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ANN 및 SVR 알고리즘을 활용한 최적 터널지보패턴 선정에 관한 연구 (A study on the optimization of tunnel support patterns using ANN and SVR algorithms)

  • 이제겸;김양균;이승원
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제24권6호
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    • pp.617-628
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    • 2022
  • 터널 건설 시 암반 등급에 따라 다양한 지보재를 적절히 병용하여 지보패턴을 결정하고 시공이 이루어진다. 이 과정에서 시공 경험이 풍부한 전문가의 기술적 판단이 필요한데, 터널 설계의 초기 단계인 타당성 조사 및 기본설계 단계에는 상대적으로 짧은 수행기간과 부족한 자료 및 예산으로 인해 설계에 많은 어려움이 존재한다. 터널 건설의 급증과 함께 축적된 설계 데이터와 머신러닝을 활용한다면, 지보패턴 설계를 보다 신속하고 신뢰도 있게 수행할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 암반등급 판정 및 해당 암반등급에 적합한 지보패턴 설계를 자동화하고자 국내 48개 도로터널의 설계자료 및 지반조사 자료를 수집하였으며, 8개의 입력항목(암종, 전기비저항, 심도, 터널연장, 터널연장에 따른 방재등급, 위험도지수에 따른 방재등급, 터널 종류, 터널 단면적)과 11개의 출력항목(암반등급, 숏크리트 제원 2개 항목, 록볼트 제원 3개 항목, 강지보 제원 3개 항목, 콘크리트 라이닝 2개 항목)에 대한 데이터를 정리하였다. 이와 같이 정리된 데이터를 활용하여 2가지 머신러닝 알고리즘(SVM, ANN)을 활용하여 3가지 머신러닝 모델(S1, A1, A2)을 개발하였으며, 세 가지 모델의 성능을 비교해본 결과 출력값의 데이터 형식에 따라 서로 다른 손실함수를 적용한 ANN 기반의 A2 모델이 가장 뛰어난 성능을 보였다. 본 연구를 통해 머신러닝을 활용한 지보패턴 설계의 가능성을 확인할 수 있었으며, 향후 지속적으로 실제 설계에 사용함으로써 단점을 보완하고 적용성을 개선해 나간다면 설계에 보다 큰 도움을 줄 수 있는 지보패턴 설계 모델을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

해상도 타겟을 이용한 무인항공영상의 품질 평가 (Quality Evaluation of UAV Images Using Resolution Target)

  • 이재원;성상민
    • 한국지리정보학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.103-113
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    • 2019
  • 공간해상도는 영상품질을 평가하는 매우 중요한 파라미터들 중의 하나이다. 본 연구에서는 무인 항공영상의 품질평가 방안의 일환으로 bar target과 Siemens star 도형을 이용하여 공간해상도와 MTF(Modulation Transfer Function)를 평가하는 방안을 제시하였다. 이를 위하여 고정익 eBee(Canon IXUS)로는 비행고도 130m와 260m로 촬영하고, 회전익 GD-800(SONY NEX-5N)으로는 130m, Phantom 4 pro(FC 6310)는 90m 고도에서 각각 촬영하여 정사영상을 제작하여 공간해상도를 측정하였다. 실험결과 공간해상도는 Siemens star와 Bar target 모두에서 카메라에 관계없이 정확히 비행고도에 비례하여 낮아짐을 알 수 있었다. 즉, 서로 상이한 카메라가 탑재된 Canon IXUS(eBee)와 SONY NEX-5N(GD-800)으로 130m의 동일 고도에서 촬영한 영상의 공간해상도는 4.1cm로 동일하였으며, eBee 260m의 경우에는 공간해상도가 8.0cm이었다. 아울러 Siemens star로 측정한 해상도가 Bar target에 비하여 모든 고도에서 1~2cm 가량 낮았다. 영상의 해상도와 명암 정보를 동시에 나타내는 MTF의 ${\sigma}_{MTF}$ 측정에서도 비행고도에 비례하는 일반적인 경향을 알 수 있었다. 하지만 130m 동일고도에서 SONY NEX-5N(GD-800)의 ${\sigma}_{MTF}$ 는 0.36이고, Canon IXUS(eBee)는 0.59로 카메라 성능이 더 좋은 SONY NEX-5N(GD-800)이 우수함을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 무인항공영상의 공간해상도 분석과 품질의 신뢰도 향상에 기여할 것으로 기대한다.

