• 한국환경생태학회지
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• 제38권3호
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• pp.246-262
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• 2024

섬강 상류의 어류상 변화와 어류군집 특성을 밝히기 위해 2018년부터 2020년까지 조사를 실시하였다. 조사기간 동안 35개 지점을 조사한 결과, 채집된 어류는 12과 40종 7,817개체였다. 출현종 중 우점종은 참갈겨니(Zacco koreanus, 34.5%), 아우점종은 피라미(Z. platypus, 28.7%)였고, 그 다음으로 버들치(Rhynchocypris oxycephalus, 10.2%), 돌고기(Pungtungia herzi, 5.3%), 긴몰개(Squalidus gracilis majimae, 4.3%), 참종개(Iksookimia koreensis, 2.1%), 참마자(Hemibarbus longirostris, 1.6%), 모래무지(Pseudogobio esocinus, 1.5%) 돌마자(Microphysogobio yaluensis, 1.4%), 한강납줄개(Rhodeus pseudosericeus, 1.4%) 등의 순으로 우세하였다. 법정보호종은 환경부지정 멸종위기 야생생물 II급인 한강납줄개와 묵납자루(Acheilognathus signifer), 돌상어(Gobiobotia brevibarba), 둑중개(Cottus koreanus) 4종이 출현하였는데, 주로 한강납줄개와 묵납자루, 돌상어는 중·하류에, 둑중개는 최상류에 서식하고 있었다. 출현종 중 한국고유종은 19종(고유화율 47.5%)이었고, 기후변화민감종(냉수성 어종)은 둑중개 1종, 외래어종은 떡붕어(Carassius cuvieri)와 배스(Micropterus salmoides) 2종이 확인되었다. 군집분석 결과, 대체로 상류에서 하류로 갈수록 우점도는 낮아지고 다양도와 풍부도는 높아지는 경향을 보였으며, 군집구조는 크게 최상류, 상류, 중하류, 호수로 구분되었다. 섬강 상류는 횡성댐이 건설되면서 직·간접적으로 어류군집에 큰 영향을 미쳤는데, 댐 건설 직후 멸종위기종 묵납자루와 한강납줄개, 돌상어 서식지 및 개체수가 급격히 감소하고 수몰지역은 유수성 어류에서 정수성 어류로 변화되었다. 약 20년이 지난 현재, 서식지가 안정화 되면서 서식하는 어류가 증가하고 급격히 감소하였던 멸종위기종 한강납줄개와 돌상어의 서식지 및 개체수가 증가하였다. 또한 하천건강성(FAI)은 27개 지점은 매우 좋음(A), 7개 지점은 좋음(B), 1개 지점은 보통(C)으로 평가되어 비교적 우수하였다. 하지만 멸종위기종 묵납자루는 댐 공사 및 하천공사로 지역절멸에 처해 있고, 둑중개는 하천공사로 개체수가 심각하게 감소하였으며, 횡성호에서 생태계교란 생물 배스의 서식이 확인되어 우려되었다. 따라서 섬강 상류의 안정적인 어류 서식을 위해서는 무분별한 하천공사를 지양하고, 멸종위기종 묵납자루는 시급히 복원정책이 필요하며, 생태계교란 생물 배스의 확산을 방지할 수 있는 관리방안이 요구되었다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제31권3호
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• pp.423-432
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• 2024

