수염풍뎅이(Polyphylla laticollis manchurica)는 과거에는 흔히 발견되었으나, 1970년대 이후 한반도 내 개체수 가 급격히 감소하여 2005년 환경부에 의해 멸종위기 야생생물 Ⅰ급으로 지정되었다. 또한 해당종의 분자생물학적 연구는 멸종위기종이라는 특성으로 인해 제한적으로 진행되었다. 그로 인해 NCBI 등 공공 데이터베이스에서 제공되는 서열정보들 또한 부족한 실정이다. 이 연구는 이러한 한계를 극복하고 수염풍뎅이의 유전적 특성을 규명하기 위해 생물정보학적 기술을 활용하여 전사체 분석을 진행하였다. Illumina HiSeq 2500 플랫폼을 사용하여 53,433,048개의 RNA reads를 얻었으며, Trinity와 TGICL을 이용한 De novo 어셈블리 분석을 통해 18,172개의 unigenes를 생성하였다. 생성된 unigenes는 GO, KOG, KEGG, PANM DB를 활용하여 annotation을 진행하였다. 그 결과, GO 분석에서는 ‘binding and catalytic activities’와 관련된 항목이 높은 발현을 보였으며, KOG 분석의 경우 ‘Cellular Processes and Signals’ 범주가 높은 비율을 나타내었다. KEGG 분석을 통해 2,118개의 unigenes가 metabolic 카테고리에 annotation된 것을 확인하였다. SSR 모티프 분석에서는 AT/AT (42.90%) 모티프, AAT/ATT (13.13%) 모티프 순으로 많이 나타나는 것을 확인하였다. 이 연구를 통해 분석한 결과 들을 이용하여 유전자원 및 종 정보를 실시간 제공 및 정보 공유가 가능하도록 Database 및 web-interface를 구축하 였으며, 이러한 자료들은 국내 멸종위기종인 수염풍뎅이의 고유한 유전적 특성을 발굴 및 확보할 수 있는 기반자 료로써 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

장내 미생물 군집은 소화 과정, 면역 시스템, 질병 발생 등 숙주의 다양한 면에 광범위한 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, 주요 장내 미생물 종은 숙주의 생리 기능에 핵심적인 역할을 수행한다고 발표된 바 있다. 곤충의 장내 미생물 군집에 관한 연구가 최근 활발히 이루어지고 있으며, 이들 연구는 주로 장내 미생물 군집과 기생충, 병원체 간의 상호작용, 종간의 신호 전달 네트워크, 먹이의 소화 과정 등을 중심으로 이루어지고 있다. 이러한 연구들은 대부분 Illumina MiSeq을 활용하여 16S rRNA 유전자의 V1부터 V9 영역 중 선택된 특정 부분을 대상으로 짧은 서열 정보를 대상으로 진행되었다. 그러나, 최근에는 PacBio HiFi 기술이 상용화되면서 16S rRNA의 전장 분석이 가능할 수 있게 되었다. 이번 연구는 장수말벌(Vespa mandarinia)의 해부를 통해 gut과 carcass 부분을 분리한 뒤, 각 샘플을 Illumina MiSeq과 PacBio HiFi 기술을 활용하여 미생물 군집 간의 차이점을 확인하기 위하여 수행되었다.

단백질의 구조 예측은 생명 과학 및 의약학 분야의 핵심적인 연구 주제 중 하나로, 단백질의 기능 및 상호작용을 이해하기 위한 주요 정보를 제공할 수 있어 다양한 연구가 수행되고 있다. 이러한 연구의 일환으로 최근 Google DeepMind의 AlphaFold2가 등장하였으며, 단백질 구조 예측 성능을 대폭 향상시켜 CASP(Critical Assessment of Protein Structure Prediction)에서 뛰어난 평가점수를 받아 단백질 구조 예측 분야의 최신 기술을 크게 향상시켰다. 이러한 컴퓨터 기반의 단백질의 구조 예측 방법은, 고전적인 방법을 사용하여 직접 단백질 구조를 결정하는 방법 에 비해 매우 정확하고 빠르며 경제적인 비용으로 수행될 수 있어 단백질 구조 예측 및 생리학 연구를 수행하는 연구자들에게 유용한 방법론이 될 것으로 사료된다. 따라서 본 연구소에서는 곤충을 포함한 무척추 자생동물을 연구하는 연구자들을 위해 단백질 구조 예측을 수행할 수 있도록 64Core/128Threads의 CPU, 256GB의 RAM과 6장의 GeForce RTX 3090으로 이루어진 GPU(Graphical Processing Unit) 고성능 컴퓨터 시스템에 AlphaFold2 program을 구축하였다. 최근 인간을 대상으로 한 단백질 구조 예측 연구는 상당한 진전을 보이고 있지만, 곤충을 포함한 자연계의 동물을 대상으로 한 연구는 여전히 미비한 상황이다. 이러한 자생동물자원연구의 확대를 위해 본 연구소에서 구축한 GPU 시스템 및 생물정보학적 분석 방법이 많이 활용되어야 하며, 이를 위해서는 연구자들 의 협력과 참여가 필요하다.

