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CHECKMATE$^{TM}$를 이용한 일일 출력 검증의 유용성 평가 (The Usefulness Assessment of Verifying Daily Output by Using CHECKMATE$^{TM}$)

  • 조한상;남상수;박혜진;김미화;박안태
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.51-58
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    • 2011
  • 목 적: 본 연구에서는 본원에서 보유하고 있는 선형가속기 Clinac IX과 21EX (Varian, Palo Alto, CA)에 대하여 2008년부터 2010년까지 CHECKMATE$^{TM}$ (Sun Nuclear, Melbourne, FL)를 이용하여 측정한 일일 출력 값을 바탕으로 절대 선량에 대한 오차 범위를 평가함으로써 그 유용성을 확인하고자 하였다. 대상 및 방법: 일일 정도 관리는 Varian사의 21EX, IX 두 대의 선형가속기의 광자선(6 MV, 10 MV)을 대상으로 매일 치료시작 전 CHECKMATE$^{TM}$를 사용하여 측정되었고, 절대선량은 격주간격으로 물 팬텀을 이용하여 측정되었다. 21EX의 경우 2008년부터 2010년, IX는 2009년부터 2010년까지의 일일 정도 관리의 측정치와 절대선량 측정치의 데이터 값을 분석하였다. 각 데이터는 Excel 2007 (Microsoft, USA)을 이용하여 평균, 표준편차, 신뢰수준을 평가하였고, CHECKMATE$^{TM}$의 측정값과 절대선량의 유의성을 확인하기 위하여 각 데이터의 오차 값을 각각 비교 분석하였다. 결 과: 관찰 기간 동안 두 장비의 절대선량의 출력은 시간이 지남에 따라 점차 증가함을 보였고, 이 증가는 6 MV와 10 MV 두 에너지 모두에서 비슷한 양의 증가 추세를 보이고 있었다. 또한 CHECKMATE$^{TM}$의 측정치와 절대선량 값의 오차율은 모두 0.34 이하로 나타나 두 측정값이 서로 유의관계가 있음을 보였다. CHECKMATE$^{TM}$ 측정값이 상향됨을 확인 후 이를 조정하기 위하여 절대선량 측정하였고, 오차범위 2~3%에 근접한 경우 출력 값을 교정한 횟수는 21EX는 4회, IX는 3회였다. 결 론: CHECKMATE$^{TM}$를 이용하여 2년 동안 일일 출력 변화를 측정하고 분석한 결과, 품질 관리 시 준수해야 하는 출력 값이 허용 오차 범위 2~3% 내에서 절대선량의 측정값들과 유의성이 있음을 보였다. 따라서 선형가속기의 보다 효율적이며 신뢰도가 있는 일일 출력 검증을 위하여, CHECKMATE$^{TM}$의 사용을 고려할 수 있다. 또한 각 기관에서의 선형가속기 출력 값의 변화 추세를 파악하고 각 출력 값 교정에 참고할 수 있는 좋은 기준이 될 수 있다고 사료된다.

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측정기에 따른 고에너지 X-선의 표면 선량 및 최대 선량 지점 고찰 (Consideration of Surface Dose and Depth of Maximum Dose Using Various Detectors for High Energy X-rays)