봄철 과수 꽃눈 발육 수준에 따른 저온해 위험도 산정 (Estimation of freeze damage risk according to developmental stage of fruit flower buds in spring)

  • 김진희;김대준;김수옥;윤은정;주옥정;박종선;신용순
    • 한국농림기상학회지
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    • 제21권1호
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    • pp.55-64
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    • 2019
  • 기후변화에 따른 이상난동 현상으로 과수 개화시기는 앞당겨지는 추세이며, 이에 따라 발아-개화기를 전후로 갑작스레 출현하는 저온에 의한 피해사례가 증가하고 있다. 특정 과원 내에서 동일한 저온이 발생하더라도 개별 과수의 현재 발육상태에 따라 저온에 견뎌내는 힘은 각각 다르므로 피해정도와 양상은 다르게 나타나는데, 기존 과수 꽃눈의 발육상태별 동사온도 기준만으로는 기온 공간변이가 큰 임의 지역의 저온해를 예상하기에는 한계가 있었다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하고 조기 대응할 수 있도록 생육추정 모델을 이용해 과수의 생육 수준을 예측하여 봄철 기온 예보자료만으로 저온에 따른 위험수준을 정량적으로 평가할 수 있는 저온해 위험도 함수식을 도출하였다. 저온해 위험 추정식을 2018년을 대상으로 '후지' 사과, '장호원황도' 복숭아, '신고' 배에 적용하여 저온해 발생일과 위험분포의 지리적 양상을 주산지별로 분석한 결과, 4월 8일에 모든 과수에서 저온해가 가장 큰 것으로 나타났다. 대표 주산지로 보면 사과는 거창, 함양, 장수에서, 복숭아는 의성, 청도, 김천, 임실, 남원, 대구에서, 배는 김천, 천안, 아산, 논산, 울산, 경주, 진주 일대에서 피해가 많이 발생했을 것으로 예상되었다. 이 기술은 과수 재배농가의 봄철 저온 피해 경감 및 이상기후에 따른 대응기술 마련에 기여할 것으로 기대된다.

기온에 따른 벼 출수기 생육 반응 및 남한에서 북한 적응 품종 육성을 위한 출수기 목표 생장량 추정 (Growth at Heading Stage of Rice Affected by Temperature and Assessment of the Target Growth Applicable to North Korea for Breeding in South Korea)

