• 제목/요약/키워드: Water Quality Analysis

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데이터 불균형 개선에 따른 탁도 예측 앙상블 머신러닝 모형의 성능 특성 (Performance Characteristics of an Ensemble Machine Learning Model for Turbidity Prediction With Improved Data Imbalance)

  • 양현석;박정수
    • Ecology and Resilient Infrastructure
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    • 제10권4호
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    • pp.107-115
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    • 2023
  • 고 탁도의 원수는 정수장 운영 및 수 생태 환경에 부정적인 영향을 줄 수 있어 관리가 필요한 수질 인자이며, 하천의 탁도 예측을 통해 고 탁도의 원수의 효율적 관리를 수행하기 위해 관련분야에 대한 연구가 지속되고 있다. 본 연구에서는 대표적인 앙상블 머신러닝 알고리즘 중 하나인 LightGBM (light gradient boosting machine)을 이용하여 탁도를 예측하는 다중 분류 모형을 구축하였다. 모형의 구축을 위해 입력자료를 탁도값에 따라 탁도가 낮은 경우부터 높은 경우까지 4개의 class로 구분하였으며, class 1 - 4에 속하는 자료수는 각각 945개, 763개, 95개, 25개로 분류되었다. 구축한 모형의 class 1 - 4에 대한 정밀도 (Precision) 각각 0.85, 0.71, 0.26, 0.30 재현율 (Recall)은 각각 0.82, 0.76, 0.19, 0.60로 데이터 수가 적은 소수 class에서 상대적으로 모형이 성능이 낮은 경향을 보였다. 데이터 불균형을 해소하기 위해 over-sampling알고리즘 중 SMOTE를 적용한 결과 개선된 모형의 class 1 - 4에 대한 정밀도 및 재현율은 각각 0.88, 0.71, 0.26, 0.25 및 0.79, 0.76, 0.38, 0.60으로 데이터 불균형 해소를 통해 모형의 재현율이 크게 개선되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 데이터 구성비율이 모형성능에 미치는 영향에 대한 확인을 위하여 입력자료의 구성비를 다양하게 하고 각각의 자료로 구축된 모형의 결과를 비교하여 입력자료 구성비에 따른 모형성능의 차이를 분석하였으며, 모형 입력자료의 구성비의 적정한 산정을 통해 모형의 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

도시공원에 식재된 왕벚나무 수종을 중심으로 한 수목활력도의 정량평가지표 개발 및 이론적 고찰에 관한 연구 (Indicators for the Quantitative Assessment of Tree Vigor Condition and Its Theoretical Implications : A Case Study of Japanese Flowering-cherry Trees in Urban Park)

  • 송영근
    • 한국환경복원기술학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.57-67
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    • 2014
  • The vigor condition of trees is an important indicator for the management of urban forested area. But difficulties in how to assess the tree vigor condition still remain. Previous efforts were limited in the 1) measurement of single indicator rather than using multiple indices, 2) purpose-oriented measurement such as for air-pollution effect or specific pathological symptom, and 3) ordinal-scale evaluations by field crews 4) despite human errors based on his/her experiences or prior knowledge. Therefore, this study attempted to develop a quantitative and objective methodology for assessing tree vigor condition, by measuring multiple modules and building the profile inventory. Furthermore, the possibility and limitations were discussed in terms of schematic frames describing tree vigor condition. The vigor condition of 56 flowering cherry plants in urban park were assessed by in-situ measurements of following eight items; growth of crown(Gc), growth of shoots, individual tree volume(Vol), plant area index, woody area index, leaf area index, leaf chlorophyll content(Lc) and leaf water content(Lw). For validation, these measurements were compared with the ranks of holistic tree vigor condition, which were visually assessed using a 4-point grading scale based on the expert's knowledge. As a result, the measures of each evaluation item successfully highlighted a variety of aspects in tree vigor condition, including the states of both photosynthetic and non-photosynthetic parts. The variation in the results depending on evaluated parts was shown within an individual tree, even though the broad agreement among the results was found. The result of correlation analysis between the tested measurements and 4-point visual assessment, demonstrated that the state of water-stressed foliage of the season (Lw) or the development of plant materials since sapling phase (Vol) could be better viewed from the outer appearance of trees than other symptoms. But only based on the visual assessment, it may be difficult to detect the quality of photosynthesis (Lc) or the recent trend in growth of trees (Gc). To make this methodology simplified for the broad-scale application, the tested eight measurements could be integrated into two components by principal component analysis, which was labelled with 'the amount of plant materials' and 'vigor trend', respectively. In addition, the use of these quantitative and multi-scale indicators underlies the importance of assessing various aspects of tree vigor condition, taking into account the response(s) on different time and spatial scale of pressure(s) shown in each evaluated module. Future study should be advanced for various species at diverse developing stages and environment, and the application to wide areas at a periodic manner.

