With the increasing indroduction and spread of invasive quarantine pests, accurate diagnosis of pests detected in quarantine sites has become crucial. DNA barcoding, a standardized method that complements morphological analysis for rapid and precise species identification, is actively researched worldwide. In this study, we established a molecular biological identification system for major pests encountered during the import and export of agricultural and forestry products. By analyzing the DNA barcode sequences of pests collected domestically and those detected in quarantine inspections, we compiled genetic information for 1,292 individuals representing 472 species, 108 families across 11 insect orders. Among these, order Lepidoptera had the highest diversity, with 251 species across 27 families. We also secured barcodes for 52 species, 24 families in order Hemiptera, and 70 species, 20 families in order Coleoptera. By constructing a comprehensive biological foundation and database for various pests detected in quarantine sites, we aim to enhance the quarantine system by enabling rapid and accurate identification of invasive pests, thereby blocking early.

Scabies, caused by an infestation of the skin with the itch mite (Sarcoptes scabiei), is highly contagious and classified as a prevalent neglected tropical diseases. The current diagnostic approach relies solely on clinical judgment based on symptoms, history, and microscopic observation by an experienced dermatologist. To enhance sensitivity and specificity, we developed an alternative method based on mite-derived DNA. Our method involves a quick DNA release from skin scraping samples and Loop-Mediated Isothermal Amplification (LAMP) targeting the scabies mite-specific DNA sequences, enabling diagnosis within 30 minutes. Importantly, no cross-reactivity was observed when the sample was contaminated by two house dust mite species, and false positives were barely detected. Currently, we are in the process of developing a Point-of-Care Testing (POCT) kit for a scabies survey targeting school-age children in Timor-Leste as a global health project.

The recent increase in the occurrence of common bed bug and tropical bed bug in shared areas highlights the need for rapid species identification at infestation sites, which is crucial for implementing targeted control measures due to differences in genetic and physiological traits. In this study, molecular diagnostic methods were developed using species-specific ITS2 sequences. Both multiplex PCR and loop-mediated isothermal amplification (LAMP) protocols with a DNA release method successfully distinguished between the two bed bug species regardless of developmental stages in 0.5~2.5 hours, even with dead specimens. Especially, LAMP's simplicity and speed make it applicable for rapid and accurate bed bug diagnosis at infestation sites.

Spodoptera exigua is one of the worldwide distributed agricultural pest insects and has been known to show high resistance to conventional chemical insecticides. Autographa california multiple nucleopolyhedrovirus (AcMNPV) has been used as eco-friendly biological control agent for S. exigua, as it exhibits high level of host specificity, stability and safety. In this study, for formulation of AcMNPV, the optimal conditions for mass-production of AcMNPV polyhedra was established using S. exigua larvae. Mass-produced AcMNPV polyhedra was formulated as wettable powder using microencapsulation method and its control efficacy against S. exigua was evaluated both in laboratory and semi-field experiment. Chinese cabbage treated with the AcMNPV formulation showed significantly reduced damage rates, suggesting that the AcMNPV formulation in this study could be useful for control of S. exigua

Six mosquito species in the Anopheles Hyrcanus group are known as vectors responsible for transmitting vivax malaria in South Korea. In this study, seasonal dynamics of Anopheles Hyrcanus group species and knockdown resistance (kdr) mutations in malaria-endemic sites, Paju and Gimpo, were monitored over two years. In August 2023, all six species were observed simultaneously in one of the Paju collecting sites, and kdr mutations were newly identified in all species except Anopheles kleini. Although Anopheles pullus was revealed as a relatively resistant species among five species populations without kdr mutation via bioassays, there were no critical differences in the voltage-sensitive sodium channel sequence. These findings suggest variability in pyrethroid resistance mechanisms among Anopheles Hyrcanus Group species.

