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미국 네브라스카의 관개된 옥수수 농업생태계의 복사, 에너지 및 엔트로피의 교환 (Radiation, Energy, and Entropy Exchange in an Irrigated-Maize Agroecosystem in Nebraska, USA)

  • 양현영;요하나 마리아 인드라와티;앤드류 수커;이지혜;이경도;김준
    • 한국농림기상학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.26-46
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    • 2020
  • 이 연구의 목표는 관개된 옥수수 밭에서의 복사, 에너지 및 엔트로피의 교환을 평가하고 문서화하는 것이다. 열역학적 관점에서, 우리는 이 농업생태계를 태양 복사로 인해 시스템 내부와 외부 사이에 큰 경도(gradient)가 부여되는 열린 열역학적 시스템으로 간주하였다. 따라서 시스템이 평형에서 멀어질 때, 열역학적 원칙에 따라 비평형 소산 과정(nonequilibrium dissipative process)인 이 생태-사회시스템이 모든 생물, 물리, 화학 및 인위적 구성 요소를 사용하여 태양으로부터 주어진 경도에 저항하여 이를 감소시키도록 움직인다고 가정하였다. 이 가설을 검증하기 위한 첫 단계로서 미국 네브라스카의 옥수수 밭에 위치한 AmeriFlux의 NE1 사이트에서 2003년부터 2014년까지 관측된 플럭스 및 미기상 자료를 사용하여 복사, 에너지 및 엔트로피의 교환을 정량화하였다. 12년 평균한 생장기간의 결과에 따르면, 시스템의 에너지 포획(순복사와 하향단파복사의 비, Rn/Rs↓)은 옥수수의 생장과 함께 증가하였고, 생장기간이 비생장기간보다 약 80% 높았다. 생장기간 동안 시스템 내의 엔트로피 생성(σ)은 평균 9.56 MJ m-2 K-1이었고, 주로 하향단파 복사에 의해 결정되었다. 엔트로피 수송(J)은 잠열플럭스, 순장파복사, 현열플럭스의 순으로 기여하였고, 시스템 외부 환경으로 퍼낸 양은 σ의 ~84%에 해당하는 -7.99 MJ m-2 K-1이었다. 따라서 매년 생장 기간동안 시스템 내에 순 축적된 엔트로피(dS/dt)는 1.57 MJ m-2 K-1이었다. 탄소 흡수 효율(CUE)은 1.25~1.62, 물 사용 효율(WUE)은 1.98~2.92 g C (kg H2O)-1이었고 모두 옥수수의 성장과 함께 증가하였다. 극심한 가뭄으로 관개가 더 빈번하게 행해진 2012년의 경우, σ와 J가 모두 평년보다 10% 많은 최대값을 보였고, 그 결과 서로 대부분 상쇄되어 dS/dt는 평년보다 조금 높은 수준에 머물렀다. 가뭄 중에도 빈번한 관개로 인해 엔트로피 수송의 주된 경로가 현열플럭스에서 잠열플럭스로 바뀌면서 생산량과 CUE는 평년 값을 웃돌았으나 물과 빛의 사용 효율은 오히려 낮아졌다. 이러한 결과에 근거하여 관개된 옥수수 생태-사회시스템의 지속가능성의 변화를 평가하기에는 아직 여러가지 문제가 남아있다. 자기-조직화 과정은 시스템과 주변 간의 경도를 효과적으로 감소시키는 역할을 한다. 따라서 엔트로피 자료와 함께, 지속가능성의 척도가 되는 자기-조직화 역량을 나타내는 스펙트랄 엔트로피, 또는 하부시스템의 구조 및 에너지·물질의 흐름의 강도와 방향의 변화를 가늠할 수 있는 역학적 과정망(dynamic process network) 분석 등의 추가 연구가 병행되어야 한다.

