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국내 찰옥수수 계통의 농업형질 특성 및 연관 연구 (Agricultural Characteristics of Inbred Korean Waxy Corn Lines and Relationships)

  • 하준영;고영삼;손재한;손범영;정태욱;배환희
    • 한국작물학회지
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    • 제67권4호
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    • pp.265-273
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    • 2022
  • 본 연구는 국립식량과학원에서 고품질 내재해성 찰옥수수 품종 개발을 위해 육성한 177개의 흰찰옥수수, 노랑찰옥수수, 검정찰옥수수 자식계통을 이용하여 16개 농업형질에 대해 평가하여 우수 계통 선발 및 품종 개방을 위한 기초 자료로 이용하고자 수행하였다. 1. 흰찰옥수수, 노랑찰옥수수, 검정찰옥수수 자식계통의 16개 농업형질을 조사한 결과 전체 계통의 평균 출웅일수는 77.69±2.22일, 출사일수 81.12±7.56일, 초장 164.88±22.67 cm, 간장 124.61±24.62 cm, 착수고율 49.34±9.08%, 옆폭 7.53±1.45 cm, 이삭길이 11.75±2.52 cm, 이삭폭 2.94±0.68 cm, 이삭열수 12.22±2.22열, 종자길이 7.75±1.08 mm, 종자너비 7.42±0.68 mm, 종자두께 5.06±0.68 mm, 이삭착립장 11.79±2.13 cm, 열당 종자수 24.30±4.22립, 조단백질 12.05±1.53%, 총 전분 69.27±5.74%로 조사되었다. 2. 16개 농업형질 간의 상관관계 분석결과 출웅일수와 출사일수 간의 상관관계가 0.896으로 가장 높게 나타났다. 초장과 간장 간의 상관관계가 0.740로, 이삭착립장과 이삭 열당 종자수도 0.675로 상관관계가 다음으로 높았다. 3. 주성분 분석 결과 16개의 농업형질 중에서 이삭폭, 종자길이, 이삭길이, 출웅일수, 출사일수, 착수고율, 총 전분이 177개 옥수수 자식계통을 식별하는데 유용한 형질들인 것으로 나타났다. 4. 계층 군집분석을 통해 초장이 크고 동시에 출사일수가 짧은 흰찰 자식계통 7개(KW34, KW37, KW83, KW84, KW100, KW103), 검정찰 자식계통 1개(KBW33), 노랑찰 자식계통 4개(KY11, KY23, KY26, KY34)를 선발하였다. 이 계통들은 수량성이 높은 조생종 찰옥수수 품종을 개발하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

초위성체 마커를 활용한 가축다양성정보시스템(DAD-IS) 등재 재래닭 집단의 유전적 다양성 분석 (Genetic Diversity of Korean Native Chicken Populations in DAD-IS Database Using 25 Microsatellite Markers)