RNA interference (RNAi) has been applied to control insect pests using gene silencing machinery in which small interfering RNA derived from dsRNA specifically degrades target mRNA. This study optimized dsRNA insecticide specific to thrips infecting hot peppers. Among potent candidate target genes, vATPase B was chosen because its RNAi was highly efficient as much as Snf7, a well-known RNAi target gene. Although RNAi specific vATPase B is lethal to Frankliniella occidentalis, it was not much effective to control other thrips species such as F. intonsa and Thrips tabaci. To expand its target spectrum, we devised a mixture treatment of dsRNA specific to individual species. As expected, each dsRNA was highly efficient in a species-specific manner. This supported the hypothesis of 21mer identity for the efficient RNAi. However, the dsRNA mixture efficiently killed the three thrips species in a crop field. To further expand its spectrum to the whitefly, Bemisia tabaci, we applied virus-induced gene silencing (VIGS) to produce dsRNA in the hot peppers using Tobacco Rattle Virus. VIGS successfully suppressed control gene. dsRNA produced by VIGS gave significnat mortality to B. tabaci in addition to the thrips. These results suggest a technique to expand dsRNA insecticide spectrum using a mixture treatment and VIGS in insect pest control_.

To overcome the challenges in tracking insects underground, a detection method consisting of a metal detector and aluminum tag was developed for tracking a dung beetle, Copris ochus (Coleoptera: Scarabaeidae). First, detection rate was evaluated for varying volumes of aluminum tags varying orientations of the tags under soil. Then, the detection efficacy was evaluated in the field at varying depths of hidden tags in two types of vegetation. Finally, the effect of aluminum-tagging on the survivorship, burrowing depth, and horizontal movement of C. ochus adults were assessed. Generally, an increase in tag volume resulted in a greater detection depth with maximum depth of 17 cm. Orientation, however, did not affect detection rate except when tag was placed perpendicular to the soil surface. In the field, metal detectors could detect aluminum-tagged models with success rates ≥85% up to 10 cm and 45−60% at 20 cm under soil. Finally, no significant effect of tagging on survivorship and behaviors of C. ochus was observed.

Spodoptera eridania and S. ornithogalli (Lepidoptera: Noctuidae), which are polyphagous pests that damage various crops such as tomatoes and beans are regulated quarantine species that are highly likely to invade South Korea. Therefore, it is crucial to promptly and accurately identify the presence of S. eridania and S. ornithogalli in crop fields to effectively eradicate as a regulated quarantine species. In this study, we developed a loop-mediated isothermal amplification (LAMP) assay, which allows for rapid in-field identification. To develop the LAMP　assay, we selected target species-specific genomic regions from the whole-genome sequences of one target and 13 other lepidopteran species. We validated each five and six primer sets that consistently produced positive reactions in S. eridania and S. ornithogalli, respectively. To test the sensitivity of the each locus, LAMP reactions were performed using various reaction times using crude DNA, which was extracted from various types of adult tissues. All sensitivity tests were also successful.

Density survey should be carried out for applying integrated pest management strategies, but it is labor-intensive, time- and cost-consuming. Therefore, binomial sampling plans are developed for estimating and classifying the population density of whiteflies late larvae based on the relationship between the mean density per sample unit (7 leaflets) and the proportion of leaflets infested with less than T whiteflies ( ). In this study, models were examined using tally thresholds ranging from 1 to 5 late larvae per 7 leaflets. Regardless of tally thresholds, increasing the sample size had little effect on the precision of the binomial sampling plan. Based on the precision of the model, T=3 was the best tally threshold for estimating the densities of late larvae. Models developed using T=3 validated by Resampling Validation for Sampling Plan program. Above all, the binomial model with T=3 performed well in estimating the mean density of whiteflies in greenhouse tomato.