  • 이용하;박경란;이종영;이익재;박영우;이강규
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제21권4호
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    • pp.322-329
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    • 2003
  • 목적 .: 고에너지 X-선의 표면 선량과 선량보강(build-up) 영역에서의 선량 분포는 일반적으로 방사선 계측에 사용되는 전리함 측정기로는 정확한 선량 분포를 얻기가 매우 어렵다. 본 연구는 고에너지 X-선 선량 계측에 보편적으로 사용되고 있는 여러 측정기를 이용하여 팬톰 표면에서의 흡수선량과 최대 선량 지점(d$_{max}$)을 측정하여 측정기 사이의 정확성을 비교 분석하고, 각 치료 기관에서 보편적으로 사용되는 측정기 중 표면 선량 측정에 적절한 측정장치를 제안하고 그 유용성을 제시하고자 한다. 대상 및 방법 : 본 실험에서는 6 MV와 IS MV X-선에 대해 조사면이 10$\times$10 cm$^{2}$, SSD=100 cm에서 TLD, 팀블형전리함(thimble type ion chamber), 다이오드 검출기, 다이아몬드 검출기와 Markus 평행판 전리함 등을 이용하여 심부선량백분율(percent depth dose: PDD)을 측정하여, 표면 선량(suface dose)과 최대 선량 지점(dnu)을 비교 분석하고, 또한 TLD 측정 시와 동일 조건으로 Monte Cario 계산을 실행하여 TLD의 측정 결과와 비교하였다. 결과: 6 WV와 IS MV X-선에 대해 Markus 평행판 전리함을 이용하여 측정한 표면 선량은 각각 29.31$\%$와 23.36$\%$으로 측정되었으며, TLD는 37.17$\%$와 24.06$\%$, 다이아몬드 검출기는 34.78$\%$와 24.06$\%$, 다이오드 검출기는 38.18$\%$와 27.8$\%$, 팀블형 전리함은 47.92$\%$와 36.06$\%$ 였으며, Monte Cario 계산에 의한 표면 선량 값은 S MV X-선에 대해 TLD 측정 시와 동일한 조건으로 팬톰 내에 가상적인 TLD를 삽입한 경우 36.22$\%$로 실제 측정값 37.17$\%$와 유사하였다. 최대 선량 지점의 깊이는 모든 측정기에서 6 MV X-선에 대하여 14$\~$16 mm, IS MV X-선에서는 27$\~$29 mm사이의 측정기에 따라 작은 차이를 보였다. 결론 : 표면 선량의 경우에는 측정기에 따라 현저한 차이를 보였으며 Markus 평행판 전리함이 사용된 측정기 중가장 정확한 결과를 보였고, 팀블형 전리함의 경우 다른 측정기에 비해 약 10$\%$ 이상 높은 선량을 보여 피부 표면에 가까이 위치한 종양에 대한 방사선 치료 계뵉 시에는 임상에서 가장 보편적으로 사용되고 있는 팀블형 전리함의 선량 값을 그대로 사용하기에는 많은 오류가 발생하므로 가능한 표면 선량 측정에 적절한 측정기를 선택하여 사용하거나 측정기 특성을 고려한 보정이 필요할 것으로 생각된다. 최대 선량 지점(d$_{max}$)의 결과는 모든 측정기에서 비슷한 결과를 나타내고 있어 본 실험에서 사용한 모든 측정기는 그 특성에 상관없이 최대 선량 지점 측정에 사용이 가능함을 알 수 있었다.

사위를 가진 정시안의 안정피로에 영향을 미치는 요인 (The Factors Influencing the Asthenopia of Emmetropia with Phoria)

  • 김정희;이동희
    • 한국안광학회지
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    • 제10권1호
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    • pp.71-82
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    • 2005
  • 사위를 가진 정시안의 안정피로에 영향을 미치는 요인을 조사하고 양안 시생활에서 느낄 수 있는 안정피로 완화를 위한 기초 자료를 제공하고자, 사시안, 안질환 또는 전신질환을 가지고 있는 자를 제외하고, 무작위로 근거리 시작업을 지속적으로 하고 있는 19세에서 30세 미만의 327명을 검사대상으로 하여 사위량, 폭주기능, 조절기능, AC/A를 측정하고 설문지를 통해 양안시에서의 안정피로 여부를 조사하였다. 또한, 안정피로에 영향을 미치는 요인들을 분석하고, 안정피로를 느끼는 사람들에게 프리즘을 장용하여 안정피로 증상이 완화되는지를 확인하였다. 자료 분석은 Chi-Square 단별량 검정과 다변량 Logistic 회귀분석으로 하였고, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 정시안의 양안시에 영향을 미치는 특성별 단별량 분석에서는 조절력과 폭주력이 낮을 때 안정피로 호소가 매우 유의하게 높았으며(p<0.001), AC/A는 낮을수록 안정피로 호소가 높은 경향을 보였고, 근거리 사위량은 크게 영향을 미치지 않았다. 다변량 로지스틱 분석을 한 결과에서는 조절력과 폭주력이 낮을 때 안정피로 호소율이 매우 높았고 통계학적으로 유의한 상관관계가 있는 것으로 조사되었다. 근거리에서 사위는 내사위를 가지고 있거나 기준치보다 많은 외사위량을 가지고 있을 때 안정피로 호소율이 높았고, AC/A는 정상에 비해 낮을 때가 안정피로 호소율이 높은 것으로 나타났으나, 근거리 사위량과 AC/A는 안정피로와 상관관계가 없는 것으로 조사되었다. 근거리 양안시에서 안정피로를 호소하는 사위를 가진 정시안에 프리즘을 처방하였더니 정시에서는 74.2%가 안정피로 증상이 완화되었다.

