• Transactions on Electrical and Electronic Materials
• /
• 제16권5호
• /
• pp.280-284
• /
• 2015

Among many the oxynitrides, TiNO and AlCrNO, have diverse applications in different technological fields. We prepared TiNO/AlCrNO/Al thin films on aluminum substrates using the method of dc reactive magnetron sputtering. The reactive gas flow, gas mixture, and target potential were applied as the sputtering conditions during the deposition in order to control the chemical composition. The multi-layer films have been prepared in an Ar and O₂+N₂ gas mixture rate. The surface properties were estimated by performing scanning electron microscopy (SEM). At a wavelength range of 0.3~2.5 μm, the exact composition and optical properties of thin films were measured by Auger electron spectroscopy (AES) and Ultraviolet-visible-near infrared (UV-Vis-NIR) spectrophotometry. The optimal absorptance of multi-layer films was exhibited above 95.5% in the visible region of the electromagnetic spectrum, and the reflectance was achieved below 1.89%.

• Journal of Biosystems Engineering
• /
• 제33권3호
• /
• pp.210-215
• /
• 2008

The objective of this study was to develop models to predict SCC (somatic cell count) in unhomogenized milk by visible and near-infrared (NIR) spectroscopic technique. Total of 100 milk samples were collected from dairy farms and preserved to minimize propagation of bacteria cells during transportation. Reductive reagents such as methyl red, methylene blue, bromcresol purple, phenol red and resazurin were added to milk samples, and then colors of milk were changed based on SCC of milk. For optimal reductive reagents, reaction time was controlled at 3 level of reaction time. A spectrophotometer was used to measure reflectance spectra from milk samples. The partial least square (PLS) models were developed to predict SCC of unhomogenized milk. The PLS results showed that milk samples with reductive reagents had a good correlation between predicted and measured SCC at 5 minutes of reaction time in the visible range. The PLS models with resazurin reagent had the best performance in $400{\sim}600\;nm$. The prediction results of milk samples with resazurin had 0.86 of correlation coefficient and 14,184 cell/mL of SEP.

• Environmental Engineering Research
• /
• 제17권4호
• /
• pp.179-184
• /
• 2012

The light absorbance of photocatalysts and reaction kinetics of environmental pollutants at the liquid-solid and gas-solid interfaces differ from each other. Nevertheless, many previous photocatalytic studies have applied the science to aqueopus applications without due consideration of the environment. As such, this work reports the surface and morphological characteristics and photocatalytic activities of carbon-embedded (C-$TiO_2$) photocatalysts for control of gas-phase methyl tertiary-butyl ether (MTBE) under a range of different operational conditions. The C-$TiO_2$ photocatalysts were prepared by oxidizing titanium carbide powders at $350^{\circ}C$. The characteristics of the C-$TiO_2$ photocatalysts, along with pure TiC and the reference pure $TiO_2$, were then determined by X-ray diffraction, scanning emission microscope, diffuse reflectance ultraviolet-visible-near infrared (UV-VIS-NIR), and Fourier transform infrared spectroscopy. The C-$TiO_2$ powders showed a clear shift in the absorbance spectrum towards the visible region, which indicated that the C-$TiO_2$ photocatalyst could be activated effectively by visible-light irradiation. The MTBE decomposition efficiency depended on operational parameters, including the air flow rate (AFR), input concentration (IC), and relative humidity (RH). As the AFRs decreased from 1.5 to 0.1 L/min, the average efficiencies for MTBE increased from 11% to 77%. The average decomposition efficiencies for the ICs of 0.1, 0.5, 1.0, and 2.0 ppm were 77%, 77%, 54%, and 38%, respectively. In addition, the decomposition efficiencies for RHs of 20%, 45%, 70%, and 95% were 92%, 76%, 50%, and 32%, respectively. These findings indicate that the prepared photocatalysts could be effectively applied to control airborne MTBE if their operational conditions were optimized.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제42권6호
• /
• pp.522-528
• /
• 2009

농경지에서 채취한 30개의 토양 Profile에 대해 깊이별로 채취한 시료를 이용하여 pH, CEC, Ca, Mg, Org.C항목에 대해 분광 스펙트럼과 화학분석에 의한 토양 특성값의 통계적 정량화를 수행하였다. 추정모델의 신뢰도를 높이기 위해 원시 반사 스펙트럼 외에도 Log, 도함수, Continuum 제거 등의 변환을 거친 스펙트럼을 입력변수로 이용하였고 그 중에서CR스펙트럼은 각 토양 특성 항목과 일괄 추정, 유형별 추정식의 모든 경우에서 통계적 유의성을 가진 추정 결과를 보였다. 특정 토양 특성 항목에서는 다른 변환 스펙트럼이 더 유의한 결과를 나타내었지만, 동시 다항목 분석을 하는 경우 CR 스펙트럼을 이용하는 것이 분석의 신속성과 용이성을 제공할 것으로 사료된다. 추정모델 성능 향상을 위해 토양의 여러 특성에 의한 스펙트럼의 변화 중에서 큰 요인 중 하나인 토색과 관련된 Fe에 의한 500-1200 nm 영역에서의 흡수 스펙트럼 특징에 의해 유형을 나누어 추정모델을 도출하였다. 유형별 추정모델 적용 결과가 일괄 추정값보다 월등히 높은 결과를 나타내지는 않았지만, 대체적으로 유형별 추정모델이 약간 높은 유의성을 나타내었고, 특히 Ca와 CEC의 경우 상당히 향상된 결과를 보였다. 이러한 스펙트럼의 처리와 스펙트럼의 유형 분류 등을 고려한 정량 추정 모델을 통해 가시 근적 외 영역의 스펙트럼을 이용하여 토양의 특성을 동시에 다항목에 대한 분석을 신속하게 수행할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 추정 모델은 토양 특성에 대해 광역 단위에서 다량의 시료 분석에 유용하므로 지역, 세계 규모의 디지털 토양 매핑, 토양 분류 및 원격탐사 자료와의 연계 분석에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국초지조사료학회지
• /
• 제37권2호
• /
• pp.154-160
• /
• 2017