본 연구에서는 육가공 산업의 필수 공정인 냉동육 해동 시 발생하는 식육의 품질 저하를 최소화하기 위하여 진공 텀블링 해동 방식을 적용하고자 산업용 국산 임펠러-진공 텀블러(DVT, 6 ton)를 고안하고 이를 이용하여 해동한 냉동 돈육의 품질 특성을 현재 상업적으로 이용하는 자연해동(NTA)과 수입산 진공 텀블링 해동(IVT) 특성과 비교 분석하였다. 냉동 돈육(앞다리)의 자연해동 시간은 4,200분인데 반하여 DVT 해동은 165분이 소요되어 냉동 돈육 해동시간이 약 25배 단축되었다. 해동 시 돈육의 드립감량은 자연해동 2.08%에 비하여 DVT 해동은 0.85%로 낮아져 높은 해동 수율(99.2%)을 얻을 수 있었다. 자연 해동육에서 대장균군이 0.10±0.17 log CFU/g 수준으로 검출된데 반하여 DVT 해동육의 pH는 5.92, 총균수 1.96±0.01 log CFU/g, 대장균군 불검출로 높은 신선도를 보였다. 또한, DVT 해동육의 지방산패도(TBARS) 0.31±0.01 MDA mg/kg와 단백질변패도(VBN) 5.67±1.98 mg%를 보여 자연해동 돈육(각각 0.42±0.01 MDA mg/kg와 6.86±0.00 mg%)에 비해 지방과 단백질 변패도를 유의적으로 낮출 수 있는 것으로 나타났다. DVT 해동육의 보수력은 97.50±0.90%로 자연해동육(95.24±0.03%)에 비해 유의적으로 높았다. 자연해동(NTA) 후 조리한 돈육은 경도 212.03±0.02 N과 씹힘성 885.36±0.80이 진공 텀블링(DVT, IVT) 해동육에 비하여 각각 6.1배와 4.7배 높게 나타나 진공 텀블링 해동이 부드러운 조직감을 갖는 식육을 생산할 수 있는 것으로 나타났다. 해동육과 이를 가열조리한 돈육의 미세구조(SEM)를 관찰한 결과, 진공 텀블링 해동(DVT, IVT) 시료에서 근원섬유의 손상이 적어 섬유배열과 간격이 촘촘한 구조를 나타냈다. 본 연구에서 국내 최초로 고안한 산업용 대용량 진공텀블러는 해동 시 근육 조직의 손상을 최소화하여 보수력을 높이고, 드립감량을 감소시켜 부드러운 조직감과 함께 생산 수율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 미생물학적 및 이화학적 변패도를 최소화할 수 있어 고품질의 육제품 생산에 활용될 수 있을 것으로 보인다. 또한, 본 장치는 수입산 진공텀블러와 비교해 우수한 품질의 해동육을 생산할 수 있어 본 연구자료를 이용한 국산 기술 자립화, 제품 품질 개선 및 수율 향상 등 육가공 산업 발전에 기여할 수 있을 것이라 사료된다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제31권3호
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• pp.452-461
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• 2024

본 연구를 통해 적하수오(Polygonum multiflorum) 에탄올 추출물이 갖는 in vitro 항산화 활성 및 뇌 신경세포 보호 효과를 확인하고자 하였다. 적하수오 0%, 20%, 40%, 60%, 80% 및 95% 에탄올 추출물 중 40% 에탄올 추출물이 다른 추출물에 비해 상대적으로 많은 총페놀성 화합물 및 총플라보노이드 함량을 나타냈으며, 적하수오 40% 에탄올 추출물은 우수한 ABTS 라디칼 소거 활성과 MDA 생성 억제 효과를 나타내었다. 특히, 40% 에탄올 추출물은 높은 α-glucosidase 및 acetylcholinesterase (AChE) 억제 활성을 나타내었다. 또한, 적하수오 40% 에탄올 추출물은 H₂O₂ 유도 HT22와 SK-N-MC 세포에서 세포 생존율을 증가시키고 세포 내 산화적 스트레스를 감소시킴으로써 효과적인 세포 보호 효과를 나타냈다. 마지막으로, HPLC 분석결과 적하수오 40% 에탄올 추출물의 주요 생리활성 물질은 2,3,5,4'-tetrahydroxystilbene-2-O-beta-D-glucoside(TSG)로 확인되었다. 따라서, 본 연구에서 나타난 적하수오의 항산화 활성 및 뇌 신경세포 보호 효과는 TSG를 포함한 다양한 생리활성물질에서 기인한 것으로 판단되며, 건강기능식품에 소재로서의 활용 가능성이 기대된다.

• 한국어류학회지
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• 제36권3호
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• pp.240-252
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• 2024