  • 양운호;최종서;이대우;강신구;이석기;채미진
    • 한국농림기상학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.108-121
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    • 2021
  • 본 연구는 북한 적응 벼 품종을 남한의 유사 기후 지역에서 육성하는 경우, 북한 지역별로 육성모지 수준의 생장을 위한 출수기 목표 생장량을 추정하기 위하여 기온이 서로 다른 지역(수원, 철원, 진부)에서 6품종의 출수기 벼 생장 반응을 검정하고 북한 지역의 기온에 적용하여 분석하였다. 시험지역, 연도를 합하여 품종의 최고값 대비 지수 성적을 분석하였을 때, 이앙기-출수기 기간의 평균기온과 출수기 초장 및 건물중은 고도로 유의한 2차 함수식의 관계를 보였으며, 초장 최고값은 23.2 ℃, 건물중 최고값은 22.8 ℃에서 나타났다. 각각의 품종에서 이앙기-출수기 평균기온이 낮아짐에 따라 출수 소요일수는 증가하였으나, 출수소요 적산온도는 지역간 차이가 적고 비교적 일정하였다. 시험지역의 토양 특성 차이에 의한 출수기 벼 생육 차이는 적었으며, 시험지역의 기온 처리에 의한 출수기 건물중은 현지시험에서와 같은 양상이었다. 현지시험에서 나타난 품종별 출수소요 적산온도를 북한 지역의 평균기온과 안전 출수 한계기에 대입하여 비교한 결과, 5지역(개성, 해주, 사리원, 남포, 평양)은 중생종까지, 14지역(용연, 신계, 안주, 구성, 신의주, 장전, 원산, 함흥, 평강, 양덕, 희천, 수풍, 신포, 강계)은 조생종만 재배 가능하며, 4지역(김책, 청진, 선봉, 중강)은 출수가 가장 빨랐던 조품도 적응하지 못하는 것으로 분석되었다. 북한의 중생종 재배 가능 5지역은 이앙기안전 출수 한계기 평균기온이 수원보다 0.7~1.2 ℃ 낮았으며, 이들 지역에서는 수원에서 육성한 중생종을 동일한 방법으로 재배하면 수원과 비슷한 수준의 출수기 생장량을 보이는 것으로 분석되었다. 조생종 재배만 가능한 14지역 중 9지역(용연, 신계, 안주, 구성, 신의주, 장전, 원산, 희천, 수풍)의 이앙기-안전 출수 한계기 평균기온은 22.2~23.0 ℃로 철원의 22.9 ℃와 차이가 크지 않았으며, 철원에서 육성한 조생종을 재배하면 철원과 비슷한 수준의 출수기 생장량을 나타내는 것으로 분석되었다. 철원과 같은 수준의 조생종 출수기 생장량 확보를 위해서는 함흥과 강계의 경우 철원에서 나타나는 초장보다 4cm 긴 품종, 평강과 양덕 및 신포의 경우에는 초장은 8~14cm, 주당 건물중은 2~4g 큰 품종을 육성해야 하는 것으로 분석되었다. 종합적으로, 북한 적응 품종을 남한의 유사 기후 지역에서 육성하는 경우, 중생종 재배 가능 지역은 수원, 조생종 재배 가능 지역 중 철원과 기온이 비슷한 지역은 철원에서 육성한 품종을 재배하면 출수기 생장량이 비슷하며, 철원보다 기온이 낮은 지역에 대하여는 철원에서 나타나는 것보다 더 큰 출수기 생장량을 보이는 품종을 육성해야 할 것으로 판단되었다.

벼 품종들의 출수기에 따른 동화산물 생산능력 및 수용기관 크기 변화 (Changes in Sink capacity and Source Activity of Rice Cultivars in Response to Shift of Heading date)