여름철 집중 강우량 변동에 의한 저서성 대형무척추동물 군집구성의 변화 (Change of Benthic Macroinvertebrates Community Composition Following Summer Precipitation Variance)

  • 홍철;김원석;김진영;노성유;박지형;이재관;곽인실
    • 생태와환경
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    • 제52권4호
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    • pp.348-357
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    • 2019
  • 여름철 집중 강우량 감소에 따른 저서성 대형무척추동물 군집 변화를 알아보기 위하여 섬진강 본류 25지점을 대상으로 2014년과 2015년 각각 5월과 9월 총 4회 조사를 실시하였다. 서식환경에 중요하게 작용하는 요인인 강우량, 기온, 수질, 수심, 유속, 하상구성을 수집하고 측정하였다. 섬진강의 5월 누적강우량(CP)은 2014년 2,322.1 mm, 2015년 2,371.0 mm로 큰 차이를 보이지 않았으나, 9월 CP는 2014년 7,678.2 mm, 2015년 3,726.1 mm로 반절 이상 감소하였다. 여름철 집중강우로 인한 유실효과로, 개체밀도와 종 수는 5월이 9월보다 높았다. 5월은 깔따구류와 세갈래하루살이, 9월은 네점하루살이, 두점하루살이, 세갈래하루살이가 우점을 차지하였다. 생물지수와 환경요인과의 상관성 분석 결과, 하상구성 및 유속과 상관성이 있는 것으로 나타났다. 저서성 대형무척추동물 우점종과 환경요인과의 집괴분석한 결과 5월과 9월의 CP와 MT에 따라 4 그룹으로 나뉘었다. 주성분 분석 결과 집괴분석으로 나뉘어진 그룹의 특성을 잘 반영하였으며, 특히 네점하루살이와 두점하루살이는 강우량의 변동을 잘 반영하였다.

연약지반 암버럭 치환공법의 구조물 안정성과 경제성 분석 - 청주시 미호천 횡단도로를 대상으로 (Analysis on the Safety of Structure and Economics of Replacement Method Using Rock Debris in the Soft Ground - Case Study of Miho Stream Crossing Road in Cheongju City)

  • 허강국;박형근;안병철;민병욱
    • 대한토목학회논문집
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    • 제36권4호
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    • pp.705-713
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    • 2016
  • 연약지반 공사는 설계단계에서 고려하지 못한 변수들이 시공단계에서 발생되어 구조물의 안정성과 설계변경에 따른 공사비 증가의 원인이 된다. 본 연구는 충청북도 오창지역에 조성되는 산업단지 진입도로 조성구간을 연구대상으로 하며, 연약지반 처리공법으로 암버럭을 이용한 치환공법 및 사용하중을 고려한 과재성토를 연약지반 처리대책으로 선정, 구조물의 안정성 및 공기 단축으로 공사비 절감효과 분석에 목적이 있다. 연구구간의 연약지반 두께는 사질토 및 점성토 연약지반으로 2.4~5.5m로 규모가 작으나 지표하 1.5~5.9m의 지층사이에 불균등하게 분포하며, 침하발생은 크지 않으나 장래 부등침하와 단차 발생이 예상되어 연약지반 처리후 현장 계측결과를 분석하여 장래 침하거동을 예측하였다. 또한, 치환재료는 지역특성 및 경제성을 고려하여 양질토사를 암버럭으로 치환하여 안정성 증가, 공기단축 등으로 공사비 29%를 절감하였다. 본 연구를 바탕으로 향후 제체내 간극수압 소산, 지하수위 변동 등의 예측과 실제 계측된 연약지반의 압밀과의 관계 등에 대한 추가적인 연구를 수행할 경우, 다양한 현장조건에서 연약지반 거동을 정확히 예측할 수 있을 것으로 기대된다.