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편마비 환자의 재활과정에 따른 스트레스와 대처의 변화양상 (Stress and Coping for Patients with Hemiplegia during the Rehabilitation Process)

  • 강현숙
    • 대한간호학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.18-32
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    • 1994
  • It is important to understand that patients with hemiplegia are under stress during the rehabilitation process. This study was designed to determine what changes occur in the stress perceived by these patients during the rehabilitation process. and what changes occur in the ways they coped with stress. A decriptive study with a longitudinal design was conducted. A total of 57 patients with hemiplegia who were admitted to one general hospital made up the sample for this study. A questionnaire, observations and interviews were used for the data collection which was done in three phases(within one week after admission : within one week before discharge ; within one month after discharge ). Data were analyzed using t-test, ANOVA repeated measures of ANOVA, and post hoc paired t -test, Bonferroni correction. The results of this study are : 1. Changes in the perception of stress during the rehabilitation process : There was a statistically significant differencs in the perception of stress among these patients during the rehabilitation process. On the post-hoc test. the perception of stress showed a statistically significant decrease from admission to discharge. The perception of psychological stress was high during the rehabilitation process as compared with the perception of physical and social stress. 2. Changes in the way the patients coped during the rehabilitation process : On admission passive coping was used by most of the subjects(91.2%). Passive coping showed an decrease from admission to discharge, but an increase from discharge to follow-up at one month post discharge. There was, however, no statistically significant changes in the way the patients coped during the rehabilitation process. 3. Changes in perception of stress during the rehabilitation process according to variables. Perception of stress among patients classified as So-Um was higher during the rehabilitation process, when compared with patients classified as So- Yang and Tae-Um. There was, however, no statistically significant difference in perception of stress over time. The patients with right sided paralysis perceived higher stress than those with left sided paralysis. There was, however, no statistically significant difference in perception of stress over time. Hence, stress was not influenced by which side was paralyzed th frequency of the relapse of the disease, or the time in the rehabilitation process. 4. Changes in coping during the rehabilitation process according to variables. There was a statistically significant difference in the way the patients coped at follow- up according to the three different kinds of the constitution groups. In other words, coping was not used by patients classified as Tae-Um but was used by those classified as So-Um. On the repeated measures of ANOVA, there was a statstically significant difference in stress over time, and an interaction between constitution and time. But the way of coping during the rehabilitation process was not influenced by which side was paralyzed nor by the frequency of the relapse of the disease. In conclusion, perception of psychological stress was high during the rehabilitation process, as compared to perception of physical and social stress. There was a statistcally significant difference in the perception of stress over time, Perception of stress showed a gradual decrease from over admission to follow-up period. There was. however, no statistically significant difference in the way of coping over time. Passive coping was used by most of patients. In the study, these findings suggest a need for nursing care related to the psychological support for patients with hemiplegia both in the hospital as well as at home, and the need for education and counseling on independent self-care to help the hemiplegic patients adapt to stress using active coping.

