• 제목/요약/키워드: Transport in soil

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"위해성" 개념을 이용한 오염지역 정화 및 관리의 과학적 타당성 (Scientific Feasibility on the Risk-Based Clean-up and Management of Contaminated Sites)

  • 신원식
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제12권1호
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    • pp.1-35
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    • 2007
  • 지난 수십년 동안 토양내 수착된 오염물질이 접촉시간(contact time)이 경과함에 따라 생물학적 또는 화학적 이용성의 감소는 일반적으로 인식되어 오고 있다. 이와 같은 aging 또는 격리(sequestration)라 불리는 현상이 위해성에 직접적인 영향을 미친다는 것이 알려져 있다. 이러한 현상은 소수성 오염물질을 중심으로 보고되어 왔으나, 최근 연구결과에 의하면 중금속의 경우에도 이와 같은 현상이 발견되고 있으며, 이는 오염물질의 흡-탈착 이력(hysteresis) 현상, 비가역 흡착, 탈착저항성, 비평형 흡착 등과 직접적으로 연관된 것으로 알려지고 있다. Aging 또는 sequestration에 의한 오염물질의 생이용성(bioavailability)의 감소는 인체에 대한 실질적인 위해성의 감소를 의미한다. 최근 들어 이와 같은 과학적인 증거를 토대로 단순한 오염물질의 농도 측정이 아니라 위해성에 근거한 오염 복원(또는 관리)의 개념이 도입되어 환경친화적인 복원수준의 선정에 적용하고 있다. 이는 토양내 오염물질의 총농도가 아니라 오염물질의 생이용성 또는 독성을 기준으로 하여 정화수준을 결정함으로써 오염부지의 처리비용과 노력의 절감효과를 동시에 기대할 수 있기 때문이다. 토양내 잔류오염물질의 생이용성 또는 독성은 오염물질의 이동 또는 거동 특성에 의해 영향을 받으며 결국 생물체로의 노출 경로와 생체축적에 직접적인 영향을 미친다. 본 논문에서는 토양내 오염물질의 위해성을 평가하여 토양오염복원에 적용시 과학적인 타당성에 대해 살펴보고자 하였다.

산해리도가 다른 무기산에 의한 토양 입자 표면 특성 (Characteristics of composition and surface morphology of soil particles influenced by inorganic acids with different acidity)

  • 이동성;이교석;신지수;이재봉;주리나;이명연;민세원;정덕영
    • 농업과학연구
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    • 제42권3호
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    • pp.191-199
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    • 2015
  • We conducted this research to observe the changes of surface morphology and composition of clay minerals influenced by various concentrations of fluoric acid. Hydrofluoric acid (HA), a solution of hydrogen fluoride (HF) in water, is a colourless solution that is highly corrosive, capable of dissolving many materials, especially oxides. To do this, we treated several concentrations of HA on the ground soil samples collected from the agricultural experimental station located at Chungnam National University to observe the influence of fluoric acid on the changes of surface structures and elemental composition of clay particles. Generally, microscopic examination showed that the HA can not only attack an edge of clay particles but also start at any point where structural defects and weaknesses predisposed sites to acid. The orderly flake arrangement of clay minerals may reflect certain crystal symmetry elements. The ESEM-EDS results of element composition of clay particles influenced by HA indicated the changes of structures of clay minerals. It is also clear from the formation of etch figures and element composition of clay particles that the product layer at least partially dissolved or disintegrated in the presence of acid. Conclusively, the clay structures can be strongly influenced by concentrations of HA, resulting in changes of physical and chemical properties that can determine the behavior of solute transport as well as mobility of ions in soils.

해수 침투에 대한 층상 불균질성 및 지하수 양수 방식의 영향 삼차원 수치 모의 (Three-Dimensional Numerical Simulation of Impacts of Layered Heterogeneity and Groundwater Pumping Schemes on Seawater Intrusion)