  • 이석영;권용웅
    • 한국작물학회지
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    • 제40권2호
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    • pp.260-267
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    • 1995
  • 출수기를 조정하기 위하여 이앙기를 달리할 경우 광합성 산물을 공급하는 기관과 축적되는 기관 사이에 어떠한 변화가 있는가를 알기 위하여 일본형 벼 품종 상풍과 진흥, 통일형 벼 금강과 밀양23 흐를 가지고 실시한 실험의 결과는 다음과 같이 요약된다. 1. 출수기가 늦어짐에 따라 일본형 벼품종에서는 이앙에서 출수까지의 기간이 짧아지는 경향을 보였으나 통일형에서는 이와 반대의 현상을 보였다. 2. 유효분얼수와 온도 및 일사량과의 관계에 있어서 일교차가 클수록, 일사량이 많을수록 왕성한 분금을 유도하였으며, 적산온도와는 부의 상관관계를 보였고, 온도에 대한 영향은 통일형보다 일본형에서 커서 일본형은 이앙기의 온도가 생육에 저해를 받지 않는 한 일교차가 큰 조기에 이앙할수록 이삭수를 증가시킬수 있으며, 통일형은 그보다 늦은 시기에 유효분약이 많아 분얼적온에 대한 차이를 보였다. 3. Sink capacity로 나타낼 수 있는 주당 영화수의 경우 일본형에서는 8월 16일 이후로 출수기가 늦어짐에 따라 감소하였는데, 통일형에서는 8월 26일 출수한 구에서 최대의 크기를 보여 일반형과 통일형 사이에 수용기관의 크기형성에 필요한 온도조건이 다름을 알 수 있었다. 4. Source activity의 지표로 측정한 엽연소, 질소 및 탄수화물 함량과 광합성 능력은 출수기에는 각 품종간 출수기 차이에 따른 차이가 없었다. 그러나 9월 5일 출수할 경우 엽록소 함량과 광합성 능력이 출수후 20일 경부터 급격한 감소를 보이기 시작하였으며 이러한 경향은 통일계에서 심하였다. 5. 통일형의 경우 8월 26일 출수한 것이 8월 16일 출수한 것에 비하여 수용기관의 크기가 켰음에도 불구하고, 수량이 낮아졌는데 통일형이 일본형에 비해 등숙적온이 높고 따라서 안전등숙기간의 폭이 좁으며, 출수기가 8월 16일에서 8월 26일로 늦어질 경우 이삭당 영화수는 약간 늘지만 등숙률이 크게 감소하였다.유의상관이 있었다. 6. 파종 10일후 묘의 생육에 있어서도 1대잡종벼가 양친이나 비교품종보다 건물중, 초장 등에서 잡종강세를 나타내었으며 묘의 생육과 a-amylase 활성간에는 유의한 정의상관이 있었다./TEX>, RH 50%)한 벼는 2년반 저장한 벼도 밥맛의 변화가 거의 없었다. 5. 1988년산 및 1989년산 일반계를 10분도와 12분도로 도정하였을 때 도정도에 따른 밥맛의 차이는 없었다.X>$CoO_x$는 $Co_3O_4$로 존재하고, 반응 전의 경우에는 이와는 다른 chemical state를 보여주었다. XRD 및 XPS 결과를 바탕으로, 촉매표면에 존재하는 $Co_3O_4$의 외부표면이 $Co_2TiO_4$$CoTiO_3$ 같은 $CoTiO_x$로 encapsulation되어 있는 모델구조를 제안할 수 있고, 이는 반응시간의 함수로 나타나는 촉매활성에 있어서 전이영역의 존재를 잘 설명할 수 있을 뿐만 아니라, XRD와 XPS에서 얻어진 촉매의 물리화학적인 특성을 잘 반영할 수 있다. 나타냈고, 골격근과 눈 조직에서 피루브산에 대한 LDH의 친화력이 상당히 크므로 LDH가 혐기적 조건에서 효율적으로 기능을 하는 것으로 사료된다.5) and "Cleanliness of clothes & features" (p <0.05) of VIP ward were significantly higher than those of a general ward.tive to apply.아울러 고려(考慮)해야 한다. 이것은 고무기술자(技術者)가 당면(當面)해야할 과제(課題)에 속(屬)하며 바람직 한것은 본장(本章)의 내용(內容)이 여러 상황하(狀況下)에서 당면(當面)한 문제(問題)에 대(對)해 어떻게 대처(對處)해 야 할지를 모르는 여러 기술자(技術者)들에게 도움이

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튀김옥수수의 파열방향 및 튀김형태 결정요인 (Popping Mechanism and Shape Moulding Factor of Popcorn)

