국가 수준에서의 식물다양성보전의 대상은 제한적인 분포를 나타내는 특산식물이다. 본 연구에서는 한국특산식물인 동강할미꽃의 분포 현황을 조사하고 평가하였다. 다음으로 생육지의 식생환경을 조사하였고 각 개체군의 구조를 평가하였 다. 이와 더불어 각 개체군의 활력을 평가하고 비교하였다. 추가적으로 연간생장특성을 관찰하였다. 동강할미꽃의 분포지는 크게 석회암 바위절벽, 능선 바위지대, 석회암지대의 산지 정상부 및 풍화작용에 의해 형성된 사질토양의 생육지로 구분되었다. 함께 분포하는 식물은 지리적인 위치에 따라 구분되었고 각각의 생육지를 반영하였다. 측정된 식물체의 잎 수를 이용하여 평가한 개체군 구조는 안정적인 개체군과 상대적으로 불안정한 개체군이 구분되었다. 상대적으로 어린 개체로 구성된 개체군은 능선 바위지대와 석회암지대의 산지 정상부 및 풍화작용에 의해 형성된 사질토양의 생육지에서 관찰되었다. 석회암 바위절벽의 개체군에서 성숙한 개체의 꽃 수가 가장 많았다. 반면에 석회암 산지의 정상부에 위치한 개체군은 잎 수는 많았지만 식물체의 키가 작고 화서의 수도 가장 적었다. 석회암 지대의 바위절벽에 분포하는 개체는 정착 이후 오랜 기간 동안 생육하면서 종자를 생산하고 확산시킨다고 판단되었다. 반면에 석회암 능선의 분포지와 석회암지대의 산지 정상부 및 풍화작용에 의해 형성된 사질토양의 생육지에서는 환경적인 요인으로 개체의 생장이 제한되었고 석회암의 절벽 분포지에 비해 상대적으로 짧은 생활사 주기를 나타내는 것으로 추정되었다. 동강할미꽃은 이른 봄철에 개화하고 여름철이 시작되기 이전에 열매 성숙과 종자 확산이 완성되었다. 생육지는 여름철을 기준으로 하루 중 7시간 내외로 햇볕을 받는 공간으로 평가되었다. 이것은 생장을 위해 강한 햇볕을 필요로 하는 동강할미꽃이 건조한 조건에서 정착하고 생존하여 생활사를 만들 수 있는 조건으로 생각되었다. 본 연구를 통해 확보된 현황 자료를 바탕으로 동강할미꽃은 위기종(EN)으로 평가하는 것이 타당하다고 평가되었다. 또한 수집된 정보는 향후 IUCN의 국가적색목록평가를 위한 중요한 정보가 될 것으로 예상되었다. 동강할미꽃은 강원도 평창군, 정선군의 석회암 바위 절벽에서 다양한 형질의 개체가 관찰됨에 따라 핵심적인 분포지로 높은 가치를 나타냄을 제안하였다.

목적 : 광학 시뮬레이션 프로그램을 통해 Gullstrand 모형안을 입체적으로 설계하여, 정시와 굴절이상을 구현하 였다. 이를 이용하여 망막 상의 해상도 변화를 확인하고 정량적인 분석법을 제시하고자 하였다. 방법 : 3D 광학 시뮬레이션 프로그램인 Ansys SPEOS Ver. 2012(ANSYS Inc., USA)를 이용하여 모형안을 설계하였으며, 각막 전면 곡률반지름을 변화시켜 근시 및 원시의 굴절이상을 구현하였다. 각막 전면에서 우측 24.00, 24.38 및 25.00 mm 떨어진 위치에 탐지기를 설치하여 위치에 따른 상의 변화를 분석하였다. 굴절이상의 정도와 검출기 위치에 따른 상의 겉보기 해상도, 세기 분포, 가시성, 선명도를 확인하였으며 도출하였으며, 최종적 으로 정량적 해상도를 계산하였다. 결과 : 망막 상의 겉보기 해상도는 근시는 망막 앞에, 그리고 원시는 망막 뒤에 결상된 상에서 가장 우수한 결과 를 보였다. 세기 분포는 24.76 mm에서 +1.00과 +2.00 D가 모두 유사하게 높은 것으로 나타나 겉보기 해상도와 일부 차이를 보였다. 가시성은 24.00 mm에서 –2.00과 –1.00 D, 24.38 mm에서 –1.00과 +0.00 D, 24.76 mm에 서 +1.00과 +2.00 D가 높게 측정되었다. 선명도는 24.00 mm에서 –2.00 D, 24.38 mm에서는 -1.00 D, 그리고 24.76 mm에서는 +1.00 D에서 가장 높게 측정되었다. 이로써 가시성과 선명도 값은 위치와 굴절이상도에 따른 서로 다른 결과로 분석되었다. 정량적인 해상도는 24.00 mm에서 –2.00 D, 24.38 mm에서 –1.00과 +0.00 D, 24.76 mm에서 +1.00 D가 가장 우수하게 분석되었으며, 겉보기 해상도와 잘 일치하는 것이 확인되었다. 결론 : 본 연구에서 제안된 망막 상의 정량적 해상도 분석 결과를 통해 상대적으로 비교가 까다로운 망막 상에 대하여 정량적으로 명확한 분석이 가능할 것으로 판단된다.

