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관심 문자열 인식 기술을 이용한 가스계량기 자동 검침 시스템 (Automatic gasometer reading system using selective optical character recognition)

  • 이교혁;김태연;김우주
    • 지능정보연구
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    • 제26권2호
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    • pp.1-25
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    • 2020
  • 본 연구에서는 모바일 기기를 이용하여 획득한 가스계량기 사진을 서버로 전송하고, 이를 분석하여 가스 사용량 및 계량기 기물 번호를 인식함으로써 가스 사용량에 대한 과금을 자동으로 처리할 수 있는 응용 시스템 구조를 제안하고자 한다. 모바일 기기는 일반인들이 사용하는 스마트 폰에 준하는 기기를 사용하였으며, 획득한 이미지는 가스 공급사의 사설 LTE 망을 통해 서버로 전송된다. 서버에서는 전송받은 이미지를 분석하여 가스계량기 기물 번호 및 가스 사용량 정보를 추출하고, 사설 LTE 망을 통해 분석 결과를 모바일 기기로 회신한다. 일반적으로 이미지 내에는 많은 종류의 문자 정보가 포함되어 있으나, 본 연구의 응용분야인 가스계량기 자동 검침과 같이 많은 종류의 문자 정보 중 특정 형태의 문자 정보만이 유용한 분야가 존재한다. 본 연구의 응용분야 적용을 위해서는 가스계량기 사진 내의 많은 문자 정보 중에서 관심 대상인 기물 번호 및 가스 사용량 정보만을 선별적으로 검출하고 인식하는 관심 문자열 인식 기술이 필요하다. 관심 문자열 인식을 위해 CNN (Convolutional Neural Network) 심층 신경망 기반의 객체 검출 기술을 적용하여 이미지 내에서 가스 사용량 및 계량기 기물번호의 영역 정보를 추출하고, 추출된 문자열 영역 각각에 CRNN (Convolutional Recurrent Neural Network) 심층 신경망 기술을 적용하여 문자열 전체를 한 번에 인식하였다. 본 연구에서 제안하는 관심문자열 기술 구조는 총 3개의 심층 신경망으로 구성되어 있다. 첫 번째는 관심 문자열 영역을 검출하는 합성곱신경망이고, 두 번째는 관심 문자열 영역 내의 문자열 인식을 위해 영역 내의 이미지를 세로 열 별로 특징 추출하는 합성곱 신경망이며, 마지막 세 번째는 세로 열 별로 추출된 특징 벡터 나열을 문자열로 변환하는 시계열 분석 신경망이다. 관심 문자열은 12자리 기물번호 및 4 ~ 5 자리 사용량이며, 인식 정확도는 각각 0.960, 0.864 이다. 전체 시스템은 Amazon Web Service 에서 제공하는 클라우드 환경에서 구현하였으며 인텔 제온 E5-2686 v4 CPU 및 Nvidia TESLA V100 GPU를 사용하였다. 1일 70만 건의 검침 요청을 고속 병렬 처리하기 위해 마스터-슬레이브 처리 구조를 채용하였다. 마스터 프로세스는 CPU 에서 구동되며, 모바일 기기로 부터의 검침 요청을 입력 큐에 저장한다. 슬레이브 프로세스는 문자열 인식을 수행하는 심층 신경망으로써, GPU에서 구동된다. 슬레이브 프로세스는 입력 큐에 저장된 이미지를 기물번호 문자열, 기물번호 위치, 사용량 문자열, 사용량 위치 등으로 변환하여 출력 큐에 저장한다. 마스터 프로세스는 출력 큐에 저장된 검침 정보를 모바일 기기로 전달한다.

쌀 품질 고급화 및 고부가가치화를 위한 육종현황과 전망 (Current Status and Perspectives in Varietal Improvement of Rice Cultivars for High-Quality and Value-Added Products)

