• 생물환경조절학회지
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• 제31권1호
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• pp.52-59
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• 2022

시설재배 온실에서 병해충 방제를 위해 자율적으로 이동하면서 작물에 농약을 살포할 수 있는 무인 자동 농약 살포 시스템을 이용하여 방제처리를 실시하였다. 토마토, 딸기의 총채벌레(Frankliniella occidentalis)와 온실가루이(Trialeurodes vaporariorum) 해충에 대한 방제효과를 조사한 결과, 꽃노랑 총채벌레의 방제효과는 토마토에서 85.6%, 딸기에서 87.5%로 나타났고, 온실가루이는 각각 81.7%와 80.6%를 나타내었다. 또한 약제처리 방법에 따른 방제효과는 관행약제살포 처리구 81.7%, 무인 자율 약제 살포처리구 83.9%의 방제효과를 나타내었다(F=22.1, p < 0.001). 두 처리구간 방제효과 비교 시 현저한 유의성은 나타나지 않았으나 무인 자율 약제 살포처리에서 2.2% 높은 효과를 나타내었다. 한편, 약제 살포 시간을 비교한 결과, 무인 자동 약제 살포기는 살포시간이 5min/10a으로 관행 약제 살포시간 25-30min/10a 보다 25min 정도 적게 소요되었다. 이러한 결과는 발생최성기에 시설온실에서의 효율적인 해충 방제로 무인 자동 약제 살포방제법이 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단되었다.

• 방송공학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.44-55
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• 2022

농업 관련 방송 콘텐츠에서 과일에 대한 자동적인 정보 제공을 위해서 대상 과일의 인스턴스 영상 분할이 요구된다. 또한, 해당 과일에 대한 3차원 자세에 대한 정보 제공도 의미있게 사용될 수 있다. 본 논문에서는 영상 콘텐츠에서 토마토에 대한 정보를 제공하는 연구를 다룬다. 인스턴스 영상 분할 기법을 학습하기 위해서는 다량의 데이터가 필요하지만 충분한 토마토 학습데이터를 얻기는 힘들다. 따라서 적은 양의 실사 영상을 바탕으로 데이터 증대기법을 통해 학습 데이터를 생성하였다. 실사 영상만을 통한 학습 결과 정확도에 비해서, 전경과 배경을 분리해서 만들어진 합성 영상을 통해 학습한 결과, 기존 대비 성능이 향상되는 것을 확인하였다. 영상 전처리 기법들을 활용해서 만들어진 영상을 사용한 데이터 증대 영상의 학습 결과, 전경과 배경을 분리한 합성 영상보다 높은 성능을 얻는 것을 확인하였다. 객체 검출 후 자세 추정을 하기 위해 RGB-D 카메라를 이용하여 포인트 클라우드를 획득하였고 최소제곱법을 이용한 실린더 피팅을 진행하였고, 실린더의 축 방향을 통해 토마토 자세를 추정하였다. 우리는 다양한 실험을 통해서 대상 객체에 대한 검출, 인스턴스 영상 분할, 실린더 피팅의 결과가 의미있게 나타난다는 것을 보였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권3호
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• pp.181-189
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• 2023

수소는 다양한 신재생에너지 중 환경친화적인 에너지로 각광받고 있지만 농업에 적용된 사례는 드물다. 본 연구는 수소연료전지 삼중 열병합 시스템을 온실에 적용하여 에너지를 절약하고 온실가스를 줄이고자 한다. 이 시스템은 배출된 열을 회수하면서 수소로부터 난방, 냉각 및 전기를 생산할 수 있다. 수소 연료 전지 삼중 열 병합 시스템을 온실에 적용하기 위해서는 온실의 냉난방 부하 분석이 필요하다. 이를 위해서는 온실의 형태, 냉난방 시스템, 작물 등을 고려해야 한다. 따라서 본 연구에서는 건물 에너지 시뮬레이션(BES)을 활용하여 냉난방 부하를 추정하고자 한다. 전주지역의 토마토를 재배하는 반밀폐형 온실을 대상으로 2012년부터 2021년까지의 기상데이터를 수집하여 분석했다. 온실 설계도를 참고하여 피복재와 골조를 모델화하여 작물 에너지와 토양 에너지 교환을 실시했다. 건물 에너지 시뮬레이션의 유효성을 검증하기 위해 작물의 유무에 의한 분석, 정적 에너지 및 동적 에너지 분석을 실시했다. 또한 월별 최대 냉난방 부하 분석에 의해 평균 최대 난방 용량 449,578kJ·h^-1, 냉방 용량 431,187kJ·h^-1이 산정되었다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제62권4호
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• pp.299-305
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• 2023