2021년부터 2024년까지 금강과 무주남대천에서 천연기념물종인 어름치 Hemibarbus mylodon의 분포현황을 조사하였다. 2021년부터 2023년까지 충청남도 금산군의 금강 상류에서 5마리를 채집하였다. 2021년부터 2024년까지 무주남대천 15개의 정점을 조사하여 7개 정점에서 치어 1,592개체를 채집하여 서식을 확인하였다. 치어의 주요 서식지 특성은 유속이 완만한 여울 또는 소 (pool)가 형성된 무주남대천 중상류 지역으로 하천바닥에 암석과 모래가 깔린 수심 0.3~1.5 m, 유속 0.14~0.16 m/s로 나타났다. 산란 후 5월부터 10월까지 전장빈도분포법을 이용해 추정한 어름치 연령군은 체장 10~65 mm는 0세, 75~90 mm는 만 1세 연령군으로 추정하였다. 120 mm 이상 그룹은 2세, 190~250 mm 이상 그룹은 3세 이상으로 추정하였다. 2024년에는 무주남대천 15개의 조사 정점 중 6개 정점에서 총 35개의 어름치 산란탑을 확인하였다. 어름치 산란장소는 여울이 시작되는 여울 상부로 수심은 30~60 cm(평균 48.2 cm)로 돌과 자갈로 덮여 있었으며, 유속은 0.13~0.34 m/sec (평균 0.25 m/sec)였다. 산란탑의 크기는 길이 35~48 cm(평균 40.7 cm), 폭 25~37 cm(평균 34.5 cm), 높이 5~12 cm(평균 8.6 cm)로 나타났다. 따라서 무주남대천에 재도입된 어름치는 성공적으로 자연서식지내 정착 및 개체수가 증가하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권4호
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• pp.416-422
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• 2023

본 연구는 겨울과 봄철의 CO₂ 시비 토마토 온실에서 낮과 밤의 온도 변화에 따른 CO₂ 농도 변화를 구명하고 계산된 CO₂ 공급량을 비교하고자 수행하였다. 온실 내 CO₂ 농도는 2022년과 2023년의 겨울철 실험 온실에서 생육단계가 LAI 2.0인 대표적인 날들 중 누적광량 차이로 인한 평균 온도가 다른 날을 선정하여 분석하였다. 평균 온도 18℃ 이상의 경우(고온, HT), CO₂ 공급 시간대(10:00-13:00) 이후 13, 14, 15, 16시에 각각 31.7, 26.8, 23.8, 22.4℃일 때 CO₂ 농도는 459, 299, 275, 239µmol·mol^-1이었고 평균 온도 18℃ 이하의 경우(저온, LT), 22.0, 18.9, 15.0, 13.7℃일 때 각각 500, 368, 366, 364µmol·mol^-1으로 HT에서 CO₂ 감소량이 LT보다 유의적으로 높았다. 야간 CO₂ 농도는 HT의 경우 오후 6시(346µmol·mol^-1) 부터 서서히 증가되어 오전 3시(454µmol·mol^-1)에 가장 높았으며 9시간 동안 약 100µmol·mol^-1이 증가되어 시간당 약 11µmol·mol^-1이 증가되었고(토마토 240개체, 엽면적 330m²), LT에서는 그 증가폭이 낮았다. 봄철 CO₂ 시비 온실에서 CO₂ 시비 개시 직전(오전 7:30)에 측정된 CO₂ 농도는 야간온도가 15℃ 이상의 경우(HT)는 15℃ 이하의 경우(LT)보다 3-4배 높은 것으로 나타났으며 그날의 계산된 공급 CO₂ 시비량도 HT에서 적었다. 본 연구결과에서 야간 CO₂ 농도는 재배 시기에 따른 온도의 영향을 받으며, 야간에 증가된 CO₂는 광합성 작용의 주요 공급원이 된다는 것을 알 수 있었다. 이를 고려한 CO₂ 공급 모델식 개발이 필요한 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권4호
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• pp.434-441
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• 2023

식물의 잎의 크기나 면적을 아는 것은 생장을 예측하고 실내 농장의 생산성의 향상에 중요한 요소이다. 본 연구에서는 상추 잎 사진을 이용해 엽장과 엽폭을 예측할 수 있는 CNN기반 모델을 연구하였다. 데이터의 한계와 과적합 문제를 극복하기 위해 콜백 함수를 적용하고, 모델의 일반화 능력을 향상시키기 위해 K겹교차 검증을 사용했다. 또한 데이터 증강을 통한 학습데이터의 다양성을 높이기 위해 image generator를 사용하였다. 모델 성능을 비교하기 위해 VGG16, Resnet152, NASNetMobile 등 사전학습된 모델을 이용하였다. 그 결과 너비 예측에서 R² 값0.9436, RMSE 0.5659를 기록한 NASNetMobile이 가장 높은 성능을 보였으며 길이 예측에서는 R² 값이 0.9537, RMSE가 0.8713로 나타났다. 최종 모델에는 NASNetMobile 아키텍처, RMSprop 옵티마이저, MSE 손실 함수, ELU 활성화함수가 사용되었다. 모델의 학습 시간은 Epoch당평균73분이 소요되었으며, 상추 잎 사진 한 장을 처리하는 데 평균0.29초가 걸렸다. 본 연구는 실내 농장에서 식물의 엽장과 엽폭을 예측하는 CNN 기반 모델을 개발하였고 이를 통해 단순한 이미지 촬영만으로도 식물의 생장 상태를 신속하고 정확하게 평가할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 그 결과는 실시간 양액 조절 등의 적절한 농작업 조치를 하는데 활용됨으로써 농장의 생산성 향상과 자원 효율성을 향상시키는데 기여할 것이다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권4호
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• pp.384-395
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• 2023