  • 최해춘
    • 한국작물학회지
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    • 제47권
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    • pp.15-32
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    • 2002
  • 1980-'90년대에 쌀의 자급생산이 지속되고 생활수준 향상에 따른 양질미 수요가 점증되면서 자포니카 다수성 품종의 미질 개선에 힘을 크게 기울이게 되었고 식미향상을 위한 육종연구 와 효율적 평가 기술개발 연구에 박차를 가하게 되어 쌀의 이화학적 특성과 식미 및 밥 물리성간 상관과 식미의 객관적 평가방법 개발, 양식미 쌀 및 가공적성 특수미 개발 등 그 동안 많은 연구성과를 올리게 되었다. 1990년대에 밥맛이 매우 좋은 고품질 자포니카 품종과 대립, 심백미, 향미, 유색미 등 가공용 특수미 품종을 개발 보급하였고 식미와 용도에 대하여 식미검정계, 신속점도측정계 및 texture 분석계 등을 이용하여 검토하였다. 최근에는 아밀로스 함량이 9%로 찹쌀과 맵쌀의 중간 성질을 가진 중간찰 품종인 '백진주벼'와 배유가 보얀 멥쌀인 '설갱 벼'를 비롯하여 라이신 함량이 높은 '영안벼' 육성하여 쌀의 가공 이용성과 기능성을 한층 높혀 놓았다. 식미와 여러 가지 미질 특성간 관련성에 관한 연구 결과를 요약해 보면 다음과 같다. 쌀의 상온흡수율 및 최대흡수율은 K/Mg율 및 알칼리 붕괴도와 유의한 부의 상관성을 나타내었으며 가열흡수율이 높은 품종일수록 밥의 용적팽창률이 컸다. 수분함량이 낮은 경질인 쌀일수록 침지 20분 후의 상온흡수율과 최대흡수율이 더 높은 경향이었으며 이러한 흡수 특성은 쌀 단백질 함량이나 아밀로스 함량 및 식미와는 유의한 상관성이 없었다 취반 적정가수량은 품종에 따라 마른 쌀 무게의 1.45-l.61배의 변이를 나타내었고 평균은 1.52배였으며 알맞게 취사된 밥의 부피는 평균 쌀 부피의 2.63배가되었다. 쌀 형태, 알칼리붕괴도, 호응집성, 아밀로스 및 단백질 함량은 거의 비슷하지만 식미에 차이가 있는 자포니카 품종들을 사용하여 식미와 관련된 쌀의 이화학적 특성을 검토한 결과, 밥의 윤기와 식미 총평은 생산 연도에 따라 호화점도 특성 중 최고점도, 최저점도 및 응집점도와 밀접한 관계를 나타내었다. 밥맛이 가장 좋은 일품 벼는 쌀의 외층에 아밀로스 함량 분포가 낮고 쌀을 열탕에 담근 20분간 우러난 용출액의 요드 정색도가 낮고 증가정도도 완만하였다. 일품 벼는 밥맛이 떨어지는 동해 벼에 비해 밥알 횡단면의 주사형 전자현미경 사진에서 밥알 외층의 호화전분의 그 물망이 매우 치밀하고 속층의 전분립의 호화정도가 양호하였다. 식미총평은 식미관련 이화학적 특성과의 관계를 이용한 중회귀식에 의해 매우 높은 결정계수로 추정이 가능하였다. 밥노화의 품종간 차이는 α-amylase-iodine 법으로 비교할 수 있었는데 노화정도가 적었던 품종은 일품벼, 추청벼, 사사니시끼, 진부벼 및 고시히까리였다. 통일형 품종인 태백벼와 자포니카 품종 중 섬진벼가 비교적 밥노화가 빨랐다 일반적으로 밥맛이 좋은 품종이 밥의 노화정도가 느렸으며 찬밥의 탄력성이 큰 경향이었다. 또한 밥노화가 느렸던 품종은 최저점도가 높았고 최종점도가 낮았다 찬밥의 탄력성은 쌀의 마그네슘함량과 밥의 용적팽창률과 밀접한 관계를 나타내었다. 식은밥의 더운밥 대비 경도 변화율은 취반용출액의 고형물량과 취반용적 팽창률과 부의 상관을 나타내었다. 식미관련 주요 이화학적 특성은 밥의 노화와도 직접 간접으로 상관이 있는 것으로 평가되었다. 쌀의 여러 가지 식품 가공적성과 관련된 형태 및 이화학적 특성은 가공식품 종류에 따라 매우 다르다. 쌀 튀김성은 호응집성이 연질이거나 아밀로스 함량이 낮을수록 양호하며 지질함량이나 단백질 함량이 높으면 좋지 않은 경향이다. 심복백정도가 심할수록 튀김현미 정립률이 떨어지며 현미 강도가 높을수록 튀김률은 높은 경향이었다 쌀국수는 밀가루와 50% 혼합시에 쌀의 칼륨 및 마그네슘 함량이 높은 품종일수록 제면 총평이 낮은 경향이었고 제면이 양호한 것이 국수물의 용출고형 물량이 적은 경향이었다. 쌀빵 가공적성은 품종에 따라서 현미와 백미간에 현저한 차이를 나타내는 것이 있는데 현미에서 반죽의 부피 증가율이 큰 쌀일수록 푹신한 감이 있는 쌀방 제조가 가능하였으며 백미에서 단백질 함량이 높은 품종일수록 쌀빵이 더욱 촉촉한 느낌이 있는 경향이었다. 아밀로스 함량이 높고 호응집성이 경질인 쌀일수록 쌀빵의 탄력성이 더 높은 경향이었다. 쌀의 발효 및 양조적성은 심복백이 심한 쌀이나 새로운 돌연변이인 뽀얀 멥쌀이 홍국균이나 홍국균의 균사활착 밀도가 높고 당화 효소 역가도 높은 경향이었으며 쌀알이 대립이면서 단백질 함량이 낮은 쪽이 양조에 유리한 것으로 알려져 있다. 찰벼 품종도 여러 가지 이화학적 특성과 전분구조 특성의 차이에 따라 9개의 품종군으로 나누어 볼 수 있을 만큼 품종적 변이가 크며 이들 이화학적 및 구조적 특성간에 상호 밀접한 연관성을 나타내었으며 유과·인절미·식혜ㆍ미숫가루 등에 상당한 가공적성의 차이를 보였다. WTO 체제 출범이후 생산비와 가격 면에서 경쟁력이 약한 우리 쌀이 살아남기 위해서는 품질의 고급화와 쌀 가공식품의 다양화 및 고기능성 개발을 추구할 수밖에 없다. 따라서 이와 같은 노력은 벼 품종개발만으로 소기의 성과를 올리기 어렵고 쌀 식품의 고급화 및 다양화를 위한 여러 분야의 긴밀한 연구협력이 수반되지 않으면 안 된다.