담배가루이(Bemisia tabaci)는 광식성 해충으로 토마토황화잎말림바이러스(Tomato Yellow Leaf Curl Virus; TYLCV), 카사바갈색줄무늬병(Cassava Brown Streak Disease; CBSD)를 매개하는 해충이다. 담배가루이 방제를 위해 화학적 방제가 주로 시행되지만 저항성으로 인한 한계로 인해 종합적해충방제를 위한 고정정확도를 이용한 표본조사법(Fixed precision sampling plan)을 개발하였다. 표본추출은 토마토 식물이 50 cm 높이의 레일 위에 위치한 배지를 이용해 재배되고 있어 배지로부터 130 cm 이상(지상에서 180 cm 이상)을 상단, 70 cm~100 cm (지상에서 120 cm~150 cm)를 중단, 50 cm 이하(지상에서 100 cm 이하)를 하단으로 나누어 각 위치별 토마토 7엽의 잎 뒷면에서 관찰된 담배가루이 노숙 유충 마리 수를 조사하였다. 담배가루이 노숙유충은 이동성이 거의 없어 알에서 우화한 뒤 고착화하여 용과 성충 단계를 거치기 때문에 중단, 하단에 밀도가 높았다. 공간분포분석은 Taylor's power law (TPL)를 이용하여 도출된 TPL의 회귀계수를 통해 분석하였고, TPL 계수의 차이는 공분산분석(ANCOVA)하여 차이가 없어 자료를 통합(pooling)하여 계산된 새로운 TPL 계수를 이용하여 표본추출정지선과 방제의사결정법을 개발하였다. 개발된 표본추출법의 적합성을 판단하기 위해 분석에 사용하지 않은 독립된 자료를 이용하여 Resampling Validation for Sampling Plan (RVSP) 프로그램으로 평가하였다.

• 대한통합의학회지
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• 제12권1호
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• pp.1-10
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• 2024

Purpose: Lycopene is abundantly contained in Tomatoes and is known for diverse biological activities such as antioxidant, anti-inflammatory, and anticancer effects. In this study, the antioxidative potential of lycopene was investigated through the induction of hemeoxygenase (HO)-1 by nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor2 (Nrf2) and upstream signaling molecules, mitogen-activated protein kinase (MAPK) and phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/Aktin RAW 264.7 cells. Methods: The antioxidative potential of lycopene against oxidative stress and its molecular mechanisms were determined by the cell viability assay, intracellular reactive oxygen species (ROS) formation assay, and Western blot analysis in RAW 264.7 cells. Results: Lycopene treatment significantly attenuated tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) induced intracellular ROS formation in a dose-dependent manner without any cytotoxicity. In addition, 50 µM of lycopene for 6 h treatment induced potent HO-1 expression and its transcription factor, Nrf2. MAPK and PI3K/Aktwere also analyzed due to their critical roles in the regulation of cellular redox homeostasis against oxidative damage. As a result, phosphorylation of extracellular regulated kinase (ERK) was significantly induced by lycopene treatment while the activated status of c-Jun NH2-terminal kinase (JNK), p38, and Akt, were not given any effect. To confirm the antioxidative mechanism of HO-1 mediated by ERK activation, each selective inhibitor was employed in a protection assay, in which oxidative damage occurred by t-BHP. Lycopene, SnPP, and CoPP treatments reflected accelerated HO-1 expression could be a protective role against oxidative damage-initiated cell death. A selective inhibitor for ERK significantly inhibited the lycopene-induced cytoprotective effect but selective inhibitors for other signaling molecules did not attenuate the rate of t-BHP-induced cell death. Conclusion: In conclusion, lycopene potently scavenged intracellular ROS formation and enhanced the HO-1 mediated antioxidative potential through the modulation of Nrf2, MAPK signaling pathway in RAW 264.7 cells.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제50권
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• pp.142-154
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• 2023