음악재능 청소년의 음악열정: 음악가치, 음악만족감 및 음악성취감 간의 관계를 중심으로 (Musically Talented Adolescents' Passion for Music: On the Relations of Music Valuation, Satisfaction in Music, and Music Accomplishment)

  • 안도희;김유리;홍성아
    • 영재교육연구
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    • 제27권1호
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    • pp.81-96
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    • 2017
  • 본 연구에서는 음악재능 청소년들을 대상으로 이들이 지닌 음악에 대한 열정(조화열정, 강박열정)의 고 저에 따른 군집 간 음악가치, 음악만족감 및 음악성취감이 차이가 나타나는지를 살펴보고, 음악가치와 음악성취감 간의 관계에서 음악열정과 음악만족감의 매개효과를 탐색해보고자 하였다. 본 연구 대상은 경기, 충남 및 부산지역에 소재한 예술고등학교에 재학 중인 음악 전공학생 총 599명이었으며, 이들 중 응답이 불성실한 학생들을 제외한 나머지 총 524명을 최종분석 대상으로 선정하였다. 본 연구결과, 음악열정 유형의 고 저에 따른 군집이 4개(고열정, 조화열정, 강박열정, 저열정)로 나타났으며, 이들 4개 집단 간 음악가치, 음악만족감 및 음악성취감에서 유의한 차이가 있는 것으로 나타났는데, 특히 조화열정과 강박열정 모두 높게 지니고 있는 고열정 집단이 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로 강박열정은 낮지만 조화열정이 높은 조화열정 집단이 높게 나타났고, 조화열정과 강박열정 모두 낮은 저열정 집단이 가장 낮은 것으로 나타났다. 또한 음악가치와 음악성취감 간의 관계에서 열정(조화열정, 강박열정)과 음악만족감이 매개하는 것으로 나타났는데, 특히 조화열정이 강박열정에 비해 음악성취감에 미치는 직 간접 효과가 상대적으로 크게 나타났다. 이와 아울러, 음악가치의 영향을 받은 조화열정과 강박열정 모두 음악성취감에 직접적으로 영향을 미치며, 음악만족감을 거쳐 음악성취감에 간접적으로 영향을 미치기도 하는 것으로 나타났다. 즉, 강박열정보다 조화열정을 추구할 때 음악재능 청소년들의 음악성취감이 더욱 크게 나타나고 있음이 입증되었다. 이와 같은 본 연구결과를 토대로 볼 때, 음악재능 청소년들의 음악성취감 증진을 위해 이들로 하여금 강박열정보다는 조화열정을 추구할 수 있도록 지도해 줄 필요가 있는 것으로 기대된다.

등숙기의 차광 처리에 의한 광합성능 및 쌀 수량 변화 (Change of photosynthetic efficiency and yield by low light intensity on ripening stage in japonica rice)

  • 이민희;강신구;상완규;구본일;김영두;박홍규;이점호
    • 농업과학연구
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    • 제41권4호
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    • pp.327-334
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    • 2014
  • 최근 육성된 고품질 벼 품종인 보람찬, 호품 및 호농을 공시하여 질소 시비량(9, 18 kg/10a) 및 출수 직후 차광처리(50, 70%)에 의한 등숙기 일조부족이 광합성 특성 변화와 수량 및 수량구성형질 등에 미치는 영향을 검토한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 등숙기 차광처리에 의해 Fv/Fm 및 SPAD값은 차광률이 높을수록 그 감소율이 적었으며, 질소 시비량을 증가에 따른 유의적인 변화는 없었다. 다른 품종과 달리 호농의 경우 18 kg 처리시 자연광에서 자란 시료에서도 감소율이 완만하게 나타났다. 2. 등숙기 차광처리에 의해 천립중과 수량은 차광에 따라 감소하였고, 차광률에 따라 더 높은 감소율을 보였다. 천립중은 세 품종 중 보람찬이 가장 많이 감소하는 경향을 보였다. 차광 70% 처리시 질소 시비량의 증수에 따라서 감소율이 더 급격히 나타나 등숙기 일조부족에 질소질 비료의 추가시용은 비효율적임을 알 수 있었다. 3. 등숙기 차광처리시 백미 단백질 함량은 증가하였고 50% 차광 보다 70% 차광에서 높았으며, 호농이 보람찬과 호품에 비해 단백질 함량의 변화가 적었다. 4. 등숙기 차광처리시 아밀로스 함량 변화는 감소하는 경향을 보였으며, 호농이 보람찬과 호품에 비해 변화가 적었다. 5. 등숙기 차광처리에 따른 쌀의 품위 분석 결과 보람찬과 호품은 차광에 의해 완전립 비율이 차광율 70%일 때 64.8-70.9%로 크게 감소하였는데 이는 분상질립의 증가로 인한 것으로 판단된다.

