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심층신경망을 이용한 레이더 영상 학습 기반 초단시간 강우예측 (Very short-term rainfall prediction based on radar image learning using deep neural network)

  • 윤성심;박희성;신홍준
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제53권12호
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    • pp.1159-1172
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    • 2020
  • 본 연구에서는 강우예측을 위해 U-Net과 SegNet에 기반한 합성곱 신경망 네트워크 구조에 장기간의 국내 기상레이더 자료를 활용하여 심층학습기반의 강우예측을 수행하였다. 또한, 기존 외삽기반의 강우예측 기법인 이류모델의 결과와 비교 평가하였다. 심층신경망의 학습 및 검정을 위해 2010부터 2016년 동안의 기상청 관악산과 광덕산 레이더의 원자료를 수집, 1 km 공간해상도를 갖는 480 × 480의 픽셀의 회색조 영상으로 변환하여 HDF5 형태의 데이터를 구축하였다. 구축된 데이터로 30분 전부터 현재까지 10분 간격의 연속된 레이더 영상 4개를 이용하여 10분 후의 강수량을 예측하도록 심층신경망 모델을 학습하였으며, 학습된 심층신경망 모델로 60분의 선행예측을 수행하기 위해 예측값을 반복 사용하는 재귀적 방식을 적용하였다. 심층신경망 예측모델의 성능 평가를 위해 2017년에 발생한 24개의 호우사례에 대해 선행 60분까지 강우예측을 수행하였다. 임계강우강도 0.1, 1, 5 mm/hr에서 평균절대오차와 임계성공지수를 산정하여 예측성능을 평가한 결과, 강우강도 임계 값 0.1, 1 mm/hr의 경우 MAE는 60분 선행예측까지, CSI는 선행예측 50분까지 참조 예측모델인 이류모델이 보다 우수한 성능을 보였다. 특히, 5 mm/hr 이하의 약한 강우에 대해서는 심층신경망 예측모델이 이류모델보다 대체적으로 좋은 성능을 보였지만, 5 mm/hr의 임계 값에 대한 평가결과 심층신경망 예측모델은 고강도의 뚜렷한 강수 특징을 예측하는 데 한계가 있었다. 심층신경망 예측모델은 예측시간이 길어질수록 공간 평활화되는 경향이 뚜렷해지며, 이로 인해 강우 예측의 정확도가 저하되었다. 이류모델은 뚜렷한 강수 특성을 보존하기 때문에 강한 강도 (>5 mm/hr)에 대해 심층신경망 예측모델을 능가하지만, 강우 위치가 잘못 이동하는 경향이 있다. 본 연구결과는 이후 심층신경망을 이용한 레이더 강우 예측기술의 개발과 개선에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 구축한 대용량 기상레이더 자료는 향후 후속연구에 활용될 수 있도록 개방형 저장소를 통해 제공될 예정이다.

WebGIS 기반 해양 연구선 상시관측 정보 체계 구축 (Establishment of A WebGIS-based Information System for Continuous Observation during Ocean Research Vessel Operation)

  • 한현경;이철용;김태훈;한재림;최현우
    • 한국지리정보학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.40-53
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    • 2021
  • 해양연구를 위해 사용하는 연구선은 계획된 연구해역으로 이동하여 연구목적에 맞는 해양관측을 수행한다. 한국해양과학기술원(KIOST, Korea Institute of Ocean Science & Technology)이 보유하고 있는 5척의 연구선에는 항해 중에 상시 관측할 수 있는 GPS, 수심, 기상, 표층 수온 및 염분 측정 장비가 탑재되어 있다. 이러한 상시관측 장비를 통해 생산되는 데이터를 체계적으로 관리하고 활용하기 위한 정보 플랫폼이 요구된다. 따라서 연구선 운항계획에서부터 연구선 운항 중 관측, 데이터수집, 데이터처리, 데이터저장, 표출 및 제공서비스에 이르는 일련의 업무 분석을 통해 업무절차를 정의하였다. 업무 절차의 각 단계 별 기능 설계를 거친 후, WebGIS 기반의 정보 플랫폼인 KUMOS(KIOST Underway Meteorological & Oceanographic Information System)를 구축하였다. 연구선 항해 중에 생산되는 데이터는 시·공간적 변화가 있는 특성이 있어 이러한 변동성을 고려한 데이터의 품질관리 체계를 개발하였다. 데이터의 체계적인 관리와 서비스를 위해 KUMOS 통합DB를 구축하고 연구선 항적, 데이터 표출, 검색 및 제공 등의 기능을 구현하였다. KUMOS에서 제공하는 데이터 셋은 연구선의 항해 별 운항결과리포트(cruise report), 원시데이터(raw data), 품질관리 플래그(Quality Control(QC) flagged data) 데이터, 필터 데이터(filtered data), 항적도 데이터(cruise track line), 데이터 리포트(cruise data report) 등으로 구성되어있다. 본 연구를 통해 개발한 KUMOS의 기능 별 업무처리 절차와 체계는 연구선 항해 중 상시관측이 가능한 연구선을 보유하고 있는 국내 해양관련 기관 및 대학에도 벤치마킹 역할을 할 것으로 기대된다.

