곤충호텔은 곤충이 서식할 수 있도록 인위적으로 만든 구조 물로서 정원이나 텃밭 등 다양한 곳에서 활용되고 있다. 하지만 식생유형, 재료, 설치 방식 등에 따른 곤충 유입 효과에 대한 검증은 부족하며, 국가 또는 지역에 따른 곤충의 종류와 생육환 경이 다름에도 불구하고 곤충호텔에 대한 국내 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국립수목원을 대상으로 구체적 인 식생유형 및 재료에 따른 유입 곤충 특성을 확인하고, 국내 실정에 맞는 효과적인 곤충호텔 설치 및 관리방안에 대한 기준 을 제시하고자 하였다. 조사구는 세 가지 식생유형(초지, 침엽수 림, 활엽수림)으로 구분하였으며, 각 식생의 조사구에 두 가지 재료(참나무, 잣나무)를 활용한 곤충호텔을 설치하였다. 조사는 2년동안(2022~2023) 진행되었으며, 매년 4~9월까지 주 1회 씩(총 48회) 곤충호텔의 유입 곤충을 직접 채집하였다. 곤충호 텔에서 채집된 곤충은 총 9목 46과 129종 3,057개체로, 2022 년에는 7목 34과 85종 1,750개체, 2023년에는 8목 35과 77종 1,307개체가 출현하였다. 연도별로 비교하면 1차년도에 유입 된 곤충의 개체수가 2차년도 보다 약 1.3배 많았고, 재료의 부식 에 따른 곤충의 구성도 달라졌다. 식생유형에 따라 구분하면 기간에 상관없이 활엽수림에서 유입 곤충이 가장 많았고, 침엽 수림에서 가장 적었다. 또한 재료에 따른 구분에서는 참나무가 잣나무보다 유입 곤충이 많았다. 참나무의 경우 유입 곤충의 연도별 차이가 적은 반면, 잣나무는 1년차에 비해 2년차에 약 2.3배 줄었다. 상관분석과 계층적 군집분석을 통한 곤충의 유입 특성은 식생유형보다는 재료의 영향이 큰 것으로 확인되었고, 식생유형만 비교했을 경우 초지에 비해 활엽수림과 침엽수림의 유사성이 높았다. 결론적으로 생물 다양성 증진을 목적으로 곤 충호텔을 설치하고자 한다면 초지나 활엽수림에 참나무 재료를 사용하는 것이 유리하며, 잣나무 재료를 이용한다면 1년 주기로 재료 교체가 필요할 것으로 판단된다. 하지만 특정 재료를 선호 하는 곤충의 기주특이성이 확인되었기 때문에 다양한 종류의 재료를 같이 사용하는 것도 하나의 방법이라고 사료된다. 향후 이를 기반으로 전시원에서 실질적으로 활용할 수 있는 곤충호텔 모델 개발로 확대해 나갈 예정이다.

국립수목원 전시원의 지속가능하고 친환경적인 관리를 위하 여 유기물 멀칭재 처리에 대한 잡초 억제 효과를 조사하였다. 대표적 잡초인 쑥군락과 바랭이군락을 대상으로 고정방형구 (1×1㎡)를 3반복 설치하였다. 처리구의 유기물 멀칭재는 5가지 재료로 활엽수 우드칩, 침엽수 바크, 갈참나무 낙엽, 메타세쿼이 아 낙엽, 칠엽수 과피를 사용하였다. 멀칭재 중에서 갈참나무 낙엽, 활엽수 우드칩, 칠엽수 과피가 비교적 잡초 억제 효과가 높은 것으로 나타났다. 갈참나무 낙엽은 지중 온도를 낮게 유지 하는 효과가 상대적으로 좋았기 때문에 토양의 보습 효과가 뛰 어날 것으로 판단된다. 유기물 멀칭재 처리는 일년생식물의 발 생은 억제하고, 지중식물 및 반지중식물의 생육에 도움을 주는 효과가 있었다. 멀칭재의 무게보다 재료에 의한 빛 차단 면적이 잡초를 억제하는 주된 요인이었다. 본 연구 결과는 국립수목원 전시원에서 발생하는 부산물을 활용한 친환경적 관리 방안 수립 에 활용될 것이며, 향후 잡초의 발생 시기에 따른 멀칭 시기 및 유기물 멀칭재의 유지 관리에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