침수처리(湛水處理) 및 유기물(有機物) 첨가(添加)가 답토양(畓土壤)의 Fe, Mn 및 SiO2의 용출량(溶出量)에 미치는 영향(影響)에 관(關)한 연구(硏究) (Effect of Flooding and Organic Matter to the Release of Iron, Manganese, and Silica in Soils)

  • 박영선;오왕근;박내정
    • 한국토양비료학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.1-5
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    • 1968
  • 수량(收量)이 낮은 답토양(畓土壤)에 역분해성(易分解性) 유기물(有機物)로서 Soluble Starch를 첨가(添加)하여 $30{\pm}2^{\circ}C$에서 21 일간(日間) 담수(湛水) Incubation 하면서 토양(土壤)의 pH, Eh 변화(變化), 수용성(水溶性) Fe, Mn 및 $SiO_2$의 용출량(溶出量)을 조사(調査) 연구(硏究)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 유기물(有機物)을 첨가(添加)할 경우(境遇)에는 유기물(有機物)을 처리(處理)하지 않았을때 보다 초기(初期) 1주일간(週日間) Eh는 200mv 더 낮아 환원(還元)이 심(甚)하였다. 2. pH는 무처리(無處理)에서는 담수초기(湛水初期) 약간 하강(下降)하는 경향(傾向)이다가 계속(繼續) 상승(上昇)하여 pH 6.0 정도(程度)를 유지하였으나 유기물처리시(有機物處理時)에는 초기(初期)에는 급격(急激)한 환원(還元)에 의(依)해 pH가 상승(上昇)하였다가 7 일후(日後)에는 떨어져서 계속(繼續) pH 4.5 정도(程度)를 유지(維持)하였다. 3. 유기물(有機物)을 처리(處理)하지 않았을때는 수용성(水溶性) Fe, Mn 및 $SiO_2$는 담수환원(湛水還元)에 의(依)하여 약간 증가(增加)를 보이고 있으나 유기물처리시(有機物處理時)에는 수용성(水溶性) Fe는 약(約) 20배(倍), Mn 약(約) 10배(倍) $SiO_2$는 3배정도(倍程度)로 증가(增加)하였다. 4. 유기물(有機物) 처리시(處理時)에 수용성(水溶性) Mn 및 $SiO_2$의 용출량(溶出量)은 pH와 유의적(有意的)인 상관관계(相關關係)([$H^+$] & Mn ${\gamma}=0.734^{**}$, [$H^+$] & $SiO_2$ ${\gamma}=0.750^{**}$)가 있었으며 pH5.0 이하(以下)에서 용출량(溶出量)이 급증(急增)하였다.