본 연구는 산지방목초지에서 채취한 목초 및 야초 혼합시료의 화학조성분석의 근적외선분광법 이용의 가능성을 탐색하기 위하여 실시하였다. 충남 서산의 한우개량사업소의 방목초지에서 2년간 386점의 목야초 혼합시료를 수집하였다. 재료를 이용하여 파장을 수집한 후 파장이 동일한 시료를 제외한 163점에 대해 습식분석을 하였다. 최적의 검량식 유도를 위하여 파장은 가시광선 및 근적외선 전대역을 사용한 것 그리고 가시광선대역을 사용하면서 동시에 T값을 2.5 및 1.5를 적용하여 최상의 검량식을 구하였다. 전체적으로 볼 때 근적외선 대역의 파장을 사용한 것이 검량식 결정계수값이 높았고 또한 검증식 역시 같은 경향이었다. T값은 습식분석치와 NIRS 예측치의 차가 더 적은 1.5를 적응하였을 때 검량 및 검증값이 더 높은 것으로 나타났다. 검량식의 $R^2$치는 0.48~0.93 사이 그리고 검증식은 0.35~0.88 사이였다. 조단백질, 조섬유, NDF에서 보다 만족스런 예측이 가능하였다.

• 한국자원식물학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.386-392
• /
• 2010

녹차, 부분발효차, 발효차 및 후발효차 등 다양한 차 제품 분말을 NIRSystem를 이용하여 전 대역(400-2500 nm)에서 스펙트럼을 얻어 중회귀분석에 의해 색상 관련 특성 및 카테킨류 성분에 대한 검량식을 유도하였다. Hunter color scale에서 발효정도의 변이를 a/b로 98.7% 설명될 수 있어 a/b값으로 차제품의 발효정도를 추정할 수 있다. MPLS를 이용하여 작성된 검량식의 결과 L값의 검량식 작성시 결정계수는 0.997, a값의 결정계수는 1.00, b값의 결정계수는 0.996, a/b값의 결정계수는 0.999로 매우 높았다. MPLS를 이용하여 작성된 검량식의 결과 EGC, EC, EGCg, ECg 및 총 카테킨의 결정계수는 각각 0.919, 0.896, 0.978, 0.905 및 0.983으로 매우 높았다. 차 제품 분말의 색상관련 특성들(L, a, b, a/b) 및 카테친류 (EGCg, EGC, EC, ECg 및 총 카테킨) 의 검량식 정확도가 매우 높아서 NIRS의 가시광선 대역(400~700 nm)및 근적외선 대역(780~2500 nm)에서 동시에 두 특성의 성분을 1~2분 내로 측정이 가능하다.

• 한국식품저장유통학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.95-103
• /
• 2012