Because intact FMDV particles (146S) are often unstable in vitro, stabilizing foot-and-mouth disease virus (FMDV) antigens remains a key challenge in studying viral charateristics. Therefore, finding optimal condition to stabilize the FMDV is essential. In this study, we investigated formulations and potentials of several stabilizers such as appropriate buffer, excipients, and storage conditions to enhance the stability of 146S. Inactivated FMDV O-Jincheon (O-JC) was dissolved in various buffer formulations, and stored at 4℃ for two months to evaluate quantity of 146S at every 2-week interval. Among phosphate buffered saline (PBS), Tris buffered saline (TBS), HEPES buffered saline (HBS), and MOPS buffered saline (MBS), PBS showed more effective 146S stabilization that showed 1.3-1.6 fold higher 146S fraction than TBS, HBS, and MBS after storage for 2 weeks. However, constant dissociations of 146S were observed in all formulations at 8 weeks. Compared with other FMDVs, A22 Iraq and SAT-1, in PBS, O-JC proved to be the least stable in PBS. A variety of excipients including carbohydrate, sugar alcohol, cryo-protectant were tested for the capability in protecting O-JC from dissociation. By adding 4-8% sucrose, more than 60% of 146S fractions were maintained at 8 weeks, those were at least 1.8 fold higher than the PBS-only control. Addition of 1% β-cyclodextrin showed synergistic enhancement in O-JC stability. As the results of this study, it could be suggested that the PBS-based buffer together with 4-8% sucrose + 2% sorbitol or 2% sucrose + 2% sorbitol + 1% β-cyclodextrin could help the better stability of the O-JC in vaccine preparation.

본 연구는 국립수목원 내 전문전시원에 발생한 이입식물을 대상으로 2015년부터 2023년까지 이입식물 분포조사를 시행 하였다. 그 결과 자생식물 299종, 귀화식물 49종, 재배식물 13 종 총 63과 214속 361종이 조사되었다. 국화과가 63종으로 가장 많았고, 벼과, 사초과 순으로 발생하였다. 이입식물의 이입 경로를 분석하기 위하여 광릉숲에 분포하는 식물상과 비교 분석 한 결과 309종이 광릉숲에 분포하는 식물로 확인되었으며, 전 문전시원 내 식재 식물이 확산된 경우가 17종으로 조사되었다. 조사된 귀화식물 49종을 원산지별로 구분하면 유럽과 북아메리카가 69.4%, 이입 시기별 1기와 3기의 비율이 90%를 차지하였 다. 귀화식물의 귀화도 분포 등급을 적용한 결과 4등급 이상이 면서 이입 시기가 3기인 식물 9종은 빠르게 확산할 우려가 큰 식물이므로 지속적인 모니터링이 필요하다. 국립수목원에 어느 정도 귀화식물이 분포하는지를 가늠하는 도시화지수를 산출한 결과 15.0%로 나타났으며, 환경부 지정 생태계교란 야생식물 중 돼지풀, 단풍잎돼지풀, 애기수영, 미국쑥부쟁이가 출현하였 다. 이입식물은 자생식물군락과 전문전시원 내 관람로에 침입하 여 세력권을 확장하고 우점하는 경향이 있어 각각의 생태적 특 성을 고려한 제거 방법이 필요하다.

In this work, we investigated the photo-degradation performance of MnO2-SiC fiber-TiO2 (MnO2-SiC-TiO2) ternary nanocomposite according to visible light excitation utilizing methylene blue (MB) and methyl orange (MO) as standard dyes. The photocatalytic physicochemical characteristics of this ternary nanocomposite were described by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), tunneling electron microscopy (TEM), ultraviolet-visible (UV-vis), diffuse reflectance spectroscopy (DRS), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), photocurrent and cyclic voltammogram (CV) test. Photolysis studies of the synthesized MnO2-SiC-TiO2 composite were conducted using standard dyes of MB and MO under UV light irradiation. The experiments revealed that the MnO2-SiC-TiO2 exhibits the greatest photocatalytic dye degradation performance of around 20 % with MB, and of around 10 % with MO, respectively, within 120 min. Furthermore, MnO2-SiC-TiO2 showed good stability against photocatalytic degradation. The photocatalytic efficiency of the nanocomposite was indicated by the adequate photocatalytic reaction process. These research results show the practical application potential of SiC fibers and the performance of a photocatalyst composite that combines these fibers with metal oxides.