  • 노희종;김관우;이진욱;전다연;김승창;고응규;문성실;이현정;이준헌;오동엽;변재현;조창연
    • 한국가금학회지
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    • 제46권2호
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    • pp.65-75
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    • 2019
  • 본 연구는 세계식량농업기구(FAO) 가축다양성정보시스템(DAD-IS)에 등재되어 있는 우리나라 재래닭 집단의 유전적 다양성 및 외래품종과의 차별성을 분석하기 위해 25개의 초위성체(MS) 마커를 이용하여 총 18개 집단 548수의 유전자형을 분석하였고, 이를 토대로 기대($H_{\exp}$) 및 관측이형접합도($H_{obs}$), 다형정보지수(PIC), 유전거리, 유전적 균일도 등을 계산하였다. 마커별 다형성 분석 결과, 총 195개의 대립유전자가 나타났으며, $H_{\exp}$와 PIC의 경우 MCW0145에서 각각 0.646, 0.569로 가장 높았으며, $H_{obs}$의 경우 ADL0278에서 0.773으로 가장 높은 수치를 보이고 있었던 반면, MCW0078에서는 $H_{\exp}$, $H_{obs}$, PIC가 각각 0.263, 0.291, 0.217로 가장 낮은 것을 확인할 수 있었다. 집단간 다양성 분석 결과로는 MNA, $H_{\exp}$, $H_{obs}$, PIC 모두 황갈색재래종(KNY) 집단(각각 4.60, 0.627, 0.643, 0.563)에서 가장 높게, 횡성약닭(HYD) 집단(각각 1.84, 0.297, 0.286, 0.236)에서 가장 낮게 나타났다. 대립유전자형의 빈도를 바탕으로 계산된 18개 품종간의 DA 유전거리 분석 결과, 횡성약닭(HYD)와 화이트레그혼F(LGF) 집단 사이에서 0.675로 가장 먼 유전거리를 형성하고 있었으며, 같은 품종인 로드아일랜드레드 두 집단(RRC, RRD) 사이에서 0.027로 가장 가까운 유전거리를 보였다. 한편, 같은 품종임에도 불구하고, 코니시 두 집단(COS, COH)사이에서는 0.313의 비교적 먼 유전거리를 나타내고 있었다. 집단의 실제 구조를 확인하기 위한 집단별 균일도 분석 결과, K=15에서 최적의 K값(${\Delta}K:66.22$)을 얻을 수 있었으며, 18개의 집단 중 14개의 집단에서 90% 이상의 높은 유전적 균일도를 나타내며 독립적인 군락을 형성하고 있었다. 또한, 황갈색재래종(KNY), 현인흑계(HIC), 연산오계(KNO) 집단에서도 각각 88.9%, 83.9%, 76.3%로 독립적인 군락을 형성하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 제주재래닭(JJC)의 경우 독립적인 군락을 형성하지 못하고, 황갈색재래종(KNY) 집단이 속해 있는 2번 군락에서 가장 높은 44.3%의 균일도를 보이고 있었으며, 3번 군락(17.7%)과 8번 군락(19.1%)에도 일부 포함되어 있는 것으로 보아 집단 조성 과정에 있어 타집단과의 교잡이 일어났을 것으로 추정되며, 독립적인 집단으로 구분하는 것이 어렵기 때문에 추후 개체식별을 통한 지속적인 계획교배를 실시하여 유전적 고정화 작업이 이루어질 필요성이 있을 것으로 판단된다. 이상의 결과로 DAD-IS에 등재되어 있는 우리나라 재래닭 집단이 외래 토착종 집단과 확연하게 구분이 되며, 각 재래닭 집단간에도 비교적 뚜렷하게 구분되는 것을 확인함으로써, 고유 종자로서의 과학적인 근거를 확보할 수 있었으며, 추후 재래닭 유전자원에 대한 국가 수준의 관리 및 평가를 통해 다양한 육종 소재로 이용할 수 있는 기초자료로써 활용될 수 있을 것으로 보인다.

PCR-aided RFLP기술을 이용한 인삼의 DNA분석 (DNA Analysis of Ginseng Using PCR-aided RFLP Technology)

