댐의 이수안전도는 물 수요량, 저수량, 가뭄에 의한 유입량에 의해서 주로 영향을 받는다. 그러나 댐 운영방식에 따라 댐의 이수안전도는 차이가 발생할 수 있다. 우리나라의 수자원장기종합계획은 K-WEAP모형을 이용하여 댐 하류의 물부족이 발생하면 물 부족량만큼 공급하는 부족량공급(Deficit supply) 방식을 이용하고 있으나 일정방류(Prime flow) 방식을 적용하면 이수안전도가 달라질 수 있다. 본 연구의 목적은 댐 운영방식에 따른 댐의 이수안전도의 변화를 분석하는 것이다. 이들 결과는 하류의 유지유량공급, 수력 발전을 위하여 일정방류가 고려되는 환경에서 댐의 이수안전도를 재평가하는데 활용될 수 있을 것이다.

This study presents a practical approach for imaging concrete pavement and bridge deck slabs for the presence of delamination defects. Air-coupled impact resonance (i.e. impact-echo) test data are presented as a fused image using stacked spectral C-scans of the tested deck surface. The low frequency (less than 6 kHz) dynamic vibrational response of delamination defects, principally caused by the behavior of flexural vibration modes, clearly and accurately reveals the presence of internal shallow delamination defects. Images are constructed with data from air-coupled impact resonance tests carried out on laboratory and field concrete deck samples and an in-service concrete bridge deck.

본 연구에서는 물 부족량 공급 운영 방식(deficit-supply)에 의해 다목적댐을 모의 운영하고 그 결과 얻어진 저수량을 기반으로 댐별 물 공급의 안정성을 평가할 수 있는 방법을 제시하였다. 본 연구에서 제안한 방법을 16개 다목적댐에 적용하였으며, 그 결과를 통해 댐별 물 공급 안정성을 평가하였다. 평가 결과, 소양강댐, 충주댐, 횡성댐, 안동댐, 임하댐 및 합천댐의 안정성이 가장 높은 것으로 나타났으며, 섬진강댐과 부안댐의 안정성이 상대적으로 낮은 것으로 평가되었다. 특히 부안댐은 신뢰도, 회복도, 취약도에 있어 가장 낮은 수준의 평가 결과를 나타내고 있어 물 공급 안정성을 향상시키기 위한 대책이 필요한 것으로 나타났다.

본 연구에서는 강우의 멀티프랙탈거동(multifractal behavior)에 기반을 둔 시공간 상세격자강우량 생산기법을 우리나라에 적용하여 그 성능을 평가하였다. 이를 위해, 우리나라에 2008년 7월부터 2012년 8월까지 호우주의보를 발생시킨 8 개의 주요 강우이벤트에 대한 기상청제공 레이더강우자료를 추출하여 강우의 멀티프랙탈 거동을 조사하였다. 조사 결과, 대상 레이더 시공간강우장이 강한 멀티프랙탈 거동의 특성을 가지고 있음을 확인하였고, 이에 기반을 두고 시공간 로그-프아송 무작위 분열모형(space-time log-Poisson random cascade model)과 3차원 웨이블랫(wavelet)을 모형을 결합한 다운스케일링 모형을 사용하여 한반도 전역에 대하여 7km-35분 해상도를 가진 시공간 강우장을 생성한 후, 이를 관측레이더 강우자료와 비교하였다. 비교 결과, 8개의 모든 강우 이벤트에 대하여 다운스케일링 모형에 기반을 두고 생성된 시공간 강우장이 레이더강우장의 멀티프랙탈 거동을 95% 이상의 정확도를 가지고 재현함을 확인하였으며, 누적분포함수 또한 매우 정확히 재현함을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 유역의 공간상관성을 고려한 다지점 일단위 강수량을 동시에 모의할 수 있는 일강수량 모의기법을 개발하였다. 기존 Hidden Markov Chain Model(HMM)은 단일지점 강수모의에 적용되어 왔으나 관측지점간의 유역상관성을 충분히 고려하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 Chow-Liu Tree(CLT) 모형을 적용하여 다변량(multivariate) 형태로써 유역내에 위치한 강우관측소간의 상호종속성을 고려하기 위하여 기존의 동질성 HMM 강우모의기법과 CLT 알고리즘을 결합한 동질성 CLT-HMM 모형을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 동질성 CLT-HMM 모형을 사용하여 장기간의 수문자료를 보유하고 있는 기상청 산하의 한강유역 강수네트워크에 대해서 적합성을 검토하였다. 동질성 CLT-HMM 모형을 적용하여 모의 된 결과를 보면 일강수량의 계절적 특성뿐만 아니라 일강수량 모의 시 강수시계열의 통계적인 특성들까지 우수하게 모의하였다. 추가적으로 상관행렬(correlation matrix)을 이용하여 기상관측소간의 공간상관 재현성을 검토한 결과 관측지점들 사이의 공간상관성도 비교적 우수하게 재현하는 것을 확인할 수 있었다.