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.

Recently, it is demonstrate that the invertebrates have a immune memory, called Immune priming (IP). It was partially studied that the IP is mainly regulated by epigenetic modification. Here, to understand the IP on antimicrobial peptides (AMPs) production, we investigated larval mortality and time-dependent expression patterns of AMP genes in T. molitor larvae challenged with E. coli (two-times injection with a one-month interval). Interestingly, the results indicate that the higher and faster expression levels of most AMP genes were detected compared to the non-primed T. molitor larvae. Our results may used to improve the understanding of mechanisms of invertebrate immune memory.

먹노린재 합성집합페로몬 후보물질 12종에 대한 유인력을 평가하였다. 페로몬 방출기는 4구 후각계 (Olfacomter)를 사용하였고 4개의 진공관에 각각 후보물질을 투입 후 진공 유압 방식으로 방출하여 포집기에 유인되는 먹노린재의 개채수를 측정하는 방법으로 검정하였다. 4구 후각계 페로몬 평가 방법은 기존 Y-관 후각 계의 문제점인 양방향 선택성과 공간 한정성을 개선하여 평가의 정확성을 향상시켰다. 유인력 평가 결과 12종의 유인제 후보물질 중 Trans-2-Decenal이 먹노린재 실험개체에 대하여 100% 유인력을 보였다. 또한, 선별된 Trans-2-Decenal의 먹노린재 유인력에 대한 유효농도 시험을 진행 한 결과, 50%의 농도에서 유인력이 가장 높았 다. 본 연구를 통해서 선별된 Trans-2 Decenal은 기존의 노린재과에 대한 페로몬 트랩에 비해 먹노린재에 대한 유인 효과가 높을 것으로 사료되었다. 이에 따라, Trans-2 Decenal을 기반으로 한 페로몬 트랩이 상용화된다면 추후의 먹노린재 방제 효과가 높아질 것으로 기대된다.

The fall armyworm, Spodoptera frugiperda, has developed extremely high levels of resistance to chlorantraniliprole and other classes of insecticides in the field. As microRNAs (miRNAs) play important roles in various biological processes through gene regulation. we examined the miRNA profile of S. frugiperda in response to Chlorantraniliprole, Indoxacarb and Thiamethoxam. Transcriptome analysis showed significant changes in the abundance of some miRNAs after treatment of S. frugiperda larvae with LC20 concentrations of three insecticides. A total of 197 miRNAs were systematically identified from S. frugiperda, and 16, 9, 2 miRNAs were differentially expressed after treatments of three insecticides. Importantly, three miRNAs were significantly downregulated and three were upregulated by RT-qPCR after treatment the LC50 of three insecticides with S. frugiperda larvae. Microinjection of agomirs of these six miRNAs into S. frugiperda larvae resulted in significant changes in mortality rates when exposed to three insecticides. Additionally, we also screened potential target genes for some of differentially expressed miRNAs, which may play important roles in insecticide resistance development. These findings provide valuable insights into the molecular mechanisms of insecticide resistance and underscore the potential of miRNAs as targets for the development of novel pest control strategies in S. frugiperda.

The complexation of silicon with carbon materials is considered an effective method for using silicon as an anode material for lithium-ion batteries. In the present study, carbon frameworks with a 3D porous structure were fabricated using metal–organic frameworks (MOFs), which have been drawing significant attention as a promising material in a wide range of applications. Subsequently, the fabricated carbon frameworks were subjected to CVD to obtain silicon-carbon complexes. These siliconcarbon complexes with a 3D porous structure exhibited excellent rate capability because they provided sufficient paths for Li-ion diffusion while facilitating contact with the electrolyte. In addition, unoccupied space within the silicon complex, combined with the stable structure of the carbon framework, allowed the volume expansion of silicon and the resultant stress to be more effectively accommodated, thereby reducing electrode expansion. The major findings of the present study demonstrate the applicability of MOF-based carbon frameworks as a material for silicon complex anodes.

