• 한국자원공학회지
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• 제55권6호
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• pp.576-587
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• 2018

광물찌꺼기적치장 안전 모니터링을 위한 적치장 안전에 영향을 미치는 요소를 분석하고 이러한 요소를 감시할 수 있는 계측장비를 검토하였다. 또한, 이러한 결과를 국내 광물찌꺼기 적치장(20개소, 18개 광산)에서 발생되는 결함에 대해 적용 가능한 계측장비를 선정하였다. 요소분석은 표면 침식, 파이핑 및 사면 불안정으로 구분하여 평가하였으며, 이를 다시 세분하여 표면 침식은 식생, 복토층 및 광물찌꺼기, 파이핑은 차수층, 우수배제시설 및 침출수, 사면불안정은 사면, 콘크리트 옹벽 및 석축으로 구분하여 결함의 지표 및 계측항목을 설정하였다. 계측은 주로 상시 및 변위계측이 가능한 CCTV의 활용이 높게 평가되었으며, 전기비저항탐사, 음향계측기, 다점온도모니터링, 구조물경사계, 강우량계 및 유량계 등의 활용도가 높은 것으로 평가되었다. 또한, 국내 적치장에서 발생되는 결함에 적용한 결과, 주로 파이핑과 관련된 차수층, 우수배제시설 및 침출수에서 결함이 주로 발견되어 이와 관련된 계측장비의 활용이 높은 것으로 평가되었다.

• 한국습지학회지
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• 제24권1호
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• pp.38-43
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• 2022

스마트(Smart) 하수처리장은 하수처리 전 과정에 대한 ICT 기반의 실시간 모니터링, 원격 제어 관리 및 지능화 체계를 구축하여 안전하고 깨끗한 물환경을 조성하는 것을 의미한다. 이러한 스마트 하수처리장의 핵심이 되는 기술이 계측기를 활용한 운전제어 기술이라 할 수 있다. 본 연구진은 국내에서 진행중인 하수처리장 지능화 연구사업들을 참고하여 지능화사업 구축 시 필요한 운전제어 기술들을 분석하고 제시하였다. 분석 결과 규모별 제어, 반류수 제어, 연계처리수 제어, 약품량 제어, 동절기 운영제어, 총 유기탄소 제어까지 총 6개의 제거 기술에 대해 제시하였다. 규모별로는 소규모와 중규모 대규모로 구분할 수 있는 기준을 제시하였고, 반류수 제어의 경우 반류수를 관리할 수 있는 수질 및 유량 센서의 위치를 제시하였다. 연계처리수 제어의 경우 연계처리수가 하수처리장에 미치는 영향과 제어 지점을 제시하였으며, 약품주입량 제어의 경우 지능형 하수처리장 도입에 따라 약품 주입량을 최적화할 수 있는 시스템을 제시하였다. 동절기 운영의 경우 수온 저하에 따른 질산화 저하를 고려하였을 때 제어해야 하는 센서와 펌프를 제시하였다. 총 유기탄소 제어의 경우 향후 오염총량제를 고려한 연동 시스템을 제시하였다. 이러한 운전제어 시나리오들은 향후 지능형 하수처리 알고리즘과 시나리오에 사용될 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.67-75
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• 2008

개별요소방법은 재료의 미시적 거동 및 불연속적 거동과 관련하여 지반공학 분야에서 그 활용이 증가하고 있으나, 기존 개별요소 방법들은 입자형태의 재료들간 상호작용을 위주로 연구되었으며, 이는 지반공학 분야에 개별요소 방법을 제한적으로 적용하는 주요 원인이 되었다. 최근 기존 개별요소 방법에 흙, 암반 및 투수성 매질에서의 물 흐름을 고려한 수리연동 기법의 적용연구(Kawaguchi et al., 2003; Shimizu, 2004)가 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 개별요소방법에 수리연동 기법을 적용하여 수압조건별 지반의 공동생성 및 확장에 대한 수치해석을 실시하였다. 직사각형 해석요소에 입자크기와 초기 간극률 조건에 대한 개별요소 및 경계면 생성 후, 서보 제어방법을 통한 경계면 응력조건을 구현하였다. 수리거동의 고려는 연속방정식과 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 압력과 속도를 구한 후, 입자와 유수간의 상호작용을 풀어가는 방식(Tsuji, 1993)으로 수행하였다. 구속압 조건($0.1MP{\alpha},\;0.5MP{\alpha}$)에 대하여 해석모델 중앙지점에 7단계로 증가되는 수평방향 유속을 재하하고, 재하지점 인근의 개별요소 이동 및 지점별 유량, 유속, 압력, 경계면 응력변화 등을 분석하였으며, 해석조건에 따라 개별요소와 수리 영향의 상호거동을 통한 공동생성 및 확장, 한계압력 발생 등을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.18-18
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• 2020

