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A Study on the Improvement of Marine Forecasting and Special Reporting Areas based on Big Data of Maritime Traffic
No full text해양기상정보는 우리나라 주변을 항해하는 선박 및 해상업무 종사들에게 매우 중요하다. 특히 기상청에서 발표하는 해상특보는 관련법에 따라 선박 출항통제를 할 수 있으므로 해양 사고의 예방 측면에서 매우 중요하다 할 수 있다.
이 연구의 목적은 국내외 해상 예보 및 특보 운영 현황을 파악하고, 실제로 우리나라 주변 해역을 항행하는 각종 선박의 항적을 분석하여 현행 해상 예·특보 구역의 개선방안을 제시하는 것이다.
선박통항 환경을 파악하고 분석하기 위해 GICOMS 선박 항적 빅데이터를 분석하여 선종을 어선, 여객선, 예부선, 화물선, 유조선으로 구분하고, 분석해역을 14구역으로 설정하였다. 각 선종을 해상특보의 선박 출항통제 요건에 대입하여 선박 크기별로 분류하고 각각의 항적을 비교·분석하였다. 또한 해양사고 중 기상악화로 인한 해양사고를 GIS에 중첩시켜 해상교통과의 관계를 검토하였다.
그 결과, 현행 해상 예·특보 구역 중 안쪽먼바다는 남해서부먼바다를 제외하고 모두 세분화할 필요성을 확인하였고, 특히 동해먼바다는 연해구역과 예·특보 구역을 일치시키거나 개선할 필요성을 확인하였다. 또한 전남남부서해앞바다의 경계를 벗어나는 평수구역 제7구 주변의 선박통항 분석을 통하여 해당 앞바다를 맹골수도의 끝단까지 확장할 것을 제안하였다.
이 연구의 결과는 현행 해상 예·특보의 구역을 현 교통상황에 맞게 개선하고 세분화함으로써 해양사고 예방에 기여하고, 해역을 이용하는 선박 및 해상 사용자가 안전하고 경제적인 항해를 하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.|Marine weather information is very important for ships and maritime service workers navigating in the vicinity of Korea. In particular, the marine special weather report announced by the Korea Meteorological Administration is very important in terms of preventing marine accidents because the control of entry and departure of vessels can be performed according to related laws.
This study identifies the current status of domestic and foreign marine weather forecasts and special reports, analyzes the movements of various ships navigating in the vicinity of Korea, and suggests ways to improve the current marine forecast and special report areas. In order to identify and analyze the maritime traffic environment, GICOMS’s ship navigation big data were analyzed, and the ship types were classified into fishing vessels, passenger ships, towing vessels, cargo vessels, and oil tankers, and the analysis area was set as 14 zones. Each vessel type was substituted for the control of entry and departure of vessels of the marine special report, classified by size, and compared and analyzed each route. In addition, the relationship with the vessel traffic routes were reviewed by superimposing marine accidents caused by bad weather on the GIS.
As a result, it was confirmed that all of the inner offshore among the current marine forecast and special report areas needed to be subdivided except for the West sea, and in particular, offshore of the East sea confirmed the need to match or improve the coastal areas. In addition, it was proposed to expand the coastal area to the end of Maenggol waterway through the analysis of vessel traffic around the 7th district of smooth water areas, which deviates from the boundary of the west coastal sea off the southern part of Jeollanam-do.
The results of this study are expected to contribute to the prevention of marine accidents and help ships and maritime users using the sea area safely and economically by improving and segmenting the areas of current maritime forecasts and special reports according to the current traffic situation.1. 서론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 선행 연구 고찰 2
1.3 연구 방법 6
2. 해상 예보 및 특보 운영 현황 7
2.1 국내 현황 7
2.1.1 우리나라의 해상 예·특보 현황 7
2.1.2 항해구역 및 선박 출항통제 현황 17
2.2 국외 현황 19
2.2.1 미국 19
2.2.2 영국 24
2.2.3 일본 25
2.2.4 호주 28
2.3 국내외 해상 예·특보 구역 비교 31
3. 해상교통 분석과 해상 예·특보 구역 획정 32
3.1 해상교통 빅데이터 32
3.2 선종별 항적 분석 35
3.2.1 어선의 항적 분석 35
3.2.2 여객선의 항적 분석 41
3.2.3 예부선, 화물선, 유조선의 항적 분석 44
3.3 모든 선박의 중첩된 항적과 항해구역 및 해양사고 비교 49
3.4 풍랑특보 조건에서의 선박 항적 분석 52
3.4.1 풍랑주의보 조건 52
3.4.2 풍랑경보 조건 53
3.5 서해남부남쪽안쪽먼바다의 평수구역 항적 분석 55
3.6 해상 예·특보 구역 세분화 결과 56
4. 세분화 결과의 비교 및 검증 61
4.1 풍랑경보 조건에서의 항적도 비교 61
4.2 모든 선박의 구역별 분포 비교 및 검증 62
5. 결론 67Maste
A Study on the Price Discovery of Bitcoin Futures
No full text2017년 12월, CBOE와 CME는 XBT와 BTC를 출시하였다.이 두 종류의 비트코인 선물은 출시와 동시에 많은 관심을 받았지만, 이후의 두 상품의 발전 및 진행과정은 매우 다르고, 둘 사이의 가격 발견은 연구할 가치가 있다.
이 논문은 XBT와 BTC의 일일 데이터를 이용하여 연구를 진행하였으며, 4개의 암호화폐 가격 담합 조사 보도 자료를 세분화하여 샘플 1과 샘플 2로 나누고 전체 샘플 데이터와 비교 분석하였다. 첫째, 논문은 XBT와 BTC의 안정성과 공통합 관계를 검증하였다. 그레인저 인과관계 분석을 통해 XBT와 BTC 가 서로 그레인저 요인임을 알아냈다. 다음에는 논문은 벡터 자기회귀 모델을 사용하여 XBT와 BTC의 선행-시차 관계를 검증한다. 전체 표본의 검사 결과에 따르면 BTC는 XBT에 더욱 강한 영향을 주며 새로운 금리의 발견에 대한 BTC의 반응속도가 더욱 빠르며 BTC는 가격발견에서 주도적인 역할을 한다. 소표본의 검사결과에서 샘플1의 검사결과는 XBT 가 비교적 강한 인도 작용을 나타냈음을 설명할 수 있다. 반면에 샘플2의 검사 결과는 BTC 가 가격 발견에서 주도적인 역할을 나타낸다는 것을 보여주었다. 또한 본 논문은 가격발견에 대한 XBT와 BTC의 기여도를 정보할당모형을 이용하여 측정하였다. 그 결과 전체 샘플에서 XBT와 BTC 정보의 쿼터가 각각 48.35%와 51.65%로 BTC 정보의 쿼터가 더 큰 것으로 나타나 BTC의 가격 발견 능력이 더 강함을 나타냈다. 본 논문은 하위 표본의 정보 할당량을 추정했는데 샘플 1의 XBT와 BTC 정보 할당량은 각각 51.81%와 48.19%로, XBT 가 가격 발견 과정에서 큰 역할을 했음을 시사한다. 샘플2에서 XBT와 BTC의 정보 할당량은 각각 46.39%와 53.61%로 BTC 가 더 높은 가격 발견 능력을 보였다.
또한 두 비트코인의 가격 발견 능력에 영향을 미치는 요인을 탐구하였다. 일일정보할당량을 설명변수로 회귀모형을 만들어 거래량, 매매차익, 변동성, 투자심리, 주가지수 및 가격조작 조사 발표가 거래소 선물 가격발견 기여도에 미치는 영향을 탐구하였다. 그 결과 거래량은 가격발견능력에 현저한 촉진작용이 있음을 발견하였으며 이는 활발정도가 높을수록 시장가격발견능력이 강함을 증명하였다. 동시에 변동성은 비트코인 선물 시장에 큰 부정적인 영향을 미치는데 이는 변동성이 클수록 시장에 노이즈 거래가 더 많이 존재할 수 있으며 가격 발견 기능이 더 약하다는 것을 의미한다. 가격조작 조사의 뉴스발표는 BTC 시장의 가격발견능력을 크게 촉진시켰지만 XBT 시장의 가격발견능력을 약화시켰다.
키워드： 비트코인 선물, 가격발견, 정보점유율|In December 2017, CBOE and CME listed bitcoin futures XBT and BTC respectively. They gained extensive attention but had different development. The price discovery between them is worth studying.