본 연구는 대한민국 울릉도 특산식물인 추산쑥부쟁이(Aster × chusanensis Y.S.Lim, Hyun, Y.D.Kim & H.C.Shin)의 기내 대량증식체계 확립을 위해 시토키닌 계열 식물생장조절 제를 첨가하여 캘러스 및 신초 형성 조건을 구명하고자 수행 하였다. 실험결과, 추산쑥부쟁이의 줄기 절편체에서 캘러스 와 신초가 형성되었다. 캘러스 형성률은 TDZ 3.0mg·L-1처 리구에서 88.9%로 가장 높았고 BAP 3.0mg·L-1와 Zeatin 3.0mg·L-1 처리구는 66.7%, 2iP 3.0mg·L-1 처리구에서는 11.1%였다. 신초 형성률은 모든 처리구에서 77% 이상이고 특히 TDZ처리구와 Zeatin 처리구에서 100%였다. 그러나 TDZ처리구에서는 형성된 신초가 부풀어 오르거나, 잎에 과수 성이 나타나는 등 형태적 기형이 나타났다. Zeatin처리구에 서 발생한 신초는 정상적인 형태를 나타났다. 잎 절편체에서 는 캘러스, 신초가 발생하지 않았으며 절편체가 탈색하며 고 사하는 것을 확인하였다. 종합적으로 추산쑥부쟁이의 캘러 스 및 신초 형성을 위해서는 줄기 절편체를 배양 재료로 이 용하는 것이 효과적으로 확인되었다. 캘러스 유도에는 TDZ 3.0mg·L-1처리가 가장 효과적이었고, 추후 NAA와 같은 옥신 을 함께 첨가하여 증식 효과를 분석하는 연구가 필요할 것이 다. 또한, 신초 유도에도 TDZ 3.0mg·L-1 처리가 효과적이었 으나 장기간, 고농도로 사용할 경우 형태적인 기형이 발생할 수 있어 정상적인 식물생산에 부적합한 것으로 확인되었다. 따라서 형태적 기형이 발생하지 않은 아데닌 유도체형 시토키 닌인 Zeatin을 활용하는 것을 추천한다. 본 연구는 울릉도 특 산식물인 추산쑥부쟁이의 기내 대량증식과 생태계 유지에 필 요한 종 공급을 위한 대량증식 체계 구축을 위한 자료로 활용 할 수 있을 것이다.

In the nuclear fuel cycle (NFC) facilities, the failure of Heating Ventilation and Air Conditioning (HVAC) system starts with minor component failures and can escalate to affecting the entire system, ultimately resulting in radiological consequences to workers. In the field of air-conditioning and refrigerating engineering, the fault detection and diagnosis (FDD) of HVAC systems have been studied since faults occurring in improper routine operations and poor preventive maintenance of HVAC systems result in excessive energy consumption. This paper aims to provide a systematic review of existing FDD methods for HVAC systems therefore explore its potential application in nuclear field. For this goal, typical faults and FDD methods are investigated. The commonly occurring faults of HVAC are identified through various literature including publications from International Energy Agency (IEA) and American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). However, most literature does not explicitly addresses anomalies related to pressure, even though in nuclear facilities, abnormal pressure condition need to be carefully managed, particularly for maintaining radiological contamination differently within each zone. To build simulation model for FDD, the whole-building energy system modeling is needed because HVAC systems are major contributors to the whole building’s energy and thermal comfort, keeping the desired environment for occupants and other purposes. The whole-building energy modeling can be grouped into three categories: physics-based modeling (i.e., white-box models), hybrid modeling (i.e., grey-box models), and data-driven modeling (i.e., black-box models). To create a white-box FDD model, specialized tools such as EnergyPlus for modeling can be used. The EnergyPlus is open source program developed by US-DOE, and features heat balance calculation, enabling the dynamic simulation in transient state by heat balance calculation. The physics based modeling has the advantage of explaining clear cause-and-effect relationships between inputs and outputs based on heat and mass transfer equations, while creating accurate models requires time and effort. Creating a black-box FDD model requires a sufficient quantity and diverse types of operational data for machine learning. Since operation data for HVAC systems in existing nuclear cycle facilities are not fully available, so efforts to establish a monitoring system enabling the collection, storage, and management of sensor data indicating the status of HVAC systems and buildings should be prioritized. Once operational data are available, well-known machine learning methods such as linear regression, support vector machines, random forests, artificial neural networks, and recurrent neural networks (RNNs) can be used to classify and diagnose failures. The challenge with black-box models is the lack of access to failure data from operating facilities. To address this, one can consider developing black-box models using reference failure data provided by IEA or ASHRAE. Given the unavailability of operation data from the operating NFC facilities, there is a need for a short to medium-term plan for the development of a physics-based FDD model. Additionally, the development of a monitoring system to gather useful operation data is essential, which could serve both as a means to validate the physics-based model and as a potential foundation for building data-driven model in the long term.