금강하구와 같이 막힌 대형 하구는 근본적으로 복잡한 물리화학적 프로세스와 다양한 이해당사자간의 갈등 때문에 단편적인 접근으로는 관리의 한계가 있을 수밖에 없는 환경이다. 더욱이 하굿둑의 갑문을 열어 하구순환을 복원하는 해수유통 사업은 그 자체가 가지는 환경적 효용성의 확인과 기존 용수이용 체계의 전면적 변화와 관련된 상당한 비용이 요구된다는 면에서 특별한 논란이 되어왔다. 본 연구는 해수유통으로 인한 금강 하구해역의 수리, 수질, 퇴적 및 생태 등 다양한 환경적 변화를 집중적인 현장 조사 및 통합 모델링을 통해 정량적으로 예측하고 이를 지역 이해당사자 논의 체계인 금강하구해역정책협의회에 제공함으로써 해수유통과 연관된 이해당사자 간 갈등을 완화하고 과학적 자료에 근거한 정책결정을 지원하기 위해 수행되었다(과학-정책의 통합). 조사연구는 하굿둑 갑문 개방에 따른 다양한 시나리오별로 해수유통으로 인한 영향을 하구해역(하굿둑의 바다 쪽 해역)과 하구호(하굿둑의 하천 쪽 담수역)에 미치는 영향을 검토하였다(하천-하구호-연안해역의 공간적 통합). 시나리오는 하구해역정책협의회의 요구사항을 반영하여 개발되었고, 시나리오별 영향파악은 수리(조석 및 파랑 포함), 퇴적물 이동 및 수질은 Delft3D모델을, 유역으로부터의 유량 및 오염물질 부하량은 분포형 비점모델인 STREAM을, 김양식과 이매패류 생산량을 추정하는 생태모델은 통계기반의 포인트 모델을 통해 이루어졌다(수리-퇴적-수질-생태계 모델의 통합). 시나리오 분석결과, 상시 해수유통을 제외한 대부분의 하굿둑 부분 개방 시나리오에서는 하구해역에 미치는 영향이 제한적으로 나타나는 것으로 예측되었다. 이는 하굿둑 부분 개방에 따른 담수방류량 및 이에 대응하는 해수의 유동패턴이 현재와 크게 달라지지 않음을 반영한다. 반면 하구호에 대한 영향은 하구해역에 비해 하굿둑 갑문 운영시나리오에 따라 상대적으로 민감하게 변화되는 것으로 예측되었다. 갑문의 부분 개방을 통해 하구호의 수위를 현재 대비 5cm~50cm 변화시켰을 때 1psu 염분의 저층에서의 침투거리는 하굿둑 상류 6km~18km 정도로 예측되었고 갑문 개방에 의해 염분 침투 거리의 조절이 가능할 것으로 나타났다. 단, 사용된 통합모델은 수년간의 검보정 과정을 반복적으로 수행하여 예측의 정확도를 지속적으로 개선하였지만, 모델운영 자체의 불확실성을 고려할 때 실제 해수유통을 위해서는 시범개방을 통해 모델 예측의 결과를 확인할 필요가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.251-251
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• 2020