The brown planthopper (BPH) and white-backed planthopper (WBPH), significant rice pests, cannot overwinter in Korea and primarily originate and migrate from Southeast Asia and China, where they cause considerable damage. These planthoppers, along with other pests, annually migrate to the Korean Peninsula. Monitoring their migration is essential for controlling their populations and maintaining agricultural productivity. Traditional monitoring methods often struggle with timeliness due to time and manpower constraints. To address this, we developed the Smart Aerial Net Traps (SANT) for immediate tracking of pests. The SANT system is installed in 43 locations across the country and has been used for over 10 years to track migrating insects. Our research shows that SANT is a more effective method for monitoring migratory pests compared to traditional methods. SANT enables real-time tracking of various migratory pests and can also be utilized in different areas, such as analyzing pest population changes and determining pest origins through the study of air currents.

교량은 국가의 사회경제 발전과 국민 안전에 중대한 영향을 미치는 중요한 인프라이다. 하지만 다수 의 국내 교량이 1970년대와 1980년대의 고도의 경제성장기에 완공되었으며, 현재 교량의 노후화 비중 은 전체 교량의 30%에 달하고 있다. 현재 노후화 교량에 대한 유지 보수 시스템의 부족으로 인해 교 량 붕괴 사고가 발생한 사례들이 발생하고 있다. 따라서 노후화가 진행되는 교량에 대해 효율적으로 관리하기 위한 우선순위 평가 모델 개발은 중요시된다. 본 연구에서는 개발한 유지관리 우선순위 모델 을 개발하였고, 이를 실제 교량에 대해 적용하여 평가하였다. 제안된 모델의 활용을 통해 위험에 노출 된 교량의 유지 보수 및 관리를 효율적이고 신뢰할 수 있게 수행할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 바이오차 콘크리트의 개발과 역학적 특성에 대한 연구를 통해, 환경친화적이고 지속 가능한 건설 자재로의 활용 가능성을 탐구하였다. 바이오차는 바이오매스와 숯의 합성어로, 탄소격리 효과가 있어 시멘트 대체재로 사용할 수 있는지 실험을 통해 분석하였다. 바이오차를 시멘트 질량비 5%를 치환 최대치로 설정하였다. 실험 변수로 바이오차의 시멘트 대체율을 0%에서 5%까지 1%씩 올 려 대체하여 방식으로 설정하였다. KS F 2403에 따라 시편을 제작하였고, 슬럼프, 압축강도, 쪼갬인장 강도, 휨강도를 실험을 통해 바이오차 콘크리트의 역학적 특성을 분석·비교하였다. 실험 결과, 바이오 차의 대체율이 증가할수록 슬럼프가 감소하는 경향이 나타났다. 압축강도는 바이오차가 시멘트를 대체 함으로써 강도가 감소하였지만, 대체율 1%(23.37MPa)를 제외한 실험체에서 설계기준 압축강도 24MPa 이상을 만족하였다. 휨강도는 대체율 5%가 가장 높았으며 0% 대비 약 12% 증가하였다.

최근 광주 화정아이파크, 인천 검단 신도시 아파트 사고 등 국내에서 건축물 안전사고가 잇따라 발 생하고 있다. 시공 중 발생한 구조물 붕괴로 인해 인명·재산 피해가 수반된 대형 건설사고가 다수 발 생하였다. 건축물 안전사고의 발생 원인으로 무단 구조변경, 설계 및 시공 시 철근 누락 등이 제시되 면서 부실 감리에 대한 우려가 증가하고 있다. 하지만 현실적으로 건설 현장의 모든 장소에서 감리직 원이 상주하며 확인하는 것은 불가능하며 시공 정확도 검사 역시 감리자의 경험에 근거하여 육안 판 독 및 일부 수작업 계측으로 진행되고 있다. 감리 작업의 효율성을 높이기 위해 최근에는 3D 스캐너, Depth Camera 등을 구조 감리 기법 연구가 진행되고 있다. 철근 길이와 철근 배근 간격에 대한 연구 는 많이 진행되었지만 철근 직경의 검출 정확도는 아직 미흡한 상황이며, 특히 직경이 작은 D10과 D13의 구별에서는 한계를 나타내고 있다. 따라서 본 연구에서는 접근성이 용이한 스마트폰을 사용하 여 영상을 획득하고 이를 기반으로 3D 포인트 클라우드를 제가한 다음 철근 직경, 철근 길이, 철근 배근 간격 등의 자동 검측 기술을 개발하고 건설현장에서의 적용 가능성을 확인하고자 한다. 검증을 위한 실험체는 길이 2100mm, 폭 195mm, 높이 395mm의 철근 조립 상태의 보이다. 포인트 클라우드 제작을 위한 영상 촬영은 iPhone SE (3rd generation)을 사용하였다. 이후 MATLAB과 METASHAPE 를 사용하여 포인트 클라우드를 생성하고 Computer Vision과 Image Processing 기술을 활용하여 구 하고자 하는 철근 정보를 자동 검출하였다. 이후 실제 측정한 값과 자동 검출한 값을 비교하여 개발한 기법에 대한 적합성을 확인하였다.