  • 양덕춘;김무성
    • Journal of Ginseng Research
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    • 제27권3호
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    • pp.146-150
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    • 2003
  • 본 연구는 DNA수준에서 인삼의 종내 및 종간 개체간의 유전변이를 확인할 수 있는 새로운 방법인 PCR-aided RFLP를 사용하여 품종육성의 기초자료로 삼고자 수행하였다. 인삼의 엽록체 DNA중 psbA gene과 rbcL gene을 제한효소처리하여 그 band 양상을 조사하고자 하였다. Chloroplast DNA 중 psbA gene과 rbcL gene을 분리하기 위하여 각각 psbA-N, psbA-C primer 및 rbcL-N, PX-1 primer를 사용한 결과 적정 분자량인 psbA gene은 1,008bp에서, rbcL gene은 1,336 bp에서 band가 나타났다. 또한 atpB gene, rpoB gene, trn gene을 분리하기 위한 primer를 사용한 결과 역시 예상 대로 1,366bp, 900bp, 1,500bp, 1,008bp에서 band가 나타났다. PCR에 의하여 분리한 psbA gene과 rbcL gene을 sau3A, Taq1, Alu1, HaeIII 등의 제한효소로 절단하여 RFLP양상을 조사한 결과 모든 인삼에서 TaqI 제한효소 처리구에서 KG Line 과 종 및 변종간 모두 절단이 되었으며 800bp에서 band가 위치하고 있다. AluI의 제한효소 처리구에서도 KG Line과 유전자원에서 800bp인 동일한 band를 보였다. 제한효소 HaeIII에서는 KG Line의 경우 500bp의 위치에서 희미하게 band를 동일하게 보였다. 그러나 유전자원에 있어 HaeIII 제한효소처리구에서는 band가 관찰되지 않아 KG Line과 차이를 보였다. 모든 chloroplast gene은 PCR 증폭에 의하여 밴드를 형성하였으나 제한효소 처리후 각 인삼 종내 또는 종간 식별이 용이하지 않아서 좀 더 많은 제한효소를 사용하거나 증폭된 DNA를 염기서열을 분석하여 비교하는 방법이 고려 되어야 할 것으로 사료된다.

탁엽(托葉)의 형태적(形態的) 특징(特徵)에 의한 한국산(韓國産) 단풍나무속(屬)의 분류학적(分類學的) 연구(硏究) (Taxonomical Studies of the Genus Acer in Korea by the Morphological Characteristics of Stipules)

  • 박광우
    • 한국산림과학회지
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    • 제67권1호
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    • pp.1-9
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    • 1984
  • 본(本) 연구(硏究)는 한국산(韓國産) 단풍나무속(屬) 12종류(種類)(8종(種), 3변종(變種), 1품종(品種))의 탁엽(托葉)의 형태적(形態的) 특징(特徵)에 의한 분류(分類)를 시도(試圖)한 것이며, 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1) 단풍나무속(屬)의 탁엽(托葉)은 4~10개(個)로 대생(對生)하며 단엽(單葉), 장상복엽(掌狀複葉)과 단신복엽(單身複葉)으로 되어있고, 엽맥(葉脈)은 곡주맥(曲走), 기저망상맥(基底網狀脈), 장상망맥(掌狀網脈) 평행망(平行脈)을 가지며 털은 단연모(短軟毛), 혼선유모(混腺柔毛), 밀선모(密線毛), 선모(腺毛), 연모(緣毛), 견모(絹毛)와 장연모(長軟毛)가 있어서, 탁엽(托葉)의 형태(形態)는 종(種)을 식별(識別)하는데 중요(重要)한 허점(據點)이 되었다, 2) 단풍나무속(屬) 탁엽(托葉)의 형태적(形態的) 특징(特徵)에 의해서 6가지 형태(形態) 즉, (1)ginnala형(型)(신나무), (2)koreanum형(型)(노인단풍, 참단풍, 좁은단풍), (3)mono형(型)(고로쇠나무, 홍단풍, 홍세열단풍, 청세열단풍), (4)negundo형(型)(네군도단풍), (5)palmatum형(型)(단풍나무), (6)platanoides형(型)(놀웨이단풍, 만주고로쇠)로 분류(分類)할 수 있었다. 3) platanoides형(型)과 negundo형(型)의 탁엽(托葉)은 단풍나무속내(屬內) 수종(樹種)들 중에서 진화(進化)가 가잘 덜된 형태(形態)를 가지고 있었다. 4) 단풍나무속(屬)의 탁엽(托葉)은 엽병(葉柄)이 진화(進化)되어 보호기능면(保護機能面)으로 변태(變態)된 내맥아린(內脈芽鱗)이 성장(成長)되어 형성(形成)된 것이었다.

