공하는 구성요소인 윈치모터에 대한 고장분석 결과, 구성품 중 회전자의 정렬 틀어짐으로 인한 편심현상에 따른 자기장 왜곡이 발생한 것을 확인하였다. 자기장 왜곡 발생 방지를 위해 윈치모터 회전자 및 슬립링 등 윈치모터 구성품의 고정성 향상 방안을 제안하였다. 제안된 방안에 대한 신뢰성 확보를 위해 LBTS 환경에서 TAS윈치 운용환경을 모사하여 TAS윈치 전개/회수 성능을 검증하였다. 최종적으로 TAS윈치 전개/회수 성능 뿐만 아니라 해상에서 TAS윈치를 운용할 경우 요구되는 함 속력 및 타각별 TAS 지속 운용능력과 같은 여러 가지 항목에 대한 해상 시험평가를 수행함으로써 설계 요구조건 만족 및 제안 방안에 대한 타당성을 검증하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권3호
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• pp.203-211
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• 2019

대기 대순환을 결정하는 주요 인자로는 남북방향 온도 경도와, 지구 자전으로 인한 코리올리 힘이 있다. 남북방향 온도 경도에 따른 경압성 차이로 인한 대기 대순환의 변화는 지금까지 많이 연구되어 왔으나, 자전속도에 따른 대기 대순환의 반응은 크게 연구되어 오지 않았다. 때문에 본 연구에서는 현 지구보다 느리거나 빠른 자전속도 범위를 모두 포괄하여 이에 따른 해들리 순환과 제트의 변화를 확인하였다. 이 연구에서 우리는 지구의 자전속도가 빨라질수록 해들리 순환 경계와 제트의 위치가 적도에 가까워지고, 제트와 해들리 순환의 세기가 약해진다는 것을 발견하였다. 해들리 순환 경계와 제트의 위치는 자전속도가 매우 빠르거나 느린 경우를 제외하면 준선형적인 관계를 가졌다. 특히, 해들리 순환 경계는 자전속도가 현재보다 1/8에서 8배의 자전속도 범위에서 자전속도보다 그 제곱근에 더 잘 반비례하는 경향성을 보였다. 단, 이러한 자전속도에 따른 변화는 해들리 순환 세기와 제트의 세기에 대해서는 뚜렷하지 않았다. 이는 대기 대순환의 위치 구조 변화는 지구 자전속도와 관련이 큰 반면, 세기의 변화는 자전속도로 설명되지 않음을 의미한다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.184-192
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• 2021

농촌의 인구 감소, 고령화에 따른 노동력 부족과 기후변화 심화에 따른 다양한 리스크 확대 등 국내 농업은 현실적 문제를 마주하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 스마트 농업 기술을 발전시키고 있다. 스마트 농업 기술 발전에 있어서 관수제어는 최적의 생장환경 조성에 중요한 역할을 하며 환경보호 차원에서도 중요한 이슈이다. 본 논문은 농작물의 품질 향상, 생산 비용 감소 및 생산량 증가 등을 목적으로 국내 파프리카 농가 지역의 근권 환경 데이터를 수집하고 이를 분석하여 관수제어 모델링을 제시하는 연구에 대한 내용이다. 본 논문에서 제시하는 관수제어 모델링은 지역별 기후적 특징으로 인한 배지무게, 급액, 배액의 변화를 그래프로 제시하는 것이다. 그래프 도출을 위해 데이터 수집 및 분석을 통해 매개변수를 정했으며, 제시한 관수제어 모델링 방법을 수집한 근권 환경 데이터에 적용하여 6개의 지역(강원도, 충남, 전북, 전남, 경북, 경남)의 관수제어 매개변수를 구하고 이를 통해 그래프를 도출했다. 이후 관수제어 모델링 방법의 유효성 검증을 위해 도출된 매개변수를 분석하여 기후적 특징(평균 온도 및 강수량)과 연관시켜보는 연구를 진행했다.

• 한국농림기상학회지
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• 제24권3호
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• pp.155-163
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• 2022

본 연구에서는 벼의 생물계절 예측 모형을 예시로 하여 해당 모형의 구동에 필요한 맞춤형 앙상블 상세기후예측자료를 구축하고 해당 자료의 보정방법을 고도화 하였을 때 농업적 활용 분야에서 가지는 부가가치를 확인해 보았다. 이를 위해, 벼의 생물계절 모의를 위해 집중적으로 필요한 기상자료인 1~10월의 일 평균/최저/최고 기온의 앙상블 장기(6개월) 전망자료를 생산하고 해당자료의 질을 높이기 위해 분위사상법 기반의 보정방법의 개선을 수행하였다. 그 결과 최저/최고/평균 기온 모두 대부분의 월에서 20일을 버퍼기간으로 선정하였을 때 4.51~15.37%까지 RMSE가 감소하는 것을 확인하였으며, 8~10월은 변수 및 월 별로 최적 버퍼기간이 다른 것을 확인하였다. 또한, 이러한 기상학적 변수의 개선은 벼의 생육단계별 시작일 예측이 모든 단계에서 7.82~10.60% 감소하였으며, 61개 ASOS 지점 가운데서도 생육단계에 따라 75~100%의 지점에서 RMSE가 감소하는 결과를 확인하였다. 본 연구 결과는 벼의 생물계절뿐만 아니라 감자, 고구마, 옥수수 등 타 작물로의 적용도 가능할 것으로 생각된다. 나아가, 일조시간, 습도, 풍속과 같은 예측변수들의 보정자료가 구축되면 농산물 작황전망, 병해충 예찰 등 다양한 분야의 학제간 연구에 적용하여 더 많은 부가가치 창출이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국작물학회지
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• 제21권1호
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• pp.43-51
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• 1976