본 연구는 원유의 실시간 휴대용품질측정 시스템 개발을 위한 기초 연구로서 원유 시료의 온도에 따른 가시광선-근적외선 스펙트럼을 측정하였으며, 다양한 수학적 전처리방법을 적용하여 유성분 예측모델을 개발하였다. 스펙트럼 측정은 원유 시료 180개에 대해 스펙트럼의 수학적 전처리 방법으로 평활화, 정규화, MSC, 1차 및 2차 미분을 사용하였고 예측모델은 부분최소자승법을 이용하였다. 유성분을 분석한 결과 함량 범위와 평균은 지방이 각각 2.44~6.42%, 4.05%, 단백질은 각각 2.44~4.28%, 3.35%, 무지고형분은 각각 7.85~9.57%, 8.76%로 나타났다. 또한 유당의 함량 범위와 평균은 각각 3.93~5.24%, 4.74%였으며 요소태질소의 경우에는 각각 4.6~15.1 mg/dl, 10.27 mg/dl로 대부분 권장 기준을 만족하였다. 원유 시료의 온도에 따른 스펙트럼은 1,400~2,500 nm에서 큰 차이를 보였으며 온도가 상승함에 따라 흡광도가 높아지는 것을 알 수 있었다. 원유 시료의 온도에 따른 유성분 예측모델을 400~2,500 nm의 영역에서 개발하였으며 예측성능은 지방과 무지고형분의 경우 온도변화와 무관하였다. 단백질과 유당, 요소태질소의 예측성능은 온도가 낮을수록 급격히 감소하여 스펙트럼 측정 시 원유 시료의 온도를 $40^{\circ}C$로 유지하는 것이 필요함을 알 수 있다. $40^{\circ}C$의 원유 스펙트럼에 대해 수학적 전처리를 수행한 결과 평활화를 수행하여 측정 장치 자체의 노이즈를 감소시킬 수 있었고 정규화를 수행하여 기준선을 일치시킬 수 있었다. 또한 MSC를 수행하여 빛의 산란에 의한 영향을 제거하여 스펙트럼간의 차이를 감소시킬 수 있었고 1차 및 2차 미분을 수행한 결과 기준선 일치와 기존 스펙트럼에서 나타나지 않았던 파장영역에 대한 분석이 가능함을 알수 있다. 다중회귀분석의 stepwise 방법을 이용하여 최적 파장영역을 선정하고 유성분 예측모델을 개발한 결과 요소태질소를 제외하고 대부분 근적외선 영역에서 우수한 상관관계를 보여주었다. 지방과 단백질은 원시 스펙트럼의 검증부 결정계수가 각각 0.93, 0.92에서 정규화를 수행한 결과 각각 0.98, 0.92로 원시 스펙트럼의 결과가 우수하여 큰 개선이 없었으나 RPD는 각각 4.10, 3.41에서 5.47, 3.73으로 높아져 정밀도가 향상됨을 알 수 있다. 무지고형분과 유당의 예측모델은 원시 스펙트럼의 경우 각각 0.82, 0.75로 예측모델로 사용하기에는 어려웠으나 각각 평활화와 MSC를 수행하였을 때 검증부 결정계수가 0.90, 0.80으로 크게 개선되어 유성분 예측모델의 신뢰성 향상에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 요소태질소의 경우 가시광선 영역에서 가장 우수한 상관관계를 보여주었으나 검증부 결정계수, 오차, RPD가 각각 0.61, 1.56%, 1.58로 다른 성분에 비해 매우 낮게 나타났다. 이를 개선하기 위해 수학적 전처리를 수행하였으나 크게 개선되지 않았으므로 요소태질소의 신뢰성 있는 모델을 개발하기 위해서는 부분최소자승법 외에 다양한 알고리즘의 적용이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제43권6호
• /
• pp.968-974
• /
• 2010

본 연구에서는 토양의 가시 근적외선 스펙트럼의 피크중첩에 의한 분석오차를 감소시킴으로써 토양유기물 추정의 정확도 향상을 위해 이산 웨이블릿 변환 (DWT) 신호처리기법의 적용을 검토하고 공간정보모델링을 통해 토양유기물의 분포도를 작성하고자 하였다. 토양유기물 함량에 따른 스펙트럼의 정량적 변화의 강조를 위해 Continuum 제거, 도함수 변환과 함께 Haar, Daubechies DWT 변환된 스펙트럼을 PLSR 모델에 대입하여 산출한 토양유기물 추정식들은 거의 비슷한 결과를 도출하였고 $R^2$ > 0.6, RPD > 1.5 의 '대략적인' 추정 결과를 보였다. 잡음을 줄이고 신호값을 향상시키기 위해 이산 웨이블렛 변환을 적용한 결과에서 오히려 약간 낮은 성능을 나타내었는데 성긴 근사값 (Coarser approximation) 스펙트럼으로 변환되어 추정식의 유의성이 낮아졌을 가능성이 있다. 따라서 토양의 분광스펙트럼에 더 적합한 이산 웨이블렛 필터와 수준 등의 DWT 조건을 찾고 적용함으로써 추정식의 유의성을 향상시킬 수 있을 것으로 본다. 또한, 유기물에 의한 에너지의 흡수, 반사를 일으키는 주요 파장대의 상관성을 분석하여 선택적으로 해당 영역의 스펙트럼이나 파라미터 값을 산출하여 추정모델에 적용하는 시도도 필요할 것으로 사료된다. 이러한 토양유기물의 추정값과 실측값을 이용해 구역 크리깅을 수행하여 분포지도를 작성하였다. 토양 샘플의 유기물 분석값은 평균값을 중심으로 정규분포를 나타내었는데 크리깅 지도에서도 전반적으로 유사한 패턴의 값이 분포하였다. 추정값을 이용한 크리깅 결과도 실측값을 이용한 분포지도와 유사한 공간적 패턴을 나타내었다. 지도의 우하단부와 중앙 부분에서 실측값 분포보다 추정값 분포지도에서 약간 더 높은 경향을 보였는데 이는 토양 유기물의 추정치와 실측치 간의 오차에 의한 것으로 판단된다. 분광 스펙트럼을 이용한 추정 모델은 정확도 제고가 필요한 단계이나 신속성, 용이성 면에 있어서 토양 특성에 대해 광역 단위에서 다량의 시료 분석에 유용할 것으로 보이고, 또한 지역, 세계 규모의 디지털 토양 매핑, 토양 분류 및 원격탐사 자료와의 연계 분석에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.