This paper usesfive-minute closing prices of XBT and BTC. Based on the news release event of the price manipulation investigation of four cryptocurrency exchanges, the data is divided into sample 1 and sample 2. XBT and BTC are tested to be cointegrated, and the Granger Causality Test shows a two-way Granger causality relationship. Then this paper uses the Vector Autoregressive Model to test the lead-lag relationship.
The result of the full sample shows that BTC absorbs new information faster and leads the price discovery. In sample 1, XBT has a stronger price discovery function. On the contrary, BTC plays a leading role in sample 2. The Information Share Model is used to estimate the price discovery contribution ratio. The information shares of XBT and BTC in the full sample are 48.35% and 51.65% respectively, implying that the price discovery of BTC is stronger. In sample 1, the information shares are 51.81% and 48.19%, indicating a stronger price discovery function of XBT. In sample 2, the information shares are 46.39% and 53.61%, showing that BTC has a stronger influence.
This paper also explores the determinants of price discovery. Daily information shares are used as the dependent variable. The independent variables are trading volume, bid-ask spread, volatility, investor sentiment, stock price index and the dummy variable of the manipulation investigation news. The trading volume significantly promotes the price discovery. The volatility has a significant negative impact. The news release of price manipulation investigation significantly makes the price discovery ability of BTC stronger.
Key words: bitcoin futures; price discovery; information share제 1 장 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 의의와 목적 3
1.2.1 연구 의의 3
1.2.2 연구 목적 5
1.3 선행연구 6
1.4 연구 내용과 진행 13
제 2 장 이론적 배경 16
2.1 가격 발견 16
2.2 비트코인 선물 19
2.2.1 비트코인과 그 거래 시장 19
2.2.2 비트코인 선물 계약 소개 20
2.2.3 비트코인 선물 발전 개요 23
2.3 비트코인 선물 가격의 발견에 대한 이론적 해석 24
2.3.1 현재 시장 가격 선도 - 정체 관계 24
2.3.2 가격 발견의 실현 26
2.3.3 가격 발견에 미치는 영향요인 28
2.3.3.1 미시적 요소 28
2.3.3.2 거시적 요소 30
제 3 장 실증 과정과 결과에 대한 분석 32
3.1 데이터 선택과 설명 32
3.2 단위 루트 및 공적본의 검정 33
3.3 그랜저 인과 관계 테스트 37
3.4 VAR 모델 구축 38
3.5 실증분석 결과 40
제 4 장 연구 결론과 계시 42
4.1 연구결과 42
4.2 사시점 44
4.3 전망 46
참고문헌 48Maste
가스터빈 배기 케이싱 체결용 볼트홀의 보수 용접부에 대한 피로수명 예측
No full text복합화력발전은 석탄화력발전, 원자력 발전 등과 함께 국내 전력믹스에서 큰 비중을 차지하고 있다. 빠른 기동과 정지가 가능하여 첨두부하를 담당하며 짧은 시간에 대규모 전력량을 공급하고 있다. 이러한 복합화력발전은 미래의 재생에너지로의 전환에서 교두보 역할을 맡을 수 있다. 지역적, 계절적 특성으로 인해 전력 공급의 변동성과 불안전성을 가지는 재생에너지의 단점을 보완하기 위해 기존 첨두부하를 담당하는 복합화력발전을 이용하여 전력 공급의 안전성을 확보하는 것이다.
하지만 잦은 기동과 정지에 반복적으로 노출되는 복합화력발전의 가스터빈 특성으로 인해 열 피로 및 크리프 파괴의 발생이 필연적이다. 가스터빈의 운전조건을 고려하였을 때 기동과 정지 단계에서 열 피로 파괴가 발생하며, 정상상태 운전 단계에서 크리프 파괴가 발생한다. 특히 내부 부품을 보호하며 작동유체의 활동 공간을 제한하는 역할을 맡는 케이싱은 볼트에 의해 결합되어 있다. 가스터빈 배기부에 위치한 케이싱은 고온의 작동유체가 외기와 만나면서 결합부에서 피로파괴가 발생하고 있다.
교체 비용 및 시간의 경제성과 효율성으로 인해 운전에 영향을 경미하게 미치는 균열 부위는 용접을 통해 보수 작업 후 운용되고 있다. 하지만 균열 보수 용접 시 잔류응력 및 소성 변형률의 발생은 필연적으로 발생하며 이들이 케이싱의 수명에 미치는 영향을 파악하는 것은 쉽지 않다. 따라서 균열 보수 용접이 이루어진 케이싱의 피로 수명을 예측하여 운전을 얼마나 지속할 수 있는지 연구할 필요가 있다. 본 연구에서는 유한요소해석과 피로해석을 순차적으로 수행하여 운전조건에 따른 응력과 변형률 진폭을 토대로 케이싱의 피로수명을 계산하였다. 이때 균열이 없는 건전 케이싱과 균열 보수 용접이 이루어진 용접 케이싱의 피로 수명을 비교하였으며, 다양한 균열 형상을 반영하기 위해 8가지의 용접 비드에 대해 결과를 고찰하였다.|Combined cycle power generation is crucial in domestic electrical power supply, along with coal-fired and nuclear power generation. The combined cycle power plant can be rapidly started up and shut down; therefore, it handles the peak load and supplies a large amount of power in a short time. These power plants can serve as a bridgehead in our transition to renewable energy. To compensate for the shortcomings of renewable energy, i.e., fluctuations and instability of power supply due to regional and seasonal characteristics, the combined cycle powerplant responsible for the existing peak load can secure power supply.
However, thermal fatigue and creep failures are inevitable owing to the gas turbines characteristics of combined cycle power plant, which are exposed to frequent start-up and shut-down cycles. Considering the operating conditions of a gas turbines, thermal fatigue failure occurs in the start-up and shut-down operations, and creep failure occurs in the steady-state operation. In particular, the gas turbine casing, which protects the internal components and limits the space of the working fluid, is secured by bolts. In the casing in the exhaust frames of the turbines, thermal fatigue failure occurs at the bolted joint, because the high-temperature working fluid leaks to the external surroundings at room temperature.
Because of its economic feasibility and efficiency of replacement cost and time, welding is used to repair cracks and has a subtle effect on the operation. However, residual stress and plastic strain occur during the welding process, and their effect on the fatigue life of the casing is difficult to examine. Therefore, the duration for which the operation can be sustained must be determined by predicting the fatigue life of the casings with crack-repair welds. In this study, the fatigue life was calculated based on the stress and strain amplitudes according to the operating conditions, by sequentially performing finite element and fatigue analyses. In this case, the fatigue life of no-cracked and welded casings, with eight types of weld beads to consider various crack shapes, were compared.1. 서론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구목적 및 내용 3
2. 피로해석 이론 및 해석 절차 5
2.1 저주기 피로해석 이론 5
2.2 부모델링 기법을 이용한 해석 절차 8
2.3 용접 공정 모사 과정 13
3. 배기부 케이싱 용접 해석 및 결과 16
3.1 전체 모델 건전 케이싱의 해석 조건 및 결과 16
3.2 부모델 건전 케이싱 해석 조건 및 부모델링 검증 29
3.3 부모델 격자 생성 및 용접 케이싱 해석 조건 33
3.4 건전 케이싱의 구조해석 및 수명 평가 37
3.5 용접 케이싱의 구조해석 및 수명 평가 39
4. 결론 63Maste
A Study on the Perception of Collision Risk for Ship Collision Prevention
No full text선원의 훈련·자격증명 및 당직근무의 기준에 관한 국제협약인 STCW 협약은 해기사가 되기 위한 요건으로 선내훈련을 포함하는 승인된 훈련 프로그램으로서 1년 이상의 승무경력을 갖출 것을 규정하고 있다. 항해 당직 사관을 위한 훈련 프로그램이 명시된 IMO Model Course 7.03에서는 국제해상충돌예방규칙에 대한 교육이 가장 많은 시간을 차지하는 것으로 확인하였다. 최근 5년간의 국내 해양사고 현황에서도 교통과 관련하여 가장 많이 발생한 사고는 충돌으로 사고종류 중 재결 현황에서도 37.3%를 차지하여 충돌은 발생 빈도가 높지만 분쟁의 빈도도 높은 사고임을 알 수 있었다. 따라서 실습생에게 충돌 예방을 위한 교육은 필수적인 과정이라 할 수 있지만, 국내 해기교육기관의 승선 실습 과정에 충돌 예방을 위한 실습 및 교육은 부족한 실정이다.