본 연구의 목적은 물이용, 홍수 및 하천환경의 3개 수자원 정책 부문에서 수행한 사업성과를 지역별로 평가할 수 있는 통합수자원평가지수(Integrated Water Resources Evaluation Index, IWREI)를 개발하는 것이다. IWREI는 각 부문별 취약성을 나타내는 물이용취약지수(Water Use Vulnerability Index, WUVI), 홍수취약성지수(Flood Vulnerability Index, FVI), 하천환경취약지수(River Environment Vulnerability Index, REVI)를 통합하여 산정된다. 이들 지수들은 물이용, 홍수, 하천환경의 피해를 주는 압력지표(pressure indicators)와 이에 의한 피해 현상지표(state indicators) 및 피해의 대책지표(response indicators)에서 선정한 총 26개 지표로 구성된다, 산정된 지수는 Low, Medium Low, Medium, Medium High, 및 High의 5단계로 취약성 및 정책수행의 효과를 나타냈다. 우리나라 115개의 중권역에 대해 WUVI, FVI, REVI 및 IWREI을 분석한 결과, 1990년대 초반에 비해 2000년대 초반의 지수가 개선되어 수자원 정책의 사업효과를 확인할 수 있다. 본 연구에서 개발된 지역간 수자원의 취약지수와 평가지수는 수자원 정책목표의 설정과 사업이행의 우선지역을 선정하는데 이용할 수 있다.

유역의 수문기상학적 특성을 분석하거나 수자원계획을 수립하는 과정에서 필수적인 사항은 증발산에 대한 정량적인 특성을 파악하는 것이다. 일반적으로 증발산량에 대한 정량적인 분석은 기온, 풍속 등 기상학적 인자를 바탕으로 잠재증발산량 또는 기준증발산량을 추정하는 방법을 이용하고 있으며, Hargreaves 공식은 기온자료를 이용하여 기준증발산량을 산정할 수 있는 간단한 경험식이라 할 수 있다. 본 연구에서는 Hargreaves 공식을 우리나라에 적용함에 있어 보다 정확한 기준증발산량 추정이 가능하도록 공식의 매개변수를 지역화하기 위한 연구를 수행하였다. 먼저 일사량 관측자료와 기온과의 관계를 검토하여 수정 관계식을 도출하였으며, 수정 관계식과 Penman-Monteith 방법에 의한 기준증발산량 산정 결과를 이용하여 Hargreaves 공식의 매개변수 지역화를 수행하였다. 또한 매개변수와 기온과의 관계분석을 통해 기온자료로부터 Hargreaves 공식의 매개변수를 추정할 수 있는 관계식을 제안하였으며, 이에 대한 검증을 수행하였다. 연구결과, 우리나라에서 기존 Hargreaves 공식을 그대로 이용할 경우 Penman-Monteith 방법에 비해 과대 또는 과소 산정될 수 있음을 확인하였으며, 지역화된 매개변수를 이용할 경우 정확도가 크게 개선되고 있음을 확인하였다. 또한 기온자료로부터 Hargreaves 공식의 매개변수를 추정할 수 있는 관계식에 대한 검증을 통해 본 연구에서 제안한 관계식의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