증산은 적정 관수 관리에 중요한 역할을 하므로 수분 스트레스에 취약한 토마토와 같은 작물의 관개 수요에 대한 지식이 필요하다. 관수량을 결정하는 한 가지 방법은 증산량을 측정하는 것인데, 이는 환경이나 생육 수준의 영향을 받는다. 본 연구는 분단위 데이터를 통해 수학적 모델과 딥러닝 모델을 활용하여 토마토의 증발량을 추정하고 적합한 모델을 찾는 것을 목표로 한다. 라이시미터 데이터는 1분 간격으로 배지무게 변화를 측정함으로써 증산량을 직접 측정했다. 피어슨 상관관계는 관찰된 환경 변수가 작물 증산과 유의미한 상관관계가 있음을 보여주었다. 온실온도와 태양복사는 증산량과 양의 상관관계를 보인 반면, 상대습도는 음의 상관관계를 보였다. 다중 선형 회귀(MLR), 다항 회귀 모델, 인공 신경망(ANN), Long short-term memory(LSTM), Gated Recurrent Unit(GRU) 모델을 구축하고 정확도를 비교했다. 모든 모델은 테스트 데이터 세트에서 0.770-0.948 범위의 R² 값과 0.495mm/min-1.038mm/min의 RMSE로 증산을 잠재적으로 추정하였다. 딥러닝 모델은 수학적 모델보다 성능이 뛰어났다. GRU는 0.948의 R² 및 0.495mm/min의 RMSE로 테스트 데이터에서 최고의 성능을 보여주었다. LSTM과 ANN은 R² 값이 각각 0.946과 0.944, RMSE가 각각 0.504m/min과 0.511로 그 뒤를 이었다. GRU 모델은 단기 예측에서 우수한 성능을 보였고 LSTM은 장기 예측에서 우수한 성능을 보였지만 대규모 데이터 셋을 사용한 추가 검증이 필요하다. FAO56 Penman-Monteith(PM) 방정식과 비교하여 PM은 MLR 및 다항식 모델 2차 및 3차보다 RMSE가 0.598mm/min으로 낮지만 분단위 증산의 변동성을 포착하는 데 있어 모든 모델 중에서 가장 성능이 낮다. 따라서 본 연구 결과는 온실 내 토마토 증산을 단기적으로 추정하기 위해 GRU 및 LSTM 모델을 권장한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제33권1호
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• pp.55-62
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• 2024