  • 김선림;박승의;김이훈
    • 한국작물학회지
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    • 제40권1호
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    • pp.98-102
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    • 1995
  • 튀김옥수수의 popping은 거의 일정한 방향성을 가지고 파열되며 튀김후의 형태도 항상 일정하게 이루어지는 원인을 규명하고자 본 시험을 수행하였다. 시험에 앞서 이와 같은 원인이 과피의 선단부와 기부의 두께 차이에 있기 때문이라는 가정을 설정하고 이를 증명하기 위하여 과피를 각 부위별로 제거처리를 하거나 배를 제거후 popping했을 때 나타낸 반응을 검토한 결과로 얻은 튀김옥수수의 파열방향성 및 튀김후의 형태를 결정하는 요인에 대한 해석은 다음과 같다 1. 기부의 과피는 선단부의 과피보다 유의하게 두꺼웠다. 2. 가열로 종실 내부의 수분압력이 한계에 도달하면 과피가 상대적으로 않은 선단부에서 파열이 이루어지는데, 이때 기부의 과피는 선단부 과피를 끌어당겨주므로(bi-metal 원리) 항상 일정한 파열방향 및 튀김형태로 popping 된다. 3. 기부의 과피를 제기하면 선단부의 과피를 끌어 당겨주는 기부의 중심이 상실되기 때문에 불규칙 한 popping이 이루어 진다. 4. 배를 제거하면 무처리와 같이 일정한파열방향성 및 튀김형태는 유지되나 부피는 적었다. 따라서 배는 기부로 방출되는 수분을 차단하는 역할을 담당하고 있는 것으로 판단되었다. 5. 선단부 과피 및 전과피를 제거하면 모든 수분의 방출이 허용되어 popping이 전혀 이루어지지 않았다. 6. 튀김부피의 변화는 기부과피 제거>무처리>역제거>전과피 제거>선단부 과피제거의 순이었다. 7. 따라서 popping시 일정한 파열방향성 및 튀김형태를 갖게 하는 원인은 선단부와 기부 과피의 두께가 서로 다르기 때문인 것으로 판단되었다.된다.벼 보다는 IR62829A/청청벼 조합이 전당 증가율 및 전분 감소율이 월등히 켰다. 5. 치상후 현미중 a-amylase활성에 있어 1대잡종벼가 양친 및 비교품종보다 활성이 커 잡종강세를 나타내었으며 발아율과 a-amylase 활성과는 고도의 정의 유의상관이 있었다. 6. 파종 10일후 묘의 생육에 있어서도 1대잡종벼가 양친이나 비교품종보다 건물중, 초장 등에서 잡종강세를 나타내었으며 묘의 생육과 a-amylase 활성간에는 유의한 정의상관이 있었다./TEX>, RH 50%)한 벼는 2년반 저장한 벼도 밥맛의 변화가 거의 없었다. 5. 1988년산 및 1989년산 일반계를 10분도와 12분도로 도정하였을 때 도정도에 따른 밥맛의 차이는 없었다.X>$CoO_x$는 $Co_3O_4$로 존재하고, 반응 전의 경우에는 이와는 다른 chemical state를 보여주었다. XRD 및 XPS 결과를 바탕으로, 촉매표면에 존재하는 $Co_3O_4$의 외부표면이 $Co_2TiO_4$$CoTiO_3$ 같은 $CoTiO_x$로 encapsulation되어 있는 모델구조를 제안할 수 있고, 이는 반응시간의 함수로 나타나는 촉매활성에 있어서 전이영역의 존재를 잘 설명할 수 있을 뿐만 아니라, XRD와 XPS에서 얻어진 촉매의 물리화학적인 특성을 잘 반영할 수 있다. 나타냈고, 골격근과 눈 조직에서 피루브산에 대한 LDH의 친화력이 상당히 크므로 LDH가 혐기적 조건에서 효율적으로 기능을 하는 것으로 사료된다.5) and

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딥러닝 예측 결과 정보를 적용하는 복합 미생물 배양기를 위한 딥러닝 구조 개발 (Development of deep learning structure for complex microbial incubator applying deep learning prediction result information)

  • 김홍직;이원복;이승호
    • 전기전자학회논문지
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    • 제27권1호
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    • pp.116-121
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    • 2023
  • 본 논문에서는 딥러닝 예측 결과 정보를 적용하는 복합 미생물 배양기를 위한 딥러닝 구조를 개발한다. 제안하는 복합 미생물 배양기는 수집한 복합 미생물 데이터에 대해 복합 미생물 데이터 전처리, 복합 미생물 데이터 구조 변환, 딥러닝 네트워크 설계, 설계한 딥러닝 네트워크 학습, 시제품에 적용되는 GUI 개발 등으로 구성된다. 복합 미생물 데이터 전처리에서는 미생물 배양에 필요한 당밀, 영양제, 식물엑기스, 소금 등의 양에 대해 원-핫 인코딩을 실시하며, 배양된 결과로 측정된 pH 농도와 미생물의 셀 수에 대해 최대-최소 정규화 방법을 사용하여 데이터를 전처리한다. 복합 미생물 데이터 구조 변환에서는 전처리된 데이터를 물 온도와 미생물의 셀 수를 연결하여 그래프 구조로 변환 후, 인접 행렬과 속성 정보로 나타내어 딥러닝 네트워크의 입력 데이터로 사용한다. 딥러닝 네트워크 설계에서는 그래프 구조에 특화된 그래프 합성곱 네트워크를 설계하여 복합 미생물 데이터를 학습시킨다. 설계한 딥러닝 네트워크는 Cosine 손실함수를 사용하여 학습 시에 발생하는 오차를 최소화하는 방향으로 학습을 진행한다. 시제품에 적용되는 GUI 개발은 사용자가 선택하는 물 온도에 따라 목표하는 pH 농도(3.8 이하) 복합 미생물의 셀 수(108 이상)를 배양시키기 적합한 순으로 나타낸다. 제안된 미생물 배양기의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과는, pH 농도의 경우 평균 3.7로, 복합 미생물의 셀 수는 1.7 × 108으로 측정되었다. 따라서, 본 논문에서 제안한 딥러닝 예측 결과 정보를 적용하는 복합 미생물 배양기를 위한 딥러닝 구조의 효용성이 입증되었다.