연구는 참외 재배 지에서 흰가루병, 담배가루이 및 두점박이응애가 동시에 발생하였을 때 45, 40, 35°C (대조구)의 온도에서 측창으로 환기 처리 시, 온실 내 온 ․ 습도의 변화, 병충해 발생과 잎말림, 그리고 개화조절에 미 치는 효과를 검토하였다. 3월 3일 ‘히든파워’ 대목에 접붙여진 ‘알찬꿀’ 참외를 40cm 간격으로 격리상에 심었고, 위 에 언급한 병해충이 모든 처리구에서 발생한 6월 18일부터 7월 13일까지 처리하였다. 온실의 온도는 맑은 날에는 설정 온도 지점까지 증가되었고, 45°C 환기 처리에서 고온 고습이 약 9시간 동안 유지되었다. 주간 최고 기온과 최 저 상대습도 차이는 45°C 환기 처리에서 가장 높았다. 환기 처리 11일 후에는 흰가루병과 두점박이응애 피해가 45°C 환기 처리에서 거의 회복되었지만 40°C와 35°C에서는 그렇지 않았다. 처리 14일 후, 담배가루이와 두점박이 응애 밀도는 45°C에서 유의하게 감소하였으나 흰가루병 증상은 유의하게 감소하지는 않았다. 잎말림은 고온에서 유발되었으나 45°C에서도 심하지 않았다. 처리 26일 후, 새로 나온 줄기의 15 마디의 개화수를 조사한 결과, 45°C에 서 암꽃이 전혀 나오지 않았고 수꽃은 1.2개로 나타났다. 이상의 결과는, 고온기에 45°C의 고온에서 2－3주간 환기 처리는 온실 내부의 고온 고습을 유도하여 흰가루병, 담배가루이, 두점박이응애를 통제하고, 개화를 억제하여 참외 의 영양 생장을 회복할 수 있는 방법으로 사료되었다.

Building Information Modeling(BIM)기술을 유지관리 단계에서 활용하기 위해서는 상당량의 유지관리 데이터와 BIM기반 정보모델 객체들이 연계되어 운용되어야 한다. 본 연구에서는 교량 점검데이터를 표현하기 위해 확장된 IFC기반의 BIM모델과 온톨로지를 연계하여 정보를 관리하는 방법을 제시하였다. 이를 위해 현재의 IFC버전은 교량 객체를 제대로 표현할 수 없기 때문에 교량을 위한 IFC엔티티를 확장하였으며, 확장된 IFC기반의 정보모델을 생성하는 방법을 제시하였다. 또한, 교량 점검데이터에 대한 기본 개념을 추출하고, 교량 점검데이터를 위한 온톨로지(Ontology)를 생성하였다. 추출된 기본 개념들은 제시된 온톨로지에서 시멘틱 웹의 트리 플(Triple) 방식으로 관계를 형성되었다. 마지막으로, 생성된 IFC기반의 BIM모델은 제시된 온톨로지와의 통합을 위하여 시멘틱 데이터 형식으로 변환되었다. 확장된 IFC기반 BIM모델은 제시된 교량 점검데이터 관리를 위한 온톨로지와 통합되었고, 실제 교량 점검데 이터를 기반으로 테스트모델을 생성하였다. SPARQL query를 통해 목적에 맞는 교량 점검데이터가 추출됨을 확인하여 실효성을 검 증하였다.

