• 한국미생물·생명공학회지
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• 제50권2호
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• pp.165-192
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• 2022

본 논문에서는 실외 대기 환경의 바이오에어로졸 혹은 입자상물질의 미생물 메타게놈 특성과 이에 영향을 미치는 기후 및 환경 인자의 영향을 고찰하였다. 시료 채취 지역 및 환경 조건 특성별 대기 중 세균과 곰팡이 농도를 요약 하고, 에어로졸과 PM 시료의 세균과 곰팡이의 메타게놈 특성을 조사하기 위한 비배양법 기반 분석방법과 메타게놈 특성을 정리하였다. 또한, 세균과 곰팡이의 메타게놈 특성과 다양성 및 특성에 미치는 기상 인자와 환경 인자의 영향을 고찰하였다. 대기 중 미생물의 생존, 생장과 분산은 지역 기상 조건 및 대기 오염 물질에 의해 크게 영향을 받았다. 일반적으로 기온이 상승함에 따라 AM 농도는 증가하지만, 여름에는 고온과 강한 자외선의 영향으로 AM 농도가 감소하였다. 습도와 미생물 농도는 양의 상관성을 보이나, 습도가 너무 높으면 AM의 분산이 지연되었다. 이러한 종합적인 고찰 결과는 대기권에서 미생물의 역할과 기능을 이해하고, 이들 미생물에 의해 야기되는 환경 및 공중보건 문제를 해결하기 위한 전략 수립 및 저감 기술 개발에 활용될 수 있다.

• 응용통계연구
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• 제35권4호
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• pp.543-552
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• 2022

서리는 표면 근처의 공기의 이슬점 온도가 빙점 이하일 때 수증기가 승화, 응축되어 땅이나 물체에 얼게 되는 작은 얼음 결정체이다. 서리가 내리면 농작물이 직접 피해를 입는다. 농작물이 낮은 온도에 접촉하면 조직이 얼어서 세포막이나 엽록체가 딱딱해지고 파괴되거나 건조한 세포가 죽습니다. 2020년 7월, 세계 최대 커피 생산국인 브라질 미나스제라이스 주에 갑작스러운 영하의 날씨와 서리가 내려 지역 커피 나무의 약 30%가 피해를 입었다. 이로 인해 피해로 커피값이 크게 올랐고, 피해가 심각한 농가는 농작물이 회복되기까지 3년이 걸리기 때문에 2024년에야 커피를 생산할 수 있다. 본 논문에서는 심한 서리가 내리는 것을 방지하기 위해 기상청이 제공하는 서리 발생 데이터와 기상관측 데이터를 이용해 서리를 예측하려고 했다. 관측 지점의 고도 및 풍속, 온도, 습도, 강수량, 흐림 등의 기상 요인을 반영하여 모델을 구축하였다. XGB, SVM, Random Forest, MLP 모델을 사용하여 다양한 하이퍼 파라미터를 학습 데이터로 적용하여 각 모델에 가장 적합한 모델을 선택하였다. 마지막으로, 결과는 테스트 데이터에서 정확도(acc)와 중요 성공 지수(CSI)로 평가되었다. XGB는 90.4%의 acc와 64.4%의 CSI로 다른 모델에 비해 최고의 모델이었고, SVM은 89.7%의 acc와 61.2%의 CSI로 그 뒤를 이었다. 랜덤 포레스트와 MLP는 약 89%의 acc와 약 60%의 CSI로 비슷한 성능을 보였다.

• 적정기술학회지
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• 제6권2호
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• pp.94-102
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• 2020