따라서 본 연구는 승선 실습 과정에 충돌 예방 실습 교육을 도입하기 위한 기초연구로 선제적으로 실습생의 충돌위험에 대한 인식을 파악하고자 하였다. 실습생의 충돌위험 인식을 확인하고 이를 현직 항해사와 비교함에 따라 실습생의 수준을 명확히 이해하여 항해 실습생 맞춤의 충돌예방교육을 마련하는 데에 기초 자료로 사용되고자 한다.
먼저 승선 실습 관련 법적 근거를 조사하여 승선 실습 운영 기준을 파악하였다. 이후 승선 실습 관련, 선박 충돌 관련 선행연구를 조사하였으며 조사 결과 실습생을 대상으로 충돌 예방에 관해 고찰하는 연구는 찾아보기 어려워 실습생을 위한 충돌예방교육 관련 연구의 필요성을 인식하였다.
다음으로 승선 실습 현황 및 실태를 조사하기 위하여 국내 대표 해기 지정교육기관인 한국해양대학교의 교육 과정을 확인하였다. 항해계열 재학생 대상 승선 실습에는 자체 실습선을 활용하는 교내 승선 실습과 국내 해운 선사들의 선박을 동원하는 위탁 승선 실습이 있었다. 2021년의 승선 실습 환경을 조사한 결과, 교내 승선 실습과 위탁 승선 실습의 환경에는 다소 차이가 있었다.
실습생의 충돌위험 인식을 조사하기 위해 2021년 2학기 한국해양대학교 실습선의 해사대학 3학년 항해 실습생을 대상으로 설문조사를 시행하였다. 설문조사지는 해상교통위험도모델인 PARK Model의 개발 시 사용된 설문과 선행연구에서 추출한 충돌위험요소를 참조하여 구성, 실습생에게 제시되었고 실습생들은 이에 대한 위험도를 평가하였다. 회수된 유효 응답으로 실습생의 승선 시기별 충돌위험 인식 변화를 분석하였고 해상교통위험도모델인 ES Model과 PARK Model의 계산된 위험도에 따른 현직 항해사의 관점과 비교하였다.
분석 결과, 승선 기간이 경과하면서 실습생은 타선과의 조우상황에서 더 높은 위험도를 느끼는 것으로 나타났다. 이는 실습생이 다수의 항해를 경험하면서 교통환경을 빠르게 파악할 수 있게 되어 타선과의 충돌위험 상황에 대해서 더 높은 위험도를 느끼게 된 것으로 보인다. 그러나 통계적으로 유의미한 상황은 주로 횡단하는 상황이었으므로 정면으로 마주치거나 추월당하는 경우에는 항상 위험 또는 안전하게 판단하는 것으로 분석되었다. 또한 하선 시에 타선과의 근접상황에서의 데이터 범위가 군집된 것을 확인하였는데, 이를 통해 시간이 지남에 따라 실습생 간 충돌위험 인식이 점차 유사해짐을 확인하였다.
실습생과 현직 항해사의 관점을 비교한 결과, 타선과 근거리 있을 때 실습생은 평균적으로 현직 항해사보다 더 높은 위험도를 체감하였으나 타선과 원거리에 있을 때는 현직 항해사보다 더 낮은 위험도를 체감하였다. 이는 실습생이 충돌위험 상황에 긴장하고 충돌위험요소에 대해 더욱 민감하게 반응하여 위험도가 급격하게 변화한 것으로 파악하였다. 그러나 하선 시의 위탁 실습생 설문 응답은 현직 항해사의 충돌위험 인식 경향과 가장 흡사하였는데, 이는 위탁 실습생이 1학기에 상선에서 평균적으로 더 많은 시간을 항해 당직에 참여하면서 충돌위험에 대한 감각이 현직 항해사와 유사해진 것으로 판단된다.
분석 결과를 통해 항해 경험이 충돌위험 인식에 큰 영향을 미치는 것으로 식별하였으나 전체 학생이 충분한 승선 실습을 할 수 있는 환경은 제한되어 있으므로 충돌예방교육의 필요성이 부각되었다. 그러나 어떠한 형태의 충돌예방교육이 안전한 항해 당직을 수행하게 하는지에 대한 근거가 없어 항해계열 실습생을 위한 최적의 충돌예방교육 방식을 도출하고자 하였다.
따라서 실습생 대상 충돌예방교육의 적절한 교육 방식을 도출하기 위해 해양 및 교육 분야 전문가와 재학생을 대상으로 AHP 기법 기반 설문조사를 시행하였다. 분석 결과, 시뮬레이션 실습의 중요도가 가장 높으면서 현실 반영이 가능한 것으로 도출되어 충돌예방교육의 방식으로 시뮬레이션 실습이 적절한 것을 확인하였다. 그러나 이론 교육의 장점 및 중요성이 존재하기 때문에 시뮬레이션 실습을 주 교육으로 배치하되, 추가적으로 이론 등의 교육도 병행하는 것이 바람직하다고 사료된다.
본 연구는 추후 충돌 시나리오 개발에 고려하지 못한 요소를 추가하여 더 많은 표본을 대상으로 충분한 기간 동안 설문을 시행한다면 시뮬레이터를 활용한 충돌예방교육 개발의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.1. 서 론 1
1.1 연구의 배경 및 목적 1
1.2 논문의 구성 3
2. 승선 실습 및 선박 충돌에 관한 조사 5
2.1 승선 실습 관련 법적 기준 조사 5
2.2 승선 실습 관련 선행 연구 조사 9
2.3 선박 충돌 관련 선행연구 조사 11
2.3.1 선박 충돌에 관한 국내 선행연구 조사 11
2.3.2 선박 충돌에 관한 국외 선행연구 조사 13
2.4 해기사 실습생의 승선 실습 현황 조사 18
2.4.1 승선 실습 개요 18
2.4.2 해사대학 승선 실습 현황 조사 19
2.4.3 해사대학 승선 실습 조사 결과 23
3. 충돌위험 인식 조사·분석 25
3.1 충돌위험 인식 조사 방법 25
3.1.1 실습생의 충돌위험 인식 조사 방법 25
3.1.2 현직 항해사의 충돌위험 인식 조사 방법 28
3.2 충돌위험 인식 조사 결과 31
3.2.1 실습생의 충돌위험 인식 조사 결과 31
3.2.2 해상교통위험도모델에 의한 충돌위험 인식 조사 결과 45
3.3 충돌위험 인식 비교 분석 49
3.3.1 실습생의 충돌위험 인식 시계열 분석 49
3.3.2 실습생과 현직 항해사의 충돌위험 인식 비교 분석 66
3.3.3 충돌위험 인식 비교 분석 결과 97
4. 충돌예방교육 도입을 위한 조사 99
4.1 설문조사 개요 99
4.1.1 AHP 분석 기법 99
4.1.2 의사결정요소 도출 102
4.1.3 설문조사지 구성 107
4.2 설문조사 분석 및 결과 108
4.2.1 전문가 대상 설문조사 결과 108
4.2.2 실습생 대상 설문조사 결과 113
4.3 충돌예방교육 도입을 위헌 제언 117
5. 결 론 119
참고문헌 123
국문초록 132
부록 135Maste
서해연안 갯벌 미세플라스틱 오염 연구
No full textMicroplastics (MPs) widely distributed in marine ecosystems globally, with coastal sediments as important sinks of microplastic contamination. However, few research has been conducted on microplastics in the tidal flats, west coast of South Korea. The surface sediments (0–5 cm) were collected from seven stations, and sediment cores (0–40 cm) were also collected from three stations with lower-than-expected, the highest, and lowest microplastic abundance in surface sediments. MPs were isolated from the sediment through the density separation method then identified using Fourier transform infrared microspectroscopy. The lowest and highest microplastic concentrations in surface sediments were found in Hampyeong Bay (20.2 ± 9.9 particles per 50 g dry weight) and Geum River Estuary (324.9 ± 34.2 particles per 50 g dry weight), respectively. The mean abundance of MPs in core sediments ranged from 25.1 to 302.3 particles per 50 g dry weight, and the quantity of MPs in core sediments tended to decrease with depth. Overall, fragments of <1 mm were dominant, with polyethylene and polypropylene being the most frequent types of polymers. Analysis of sediment cores has shown that increasing trends in core MPs well corresponds to the recent economic growth in Korea. In conclusion, the present study would be the first report of the horizontal and vertical distribution and characteristics of MPs in tidal flats along the west coast of Korea which has been influenced by chronological anthropogenic activities.1. Introduction 1
1.1. Occurrence of microplastics 1
1.2. Microplastic properties and necessity of research 2
1.3. Microplastics in the sediments 2
1.4. Distribution of microplastics in Korea 3
1.5. Research objectives 3
2. Materials and Methods 7
2.1. Study area 7
2.2. Sample collection 7
2.3. Sample treatment 10
2.4. Identification of microplastics 11
2.5. Contamination prevention 11
2.6. Sediment analysis 12
2.7. Age determination of sediment core 13
2.8. Morphology observation 14
2.9. Statistical analysis 14
3. Results 15
3.1. Microplastics of blank samples 15
3.2. Distribution of microplastics 15
3.3. Morphological characteristics of microplastics 18
3.4. Polymer type composition of microplastics 20
3.5. Sediment characteristics 25
3.6. Age determination of sediment core 26
4. Discussion 28
4.1. Distribution of microplastics 28
4.1.1. Comparison with previous studies in other coastal areas 28
4.1.2. Sources of microplastics in Korean western tidal flats 31
4.2. Microplastic trend in sediment cores 33
4.2.1. Microplastics decreased with depths 33
4.2.2. The change of microplastic abundance by age 34
4.3. Morphological characteristics of microplastics 35
4.4. Polymer type composition of microplastics 38
5. Conclusion 39
References 40
Appendix 53Maste
배합사료내 농수산부산물의 해조류 대체에 따른 까막전복 치패의 성장과 체조성에 관한 연구
No full textMacroalgae (MA) is one of the highest and expensive components in formulating abalone (Haliotis spp.) feed. Therefore, looking for an alternative source for MA is of great interest for scientists worldwide. A couple of the experiments was performed to evaluate substitutability of residues of citrus juice product (RCJP) and different parts (stem, sporophyll, root and the combined stem, sporophyll and root) of Undaria pinnatifida for MA in abalone feeds.