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경기육괴내 주요 단층대의 지구물리학적 연구: 공주분지의 중력 및 지전기 탐사 (Geophysical Studies on Major Faults in the Gyeonggi Massif : Gravity and Electrical Surveys In the Gongju Basin)

  • 권병두;정경자;박창업
    • 한국석유지질학회지
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    • 제2권2호
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    • pp.43-50
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    • 1994
  • 경기육괴와 옥천대의 경계부분에 위치한 백악기 퇴적분지인 공주분지의 조구조운동의 특성과 지하구조를 해석하기 위하여 분지를 가로지르는 측선을 2개 설정하여 중력탐사를 실시하고, 분지의 경계를 이루는 두 단층선에 대하여 파쇄대의 발달상태를 확인하기 위하여 쌍극자 비저항탐사를 실시하였다. 부우게이상을 구하기 위한 중력자료의 처리과정에서 원추형프리즘 모형을 이용하여 지형보정값을 계산함으로써 경사가 급한 지역에서의 보정의 효과를 향상시켰다. 중력자료의 정량적해석을 위하여 역산 및 순산모델링 (forward modeling)을 실시하였으며, 전기탐사자료를 처리하여 비저항단면도를 얻었다. 중력모델링 결과, 공주분지는 중앙부의 폭이 약 $4{\cal}km$, 남동부의 폭이 약 $2.5{\cal}km$로 지표에서 보이는 바와 같은 마름모형태로 나타났다. 분지의 깊이는 약 $700{\~}400{\cal}m$로 중앙부의 기반이 솟아오른 형태를 보이는데, 이것은 분지가 형성된 후 압축응력이 작용한 결과로 해석된다. 또한 분지내부에서 형성된 저밀도의 파쇄대가 나타나는데, 이는 분지의 생성과정이나 퇴적물이 쌓인 후에 몇차례의 단층운동이 있었음을 시사한다. 분지를 형성한 주단층 가운데, 남동경계를 이루는 단층의 파쇄대는 넓게 분포하고 지하 $1{\cal}km$ 이상의 깊이까지 연장되어 있는 것으로 나타나는 반면 북서경계의 파쇄대는 비교적 미약하게 나타났다. 이로부터 분지의 남동경계를 이루는 단층을 따라 진행된 조구조운동의 강도가 상대적으로 컸을 것으로 추측할 수 있다. 이러한 양상은 남동경계를 이루는 단층대에서 저비저항대가 두텁게 나타난 전기탐사의 결과와 잘 일치한다.

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간호사를 위한 호스피스 기초 교육 프로그램 및 효과 (Development and Effectiveness of the Primary Hospice Education Program for Nurses)