원주시를 비롯한 남한강 지류인 섬강의 중·하류 지역에서의 물 부족 및 수해를 방지를 위하여 남한강 지류인 섬강 유역에 횡성댐이 건설되었다. 그러나 상수원으로 이용되는 타 댐에 비해 횡성댐의 최근 5년간 TOC와 BOD₅의 평균 농도가 높은 것으로 나타났다. 횡성댐 유역의 수질 오염은 원주시와 횡성군의 식수원인 횡성호의 수질에도 악영향을 미치게 되어 이에 대한 개선책이 필요하다. 이에 본 연구에서는 횡성댐 유역의 주요 유입하천을 대상으로 오염원 현황을 파악하고 홍수기 유량·수질 모니터링을 통한 오염원 특성 및 기여도를 분석하였다. 이를 바탕으로 SWAT 모형을 구축한 후 횡성댐 유역 내 주요 우심하천인 구사천과 횡성댐 말단 지역에 대해 적용 가능한 총 5가지의 수질개선 대책 시나리오를 구성하여 유역 모델링을 통한 전체유황, 홍·풍·평수기, 저·갈수기 수질 오염 저감 효과를 분석하였으며, 추가적인 수질개선 대책으로 지역적 특성을 반영하여 오염원별 다양한 관리대책을 제시하였다. 우심하천인 구사천의 경우 마을하수도 설치에 대한 오염부하 저감 효과와 벌목에 대한 오염부하 영향에 대한 시나리오를 모델 내 적용하여 분석하였다. 또한 횡성댐 유역 말단에 대해 비가림시설 및 유출방지턱 설치에 따른 오염부하 저감 효과, 표준시비량 적용 및 농업BMPs(물꼬관리, 완효성비료, 볏짚피복, 초생대)에 따른 오염부하 저감 효과를 분석하였다. 시나리오별 수질개선 효과를 분석한 결과, BOD₅는 최소 0.1 ~ 11.6%의 수질개선 효과가 있었으며, T-N은 0.1 ~ 22.3%, T-P는 0.1 ~ 31.8%, TOC는 0.1 ~ 3.8%의 수질개선 효과가 있는 것으로 나타났다. 각 수질항목별 시나리오를 분석한 결과, 비가림시설 및 유출방지턱과 축산분뇨 위탁처리 시나리오, 경작지 표준 시비량 시비 및 농업 최적관리 적용 시나리오의 오염원 저감 효율이 가장 높은 것으로 나타났다. 향후 본 연구에서 제시한 오염저감 시나리오와 수질개선 대책 등을 통해 도출된 결과는 횡성댐 유역의 수질 개선을 위한 대책 수립에 기여할 수 있을 것이라고 판단되나, 횡성호 상류유역의 수질개선만 고려했기 때문에 호소 내 수질관리에 대한 후속 연구가 추가적으로 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.368-368
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• 2020

최근 초대형화 되어 나타나고 있는 이상홍수와 지진 등에 의한 저수지 붕괴와 같은 대규모 비상상황 발생으로 하류지역 주민의 생명과 재산의 피해가 발생하고 있다. 국내의 경우 1996년 이후로 지속적으로 발생하고 있는 이상홍수로 인해 1998년에는 40개,1999년에는 5개의 소규모 저수지가 붕괴되었으며 최근 2013년과 2014년에도 저수지가 붕괴되는 상황이 발생했다. 댐붕괴의 원인은 구조물의 자연적 노화, 극심한 강우나 홍수, 지진, 제체전도, 파이핑, 침윤발생, 월류 및 파랑 등에 의한 자연적 상황 등이 요인이 될 수 있으며, 시공결함, 사고 또는 전쟁과 같은 인위적인 요인으로 발생할 수도 있다. 과거에 설계 및 시공기술이 부족하였거나 경제적인 이유로 부실하게 건설되어 있는 댐이 세계적으로 산재되어 있어 잠재적인 위험을 상당수 내재하고 있는 실정이다. 본연구는 댐의 점진적인 파괴에 의해 발생하는 유출수문곡선을 구하고 파괴의 성질을 예측 및 홍수파를 수리학적으로 추적하기위해 BREACH 모형과 DAMBRK 모형을 사용했으며 극한홍수(PMF)조건과와 최대지진발생(MCE)조건을 적용하여 원주시 관내 저수지 붕괴 모의 시나리오를 구축했다. 저수지 붕괴에 따른 유출수문곡선을 유도하기 위해서 본 연구에서는 기존의 EAP보고서 자료를 참고하여 붕괴지속시간, 붕괴부 평균폭, 붕괴부 측벽면 경사의 변화에 따라 다양한 모의를 수행함으로써 발생되는 붕괴부 유량 수문곡선을 도출하여 각각의 조건들이 붕괴파 형성에 미치는 영향에 대한 분석을 실시하였다. 그 결과 저수지의 붕괴시 첨두유출량에 민감한 영향을 주는 인자는 붕괴지속시간과, 붕괴부 평균폭으로서 이들 값이 붕괴유출량 변화에 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. 최대지진발생(MCE)조건 해석결과 홍수류의 범람으로 인해 홍수파가 하류측으로 진행할수록 완만히 감소하며, 하천 중·상류부 인근 제내지로 홍수류의 범람이 발생하는 것으로 검토되었으며, 극한홍수(PMF)조건 해석결과 최대지진발생(MCE)조건과 같이 홍수파가 하류측으로 진행할수록 완만히 감소하는 특성을 보이며, 하천 전체 구간에서 인근제내지로 홍수류의 범람이 발생하는 것으로 검토되었다. 본 연구는 침수구역 피해규모 산정 및 비상대처계획도를 작성시 기초데이터가 되어 상황별 피해예상지역에 대해 응급행동요령, 주민대피계획비상대처계획을 수립하여 지역 주민생활에 안정을 기여하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권8호
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• pp.485-496
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• 2023

