양상추는 신선편이 채소 중 가장 중요한 원료 중 하나이다. 양상추는 수확 및 저장 중에 발생한 갈변이나 물러짐 등 표면 결함 발생하기도 하며 또한 수확 중 애벌레나 민달팽이 등 이물질이 포함하기도 한다. 세척공정을 통해 이러 한 애벌레나 이물질을 제거하지만, 세척과정 중에 완벽하게 제거되지 않은 결함들은 작업자가 육안으로 판별하여 일 일이 수작업으로 제거하고 있다. 이러한 육안 선별은 노동력이 많이 소요되고 작업능률이 낮아 자동 선별 요구도가 높다. 본 연구에서는 초분광 영상 기술을 이용하여 신선편이 양상추의 결함 검출 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 가시광 및 근적외선 영역의 반사광 영상 측정부, 시료 이송부, 시료 반전부, 결제거부로 구성되어 신선편이 양상추의 앞면과 뒷면 모두의 결함을 동시에 검출한다. 이 시스템을 이용하여 애벌레 검출 알고리즘을 개발하였으며, 그 결과 신선편이 양상추의 이물질 결함이 가능하였다.

미세유로는 농식품 분야에서 기존 기술의 단점을 보완할 기술로 주목받고 있다. 미세유로는 나노 또는 마이크로 크 기의 유로를 이용하여 극도로 작은 부피의 유체를 다루는 기술을 말하는 것으로, 의료진단, 생물학적 분석, 신약 개발, 화학물질 합성, 생명공학, 유전자 염기서열 해독 등에서 활발하게 사용되고 있다. 미세유로를 이용할 경우 분석장치 등의 부피를 소형화할 수 있으며 운전비용과 분석시간을 절감할 수 있다. 미세유로는 최근 들어 농식품 분야에서도 활발하게 연구되고 있으며, 이 기술을 이용할 경우 분석 또는 가공 과정의 자동화를 실현시킬 수 있다. 이 연구에서는 미세유로의 원리와, 유체제어, 농식품 분야에서의 활용 예, 그리고 향후 연구 전망 등을 조사하였

붉은곰팡이병균(Fusarium)은 맥류의 출수기에 많은 비가 내려 습도가 높거나 기온이 10~25℃ 환경 조건에서 병원균 이 급속하게 증식되어 발생 빈도가 증가하게 되는 특징이 있다. 이러한 붉은곰팡이병균에 감염된 피해 이삭은 껍질이 갈색으로 변색되고 분생포자 형태의 붉은색 곰팡이로 뒤덮이게 된다. 붉은곰팡이병균에 감염된 곡물은 수량이 감소되 고 품질이 저하되어 경제적 손실을 일으키게 되어 이를 사전에 신속하게 판별할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 붉은곰팡이병균에 감염된 겉보리 시료와 정상 겉보리 시료를 가시광선 및 근적외선(visible and near-infrared; VNIR) 초분광 영상 시스템을 이용하여 비파괴적이고 신속하게 판별하기 위해 수행되었다. 붉은곰팡이병균에 감염된 겉보리 시료는 총 298립이고 대조군(control)로 사용한 정상 겉보리 시료는 총 127립을 사용하였다. VNIR 초분광 영상 시스템은 파장대역이 403~998 nm이고 시스템의 구성은 EMCCD 카메라, 영상분광기(imaging spectrograph), 할로겐 램 프, C 마운트 렌즈, 시료대 등으로 구성되었다. 모든 시료는 종구(groove)를 기준으로 앞면과 뒷면을 구분하여 측정하였 으며 획득한 초분광 영상은 배경을 제거하여 겉보리 시료에 대한 관심영역(ROI)을 추출하였다. 정상 및 감염 시료를 판별하기 위한 최적 파장대역의 선발은 분산분석(ANOVA)을 적용하였으며 선발된 최적 파장 대역은 문턱값을 이용하 여 이치화 영상으로 변환하여 오염 겉보리 검출에 대한 판별률을 계산하였다. VNIR 초분광 영상 시스템을 이용하여 붉은곰팡이병균에 감염된 다수의 겉보리 시료를 비파괴적이고 신속하게 검출할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