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다수계(多收系) 수도품종(水稻品種)에 대(對)한 부숙(腐熟) 오니(汚泥) 시용량(施用量) 결정(決定) (Study on the Optimum Levels of Sewage Sludge Application for High Yielding Rice Variety)

  • 오왕근;이춘수;곽한강;황기성
    • 한국토양비료학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.50-57
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    • 1985
  • 맥주오니(麥酒汚泥)의 시용적합(施用適合) 및 시용량(施用量)에 대(對)하여 화동(華東) 식양토(埴壤土)에 서광(曙光)벼를 공시(供試)한 포장시험(圃場試驗)으로부터 얻어진 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. (1) 최고수량(最高收量)을 생산(生産)한 부숙오니(腐熟汚泥)의 적정시용량(適正施用量)은 화학비료(化學肥料)($N-P_2O_5-K_2O$)15-10-10kg/10a와 병용시(倂用時)는 338(오니질소(汚泥窒素): 16.9)kg/10a, 7.5-10-10와 병용시(倂用時)는 430(21.5)kg/10a, 무비시(無肥時)에는 최고오니(最高汚泥) 수준(水準)인 544(27.2)kg/10a이었다. (2) 화학비료(化學肥料)를 증시(增施)하거나 또는 화학비료(化學肥料) 시용여부(施用如否)에 관계(關係)없이 오니(汚泥) 시용량(施用量) 증가(增加)와 비례(比例)하여 생육시기별(生育時期別) 경수가 증가(增加)하였다. (3) 화학비료(化學肥料) 질소(窒素) 및 오니(汚泥)의 적정량(適正量) 이상(以上)의 다량시용(多量施用)으로 주당수수(株當穗數)는 증가(增加)한 경향(傾向)이나 등숙율(登熟率) 저하(低下)로 수량(收量)이 감소(減少)하였다. (4) 이는 화학비료(化學肥料) 또는 오니(汚泥) 다량(多量) 시용시(施用時) 토양중유효질소(土壤中有效窒素) 함량(含量)이 많아서 수도(水稻) 유수형성기(幼穗形成期) 이후(以後) 수확기(收穫期)까지 경엽중(莖葉中) 질소함량(窒素含量) 과다(過多)에 기인(基因)된 것으로 생각된다. (5) 수량증가(收量增加)에 지배적(支配的)이었던 등숙율(登熟率)과 수도경엽중(水稻莖葉中) 생육시기별(生育時期別) 규산함량(珪酸含量) 및 규산(珪酸)/질소함량비(窒素含量比) 와는 정(正)의 상관관계(相關關係)가 있었다. (6) 오니질소(汚泥窒素)의 최대이용율(最大利用率) 및 흡수질소(吸收窒素) 생산효율(生産效率)은 화학비료(化學肥料)(15-10-10kg/10a)와 병용(倂用)한 경우에는 각각(各各) 16.6%, 31.9kg(정조(正租)/kg, N), 오니(汚泥) 단용시(單用時)는 각각(各各) 19.0%, 31.8kg(정조(正租)/kg, N)이었다.

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수도(水稻)에서 여러 질소효율의 개념(槪念)과 상호관계(相互關係) (Concepts concerning various nitrogen efficiencies and their interrelation in rice plant)