많은 생태학자는 식물군락 및 군집이 환경요인과 상호작용하여 나타내는 변화 과정을 이해하기 위해 노력하고 있다. 산림식생 보다 역동적인 하천 주변에 형성되는 식물군집은 하천의 교란동태에 밀접하게 연관되어 있다. 비술나무는 한반도 중부이북에 분포하는 하천의 가장자리에 군집을 형성한다. 우리는 남한강의 상류 지역에서 비술나무 군집이 정착하고 발달하는 과정을 이해하고자 하였다. 하천의 수면으로부터 군집의 중앙지점의 높이는 수령등급이 증가함에 따라 높아졌다. 반면에 비술나무의 높이는 수령등급이 증가함에 따라 증가하였다가 감소하는 경향을 나타내었다. 풍부도 (Richness(S)), 균등도(Evenness(J')), 다양도(Diversity(H') 및 최대다양도(Maximum diversity(H'max))도 수령등급이 증가함에 따라 증가하였다가 감소하는 경향을 나타내었다. 반면에 개체 당 줄기의 수 및 밀도(Density(D))는 수령등급이 증가함에 따라 감소하였다. 비술나무의 유묘는 수령등급 중간 단계이상의 군집 내에는 재정착에 성공하지 못했다. 유묘의 재정착은 하천에서 주기적으로 발생하는 범람에 의해 생성된 공간에 정착하였다. 재정착 이후 비술나무 군집은 하나의 유기체와 같이 성장하였다. 반면에 비술나무 군집을 구성하는 식물 종은 군집이 발달함에 따라 풍부도 (Richness(S)), 다양도(Diversity(H')는 증가하였다가 감소하는 과정을 나타내었다. 즉 구성종의 변화는 각각의 종과 군집의 환경변화와 연관된다고 판단되었다. 비술나무 군집의 재생을 위해서는 종자에 의한 유묘의 재정착이 가능한 공간이 공급되어야 한다. 본 조사가 이루어진 남한강의 중상류 지역에서는 비술나무의 재정착에 필요한 공간이 소멸되어 새롭게 생성되는 군집은 매우 드물었다. 따라서 남한강 상류 지역에서 비술나무 군집의 유지를 위해서는 유묘의 재정착 에 필요한 적절한 공간의 확보가 필요함을 제안한다.

목적 : SMILE 수술 후 발생하는 광학적 현상을 이론적으로 분석하고, 렌티큘 절삭량에 따른 교정시력의 변화 를 분석하였다. 방법 : SMILE 수술에서 절삭량에 따른 초점거리 및 수차의 변화를 Listing의 생략안을 기반으로 광선추적을 사용하여 이론적으로 분석하였다. 결과 : 수술부위 절삭량이 증가할수록 교정시력은 향상되었다. 교정시력이 향상될수록 수술부위와 수술부위 외 부의 곡률차이가 증가하게 되며 이로 인하여 구면수차가 증가하게 된다. 결론 : 근시가 증가할수록 수술 부위와 외부 곡률의 차이로 인하여 구면수차가 증가한다. 수술 후 수차의 증가 는 수차 분석 결과에 의해 수술 중 발생하는 광학적 현상임을 확인하였다. 수술 후 나타나는 다양한 증상과 후광 및 눈부심의 원인을 이론적으로 분석하기 위해서는 다양한 수술 사례를 활용한 후속 연구가 필요하다고 판단된다.