1. 암거배수구에서는 최고분얼기이후 1일의 32mm 수직배수 실시로 인한 양분용탈현상으로 초기 생육은 다소 부진한 경향이였으나 배수실시 15~20일후부터는 배수효과로 후기 생육 증대를 보였다. 2. 최고분얼기가 배거배수 처리구는 7월 9일, 무배수처리구는 7월 15일로 무배수가 약 1주일간 늦어 지발분얼로 인한 유효경비율저하를 초래하였다. 3. 영화수는 암거배수구보다 무배수구가 높았고 암거배수구무배수구 모두 다비밀식일수록 증가경향이였다. 4. 수도의 고위다수확을 위한 수수는 400/m$^2$ 이상 영화수는 4만립/m$^2$ 이상을 확보해야 된다면 암거배수시설을 할 경우 시비량 N25kg/10a 이상 재식밀도 100 /3.3m$^2$ 이상의 다비밀식 재식법도 고려해 볼만하겠다. 5. 평균 일수영화수와 출수기의 엽면적지수와는 암거배수 모두 고도의 정상관관계가 인정되였다. 6. 배수조건별간경엽중의 무기성분함량을 보면 N,K은 최고분얼기를 극대로 출수기 성숙기 이후는 계속감소하였고 무배수구가 암거배수구보다 다소 높은 경향이며 Ca은 최고분얼기 이후 다소 증가하였고 그 이후는 거의 일정치을 유지하였으며 Mg은 암거배수구가 무배수구보다 높은 경향을 보여 N와는 대조적이었다. 7. 출수기부터 성숙기까지의 NAR은 암거배수구가 월등히 높았고 밀식일수록 증가 경향이였으며, 엽록소 함량은 무배수구가 높고 다비일수록 증가경향에었다. 8. 근중은 암거배수 처리에서는 시비량 증가에 따라 증가하였으나 무배수구에서는 일정한 경향이 없었으며 심층의 뿌리 분포량도 무배수구보다. 암거배수구가 많은 경향이였다. 9. 뿌리의 $\alpha$-Na산화력은 암거배수구가 각처리 모두 높았고 일정면적당 근활력은 다비밀식일수륵 증가경향이었으며 무배수구에서는 N20kg과 80주처리구가 높은 경향이었다. 10. 뿌리의 $\alpha$-Na산화력과 등숙비율은, 암, 무배수구 모두 고도의 정상관 관계가 인정되였고 수량 및 순동화율과는 암거배수구에서 만 정상관 관계가 인정되었다. 11. 이상의 결과 10$\alpha$당 수양은 암거배수구가 무배수구보다 배수조건별간에는 21%증수, 시비량간에는 15kg, 처리에서는 2%, 20kg처리에서는 7%, 25kg 처리에서는 20%의 높은 증수율을 보였고 재식밀도간에는 암거배수구가 60주 처리에서는 5%, 80주처리에서는 4%, 10주처리에서는 15%의 증수율을 보였다.

• 한국광학회지
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• 제34권2호
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• pp.53-60
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• 2023

193 nm에서 반도체 전공정 검사 장치에 적용될 수 있는 반사 굴절 혼합 형식(카타디옵트릭)의 수치 구경(numerical aperture, NA) 0.6 대물렌즈를 설계하였다. 200 nm 공간 분해능 및 0.15 mm 이상의 시야를 확보하기 위하여, 먼저 렌즈 전체 배치를 포커싱 렌즈 그룹, 필드 렌즈 그룹 및 NA 변환 그룹으로 구성하였으며, 선행 그룹에 포커싱된 빔의 수치 구경 값을 필요 값, 즉 0.6으로 변환하는 기능을 수행한다. 총 11매의 광학 소자로 구성된 최종 설계는 모든 관측 시야에 대하여 λ/80 이하의 RMS 파면 수차를 만족하였다. 또한 고분해능 대물렌즈의 높은 환경 민감도로 인한 온도 변화에 따른 광학계 성능 해석 결과, ±0.1 ℃의 온도 변화에서도 목표 성능 이하로의 성능 저하가 확인되어 온도 변화에 따른 광학 보상이 반드시 필요하였다. 이에 초점면 이동을 보상자로 적용할 경우, 20 ± 1.2 ℃까지 RMS 파면 수차 변화량이 λ/30 이하로 목표 성능을 만족하여 실제 반도체 공정 환경에서도 이용이 가능함을 확인하였다.