유역분지 특성에 따른 충적선상지의 퇴적작용: 고흥군 백악기 두원층의 예 (The Influence of the Characteristics of Drainage Basin on Depositional Processes of the Alluvial Fan: An Example from the Cretaceous Duwon Formation in Goheung Area)

  • 이경진;박승익;이효종;김용식
    • 자원환경지질
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    • 제54권4호
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    • pp.441-456
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    • 2021
  • 건조 또는 아건조한 기후에서 하천류가 우세한 충적선상지의 발달 원인을 알아보기 위해 전라남도 고흥군 일원에 분포하는 백악기 두원층을 대상으로 퇴적학적 연구를 수행하였다. 연구지역의 두원층은 고원생대 편마암으로 구성된 기반암 상부에 부정합으로 분포한다. 퇴적상 분석 결과, 기반암 인근에서 역질 망상하천(퇴적상 조합1)이 발달하였으며, 기반암에서 멀어짐에 따라 7km의 범위에서 사질 망상하천(퇴적상 조합2)과 범람원(퇴적상 조합3)으로 퇴적환경의 변화가 나타난다. 퇴적환경의 측방변화와 범람원의 퇴적층 내 자색 이암에서 관찰되는 석회질 단괴 및 기반암 인근에서 측정한 방사상의 고수류 방향은 두원층이 건조 또는 아건조한 기후에서 형성된 하천류가 우세한 충적선상지에서 퇴적되었음을 지시한다. 최근 두원층에서 수행된 쇄설성 저어콘 절대연령에 관한 연구는 두원층의 기원지가 영남육괴 서부와 옥천변성대 남서부를 포함하는 한반도 남서부임을 지시하며, 이는 충적선상지의 유역분지가 넓었음을 지시한다. 넓은 유역분지는 많은 양의 물을 충적선상지로 공급하고 유역 분지 내부에 퇴적물을 일시적으로 저장함에 따라 쇄설류의 형성을 제한한다. 이와 더불어 주로 조립의 변성암 및 화성암으로 구성된 유역분지는 모래 크기의 퇴적물을 형성하여, 쇄설류 형성에 필요한 점토의 형성을 억제하였다. 따라서 건조 또는 아건조한 기후임에도 불구하고 넓은 유역분지와 유역분지를 주로 구성하는 조립질의 암석은 하천류가 우세한 충적선상지가 발달에 유리한 조건을 제공하였으며, 이로 인해 두원층이 하천류가 우세한 충적선상지에서 퇴적되었다.

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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기니픽 요관(尿管)에 있어서 OFF Response 발생과 그 특징 ('OFF' Response and Its Characteristics of Guinea Pig Ureter)