  • 박훈
    • 한국토양비료학회지
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    • 제8권2호
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    • pp.69-80
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    • 1975
  • 수도(水稻)의 수량(收量)과 여러가지 질소효율간, 질소효율 상호간(相互間), 효율과 흡수량간(吸收量間)의 관계(關係)를 설정(設定)하고 3개(個) 연간(年間)의 3요소시험(要素試驗) (30~50개지역(個地域)) 결과자료(結果資料)로 검토(檢討)하였다. 설정(設定)된 상호관계(相互關係)는 고도유의상관(高度有意相關)을 보이므로 실험결과(實驗結果)에 잘 일치(一致)하였다. 시비하(施肥下)에서 다수성(多收性)은 시료(肥料)의 이용율(利用率)(Eu)을 증가(增加)시켜 일차적(一次的)으로 질소흡수(窒素吸收)를 증가(增加)시키고 흡수시료질소吸收肥料窒素(Nf) 효율(Ef) 및 시비효율(Fe)을 증가(增加)시키며 이차적(二次的)으로 질소효율(E)을 증가(增加)시키는데 의존(依存)한다. 흡수(吸收)된 토양질소(土壤窒素)(Ns) 효율(Es)은 Ef보다 E에 대(對)한 기여도(寄與度)가 컸으며 모든 질소효율은 동반질소(同伴窒素)의 흡수량(吸收量) 및 상대(相對)되는 다른 질소효율에 역상관(逆相關)을 보였다. Es와 Ef는 1. 감법(減法) 2. Cs (Cs=Ns/Ns+Nf) 대(對) E plotting 법(法)과 3. 표식비료(標識肥料)를 사용(使用)한 E-Cs 및 Y-Ns Plotting 법(法)이 있으며 Plotting 법(法)은 E-Es Cs+B 식(式) 또는 Y=Es Ns+Ef Nf식(式)을 사용(使用)하며 B=Ef Cf로 Ef Nf와 함께 주어진 조건하(條件下에서 상수(常數)로 본다. Es는 Ef보다 대부분(大部分)의 경우 (80%) 크며 포장간(圃場間)에 Es보다 Ef에 차이가 크며 Ef는 특히 비료(肥料)의 형태(形態)에 의존(依存)한다. 설정검토(設定檢討)된 상호관계(相互關係)는 다음과 같다. 1. Y=$Es{\cdot}Ns+Ef{\cdot}Nf$ (Y는 수량(收量)) 2. E=$Es{\cdot}Cs+Ef{\cdot}Cf(Cf=Nf/Ns/Nf)$ 3. E=b-aN, E=E, Es 또는 Ef이고 N=N, Ns 또는 Nf이다. (E=Y/N, N=Ns+Nf), b는 주어진 조건(條件)에서의 E의 이론적(理論的) 최대치(最大値)이고 a는 Y=EN 곡선(曲線)의 N=0에서의 접선(接線)의 기울기이다. 4. Fe=$Ef{\cdot}Eu$, Se=$Es{\cdot}Eu$ (Se는 토양유효질소의 종조생산효율) 5. E=$Se{\cdot}Cs/Eu+Fe{\cdot}Cf/Eu$ 6. Y=$Es{\cdot}Eu{\cdot}Sf+Ef{\cdot}Eu{\cdot}Fn$ 또는 Y=$Es{\cdot}Eu{\cdot}Ea{\cdot}Sn+Ef{\cdot}Eu{\cdot}Fn(Sf=Ea{\cdot}Sn$, Ea는 비료질소(肥料窒素)와 대등(對等)한 토양유효질소(Sf)를 전토양질소(全土壤窒素)(Sn)로 나눈 유효화율).

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환경장애(環境障碍)에 대(對)한 수도(水稻)의 생리반응(生理反應) II IR667계통(系統)과 장려품종(奬勵品種)의 엽녹소질소(葉綠素窒素) 및 가리함량(加里含量)에 대(對)한 저온(低溫)의 영향(影響) (Physiological Respone of Rice Plant Enviromental Stress II Effect of low temperature on the contents of chlorophyll, nitrogen and potassium m leading local and IR667)