맥류에서 발생되는 붉은곰팡이병균(Fusarium)의 제2차 대사산물인 deoxynivalenol (DON), nivalenol (NIV), zearalenone (ZEA) 등과 같은 곰팡이 독소는 수확후 처리과정에서 소멸되는 경우도 있지만 이미 생성된 독소들은 농산물에 잔류 하게 된다. 발암물질로 알려진 곰팡이독소는 열에 안정적인 특성으로 인해 조리 및 가공 후에도 분해되지 않기 때문 에 오염된 농산물이나 식품을 사전에 선별하여 폐기하는 것이 중요하다. 기존 곰팡이독소 검출을 위해 사용되는 방법 으로는 Thin layer chromatography (TLC)법과 HPLC법이 있으며 최근 aflatoxin 등을 비롯한 주요 곰팡이독소 분석용으 로 효소면역분석법(ELISA)이 도입되고 있다. 이러한 화학분석법의 경우에 정확성은 높지만 분석에 대한 전체적인 과 정을 수행하기 위해서는 고가의 장비와 전문 인력이 요구되고 있으며 최종 결과를 획득하기 위해서 장시간이 소요되 는 단점이 있으며 다량의 시료를 분석하기에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 근적외선 분광 기술을 적용하여 곰팡이독소(DON)에 오염된 겉보리 시료와 정상시료를 신속하게 판별하기 위해 수행되었다. 겉보리 시료에 적용된 곰 팡이독소(DON)의 농도는 0, 1, 10, 100 ppm으로 하였으며 용매는 물을 이용하였고 1, 12, 24시간 동안 초음파, 진탕, 정치의 3가지 방법을 이용하여 독소를 침투시켰다. 각각의 처리조건별로 15립의 겉보리 시료를 조제하였으며 파장대 역이 1,175~2,170 nm 분광센서를 이용하여 3회 반복 측정하였다. 오염됨 시료와 정상시료를 판별하기 위해서 PLS-DA (Partial least square discrimination analysis) 모델을 개발하였으며 물에 정치하여 조제한 100 ppm 곰팡이독소 감염 겉보리 시료와 정상 시료에 있어서 정상에 대한 판별율은 100%였으나 감염 시료에 대한 판별율은 34.6%로서 저 조하였다.

황색포도상구균 식중독은 해당 균이 세포 밖으로 분비 하는 장독소에 의해 발병되며, 지금까지 밝혀진 16가지 독소 중 내열성이 가장 강하고 흡입중독으로 쉽게 질환을 일으킬 수 있는 Staphylococcal enterotoxin B형을 분리해 내는 방법에 대해 연구하였다. 분자량 26-29 kDa의 단순 단백질인 SEB를 분리 및 정제하기 위한 방법으로 fast protein liquid chromatography (FPLC)를 이용하였으며, 정제율을 높이기 위해 ion exchange chromatography와 gel filtration chromatography의 두 과정을 거쳤다. 실험 결과 SEB의 분리 조건은 CIEX에서 WorkBeads 40S컬럼 의 분리능이 가장 좋았고, 염 농도 15%에서 SEB가 분리 됨을 확인하였다. CIEX에서 획득한 분획으로 단백질을 크기별로 나누는 GF를 실시하였을 때, Sephacryl S-100 컬럼을 사용하여 정제된 SEB를 획득할 수 있었다. 시료 가 컬럼을 통과할 때 염 농도가 효율적으로 조절될 수 있 도록 하고 SEB를 농축하려 시도한 투석 및 완충액 치환 방법은 전체적인 단백질량 손실을 가져오는 것으로 나타 났다. 본 연구에서 개발된 독소 분리 및 정제 방법은 향 후 다른 장독소 분리에도 활용할 수 있으며, 식중독 신속 진단법 개발 및 항체 생산 발전에 효율을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

Melamine has been reported to be responsible for kidney stones and renal failure among infants and children. Con-ventional detection methods, High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) and Gas Chromatography (GC), aresensitive enough to detect trace amounts of the contaminant, but they are time consuming, expensive, and labor-intensive. Hyperspectral imaging methods, which combine spectroscopy and imaging, can provide rapid and non-destructive means to assess the quality and safety of agricultural products. In this study, near-infrared hyperspectralreflectance imaging combined with partial least square regression analysis was used to predict melamine particleconcentration in dry milk powder. Melamine particles, with concentration levels ranging from 0.02% to 1% byweight ratio (g/g), were mixed with dry milk powder and used for the experiment. Hyperspectral reflectance imagesin the wavelength range from 992.0nm to 1682.1nm were acquired for the mixtures. Then PLSR models weredeveloped with several preprocessing methods. Optimal wavelength bands were selected from 1454.5nm to 1555.6nm using beta-coefficients from the PLSR model. The best PLSR result for predicting melamine concentration inmilk powder was obtained using a 1st order derivative pretreatment with Rv=0.974, SEP=±0.055%, and F=6.