In the experiment 1, dietary substitution effect of Saccharina japonica with residues of citrus juice production (RCJP) on the growth and body composition of abalone (H. discus) subjected to air exposure was determined. A total of 1,260 abalone was randomly distributed into 18 net cages (seventy abalone per cage). Five formulated diets were prepared. The control (RCJP0) diet included 20% S. japonica. Twenty five, fifty, seventy five, and one hundred percent of S. japonica were substituted with the same amount of RCJP, referred to as the RCJP25, RCJP50, RCJP75, and RCJP100 diets, respectively. Finally, dry S. japonica was prepared to compare the formulated diets on growth performance of abalone. Each diet was randomly assigned to triplicate groups of abalone. Abalone was daily fed to satiety with little leftover for 16 weeks. After the 16-week feeding trial, abalone was subjected to air exposure stressor for 20 h, and then survival was monitored for the next 120 h. All formulated diets achieved significantly greater weight gain and specific growth rate (SGR) than those of abalone fed the S. japonica. Weight gain and SGR of abalone linearly improved with the increased substitution levels of S. japonica with RCJP in feeds. The greatest weight gain and SGR were obtained in abalone fed the RCJP100 diet. The shell growth and soft body weight of abalone also linearly increased with dietary substitution levels of S. japonica with RCJP. The chemical composition of the soft body of abalone was not affected by the experimental diets. Survival of abalone fed all formulated diets, except for the RCJP0 diet was significantly higher than that of abalone fed the S. japonica at the end of the 120-h post observation. S. japonica could be completely (100%) replaced with RCJP in formulated diet for abalone. The greatest growth performance was obtained in abalone fed the RCJP100 diet.
In the experiment 2, substitution effect of different parts of U. pinnatifida in diets on the growth and chemical composition of juvenile abalone (H. discus) was determined. A total of 1,050 juvenile abalones was randomly distributed into 15 plastic container. Five formulated diets were prepared. The control diets (Con) included 15% U. pinnatifida powder. The stem, sporophyll and root of U. pinnatifida, and their combination were included instead of U. pinnatifida powder in the Con diet, referred to as the Stem, Sporophyll, Root, and CSSR diets, respectively. Each diet was assigned to triplicate groups of abalone, and fed to abalone once a day to satiety with little leftover for 16 weeks. Weight gain and SGR of abalone fed the Con diet were significantly greater than those of abalone fed all other (Stem, Sporophyll, Root and CSSR) diets. Shell length of abalone fed the Con diet was significantly longer than that of abalone fed the Stem and Sporophyll, but not significantly different from that of abalone fed the Root and CSSR diets. Shell width and height and the soft body, and the ratio of soft body weight to total weight of abalone tended to agree with growth rate. The chemical composition of the soft body of abalone was not affected by the experimental diets. Growth performance (weight gain and SGR) of abalone fed the Con diet was greater than that of abalone fed all other diets indicated that substitutability of different parts of U. pinnatifida, such as stem, sporophyll and root of U. pinnatifida and their combination for U. pinnatifida powder in abalone feed was very limited.
In conclusion, 100% S. japonica could be replaced with RCJP in abalone (H. discus) feed in the experiment 1, but substitutability of different parts of U. pinnatifida for U. pinnatifida powder in the experiment 2 seemed to be very limited.1. 총서론 1
2.1 서론4
2.2 재료 및 방법 6
2.2.1 감귤착즙부산물(RCJP)의 준비 6
2.2.2 실험사료의 준비 6
2.2.3 전복의 준비와 사육조건 7
2.2.4 전복의 성장 측정 8
2.2.5 실험사료와 전복 가식부의 화학적 분석 10
2.2.6 공기 중 노출 스트레스에 대한 전복의 생존 10
2.2.7 실험사료의 수중 안정성 10
2.2.8 통계 분석 11
2.3 결과 11
2.3.1 시간 경과에 따른 실험사료의 수중 안정성 11
2.3.2 전복의 성장 측정 17
2.3.3 전복 가식부의 화학성분 22
2.3.4 공기 중 노출 스트레스에 대한 전복의 생존 22
2.4 논의 25
2.5 결론 28
3.1 서론 29
3.2 재료 및 방법 31
3.2.1 전복의 사육 및 관리 31
3.2.2 실험사료의 준비 32
3.2.3 전복의 성장 측정 33
3.2.4 실험사료와 전복 가식부의 화학적 분석 33
3.2.5 통계 분석 36
3.3 결과 36
3.4 논의 41
참고문헌 43
국문초록 53Docto
Gravity separation of Cu-speiss and slag using Knelson concentrator and vibrating ball bed method
No full textEven though the hydrometallurgical residue of non-ferrous metals contains small amounts of gold and silver, the residue has been landfilled due to low economic feasibility. Nowadays pyrometallurgical processes were developed to recover valuable metals from the residue, and, in these processes, gold and silver could be concentrated to an amount comparable to the content of gold or silver concentrates. In the pyrometallurgical process, impurities such as Fe, SiO2, and Ca are separated into slag, while Cu, Pb, Au, Ag are reduced to a metal phase and then recovered by specific gravity separation in the molten state at a high temperature. When separation efficiency is low, slag is mixed into the speiss, which causes many problems in the process.
