• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권12호
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• pp.2116-2126
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• 2016

Bacterial biofilms are spatially structured communities that contain bacterial cells with a wide range of physiological states. The spatial distribution and speciation of copper in unsaturated Pseudomonas putida CZ1 biofilms that accumulated 147.0 mg copper per g dry weight were determined by transmission electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray analysis, and micro-X-ray fluorescence microscopy coupled with micro-X-ray absorption near edge structure (micro-XANES) analysis. It was found that copper was mainly precipitated in a $75{\mu}m$ thick layer as copper phosphate in the middle of the biofilm, while there were two living cell layers in the air-biofilm and biofilm-medium interfaces, respectively, distinguished from the copper precipitation layer by two interfaces. The X-ray absorption fine structure analysis of biofilm revealed that species resembling $Cu_3(PO_4)_2$ predominated in biofilm, followed by Cu-Citrate- and Cu-Glutathione-like species. Further analysis by micro-XANES revealed that 94.4% of copper were $Cu_3(PO_4)_2$-like species in the layer next to the air interface, whereas the copper species of the layer next to the medium interface were composed by 75.4% $Cu_3(PO_4)_2$, 10.9% Cu-Citrate-like species, and 11.2% Cu-Glutathione-like species. Thereby, it was suggested that copper was initially acquired by cells in the biofilm-air interface as a citrate complex, and then transported out and bound by out membranes of cells, released from the copper-bound membranes, and finally precipitated with phosphate in the extracellular matrix of the biofilm. These results revealed a clear spatial pattern of copper precipitation in unsaturated biofilm, which was responsible for the high copper tolerance and accumulation of the biofilm.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.536-541
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• 2014

기상레이더를 통해 취득된 데이터에는 지형에코, 파랑에코, 이상에코, 그리고 청천에코등이 존재한다. 각 에코는 여러 종류의 비강수에코이고, 이 비강수에코를 제거하기 위해 각 에코들의 특성을 분석하였다. 기상레이더 데이터는 매우 방대한 양이기 때문에 전처리 절차를 통해 분석된다. 본 논문에서는 클러스터링 기반 방사형 기저함수 신경회로망(RBFNNs : Radial Basis Function Neural Networks)과 에코 판단 모듈을 이용하여 기상레이더 데이터에서 강수에코와 비강수에코들을 구별하기 위한 에코 패턴분류기를 설계하였다. HCM(Hard C-Mean) 클러스터링 기반 RBFNNs 와 FCM(Fuzzy C-Mean) 클러스터링 기반 RBFNNs를 이용하여 출력성능은 비교 및 분석된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제21권4호
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• pp.366-372
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• 2019

북한 지역은 남한에 비해 기상관측 지점이 매우 적기 때문에 남한에서 강수 추정에 주로 이용되는 PRISM 모형을 그대로 적용하여 강수분포를 추정하기는 어렵다. 이처럼 자료가 불충분한 지역의 강수분포를 추정하기 위하여, 저해상도 PRISM 모형 구동 결과에 강수-지형 관계에 근거한 보정 값을 적용해 강수 분포를 추정할 수 있는 하이브리드 방식이 개발되어 사용되고 있다. 본 연구에서는 기존 북한지역의 고해상도 강수 분포도 추정 방식을 개선된 방법에 따라 1981-2010년 평년 기간의 적산 강수량 분포도를 제작하고자 하였다. 우선, 남한지역의 270m 해상도 DEM과 종관관측지점의 고도값으로부터 IDW한 가상지형간의 편차(고도편차)를 계산하였다. PRISM 모형을 이용하여 종관관측지점의 강수량을 기반으로 2,430m의 저해상도 가상강수 분포도를 제작한 후, 종관 및 방재 기상 관측지점의 강수자료를 이용해 270m의 고해상도 강수분포도를 제작하여 둘 간의 편차(강수편차)를 계산하였다. 남한지역의 고도편차와 강수편차를 이용하여 4방위 경사향에 따른 월별 강수-지형 관계 회귀식을 도출하였고, 최종적으로 북한지역의 27개 기상 관측지점으로부터 PRISM 모형을 구동하여 만든 2,430m의 저해상도 강수분포도에 강수-지형간 회귀식을 반영하여 해상도가 향상된 강수분포도를 산출하였다. 새롭게 제작된 북한지역의 강수분포는 기존 강수분포도와 비교했을 때 지형의 영향이 더욱 잘 반영된 효과를 확인할 수 있었다. 강수분포도에 따르면, 연평균 적산강수량은 1,159mm이며, 표준편차는 253mm로 추정되었다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.533-538
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• 2013