신재생에너지는 개발도상국의 농촌 지역의 지속가능한 개발을 위한 필수 요소이다. 나아가, 독립형 신재생에너지 발전 시스템을 의료 분야에 응용하여 삶의 질을 증진시킬 수 있다. 본 연구에서는 개발도상국에서 백신을 안전하게 보관하고 보급하여, 콜드체인 영역을 확장하기 위해서 신재생에너지 기반 백신 공급 시스템을 구축하였다. 백신 공급 시스템은 신재생 에너지로 전기를 공급하는 보건소와 이를 연결하는 스마트 백신 캐리어로 구성되었다. 백신 캐리어는 펠티어 소자를 이용하여 냉각 시스템을 개선하였고, 위치 및 온도 모니터링 장비를 설치하였다. 또한, 네팔의 남부 마을에서 현장시험과 지형학적 분석으로 개발된 시스템의 성능 및 효과를 평가하였다. 신재생에너지 시스템은 보건소의 냉장고를 정상적으로 작동시켰으며, 백신 캐리어는 더욱 긴 냉장 시간과 안정적인 온도 조절 성능을 확보하였다. 지형학적 분석 결과, 본 시스템이 기존보다 넓은 지역으로 백신을 보급할 수 있을 것으로 추정하였다. 따라서, 신재생에너지와 스마트 기기의 도입이 콜드체인 영역을 확장하고 백신 공급율을 증가시켜, 결과적으로 개발도상국의 농촌 지역 의료 서비스를 개선할 수 있을 것으로 기대한다.

• 환경생물
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• 제41권2호
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• pp.101-108
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• 2023

본 연구는 온배수가 유입되는 대구시 달서천을 대상으로 틸라피아 산란장의 물리적 서식 환경을 파악하고, 나일틸라피아와 블루틸라피아의 국내·외 분포 및 수온에 따른 잠재적 서식 가능지역을 예측하고자 연구를 수행하였다. 나일틸라피아와 블루틸라피아의 국외 서식 현황을 분석한 결과 원개체군이 서식하는 국가를 중심으로 많은 국가와 섬 지역에 도입되어 서식하고 있는 것으로 확인되었고, 상대적으로 추운 지역인 캐나다, 영국, 러시아 등에서도 서식하는 것으로 나타났다. 국내에서는 곡교천, 달서천, 금호강과 낙동강 일대에 서식하는 것으로 조사되었으며, 온배수 유입으로 인해 겨울철에도 높은 수온을 유지하고 있는 하천으로 확인되었다. 현재 국내에서 틸라피아 개체군이 서식 가능한 지역은 영산강 하류와 낙동강 하류에 국한되어 있으나, 2050년에는 기온상승으로 인해 잠재적 서식 가능지역이 금강, 만경강, 동진강, 섬진강, 태화강, 형산강과 동해로 유입되는 하천과 탐진호, 나주호, 주암호, 상사호, 진양호, 주남저수지, 회동저수지 등 정수역까지 확대될 것으로 예측되었다. 또한 서식 가능지역이 확대되고 틸라피아가 산란할 수 있는 서식처가 증가함에 따라 틸라피아 개체군으로 인해 발생할 수 있는 서식처 교란의 강도가 증가할 것으로 예상된다. 따라서, 잠재적 위해종이며, 기온상승으로 인해 향후 국내 여러 하천에서 서식 가능성을 가지고 있는 틸라피아 개체군 관리를 위해 틸라피아 개체군이 서식하고 있는 하천을 대상으로 중·장기적인 모니터링을 통한 위해성 평가가 수행되어야 할 것으로 생각된다. 또한 개체군 확산 방지를 위한 법적·제도적인 규제가 필요하며, 물리적인 포획, 온배수 수온 감소를 통한 제거 등 다양한 관리방안을 마련하고, 틸라피아 개체군으로 인해 발생할 수 있는 서식처 교란을 최소화하는 것이 필요하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.77-86
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• 2008

흙의 교란영역과 측정값은 관입시험기의 크기에 영향을 받는다. 관입기의 크기가 작을수록 더 국부적인 값을 얻을 수 있다. 관입시험 시 흙의 교란을 최소화하면서 흙의 특성을 파악하기 위하여 극소형 마이크로콘(외경 5mm)을 설계 및 제작하였다. 선단저항력은 마이크로콘 선단부에 설치된 변형률계를 이용하여 측정하였다. 뿐만 아니라 선단 저항력으로부터 마찰저항력 성분을 효과적으로 제거하기 위하여 이중관 형식의 마찰 슬리브를 채택하였다. 설계 시 변형률계의 설치, 회로구성, 관입시스템, 관입속도, 측정률, 작동 온도, 그리고 calibration 과정이 고려되었다. 점토의 경계면, 점토-모래지반의 경계면을 마이크로콘을 적용함으로써 효과적으로 찾아 낼 수 있었다. 뿐만 아니라, 마이크로 콘과 직경 16mm의 미니어처 콘을 이용하여 측정한 선단저항력이 매우 유사하지만, 마이크로 콘의 해상도가 매우 높은 것으로 나타났다. 본 논문은 마이크로 콘이 매우 높은 해상도 그리고 주변지반의 변형을 최소화하면서 흙의 경계면을 효과적으로 감지할 수 있음을 보여준다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제5권5호
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• pp.471-479
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• 2015