포유동물 생식세포를 생산하는 정자형성과정은 정원줄기세포 (spermatogonial stem cells, SSCs)가 일생 동안 정소 내 기저부에 존재하면서 계속적인 증식을 통해 그 수를 유지하고, 그 중 일부가 감수분열에 진입하여 남성생식세포인 정자를 생산하는 일련의 과정이다. 신생 및 성체의 정원줄기세포는 의학과 접목하여 불임 및 저출산 치료에 크게 기여할 것으로 사료되어, 이미 많은 연구자에 의하여 활발히 연구가 진행되고 있다. 그러나 이중 성체 정소 유래의 정원줄기세포는 신생 정소에 비하여 체세포당 비율이 매우 낮아 이를 분리하여 배양하기 위해서는 효율 높은 정원줄기세포의 분리 방법의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구는 인간에 적용하기에 가장 적합하다고 생각되는 조직이식 방법을 통하여 성체 생쥐의 정원줄기세포를 과밀화하고, 이렇게 얻어진 세포를 체외에서 배양하고자 하였다. 6～8주령의 정상적인 정자형성과정이 일어나고 있는 성체 생쥐 (BDF1)의 정소를 분리하였고, 정소 내 존재하는 분화된 생식세포를 줄여주기 위하여 면역이 결핍된 누드마우스의 등쪽에 이식하였다. 이때 생착효율을 알아보기 위하여 실험군은 3개 (whole testis under dorsal skin, slice testis under dorsal skin and whole testis in the abdominal cavity)의 그룹으로 나누어 이식하였다. 이식 2～4주 후 이식한 정소 조직을 채취하여 일부는 기존의 방법 (정소 조직의 이식방법을 사용하지 않은 대조군)과 비교해서 조직이식을 시행 후 세정관내 존재하는 정원줄기세포의 비율을 조직화학적 방법으로 비교 분석하였다. 나머지 조직은 개개의 세포로 분리하여 정원줄기세포의 증식 및 유지에 필요한 성장인자 (GDNF, bFGF, LIF, EGF, IGF-1)를 첨가한 후 배양하였으며, 7～10일마다 계대배양하였다. 배양된 세포는 RT-PCR, AP staining, TUNEL staining, Immunocytochemistry 및 FACS analysis를 통하여 정원줄기세포 특징을 분석하였다. 이식 2주 후 3그룹 내 정원줄기세포가 포함되어 있는 비율은 각각 93% (13/14), 92% (12/13), 57% (4/7)로 나타났으며, 이식된 조직의 seminiferous tubules내에는 분화된 생식세포가 사라지거나 퇴화된 것을 확인하였다. TUNEL assays를 통하여 Whole과 Sliced testis 그룹에서는 7.3±3.3%과 8.3±3.9% 만이 세포사가 진행되는 세포를 관찰한대 반하여 Abdominal cavity에 이식한 군에서는 70.9±16.2%로 매우 높은 세포사율을 관찰하였다. 체외배양 기간 동안 정원줄기세포의 colonization 효율은 이식하지 않은 대조군에 비하여 높게 관찰하였다. 조직 이식 후 배양한 성체 유래 정원줄기세포는 위 성장인자가 포함된 배양액에서 2.5달 (8계대) 동안 성공적으로 유지 배양되었다. 배양된 세포는 정원줄기세포의 특징인 AP activity를 강하게 나타냈으며, 표지인자인 Thy-1와 GFRα-1 또한 강하게 발현되는 것을 FACS와 Immunocytochemistry를 통하여 확인하였다. 또한 RT-PCR를 통하여 정원줄기세포 표지유전자 마커인 integrin β1, mvh, ngn3 mRNA는 강하게 발현되는데 비하여 생식세포 분화유전자 마커인 piwil2, stra8, c-kit, TH2B and TP-1 mRNA는 발현되지 않거나 약하게 발현되었다. 조직이식을 통하여 성체 내 존재하는 극소수의 성체 정원줄기세포의 분리 및 배양이 가능함을 확인하였다. 이러한 생쥐 모델 시스템을 인간에게 적용할 경우 autologous한 조직이식을 통해 단순화된 방법으로 정원줄기세포 분리 및 배양이 가능할 것으로 사료된다.