본 연구에서는 정상 콩과 이에 혼입되는 이물질을 판별하기 위해 900 nm에서 1800 nm의 파장대역에서 단색화장치가 장착된 근적외선 분광장치를 이용하여 획득된 콩과 이물질의 반사 스펙트럼의 세기를 이용하여 각각의 판별예측모델을 개발하고 그 성능과 판별정확도를 검증해보았다. 정상 콩 60 립과 이물질 60 점을 각각 2 회 반복하여 측정한 총 240 개의 반사스펙트럼에 대해서 모델 개발용인 calibration group으로 168 개를, 나머지 72 개는 개발된 모델을 예측하는 prediction group으로 나누어 사용하였다. 획득된 스펙트럼은 광원의 불안정함, 시료의 크기와 형태에서 기인되는 여러 변이들을 최소화하기 위해 다양한 수학적인 전처리를 적용하였으며 판별예측모델의 개발을 위해 PLS-DA와 SIMCA 방법을 사용하여 모델의 예측 성능과 판별율을 검토하였다. PLS-DA에서 모델 개발에 사용된 84 개의 정상 콩 스펙트럼 CLASS I은 적용된 모든 전처리에서 100%의 판별율을 보여주었으며 이물질 스펙트럼 CLASS II에서도 SNV 전처리를 제외하고는 모두 100% 이물질로 판별하여 분류하였다. 개발된 PLS-DA의 모델에 대한 prediction group의 검증에 있어서는 평균값 정규화 전처리 방법이 정상 콩과 이물질에서 100% 판별율을 보여주었다. SIMCA를 이용한 이물질 판별예측모델 개발은 PLS-DA와 비교할 때 상대적으로 저조한 판별율 결과를 나타냈으며 최대값 정규화와 일정 범위값 정규화의 전처리 방법을 적용한 모델이 평균 판별율 94.4%로 다소 양호한 결과를 보여주었다. 따라서 콩에 혼입되어 있는 이물질을 판별하는 시스템을 개발하는 데 있어서 근적외선 분광장치를 이용하여 획득한 반사도 스펙트럼은 PLS-DA로 판별예측모델을 개발하고 최적의 전처리 방법을 적용한다면 콩과 이물질의 선별시에 보다 나은 판별율을 얻을 수 있을 것이다.