n this study, the slag mixed with the speiss obtained from the process was separated by conducting the specific gravity separation methods. In the case of the simulated sample experiment using the conventional Knelson concentrator, the separation efficiency decreased as the centrifugal force increased from 20% to 30%, and the possibility of specific gravity separation was confirmed. In the case of speiss mixed with slag, the separation efficiency was low at about 17%, indicating that it was difficult to separate specific gravity the materials. A newly designed Vibrating ball bed method using zirconia balls was investigated to separate the speiss and slag. As the number of particles increased, a particle interfere with the sinking of other particles. The separation efficiency increased to 100% at 22Hz (shaking power) with 3 limestones and 3 speiss, respectively.1. 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.1.1 아연제련잔사 처리 방법 2
1.1.2 아연제련잔사 중 유가금속의 가치 3
1.1.3 스파이스 중 유가금속의 정제 4
1.2 연구 내용 5
2. 이론적 고찰 6
2.1 습식비중선별 6
2.1.1 넬슨 선별기를 이용한 비중선별 7
2.2 건식비중선별 8
2.2.1 지르코니아볼을 이용한 비중선별 8
3. 넬슨 선별기를 이용한 선별 연구 10
3.1 시료의 물리적 특성 10
3.1.1 비중 10
3.1.2 입도 분포 11
3.2 시료의 화학적 특성 14
3.2.1 ICP 분석 14
3.2.2 SEM-EDS 분석 16
3.2.3 XRF 분석 18
3.3 실험 방법 및 조건 19
3.3.1 넬슨 선별기를 이용한 비중선별 19
3.4 넬슨 선별기 비중 분리 결과 21
3.4.1 모사 시료를 이용한 비중 분리 21
3.4.2 정상 스파이스와 슬래그가 혼입된 스파이스의 비중 분리 25
4. 진동볼층법을 이용한 선별 연구 27
4.1 지르코니아볼을 이용한 분리 27
4.2 진동볼층법 이용한 비중 분리 결과 28
4.2.1 진동 세기에 따른 순환 주기 28
4.2.2 입자 개수 및 진동세기에 따른 분리 효율 29
5. 결론 38
참고문헌 40Maste
Changes in Physical and Mechanical Properties of Mudstone in Pohang, with Fast water Absorption
No full text본 연구는 포항지역 이암의 공학적 특성을 평가하고 이암관련 설계기준의 개선방향을 제시하고자 체분석과 비중계분석, 전자 현미경(SEM) 관찰 및 X-선 회절분석(XRD), 슬레이킹, 팽창, 흡수율, 수침기간에 따른 일축압축강도 및 점하중강도 특성을 분석하였다. 다수의 블록 시료 및 16개의 정형화된(정육면체, 5cm) 시료에 대한 시험결과, 본 연구대상지역 이암은 실트암 이암 점토광물의 함유량이 적고, 입도분포가 불량하다. 전자현미경(SEM) 관찰을 통해 실제로 입경과 공극률이 큼을 확인하였다. X-선 회절분석결과 팽윤성 점토광물 함유량은 2.3~4.1%(녹니석, 카올린)로 선행연구 된 포항지역 이암보다 낮은 함유량을 보였다. 슬레이크 내구성 지수는 37.73~87.73%로 저~중정도 내구성을 보여 선행연구 결과 대비 다소 낮은 내구성을 보였으며, 팽윤성은 30분간 장축방향 최대 흡수팽창변화율 1.79~1.82%로 급격하게 팽창함을 확인하였다. 흡수율은 평균 17.23%로 선행연구 된 포항지역 이암의 흡수율보다 높게 나타났다. 수침에 따른 일축압축강도 감소 특성은 수침 10분경과 만에 시료가 급격히 풍화되어 강도가 감소하였으며, 기존 포항지역 이암의 선행연구 결과와도 상이함을 확인하였다. 이것은 연구대상 이암의 큰 공극률 및 점토광물의 함유량이 비교적 소량이기 때문으로 판단된다. 또한, 수침에 따른 점하중강도 특성은 일축압축강도 대비 자연건조 시험편 기준 50배의 차이가 있었으며, 수침 10분경과 후에는 10배의 차이가 있음을 확인하였다. 선행연구의 이론을 인용하여 이암의 인장강도를 결정하고, Mohr-Coulomb의 파괴이론에 따라 인장강도와 일축압축강도 결과로부터 지반강도정수(점착력 , 내부마찰각 )을 결정하였다. 이암의 지반강도정수를 적용한 비탈면 안정해석 결과 수침 전 건기 시 안전율 대비 수침기간 10분경과 후 지진 시 조건에서의 안전율이 65% 감소하였다. 결론적으로 본 연구대상지역 이암은 팽윤성 점토광물의 함유량이 작고, 공극률이 크다. 이와 같은 이유로 수침기간에 따른 풍화정도가 대단히 심각하며, 선행연구와 본 연구지역 이암과의 공학적 특성에도 상당한 차이가 있음을 확인하였다. 따라서 포항지역 내에서의 특정지역 이암에 대한 공학적 특성을 포항지역 전체 이암을 대표하는 공학적 특성으로 활용할 수 없고, 건설공사 전 이암의 공학적 특성에 대한 명확한 조사가 수반되어야 함에 현존하는 설계기준의 개선 방향을 제시하였다.1. 서 론
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구동향 2
1.3 연구내용 4
2. 이론적 배경
2.1 이암의 정의 7
2.2 이암의 지질학적 특성 8
2.2.1 이암의 주요 성분 8
2.2.2 이암의 색깔 8
2.2.3 이암의 조직 및 구조 9
2.2.4 이암의 분류 9
2.3 이암의 공학적 특성 12
2.3.1 이암의 공학적 분류 12
2.3.2 이암의 슬레이킹(slaking) 메커니즘 15
2.3.3 이암의 팽창(swelling) 메커니즘 17
2.4 점토광물의 특성 20
2.4.1 2층 구조 점토광물 20
2.4.2 3층 구조 점토광물 20
2.5 암반사면의 파괴형태 및 이암사면의 붕괴조건 22
2.5.1 암반의 일반적인 파괴형상 22
2.5.2 이암계열 자연 및 절취사면의 붕괴 24
2.6 건설공사 비탈면설계기준 현황 26
2.6.1 설계 지반물성치의 결정 기준 26
2.6.2 불안정 요인을 갖는 지형·지질 조사 기준 27
2.6.3 지반 특성 평가 28
3. 포항지역 이암의 분포 현황
3.1 시추조사 30
3.1.1 시추조사 원리 및 조사방법 30
3.1.2 시추조사 결과 31
3.2 탄성파탐사 35
3.2.1 탐사방법 35
3.2.2 탐사현황 36
3.2.3 탐사결과 38
3.3 지질분석 45
3.3.1 광역지질 45
3.3.2 상세지질 46
4. 수침기간에 따른 이암의 공학적 특성
4.1 입도분포 48
4.1.1 시험 목적 48
4.1.2 체분석(sieve analysis) 원리 및 분석방법 48
4.1.3 비중계 분석(hydrometer analysis) 원리 및 분석방법 52
4.1.4 체가름 시험 및 비중계 시험 결과 53
4.2 전자현미경(SEM) 관찰 55
4.2.1 시험 목적 55
4.2.2 원리 및 관찰방법 55
4.2.2 전자현미경(SEM) 관찰 결과 55
4.3 X-선 회절분석(XRD) 57
4.3.1 시험 목적 57
4.3.2 시험 방법 57
4.3.3 X-선 회절분석(XRD) 시험 결과 57
4.4 X-선 형광분석(XRF) 59
4.4.1 시험 목적 59
4.4.2 풍화지수 측정방법 59
4.4.3 암석의 풍화지수산정 원리 59
4.4.4 전암분석 및 풍화지수 산정 결과 65
4.4.4.1 전암분석 결과 65
4.4.4.2 화학적 변질지수(CIA) 분석 결과 66
4.5 슬레이크 내구성 평가 68
4.5.1 시험 목적 68
4.5.2 시험 방법 68
4.5.3 슬레이크 내구성 지수 69
4.5.4 슬레이크 내구성 시험 결과 70
4.6 팽창(swelling) 시험 72
4.6.1 시험 목적 72
4.6.2 시험 방법 72
4.6.3 팽창(swelling) 시험 결과 73
4.7 흡수율 측정 75
4.7.1 시험 목적 75
4.7.2 시험 방법 75
4.7.3 흡수율 측정 결과 76
4.8 일축압축강도 시험 78
4.8.1 시험 목적 78
4.8.2 시험 방법 78
4.8.3 일축압축강도 측정 결과 80
4.9 점하중강도 시험 83
4.9.1 시험 목적 83
4.9.2 시험 방법 83
4.9.3 이암의 점하중 강도 측정 오류 87
4.9.4 점하중강도 측정 결과 88
5. 선행연구와의 비교 분석
5.1 이암의 주요성분 95
5.2 이암의 입도분포 및 입자모양 97
5.2.1 포항지역 이암간의 입도분포 및 입자모양 비교분석 97
5.2.2 다른 암석(셰일, 편마암)과의 입도분포 및 입자모양 비교분석 99
5.3 이암의 화학성분 및 화학적 변질지수 101
5.4 슬레이크 내구성 지수 104
5.5 팽창(swelling) 특성 106
5.6 흡수율 108
5.6.1 포항지역 이암과의 흡수율 비교분석 108
5.6.2 다른 암석(화강암, 셰일, 편암, 편마암)과의 흡수율 비교분석 113
5.7 수침기간에 따른 일축압축강도 특성 115
6. 지반강도정수의 산정 119
6.1 점하중강도에 따른 인장강도 결정 119
6.1.1 개요 119
6.1.2 인장강도 결정 방법 119
6.1.3 인장강도 산정 결과 120
6.2 인장강도와 일축압축강도에 따른 지반강도정수 결정 127
6.2.1 개요 127
6.2.2 Mohr-Coulomb의 파괴이론 127
6.2.3 자반강도정수(점착력 , 내부마찰각 ) 결정 결과 130
6.3 선행연구와의 지반강도정수 비교분석 135
6.4 지반강도정수에 따른 비탈면 안정해석 137
6.4.1 개요 137
6.4.2 비탈면 안정해석기법 137
6.4.3 비탈면 안정해석 결과분석 139
7. 결 론 142
참고문헌 146
국문초록 155Docto
해양 산성화가 넙치 Paralichthys olivaceus의 생리학적 반응에 미치는 영향에 관한 연구
No full textOwing to the increased use of fossil fuels, atmospheric CO2 concentrations are continuously increasing, which furthers climate change and ocean acidification. In marine organisms with a skeleton of carbonate (calcium carbonate, CaCO3), ocean acidification adversely affects calcium ion homeostasis and metabolism as well as larval nutrient intake, growth, development, and skeleton formation, and it affects neurotransmitters in fish. Moreover, ocean acidification may cause behavioral and olfactory dysfunctions as well as circadian rhythm disturbances in fish. Water temperature, salinity, and pH are major environmental factors affecting the survival and distribution of marine organisms, and changes in these factors adversely affect survival, growth, morphology, and behavior of marine organisms. Such changes also act as environmental stressors through adverse effects on various physiological mechanisms, including neuronal signaling, osmotic regulation, cellular homeostasis, and oxidative stress. In addition, these environmental stressors may induce oxidative stress in fish. Although rapid changes in the marine environment, including the photoperiod, are important environmental factors that can affect the survival of fish, knowledge on how changes in CO2 concentration in seawater directly or indirectly affect the circadian rhythms of fish is still limited. In addition, many studies on environmental changes in the ocean examined physiological responses of fish to changes in single environmental factors such as salinity, water temperature, or toxicity. However, in predicted future marine environments, acidification, warming, and salinity changes are expected to occur simultaneously. Therefore, to conduct more comprehensive studies on ocean acidification, it is necessary to investigate the cumulative effects of environmental factors (pH, water temperature, and salinity) on marine life. Present study investigated changes in the circadian rhythm of olive flounder in an acidified environment. In addition, to confirm oxidative stress and antioxidant responses in olive flounder to combined warming and acidification and to combined hyposalinity and acidification, endocrine responses were investigated.
