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.

Haemaphysalis longicornis는 사람과 동물에게 여러 심각한 병원체를 전달하는 주요 매개체로, 한반도에 널리 분포하고 있다. H. longicornis는 Rickettsia spp., Borrelia spp., Francisella spp., Coxiella spp., 그리고 중증열성혈소판 감소증후군 바이러스 (SFTS virus) 등을 매개하는 것으로 알려져 있다. 국내에 서식하는 H. longicornis의 미생물 군집과 관련된 연구는 많이 진행되지 않은 것으로 확인되었다. 이 연구는 한반도 내 다양한 지역에서 채집된 H. longicornis의 미생물군집 다양성을 지역별, 성장 단계 및 성별에 따라 분석하였다. 2019년 6월부터 7월까지 질병관리청 권역별기후변화매개체감시거점센터 16개 지역에서 채집한 H. longicornis의 16S rRNA 유전자 V3-V4 영역을 PCR로 증폭 후 Illumina MiSeq 플랫폼으로 시퀀싱하였다. Qiime2를 활용한 미생물 다양성 분석을 통해 총 46개의 샘플에서 1,754,418개의 non-chimeric reads를 얻었으며, 평균 126개 의 operating taxonmic unit (OTU) 을 식별하여 총 1,398개의 OTU를 확인하였다. 대부분의 지역에서 Coxiella spp.가 우점종으로 나타났으며, 특히 Coxiella endosymbiont는 가장 높은 우점도를 보이며, Coxiella burnetii와 계통 발생 학적으로 유사한 것으로 확인되었다. 이 연구를 통해 분석된 결과는 각 지역의 H. longicornis 미생물군집 데이터 베이스 구축에 활용되었으며, 이를 통해 지역별 미생물군집의 특이성을 식별할 수 있게 하였다. 이는 한반도의 H. longicornis에 의한 질병 전파 연구와 이를 통한 공중보건 개선에 기여할 것으로 기대된다.

지속적인 기후변화로 인해 매개 곤충을 통한 다양한 신종감염병이 국제적으로 확산되고 있으며, 발생빈도 또한 증가하는 추세이다. 이러한 매개질병을 관리하기 위해서는 질병을 매개하는 매개체에 대한 정보와 지속적 인 모니터링이 필요하다. 이 연구는 제3급 법정 감염병으로 지정된 중증열성혈소판감소증후근(Severe Fever with Thrombocytopenia Syndrome, SFTS) 및 라임병(Lyme disease) 등의 매개체로 알려져 있는 참진드기를 대상으로 충남 당진 일대에서 2018년부터 2023년까지 총 6년, 4월-11월의 기간동안 월 1회 4개의 환경(무덤, 산길, 잡목림, 초지)에서 드라이아이스 유인트랩을 사용하여 발생밀도를 조사하였다. 그 결과 2018년 16,996마리, 2019년 16,698마리, 2020년 6,417마리, 2021년 7,380마리, 2022년 3,451마리, 2023년 3,465마리로, 총 54,407마리가 채집되 었으며, 초지에서 가장 많이 채집되었다. 채집된 참진드기는 2속 3종으로 작은소피참진드기(Haemaphysalis longicornis), 개피참진드기(H. flava), 일본참진드기(Ixodes nipponensis)이며, 작은소피참진드기 (H. longicornis) 가 42,489마리(78.09%)로 높은 우점도를 보였으며, SFTS 보유 여부를 확인하기 위해 RNA 추출 및 Nested RT-PCR 단계를 걸쳐 전기영동을 수행하였으나 양성 검체는 0건으로 확인되었다. 이러한 연구 결과는 SFTS의 주요 매개 체인 참진드기 발생 양상 파악 및 매개 질병 관리 전략 수립에 기초 자료로서 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

국립기상연구소의 보고에 의하면 최근 한반도의 기온 상승으로 인해 온대내륙성 기후형에 속했던 지점은 온대해양성 기후형으로, 온대해양성 기후형은 아열대습윤 기후형으로 변화하고 있다. 이러한 한반도의 기후 변화는 환경 변인에 민감한 질병 매개 곤충의 분포와 밀도 변화에 영향을 미칠 수 있어 지속적인 모니터링이 중요하다. 이 연구는 철새도래지 내 발생 및 유입될 수 있는 모기와 관련 바이러스 감염률을 확인하기 위해 충남 당진의 철새도래지에서 BG-sentinel trap 및 LED trap을 사용하여 2021년부터 2023년까지 4-11월간 월 2회 수행하 였다. 채집된 모기는 총 3,723마리로, 4속 16종을 확인하였다. 그 중 금빛숲모기 (Aedes (Aedimorphus) vexans nipponii) 가 1,711마리(45.96%)로 가장 높은 우점도를 나타냈으며, 흰줄숲모기 (A. (Stegomyia) albopictus) 와 큰검 정들모기 (Armigeres (Armigeres) subalbatus) 각각 588마리(15.79%), 빨간집모기 (Culex (Culex) pipiens pallens) 269마리(7.23%)로 나타났다. 채집된 모기의 Flavi-virus 감염 여부를 확인하기 위해 RNA 추출 및 RT-PCR을 통해 확인하였으나, 모두 음성으로 확인되었다. 이러한 연구 결과들은 기후변화에 맞추어 변화하는 감염병 매개 모기 의 발생 현황을 감시·예측하는데 유의한 자료로 활용될 수 있으며, 향후 모기 매개 질환 발생을 예측하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