최근 빈번히 일어나는 국지성 집중호우로 인해 피해가 급격히 증가하고 있다. 인구가 밀집한 수도권과 같은 경우 산사태와 토석류 및 홍수로 인해 인명 및 재산피해가 심각하다. 따라서 집중호우에 대한 예측의 중요성이 증가하고 있다. 우리나라 악천후 강수의 특징으로는 태풍과 집중호우로 구분된다. 이는 지속시간과 지역에 따라 차이를 보인다. 또한, 지역적인 강수는 계절에 따라 변동성이 크고 비선형적이기 때문에 강수를 예측하는데 어려움이 따른다. 본 논문에서는 기상청에서 현업으로 사용하는 초단기 기상 분석 및 예측시스템 (Korea Local Analysis and Prediction System; KLAPS)의 기상 관측 자료를 이용하여 초단기 호우 예측 패턴 모델을 구현한다. 그리고 악천후 시 피해가 큰 수도권을 중심으로 여름철 호우 특보를 예측한다. 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm; GA) 기반 다항식 방사형 기저함수 신경회로망(Radial Basis Function Neural Networks; RBFNNs)을 이용하여 초단기 강수 예측 패턴 모델을 설계한다. 최적화된 분류기를 설계하기 위하여 유전자 알고리즘을 이용하여 주요 파라미터인 입력변수의 수, 다항식 차수, 퍼지화 계수, FCM(Fuzzy C-mean) 클러스터 수를 동조한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권6호
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• pp.463-477
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• 2015

최근 빈번하게 발생하는 이상기후 현상은 수자원관리에 많은 어려움을 주고 있으며 예상치 못한 기상관련 재난피해를 야기하고 있다. 특히, 기후변화에 의해 점차 태풍의 세력이 강력해짐에 따라 태풍은 위험기상으로 인지된다. 본 연구의 주요목적은 태풍으로 인하여 발생하는 강우특성 및 종관기후학적 분석을 수행하는 것으로 일본 지역특별기상센터(Regional Specialized Meteorological Center Tokyo Typhoon Center, RSMC)에서 제공하는 1973년부터 2012년의 6시간 간격 최적경로(best track) 자료를 사용하여 우리나라에 상륙한 태풍사상만을 대상으로 태풍의 상륙 지속시간(내습시간)을 총 4개의 시간구간으로 구분하여 각 내습유형에 따른 강우특성 및 종관기후학적 분석을 수행하였다. 본 연구를 통한 결과는 태풍의 진로 및 이동속도를 예측 가능한 현 시점에서, 우리나라 태풍내습시 내습유형에 따른 홍수방어 및 사전대피와 같은 재해관리 측면에서 매우 유용한 정보를 제공할 것으로 사료된다. 향후 연구로서 본 연구를 통해서 확인된 기상학적 패턴을 활용하여 단기 태풍강수량 모의기법 개발이 필요할 것으로 판단된다.

• 대기
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• 제18권2호
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• pp.83-95
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• 2008

In this study we have investigated the preceding eighteen large-scale climate indices with a lead time from zero to twelve months that have an influence on the variability of temperature and precipitation in Korea in order to understand which climate indices are overall available as predictors for long-range forecasting. We also have studied the dynamic link between preceding large-scale climate indices and regional climate using singular value decomposition analysis (SVDA) and correlation analysis (CA). Based on the coupled mode between large-scale circulation and regional climate, and correlation pattern between the preceding large-scale climate indices and large-scale circulation, the level of significance on climate indices as a predictor for monthly mean temperature and precipitation was evaluated for 5 and 1% level.

• 한국소프트웨어감정평가학회 논문지
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• 제15권2호
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• pp.59-66
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• 2019

제주는 농업과 관광이 절대적 비중이므로 강수에 대한 예측/분석은 다른 지역보다 더 중요한 요소로 작용한다. 현재 제주도의 강수 예측은 기상위성을 통해 얻어지는 관측데이터에 수치모델을 이용하나, 다른 지역보다 강수 현상에 대한 변화가 다양하므로 기존의 일반적인 수치모델을 그대로 적용하여 강수 예측/분석을 하기는 쉽지 않고 만족할만한 결과를 얻기가 어렵다. 따라서 제주지역에 맞는 새로운 제주 예측/분석 방법이 연구돼야 할 것이다. 본 논문에서는 합성곱신경망 (Convolution Neural Network, CNN) 기반의 텍스처(Texture) 분석기법을 이용한 제주 강수패턴 분석 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 기상위성에서 획득한 제주도 영역에 대한 수증기영상과 지역의 온도정보를 텍스처 영상으로 변환한 후, 변환된 영상들을 합성곱신경망을 이용하여 강수 여부를 분석하는 방법이다. 제안한 방법을 구현하고 실험을 통하여 제안된 방법의 유효성을 보인다.