1. Circadian rhythm disturbances due to exposure to acidified conditions and different photoperiods in juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus
Carbon dioxide (CO2) is being continuously discharged into the atmosphere and is now at a concentration sufficient to cause ocean acidification. In particular, it has been reported that changes in carbonate concentration in seawater by ocean acidification can inhibit olfactory function and predator avoidance ability in fish and affect their circadian rhythm. However, although increased CO2 concentration in seawater is an important environmental factor affecting fish survival, only a few studies have been conducted to evaluate the effect of CO2 and different photoperiods. Therefore, in present study, I investigated changes in the circadian rhythm of juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus under different light conditions (12 h ligh:12 h dark; constant dark; constant light) and CO2 exposure levels (pH 8.1, 7.8, and 7.5), by analyzing changes in plasma concentrations of Cryptochrome1 and Period2, which are secreted during the day (light conditions), and melatonin, which is secreted at night (dark conditions). CO2 exposure led to phase shifts (temporarily abolished, phase delayed, or reversed) in the rhythm of juvenile. In conclusion, CO2 exposure, along with changes in photoperiods, increases the disturbance in the circadian rhythm of juvenile P. olivaceus.
2. The effects of low pH and high water temperature on oxidative stress and cell damage in juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus: Comparison of single and combined environmental conditions
The use of fossil fuels by anthropogenic activities causes ocean acidification and warming, and these changes in the marine environment can negatively affect the metabolism, growth, and survival of fish. In the present study, we evaluated the ability of olive flounder Paralichthys olivaceus to cope with future marine environment changes by investigating the oxidative stress (cortisol, HSP70), antioxidant enzyme (superoxide dismutase; SOD, catalase; CAT) activity, and apoptosis (caspase-3) after exposure to warming (30 °C) and acidification (pH 7.5) conditions and a combined environment (30 °C + pH 7.5) for 28 days Under warming conditions, continuous oxidative stress and increased activity of antioxidant enzymes and apoptosis were observed. Acidifying conditions showed negative effects at the beginning of exposure, but these effects were offset over time. Even in a combined environment of acidification and warming, negative effects were seen only at the beginning of exposure and were not sustained. In conclusion, the effects of acidification on oxidative stress, antioxidant response, and apoptosis in P. olivaceus did not exceed the effects of warming. These results suggest that P. olivaceus can cope with the predicted future acidifying environment.
3. Effect of low pH and salinity conditions on the antioxidant response and hepatocyte damage in juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus
Climate change due to increasing CO2 emissions results in the increase in water temperatures, which is accompanied by the decrease in pH and salinity levels of the ocean. Ocean acidification reflects the gradual pH reduction due to changes in the carbon chemistry, which is caused by the increase in anthropogenic CO2 emissions. The subsequent changes in the water temperatures and carbon chemistry of the oceans affect the survival and distribution of aquatic animals. In this study, we analyzed the levels of cortisol, superoxide dismutase, catalase, and caspase-3 in the plasma of juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus under combined hyposalinity and acidification. To evaluate the physiological response to these changes, the superoxide dismutase activity and apoptosis were analyzed in the liver cells. Hyposalinity caused oxidative stress and cell damage, while also activating the antioxidant system. Environmental acidification affected the stress response and antioxidant mechanism of P. olivaceus in the early stage of acclimation but did not appear to exceed hyposalinity stress. These findings suggest that a hyposaline environment may be a stronger environmental stressor than an acidifying environment for P. olivaceus, and will help understand the capacity of P. olivaceus to cope with expected future ocean acidification.최근 화석 연료의 사용 증가로 인한 대기 중의 CO2 농도의 증가는 지구 온난화뿐만 아니라 해양 산성화를 야기하는 등 부정적인 영향을 미치고 있다. 특히, 해양 산성화는 탄산염 골격(탄산칼슘, CaCO3)을 형성하는 유기체의 칼슘 이온 항상성과 신진대사뿐만 아니라 자어의 성장 및 발달, 골격 형성에도 부정적인 영향을 미친다. 또한, 어류의 신경 전달 물질의 분비에도 부정적인 영향을 끼쳐 어류의 행동 및 후각 기능의 이상뿐만 아니라 일주기 리듬의 장애를 유발하는 것으로 알려져 있다. 이렇게 해양 산성화 현상을 비롯한 해양 환경 변화는 해양생물의 생존, 성장, 형태 및 행동에 부정적인 영향을 미친다. 특히, 어류와 같은 해양생물의 경우에 pH, 수온 및 염분 변화는 스트레스 요인으로 작용하여 어류의 신경 신호 전달, 삼투압 조절, 세포 항상성 및 산화 스트레스를 비롯한 다양한 생리학적 메커니즘에 부정적인 영향을 미친다.
최근 지구 온난화와 더불어 해양 산성화가 급격하게 확산되고 있는 문제가 전 셰계적으로 이슈가 되고 있다. 해양 산성화의 기본은 해수 중 CO2 농도의 증가로 인한 pH의 변화이며, 이러한 pH의 변화가 해양생물에 영향을 줄 수 있음에도 불구하고 해양생물의 생리학적 반응 및 변화에 대한 연구는 미진한 편이다. 해양생물 생리 반응의 기본이 되는 일주기 리듬에 미치는 영향에 대한 정보 또한 여전히 제한적이다. 해양의 환경 변화는 pH, 염분 및 수온 변화와 같은 단일 조건의 변화가 아니라, 산성화와 온난화(수온) 그리고 염분의 변화가 동시에 일어나기 때문에 포괄적인 해양 산성화 관련 연구를 수행하기 위해서는 해양생물에 미치는 환경 변화 요인(pH, 수온 및 염분)을 복합적으로 구성하여 그 영향에 대한 연구가 필요할 것으로 보인다.