오늘날 농촌의 인구가 고령화됨에 따라 농업 자동화는 필수가 되었다. 본 연구에서는 단동온실 자동화를 위한 외부 환경 측정 기술이 연구되었다. 연구를 위해 (주)이지팜에서 측정한 외부 환경 데이터를 사용하였다. 또한 Windows 7 환경에서 JAVA와 APM_SETUP 8을 이용하여 웹 기반의 기상청 AWS 데이터를 받는 시스템을 개발하였다. 스마트온실에 가상 외부기상데이터를 제공하기 위한 프로그램은 서버와 클라이언트로 구성되었다. 서버 프로그램은 30분마다 기상청으로부터 날씨 데이터를 받아서 스마트온실에 보내주도록 만들어졌다. 클라이언트 프로그램은 자바 애플릿으로 개발되어, 서버와 통신하여 30분마다 기상청 AWS 데이터를 받아서, 수신된 기상청 AWS 데이터를 스마트 온실 외부 환경 정보로 인식한다. 이 시스템은 (주)이지팜에서 측정한 기상 데이터와 비교함으로서 평가되었다. 외기 온도의 경우 기상청 AWS 데이터와 약간의 차이를 보였다. 그러나 평균절대편차는 2.24℃ 이하로 적은 차이를 보였다. 그러므로 개발된 가상 외부기상측정시스템의 날씨 정보는 스마트온실의 외부 날씨 정보로 사용될 수 있을 것이라 생각된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.395-401
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• 2009

장대터널의 환기 및 방재시스템 설계시 주요한 요소설계인자 중 하나인 자연환기력은 그 중요성에도 불구하고 관련 영향변수들의 상호관계는 정량화가 매우 복잡하여, 자연환기력에 의한 유입 자연풍에 관한 설계기준을 정량적 근거하에서 제시하고 있지 못하다. 최근 발생한 터널화재에 의한 문제 및 터널 이용자에 의한 보다 나은 공기질에 대한 요구 등으로 터널 환기시스템의 최적화가 시급히 필요하며, 따라서 최적화의 주요 설계인자인 자연환기력에 대한 연구가 절실히 요구된다. 본 연구에서는 국내 최장대 도로터널로 계획된 인제터널(연장 10.9 km)을 대상으로 자연환기력의 예측을 목적으로 하였다. 지형적 요인에 의한 외부풍의 풍압에 기인하는 자연환기력의 최대 가능수준을 예측할 수 있는 기압장벽고의 개념을 적용하여 외부풍에 의한 자연환기력을 추정하고 터널내외부 공기 밀도차로 인한 굴뚝효과에 따른 자연환기력을 동시에 분석하였다.

• 분석과학
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• 제21권2호
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• pp.148-157
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• 2008

$1,000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 수천~수만 rpm으로 작동하는 가스터빈 부품의 수명을 예측하기 위하여 크립파단 실험으로 얻어진 Larson-Miller 크립곡선을 활용하고 있다. 이 방법은 고온에서 시편에 하중을 주어 파단수명을 구하여 크립 파단수명을 온도와 하중의 함수로 나타낸 실험결과 곡선이다. 파손적 실험으로서 오차가 수십배를 상회하여 수명예측이 정확하지 않다. 반면에 본 연구에서는 비 파손적일 뿐 아니라 더 정확한 수명예측이 가능한 방법을 소개하고자 한다. 즉, $1,280^{\circ}C$에서 22,000시간(6,000 기동) 사용되어 폐기된 보령 가스터빈 제1단 단결정 블레이드(버켓)에 국부적으로 polishing한 후, 부식시킨 다음 replica를 떤다. 이 replica에 붙은 석출물들은 TEM과 SEM 사진으로 구하여 디지털 이미지하여 크기가 측정된다. 블레이드가 사용 전에 $0.45{\mu}m$ 크기에서 사용 후, $0.6{\mu}m$로 성장하였으나, 추가적으로 약 만여 시간 더 사용할 수 있으며 열처리를 추가하면 이만여 시간 더 사용할 수 있음을 알 수 있었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제32권4호
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• pp.267-279
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• 2023