털진드기 유충 (Acari: Trombiculidae)은 쯔쯔가무시증을 전파하는 주요 매개체이다. 털진드기 유충의 발생량 은 가을철에 증가하는 것으로 알려져 있지만, 환경 및 시기에 따라 발생 패턴이 다르게 나타날 수 있어 각 지역에 대한 조사가 필요하다. 이 연구는 충남 예산의 털진드기 발생 양상을 확인하기 위해 2017년부터 2023년까지 36-51 주차 (9-12월)에 걸쳐 현장 조사를 수행하였다. 논, 밭, 수로, 초지에 5m 간격으로 털진드기 트랩을 환경별로 5개씩 설치하여 채집하였다. 그 결과 총 3,257개체로 2017년 1,104마리, 2018년 785마리, 2019년 650마리, 2020년 160마 리, 2021년 139마리, 2022년 233마리, 2023년 186마리 채집되었다. 동정 결과 5속 12종이 확인되었으며 둥근혀털 진드기(Neotrombicula tamiyai)가 1,882개체(57.78%)로 우점도가 가장 높게 나타났다. 이러한 발생 양상에 관한 연구는 매개 질환의 예방 및 관리 전략 수립에 있어 중요한 기초 자료로 활용될 수 있으므로 지속적인 연구와 모니터링이 필요할 것으로 사료된다.

국내 원예작물에서 화분매개곤충의 의존도는 해마다 증가하고 있다. 우리는 사과, 딸기 등 화분매개곤충의 의존도가 높은 주요 과수와 시설작물에 대하여 화분매개곤충의 사용기술을 개발하고 이를 현장에 적용하는 연구를 수행하고 있다. 2021년부터 2022년까지 딸기, 키위 등 5가지 주요 농작물에서 화분매개벌을 적용한 결과, 딸기에서 뒤영벌의 적용결과 기존 꿀벌과 통계적으로 같은 수준의 화분매개효과를 나타내었으며, 하우스에서 농약적용시 하우스 밖으로 벌통을 위치시키는 것이 방치보다 벌의 소실을 20% 더 감소시킬 수 있었다. 인공수분 에 의존하고 있는 씨없는 수박에서 수분수 식재와 꿀벌을 이용함으로 기존 벌 방사보다 16% 착과율을 향상시킬 수 있었다. 시설고추에서 꿀벌과 뒤영벌의 혼합사용시 기존 꿀벌 방사보다 고추 수량이 10% 향상되었고, 토마토 에서 660㎡당 뒤영벌의 봉군량을 1.5배 증가시 토마토 수량은 4.4% 향상되었다. 키위는 꿀벌로 기존의 인공수분 을 충분히 대체할 수 있었고, 인건비가 60%이상 절감되었다. 또한 현재 시판중인 30종의 살충제와 27종의 살균제 에 대하여 24시간내 반수치사를 보인 농약은 각각 살충제 6종와 살균제 4종 이었다. 이어서 2023년부터 참외, 멜론, 사과, 단감에 대한 현장적용연구가 진행되고 있다.

2023년에 국내에서 보고된 적이 없던 외래흰개미 3종이 각각 인천, 서울, 창원에서 발견되었다. 종 동정 결과, 인천에서 출현한 종(Coptotermes gestroi)은 Subterranean termite로 밝혀졌으며, 서울과 창원에서 출현한 종 (Cryptotermes domesticus, Incisitermes minor)은 Drywood termite로 밝혀졌다. 본래 우리나라에는 Subterranean termite 흰개미가 2종이 분포하고 있다고 보고되어 있었으나, 새로운 과 또는 속의 외래흰개미가 발견되면서 국민 들의 우려가 커지고 있다. 국내에서는 일부 외래흰개미를 법적으로 지정(유입주의 생물 2종, 관리병해충 15종)하 여 관리하고 있는데, 해당 흰개미와 그 외의 신규 흰개미의 출현으로 인한 피해가 우려되는 상황이다. 본 연구에서 는 ‘23년 유입된 3종 및 기존 법정관리 외래흰개미, 그리고 국내 유입과 위해가 우려되는 외래흰개미 5과 (Archotermopsidae, Kalotermitidae, Rhinotermitidae, Termitidae, Termopsidae)를 조사하였으며, 이들의 생태적 특 징과 외국의 사례를 통해 외래흰개미 대비 방법에 대하여 고찰하였다.