• 분석과학
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• 제21권2호
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• pp.148-157
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• 2008

$1,000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 수천~수만 rpm으로 작동하는 가스터빈 부품의 수명을 예측하기 위하여 크립파단 실험으로 얻어진 Larson-Miller 크립곡선을 활용하고 있다. 이 방법은 고온에서 시편에 하중을 주어 파단수명을 구하여 크립 파단수명을 온도와 하중의 함수로 나타낸 실험결과 곡선이다. 파손적 실험으로서 오차가 수십배를 상회하여 수명예측이 정확하지 않다. 반면에 본 연구에서는 비 파손적일 뿐 아니라 더 정확한 수명예측이 가능한 방법을 소개하고자 한다. 즉, $1,280^{\circ}C$에서 22,000시간(6,000 기동) 사용되어 폐기된 보령 가스터빈 제1단 단결정 블레이드(버켓)에 국부적으로 polishing한 후, 부식시킨 다음 replica를 떤다. 이 replica에 붙은 석출물들은 TEM과 SEM 사진으로 구하여 디지털 이미지하여 크기가 측정된다. 블레이드가 사용 전에 $0.45{\mu}m$ 크기에서 사용 후, $0.6{\mu}m$로 성장하였으나, 추가적으로 약 만여 시간 더 사용할 수 있으며 열처리를 추가하면 이만여 시간 더 사용할 수 있음을 알 수 있었다.

• 현장농수산연구지
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• 제21권2호
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• pp.59-69
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• 2019

본 연구는 토마토 육묘 시 생육과 묘소질에 영향을 줄 수 있는 요인 중에서 수분함량이 모종의 생육과 항산화효소 형성에 미치는 영향, 엽온의 변화에 대한 관찰을 수행하였다. 실험 방법은 토마토 모종을 관수한 상태의 무게가 50g, 40g, 30g가 되도록 관수를 하였고 각 묘 및 트레이의 무게를 시간마다 측정하였으며, 열화상 카메라를 이용하여 엽온을 측정하였고, 실험 후 각 묘의 항산화효소를 측정하여 스트레스 여부를 확인하였다. 실험 결과, 상토 무게의 변화는 주간 감소량 보다 야간의 감소량이 더 적은 것으로 나타났으며 각 묘의 무게별 감소량은 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한 상토 무게에 따른 생육 변화도 차이가 없는 것으로 나타났다. 하지만 플라보노이드 및 항산화 효소는 상토 무게 50g에서 가장 높게 나타났다. 이는 근권부에 과습 상태가 장시간 지속되어 스트레스를 받은 것으로 판단되며, 추후 장시간 생육 변화, 실시간 환경 변화 조사 및 상토 종류에 따른 증발산량 조사가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국작물학회지
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• 제68권3호
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• pp.207-215
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• 2023

농업 현장에서 많이 사용되고 있는 생분해성 멀칭필름 2종(BFI, BFII)이 토양환경과 동계작물인 양파(Allium cepa L.)의 생육과 수량에 미치는 영향을 무처리(NM)와 PE필름(PEF)과 비교하기 위하여 수행되었다. 1. 생분해 필름은 150일 차부터 필름 표면의 붕괴가 모두 육안상 관찰되었다. 2. BFII 자재 내 투광률은 150일 차부터 증가하였고, 180일차 이후에는 중량 유지율이 90% 이하로 가장 낮게 나타났고, 경운 후 분해율도 가장 빨랐다. 3. 토양수분함량은 NM 처리구에서 -14 kP~0 kPa까지 가장 변동 폭이 컸고 토양 최소온도는 BFI 처리구에서 가장 높게 유지되었다. 4. 토양 유기물 함량은 멀칭구에서 낮은 수준을 보였고, 토양 내 무기성분 및 용적밀도, 세균 수는 처리 간에 통계적으로 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 5. 양파의 뿌리신장은 생육 초기인 60일 차까지는 PEF와 BFI 처리에서 증가 폭이 컸고 줄기는 150일 차부터 PEF와 BFI에서 가장 많이 신장되었다. 6. 180일 차에 양파의 직경과 길이 및 무게, 그리고 도복율도 PEF와 BFI에서 가장 높은 수준을 보였다. 7. 230일 차에 양파 구근을 크기별로 분류한 결과, 양파 "특"의 수량은 BFI 처리에서 ha당 55.3톤으로 가장 많아 상품성이 높았고, PE (49.3톤), NM (9.4톤), BFII (2.7톤) 순으로 조사되었다.