The presence of organic components in spent scintillation liquid should be considered during all steps of radioactive waste processing for final disposal. Scintillation liquids often referred to as cocktails are generated form radiochemical analyses of radionuclides, which mainly consists of mixtures of liquid organic materials such as toluene and xylene. Typical features of these liquid organic materials are volatility, combustibility and toxicity. These are the reason why special attention must be paid to the management of liquid organic radioactive wastes. To select an appropriate waste management strategy and to design the treatment process of spent scintillation cocktails, it is required to investigate the nature of the waste such as specific radioactivity and moisture content. The analysis results of spent scintillation liquid generated at Wolsong nuclear power plants will be discussed. An overview of the technical approaches available for the treatment of organic radioactive waste will be additionally provided.

The occurrence of shear failure in a rock mass, resulting from the sliding of joint surfaces, is primarily influenced by the surface roughness and contact area of these joints. Furthermore, since joints serve as crucial conduits for the movement of water, oil, gas, and thermal energy, the aperture and geometric complexity of these joints have a significant impact on the hydraulic properties of the rock mass. This renders them critical factors in related industries. Therefore, to gain insights into the mechanical and hydraulic behavior of a rock mass, it is essential to identify the key morphological characteristics of the joints mentioned above. In this study, we quantified the morphological characteristics of tensile fractures in granitic rocks using X-ray CT imaging. To accomplish this, we prepared a cylindrical sample of Hwang-Deung granite and conducted splitting tests to artificially create tensile fractures that closely resemble rough joint surfaces. Subsequently, we obtained 2D sliced X-ray CT images of the fractured sample with a pixel resolution of approximately 0.06 mm. By analyzing the differences in CT numbers of the rock components (e.g., fractures, voids, and rock matrix), we isolated and reconstructed the geometric information of the tensile fracture in three dimensions. Finally, we derived morphological characteristics, including surface roughness, contact area, aperture, and fracture volume, from the reconstructed fracture.

Rock discontinuities in underground rock behave as weak planes and affect the safety of underground structures, such as high-level radioactive waste disposal and underground research facilities. In particular, rock discontinuities can be a main flow path of groundwater and induce large deformation caused by stress disturbance or earthquakes. Therefore, it is essential to investigate the characteristics of rock discontinuities considering in-situ conditions when constructing highlevel radioactive waste disposal, which needs to assure the long-term safety of the structure. We prepared Hwang-Deung granite rock block specimens, including a saw-cut rock surface, to perform multi-stage direct shear tests as a preliminary study. In the multi-stage direct shear tests, we can exclude possible errors induced by different specimens for obtaining a full failure envelope by using an identical specimen. We applied the initial normal stress of 3 MPa on the specimen and increased the normal stress to 5 and 10 MPa step by step after peak shear stress observation. We obtained the mechanical properties of saw-cut rock surfaces from the experiments, including friction coefficient and cohesion. Additionally, we investigated the effect of filling material between rock discontinuities, assuming the erosion and piping phenomenon in the buffer material of the engineering barrier system. When the filling material existed in the rock surfaces, the shear characteristics deteriorated, and the effect of bentonite was dominant on the shear behavior.