건축물을 중심으로 개발된 데이터 스키마인 Industry Foundation Class(IFC)를 토목구조물에 적용하기 위하여 IFC 요소를 확장하는 노력이 진행되고 있지만, BIM소프트웨어에서 확장 IFC 기반의 정보모델을 생성하는 방법이 충분하지 않아 어려움이 따른다. 본 연구에서는 정보관리가 가능한 확장 IFC 기반의 철도 궤도부 정보모델을 생성하기 위하여 독립적인 선형중심의 철도 궤도부 요소모델을 생성하고, 생성된 모델을 기반으로 확장 IFC 기반의 모델을 생성하는 방법론을 제시하였다. 이를 위하여 첫째, 철도 궤도부 요소를 연속적 구조물과 비연속적 구조물로 분류하였다. 연속적 구조물은 선형 기반 소프트웨어에서 생성하였고 이산화된 선형정보 연계를 통해 비연속 구조물을 독립적인 객체로 생성하고 이들을 통합하여 철도 궤도부 정보모델을 생성하였다. 둘째, 철도 궤도부의 정보관리를 위한 분류체계 및 확장 IFC 스키마를 제시하였다. 마지막으로 속성정보와 User-interface를 활용하여 객체의 의미정보를 식별하여 확장 IFC 요소와 매핑하였다. 제시한 방법론을 통하여 오송철도종합시험선로를 대상으로 정보관리가 가능한 확장 IFC 기반의 정보모델을 생성됨을 확인하고 실용성을 검증하였다.

토목분야 생산성 향상을 위해 BIM을 적용하기 위한 노력이 계속되고 있으나, 선형과 지반에 대한 정보가 필수적인 터널 구조물의 정보모델링에 대한 연구는 미흡한 상황이다. AMT에서 생성된 선형의 이산화를 통해 포인트의 정보를 BAT로 전 달하여 곡선 선형을 반영한 터널 모델 생성 방안을 제시하였다. 철도 구조물과 선형에 대한 물리적 요소와 공간적 요소를 모두 고려할 수 있도록 IFC 데이터 스키마를 확장하였으며, 확장된 데이터 스키마를 참조하여 선형, 구조물, 지반 정보에 대한 의미정보를 PSET에 담아 IFC기반의 정보관리를 가능하게 하였다. 제안한 방법에 따라 생성한 정보모델을 통해 터널과 밀접한 암반 등급을 자동으로 도출함으로써 활용성을 검증하였다.

건축분야에서 BIM이 널리 사용되면서, 토목구조물에 BIM을 적용하려는 노력이 최근 급속히 증가하고 있다. 그러나 기존 상용 BIM 소프트웨어의 기능은 건물 등의 건축물 중심으로 특화되어 있기 때문에 선형 중심의 토목구조물에 적용하기에 많은 어려움이 따른다. 본 연구에서는 철도 궤도부의 객체 정보를 관리하기 위하여 선형을 다룰 수 있는 소프트웨어와 BIM 소 프트웨어간의 정보공유를 통해 캔트가 반영된 정보모델 생성방법을 제시하였다. 철도 궤도부 모델링은 궤도부 구조물을 연속 구조물과 비연속 구조물로 분류한 후, 연속 구조물을 선형 소프트웨어에서 생성하고, 이후 공유된 선형정보를 이용하여 비연속 구조물의 정보모델을 생성하는 절차로 이루어진다. 이 때 비연속 구조물은 BIM 소프트웨어에 전달한 이산화된 궤도 선형 및 캔트 정보를 바탕으로 비연속 구조물 각각의 위치, 회전 정보를 계산하는 알고리즘을 통하여 생성된다. 본 연구에서 제시한 방법을 오송 철도종합시험선로에 적용하여 그 실용성을 검증하였으며, 생성된 정보모델을 기반으로 명확한 객체 식별과 속성정보 추출 및 객체별 물량산출이 가능함을 확인하였다.

상업적으로 유통되는 젤라틴 캡슐 제품은 소비자의 건강(예: 광우병) 및 종교적 신념에 대한 우려를 야기시킬 수 있다. 젤라틴은 대부분 소, 돼지 등에서 유래한 원료 물질을 가공한 것으로서, 가공 후 그 원료 물질을 분석하는 것은 대단히 어렵다. 따라서 정부 규제기관의 표시사 항 준수여부 모니터링 연구가 주기적으로 필요하다. 본 연구에서는 인터넷에 유통되는 건강기능식품(n = 181)을 대상으로 젤라틴 캡슐의 원료 물질을 종 특이 PCR 방법으 로 분석했다. 55개 제품의 경우 표시사항에 젤라틴 캡슐 원료 물질에 대한 정보를 명시하였으나(예: bovine-, fishand plant-derived gelatin), 126개 제품의 경우 사용 원료에 대한 정보 없이 “gelatin”으로 표시하였다. 이 126개 제품의 젤라틴 캡슐 분석 결과 51개 제품은 소 유래의 젤라 틴을, 31개 제품은 돼지 유래의 젤라틴을, 그리고 44개 제 품은 소와 돼지의 원료를 혼합하여 제작한 블렌딩 젤라틴을 사용한 것으로 밝혀졌다. 따라서 소비자의 알 권리, 종교적 신념 및 건강을 보호하기 위해 젤라틴 캡슐에 사용된 원료 물질을 표시사항에 제공하는 것은 매우 중요하다.