  • 박훈;김영우;김영섭
    • 한국토양비료학회지
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    • 제6권4호
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    • pp.231-237
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    • 1973
  • Phytotron을 사용(使用) 열대형질(熱帶形質)인 IR667 계통(系統)(수원 213 및214)과 기존장려품종(진흥(振興) 및 팔달(八達))의 생육(生育) 시기별(時期別)(묘대말기(苗代末期), 최분기(最分期), 출수기(出穗期))로 저온처리(低溫處理)($15^{\circ}C$, $20^{\circ}C$, $25^{\circ}C$, 3일(日) 및 7일간(日間))를 하여 엽록소(葉綠素), 질소(窒素) 및 가리(加里) 함량(含量)의 변화(變化)를 상부제(上部第) 2엽신(葉身)에서 조사(調査)하였다. 1. chl. 함량이 $25^{\circ}C$ 에서는 IR667계통(系統)이 장여품종(奬勵品種)보다 크나 $20^{\circ}C$이하(以下)에서는 그 반대(反對)였으며 chi. a/b 값은 장려품종(奬勵品種)이 언제나 큰 경향이다. 2. 엽록소함량(葉綠素含量)은 생육(生育)에 따라 감소(減少)하며 chl.a가 b 보다 저온(低溫)에 의(依)한 감소(減少)가 크고 묘대기(苗代期)가 저온(低溫)의 영향(影響)을 가장 심히 받았다. 3. chl. 함량(含量)이 증가(增加)할수록 chl. a/b 값도 증가(增加)하는데 장해(障害)를 받으면 chi.당(當) a/b. 비율(比率) 증가(增加)가 감소(減少)하며 저온(低溫)에 약(弱)한 IR667이 장려품종보다 더욱 감소(減少)한다. 4. Chl. 잔존율(殘存率)로 보아 IR667계통(系統)이 장려품종(奬勵品種)보다 저온장해(低溫障害)를 크게 받는다. 5. 전질소(全窒素) 및 methanol 가용질소(可溶窒素)(S-N)는 저온(低溫)에 의(依)하여 감소(減少)하는 경향(傾向)이다. 6. chl. (a+b)/S-N 값은 생육(生育)에 따라 감소하며 온도(溫度)에 크게 영향(影響)받지 않으며 장려품종(奬勵品種)이 언제나 큰 경향(傾向)이다. 7. 저온(低溫)에 의하여 K함량(含量)은 감소(減少)하는 경향(傾向)이며 methanol 가용(可溶)K가 증가(增加)하면 chlorophyll 함량(含量)도 증가(增加)하는 경향(傾向)이다. 8. IR667이 고온(高溫)에서 생체당(生體當) chlorophyll 함량(含量)이 많은 것은 이의 다수성(多收性)의 한 원인(原因)이며 chl. /S-N가 적은것은 엽신(葉身)의 저온(低溫)이나 비절(肥切)에 의(依)한 적변(赤變)의 한 원인(原因)이 될 것으로 보였다.

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멕시코 톨루카 지역의 겨울 기온상승에 따른 한국 밀 품종의 출수생태 변이 (Variation in Heading States of Korean Winter Wheat under Winter Temperature Rise of Toluca in Mexico)

  • 박태일;정유란
    • 한국농림기상학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.99-108
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    • 2016
  • 최근 겨울 기온이 상승하면서 밀의 파종시기가 변화되고 있다. 겨울 밀의 경우, 파성 소거에 필요한 저온 노출지속기간이 충족되지 않으면 출수뿐만 아니라 생육이 불안정해질 수 있다. 한국의 농촌진흥청 국립식량과학원은 국제옥수수밀 연구소의 멕시코 톨루카에서 한국의 기후에 맞는 밀 육종을 위해 1996년 이후 지속적으로 밀 적응시험을 수행해 왔다. 그러나 톨루카의 최근 겨울기후가 상승하는 등 이상기후 발생에 의해 밀 파종시기 및 생육에 변화가 발생하였고 이에 따라 우리나라 겨울 밀의 육종 및 적응시험 전략의 변화가 필요하여 이를 위한 기초자료를 제공하고자 본 연구를 수행하였다. 2013년과 2014년에 파종된 CIMMYT 교배 품종과 우리나라 겨울 밀 교배 품종의 출수생태를 그룹별(II and III) 저온 노출지속기간의 변화와 결합하여 파종시기의 변화에 따른 저온 노출지속기간과 출수율에 미치는 영향을 분석하였다. 2013년 11월 6일, 22일, 12월 6일로 3회 파종시기에서 11월 6일에 파종한 것은 저온 노출지속기간은 충분히 충족되지 않았고, 14일 이후인 11월 22일과 12월 6일에는 저온 노출지속기간이 충족되었다. 그러나 2014년 11월 5일과 20일에 파종한 경우는 저온 노출지속기간이 충족되었고, 오히려 12월 5일에 파종한 것에서 저온 노출지속기간이 충족되지 않았다. 이것은 2012년 이후 11월에 빈번한 고온 발생에 의해 11월 파종 후 저온 노출지속기간을 충족시키지 못했던 반면, 2014년 11월 일별 최저기온은 $3.0^{\circ}C$ 미만으로, 11월 파종 후에도 저온 노출지속기간을 충족할 수 있는 기후환경이 유지되었기 때문인 것으로 판단된다. 또한, 우리나라 겨울 밀의 품종 개량 및 적응시험에서 춘파성인 그룹 II는 3회 파종시기 변경에 따라 출수율의 증감 차이가 확실하지 않았는데, 추파성인 그룹 III는 파종시기별 출수율이 뚜렷하게 나타나서 추파성인 그룹 III가 파종시기 이동에 더 민감할 것으로 판단되어 shuttle breeding의 효과가 더 클 것으로 보인다. 또한, 가까운 미래 기후변화 시나리오 전망에 적용한 결과, 톨루카에서 그룹 II의 미래 적정 파종시기는 예측되었지만, 그룹 III에서는 미래 적정 파종시기를 아예 예측할 수 없었기 때문에 추파성인 그룹 III에 대한 shuttle breeding 에는 이러한 점이 고려되어야 할 것으로 판단된다.