따라서 본 연구에서는 국내 양식 어류 생산량 중에서 가장 높은 비중을 차지하고 있는 넙치를 실험 대상 종으로 선정하여, 기후 변화로 인해 예측되는 미래의 해양 산성화가 넙치의 생리학적 반응에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였다. 해수의 pH 변화에 따른 산성화 환경에서 넙치의 일주기 리듬 변화를 확인하고, 고수온과 산성화 그리고 저염분과 산성화가 결합된 복합 환경에 넙치를 노출시킨 후, 넙치의 산화스트레스 및 항산화 반응을 확인하기 위하여 다양한 생리학적 분석 방법을 활용하여 본 연구를 진행하였다.
1. 산성화 환경과 광주기 변화가 넙치의 일주기 리듬에 미치는 영향
화석 연료의 사용으로 인한 지속적인 CO2의 배출은 해수의 탄산염 농도 변화를 유발하고 이로 인한 해양 산성화는 어류의 신경전달물질 분비 조절에 영향을 끼쳐 후각 기능과 포식자 회피 능력의 이상 현상을 보일 뿐만 아니라 일주기 리듬에도 영향을 줄 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 해수 내 CO2 농도의 증가가 어류의 일주기 리듬의 혼란을 야기할 수 있는 중요한 환경 요인임에도 불구하고, CO2가 어류의 일주기 리듬에 미치는 영향에 관한 연구는 거의 찾아 보기 힘들다. 따라서 본 연구에서는 3가지 광주기 조건(12시간 빛을 조사, 12시간 빛을 차단한 실험군, LD; 24시간 동안 지속적으로 빛을 조사한 실험군, LL; 24시간 동안 빛을 차단한 실험군, DD)과 CO2 노출 정도에 따라 3가지 pH 조건(8.1, 7.8 및 7.5)을 설정한 후, 각각의 실험군별로 빛이 존재하는 주간에 분비되는 Cryptochrome1과 Period2의 혈장 농도 변화 그리고 밤의 호르몬으로 알려져 있는 야간에 분비되는 멜라토닌의 활성 변화를 분석하였다. 그 결과, Cryptochrome1과 Period2는 pH 8.1 실험군의 경우, LL에서 높은 활성을 보였고 DD에서는 낮은 활성을 보였다. 한편, 산성화 실험군(pH 7.5)에서는 DD 조건임에도 불구하고 Cryptochrome1과 Period2의 활성이 높고 낮음을 반복하는 등 비정상적인 일주기 리듬이 관찰되었다. 멜라토닌의 변화는 대조군에서 21시에 높은 수준의 활성을 보였으나 새벽 1시로 가면서 점차적으로 감소하는 경향을 보였다. 그러나 산성화 조건에서는 CO2 노출 초기부터 멜라토닌의 분비가 현저히 감소하고 일주기 리듬이 일시적으로 깨지는 현상을 보였으며, DD 조건에서는 멜라토닌이 최대 값을 나타내는 시간이 지연되는 등 위상 지연 현상이 확인되었다. 이상의 결과로 볼 때, CO2 노출로 인한 해수의 산성화 환경에서 넙치 치어의 일주기 리듬의 위상 이동(일시적인 깨짐 현상, 위상의 지연 또는 역전)이 나타난 점으로 보아, 해수의 산성화는 광주기 변화와 더불어 넙치 치어의 일주기 리듬의 교란을 증가시키는 요인으로 작용한 것으로 판단된다.
2. 산성화와 고수온 환경이 넙치 치어의 산화스트레스 및 세포 손상에 미치는 영향
산업혁명 이후 인간의 인위적인 활동으로 인하여 배출량이 증가된 CO2는 해양 산성화와 온난화를 유발한다. 이 두 현상은 필연적으로 동시에 일어날 것으로 예측되기 때문에 해양 산성화 관련 연구를 수행하기 위해서는 pH 혹은 고수온 변화만의 단일 환경 요인의 변화가 아니라 pH와 수온이 결합된 복합 환경 요인이 해양생물에 미치는 영향에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다. 이러한 복합적인 환경은 어류의 대사, 성장 및 생존에 부정적인 영향을 미칠 수 있을 뿐만 아니라 지질의 과산화 현상에도 영향을 끼쳐 세포 손상을 발생시키기도 한다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 해양 산성화(낮은 pH)와 온난화(고수온)의 복합 환경을 구성하기 위하여, CO2 노출 정도에 따라 2가지 pH 조건(8.1과 7.5)과 3가지 수온 조건(20, 25 및 30℃)을 복합적으로 구성하여 다음과 같은 실험구를 설정하였다. 1. 대조구(pH 8.1 + 20℃), 2. 고수온 단일 환경 실험구(pH 8.1 + 25℃, pH 8.1 + 30℃), 3. 산성화 단일 환경 실험구(pH 7.5 + 20℃), 4. 산성화와 고수온이 결합된 복합 환경 실험구(pH 7.5 + 25℃, pH 7.5 + 30℃). 넙치 치어를 각각의 실험구 환경에 노출시킨 후, cortisol과 HSP70의 활성 변화를 통하여 스트레스 반응을 확인하였고, 항산화 효소인 SOD와 CAT의 활성 변화를 통하여 항산화 반응을 조사하였다. 또한, caspase-3 활성과 TUNEL 분석을 통하여 스트레스로 인하여 유발된 세포사멸 정도를 조사하였다. 그 결과 cortisol 활성은 고수온 단일 환경과 고수온과 산성화 환경이 결합된 복합 환경 모두에서 수온이 높을수록 높은 활성을 보였다. 산성화 단일 환경에서 cortisol은 대조구에 비하여 높은 활성을 보였으며, 노출 14일차에는 고수온 단일 환경과 고수온과 산성화 환경의 복합 환경 보다도 더 높은 활성을 보였다. SOD는 전반적으로 고수온 단일 환경과 고수온과 산성화 환경의 복합 환경 모두에서 수온이 높을수록 높은 활성을 나타내었으나, CAT 활성은 노출 시간(14일차 이후)이 경과함에 따라 고수온 단일 환경 보다는 고수온과 산성화의 복합 환경에서 지속적으로 높은 활성을 유지하였다. Caspase-3 또한 수온이 높을수록 높은 활성을 나타내었으며, 산성화 단일 환경에서도 높은 활성을 나타내었다. TUNEL 분석 결과에서도 고수온 단일 환경 및 고수온과 산성화의 복합 환경 모두에서 수온이 높을수록 세포사멸의 빈도가 높아졌다. 산성화 단일 환경 14일차 실험구에서는 고수온 단일 환경 및 고수온과 산성화의 복합 환경 실험구와 유사하게 넙치에서 높은 빈도의 세포 손상이 관찰되었다. 이상의 결과로 볼 때, 넙치 치어는 고수온 단일 환경과 고수온과 산성화 환경의 복합 환경 모두에서 산화스트레스와 세포사멸 정도가 유의적인 차이 없이 유사하게 증가하였다. 즉, 고수온(온난화) 단일 환경과 고수온(온난화)과 산성화의 복합 환경이 넙치 치어의 산화스트레스에 미치는 영향이 거의 동일하게 나타난 점, 고수온 환경이 아닌 상대적으로 낮은 수온(20℃)에서 오히려 산성화의 영향이 더 크게 나타난 점, 그리고 산성화 단일 환경 보다는 고수온 단일 환경에서 넙치의 산화스트레스 및 항산화 활성이 더 높게 나타난 점 등으로 볼 때, 해양 산성화가 넙치 치어의 산화스트레스 및 항산화 기작에 영향을 끼치고 있음은 확인할 수 있었지만, 고수온(온난화)에 의한 영향이 더 크게 작용할 가능성을 시사한다.