식물의 탈리(abscission)는 기관 혹은 조직이 분리되는 현상으로, 필요 없어진 기관을 떨어트리거나 종자와 과실을 널리 퍼트리기 위해 자연이 선택해온 전략이다. 하지만 농업적 관점에서 이러한 종자나 과실의 탈리는 작물의 생산성과 상품의 품질을 떨어트리는 주요 요인이 될 수 있다. 때문에 전통 농업의 작물화 과정을 통해 탈리가 저해된 돌연변이들이 선택되어 교배되면서 자연적으로 익은 과일이나 종자를 떨어트리지 않는 현대의 벼, 토마토, 유채, 콩과 같은 주요 작물 품종을 얻을 수 있었다. 한 세기 가량 진행된 quantitative trait loci (QTLs) 연구 및 애기장대에서의 유전학적･분자생물학적 연구를 통해 탈리 활성에 관여하는 다양한 세포생물학적 메커니즘과 신호전달 경로 및 전사조절인자가 규명되었다. 뿐만 아니라, 식물 생장에 관여하는 다양한 호르몬 신호전달 역시 탈리 활성을 조절하는 데에 중요함이 밝혀졌으며, 이들 호르몬과 신호전달에 작용하는 여러 케미칼 처리제가 개발되어 작물의 수확량을 증대시키는데 사용되어왔다. 본 리뷰에선 최근까지 밝혀진 탈리 활성에 관여하는 신호전달과 주요 조절인자에 대해 소개하고, smart farm 시대의 미래농업에 적용되어야할 작물의 탈리 조절 메커니즘 연구가 무엇일지, 또 이를 위해 모델시스템에서 앞으로 더 연구되어야 할 것이 무엇인지에 대해 논의하고자 한다.

• 한국빅데이터학회지
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• 제9권1호
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• pp.75-88
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• 2024

최근 온라인 플랫폼에서 구입한 육회를 섭취한 후 식중독 증상을 호소하거나 방울토마토에서 쓴맛이 난다는 리뷰가 뉴스에 등장한 사례가 있다. 이것은 정부 기관, 식품 제조업체나 유통업체가 온라인 플랫폼의 식품 리뷰를 분석하여 식품 위해를 탐지함으로써 소비자 식품안전 위험을 관리할 수 있음을 시사한다. 본 연구는 감성분석과 대형 언어 모델을 활용하여 식품 리뷰를 분석하고, 부정적인 리뷰를 탐지하여 주요 식품안전 위해(식중독, 변질, 화학적 이취, 이물질)를 다중 라벨링하는 분류 모델을 제안한다. 감성 분류 모델에서는 'funnel' 모델이 낮은 False Positive 비율로 부정 리뷰의 오분류 가능성을 최소화하는 데 효과적이었다. 식품안전 위해 다중 라벨링 모델은 GPT-3.5 보다 GPT-4 Turbo를 활용한 것이 재현율과 정확도 모두 96% 이상으로 높은 성능을 보였다. 정부 기관, 식품 제조업체나 유통업체는 제안된 모델을 사용하여 소비자 리뷰를 실시간으로 모니터링하고, 잠재적인 식품안전 문제를 조기에 탐지함으로써 위험을 관리할 수 있다. 이와 같은 시스템은 기업의 브랜드 평판을 보호하고, 소비자 보호를 강화하며, 궁극적으로는 소비자의 건강과 안전을 증진시키는 결과를 가져올 수 있다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제39권4호
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• pp.312-321
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• 2024

최근 전세계적으로 기능성 성분이 강화된 유전자교정 작물의 생산 및 소비가 증가하고 있다. 하지만 유전자교정작물의 유전독성에 관한 소비자의 우려도 증가하고 있어 과학적인 자료 확보 및 정보 공유에 대한 인프라가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 CRISPR/Cas9 시스템을 활용한 유전자교정 토마토 동결건조물(LTT)이 DNA나 염색체에 직접적인 손상을 일으키고 형태적 또는 기능적 이상을 유발하는지 여부를 확인하기 위해 유전독성 평가를 수행하였다. 이를 위하여 미생물 복귀돌연변이시험, 염색체이상시험, 골수세포를 이용한 체내 소핵시험을 국제적으로 표준화된 OECD Guidelines에 따라 시험을 진행하였다. 복귀돌연변이 시험에서 LTT는 S9의 존재 여부와 관계없이 Salmonella typhimurium 균주 TA98, TA100, TA1535 및 TA1537, 그리고 Escherichia coli WP2 uvrA에서 복귀돌연변이를 유발하지 않았다. LTT는 CHL 세포의 수적이상 중기상과 구조적이상 중기상 등의 염색체 이상을 유발하지 않았다. 또한, LTT는 다염성 적혈구에서 소핵화된 다염성 적혈구의 빈도를 증가시키지 않았다. 이러한 연구를 통해 CRISPR/Cas9 시스템을 활용한 유전자교정 토마토의 안전성을 검증하고, 향후 CRISPR/Cas9 시스템을 활용한 유전자교정 작물의 유전독성을 평가하는 기초 자료로 사용될 수 있을 것이다.