  • 인숙진
    • 한국호스피스완화의료학회:학술대회논문집
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    • 한국호스피스완화의료학회 2004년도 정기총회 및 하계학술대회
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    • pp.100-102
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    • 2004
  • Under the current medical system, a terminal patient and his/her family who are neglected inevitably face various aspects of crises including not only physical, but also psychological, social, economic, spiritual and legal problems. Nurses often look after many terminal patents with these types of complicated problems. Therefore, educating the nurses who will take care of such patents would greatly reduce stress so the patents end could their lives in peace and without losing their dignity. This research is a quasi experimental study of nonequivalent control group. A pretest-posttest design where a basic education program is developed for nurses, who frequently treat terminal patents, to understand the importance of the role of hospice and to apply their understandings to treat terminal lancer patents. A sample of the nurses were taken from those who were working in general wards at two general hospitals in Seoul during October, 2003${\sim}$December 2003. The study was composed of 46 experimental group and 43 control group. A basic hospice education program was developed by taking emphasized and overlapping parts from advanced practice hospice nurses education course, short-term education course, an extensive literature survey and by consulting three professionals as well. With the group of 5 professors with vast experiences in oncolgy, 5 nursing administrator, 3 nursing practitioner, the tentative first version of the program was developed and reviewed. Afterwards, by utilizing person to person interviews with 2 head nurses experienced with terminal patients, 1 nurse in charge of hospice, 1 nurse on the contents of the program, and a person to person rating on the educating medium by a nurse were performed. The final version of a basic education program was developed after the second revision. The hospice basic education program consists of introduction to hospice, hospice and commucation, management of pain for terminal cancer patients, physical management for terminal cancer patients, socio-psycological caring of terminal cancer patients and management of death and separation. Total education time was four hours organized into 50 minutes of instruction and 10 minutes of break. $Powerpoint^{(R)}$ software was used as the education medium. As research tools, "Knowledge on Hospice" was developed by the author after receiving a review from one expert. "Attitude of Hospice Nursing" was revised Kim(2001)'s attitude measuring tool which was based on Wang(1998), Kwon(1989), Park and Sung(1991)'s tool. "Liability on nursing terminal patients" was used as developed by Zarits(1980) and Mongomory(1985) translated by Lee(1985). For collecting data, preliminary investigation prior to 1 week of the hospice basic education program and post-investigations after 1 week and 4 weeks of the education were carried out for the nurses at a general ward who understood and agreed on the purpose of the program. Collected data were analyzed throughout t-test, $x^2-test$, Manova test and Bonferroni correction in $SAS^{(R)}$ program. The summary of the investigation is as follows: Hypothesis 1: "Educated experimental group would possess more knowledge on hospice compared to the un-educated control group" was supported after 1 (F=12.14, p=.00) and 4 (F=5.3, p=.02) weeks of education. Hypothesis 2: "Educated experimental group would take a positive attitude toward hospice nursing compared to the un-educated control group" was supported after 1(F=3.92, p=.05) and 4(F=5.05, p=.02) weeks of education. Hypothesis 3: "Educated experimental poop would feel less liability compared to the un-educated control group in nursing terminal cancer patients' was rejected. In this study, it was found that knowledge on hospice was significantly important. By applying hospice basic education programs to nurses, the education program helped nurses to take a positive attitude toward terminal patients. It was, however, seen that the education program had no effect on alleviating liability in nursing terminal patients. Therefore, it is expected that this educational program would help hospices and nurses at general wards to understand the concept and the role of hospice so that terminal patents, now neglected under current medical system, would be able to end their lives in peace.

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최근 12년간 아까시나무 만개일의 변화와 과정기반모형을 활용한 지역별 만개일 예측 (Recent Changes in Bloom Dates of Robinia pseudoacacia and Bloom Date Predictions Using a Process-Based Model in South Korea)

  • 김수경;김태경;윤석희;장근창;임혜민;이위영;원명수;임종환;김현석
    • 한국산림과학회지
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    • 제110권3호
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    • pp.322-340
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    • 2021
  • 최근 급격한 봄철 기온 상승과 기후변화의 영향으로 한반도에 분포하고 있는 아까시나무의 개화 시기가 변화하면서 지역간에 동시 개화 현상(simultaneous blooming)이 관측되고 있다. 이러한 변화는 국내 양봉 산업에 큰 변화를 초래하였고, 이로 인해 정확도 높은 아까시나무 개화시기 정보에 대한 수요가 증가하고 있다. 따라서, 본 연구를 통해 아까시나무의 지역별 개화 시기 변화를 잘 설명할 수 있는 신뢰도 높은 개화 시기 예측 모형을 개발하고자 하였다. 이를 위해 지난 12년(2006~2017년)간 전국 26개 지점에서 관측된 아까시나무 만개일 자료와 과거 일기온 복원 자료를 활용하여 봄철 기온 및 아까시나무 만개일 변화의 경향성을 권역별로 파악하고, 과정기반모형을 활용하여 지역 통합 모형(SM)과 함께 지역적 특성을 반영하는 세 모형-SM에 지점별 보정계수를 도입한 수정 통합 모형(MSM), 권역별로 모수를 추정하는 권역별 통합 모형(GM), 관측 지점별로 모수를 추정하는 지역 모형(LM)-을 도출, 성능을 비교하였다. 기온 및 만개일의 경향 분석 결과, 남부 지역에 비해 봄철 기온 상승률이 2배 이상 높았던 중북부 내륙 지역의 경우 만개일이 빠른 속도로 앞당겨져, 결과적으로 남서부 해안 지역과의 만개일 차이는 1년에 0.7098일씩 감소하였다(p-value=0.0417). 전체 지역에 대한 모형의 성능 비교 결과, 지역 특이성이 반영되지 않은 SM에 비해서 MSM은 24% 이상, LM은 15% 이상 감소한 RMSE 값을 나타냈다. 또한 LM과 MSM의 예측 알고리즘을 전국 범위로 확대하여 4년 간(2014~2017년) 16개의 추가 관측 지점을 대상으로 검증한 결과, LM에 코크리깅(Co-kriging)기법을 적용한 방법이 보정계수 전국 분포도를 추정하여 SM을 보정하는 방법보다 예측력이 더 뛰어났으며, 오차의 분포는 두 모형 간에 통계적으로 유의한 차이를 보였다(RMSE: p-value=0.0118, Bias: p-value=0.0471). 본 연구는 아까시나무의 개화 시기 예측에 있어 지역 단위 예측의 신뢰도를 향상시키고 모형을 넓은 지역 범위로 확대, 적용하기 위한 방안을 제시하였다.