벤토나이트 수화반응 특성화를 위한 X선 단층촬영 기술 적용성 평가 (Feasibility Assessment on the Application of X-ray Computed Tomography on the Characterization of Bentonite under Hydration)

  • 멜빈;이경원;윤서현;김광염;이창수;김민섭;김진섭
    • 터널과지하공간
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    • 제32권6호
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    • pp.491-501
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    • 2022
  • 벤토나이트는 고준위 방사성 폐기물 처분장의 완충재 및 뒷채움재의 주재료로 고려되고 있다. 처분환경에서 벤토나이트는 열-수리-역학-화학적 복합적 거동을 겪게 된다. 본 연구는 제작된 수화거동 실험용 셀을 사용하여 수화 조건에서 벤토나이트의 거동 특성을 X선 단층촬영 기술을 이용하여 평가하고자 하였다. 플라스틱재료로 만들어진 원통형 셀은 상부의 탈착식 캡을 이용하여 시료 상부에 수직응력을 가하거나 팽윤압을 측정할 수 있도록 제작하였다. 수화실험은 건조밀도 1.4 g/cm3, 함수율 20%의 조건으로 제작된 경주 벤토나이트 블록시료로 수행되었다. 샘플의 직경은 27.5 mm, 높이는 34 mm 이며, 수화 실험 중 0.207 MPa의 일정한 압력으로 물을 주입하였으며, 7일 동안 수화실험을 지속하였다. 하루 동안 수화 과정을 거치면서 벤토나이트가 팽창하여 셀 내부의 공간을 채우는 것을 확인하였다. 또한, 샘플의 X선 CT값의 히스토그램 분석을 통해 수화 과정 초기의 샘플 밀도 증가와 이후 점진적인 밀도 감소가 발생함을 평가할 수 있었다. 평균 CT 값, CT값의 표준 편차, CT값 변화량에 대한 분석을 통해 샘플의 수화 과정에 대한 자세한 정보를 확인할 수 있었다. 즉, 수화 시작 후 2일 동안 시료 하부 및 상부 영역은 밀도가 감소하고 중간 영역은 밀도가 증가하였다. 그 후 수화가 진행되면서 샘플의 각 위치에서의 밀도 변화는 초기 샘플의 밀도와 비교할 때 그 차이가 점차 감소함을 확인하였다. 샘플 내 균열의 형성과정과 이후 감소되는 현상도 X선 단층촬영에 의해 확인되었다.

자생식물로부터 내건성 식물의 최적인자 선발과 생육특성 (Selection Indices to Identify Drought-tolerance and Growth Characteristics of the Selected Korean Native Plants)

  • 임현정;송현진;정미진;서영롱;김학곤;박동진;양우형;김용덕;최명석
    • 농업생명과학연구
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    • 제50권2호
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    • pp.73-82
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    • 2016
  • 본 연구에서는 내건성 식물 선발을 위한 최적 인자를 구명하고, 이들 내건성 식물들의 생장특성을 조사하였다. 건조저항인자에 대한 나머지 건조저항일(RD), 엽면적(LD), 단위증산량(UTR), 상대함수량(RWC), 상대수분손실량(RWL), 엽면적(LA), 기공수(SN) 및 기공면적(SA) 등 6개 인자들을 비교한 결과 상대수분손실량과 단위증산량이 건조저항일에 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. PCA분석 결과 SA, LA, RD는 한그룹으로 RWC와 SN은 다른 한 그룹으로 구분되었고, UTR은 SA, LA와, RWL은 RWC와 SN과 음의 상관을 보였다. 상기 결과를 종합하여 느릅나무, 도깨비바늘, 뚝갈, 매듭풀, 새, 더위지기, 맑은대쑥, 독말풀, 긴담배풀, 소리쟁이, 비수리, 장구채, 개기장, 도깨비가지를 내건성 식물 종으로 선발하였고, 이들에 대한 생장시험을 수행하였다. 절토사면지에서 내건성 식물의 줄기생장은 식물 종간에 약간의 차이를 보였는데, 줄기생장과 잎의 수는 느릅나무를 제외하고 폿트에서는 차이를 보이지 않았다. 그러나 절토사면지에서 내건성 식물 뿌리 생장과 T/R율은 폿트생장과 큰 차이를 보였고, 특히 T/R율은 폿트묘보다 월등히 낮았다. 이 결과로 보아 선발된 내건성 식물은 절토사면지와 같이 척박한 토양에서도 잘 적응할 것으로 나타나 내건성 식물의 육종 등에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