  • 박화석;김중휘;염병우;김준모
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제13권4호
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    • pp.8-21
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    • 2008
  • 지질 매체의 층상 불균질성과 지하수 양수 방식이 해안 대수층 내에서의 지하수 유동과 염분 이동에 미치는 영향을 정량적으로 분석하기 위하여 수리동역학적 분산 수치 모델을 이용한 일련의 삼차원 수치 모델링이 수행되었다. 해수 침투에 대한 층상 불균질성의 영향을 평가하기 위하여 하부 사토층(대수층)과 상부 점토층(준대수층)으로 구성된 층상 불균질 해안 대수층과 이에 상응하는 등가의 물질로 구성된 균질 해안 대수층을 수치 모델링하였다. 또한 해수 침투에 대한 지하수 양수 방식의 영향을 평가하기 위하여 전체 수치 모델링 기간 동안에 동일한 양의 지하수를 양수하는 연속적인 지하수 양수 방식과 두 개의 주기적인 지하수 양수 방식을 상기한 두 해안 대수층에 적용하였다. 수치 모델링 결과는 주기적인 지하수 양수 방식이 층상 대수층의 하부 사토층뿐만 아니라 상부 점토층에서의 지하수 유동과 염분 이동에 보다 중대한 악영향을 끼치며, 주기적인 지하수 양수 시에 양수 강도가 클수록 지하수 염수화가 공간적 및 시간적으로 더욱 심화됨을 보여준다. 이는 해수 침투에 의한 지하수 염수화를 최소화하기 위해서는 지속적인 지하수 양수 방식이 보다 더 적합할 수 있음을 의미한다. 또한 수치 모델링 결과는 주기적인 지하수 양수시에 상부 점토층에서의 지하수 염수화 양상이 하부 사토층에서의 그것에 비해 매우 다르게 발생함을 보여준다. 이러한 두 지층 사이의 지하수 염수화 양상의 차이는 층상 해안 대수층의 층상 불균질성에 기인하는 것으로 해석된다.

국내 우분 퇴비화 시설 인근 농경지 및 수계 중 Tetracycline 및 Sulfonamide 계열 항생물질의 분포특성 (Occurrence and Distribution of Selected Veterinary Antibiotics in Soils, Sediments and Water Adjacent to a Cattle Manure Composting Facility in Korea)

  • 임정은;김성철;이현용;권오경;양재의;옥용식
    • 대한환경공학회지
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    • 제31권10호
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    • pp.845-854
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    • 2009
  • 최근 전 세계적으로 환경 중에 잔류하는 항생물질로 인한 항생물질 내성박테리아의 발현에 대한 우려가 커지고 있다. 그러나 국내의 경우 이에 대한 기초자료 확립을 위한 액상(수질)과 고상(토양, 저질토)에 잔류하는 항생물질의 동태와 이동에 대한 연구는 극히 드문 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내 우분 퇴비화 시설에 인접한 농경지 토양과 지표수 및 저질토에 대한 항생물질 모니터링을 실시하여 tetracycline 계열의 항생물질 3종(tetracycline, chlortetracycline, oxytetracycline)과 sulfonamide 계열의 항생물질 3종(sulfamethazine, sulfamethoxazole, sulfathiazole)에 대한 분포특성을 살펴보았다. 항생물질은 고형상추출(SPE, solid phase extraction)을 실시한 후 고성능액체크로마토그래피 질량분석기(HPLC/MS)로 분석하였다. 이를 통해 검출된 환경 중 항생물질의 농도는 지표수에서 BDL ~0.71 ${\mu}g$/L, 저질토에서 BDL ~27.61 ${\mu}g$/L, 농경지 토양에서 0.12~157.33 ${\mu}g$/L 수준으로 나타났으며 퇴비화 시설과 인접한 지점의 시료에서 상대적으로 높은 수준의 항생물질이 검출되었다. 이를 통해 퇴비화 시설이 환경 중에 존재하는 항생물질에 영향을 주고 있음을 알 수 있었다. 한편 수질시료에 비해 저질토와 토양에서 항생물질이 높은 농도로 검출되었으며 이는 항생물질의 물리화학적 특성에 기인하는 것으로 판단되었다. 장기적으로는 저질토와 토양에서 항생물질 내성박테리아 발현이 우려되므로 향후 항생물질의 환경 중 이동 및 잔류특성 평가를 위한 장기 모니터링 연구가 필요할 것으로 판단된다.