기존의 건설정보 분류체계는 객체들 간의 관계성 표현 제한으로 인해 교량 구조물에 그대로 적용하기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 보완하기 위하여 분류체계 기술의 국제표준인 PLIB Part 42를 활용하여 이종의 도메인 간정보공유의 기본이 되는 형상 정보모델링에 특화된 교량 구성요소의 제품 분류체계를 제시하였다. 특히, 제안한 분류체계는 교량 구성요소의 기능적 특징을 고려한 부품의 의미적 정보가 포함 가능하도록 하였다. 또한 본 연구에서 제안한 분류체계를 실제 모델링에 활용하기 위한 기본 프레임워크를 제안하고 이를 활용한 교량 모델을 생성함으로써 제안한 분류체계가 실무에서 활용 가능함을 보였다.

기존의 건설정보 분류체계는 객체들 간의 관계성 표현 제한으로 인해 교량 구조물에 그대로 적용하기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 보완하기 위하여 분류체계 기술의 국제표준인 PLIB Part 42를 활용하여 이종의 도메인 간 정보공유의 기본이 되는 형상 정보모델링에 특화된 교량 구성요소의 제품 분류체계를 제시하였다. 특히, 제안한 분류체계는 교량 구성요소의 기능적 특징을 고려한 부품의 의미적 정보가 포함 가능하도록 하였다. 또한 본 연구에서 제안한 분류체계 를 실제 모델링에 활용하기 위한 기본 프레임워크를 제안하고 이를 활용한 교량 모델을 생성함으로써 제안한 분류체계가 실 무에서 활용 가능함을 보였다.

본 논문에서는 사회기반시설 자산관리 프로세스와 운영기법을 담은 표준적인 매뉴얼 프레임워크를 제시하여 발주청이 자 체적으로 가감하여 매뉴얼을 구성·활용할 수 있도록 사회기반시설 자산관리 매뉴얼의 프레임워크를 제시하였다. 이를 위해 국내 사회기반시설 자산관리 환경·현황 분석을 통해 자산관리 도입의 당위성을 살펴보고, 정부와 발주청의 자산관리 매뉴얼 현황과 미비점을 점검하였고, 호주, 영국, 미국의 선진국 사회기반시설 자산관리 매뉴얼 현황 및 체계를 파악하고 각국의 자 산관리 매뉴얼의 특징을 분석·비교하여 한국의 사회기반시설 자산관리 매뉴얼에서 참고할 수 있도록 매뉴얼 구성방향을 도 출하였다. 이를 통해 도출된 국내외 사회기반시설 자산관리 매뉴얼 구성방향을 통해 외국의 자산관리 매뉴얼의 특징을 반영 하는 범용성, 자산관리 숙련도별 조직별 차등 적용가능성, 사용자의 편의성, 순환적 프로세스를 고려하여 발주청이 활용할 수 있는 사회기반시설 자산관리 매뉴얼의 프레임워크를 제시하였다.

본 논문에서는 사회기반시설 자산관리 프로세스와 운영기법을 담은 표준적인 매뉴얼 프레임워크를 제시하여 발주청이 자체적으로 가감하여 매뉴얼을 구성·활용할 수 있도록 사회기반시설 자산관리 매뉴얼의 프레임워크를 제시하였다. 이를 위해 국내 사회기반시설 자산관리 환경·현황 분석을 통해 자산관리 도입의 당위성을 살펴보고, 정부와 발주청의 자산관리 매뉴얼 현황과 미비점을 점검하였고, 호주, 영국, 미국의 선진국 사회기반시설 자산관리 매뉴얼 현황 및 체계를 파악하고 각국의 자산관리 매뉴얼의 특징을 분석·비교하여 한국의 사회기반시설 자산관리 매뉴얼에서 참고할 수 있도록 매뉴얼 구성방향을 도출하였다. 이를 통해 도출된 국내외 사회기반시설 자산관리 매뉴얼 구성방향을 통해 외국의 자산관리 매뉴얼의 특징을 반영하는 범용성, 자산관리 숙련도별 조직별 차등 적용가능성, 사용자의 편의성, 순환적 프로세스를 고려하여 발주청이 활용할 수 있는 사회기반시설 자산관리 매뉴얼의 프레임워크를 제시하였다.