Data modelling and interpretation for structural health monitoring (SHM) field data are critical for evaluating structural performance and quantifying the vulnerability of infrastructure systems. In order to improve the data modelling accuracy, and extend the application range from data regression analysis to out-of-sample forecasting analysis, an improved most likely heteroscedastic Gaussian process (iMLHGP) methodology is proposed in this study by the incorporation of the outof-sample forecasting algorithm. The proposed iMLHGP method overcomes this limitation of constant variance of Gaussian process (GP), and can be used for estimating non-stationary typhoon-induced response statistics with high volatility. The first attempt at performing data regression and forecasting analysis on structural responses using the proposed iMLHGP method has been presented by applying it to real-world filed SHM data from an instrumented cable-stay bridge during typhoon events. Uncertainty quantification and correlation analysis were also carried out to investigate the influence of typhoons on bridge strain data. Results show that the iMLHGP method has high accuracy in both regression and out-of-sample forecasting. The iMLHGP framework takes both data heteroscedasticity and accurate analytical processing of noise variance (replace with a point estimation on the most likely value) into account to avoid the intensive computational effort. According to uncertainty quantification and correlation analysis results, the uncertainties of strain measurements are affected by both traffic and wind speed. The overall change of bridge strain is affected by temperature, and the local fluctuation is greatly affected by wind speed in typhoon conditions.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제47권4호
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• pp.282-289
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• 2023

Background: As wildlife habitats are being destroyed and growth environments are changing, the survival of animals and plants is under threat. Epilobium hirsutum L., a species that inhabits wetlands, has held legally protected status since 2012. However, no specific measures are currently in place to protect its habitat, leading to a decline in remaining populations as a result of land use change and human activities. Results: The growth environment (including location, climate, land use, soil, and vegetation) of the five habitat sites (Samcheok, Taebaek1, Taebaek2, Cheongsong, Ulleung) of E. hirsutum L. was investigated and analyzed. These habitats were predominantly situated in flat areas with gentle south-facing slopes, at an average altitude of 452.7 m (8-726 m) above sea level in Gangwon-do and Gyeongsangbuk-do. The average annual temperature ranged 11.5℃ (9.2℃-12.9℃), whereas the average annual precipitation ranged 1,304.5 mm (1,062.7-1,590.7 mm). The surrounding land use status was mainly characterized by mountainous areas, and human interference, such as agricultural land and roads, was commonly found in proximity to these natural habitats. Soil physicochemical analysis revealed that the soil was predominantly sandy loam with a slightly high sand content. The average pH measured 7.64, indicating an alkaline environment, and electrical conductivity (EC) averaged 0.33 dS/m. Organic matter (OM) content averaged 66.44 g/kg, available phosphoric acid (P₂O₅) content averaged 115.73 mg/kg, and cation exchange capacity (CEC) averaged 23.43 cmolc/kg. The exchangeable cations ranged 0.09-0.43 cmol⁺/kg for potassium (K), 10.23-16.21 cmol⁺/kg for calcium (Ca), 0.67-4.94 cmol⁺/kg for magnesium (Mg), and 0.05-0.74 cmol⁺/kg for sodium (Na). The vegetation type was categorized as E. hirsutum community with high numbers of E. hirsutum L., Persicaria thunbergii (Siebold & Zucc.) H. Gross, Phragmites japonica Steud., Humulus japonicus (Siebold & Zucc.), and Bidens frondosa L.. An ecological flora analysis, including the proportion of lianas, naturalized plants, and annual herbaceous plants, revealed that the native habitat of E. hirsutum L. was ecologically unstable. Conclusions: Analysis of the habitat of E. hirsutum L., a class II endangered wildlife species, provided essential data for local conservation and restoration efforts.