Exclusion of Na+ and ClIons by the central parenchyma in leaf sheaths of rice and the involvement of lamina joint

  • Neang, Sarin;Kano-Nakata, Mana;Yamauchi, Akira;Itani, Tomio;Maekawa, Masahiko;Mitsuya, Shiro
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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    • pp.237-237
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    • 2017
  • Rice is highly sensitive to salt stress especially in its early growth stage, which thus is one of the major constraints in rice production. In rice plants, salt sensitivity is associated with the accumulation of $Na^+$ in the shoots, especially in the photosynthetic tissues. High salt concentrations in soil cause high $Na^+$ and $Cl^-$ transport to the shoot and preferential accumulation of those ions in older leaves, which decreases $K^+$ in the shoot, photosynthetic activity and grain yield. Salt exclusion capacity at the leaf sheath is therefore considered to be one of the main mechanisms of salt tolerance. In addition, it is suspected that the lamina joint might be involved in the salt transport from leaf sheath to leaf blade. This research aims to determine if leaf sheaths of rice exclude a large amount of $Na^+$ only or other ions such as $K^+$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, and $Cl^-$ as well, to identify tissues in the leaf sheath, which accumulate $Na^+$, and to examine if the lamina joint is involved in the salt exclusion by the leaf sheath. The rice seedlings of salt tolerant genotype FL478 and salt sensitive genotype IR29 were independently treated with NaCl, KCl, $MgCl_2$ and $CaCl_2$, and Taichung 65 and its near-isogenic liguleless line (T65lg) were treated with NaCl. Then, the content of $Na^+$, $K^+$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, and $Cl^-$ ions and their specific location were determined using Atomic Absorption Spectrometer, Ion Chromatograph, and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy. Results showed that leaf sheaths of FL478 and IR29 accumulated a large amount of $Na^+$, $K^+$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, and $Cl^-$ ons, and thus excluded them from leaf blades when treated with high concentration of each salt. When treated with NaCl, the highest $Na^+$ concentration was found in the basal part of leaf sheaths of both cultivars. Moreover, energy-dispersive X-ray spectroscopy revealed that the central parenchyma cells of the leaf sheath were the site where most Na, Cl, and K were retained under salinity in the salt tolerant genotype FL478. Also, the concentration of $Na^+$, $K^+$ and $Cl^-$ ions in leaf sheaths and leaf blades was comparable between T65 and T65lg, indicating that the lamina joint may not be involved in the exclusion of $Na^+$, $Cl^-$ and $K^+$ by the leaf sheath from the leaf blade under salinity. Therefore, we conclude that the central parenchyma cells of basal part of leaf sheath are the site that plays a physiological role to exclude $Na^+$ in the shoots of rice without the involvement of the lamina joint.

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황사 에피소드 발생시 대기먼지의 농도 특성과 인체 영향 (Concentration Characteristics and Health Effect Assessment of Atmospheric Particulate Matters During Asian Dust Storm Episodes)

  • 강공언
    • 한국환경보건학회지
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    • 제35권1호
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    • pp.21-35
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    • 2009
  • The Asian dust storms which originated in the deserts of Mongolia and China transported particles to Korea and led to a high concentration of atmospheric particulate matters (PM) of more than $1000{\mu}g/m^3$ throughout the country in the spring, of 2007. Public concern, in Korea, about the possible adverse effects of these dust events has increased, as these dust storms can contain various air pollutants emitted from heavily industrialized eastern China. The objectives of this study were to understand the concentration characteristics of PM as a function of particle size between the Asian dust storm episodes and non-Asian dust period and to consider the mass size distribution of PM in the Asian dust storms and their water soluble ion species on the potential, possible effects on deposition levels in the three regions (nasopharyngeal, tracheobronchial, and alveolar) of the human respiratory system. The size distribution of PM mass concentration during the Asian dust storms showed a peak in the coarse particle region due to the long-range transport of soil particles from the deserts of Mongolia and China, which was identified by HYSPLIT-4 model for backward trajectory analysis of air arriving in the sampling site of Iksan. During the non-Asian dust period, there were two different types in PM size distribution: bimodal distribution when low concentrations of $PM_{2.5}$ were observed, while unimodal distribution having a peak in fine particle region when high concentrations of $PM_{2.5}$ were showed. This unimodal distribution with high concentrations of fine particulate and secondary air pollutants such as ${SO_4}^{2-}$, ${NO_3}^-$, ${NH_4}^+$ was found to be due to the long-range transport of air pollutants from industrialized eastern China. During the Asian dust storms, the mean concentrations of PM that can be deposited in the nasopharyngeal, tracheobronchial, and alveolar region were $128.8{\mu}g/m^3$, $216.5{\mu}g/m^3$, and $89.6{\mu}g/m^3$, respectively. During the non-Asian dust period, the mean concentrations of PM that can be deposited in the nasopharyngeal, tracheobronchial, and alveolar region were $8.4{\mu}g/m^3$, $9.5{\mu}g/m^3$ and $38.5{\mu}g/m^3$, respectively.