본 연구에서는 고춧가루의 매운맛을 내는 주성분인 캡사이신 함량을 신속하게 측정할 수 있도록 근적외선 흡광도를 측정할 수 있는 시스템을 구성하였다. 이를 이용하여 동일지역(영광군)에서 생산된 맵지 않은 일반 품종의 고춧가루와 우리나라에서 아주 매운 고추로 알려진 청양 품종의 고춧가루를 혼합하여 만들어진 시료에 대하여 입자의 크기별로 캡사이신 함량을 예측할 수 있는 PLSR 모델을 개발하였다. 고춧가루 입도별로 캡사이신 함량의 예측성능을 향상시키기 위한 스펙트럼 전처리 조건을 구명하였으며, 입도가 캡사이신의 함량 예측에 미치는 영향을 구명하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 고춧가루의 근적외선 흡광도 측정 시스템은 1100-2300 nm 대역에서의 근적외선 흡광도 측정용 AOTF-NIR Spectrometer, 여러 부위의 흡광도를 측정하기 위하여 제작된 시료 회전판, 시료 회전판을 회전시키는 모터, 회전판의 속도를 조절하는 속도조절장치와, 시료 용기 등으로 구성되었다. (2) 1100-2300 nm의 대역에서 고춧가루와 순수 캡사이신 분말의 스펙트럼을 측정한 결과 고춧가루의 스펙트럼 피크들과 캡사이신의 스펙트럼 피크가 유사한 대역에서 나타나, 근적외선 분광법을 이용하여 고춧가루의 캡사이신 함량 예측이 가능한것으로 판단되었다. (3) 고춧가루 입도별(0.425 mm이하, 0.425-0.71 mm, 0.71-1.4 mm)로 획득한 근적외선 흡광도에 대하여 전처리를 달리하여 개발한 캡사이신 함량 예측용 PLSR 모델을 교차검증한 결과 결정계수(RV2)는 0.948-0.979, 예측오차(SEP)는 6.56-7.94 mg% 범위에서 나타났으며, 입도가 작을수록 예측성능이 우수하였다. (4) 3가지 입도를 통합한 고춧가루(입도 1.4 mm이하)에 대하여 캡사이신 함량 예측모델 개발을 위한 최적의 스펙트럼 전처리 조건은 영역 정규화, SNV와 1차 미분 3가지를 순차적으로 적용하는 것이었으며, 이를 이용하여 PLSR 예측모델을 개발하여 교차검증으로 검증할 때 결정계수(Rv2)는 0.959, 예측오차(SEP)는 8.82 mg%로 나타났다. (5) 입도가 구분된 고춧가루에는 입도별 예측모델을 적용하고, 입도가 구분되지 않은 고춧가루는 통합 입도 예측모델에 적용함으로써 캡사이신 함량의 예측정확도를 향상시킬 수 있을 것으로 판단되었다.

지구온난화에 따른 이상기후 발생으로 강풍 또는 태풍의 피해가 증가함에 따라 풍하중의 영향이 지배적인 도로정보시설물의 내풍성능향상 및 내풍설계기준 정립의 필요성이 대두되고 있다. 따라서, 내민식 도로표지판의 내풍안전성 확보를 위해 국내외 내풍설계기준을 비교 검토하였으며, 3차원 탄성모형 진동실험을 수행하여 자연상태의 내민식 도로표지판의 동적거동 및 내풍안전성을 확인하였다. 본 논문에서는 각 설계기준별 구조해석결과와 3차원 탄성모형 진동실험(자연풍 상태)의 변위에 의한 구조해석결과 를 비교 검토하여 기존 내풍설계기준의 타당성에 대한 검증을 시도하였다. 해석결과의 비교를 통하여 기존 내풍설계기준의 풍하중 적용시 임의방향에 대한 풍하중고려 및 내풍안전성 확보를 위한 단면 개선이 요구됨을 확인하였다.

본 연구에서는 현재 일반가정이나 영업소에서 사용중인 액화석유가스 용기용밸브의 문제점을 제시하고, L.P 가스사고를 예방할 수 있는 LPG용 과류밸브의 과류차단장치를 개발제작함에 있어 고압가스 안전관리기준 통합고시 제12장 4절 과류차단형 액화석유가스 용기용밸브에서 규정한 과류차단 성능시험을 실시하는데 필요한 여러 가지 변수를 선정하여 차단장치의 형상에 따른 최적의 차단 유량 범위를 찾고자 실험을 실시하였으며, 보다 궁극적으로는 일반 용기용밸브가 가진 문제점을 조속히 해결하고 진정한 의미의 안전밸브를 개발하는데 목적이 있다.

TiC 입자를 강화재로 한 AI금속기지 복합재료를 액상교반법으로 제조하는데 따른 제조조건과 물성특성과의 관계를 조사하였다. TiC 입자는 중량비 10%를 첨가하였으며, 젖음성을 향상시키기 위하여 1.5wt%의 Mg을 첨가하였다. TiC입자 첨가에 의하여 내마모 특성, 인장강도, 경도 등이 증가 되었으나 과도한 교반은 기계적 특성을 저하시켰다. 본 실험조건에서 교반 속도의 최적조건은 500rpm이었다. Wetting agent로서 첨가한 Mg은 기지에 고루 분산하였다.