삼차원 자기공명영상법의 뇌 구조 영상을 위한 최적화 연구: 센스인자 변화에 따른 신호변화 평가 (Optimizations of 3D MRI Techniques in Brain by Evaluating SENSE Factors)

  • 박명환;이진완;이강원;류창우;장건호
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제13권2호
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    • pp.161-170
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    • 2009
  • 목적 : 평행영상(Parallel imaging)기법의 개발로 긴 촬영시간 때문에 종종 사용되지 못하던 삼차원 영상기법이 최근 들어 환자 병을 진단하는데 새로이 사용되고 있다. 이 연구의 목적은 최근에 뇌 영상에서 개발되어 이용되고 있는 삼차원 자기공명영상을 사람의 뇌에서 짧은 시간 내에 얻을 수 있도록 2차원 평행영상 기법을 사용한 최적화 방법을 연구하는데 있다. 대상 및 방법 : 검사 장비는 3.0T 자기공명영상장치를 이용하였으며 8-채널 SENSE(sensitivity encoding) 머리 코일을 이용하였다. 팬텀 및 3명의 사람 머리에서 영상을 얻었다. 세 가지의 삼차원 영상법인 3D T1WI, 3D T2WI 및 3D FLAIR 영상 방법에 대하여 평행인자(SENSE factor)의 변화에 따른 팬텀 영상을 얻었다. 각각의 영상법에서 영상획득에 적당한 SENSE 인자를 찾기 위해 Phase encoding 방향과 Slice encoding 방향을 조합한 SENSE 인자를 변화시키면서 영상을 얻었다. 영상분석을 위하여 특정영역(ROI)를 설정한 후에 신호대 잡음비 (Signal-to-noise ratio, SNR), 감소분율(Percent Signal Reduction Rate, %R), 대조도(contrast-to-noise ratio, CNR)를 계산하였다. 결과 : 팬텀을 이용한 SENSE 인자 변화에 따른 SNR 및 %R 값의 변화 결과 3D T1WI 방법에서 SENSE 인자를 사용한 것들 중에서 SENSE 인자를 총 3인 경우 약 0.2%의 신호 감소가 나타났고 영상시간은 5분 이내였다. 3D T2WI 방법의 경우 SENSE 인자를 사용한 것들 중에서 SENSE 인자를 총 3인 경우에 약 1.0% 신호 감소가 나타났고 영상 시간은 약 5분 이내였다. 3D FLAIR 방법의 경우 SENSE 인자를 사용한 것들 중에서 SENSE 인자를 4를 사용한 경우에 약 0.2% 신호 감소가 나타났고 영상시간은 약 6분이었다. 사람을 대상으로 할 경우 3D T1W 및 3D T2W영상에서 SNR 및 CNR은 SENSE 인자를 3으로 한 경우에서 SENSE 인자를 4로 한 경우 보다 높게 나타났다. 3D FALIR 영상의 경우 CNR은 SENSE 4에서는 SENSE 3에 비하여 낮았다. 결론 : 본 연구에서는 3가지 3차원 영상법을 실제 임상적용이 가능한 시간 영역에서 SENSE 인자를 변화 시키면서 치적의 영상을 얻도록 하는 연구를 실시한 결과 SNR 감소를 최소화 하면서 영상획득 시간을 약 5분에서 6분 정도 소요되는 2차원 SENSE 인자를 찾았다. 이를 뇌 영상에 적용하였을 경우 SENSE 인자를 적용하지 않은 경우와 비교하면 신호 감소는 최소화 하면서 영상의 질은 큰 영향을 주지 않은 것으로 나타났다. 3D T1W및 3D T2W는 SENSE 인자를 3으로 3D FLAIR인자는 SENSE 인자를 4로 하는 것이 환자를 대상으로 한 뇌 영상에 적합하다고 생각된다. 앞으로는 이들 영상법이 뇌 영상뿐만 아니라 다른 영역의 영상에 적용을 위한 최적화가 필요하다고 생각된다.