  • ;;피타 비안카니;로버트 와이쓰
    • 대한약리학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.25-34
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    • 1980
  • 기니픽 요관(尿管)을 in vitro로 전기자극(電氣刺戟)할 때 일어나는 ON response와 전기자극(電氣刺戟) 중지시(中止時)에도 spike성(性) OFF response가 일어남을 관찰(觀察)하고 이에 대한 특성(特性)을 검토하였기에 요약(要約)한다. 1. 기니픽 요관(尿管)을 in vitro로 5초간 연속(連續)으로 전기자극(電氣刺戟)(EFS)시(時) 두 수축(수축)을 일으켰다. EFS 시작 후 $0.1{\sim}0.3$ sec에 ON response가 일어나고 EFS 종료 후 $0.2{\sim}0.1$ sec에 OFF response가 야기(惹起)되었다. OFF response를 일으키는 연속(連續) 자극(刺戟)에는 ON response에 비(比)하여 긴 puise duration과 높은 frequency가 요구(要求)되었다. 2. Muscle chamber내(內)의 온도(溫度)를 $37^{\circ}C$에서 $22^{\circ}C$로 감소(減少)시켰을 때는 ON의 진폭(振幅)은 감소(減少)하거나 경미(輕微)하였고 OFF는 증가(增加)되었으며, 온도(溫度) $42^{\circ}C$에서는 OFF가 감소(減少) 또는 소실(消失)되던 것이 $K^+$-free solution 에서는 덜 감소(減少)되었다. ON 및 OFF response의 latency는 온도(溫度)의 하강(下降)으로 증가(增加)되었고 그 정도(程度)는 양자(兩者)가 비슷하였다. 3. 저(低) $Ca^{++}$ 농도(濃度), 2mM EDTA, 1mM $Mn^{++}$$1{\mu}M$ verapamil 등(等)에 의해 반복(反復) 자극시(刺戟時) ON은 쉽게 소실(消失)되고 OFF는 남아 있었다. 4. $10{\mu}M$ theophylline은 ON 진폭(振幅)은 감소(減少)시키지 않고 OFF response만 소실(消失)시키고, 1mM sodium nitroprusside는 OFF에는 작용(作用)하지 않고 ON 진폭(振幅)을 우선적(優先的)으로 감소(減少)시켰다. 5. ON 및 OFF response는 TTX, atropine, phentolamine 등(等) 신경성봉쇄약물(神經性封鎖藥物)에 의하여 영향(影響)을 받지 아니할 뿐 아니라 pyrilamine이나 methysergide에 의하여도 작용(作用)을 받지 아니하였다. 6. 50% 저(低) sodium에 의하여는 ON 및 OFF response는 影響(影響)을 받지 아니하였고 ON과 OFF 사이의 긴장(긴장)은 저(低) sodium에서 증가(增加)되었고, voltage 감소(減少)에 의하여 원상(原狀)으로 회복(恢復)되었다. 이상(以上)의 성적(成績)으로 보아 ON response는 세포(細胞) 외(外)의 free $Ca^{++}$에 의존(依存)하고 OFF response는 세포내(細胞內)에 저장되거나 막(膜)에 bound된 $Ca^{++}$에 더 의존(依存)하며, 생물학적(生物學的) 현상(現象)에 의(依)하여 나타나는 반응(反應)일 것으로 사료(思料)되는 바이다.

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기계학습을 이용한 광학 위성 영상 기반의 도시 내 수목 피복률 추정 (Estimation of Fractional Urban Tree Canopy Cover through Machine Learning Using Optical Satellite Images)