최근 우리나라는 댐 운영에 있어서 다양한 가뭄 대책을 활용하여 가뭄 시 물 부족의 위험 리스크를 줄이기 위해 노력하고 있다. 이를 중심으로 다양한 연구들이 수행되었지만 가뭄 대책의 효과를 경제적인 측면에서 살펴본 연구는 현재 전무한 실정이다. 본 연구에서는 ARIMA와 Copula 기반의 장기간 모의 유입량 생성 모형과 댐별 가뭄 대책을 반영한 댐 운영 모형을 활용하여 전국의 다목적댐을 대상으로 가뭄 대책 시행에 따른 경제적 효과를 평가하였다. 경제적 편익 산정 결과 연계 운영·대체 공급과 비상공급대책의 단위 유량 당 기대 편익이 각각 1,176원과 1,139원으로 가장 높 으며, 비상 용량 활용과 용수공급조정의 편익은 956원과 875원으로 추정된다. 추가로 미래에 가뭄이 심화된다는 가정을 기반으로 가뭄 대책의 경제적 편익의 변화에 대하여 살펴본 결과 유입량 감소로 인한 가뭄 리스크의 변화는 모든 가뭄 대책의 경제적 편익을 높이는 효과를 보였다. 용수공급조정의 경제적 효과는 기존 대비 2.6% 상승하였으나, 연계 운영·대체 공급의 경제적 효과는 기존 대비 11.7% 상승하였다. 이는 가뭄의 위험도가 증가할수록 연계 운영과 대체 공급과 같은 댐 네트워크 기반의 대책이 주요한 것으로 판단된다. 본 연구는 향후 가뭄 대책의 선정과 활용에 있어서 기본자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.541-554
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• 2023

터널 및 에너지/폐기물 저장과 관련하여 지하공간의 활용이 증가하는 추세이다. 지하공간의 안정성 확보를 위해서는 암반균열 및 절리를 보강하는 것이 중요하다. 절리와 같은 불연속면은 암반의 강도를 저하시키고, 지하공간 내부로 지하수 유입을 발생시킬 수 있다. 불연속면 주변의 암반 강도의 증대와 차수를 위해 암반 그라우팅을 활용할 수 있다. 그러나 암반 그라우팅 시 주입재료가 암반 절리 내 원활하게 주입되고 있는지 직접적인 확인에 한계가 있다. 그라우팅 주입재가 사전에 목표한 설계안과 같이 주입되지 않을 시 강도, 내구성 증대 및 차수성 향상 효과를 볼 수 없다. 따라서 실험적으로 평가가 어려운 그라우팅 주입재가 설계대로 주입되고 있는지 수치해석을 활용하여 사전에 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 개별요소 수치해석 프로그램인 UDEC (Universal Distinct Element Code)을 활용한 그라우팅 주입재의 물/시멘트 배합비, 주입압력, 주입유량과 같은 주입변수에 따른 주입성능을 평가하였다. 또한 실내실험을 통해 수치해석 결과와 비교하여 수치해석 모델의 신뢰도를 검증하였다. 본 연구결과는 향후 현장에서 그라우팅 설계 시 주입재의 물성, 주입시간, 펌프 압력과 같은 변수들을 최적화할 수 있는데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 유기물자원화
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• 제15권4호
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• pp.115-124
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• 2007