기질내에서의 확산작용에 관한 자연유사연구의 한계 (Limitation of Natural Analogue Studies on Rock Matrix Diffusion)

  • Kim, Chang-Lak;Chang, Ho-Wan
    • 대한지하수환경학회지
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    • 제1권2호
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    • pp.100-104
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    • 1994
  • 기질내에서의 원소의 확산현상은 흡착 및 비흡착성 방사성핵종의 지하매질내 이동을 지연시키는 특성때문에 처분장의 안전성평가에서 매우 중요한 현상으로 간주된다. 이 현상을 실제 안전성평가에 적용하기 위하여 확산현상이 인지되는 자연현상 중에서 자연방사성원소의 농도변화 및 붕괴사슬을 이용한 자연유사 연구가 많이 수행되고 있고 그 현상이 준정량적으로 확인된다. 기질내 원소의 확산현상은 액체상의 흐름에 수반되어 일어나거나 열적 영향에 의해 국부적으로 일어나기도 하는데 후자의 경우는 고준위 방사성페기물 처분과 관련된 안정성평가에 그 중요성을 갖는다. 예를 들어 내덕리 화강암이 후기에 관입한 페그마타이트와 접촉하는 곳에서는 페그마타이트의 열적 영향에 의해 K, Rb, Sr 및 Ba과 같은 알카리 또는 알카리토 원소들과 Li, V및 Nb원소들이 접촉면으로부터 수직으로 약 9 cm 정도의 거리에 이르기까지 부화 또는 결핍된 이동현상이 관찰된다. 그러나 운반모델 설정을 위한 화산시간의 규모, 기질내 흡착된 핵종과 확산된핵종의 구분 등에 관한 연구는 필요한 시료의 취득치 불가능하여 이를 수행하지 못한 경우가 많다 이러한 문제점에도 불구하고 국내 처분장의 안전성 평가시에는 처분매질에 대하여 기질내 확산현상을 어느 정도 고려할 수 있는지를 자연유사 연구를 통해 규명되어야 할 것이다.

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포화 불교란 토양시료의 Cl- 및 Cu2+ 출현곡선에 의한 preferential flow의 검증 (Preferential Flow as Tested by Breakthrough Curves of Cl- and Cu2+ from Saturated Undisturbed Soil Core Samples under Steady Flow Conditions)

  • 류순호;한경화;노희명;한광현
    • 한국토양비료학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.71-78
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    • 2000
  • 사과 과수원 토양(송정통, the fine loamy, mesic family of Typic Hapludults)을 층위별로 채취하여 토양 수리적 특성과 누적공극분포를 조사하고 표토인 Ap1층과 점토집적층인 B1층에서 각각 토양코아시료 (지름 7.4 cm, 높이 7.4 cm)를 채취하여 포화조건에서 $Cl^-$$Cu^{2+}$로 혼성치환실험을 수행하고 그 출현곡선으로부터 선택류(選擇流)를 검증하고자 하였다. Ap1층과 B1층은 사질 식양토로 같은 토성이나 Ap1층의 포화수리전도도는 $2.0cmhr^{-1}$로 B1층($0.27cm hr^{-1}$)의 약 7배에 달하였다. C층은 포화수리전도도 $5.2cmhr^{-1}$인 구조가 없는 사양토로 물과 용질의 이동을 제한하는 역할이 가장 낮을 것으로 판단되었다. 누적 공극분포에서 Ap1층과 B1층의 대공극량(토양수분포텐셜 - 6 kpa에 해당하는 지름 $49{\mu}m$ 이상의 공극)은 각각 총 공극량의 24%, B1층은 14%이었다. 염소출현곡선에서 Ap1층 코아와 B1층 코아의 수력학적 분산계수는 각각 $34cm^2hr^{-1}$, $1.3cm^2hr^{-1}$이었고 이때 B1층 코아의 지연계수는 1인 반면 Ap1층 코아는 0.6으로 부동수분과 유동수분의 분배가 일어났다. 양이온 치환용량이 Ap1층이 B1층보다 높음에도 불구하고 Ap1층 코아의 구리지연효과가 B1층보다 더 작게 나타났다. 이 결과는 포화수리전도도와 대공극 함량이 큰 Ap1층에서 선택류(選擇流)가 일어날 수 가능성을 보여 주었다. 그러나 투수성이 좋은 모재층을 가진 이 토양단면에서 Ap1층에서 선택류(選擇流)가 일어난다 하더라도 B1층에 의해 제한될 것으로 사료된다.