3. 산성화와 저염분 환경이 넙치 치어의 항산화 반응 및 세포 손상에 미치는 영향
CO2 배출 증가로 인한 기후 변화는 해수온을 상승시키고, 이는 해양의 pH 및 염분의 감소를 동반하게 된다. 이러한 해양의 염분 및 pH의 급격한 변화는 해양생물의 생존과 분포에 영향을 미치는 주요 환경 요인으로 작용한다. 그러나 현재까지의 환경 스트레스 관련 연구의 대부분은 염분, 수온 및 독성과 같은 단일 환경 변화에 따른 해양생물의 반응에 초점이 맞추어져 있다. 따라서 본 연구에서는 해양 산성화(낮은 pH)와 저염분의 복합적인 환경을 구성하기 위하여, CO2 노출 정도에 따라 2가지 pH 조건(8.1과 7.5)과 3가지 염분 조건[100%(34 psu), 80%(27 psu) 및 60% 해수(20 psu)]을 복합적으로 구성하여 다음과 같은 실험구를 설정하였다. 1. 대조구[pH 8.1 + 100%(34 psu) 해수], 2. 저염분 단일 환경 실험구[pH 8.1 + 80%(27 psu), pH 8.1 + 60%(20 psu)], 3. 산성화 단일 환경 실험구[(pH 7.5 + 100%(34 psu) 해수], 4. 산성화와 저염분이 결합된 복합 환경 실험구[pH 7.5 + 80%(27 psu), pH 7.5 + 60%(20 psu)]. 넙치 치어를 각각의 실험구 환경에 노출시킨 후, 산화스트레스 및 항산화 반응을 평가하기 위하여 cortisol, SOD, CAT 및 caspase-3 활성을 분석하였다. 또한, 염분 및 pH 변화에 따른 생리학적 반응을 평가하기 위하여 넙치 치어의 간 조직에서 SOD 활성 및 세포사멸 정도를 분석하였다. 그 결과, 저염분 단일 환경에서는 대조군 및 80% 해수에 비하여 60% 해수 실험구에서 전반적으로 산화스트레스(Cortisol), 항산화 효소(SOD, CAT)의 활성 및 세포사멸(caspase-3)의 빈도가 증가하는 경향을 보였다. 산성화 단일 환경에서는 노출 초기(7일)에는 산화스트레스 및 항산화 활성이 높게 나타났으며 세포사멸 빈도 또한 높게 관찰되었으나, 노출 시간이 경과(21일차) 함에 따라 대조구와 유사한 수준을 보였다. 그러나 산성화와 저염분의 복합 환경에서는 산성화 단일 환경과는 대조적으로 노출 초기(7일차)에는 산화스트레스 및 항산화 반응이 낮게 관찰되었으나, 노출 시간이 경과(21일차) 함에 따라 저염분 단일 환경과 유사한 수준을 보였다. 또한, 산화스트레스 및 항산화 효소의 활성과 세포사멸 빈도의 경우, 노출 초기에는 산성화와 저염분의 복합 환경에 비하여 산성화 단일 환경에서 높게 나타났으나, 노출 시간이 경과함에 따라 산성화 단일 환경에 비해 산성화와 저염분의 복합 환경에서 다시 높은 활성을 나타내었다. 즉, 산성화가 어류에게 스트레스 요인으로 작용하기 위해서는 어느 정도의 시간이 필요하며, 산성화 환경에 대한 넙치 치어의 생리학적인 변화는 순응 초기에 유의적으로 높게 발생하는 것으로 확인되었다. 이상의 결과로 볼 때 저염분 환경은 넙치 치어에게 산화스트레스를 유발하고 항산화 시스템의 활성화와 세포의 손상을 야기하였으나, 산성화 단일 환경 및 산성화와 저염분의 복합 환경에서는 노출 초기(7일차)에만 산화스트레스와 항산화 효소의 활성이 달리 나타나는 등 서로 다른 양상을 보였을 뿐, 그 이후부터는 산성화 단일 환경은 대조구와 유사한 수준을 보였으며, 산성화와 저염분의 복합 환경은 저염분 환경과 유사한 수준을 보였다. 즉, 본 연구의 초기 가설과는 달리 넙치 치어는 해수 산성화(pH 7.5) 환경에 노출된 후, 시간이 경과함에 따라 산화스트레스를 극복하여 산성화 환경에 적응했을 가능성이, 그리고 노출 시간이 경과함에 따라 산성화 단일 환경 보다는 저염분 단일 환경에서 산화스트레스가 더 높게 나타난 점 등으로 볼 때, 해양 산성화가 넙치의 산화스트레스 및 항산화 기작에 영향을 끼치고 있음은 확인할 수 있었지만, 저염분 스트레스 환경에 의한 영향이 더 크게 작용할 가능성을 시사한다.Chapter 1. General Introduction 1
Chapter 2. Circadian rhythm disturbances due to exposure to acidified conditions and different photoperiods in juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus 4
1. Introduction 4
2. Materials and methods 7
2.1. Animals and experimental conditions 7
2.2. Seawater CO2 manipulation 7
2.3. Analysis of plasma parameters 10
2.4. Statistical analysis 10
3. Results 11
3.1. Activity of cryptochrome1 11
3.1.1. LD condition 11
3.1.2. DD condition 11
3.1.3. LL condition 11
3.2. Activity of period2 13
3.2.1. LD condition 13
3.2.2. DD condition 13
3.2.3. LL condition 13
3.3. Activity of melatonin 15
3.3.1. LD condition 15
3.3.2. DD condition 15
3.3.3. LL condition 15
4. Discussion 17
Chapter 3. Combined effects of low pH and high water temperature conditions on oxidative stress and cell damage in juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus 22
1. Introduction 22
2. Materials and methods 26
2.1. Animals and experimental conditions 26
2.2. Seawater CO2 manipulation 27
2.3. Analysis of plasma parameters 29
2.4. Analysis of IHC 29
2.5. Analysis of TUNEL assay 30
2.6. Statistical analysis 30
3. Results 33
3.1. Activiy of cortisol 33
3.2. Activiy of SOD 34
3.3. Activiy of CAT 37
3.4. Activiy of caspase-3 37
3.5. Analysis of HSP70 by IHC in liver tissue 41
3.6. Analysis of TUNEL assay 41
4. Discussion 47
Chapter 4. Combined effects of low pH and salinity conditions on the antioxidant response and cell damage in juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus 51
1. Introduction 51
2. Materials and methods 54
2.1. Animals and experimental design 54
2.2. Seawater CO2 manipulation 55
2.3. Analysis of plasma parameters 57
2.4. Analysis of IHC 57
2.5. Analysis of TUNEL assay 57
2.6. Statistical analysis 58
3. Results 60
3.1. Activiy of cortisol 60
3.2. Activiy of SOD 60
3.3. Activiy of CAT 63
3.4. Activiy of caspase-3 63
3.5. Analysis of SOD by IHC in liver tissue 66
3.6. Analysis of TUNEL assay 66
4. Discussion 71
Chapter 5. General Discussion 77
References 83Docto
Recognition of manual welding posture in shipbuilding assembly process from RGB-D sensor-based depth images with obstructions
No full textIt is a significant process to predict man-hours, a key factor in ship production planning, as accurately as possible. The proportion of welding work in total man-hours required for ship construction has been perceived to be large, and welding man-hours are greatly affected by working posture. Continuous research has been conducted to identify the posture in the welding operation by utilizing the relationship between man-hours and working posture. However, the results that quickly and conveniently reflect the effect of the welding posture on man-hours are not available. An important factor in recognizing working posture is that the measuring process does not interfere with the field workers, and the results of the working posture should be immediately available. Although studies on posture recognition based on depth image analysis are being positively reviewed, welding operation, unlike the other operations in the field, has difficulties in image interpretation because an external obstacle caused by arcs exists, and the depth image is consequently distorted.
Therefore, for correct image analysis, any obstacle element must be removed in advance. This study proposes a method to acquire work postures using a low-cost RGB-D camera and recognize the welding position through image analysis. It searches for and removes obstacles that appear as depth holes in the depth image, and then restores the removed part to the desired state using the depth image's surrounding depth information. Following the establishment of the criteria for classifying the welding positions, the joint body coordinates are extracted from the restored image in order to identify the correct welding position. A Convolution Neural Network is used to train the established criteria, and the corresponding welding position is determined. The restored image showed significantly improved recognition accuracy than the image distorted by depth holes. The proposed method acquires, analyzes, and automates the recognition of welding positions in real-time. The principles used in the method can be applied to the welding field and all work areas where image interpretation is difficult due to obstacles.1. 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 선행 연구 2
1.2.1 선박 생산 시수 및 용접자세 2
1.2.2 모션 캡쳐 시스템 5
1.2.3 Depth hole filling 7
1.2.4 기계학습 기반의 자세 인식 9
1.3 연구 목표 및 개요 10
2. 깊이 이미지 분석 및 관절 좌표 식별 12
2.1 Depth hole 탐지 12
2.2 Depth hole 제거 18
2.3 2D 관절 좌표 식별 19
2.4 3D 관절 좌표 재설정 21
3. 자세 인식 24
3.1 용접자세 구분 기준 24
3.2 CNN 모델 27
3.3 Data set 29
3.4 용접자세 인식 33
4. 결론 38
4.1 요약 38
4.2 향후 과제 39
참고문헌 41Maste