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국내산 경주마의 주기성 시계 유전자(PER3) SNP 및 운동에 따른 기능적 식별 접근 가능성 제안 (An Approach to Identify Single Nucleotide Polymorphisms in the Period Circadian Clock 3 (PER3) Gene and Proposed Functional Associations with Exercise Training in a Thoroughbred Horse)

  • 도경탁;조병욱
    • 생명과학회지
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    • 제25권11호
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    • pp.1304-1310
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    • 2015
  • 주기성 시계 유전자 3(period circadian clock gene 3, PER3)는 포유류에서 생물학적 주기 타이밍 시스템의 역할을 수행 한다. 이 유전자는 규칙적인 운동 체계에 의해 근육에서 전사 개시 되는 것으로 알려져 있다. 인간과 마우스에서는 본 유전자에 대해 잘 알려져 있지만, 주기 및 연주기 동안 낮의 길이에 영향을 많이 받는 말에서 운동 연관 연구는 존재하지 않는다. 운동 시 근육의 기능에 중요한 역할을 하는 PER3 유전자에 대해 대표적인 경주마인 국내산 더러브렛 품종의 운동 전과 운동 후 유전자 발현을 분석하기 위해 본 연구를 수행하였다. 그 결과, 골격근에서 PER3 유전자의 발현은 운동 전에 비해 운동 후에 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 인실리코상에서 4개의 비동의성 단일 염기 변이(non-synonymous single nucleotide polymorphism, nsSNP) 분석과 이러한 nsSNP의 단백질 구조 및 기능 분석 결과, 전체 자유 에너지와 RMSD 값은 돌연변이의 원인이 될 수 있음으로 나타났다. 이 중, nsSNP–s395916798 (G72R)은 구조적 기능적 측면에서 중요한 잔기의 안정화 효과와 연관된 것을 알 수 있었다. 본 연구는 운동에 따라 더러브렛 골격근 내 PER3 발현 차이는 운동이라는 표현형에 대표될 수 있음을 확인하였다. 또한, SNP의 조합을 활용하여 운동 후 경주마의 조기 회복의 평가 지표로써 유용한 바이오마커가 될 수 있음을 시사한다.

식물대사체 연구의 현황과 전망 (Present and prospect of plant metabolomics)

  • 김석원;권용국;김종현;유장렬
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제37권1호
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    • pp.12-24
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    • 2010
  • 식물 대사체 (plant metabolomics) 연구는 식물 세포 및 조직에 존재하는 모든 대사산물의 시간적, 공간적 변화를 추적 조사함으로써 식물의 복잡한 생리 현상을 총체적으로 이해하는 연구이다. 이와 같은 식물 대사체 연구는 최근 개발이 이루어지고 있는 여러 오믹스 연구 분야의 하나로 시스템생물학의 한 분야이다. 식물 대사체 연구는 시료로부터 순수 화합물 또는 복합물을 정제하거나 또는 정제가 이루어지지 않은 혼합액으로부터 대사체 스펙트럼 정보를 확보하여 분석이 이루어지므로 추출액 제조 및 얻어진 대사체 데이터의 분석과정의 표준화가 필수적으로 이루어져야 한다. 이는 대사체 분석 결과의 해상도 및 재현성의 확보의 핵심 요소 이다. 식물 대사체 연구는 기능유전체학의 연구 수단은 물론 식물의 종, 품종, 더 나아가 GM 식물의 식별, 대사조절 기작 규명, 유용물질 생산, 식물의 외부 환경 스트레스 요인에 대한 다양한 생리적 반응 이해 등 다양한 연구 분야에서 활용이 이루어지고 있다. 최근 식물 대사체 연구는 모델식물(벼, 애기장대)의 유전체 정보와 연계하여 돌연변이주의 분석을 통해 유전자의 기능 정의 수단으로 활용되고 있다. 따라서 향후 유전체 정보와 대사체 정보의 연계를 통해 복잡한 대사경로 규명이나 다양한 생리 현상 해석 연구가 더욱 활발하게 진행될 것으로 전망된다.