본 연구는 도로 노면의 결빙을 방지하기 위해 열적 특성을 갖는 콘크리트를 개발했습니다. 팽창 점 토에 상변화 물질(PCM)을 함침 시키고, 고열 전도성 에폭시와 실리카 흄으로 이중코팅을 하여 PCM 물질의 유출 방지, 골재의 부착성 개선, 열적 성능 개선을 하였으며 이를 DSC를 통해 열적 성능 평가 를 진행하여 확인했습니다. 또한 상변화 물질과 경량골재의 사용으로 인한 강도 감소 개선을 위한 CNT 혼합으로 강도 감소를 25% 개선하였습니다.

본 연구는 철도교 노후화에 따른 열차운행 중 신속 교체 및 재난·재해에 대한 급속 시공을 통하여 공기단축 및 시공성 확보로 국민의 사회적·경제적 피해를 최소화하고자 한다. 철도교 개량 등에서 필 수적인 8철도하로교 시공고도화 및 성능향상9을 위하여 신속 교체와 성능향상이 가능한 강합성 철도하 로교 설계·제작·시공 기술을 개발하고자 한다. 또한, 개발하고자 하는 강합성 하로교의 경우 철도교뿐 만 아니라 도로교에서 적용하고자 하며, 철도교는 상부구조가 단경간 형식으로 이루어지고 있어 철도 교 사용성 검토에 큰 문제가 없으나 도로교의 경우 바닥판 연속화를 고려 중에 있어, 이에 대한 온도 및 부모멘트 등 여러 문제점을 검토하였다. 상로교의 경우 다수의 거더에 의해 바닥판이 지지되므로 PS의 중요성이 부각될 수 없지만, 하로교의 바닥판은 양단 거더에 의한 고정지지이므로 RC구조 적용 이 어려워, 강합성 또는 PSC 공법을 일반적으로 적용한다. 기존 강합성 구조는 비용, 공기 측면에서 지양하고 PSC 구조의 가로보 및 바닥판과 강재 거더를 합성한 하로교를 개발하고자 한다.

교량, 터널 등 콘크리트 구조물의 건설 또는 사용 중 사고는 심각한 재산 및 인명 피해를 야기하기 때문에, 콘크리트 구조물의 증가와 동시에 Structural health monitoring(SHM)의 중요성 또한 높아졌 다. 하지만 현재까지 콘크리트 구조물의 안전 관리 및 유지관리는 주로 인력에 의한 육안 점검이 주를 이루고 있으며, 이는 주관적이고 정성적인 관리 수준에 머무르고 있어 안전성 평가 결과에 대한 신뢰 성 및 실시간 상태 파악과 대응 측면에 한계가 존재한다. 이에 본 연구에서는 현재 활발하게 연구되고 있는 탄소나노튜브를 활용하여 기다란 바 형태의 Carbon nanotube reinforced polymer(CNRP) Bar를 개발하였으며, 이를 콘크리트 구조물에 적용하였다. 구조물 변형에 따른 CNRP Bar의 센싱 성능을 파 악하기 위해 3점 굽힘 시험을 진행하였고, 동시에 콘크리트 구조물 내 CNRP Bar의 전기적 변화를 분석하였다. 실험 결과 콘크리트 구조물에 균열 발생 전 굽힘 응력에 의해 CNRP Bar의 저항이 감소 하였고, 균열 발생 후 균열이 커짐에 따라 저항이 증가하는 거동을 보였다. 이를 통해 CNRP Bar는 콘크리트 구조물에 용이하게 적용할 수 있는 매립형 센서로써 사용 가능하고, 이는 콘크리트 구조물의 안전성을 효율적으로 모니터링하는 시스템으로 발전 가능할 것으로 판단된다.