• 한국환경과학회지
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• 제23권2호
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• pp.193-205
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• 2014

The direct-runoff of South Korea's representative dams (Soyanggang, Chungju, Andong, Daecheong, and Seomjingang) and precipitation were analyzed mainly with the evenly distributed spring rainfall events across the country for the last five years. For precipitation, an increasing was presented during the period 2008-2011, but did not continue to increasing 2012. The average precipitation of the five dams displayed a similar trend. Except for Chungju and Andong Dams, the trend of runoff was similar to the one shown in the precipitation. Despite the precipitation of 2009 increased, the runoff volume decreased for Andong and Chungju Dams. In addition, Chungju Dam remarkably showed a bigger runoff volume compared to other dams. As for the Sumjingang Dam, the runoff volume was the smallest, and the difference is as great as over 15-fold when compared to other runoff values. After the result of analyzing the relation between a single runoff event and synoptic weather patterns, pattern 4 contributed to the greatest impact on this event and weather patterns. The total runoff volume of the five dams for spring rain event for the last five years that exhibited this characteristic was estimated at 5.68 billion tons($10^6m^3$). Lastly, the value of this estimation was assessed as approximately 273.1 billion KRW.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.217-222
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• 2015

클러스터링 기법은 탐색적 자료 분석 기법으로 알려진 중요한 데이터마이닝 기법 중 하나로서 패턴 인식, 원격 탐사 등의 분야에 사용되고 있다. 이 방법을 이용하여 데이터의 기본 구조를 추출하고, 개체의 군집화 혹은 군집의 계층을 조직한다. 기상 레이더는 대기 중에 존재하는 물체에서 반사되는 신호를 이용하여 관측을 수행하고, 해당 좌표에 데이터를 저장하는 원리로 동작하는데, 이를 분석하기 위해서는 흩어져있는 레이더 데이터를 유사도를 바탕으로 강수에코와 비강수에코를 구분하여 군집화 할 필요가 있다. 따라서 본 논문에서는 클러스터링 기법을 레이더 데이터에 적용하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 또한, 강수에코와 비강수에코가 인접해 있을 경우 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위하여 퍼지 로직과 계층적 클러스터링 기법을 접목하여 유사도를 판별하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 실제 사례를 바탕으로 본 논문에서 제안한 클러스터링 기법을 적용한 결과, 강수에코와 비강수에코가 인접해 있는 경우 기존 기법보다 좋은 결과를 도출하는 것을 확인할 수 있었다.

• 대기
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• 제15권2호
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• pp.91-99
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• 2005

This study compares the summer monsoon circulations during a heavy rainfall period over the Korean peninsular from 11 to 18 July 2004, simulated by three widely used regional models; WRF, MM5, and RSM. An identical model setup is carried out for all the experiments, except for the physical option differences in the RSM. The three models with a nominal resolution of about 50 km over Korea are nested by NCEP-DOE reanalysis data. Another RSM experiment with the same cumulus parameterization scheme as in the WRF and MM5 is designed to investigate the importance of the representation of subgrid-scale parameterized convection in reproducing monsoonal circulations in East Asia. All thee models are found to be capable of reproducing the general distribution of monsoonal precipitation, extending northeastward from south China across the Korean peninsula, to northern Japan. The results from the WRF and MM5 are similar in terms of accumulated precipitation, but a slightly better performance in the WRF than in the MM5. The RSM improves the bias for precipitation as compared to those from the WRF and MM5, but the pattern correlation is degraded due to overestimation of precipitation in northern China. In the comparison of simulated synoptic scale features, the RSM is found to reproduce the large-scale features well compared to the results from the MM5 and WRF. On the other hand, the simulated precipitation from the RSM with the convection scheme used in the MM5 and WRF is closer to that from the WRF and MM5 simulations, indicating the significant dependency of simulated precipitation in East Asia on the cumulus parameterization scheme.