식물플랑크톤의 성장과 광합성에 대한 benzo〔a〕pyrene의 영향 (Effects of Benzo〔a〕pyrene on Growth and Photosynthesis of Phytoplankton)

  • 김선주;신경순;문창호;박동원;장만
    • 환경생물
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    • 제22권
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    • pp.54-62
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    • 2004
  • 본 연구는 해양 식물플랑크톤에 대한 지속성 유기오염물질의 영향을 이해하기 위한 목적으로, 우리나라 연안역에서 연간 우점적으로 나타나는 식물플랑크톤 주요 5종 즉, 규조류 Skeletonema costatun, 침편모조류 Heterosigma akashiwo, 와편모조류 Prorocentrum dentatum, P. minimum, Akashiwo sanguinea를 이용하여 benzo〔a〕pyrene(PAHs)에 72시간동안 노출시킨 다음 각 종의 성장 및 저해, 회복능력 등을 조사하였고, benzo〔a〕pyrene의 농도 0.1, 1, 5, 10 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$에 H. akashiwo (Raphidophyceae)를 노출시켜 시간에 따른 광합성률의 변화를 측정하였다. Benzo〔a〕pyrene에 72시간 노출시킨 후 S. costatum, P. minimum, P. dentatum의 세포수는 1∼10 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$의 농도사이에서 급격한 감소를 보였고, A. sunguinea, H. akashiwo는 0.1∼1 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$의 낮은 농도범위에서 지수함수적인 감소를 나타냈다. 성장저해 농도 ($IC_{50}$/) 는 A. sanguinea가 0.10 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$로 가장 낮았고, H. akashiwo (0.74 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$) S. costatum (1.68 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$), P. dentatum (2.14 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$), P. minimum (6.20 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$)의 순서로 성장저해농도가 높게 나타났다. Benzota〔a〕pyrene 1 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$ 이하의 농도에 노출되었던 세포들은 5종 모두 시간이 경과함에 따라 회복하는 경향을 나타냈으나 10 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$이상의 농도에 노출시에는 P. minimun을 제외하고는 회복되지 않았다. 이러한 결과들은 조사된 5종 중에서 유각 와편모류 P. minimum이 benzo〔a〕pyrene에 가장 내성이 강하며, 무각 와편모류 A. sanguinea가 가장 약함을 의미한다. Benzo〔a〕pyrene 0.1, 1, 5, 10 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$ 농도에 Heterosigma akashiwo를 노출시킨 다음 성장에 따른 단위세포 당 광합성률은 0.1, $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$의 benzo〔a〕pyrene에 노출시킨 세포의 경우 지수성장기에 단위세포 당 탄소동화율(dpm cells$^{-1}$)이 가장 높은 수치를 나타내었고 안정기에 들어가 면서 점차 감소하여 대조군과 유사한 양상을 나타내었으나, 전체적으로 대조군보다 높은 수치를 나타내었다. 반면에 5, 10 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$의 농도에 노출된 세포는 초기에 매우 낮은 탄소동화율을 보였으며, 5 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$의 농도에 노출시킨 세포의 경우 12일째부터 단위세포 당 탄소동화율이 매우 크게 증가하였다. 본 연구의 결과들은 연안해역에 benzo〔a〕pyrene과 같은 지속성 유기오염물질이 유입되었을 때 내성여부에 따라 식물플랑크톤 군집내 종 천이와 일차생산력에 크게 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.