본 연구는 식물공장에서 아쿠아포닉스와 수경재배에서 재배된 딸기의 무기양분 흡수율, 생육, 수량을 비교하고자 수행되었다. 양어는 비단잉어(Cyprinus carpio) 12마리를 수조(W 0.7m × L 1.5m × H 0.45m, 472.5L)에 367.5L 물을 채운 후 입식하였고 5.44kg·m^-3 밀도로 사육하였다. 딸기 모종 30개체는 펄라이트를 채운 포트에 정식하여 아쿠아포닉스 시스템 베드(W 0.7m × L 1.5m × H 0.22m)에 장착하였고, 모종 30개체는 네트포트에 정식한 후 담액수경(DFT)시스템 베드(W 0.7m × L 1.5m × H 0.22m)의 아크릴판(140 cm × 60 cm, Ø80 mm)에 장착하였다. 재배기간 동안 아쿠아포닉스 수조액의 pH와 EC는 각각 4.3-6.9, 0.32-1.14dS·m^-1 수준이었고, 수경재배는 각각 5.1-7.5, 1.0-1.8dS·m^-1이었다. 아쿠아포닉스 수조액의 NO₃-N와 NH₄-N 농도는 수경재배보다 각각 약 3.6, 2.2 me·L^-1 높았다. P, Ca, Mg, S 농도는 수경재배보다 각각 약 0.76, 3.1, 0.8, 0.9me·L^-1 높았으며, K와 Fe는 각각 약 0.8me·L^-1, 0.5mg·L^-1 낮았다. 딸기 잎의 무기이온 함량은 두 재배 처리 간 유의차가 없었으며 엽내 K 함량은 적정 범위를 보였다. 정식 후 58과 98일 사이에 아쿠아포닉스에서 재배된 딸기의 T-N와 P 흡수율은 수경재배보다 각각 1.5, 1.9배 높았고 K 흡수율은 유의차가 없었다. 개체당 과실수는 아쿠아포닉스에서 수경재배보다 유의하게 많았으며, 상품과 생체중, 건물중, 과실의 과장과 과폭은 수경재배에서 아쿠아포닉스보다 높았다. 결과를 종합하면, 아쿠아포닉스에서는 수조액의 물고기 배설물과 먹이 잔여물에 의한 고체 입자의 비료성분을 지속적으로 가용하여 활용한다는 것을 알 수 있다.

• 한국포장학회지
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• 제30권2호
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• pp.131-139
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• 2024

MAP(변형기체포장)가 고등어 필렛의 품질유지에 미치는 효과를 5℃에서 10일 동안 저장하면서 확인하였다. 포장내 CO₂ 농도가 높은 CO₂(60):O₂(30):N₂(10), CO₂(60):O₂(5):N₂(35), CO₂(60):O₂(0):N₂(40)의 MA 조건에 포장된 고등어 필렛에서 총 호기성균 증식 억제 효과가 있었다. 포장내 CO₂ 농도가 높으면서 O₂를 함유하고 있는 CO₂(60):O₂(30):N₂(10)와 CO₂(60):O₂(5):N₂(35)의 MA 조건에서 총 휘발성 염기질소 함량이 낮았다. 지질의 산패도를 나타내는 POV와 TBARS 함량은 포장 내 O₂ 함량이 높은 CO₂(60):O₂(30):N₂(10)의 MA 조건에서 높은 수치를 보였으며, 이때 고등어의 외관적 색변화도 빨라지는 것으로 확인되었다. 종합적으로 검토해 본 결과, CO₂(60):O₂(5):N₂(35)과 CO₂(60):O₂(0):N₂(40)의 MAP 조건이 고등어 필렛의 품질유지에 효과가 있는 것으로 보인다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제41권3호
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• pp.745-755
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• 2024

Calystegia pubescens Lindl. (C. pubesens)는 전통적으로 이뇨, 피로 및 혈당 강하 효과로 사용되어 온 한국 토종 식물이다. C. pubesens는 이전 연구에서 항산화 및 미백 효과를 보였지만 항균 및 항염증 특성에 대한 연구가 제한적이고 기능성 소재로서의 입증이 부족하다. 본 연구에서는 70% 에탄올로 추출한 C. pubesens의 잎(CPL)과 줄기(CPS) 추출물의 항균, 항산화 및 항염증 효과를 조사했다. CPL은 CPS보다 여드름균, 황색포도상구균, 대장균과 녹농균에 대해 우수한 항균 효과를 보였다. 또한 CPL은 CPS보다 DPPH 및 ABTS⁺ 라디칼 소거 분석에서 더 높은 항산화 활성을 나타냈다. 따라서 CPL은 CPS에 비해 우수한 항균 및 항산화 효과를 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 RAW264.7 대식세포를 이용한 CPL의 항염증 효과를 확인하기 위한 추가 연구를 진행하였다. 지질다당류(LPS) 자극에 의해 생성된 산화질소(NO)는 CPL에 의해 감소되었다. 또한, LPS에 의해 증가된 iNOS의 단백질 및 mRNA 발현은 CPL에 의해 감소되었으며, 이는 NO 생산과 동일한 경향을 나타내었다. 결론적으로 본 연구는 CPL이 CPS에 비해 우수한 항균 및 항산화 효과를 가지고 있음을 확인하였으며, LPS에 의해 유도된 iNOS 발현 및 NO 생성 억제를 통해 CPL의 항염증 효과를 입증했다. 본 연구 결과를 바탕으로 CPL의 기능성 소재로서의 가능성을 제시한다.