다량의 유기성 폐기물을 신속히 처리하기 위한 대용량의 반응조 개발이 이루어짐에 따라 대형 반응조 내부에서 재료물질 자체의 물리적 특성변화가 퇴비화에 미치는 영향을 파악하기 위한 연구가 시도되고 있다. 특히 좁은 공간에서 단위 면적당 처리량을 높일 수 있는 수직형 반응조에서는 재료가 갖는 자체적인 무게로 인한 침하 현상이 발생하여 퇴비화공정에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 수직형 퇴비화 반응조 내에서의 수직 높이구간별로 재료물질의 온도, 수분함량, 용적밀도, 고형물함량, 침하거리 등의 물리적 성상 변화를 측정하여 수직형 반응조에서의 침하현상에 의한 효과를 파악하고자 하였다. 이를 위하여 수직형 퇴비화 반응조를 제작하여 계분과 톱밥을 혼합한 퇴비화 재료를 투입한 후 일정한 공기 유량을 주입하면서 퇴비화기간 동안의 반응조 높이별 물리적 성상 변화를 측정 하였다. 실험결과, 각 높이구간별로 최대온도 이후의 온도 재상승에 의한 변동폭은 교반횟수가 증가함에 따라 감소하고 있으며, 각 수직 높이 구간별로는 수직높이가 높아질수록 온도상승폭이 증가하고 있다. 수분함량 변화는 하층부에서의 증발수분이 상층구간으로 이동하게 됨으로써 반응조 높이가 높아질수록 수분함량이 높아지는 결과가 나타났다. 용적밀도는 수분함량 변화와 유사한 경향을 나타내었으며, 수분함량과 용적밀도와는 2차식($R^2=0.94$)의 관계를 보이고 있다. 각 높이구간에서의 고형물 함량은 수직높이가 높아질수록 감소하는 것으로 나타났다. 이와 같은 수직형 반응조에서의 높이구간별 물리적 성상변화는 퇴비화 재료물질의 침하현상에 기인한 것으로 나타났으며, 퇴비화 재료물질의 침하거리를 시간에 따른 1차식($R^2=0.91$)으로 나타내면 Ls(침하거리, cm)=$2.184{\times}T$(시간, day)와 같은 관계식을 얻을 수 있었다. 이러한 수직형 반응조내 재료물질의 침하현상은 자유공기공극(FAS)을 폐쇄시키고 공기투과성(air permeability)을 감소시켜 국부적으로 공기흐름을 저해하거나 혐기성 상태를 유발시키는 원인이 된다.

• 한국식품영양학회지
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• 제22권1호
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• pp.48-56
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• 2009

손바닥선인장 복합물(OCB)의 항당뇨 효과 및 기작을 알아보기 위한 연구의 일환으로, OCB의 급여가 STZ으로 당뇨가 유발된 8주령 수컷 흰쥐의 음수량, 식이 섭취량, 체중, 공복혈당, 당내성에 미치는 효과와 당뇨의 합병증인 고지혈증(중성지방, 유리 지방산, 총 콜레스테롤, LDL-콜레스테롤, VLDL-콜레스테롤, HDL-콜레스테롤)의 개선효과를 조사하였다. OCB는 손바닥선인장의 줄기, 여주, 천화분, 목단피, 산약, 강황과 호로파를 조합하여 제조하였고, 기본사료에 2%와 5%의 수준으로 첨가하여 8주령 rat 수컷에게 3주간 자유 채식시켰다. OCB의 수분함량 약 12%, 조회분 15.4%, 조지방 1.26%, 조단백질 4.9%, 조섬유량 6.3% 및 탄수화물 함량은 60% 이상으로 주성분은 탄수화물이었다. 체중은 NC에 비해 DC, OCB-2와 OCB-5에서 감소하였다. 음수량과 사료섭취량은 NC에 비해 DC가 각각 약 8배 및 1. 5배 이상 증가하였고, OCB-2와 OCB-5는 DC와 비교해 유의적 차이가 없었다. NC의 공복 혈당은 평균 100 $mg/d{\ell}$, DC는 416 $mg/d{\ell}$이었으며, OCB-2는 362 $mg/d{\ell}$, 그리고 OCB-5는 329 $mg/d{\ell}$로 혈당농도의 감소를 보였다. 당내성 실험에서 모든 실험군은 포도당을 급여한지 30분 후에 최고 혈당을 나타냈고, OCB-5는 유의적인 감소를 보였다(p<0.05). 혈장 인슐린 함량도 DC와 비교해 NC, OCB-2, 그리고 OCB-5에서 유의적인 증가를 보였다(p<0.05). 이상의 결과에서 OCB의 급여는 STZ으로 당뇨가 유발된 쥐에서 당뇨의 개선효과가 있는 것으로 판단된다. 또한, OCB의 급여는 당뇨의 합병증인 지질대사에서 혈장의 중성지방, 유리지방산, 총콜레스테롤, LDL-콜레스테롤 그리고 VLDL-콜레스테롤을 모두 DC와 비교해 유의적인 수준으로 감소시켰다(p<0.05). 이러한 결과에서 볼 때, OCB의 급여는 당뇨의 합병증인 지질대사의 이상도 개선하는 것으로 관찰되었다.