'Bonus' 토마토 반촉성 수경재배 시 착과절위에 따른 식물체, 공급액 및 배액의 무기성분 농도 변화 (Changes in Inorganic Element Concentrations in Leaves, Supplied and Drained Nutrient Solution according to Fruiting Node during Semi-forcing Hydroponic Cultivation of 'Bonus' Tomato)

  • 이은모;박상규;이봉춘;이희철;김학헌;윤여옥;박수복;정선옥;최종명
    • 생물환경조절학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.38-45
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    • 2019
  • 순환식 수경재배 시스템을 이용한 배액의 재활용은 수자원 및 생산비 절감, 환경오염 방지를 위하여 중요하다. 따라서 일반 토마토인 'Bonus'를 110일간 반촉성 수경재배하면서 생육 단계별 식물체, 공급액 및 배액의 무기원소 농도 분석을 통하여 순환식 수경재배 시스템 개발을 위한 기초 자료를 확보하고자 본 연구를 수행하였다. 착과절위에 따른 엽의 T-N 함량은 생육 초기에 약 4.1%로 높았으나 생육 후기로 갈수록 낮아져 8화방 개화기에는 3.9%로 낮아졌다. P 함량은 초기에 높았으며, 3-7화방까지는 비슷하였고, 8화방에서 낮았다. Ca, Mg 및 Na은 생육초기보다 후기로 갈수록 함량이 높아져 8화방 개화기에 가장 높았다. 토마토 생육 기간이 경과할수록 공급 양액과 배액의 $NO_3-N$, P, K, Ca 및 Mg 농도는 정식 5주 후까지의 생육 초기에는 비슷하였으나 생육 후기로 갈수록 공급액보다 배액에서 농도가 높아지는 경향이었다. B, Fe 및 Na의 경우 생육 초기에는 배액의 농도가 약간 높았으며 중기 이후부터 공급액보다 배액의 농도가 높았다. 이상의 결과는 토마토 순환식 반촉성 수경재배 시 배액의 무기원소 농도를 교정하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

SLURP 모형을 이용한 기후, 식생, 토지이용변화가 농업용 저수지 유역과 하천유역에 미치는 기여도 평가(II) - 모형의 검·보정 및 적용 - (Assessment of the Contribution of Weather, Vegetation and Land Use Change for Agricultural Reservoir and Stream Watershed using the SLURP model (II) - Calibration, Validation and Application of the Model -)