다양한 원인으로 콘크리트 구조물에 하중이 작용되며, 이에 대한 적절한 대응이 이루어지지 않으면 구조물에 열화가 발생하고, 붕괴와 같은 대규모 재난을 초래할 수 있다. 구조물에 발생하는 하중을 감 지하는 연구는 지속적으로 이루어지고 있지만, 안전성 모니터링을 위한 혁신적인 시스템에는 여전히 부족함이 존재한다. 탄소나노튜브/폴리우레탄 복합체는 다양한 공학 분야에서 구조물 건전성 모니터링 을 위한 센서로 활용되어 센싱 효과가 뛰어난 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 공학 분야에서 구조물 건전성 모니터링 센서로 활용되고 있는 탄소나노튜브/폴리우레탄 복합체를 제작하여 모니터링 시스템을 개발하였다. 다양한 하중에 대한 센싱 성능을 파악하기 위해 인장, 압축, 충격 시험 을 진행하였고, 동시에 센서의 전기적 변화를 분석하였다. 추가적으로 본 센서가 구조물 표면에 적용 됨에 따라 온도, 습도와 같은 환경적 영향성을 분석하여 활용 가능성을 평가하였다. 또한, 최대 48행, 48열의 다중 계측이 가능한 IoT 기반 다중 모니터링 시스템을 개발하고, 이를 구조물에 적용된 센서 와 연계하여 스마트 모니터링 시스템으로서의 성능을 평가하였다. 이를 통해 탄소나노튜브/폴리우레탄 복합체 기반 센서는 구조물 하중 감지 시스템으로 활용이 가능할 것으로 판단되었다.

PSC(Prestressed Concrete)거더 교량은 긴장재(강선)를 통하여 교량 양쪽에서 압축력을 추가하는 방 식으로 외부에 대한 저항력을 확보한다. PSC 거더 교량의 긴장 방식에 따라 콘크리트 타설 전(프리텐 션)과 타설 후(포스트텐션)로 구분할 수 있다. 반면에 프리텐션 긴장의 경우 강선이 구조물과 직접 결 합하는 방식이기 때문에 전용관 삽입 및 그라우트 채움 공정이 생략되어 하중이 비교적 가벼울 뿐만 아니라, 긴장재 부식 방지를 위한 유지관리에 매우 효율적이다. 그러나 프리텐션 긴장 방식은 별도의 긴장 시설이 필요하므로 주로 공장에서 제작되고, 건설 현장까지 이동이 필요하기 때문에 길이 (L=18m) 및 무게(W=30tonf)의 제한이 있다. 프리텐션 긴장 공법의 경우 별도의 반력대 및 긴장 시설 이 필요하여 주로 공장에서 제작하고 현장으로 이동 및 설치되고 있다. 도로를 이용한 이동이 필요하 기 때문에 거더의 경간 및 중량의 제한이 발생하게 된다. 따라서, 경간장 25 m 이상의 거더의 경우 포스트텐션을 통한 현장 제작이 주로 이루어 지고 있다. 본 연구에서는 별도의 시설없이 현장에서 프 리텐션 긴장이 가능한 PSC 거더 시공 공법을 제안하였다. 또한, 장경간 PSC 거더 제작을 위한 포스트 텐션 기반의 세그먼트 제작 공법을 제안하고, 그 성능을 검증하였다.