체외순환 시 뇌 대사에 대한 정상 체온 체외순환과 저 체온 체외순환의 임상적 영향에 관한 비교연구 (Comparison of Effects of Normothermic and Hypothermic Cardiopulmonary Bypass on Cerebral Metabolism During Cardiac Surgery)

  • 조광현;박경택;김경현;최석철;최국렬;황윤호
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제35권6호
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    • pp.420-429
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    • 2002
  • 심장수술시 체외순환은 저체온 기법으로 실시되지만 최근의 동향은 정상체온 체외순환 기법을 사용하려는 경향이 늘고 있다. 그러나 심장수술 동안 뇌 대사에 대한 정상 체온 체외순환의 임상적 유용성이나 안전성은 아직 완전히 이해되거나 확립되지 않은 상태이다. 저자들은 심장수술 동안 뇌 대사에 대한 정상 체온 체외순환 기법과 중등도 저체온 체외순환 기법의 영향을 비교 평가하기 위해 전향적 연구를 시행하게 되었다. 대상 및 방법: 36명의 성인 심장수술 환자들은 연구목적에 따라 정상 체온 체외순환군(이하 정상체온군, 비인두 온도>34.5$^{\circ}C$, n=18)과 중등도 저 체온 체외순환군(이하 저체온군, 비인두 온도 29~3$0^{\circ}C$, n=18)으로 한 뒤 비박동성 체외순환을 실시하였다. 전체 환자들에 대해 중대뇌 동맥 뇌혈류 속도(뇌혈류 속도), 뇌동정맥 산소 함량차, 뇌산소 추출률, 수정 뇌산소 대사율, 뇌산소 운반율, 뇌정맥 산소 불포화도(내경 정맥구 혈액 산소포화도$\leq$50%), 기타 동맥 및 내경 정맥구 혈액의 가스분석 등을 체외순환 전(기준치), 체외순환-10분, 재가온-1기(저체온군의 비인두 온도 34$^{\circ}C$때), 재가온-2기(양 그룹의 비인두 온도 37$^{\circ}C$때), 체외순환 종료 직후, 흉부 피부 봉합기 때 측정하였다. 수술 후 신경학적 합병증 역시 관찰하였으며, 전술한 모든 변수들을 양 그룹간에 비교 분석하였다. 결과: 뇌혈류 속도는 재가온­2 때 저체온군(153.11$\pm$8.98 %)이 정상체온군(131.18$\pm$6.94 %) 보다 유의하게 높았다(p<0.05). 체외순환 10분 때의 뇌동정맥 산소함량차(3.47$\pm$0.21 vs 4.28$\pm$0.29 mL/dL, p<0.05), 뇌산소 추출률(0.30$\pm$0.02 vs 0.39$\pm$0.02, p<0.05), 그리고 뇌산소 대사율(4.71$\pm$0.42 vs 5.36$\pm$0.45, p<0.05)은 저체온군이 정상체온군 보다 유의하게 낮았다. 뇌산소 운반율은 저체온군이 정상체온군 보다 체외순환 10분(1,527.60$\pm$25.84 vs 1,368.74$\pm$20.03, p<0.05), 재가온-2기(1,757.50$\pm$32.30 vs 1,478.60$\pm$27.41, p<0.05), 흉부 피부봉합기 때(1,734.37$\pm$41.45 vs 1,597.68$\pm$27.50, p<0.05) 유의하게 더 높았다. 체외순환 10분 때 내경 정맥구의 산소분압(40.96$\pm$1.16 vs 34.79$\pm$2.18 mmHg, p<0.05), 산소포화도(72.63$\pm$2.68 vs 64.76$\pm$2.49 %, p<0.05), 그리고 산소함량(8.08$\pm$0.34 vs 6.78$\pm$0.43 mL/dL, p<0.05)은 저체온군이 정상체온군 보다 유의하게 더 높았다. 수술 후 신경학적 합병증(섬망) 발생 환자 수는 저체온군이 정상체온군 보다 유의하게 적었고(2 명 vs 4 명, p<0.05) 섬망증세의 지속시간 역시 저체온군이 정상체온군 보다 훨씬 짧았다(60 시간 vs 160 시간, p<0.01). 결론: 이상의 연구 결과들을 볼 때 정상 체온 체외순환 기법은 고령환자나 장시간 수술환자에 있어 일상적 방법으로 적용하기에 문제가 있을 것 같으며 중등도 저체온 체외순환이 정상 체온 체외순환보다 뇌대사 및 수술 후 신경학적 결과에 더 바람직 할 것으로 판단된다.