Protein arginine methyltransferase (PRMT) family 단백질은 히스톤 H3의 arginine 잔기를 메틸레이션 시켜줌으로써 chromatin remodeling을 유발하여 다양한 유전자의 전사를 활성화시켜 주는 것으로 알려져 있다. Coactivator-associated arginine methyltransferase 1 (CARM1/PRMT4)이 그 중의 하나로, 이는 발생과정에서 폐세포로의 분화에 관여하는 것으로 알려져 있으며, 세포의 종류에 따라서 지방세포와 근육세포로의 분화에 영향을 줄 뿐만 아니라, 생쥐 배아줄기세포의 전분화능 유지에도 관여한다는 연구 보고가 있다. 그러나 CARM1이 인간 중간엽 줄기 세포 (hMSCs)에 어떤 영향을 미치는지에 대해서는 현재까지 알려진 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 인간 중간엽 줄기세포에 CARM1 단백질을 직접 도입함으로써 변화되는 유전자의 발현 양상을 관찰하였다. 먼저, CARM1 단백질에 세포침투단백질 (cell-penetrating peptide) 서열을 접합시킴으로써, CARM1 단백질이 효율적으로 세포 내로 도입되도록 하였으며, 그 결과 CARM1 단백질이 6시간 내에 충분히 세포막을 통과하여 세포질 및 핵 내로 이동하며, 24시간 내에는 대부분의 단백질이 핵 내에 존재하는 것을 관찰하였다. 또한 도입된 CARM1 단백질이 히스톤 H3의 arginine 잔기를 메틸화시키는 것을 확인하였다. 이렇게 순수분리 정제된 재조합 CARM1 단백질의 처리 후, chromatin remodeling이 일어난 인간 중간엽 줄기세포의 유전자 발현 변화 양상을 microarray를 통해 확인한 결과, 지방세포, 골세포, 근육세포, 신경세포, 그리고 췌장세포 분화에 관여하는 전체 유전자의 약 35～45%의 유전자에서 발현양상의 변화가 나타났다. 따라서 본 연구는 재조합 CARM1 단백질의 세포 내 직접 도입이 CARM1 유전자의 도입으로 우려되는 문제들을 보완하면서도 CARM1 단백질 본연의 기능을 효과적으로 수행한다는 것을 보여주며, 생체 친화적 단백질에 의한 인간 중간엽 줄기세포의 유전자 발현 양상의 변화를 통해 그의 분화와 관련한 임상적 이용의 가능성을 보다 높일 수 있다는 점을 시사한다.

Estrogen related receptor β(Esrrb)는 오르판 수용체 중 하나로 전분화능 관련유전자인 Oct4와 Nanog의 발현을 조절함으로써 줄기세포의 미분화를 유지시키고, 지속적인 자기 복제를 가능케 하는 유전자로 알려져 있다. 또한 Feng 등 (2009)은 체세포에 Oct4, Sox2와 함께 Esrrb 유전자를 함께 도입하면, 유전자가 변형된 체세포가 배아 줄기세포와 유사한 유도만능줄기세포로 리프로그래밍(reprograming)되어 진다는 결과를 보고한 바 있다. 본 연구에서는 인간 ESRRB 단백질을 양수유래줄기세포 내로 직접도입하는 방법을 개발하고, 이를 통해 전분화능 관련유전자의 기능 조절을 확인하고자 하였다. 클로닝 된 인간 short-form ESRRB를 세포투과 펩타이드(cell-penetrating peptide, CPP)의 일종인 R7(아르기닌 7개)에 접합(Fusion)하였고, 합성단백질 (R7-ESRRB-His6)의 형태로 배양중인 인간 양수 유래 줄기세포에 처리하여 세포내로 도입하였다. R7-ESRRB-His6 단백질은 5시간 내에 세포막을 통과하였고, 24시간 내에 핵 내로 이동하였다. 또한 핵 내로 이동한 ESRRB 단백질은 OCT4와 NANOG 유전자의 발현을 증가시켰을 뿐만 아니라, 또 다른 전분화능 관련유전자인 SOX2의 발현도 함께 증가시킨다는 것을 확인하였다. 이상의 결과는 세포투과 펩타이드와 유전자의 접합을 통해 생산된 R7-ESRRB-His6 합성단백질이 양수유래줄기세포내로 원활하게 도입되는 것을 확인하였고, 유전자의 변형 없이 전분화능 관련유전자의 기능을 조절할 수 있는 방법임을 확인하였다.