ITS 염기서열에 의한 미치광이풀속의 계통 (Phylogeny of Scopolia Jacq. s. str. based on ITS sequences)

  • 김영동;백진협;김성희;홍석표
    • 식물분류학회지
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    • 제33권4호
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    • pp.373-386
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    • 2003
  • Scopolia s. str.(미치광이풀속) 및 그 근연속인 Anisodus, Atropanthe 등을 대표하는 8 분류군으로부터 얻은 14개체를 대상으로 핵 ribosome DNA의 ITS 염기서열 결정을 실시하였다. 그 결과 한반도 고유종인 S. parviflora(미치광이풀)은 ITS 전체 길이와 염기서열 변이에 있어서 근연종인 S. japonica와 매우 큰 차이가 있음이 밝혀졌다. 이와 같은 결과는 두 종을 동일시했던 대부분의 분류학적 견해와 배치되는 것이다. 한편, S. parviflora는 유럽에 격리분포하는 종인 S. carniolica와 더 가까운 계통유연관계를 나타냈다. S. japonica가 S. parviflora 및 S. carniolica와 높은 유전적 차이를 나타내는 것과는 대조적으로 매우 높은 형태적 유사성을 보이는 것은 이들이 오랜 격리기간에도 불구하고 유사한 생육환경에 처함으로 인해 형태진화가 지연되었거나 비슷한 형질을 갖는 방향으로 진화가 일어났을 것이라는 형태정체(morphological stasis) 개념으로 이해되었다. 다른 한반도 고유종인 S. lutescens(노랑미치광이풀)은 S. parviflora와 ITS 염기서열이 거의 동일하였고 계통수 상에서도 두 종에 속하는 개체들이 전혀 구분되지 않는 것으로 밝혀졌다. 자연개체군 내에서 이들 두 종을 구분하는 주요 식별형질들의 유용성도 결여되어 S. lutescens는 S. parviflora의 품종 혹은 단순한 개체 변이로 이해되었다. 한편, Scopolia속으로 최초 기재되었다가 화분의 형질에 의해 Anisodus속으로 이전되었던 A. carniolicoides는 A. luridus 및 A. tanguticus와 단계통군을 형성하였으며 Anisodus는 단형속인 Atropanthe와 자매군 관계를 형성하였다.

버크셔 품종의 돼지 성장과 육질관련 후보유전자의 단일염기 다형성에 관한 연구 (Investigation of Single Nucleotide Polymorphisms in Porcine Candidate Gene for Growth and Meat Quality Traits in the Berkshire Breed)

  • 김상욱;정지혜;도경탁;김관석;도창희;박준규;주영국;김태숙;최봉환;김태헌;송기덕;조병욱
    • 생명과학회지
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    • 제17권12호
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    • pp.1622-1626
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    • 2007
  • 4개의 후보 유전자를 분석해본 결과, 돼지의 주요 염색체 부위 및 유전자들이 주요 경제성 요인들과 관계가 있는 것으로 확인됐다. 양돈업계에서 DNA 기술을 이용한 염색체 정보를 활용하기 위해 본 연구에서는 4개의 후보 유전자에서 생성된 중합효소연쇄반응(PCR) 생성물을 비교 재 서열 함으로써 단일염기변이(SNP) 표지들을 개발했다. 또한 이들 4개의 SNP에 대해 PCR 제한효소 절편길이 다형 성(RFLP)분석을 전개한 후, 이를 대한민국 내 버크셔 종 돼지 개체군의 유전자형을 분석하는데 활용했다. 본 연구는 유용한 단일염기변이를 식별하고 돼지개체군 내 경제적으로 중요한 특성들과 SNP의 연관성을 확인하는 데 그 목적이 있다.