규제기준 변화에 다른 PCBs 인체 및 생태 위해성 평가 (Health and Ecological Risk Assessment of PCBs-exposure by Regulation Guideline Change)

  • 임영욱;양지연;정종수;이용진;김진영;이청수;고성준;신동천
    • Environmental Analysis Health and Toxicology
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    • 제23권1호
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    • pp.53-62
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    • 2008
  • In the present study, the concentration levels of polychlorinated biphenyls (or PCBs) in the environments in Korea are estimated based on some measured data in Korea, in comparison with the data from the other countries. Even though PCBs were banned as electrical fluids in 1970s in Korea, PCBs are still detected in the environment. PCBs levels in Korea are greatly lower than those in other countries, which are gradually decreased as well. However, the measured data are not sufficient in both numbers and quality, to estimate the average PCBs levels in Korea. The regulation limit on polychlorinated biphenyls (or PCBs) is 2mg/kg (ppm), which is too low compared to 50 ppm of many other countries including U.S. With this strict regulation, there are many problems expected, for example, in the analysis of PCBs in the transformers using in the field as well as the safe treatment of PCBs. The risk assessment on the PCBs in the environment is surely necessary prior to the change in the limit. Also the PCBs concentration monitoring in the environmental media (i.e. air, water, soil and sediment) and exposure assessment will be essential for the accurate risk assessment. If the PCB-waste guideline maintain as 2 ppm after 10 years, the excess cancer risk of PCBs exposure by ambient air, drinking water and soil was $10^{-8}$. But if the guideline mitigate as 50 ppm after 10 years, the cancer risk was increased by $10^{-7}$. The ecological risk quotient by regulation change was not exceed '1'.

한국 전통간장 및 메주 제조공정에 관한 조사 연구 (Survey on the Manufacturing Process of Traditional Meju for and of Kanjang(Korean Soy Sauce))

  • 이권행;김남대;유진영
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제26권3호
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    • pp.390-396
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    • 1997
  • Meju is a basis for manufacturing Kanjang, Meju was traditionally prepared at home by different types of process depending on the regional area. It is necessary to standardize and simplify the process of Meju-preparation for Kanjang of good quality. For these purposes, the process of Meju and Kangjang making as well as analysis of commercial Kanjang, were compared. Generally, traditional Meju was prepared by steeping and dehulling the whole soybean. After steeping for 24hr. soybean absorbed water up to 110~120% of its weight. The soaked soybeans were steamed for 2hr. and cooled to 5$0^{\circ}C$. Cooked soybeans were crushed down to the size of 10~15 mesh and molded. Molded soybeans were dried for 2 days in the air, hung up by rice straw and fermented for 20~30 days under natural environmental condition. On the other hand, commercial soybean koji was made of defatted soybean. Defatted soybeans were steeped in water and steamed for 15~30min at 0.7~1.2 kg/$\textrm{cm}^2$. Steamed and defatted soybean was cooled to 4$0^{\circ}C$. Separately, wheat power was roasted at 200~30$0^{\circ}C$ by wheat roaster. Mixture of steamed defatted soybean and roasted wheat powder (5/5 to 7/3) were inoculated with 0.1~0.2% Aspergillus sojae and incubated for 2 days at 3$0^{\circ}C$ with occasional stirring. Chemical analysis showed that traditional soy sauces contained the following composition: NaCl, 20.12~25.42%; total nitrogen, 0.64~0.91%; pure extract, 9.47~11.20%; color, 2.34~4.01; pH, 4.92~5.12. Commercial products contained: NaCl, 15.20~17.19%; total nitrogen, 1.25~1.40%; pure extract, 18.17~21.47%; color, 5.41~21.12; pH, 4.51~4.66 and ethalnol. 2.97~3.12%. Organoleptic test on taste, color and flavor of traditional and commercial soysauce indicated that most of the consumers prefer commercial products to traditional products. Preferrable formulation of Kanjang based on organoleptic test of soy sauces was assumed as containing; NaCl, 16.0%; total nitrogen, 1.40%; pure extract, 19.97%; color, 12.98; pH, 4.61 and ethanol, 2.96.