  • 배세정;손보경;성태준;이연수;임정호;강유진
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제39권5_3호
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    • pp.1009-1029
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    • 2023
  • 도시 수목은 탄소를 저장하고 불투수면적을 감소시키는 도시 생태계의 중요 요소이며, 탄소 저장량 및 순환량 산정 시 주요 정보로 활용될 수 있다. 많은 선행 연구에서 항공 라이다 자료 및 인공지능 기법을 활용하여 고해상도 수목 정보를 산출하고 있으나, 항공 라이다 영상은 제공하는 플랫폼이 제한되어 있으며 비용적인 면에서도 한계가 다수 존재한다. 따라서 본 연구에서는 수원시를 대상으로 자료 취득이 용이한 고해상도 위성 영상인 Sentinel-2를 활용하여 기계학습 기반의 도시 내 수목 피복률(fractional tree canopy cover, FTC)을 추정하고자 하였다. Sentinel-2 시계열 영상으로부터 중앙값 합성을 수행하여 수원시 전역에 대한 단일 영상을 제작하여 활용하였다. 도시 내 토지 피복의 이질성을 반영하기 위하여, 30 m 격자내 10 m 해상도의 광학 지수의 평균 및 표준편차 값과 환경부 세분류 토지 피복 지도 기반 항목별 피복률을 계산하여 기계학습 모델의 입력 변수로 활용하였다. 총 4가지의 입력 변수 조합을 설정하여, 입력 변수 구성에 따른 FTC 추정 정확도를 비교 및 평가하였다. 광학 영상의 평균 정보만을 활용(Scheme 1)했을 때 보다 도시 내 이질적인 특성을 반영할 수 있는 표준 편차 및 피복률 정보를 모두 함께 고려(Scheme 4, S4)했을 때 향상된 성능을 나타낼 수 있었다. 검증용 자료에 대해 S4의 Random Forest (RF) 모델이 0.8196의 R2, 0.0749의 mean absolute error (MAE), 및 0.1022의 root mean squared error (RMSE)로 전체 기계학습 모델 중에서 성능이 가장 높게 나타났다. 변수 기여도 분석 결과 광학 지수의 표준 편차 정보는 도시 내 복잡한 토지 피복 지역에 대해 높은 기여도를 나타내었다. 훈련된 S4 구성의 RF 모델을 수원시 전역에 대해 확장 적용하였을 때, 참조 FTC 자료에 대해 0.8702의 R2, 0.0873의 MAE, 및 0.1335의 RMSE의 우수한 성능을 나타냈다. 본 연구의 FTC 추정 기법은 향후 다른 지역에 대한 적용성이 우수할 것으로 판단되며, 도시 생태계 탄소순환 파악의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이산화탄소 농도 증가에 따른 발광미생물의 상대발광량과 밀도변화에 대한 연구 (Influence of Increased Carbon Dioxide Concentration on the Bioluminescence and Cell Density of Marine Bacteria Vibrio fischeri)

  • 성찬경;문성대;김혜진;최태섭;이규태;이정석;강성길
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제15권1호
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    • pp.8-15
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    • 2010
  • 해수의 용존 이산화탄소 증가가 해양미생물인 Vibrio fischeri의 발광량 및 세포밀도에 미치는 영향을 규명하고자 380(대조구), 1,000, 3,000, 10,000 그리고 30,000 ppm 농도구배에 24시간 동안 노출하고, 매 6시간마다 발광미생물의 발광량과 세포밀도 변화를 측정하였다. 5개 농도구배에 노출된 발광미생물의 발광량은 12시간째에 3,000 ppm 이상의 농도구배에서 대조구와 비교하여 발광량이 유의하게 감소하는 경향을 보였다. 하지만 24시간째에는 30,000 ppm 농도 조건에서만 대조구와 유의한 차이를 보였으며, 10,000 ppm 이하 농도 조건에서는 차이를 보이지 않았다. 발광미생물의 세포밀도는 분광광도계를 이용하여 흡광도를 측정하였고, 각 농도별 시간에 따른 영향은 발광량 변화와 유사하였다. 용존 이산화탄소 농도 변화와 발광미생물의 발광량 및 세포밀도 사이에는 유의한 농도-반응 관계가 있으며, 다만 상대적으로 짧은 시간에 발생하는 저해영향으로 배양이 지속됨에 따라 뚜렷하게 회복하는 특성을 보여 증가된 농도의 이산화탄소 영향이 항상 일정하지 않음을 보여주었다. 본 연구는 해양미생울 개체군 성장에 미치는 이산화탄소의 영향을 평가한 것으로 향후 해수의 용존 이산화탄소 농도 증가가 미치는 다양한 해양생물에 대한 영향 및 위해성 예측과 평가에 활용될 수 있을 것으로 기대한다. 또한 해양미생물에 대한 생태영향평가 결과는 이산화탄소 저감을 위해 추진되고 있는 해양 지중저장사업의 환경위해성평가에도 활용될 수 있을 것이다.

장기간 토지피복 변화에 따른 국내 생태계서비스 간 상쇄효과(Trade-off) 분석 (Trade-off Analysis Between National Ecosystem Services Due to Long-term Land Cover Changes)