보리종실 성분분석을 위한 근적외선분광광도계의 이용방법 (Use of Near Infrared Reflectance Spectroscopy for Determination of Grain Components in Barley)

  • 김병주;박의호;서형수
    • 한국작물학회지
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    • 제40권6호
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    • pp.716-722
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    • 1995
  • 겉보리 품질에서 중요한 전분, $eta$-glucan, 단백질 및 회분을 근적외선분광분석법을 이용하여 신속하고 정확하게 분석할 수 있다면 양질의 겉보리 품종육성에 있어 선발효율을 높일 수 있을 것이다. 이러한 목적으로 겉보리 34계통을 공시하여 근적외선 분광광도계 Neotec 102를 이용한 근적외 스펙트럼과 각각의 화학분석치간의 중회귀분석에 의해 검량식을 작성하고 각 검량식별 측정 정확성을 분석한 결과는 다음과 같다. 1. 전분함량 분석시 2272/2078/2053/2055nm의 4개 파장으로 구성된 검량식이 추정치 표준오차(SEP)가 2.75, 상관계수가 0.932로 측정 정확성이 높았다 2. $\beta$-glucan 함량분석은 2276/2086nm의 2개 파장으로 구성된 검량식에서 추정치 표준오차(SEP)가 0.643, 상관계수가 0.588을 나타내 유의성은 인정되지 않았으나 본 실험에 사용된 근적외선 분광광도계 파장영역이 넓은 기기를 사용한다면 분석은 가능할 것으로 생각되었다. 3. 단백질은 1932/2242/2110nm의 3개 파장으로 구성된 검량식의 추정치 표준오차(SEP)가 0.257로 낮았고, 상관계수가 0.984로 측정 정확성이 매우 높게 나타났다. 4. 회분은 2160/1943/1941nm의 3개 파장으로 구성된 검량식을 이용하여 NIRS로 분석가능할 것으로 판단되었다.

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시뮬레이션을 활용한 물류 자동화 창고의 출고 프로세스 설계 검증 및 대안 분석 (Simulation-based Design Validation and Alternatives Analysis of Release Process of Logistics Automation Warehouse)

  • 정문기;김종필;박진성;서경민
    • 한국시뮬레이션학회논문지
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    • 제32권3호
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    • pp.75-91
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    • 2023
  • 코로나 팬데믹 이후 B2C(Business to Customer) 중심의 온라인 시장 규모가 확대됨에 따라 물류 산업계는 다품종 소량 중심의 물류 처리를 위한 물류 자동화 창고를 구축하고 있다. 물류 자동화 창고 구축 시 시스템 설계 단계에서부터 자동화 창고의 요구사항을 만족하도록 설비 성능과 운영 로직이 설계되었는지 공학적인 검증이 필요하다. 본 연구는 전북 익산의 H 물류 자동화 창고를 대상으로 시뮬레이션 모델 기반의 설계 검증 및 최적 대안을 제시한다. 먼저, 전체 물류 프로세스 중 설계 검증 대상을 출고 프로세스와 관련 있는 박스 공급과 포장 프로세스로 선정하였다. 그리고 대상 프로세스에 대하여 병목현상이 발생 가능한 부분을 분석하고 분석 결과를 바탕으로 이산사건 시뮬레이션 모델을 설계 및 구현하였다. 시뮬레이션 실험 결과, 시스템 설계 단계에서 식별한 설비 파라미터와 운영 로직은 전체 자동화 창고의 성능 요구사항을 일부 만족하지 않는 것으로 분석되었고, 추가 시뮬레이션 실험을 통해 설비 파라미터와 운영 로직을 변경하여 시스템 성능 요구사항을 만족하는 대안을 제시하였다. 해당 시뮬레이션 연구는 추후 시스템 설계 단계뿐 아니라 시스템 구축 단계에서도 설계에 맞게 구축이 진행되는지 확인하는 검증 목적으로도 활용되기를 기대한다.