바위솔의 추출물로부터 항산화 활성 및 동물 항암세포를 이용한 생물학적 특성을 조사 해 본 결과는 다음과 같다. 생육지별 DPPH 프리라디칼 소거 및 xanthine/xanthine oxidase 억제 활성비교에서 재배지에서 수확한 시료의 활성이 6.07(IC50:μg/ml)로 가장 높았다 생육시기별 DPPH 프리라디칼 소거 및 xanthine/xanthine oxidase 억제의 활성은 9월 수확물이 가장 활성이 높았다. 실리카겔 컬럼크로마토그래피를 이용한 항산화물질 분리결과에서 S-4 분획물의 DPPH와 xanthine oxidase 억제활성이 5.02(IC50 : μg/ml)와 6.18(IC50:μg/ml)을 나타냄으로써 높은 분리효율를 보였다. 항산화활성이 가장 높았던 LH-4 분획물의 주요화합물은 GC/MS에 의하여 지방산, 폴리페놀화합물 및 페놀유도체로 동정되었으며 alpha-androsta-7,14-diene과 1,2,3-benzenetriol이 주 물질이었다. POD 및 SOD 활성은 생육지간에 재배지, 산, 바닷가 순으로, 생육시기간에는 시기가 늦을수록 높게 나타났다 SOD 동위효소의 밴드수는 전 생육지, 전 생육시기에서 공히 2개의 밴드가 나타났으나, 그 세기는 재배지와 9월의 수확물이 가장 높은 활성을 나타내었다. 정제된 LH-4 분획물은 HL-60 세포의 종양증식을 억제시켰으며 종양유발유전자와 IPTG로 콜로니 형성을 유도한 암세포(2-12 cells)에서 분획물 400ppm 처리와 negative control 처리간의 colony형성은 유의차가 없었다.

한국에서 자라고 있는 옻나무속 3종의 항산화력을 조사하여 본 결과, 옻나무속 3종의 각 부위별 ethyl acetate 추출물에 대한 항산화능은 개옻나무의 경우 잎과 줄기에서 각각 32, 34 μg/ml, 옻나무의 경우 잎과 줄기에서 각각 39,21 μg/ml의 활성을 나타내었다. Sephadex LH-20 column chromatography를 이용하여 줄기 부위의 추출물을 12개의 fraction으로 분리하여 항산화능을 측정한 결과, fraction No.3이 가장 높은 항산화 활성을 나타내었으며, 옻나무가 1.5, 붉나무가 1.9, 개옻나무가 2.3 ug/ml DPPH가를 나타내었다. 줄기 추출물로부터 2-propenoic acid (Caffeic acid), Benzoic acid (Gallic acid), 7-hydroxy-6- methoxy-2H-1-Benzopyran-2-one (Scopoletin) 등과 같은 phenol계 물질들이 동정되었다. 옻나무속 3종의 부위별 POD 활성 은 잎에 비해 줄기에서 193배 활성이 높게 나타났고 종간에는 붉나무가 0.58 unit/mg protein로 가장 높게 나타났으며 옻나무, 개옻나무 순으로 높게 나타났다. SOD 활성은 옻나무와 붉나무의 잎에 비해 줄기에서 높은 활성이 나타났으나,개옻나무는 잎이 줄기에 비해 25배 높게 나타났다.

토성 및 토양수분에 따른 시호근의 생육특성과 saikosaponin함량 및 항산화효소 활성 변화를 조사해 본 결과, 수분과다 토양에서 는 삼도시 호는 장수시호보다 생육 억제정도가 매우 높았고, 건물중은 과습, 적습, 과건 재배 순으로 높았고, 수분조건에 따른 토성별로는 과건은 식양토, 사양토, 사토 순으로, 적습과 과습시는 사토, 사양토, 식양토 순으로 높았다. 토양수분조건별 saikosapon a, d, c함량은 과건, 적습, 과습 순으로 높았고, 토성간에는 사토, 사양토, 식양토 순으로 높았다. POD 활성은 지상부는 장수시호가 삼도에 비하여 매우 높았고, 토양 수분함량간에는 장수는 과건, 과습, 적습 조건 순으로 높았으나, 삼도시 호는 과건, 적습, 과습 순으로 높았다. SOD활성은 지상부와 지하부 공히 장수시호가 높은 경향이나, 수분조건별로는 과건, 과습, 적습순으로 높았으며, 건조상태의 경우 두 품종 모두 사토에서 높았다. 시호에서 뿌리의 Saikosaponin함량과 POD 및 SOD 함량과는 정의상관을 나타내는 경향이었고 줄기 및 뿌리길이와 POD함량과는 부의 상관을 나타내었다.