서부마른나무흰개미(신칭)는(Incisitermes minor) 미국 서부와 멕시코 북부를 포함하여 북미 서부가 원산인 종이며 주택을 포함한 목조 구조물에 치명적인 해충이다. 국내에선 2023년 9월 외래생물신고센터를 통해 경남 창원시 진해구의 한 가정집에서 흰개미 유시충이 발견되었다는 민원 신고로 처음 확인되었다. 그 이후 주변 지역 조사 결과 민원인 주택 주변에서 군집비행하는 흰개미 유시충 및 목재 피해 흔적을 통해 군체를 발견 확인하였다. 또한, 최초발견지에서 약 1km 떨어진 한 아파트 단지의 정자 및 그 일대에서 추가 군체가 확인되었다. 본 연구에서 는 채집된 흰개미의 형태와 유전자 정보를 통해 대상종을 확인하였고, 발견 및 피해 상황 정보를 통해 향후 해당 종의 관리를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

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.

The nuclear power plant (NPP) decommissioning market is expected to expand not only domestically but also overseas. Proven technologies must be applied to decommission NPP. This is based on Article 41-2, Paragraph 2 of the domestic ‘Enforcement Decree Of The Nuclear Safety Act’. Proven technology refers to technology that has verified that it can be applied in the field through demonstration. In other words, in order to carry out NPP decommissioning, verification must be done. Demonstration refers to reducing technological uncertainty and directly verifying services implemented in the field. From a technology commercialization perspective, demonstration requires an approach based on technology readiness level (TRL) from a technology perspective and market readiness level (MRL) from a market perspective. The characteristics of demonstration also differ depending on the characteristics of each field. The demonstration in the field of nuclear energy is the demonstration of demand matching. This is to confirm the feasibility of the technology in the company’s required environment. In order to perform demonstration, a scenario must be derived by reflecting demonstration design considerations. After evaluating the derived scenario, an actual assessment is conducted using lab-based demonstration/virtual environment demonstration/real environment demonstration. What must be preceded by an actual assessment is confirming the consumer’s requirements. In this study, the necessary environment and requirements of consumer’s to perform NPP decommissioning were reviewed. The domestic decommissioning procedure requirements management system presents decommissioning procedures, potential worker accidents, and worker requirements. In the case of foreign countries, it was confirmed that complex wide need, cost benefit, risk reduction, waste generation, operation, reliability and maintenance (RAM) improvement and quantitative measures were evaluated for the technology to be demonstrated. Also the requirements for demonstrating decommissioning need to a detailed review of actual decommissioning cases. Therefore, a comparison must be made between the requirements based on actual NPP decommissioning cases and the requirements derived from this research process. Afterwards, the empirical research approach proposed by the Ministry of Trade, Industry and Energy was applied. The empirical research approach proposed by the Ministry of Trade, Industry and Energy is to secure a track record over a certain period of time and performance under conditions similar to the actual environment in the final research stage at the TRL level 6 to 8. Through this, it will be possible to confirm the suitability of overseas technology for domestic application.

Concentrated effluent and spent ion exchange resins (IERs) from nuclear power plants (NPPs) were generated prior to the establishment of a disposal facility site and waste acceptance criteria have been temporarily stored at the NPPs because their suitability for disposal has not been confirmed. In particular, at the Kori Unit 1, which was the first to start the commercial operation in South Korea, the initially generated concentrated effluent and IERs are repackaged in large size of concrete containers and stored without provided regulation standard. The concentrated effluent is package as cementitious form in 200 L drums and repackaged in concrete containers, case of the IERs were solidified or dehydrated and repackaged in round concrete container. In this study, we review and propose a disposal plan for concentrated effluent and IERs repackaging drums that have not been confirmed to be suitable for disposal from the first operating nuclear power plant, Kori Unit 1, 2. First, the concentrated effluent was stored in four 200 L drums respectively, and then, it was again stored in concrete container and which was poured on top using grouted concrete. Therefore, the process was required by cutting concrete container for extracting the internal drums at first. Internal radioactive waste should be crushed to the suitable waste criteria and solidified, finally disposal in to the polymer concrete high integrity container (PC-HIC). IER was repackaged and disposal in square type of 200 L concrete drums respectively covered the cap. So, extracting the internal drums should be extracted after removing the cap of external concrete container. Cement solidification drums can be crushed and re-solidified or disposed in the PC-HIC. Stored IER after dehydrated can be disposal in PC-HIC. In conclusion, the container was used as a package that repackaging the concentrated effluent and IER was separated into two different types of waste depending on the level of contamination of radioactivity, the polluted area is disposed of as radioactivity contamination or the unspoiled area will be treated as self-disposal waste.