난자 및 정자형성과정은 성에 따라 차이가 일부 있지만 생식줄기세포 (germ-line stem cells)의 증식을 통해 그 수를 유지하고, 그 중 일부 또는 전부가 감수분열에 진입하여 생식세포인 정자와 난자를 생산한다. 따라서 생식세포의 형성과정은 세포의 증식과 성장, 분화 기작을 연구할 수 있는 매우 훌륭한 시스템으로 여겨져 과거로부터 많은 연구가 진행되어왔다. 더욱이 인간에서 보조생식술과 동물 생명공학의 발전을 통해 그 중요성은 더욱 커지고 있으나, 그 체외배양 모델시스템이 없어 최근까지의 연구에는 많은 어려움이 있었다. 과거에 많은 연구자들에 의해 생식세포의 배양, 정소와 난소의 기관 배양 등이 시도된 바 있으나, 대부분 단기간 내 성공일 뿐 장기간 배양에는 어려움이 있었다. 하지만 교토대학의 Shinohara 교수팀에 의해 체외에서 정원줄기세포의 장기간 증식 배양법이 확립되었고, 또 배양된 정원줄기세포가 정소 세정관 내에 이식을 통해 정자형성과정을 재현할 수 있음이 확인되어 이 분야의 연구와 응용연구는 활성화되기 시작했다. 또한, 최근 들어 배아줄기세포, 성체줄기세포와 같은 여러 종류의 전분화능 줄기세포에서 생식줄기세포 또는 생식세포로의 분화가 일부 성공됨에 따라 생식세포의 증식과 분화의 조절기작이 일부 밝혀지고 있다. 따라서 이러한 연구성과 는 현재까지 치료가 불가능한 비폐쇄성 무정자증환자의 불임치료 방법으로의 발전 가능성을 제시할 뿐 아니라 동물생명공학분야로의 응용가능성을 더욱 높여주고 있다. 본 연제에서는 실험동물과 인간의 줄기세포로부터 생식세포의 분화에 관한 최근 연구를 정리하고, 이를 이용한 기초연구, 산업, 임상치료에의 적용가능성을 제시하고자 한다.

수자원개발의 한계와 수질의 오염으로 인해 제한된 수자원을 효율적으로 이용하고 수질을 보전하기 위한 통합수자원관리가 절실히 요구되는 상황이다. 최근 이를 위해 수자원을 통합적으로 평가하여 계획의 수립을 지원할 수 있는 통합수자원평가계획모형(K-WEAP)을 개발하였다. 본 연구에서는 3가지 부문에서 K-WEAP의 적용성을 평가하였다. 첫째는 수자원장기종합계획에 적용한 K-WEAP의 물 수급 전망 과정과 분석결과를 통하여 수자원 계획의 도구로서 K-WEAP의

본 연구에서는 금강유역의 물이용과 댐의 영향에 의한 하천유황의 변화를 평가하였다. 유황변화의 압력지표로서 하천수 이용률과 담수지수를 분석하였다. 유황의 정량적인 변화 분석을 위하여 유황곡선, 유황계수, 홍수 및 갈수 빈도분석과 유량변동분석법을 적용하였다. 8개 분석 대상지점의 결과는 댐 건설전의 유황과 비교할 때 댐과 물이용의 영향으로 고유량 범위에서는 감소하고, 저유량 범위에서는 증가하고 있음을 구체적인 수치로 확인하였다. 금강유역은 연평균유출량의 2