• 생물환경조절학회지
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• 제33권2호
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• pp.120-128
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• 2024

2022년 ChatGPT 출시 이후, 생성형 AI 산업은 엄청난 규모로 성장하였으며, 인지 작업에 혁신을 가져올 것으로 기대되고 있다. 특히 AI 기반 이미지 생성 기술은 현재 디지털 세계의 핵심적인 변화를 주도하고 있다. 본 연구는 대표적인 AI 이미지 생성 도구인 미드저니, 스테이블 디퓨전, 그리고 파이어플라이의 기술적 원리를 분석하고, 이미지 생성 결과를 비교함으로써 그 유용성을 평가하였다. 실험 결과, 이 AI 도구들은 대표 시설원예 작물인 토마토, 딸기, 파프리카, 오이의 과실 이미지를 실제와 유사하게 재현하였다. 특히 파이어플라이는 실제 온실 재배 작물 이미지를 매우 사실적으로 묘사하는 능력을 보여주었다. 그러나 모든 도구들은 작물이 자라는 온실의 환경적 맥락을 완전히 반영하는 데에 있어서 다소 한계를 보였다. 프롬프트 개선 및 레퍼런스 이미지를 활용하여 딸기과실 이미지와 시설 딸기재배 시스템을 보다 정교하게 생성하는 과정도 포함되었으며, 이러한 접근은 AI 이미지 생성 기술의 세밀한 조정이 가능함을 보여준다. 오이 과실 이미지 생성능력을 비교한 결과, AI 생성 도구들은 실제 이미지와 매우 유사한 이미지를 생성해 냄으로써 이미지 생성 점수(CLIP score)에 있어서 통계적 차이를 보이지 않았다. 본 연구는 AI 기반 이미지 생성 이미지 기술이 농업 분야에 활용될 수 있는 방안을 모색하며, 생성형 AI의 농업에 대한 적용을 긍정적으로 전망한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권4호
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• pp.408-412
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• 2013

본 연구는 토마토 코이어 자루재배시 습해의 원인을 구명하고 습해를 방지하기 위하여 실시하였다. 실험은 미니찰을 고시하고 단동형 2중 플라스틱하우스에서 실시되었다. 배양액은 Yamazaki 토마토 전용배양액을 사용하였으며, 배양액 공급시간은 해뜨고 1시간 후 시작하여 해지기 2시간 전에 종료하였다. 자루당 I자형 찢기 및 L자형 찢기는 6개씩 15cm 길이로 찢었으며, 밑 찢기는 3개씩 15cm 길이로 뚫었다. 배액구 위치에 따른 배지무게는 포습 24시간 후 I자형 찢기는 14.2kg, L자형 찢기는 13.8kg, 밑 찢기는 12.8kg로 밑 찢기가 가장 가벼웠다. 포습 24시간 후 1일 관수하여 무게를 측정한 결과 I자형 찢기는 14.5kg, L자형 찢기 14.2kg, 밑 찢기 13.3kg로 역시 밑 찢기가 가벼웠다. 이것은 밑 찢기에서 배지내 함수량이 가장 적은 것을 의미한다. 부정근 발생정도는 I자형 뚫기 및 L자형 뚫기에서 160 및 170개 발생하였으나 밑 뚫기에서는 53개 발생하였다. 뿌리의 건물중(5주)은 밑 찢기가 57g으로 I자형 찢기 23g 및 L자형 찢기 25g과 비교해서 2배 이상 높았으며, 뿌리길이도 밑 찢기가 31.4cm로 다른 찢기 방법과 비교하여 길었다. 상품수량은 밑 찢기가 26.5kg/20주 로 I자형 찢기 19.7kg, L자형 찢기 24.0kg와 비교해 높은 수량성을 보였다. 따라서 U자형 베드에서 코이어 자루배지를 이용하여 수경재배를 할 경우 배액구는 밑 찢기로 만들어야 습해를 방지하여 생산성을 높일 수 있을 것으로 사료되었다.