  • 박근애;안소라;박민지;김성준
    • 대한토목학회논문집
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    • 제30권2B호
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    • pp.121-135
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    • 2010
  • 본 연구에서는 연구(I)에서 구축한 고도, 기상, 토지이용, 토양, 식생과 같은 기본 입력자료와 공도 수위관측소 상류유역을 대상으로 유역내에 포함되어 있는 농업용 저수지인 고삼과 금광저수지의 저수위, 저수량, 내용적 곡선 자료들을 이용하여 SLURP 모형의 물리적 매개변수들과 저수지의 방류량을 조정하여 저수지의 저수위와 유역 유출량을 검 보정하였다. 한편, 연구(I)에서의 편이보정과 CF 다운스케일기법에 의한 CCCma CGCM2 A2, B2 시나리오의 미래 기후자료, 개선된 CA-Markov 기법에 의한 미래 토지이용자료, 월 NDVI와 평균온도와의 선형회귀식에 의한 미래 식생자료 등을 모형에 입력하여 미래 기후변화에 따른 저수지 저수량과 유입량에 미치는 영향을 평가하고 전체적인 유역 수문(증발산량, 토양수분, 지하수충진량, 유출량)의 변화를 평가하였다. 저수지의 미래 저수량과 유입량은 가을시기에 크게 감소하는 것으로 평가되었고, 유역의 미래 연유출량, 토양수분, 지하수충진량은 다소 감소하고, 증발산량은 크게 증가하는 것으로 전망되었다. 마지막으로, 미래 기후변화, 토지이용변화와 식생변화 중 어떠한 요소가 미래의 농업용 저수지의 유입량, 저수량 및 하천유역의 수문에 큰 영향을 미치는 지를 평가하기 위해 각 요소의 기여도를 분석한 결과, 기후변화가 가장 크게 기여하는 것으로 평가되었다.

머신러닝 기반 위성영상과 수질·수문·기상 인자를 활용한 낙동강의 Chlorophyll-a 농도 추정 (Estimation of Chlorophyll-a Concentration in Nakdong River Using Machine Learning-Based Satellite Data and Water Quality, Hydrological, and Meteorological Factors)

  • 박소련;손상훈;배재구;이도이;서동주;김진수
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제39권5_1호
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    • pp.655-667
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    • 2023
  • 전 세계적으로 녹조 대발생은 빈번하게 보고되고 있으며, 국내에서도 매년 녹조로 인한 심각한 수질 오염 문제가 발생하고 있다. 지속적인 관리와 신속한 대응을 통한 수생태계 보호가 필요하다. 녹조 발생의 지표인 chlorophyll-a (Chl-a) 농도를 예측하기 위해 위성 영상을 이용한 연구가 많이 이루어지고 있다. 하지만 수계에 따라 변하는 분광특성과 대기 보정 오류로 인해 정확한 Chl-a 산출에 어려움이 있어 최근 머신러닝 모델을 활용하고 있다. 위성 분광지수 뿐만 아니라 녹조에 영향을 미치는 인자들에 대한 복합적인 고려가 필요하다. 따라서, 본 연구는 수질, 수문 및 기상 인자와 Sentinel-2 영상을 복합적으로 고려하여 데이터셋을 구축하였다. 최근 5년간 낙동강에 위치한 8개 보 구간의 Chl-a 농도 예측에 대표적인 앙상블 모델 random forest (RF)와 extreme gradient boosting (XGBoost)을 활용하였다. 모델 평가 지표로 r-squared score (R2), root mean square errors(RMSE), mean absolute errors (MAE)를 사용하였으며, XGBoost의 R2가 0.810, RMSE가 6.612, MAE가 4.457로 유의미한 결과를 얻은 것을 확인하였다. Shapley additive explanations (SHAP) 분석을 통해 두 모델 모두 수질 인자 suspended solids (SS), biochemical oxygen demand (BOD), dissolved oxygen (DO)과 red edge 밴드를 활용한 밴드비가 높은 중요도를 보인 것을 알 수 있었다. 다양한 입력 데이터는 모델 성능 향상에 도움을 주는 것을 확인할 수 있었으며, 국내외 녹조 탐지에 적용될 수 있을 것으로 보인다.