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봉화군 마을하수도 및 하수처리장의 오염물질 처리 효율 분석 (Analysis of RCSTP And MWTP Pollutants Treatment Efficiency in Bong-Hwa Gun)

  • 박민수;임지열;길경익
    • 한국습지학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.69-79
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    • 2017
  • 국내의 상수원으로 사용하는 수질보호구역은 주로 농촌지역인 경우가 많다. 농촌지역의 경우 인구수 및 인구밀도가 높지 않아 하수도 시스템 보급이 열악하여 상수원 관리를 위해서는 농촌지역의 하수처리에 관리가 필요하다. 본 연구에서는 농촌지역에 위치한 마을하수도 4개소와 하수처리장의 운전결과를 분석하였다. 마을하수도보다 하수처리장에서 고농도의 오염물질이 유입되었으며, 방류수 수질 기준은 모두 만족하는 것으로 나타났다. 하지만 마을하수도의 방류수의 오염물질 농도가 하수처리장보다 더 높은 것으로 조사되었다. 처리 효율에서는 median 값으로 유기물(BOD, COD)의 경우 약 5%정도, 영양염류(T-N, T-P)의 경우 최대 30%정도 높게 검출되었다. 또한 오염물질 처리효율에 MLSS, DO 및 체류시간과 같은 생물반응조 운전 인자가 미치는 영향에 대해 분석하였다. 그 결과 운전 조건에 따라 오염물질 처리효율이 변하는 것으로 나타났다. 따라서 농촌지역에서 하수 관리를 위해서는 생물 반응조 운전 조건 등의 유지관리에 주의를 기울여야 한다.

낙동강 중·하류의 식물플랑크톤 군집구조 분석 (The Analysis of Phytoplankton Community Structure in the Middle-Lower Part of the Nakdong River)

  • 손희종
    • 대한환경공학회지
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    • 제35권6호
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    • pp.430-435
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    • 2013
  • 2012년 1월부터 12월까지 낙동강 중 하류지역의 식물플랑크톤 군집구조를 조사하였다. 식물플랑크톤 군집은 40속 72종으로 규조류 36종(50.0%), 녹조류 20종(27.8%), 남조류 9종(12.5%) 및 기타 7종(9.7%)이었고, 출현종 수의 구성비율에서 규조류 50%, 녹조류가 28%로 나타나 규조류와 녹조류에 의한 의존도가 매우 높았다. 식물플랑크톤의 현존량은 6월에 물금(St. 4)에서 29,640 cells/mL로 가장 높았고, 10월에 고령에서 236 cells/mL로 가장 낮았다. 동절기와 하절기에 다른 계절에 비해 높은 현존량을 나타내었으며, 하류로 갈수록 현존량이 증가하였다. 생태학적 주요종은 규조류인 Stephanodiscus hantzschii, Cyclotella meneghiniana, Synedra acus, Aulacoseira granulata와 녹조류인 Pediastrum sp. 및 남조류인 Microcystis aeruginosa였고, 겨울철에는 Stephanodiscus hantzschii, 여름철에는 Microcystis aeruginosa가 우점종으로 나타났다. 종의 계절적 천이는 겨울에 Stephanodiscus hantzchii, 봄에 Cyclotella meneghiniana, Synedra acus, 여름에 Microcystis aeruginosa, Cyclotella meneghiniana, Fragilaria crotonensis, Synedra acus, Aulacoseria granulata, 가을에 Aulacoseria granulata, Cyclotella meneghiniana, Fragilaria crotonensis의 순으로 천이양상을 보였다. 종다양성 지수와 우점도 지수는 5월~7월 및 12월~2월에 다른 시기에 비해 비교적 높게 나타났다. 또한, 하류로 갈수록 종다양성 지수는 대체로 감소하였고, 반면 우점도 지수는 증가하였다.