단분화성 정원줄기세포의 장기간 체외배양 중에 확립되는 다분화능 정원줄기세포는 배아줄기세포와 유사한 특성을 가져 3배엽성 세포로 체외분화가 가능하며 기형종을 형성할 수 있다. 본 연구에서는 선행 연구를 통해 outbred 생쥐(ICR strain)로부터 확립된 다분화능 정원줄기세포의 형질전환 가능성을 확인하며, 배아 내로 주입하여 유전적 키메라를 형성하는 효율을 배아줄기세포와의 비교를 통하여 검증하고자 하였다. 다분화능 정원줄기세포를 넣은 배아로부터 태어

This study was conducted to develop an efficient cryopreservation method of human embryonic stem (ES) cells using vitrification. In an initial experiment, sub-clumps of human ES cells (CHA-hES3 and CHA-hES4) were vitrified using grids after incubation with STO feeder cells for 1 or 16 h (Groups 1-1 and 1-2, respectively). After storage for months, thawed clumps were re-plated on a fresh feeder layer. The survival rates of warmed CHA-hES3 and CHA-hES4 cells of Group 1-2 were significantly higher than those of the corresponding Group 1-1 cells. In the second experiment, human ES cells were vitrified after incubation with feeder or feeder-conditioned medium (Groups 2-1 to -7). Relative mRNA expression of BM proteins and survival rates were increased following incubation of ES cells with fresh feeder cells for 16 h. In conclusion, increasing of tight adhesion between ES cells by extended incubation with feeder could reduce cryoinjury after vitrifying/warming.

멜라토닌(N-acetyl-5-methoxytryptamine)은 포유동물의 뇌의 송과선에서 분비되는 호르몬으로 수면과 생체 리듬 등을 조절하고 난소 기능과 번식에도 영향을 미친다. 또한, 강력한 scavenger로서 항산화제의 역할을 한다. 이 연구의 목적은 멜라토닌이 생쥐 난구세포-핵낭(germinal vesicle, GV) 시기 난자 복합체의 체외성숙에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 3주령의 ICR 암컷 생쥐의 난소에서 회수된 난자-난구세포 복합체

가뭄기간의 효율적인 저수지 운영은 가뭄계획에서 중요한 요소이다. 본 연구에서는 가뭄기간에 저수지의 용수공급능력을 모니터링 할 수 있는 새로운 가뭄지수로서 물공급능력지수(Water Supply Capacity Index, WSCI)를 개발하였다. WSCI는 극심한 기상조건하에서 각 저수지가 수요량에 대해 어느 정도 기간 용수를 공급할 수 있는가를 평가할 수 있는 정량적 지표이다. WSCI는 가뭄기간의 저수지 운영을 위한 의사결정에 대한 유용한 정보를 제공

지속가능한 발전의 개념은 국제적으로 개발과 환경의 보전의 논쟁의 중심이 되고 있으며, 수자원 개발과 관리는 이들 논쟁에서 가장 중요한 부분을 차지하고 있다. 지속가능한 발전의 많은 개념이 제시되고 있지만 수자원 분야에서는 그 실행이 미비한 실정이다. 본 연구에서는 지속가능한 수자원개발과 관리에 대한 개념을 정립하고 이를 평가할 수 있는 지표에 대해 알아보았다. 또한 국내실정에 맞는 지표를 개발해 국내 수자원의 지속가능성을 평가하였으며, 국외에서 개발된

수자원장기종합계획에서는 물의 과부족 또는 가용한 물을 정량적으로 평가하기 위해 물수지 분석을 실시한다. 물수지 분석은 미래 예측되는 용수수요량과 공급가능량을 비교하는 단순한 과정이지만, 분석 과정에 포함되어 있는 자료와 모형의 불확실성으로 인하여 물수지 분석을 실시한 각종 보고서마다 서로 다른 결과를 보여주고 있어 국민의 신뢰를 얻지 못한 실정이다. 본 연구에서는 Monte Carlo simulation 기법 중 Latin Hypercube sampli