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천안호 침몰해역의 해상조건 분석 (Analysis of the Sea Condition on the Patrol Ship Cheonan Sinking Waters)

  • 김강민;이중우;김규광;권소현;이형하
    • 한국항해항만학회지
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    • 제34권5호
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    • pp.349-354
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    • 2010
  • 2010년 3월 26일 21시 45분경, 백령도 서남쪽 1.6km(1마일)해상에서 대한민국 해군의 초계함 천안함이 원인 미상의 사고로 침몰한 사건이 발생하였다. 이에 연안공학자의 입장에서는 수색 및 구조에 필요한 기초자료인 해상조건들을 제공하고 시뮬레이션을 통한 보다 자세한 예측 및 유추가능한 자료를 제공한다는 것은 뜻깊은 일임에 틀림없다. 이에 본 연구에서는 백령도-대청도 부근해역의 기상, 파랑, 조석 및 조류, 저질, 부유사 상태 등을 조사 분석하고 이를 기초로 해역특성을 분석하였다. 사건당시의 유속상황은 소조기-중조기 사이에 해당하며 사고발생일인 3월 26일이 지나고 4월 3~4일까지는 유속이 가장 강한 대조기가 진행되는 시점으로 수색 및 구조작업에 애로사항이 있는 것으로 파악되었다. 또한, 21:00-22:00 경은 낙조가 진행 중에 있기 때문에 물질이동은 남동쪽이 우세할 것으로 보이며 특히, 불규칙한 해저지형으로 인하여 급격한 와류 등이 존재할 것으로 판단되어 입자추적실험을 수행하였다. 수행결과, 입자는 유속상황에 따라서, 초기에는 남동쪽으로 이동하지만 장기 예측결과, 외해쪽으로 흘러가는 것으로 나타났다. 이를 통하여 추후, 수색작업의 범위를 외해쪽으로 확대시켜야 할 것으로 사료된다.

몬테카를로 코드를 이용한 고에너지 전자가속기의 중성자 skyshine 평가방법 개발 (Development of Neutron Skyshine Evaluation Method for High Energy Electron Accelerator Using Monte Carlo Code)

  • 오주희;정남석;이희석;고승국
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제38권1호
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    • pp.22-28
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    • 2013
  • Skyshine은 고에너지 가속기의 차폐 설계 시 반드시 고려되는 중요한 현상이다. 본 연구에서는 고에너지 전자 가속기에 대한 중성자 skyshine 평가 방법을 새롭게 제시하였으며 기존의 방법들과 비교하여 타당성을 검증하였다. 고에너지 전자가속기로부터 원거리 지역의 방사선량을 계산하기 위해 몬테카를로 코드, FLUKA와 PHITS를 이용하였다. 가속기 건물로부터 원거리 지역까지 도달하는 방사선장의 경로를 skyshine, direct, groundshine, multiple-shine으로 분류하였다. 분류된 각각의 성분이 총 유효선량에 기여하는 정도를 평가하였다. 방사선원 계산에는 10 GeV 전자가 두꺼운 표적에 입사하여 생성되는 중성자를 고려하였다. Groundshine 효과를 평가하기위해 PAL-XFEL의 건설부지토양에 대한 성분을 고려하였다. 가속기 건물로부터 비교적 가까운 50 m 미만에서는 direct와 groundshine 성분들이 총 유효선량에 대부분 기여하였다. 가속기 터널로부터 거리가 멀어질수록 skyshine 성분의 기여도가 증가하였다. 평가된 skyshine 성분에 대한 유효선량은 기존에 skyshine 선량을 계산할 때 사용되었던 반실험식 중 전자가속기를 이용한 실험결과에 기반한 Rindi의 식과 가장 잘 일치하였다. 간이계산코드 SHINE3의 결과와 20% 이내로 일치하였다. 모든 성분이 포함된 총 유효선량은 기존의 평가방식에 비해 10배 정도 크게 평가되었다. 가속기 터널로부터 원거리 지역에 대한 선량평가계산에서 mutiple-shine 성분의 영향은 skyshine 성분보다 더 크다는 것을 확인하였다.