TDU-GC/MS를 이용한 한국품종 참당귀 국산 판별 기법 (Geographical origin discrimination of Korean variety, Angelica gigas Nakai by using TDU (Thermal Desorption Unit)-GC/MS)

  • 이미나;김윤석;김원일;김정규;권오경
    • Journal of Applied Biological Chemistry
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    • 제63권1호
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    • pp.29-33
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    • 2020
  • 한약재의 불법 유통을 방지하기 위해 신속 정확한 원산지 판별방법 개발이 필요함에 따라 TDU-GC/MS를 이용하여 한국품종 당귀와 외국품종 당귀를 판별함과 동시에 한국품종 당귀의 재배지가 한국인지를 판별할 수 있는 기법을 연구하였다. 당귀추출물을 열탈착 시킨 후 냉각응축시스템에서 응축시켜 일시에 GC/MS로 분석한 결과 국산 품종 당귀(참당귀)는 TIC의 RT 26.9-27.2에서 coumarin 유도체인 decursin과 decursinol peak가 확인되었다. 중국 품종 당귀(중당귀)의 경우 RT 17.2 부근에서 ligustilide의 peak가 검출되었다. 국산 품종 참당귀 원산지에 따른 휘발성분의 차이를 알아보기 위하여 twister로 흡착하여 TDU-GC/MS로 m/z 40-400 amu 범위에서 mass spectrum을 측정하였다. 참당귀의 국내 및 중국 재배 시료 TIC는 전반적으로 같은 경향을 냈으나 TIC를 부분 scan한 결과 RT 15.4-16.1에서 국내 및 중국 재배의 peak pattern 차이를 확인할 수 있었다. Peak A (RT 15.54)과 B (RT 16.05)의 비율은 국내 재배는 0.0-0.2, 중국 재배의 경우 0.5-2.8으로서 TDU-GC/MS의 TIC peak pattern 비교를 통한 원산지 판별 가능성을 확인하였다.

치과 임플랜트 식립시 관주에 따른 골 천공 기구의 열 발생에 관한 연구 (A STUDY ON THE HEAT GENERATION OF BONE DRILLING BURS ACCORDING TO IRRIGATION DURING IMPLANTATION OF DENIAL IMPLANT)

  • 문은수;임헌송;조인호
    • 대한치과보철학회지
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    • 제37권4호
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    • pp.433-453
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    • 1999
  • There are a lot of elements affecting the success of implant prosthesis. The quality of surgical procedure is considered as one of the key factors. To avoid the excess heat generation is an important element of successful osseointegration and it can be achieved by using a gentle surgical technique with a sharp instrument in bone drilling. This study was performed to measure and analyze comparatively the heat transmitted to sur-rounding bone at a distance of 0.5mm from the periphery of the drill hole in each drilling stage. The results were as follows. In standard system, the temperature of surrounding bone tissue ranged from $29.2^{\circ}C\;to\;48.3^{\circ}C$ with irrigation and from $34.6^{\circ}C\;to\;84.3^{\circ}C$ without irrigation. And in wide system, the temperature of surrounding bone tissue ranged from $29.5^{\circ}C\;to\;52.5^{\circ}C$ with irrigation and from $34.8^{\circ}C\;to\;87.8^{\circ}C$ without irrigation. And the temperature ranges exceeded the threshold without irrigation, while showing less than the threshold by the cooling effect of irrigation. In comparing standard system with wide system, although there was no significant difference, ${\phi}4.3mm$ pilot and ${\phi}4.3mm$ twist drill of wide system showed high value and wide system showed slightly high elevation of temperature in all depth in fixture installation. In the finite element analysis, the calculated value by the Fourier's cooling law were applied to the bone drilling surface. And through analysis using different irrigation temperatures at $28^{\circ}C,\;15^{\circ}C\;and\;5^{\circ}C$, and according to the time. The result was that the cooling water at least below $15^{\circ}C$ was required to maintain the temperature of surrounding bone less than threshold in bone drilling, the cooling water below $5^{\circ}C$ was required to gain more sufficient cooling effect, and cooling over 5 seconds was needed after bone drilling for sufficient effect.

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