산림청은 도로로 단절된 백두대간 생태계의 연속성을 복원하기 위해 2011년부터 생태축 복원사업을 추진하고 있으며, 본 연구는 초기단계에서 복원사업 이후 생태적 변화를 모니터링 하기 위해 2012년과 2013년 완공된 이화령, 육십령, 벌재, 총 3곳의 생태축 복원사업지와 각각 주변임분의 산림미기상, 식 생 및 토양특성 변화를 비교, 분석하였다. 백두대간 생태축 복원사업에는 우리나라 능선부 대표식생인 소나무가 주로 조림되었고 사업준공 2년이 지난 지금 아까시나무, 물오리나무 등 상층수종이 주변 임분 에서 이입되고 있었다. 당초 파종 또는 식재되었던 초본식물 종수의 변화는 연구대상지 중 이화령에서 가장 심하게 변화하였는데(25종 유입), 달맞이꽃, 개망초, 돼지풀, 미국나팔꽃, 기생초, 그늘사초 같은 외래식물의 유입이 증가하고 있어, 이에 대한 후속관리가 시급한 것으로 판단되었다. 이는 이화령이 다 른 사업지에 비해 토양산도, 유기물, 전질소함량 등 토양의 화학적 특성이 열악하고(P<0.05) 주변임분 과의 온도, 상대습도와 같은 산림미기상의 차이가 심하게 나타났다(P=0.001). 본 연구는 백두대간 생태 축 복원사업 준공 후 2년차 결과를 비교한 것으로, 비록 초기단계 복원 모니터링이지만, 자연복원의 방 향을 예측하는데 있어 중요하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

토양 미생물 군집은 외부 환경변화에 있어 식물 군집보다 더 빨리 반응할 수 있다는 점에서 복원 과 정의 초기 지표로 활용될 수 있다. 이런 측면에서 인위적인 교란에 대한 생태계 반응을 측정하고 생태 계 복원의 지표를 제공하는 토양 미생물 군집 연구가 증가하고 있는 추세이다. 본 연구는 2012년과 2013년 준공된 이화령과 육십령 백두대간 생태축 복원사업지와 주변 임분에서 각각 토양을 채취하여 16S rRNA 파이로시퀀싱 기법을 이용하여 토양 박테리아 군집을 분석하였다. 문(Phylum) 수준에서의 박테리아 다양성은 이화령이 평균 29.3, 육십령이 평균 32.3으로 나왔고 복원사업지와 주변 임분은 통 계적으로 유의한 차이를 보였으나(p<0.01), 지리적 위치(이화령과 육십령 비교)나 토심(0∼15cm, 16∼ 30cm 비교)에 따른 유의한 영향은 나타나지 않았다. 검색된 토양 박테리아 중에서 Acidobacteria (37.3%)와 Proteobacteria(31.1%)가 가장 우점적으로 분포하는 것으로 나타났으며, 복원한 토양과 주변 임분에서 이 두 문의 박테리아 다양성 양상은 서로 상반되었다. 즉, 인공적으로 복원된 토양에서는 Proteobacteria가 높은 비율로 나타났고(38.1%, 인근 산림토양에서는 24.2%), 주변 임분에서는 Acidobacteria가 다양한 것으로 나타났다(55.4%, 복원 사업지는 19.2%). 이러한 경향은 토양의 영양상 태에 따라 선호하는 박테리아 종류가 다르다는 기존의 연구 결과와 유사하였으며, 특히 Acidobacteria 는 산성토양을 선호하는 등 토양산도와 밀접한 연관이 있을 것으로 생각된다. 따라서, 토양 박테리아 군집 특성은 연구지 위치나 토심에 따른 영향보다는 토양복원에 따른 영향이 더 크게 나타났고 이는 향 후 토양복원의 성공여부를 정량적으로 모니터링하는데 활용될 수 있을 것으로 기대한다.