The bentonite buffer material is a crucial component for disposing of high-level radioactive waste (HLW). Several additives have been proposed to enhance the performance of bentonite buffer materials. In this study, unconfined compression tests were conducted on bentonite mixtures as well as pure bentonite buffer material. Joomunjin and silica sands were added at a 30% ratio, and graphite was added at 3% along with bentonite. The unconfined compression strength (UCS) and elastic modulus of pure bentonite were found to be 20% to 50% higher than those of bentonite mixtures under similar dry density and water content conditions. This decrease in strength can be attributed to the reduced cross-sectional area available for bearing the applied load in the bentonitemixture. Furthermore, the 3% graphite-bentonite mixture exhibited a 10% to 30% higher UCS and elastic modulus compared to the 30% sand-bentonite mixtures. However, since the strength properties of additive-bentonite mixtures are lower than those of pure bentonite, it is essential to evaluate thermohydraulic-mechanical functional criteria when considering the use of bentonite mixtures as buffer materials.

The WRK (Waste Repository Korea bentonite) compacted bentonite medium has been considered as the appropriate buffer material in the Korean SNF (Spent nuclear fuel) repository site. In this study, hydraulic properties of the WRK compacted bentonite core (4.5 cm in diameter and 1.0 cm in length) as the buffer material were investigated in laboratory experiments. The porosity and the entry pressure of the water saturated core at different confining pressure conditions were measured. The average velocity of water flow in the WRK compacted bentonite core was calculated from results of the breakthrough curves of the CsI aqueous solution and the hydraulic conductivity of the core was also calculated from the continuous flow core experiments. Because various gases could be generated by continuous SNF fission, container corrosion and biochemical reactions in the repository site, the gas migration property in the WRK compacted bentonite core was also investigated in experiments. The gas permeability and the average of gas (H2) in the core at different water saturation conditions were measured. Laboratory experiments with the WRK Compacted bentonite core were performed under conditions simulating the DGR environment (confining pressure: 1.5- 20.0 MPa, injection pressure: 1.0-5.0 MPa, water saturation: 0-100%). The WRK Compacted bentonite core was saturated at various confining pressure conditions and the porosity ranged from 27.5% to 43.75% (average: 36.75%). The calculated hydraulic conductivity (K) of the core using experimental results was 8.69×10-11 cm/s. The gas permeability of the core when the water saturation 0~58 % was ranged of 19.81~3.43×10-16 m2, representing that the gas migration in the buffer depends directly on the water saturation degree of the buffer medium. The average gas velocity in the core at 58% of water saturation was 9.8×10-6 m/s, suggesting that the gas could migrate fast through the buffer medium in the SNF repository site. Identification of the hydraulic property for the buffer medium, acquired through these experimental measurements is very rare and is considered to have high academic values. Experimental results from this study were used as input parameter values for the numerical modeling to simulate the long-term gas migration in the buffer zone and to evaluate the feasibility of the buffer material, controlling the radionuclide-gas migration in the SNF repository site.

Riptortus pedestris has established symbiotic interactions with specific bacteria from soil environment in every generations. The soil environment is extremely heterogeneous with microbial diversity, suggesting that bacterial composition of the R. pedestris can be affected by surrounding environments. Therefore, we investigated spatiotemporal variation of bacterial communities in wild R. pedestris collected from five mainland areas and Jeju Island in South Korea across insect generations. Among the 390 R. pedestris adults collected, we detected a total of 28 bacterial genera from the symbiotic region of insects. Among the bacterial genera, genus Caballeronia bacteria was the most abundantly detected regardless of sampling site and generation. Nevertheless, bacterial richness varied among the insect generations with 10 genera detected in overwintered generation, 15 genera in the 1st generation and 18 genera in the 2nd generation. Moreover, we found five bacterial genera that were exclusively detected from the Jeju island compared to the mainland areas surveyed.

Miridae show remarkable diversity (>11,700 spp.), accounting for a quarter of all Heteroptera. However, their phylogeny and evolutional history is still remain unclear. In this work, we provide new suggestions for the phylogeny of Miridae using a larger dataset than previous studies. In addition, we suggest an alternative evolutionary history based on newly calibrated divergence dates for Miridae and its subordinate groups, and present probable factors of the family’s success in terms of species diversity. The entire dataset comprises 16 outgroups and 188 ingroup taxa including all seven known subfamilies and 37 out of 45 known tribes. Each species is aligned as 3,577 bp with six molecular loci (COI, 16S rRNA, 18S rRNA, 28S rRNA D3 region, H2A, and H3A).