  • 박윤선;송영근
    • 한국환경생태학회지
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    • 제38권2호
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    • pp.204-216
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    • 2024
  • 생태계서비스 상쇄 효과(Trade-off) 규명과 같이 서비스 간 상호관계를 측정하는 것은 한정된 환경자원을 관리하는 측면에서 매우 중요하다. 이에, 본 연구에서는 약 30여 년간 토지 피복이 변화함에 따라 파생된 생태계서비스 우세경향 및 증감을 파악하고, 시간의 경과에 따라 발생한 생태계서비스 상호 간 관계 변화를 추적하였다. 이를 통해 토지 피복 변화와 생태계서비스 변화 간의 관계 및 지역마다 상이한 서비스 변화의 특성을 규명하였다. 연구는 생태계서비스 평가 모델인 InVEST Model을 주로 활용하였고, 평가결과를 0-1사이로 표준화한 후 차원축소기법 중 하나인 주성분 분석을 거쳐 시계열변화를 관찰하고 서비스 상호 간 관계를 파악하였다. 연구 결과, 시가화 지역 면적은 1989년에서 2019년 사이 급격하게 증가했으며, 산림은 2009년에서 2019년 사이 크게 증가하는 양상을 나타냈다. 1989년에서 2019년 사이에 생태계서비스 공급량에 있어 전국적으로 수량 공급은 13.9% 감소, 질소 저류는 10.5% 감소, 인 저류는 2.6% 증가, 탄소 저장은 0.9% 감소, 대기정화는 1.2% 증가, 서식처 질은 3.4% 감소하였다. 우리나라는 지난 30여 년간 시가화 지역이 증가하고, 농경지가 감소하며, 산림이 증가하는 동안 인 저류 기능과 서식처 질 사이에 상쇄 효과를 보였다. 본 연구는 우리나라의 환경관리 정책이 도시화로 인해 하락한 생태계 질을 향상시키고 생태계서비스를 극대화하는데 기여했다는 결론을 도출하였다. 이러한 연구 결과는 정책결정자들이 지속 가능한 자연환경 보전과 생태계 서비스 제공에 중점을 둔 조림 정책을 수립하고 추진하는 데 도움을 줄 수 있다.

식물 성장 촉진 활성을 가진 Bacillus amyloliquefaciens Y10에 의한 가금 우모의 분해 및 생산된 우모 분해산물의 생리활성 (Degradation of Poultry Feathers by Bacillus amyloliquefaciens Y10 With Plant Growth-promoting Activity and Biological Activity of Feather Hydrolyzates)

  • 김예담;이영석;김영석;송진명;박영빈;박규림;이오미;손홍주
    • 생명과학회지
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    • 제34권5호
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    • pp.304-312
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    • 2024
  • 가금류 우모는 환경오염 물질이자 병원성 세균의 저장소로 간주되는 축산폐기물이다. 따라서 우모 폐기물을 관리하기 위한 지속 가능하고, 환경친화적인 방법을 개발하는 것은 매우 중요하다. 본 연구는 폐기된 닭의 우모로부터 분리된 Y10 균주를 동정하고, 특성화하기 위하여 수행되었다. Y10 균주는 표현형 및 16S rRNA 유전자 분석을 통해 Bacillus amyloliquefaciens에 속하는 것으로 확인되었다. B. amyloliquefaciens Y10은 곰팡이 세포성분을 분해하는 효소(cellulase, lipase, protease and pectinase), siderophore, 암모니아 및 IAA 생성과 같은 식물 성장 촉진 활성을 나타내었다. 나아가 Y10 균주는 일부 식물병원성 곰팡이의 균사체 생육을 억제할 수 있었다. 기본배지에 탄소원으로 sucrose 0.1%, 질소원으로 casein 0.05%를 첨가한 후, 배지의 pH를 10으로 조정하여 35℃에서 배양했을 때, 실험균주에 의한 우모 분해율은 기본배지 대비 약 2배 증가되었으며, 배양 4일에 우모는 완전히 분해되었다. 또한 실험균주는 개선된 조건에서 오리 우모, 양모, 사람의 손발톱과 같은 다양한 케라틴 기질을 분해할 수 있었다. Y3 균주를 이용하여 조제된 우모 분해산물은 DPPH 라디칼 소거능(EC50 = 0.38 mg/ml)과 SOD 유사활성(EC50 = 183.7 mg/ml)과 같은 항산화능이 있음을 확인하였다. 이 결과는 실험균주는 케라틴 폐기물의 미생물학적 처리뿐만 아니라 농축산 산업에 적용할 수 있는 생물 비료, 생물 농약 및 사료첨가제 개발의 잠재적인 후보가 될 수 있을 시사한다.