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PCR 과정의 오류 관리를 위한 Fault Tree Analysis 적용에 관한 시범적 연구 (Feasibility Study on the Fault Tree Analysis Approach for the Management of the Faults in Running PCR Analysis)

  • 임지수;박애리;이승주;홍광원
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제50권4호
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    • pp.245-252
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    • 2007
  • FTA(fault tree analysis)는 system 오류 관리를 위한 정성적/정량적 기법으로 적용되고 있다. FTA를 적용한 PCR의 오류 관리 system의 구축을 위한 시범적 단계로서 PCR 실행의 여러 단계 중 가장 간단한 단계인 '반응액의 제조 및 PCR 기기 사용 단계'를 모델로 하여 분석하였다. PCR 실행시 발생할 수 있는 오류를 연역적 논리 방식에 의해 fault tree의 형태로 규명하였다. Fault tree는 오류 관리의 최상위 요소인 top event를 중심으로 중간 계층을 이루는 intermediate events와 최하위의 요소인 basic events로 세분하여 구성하였다. Top event는 '반응액의 제조 및 PCR 기기 사용 단계에서의 오류'; 중간계층 events는 '기기 유래 오류', '실험행위 유래 오류'; basic events는 '정전상황', 'PCR 기기 선정', '기기 사용 관리', '기기 내구성', '조작의 오류', '시료 구분의 오류'로 분석되었다. 이로부터 top event의 원인 분석 및 중요 관리점을 도출하기 위하여 정성적/정량적 분석을 실시하였다. 정성적 기법으로 minimal cut sets, structural importance, common cause vulnerability를 분석하였고, 정량적 기법으로 simulation, cut set importance, item importance, sensitivity를 분석하였다. 정성적 분석과 정량적 분석의 결과에서 '시료 구분의 오류'와 '기기 조작의 오류'가 제 1중요관리점; '기기 관리의 오류'와 '내구성에 의한 오류'는 제 2중요관리점으로 일치되게 나타났다. 그러나 '정전상황'과 '기기 선정의 오류'는 정성적 분석에서만 중요관리점으로 분석되었다. 특히 sensitivity 분석에서 '기기 관리의 오류'는 사용 시간이 경과함에 따라 가장 중요한 관리점으로 부각되었다. 결론적으로 FTA는 PCR 모델 case에 대한 오류의 원인 분석 및 그 방지를 위한 중요관리점을 제시함에 따라, 궁극적으로 미래에 PCR의 오류 관리 system을 완성할 수 있는 효과적인 방법으로 사료된다.