희귀식물과 특산식물의 보전연구는 국가적 수준에서 식물다양성 유지를 위해 우선되어야 한다. 식물다양성 보전의 필요성에 따라 이들 분류군이 대상이 되는 다양한 연구가 보고되었다. 이러한 시점에서 지금까지의 연구결과를 비교하 고 평가할 필요성이 증가하였다. 그리고 수집된 자료를 분석한 결과로부터 국내 희귀식물과 특산식물의 효과적인 보전을 위해 필요한 연구항목과 연구의 방향을 재검토할 필요가 있다. 우리는 희귀식물 및 특산식물이 연구의 대상이 되는 전 세계적인 연구동향을 수집하였다. 그리고 특별히 한국에서의 연구동향을 수집하였다. 희귀 및 특산식물에 대한 연구 분야를 6개의 분야로 구분하였고 그 중 보전생태학의 분야는 ‘종 특성연구’, ‘개체군 연구’ 및 ‘생물학적 상호작용’의 세부항목으로 구분하였다. 수집된 연구를 종합해 볼 때 보전생태학적 연구는 권역별 그리고 국가별로 큰 차이가 있었다. 보전생태학 연구는 권역별로는 유럽과 북아메리카에서 활발하게 진행되었고 국가별로는 일본과 미국에서 비율이 높았다. 반면에 한국은 기초생태학 연구의 비율이 가장 높았고 보전유전학, 복원생태학 순이었다. 한국에서 보전생태학 연구비율은 세계적인 수준에 비해 낮은 것으로 나타났다. 뿐만 아니라 희귀식물과 특산식물 중에서 환경부 지정 멸종위기식물과 같은 특정 분류군에 대한 연구가 주를 이루었다. 특히, 우리나라에서는 보전유전학 및 복원생태학 연구의 비율이 높았다. 세계적인 연구동향, 특히 보전생태학적 연구를 선도하는 유럽 및 북아메리카와 비교해 볼 때 우리나라에서 희귀 및 특산식물의 효과적인 보전을 위해서는 종 특성에 대한 정보 확보, 개체군 구조와 동태 그리고 식물과 식물, 동물과 식물과의 상호작용을 포함하는 보전생태학적인 연구의 비율을 높이는 접근이 필요함 을 제안하였다.

지역적으로 식물 다양성을 보전하기위한 가장 필수적인 항목은 전체 목록의 작성이다. 특히 석회암 지대는 식물다양 성이 높을 뿐만 아니라 특이적인 식물의 분포지로 알려져 있다. 그럼에도 불구하고 보호지역으로 지정된 곳은 소수에 불과하다. 본 연구는 한반도의 중부에 위치한 석회암 지대인 고양산과 문래산 일원에 분포하는 식물현황을 조사하였다. 총 8회의 조사를 통해 113과 357속 592종 15아종 44변종 3품종 654분류군이 관찰되었다. 환경부지정 멸종위기야생식 물은 개병풍, 가시오갈피나무, 복주머니란 및 큰바늘꽃 4분류군이 분포하였다. 한국고유종은 32분류군, 식물구계학적특 정식물종은 Ⅴ등급이 5분류군, Ⅳ등급이 41분류군, Ⅲ등급이 36분류군이 조사되었다. 국가적색목록 평가에 따라 멸종 의 위협이 높은 위기(EN; Endangered)종으로 평가되는 식물은 2분류군, 취약(VU; Vulnerable)종으로 평가되는 식물은 7분류군 그리고 준위협(NT; Near threatened)종으로 평가되는 식물은 7분류군이 분포하였다. 귀화식물은 총 41분류군 이 조사되었고 그중 생태계교란외래식물은 4분류군이 있었다. 본 조사지역인 고양산과 문래산 일원은 석회암 지대 내에서 높은 식물다양성을 나타내고 있고 멸종위기야생식물인 개병풍의 핵심 분포지에 해당할 뿐만 아니라 개야광나무 의 소수 분포지 중 하나를 포함하고 있는 등 보전의 가치가 높은 것으로 평가되었다. 이러한 점에 따라 고양산과 문래산 일원과 주변의 식물다양성이 우수한 지역을 평가하여 특별보호구역으로 지정할 것을 제안한다.

목적: Gullstrand 모형안에서 색수차를 이론적으로 산출하였으며, 3D 시뮬레이션을 통해 확인하였고, 두 결과를 서로 비교하고자 했다. 방법 : 이론적 색수차는 Mathematica 12.3.1(Wolfram Research, USA)를 통해 산출하였으며, Gullstrand 모형안의 3D 구현은 Ansys SPEOS Ver. 2012(ANSYS Inc, USA)를 이용하였고, 가시광선 영역의 파장에서 노 란색( =586.700  ), 파란색( =486.100  ) 및 빨간색( =656.300  ) 광선의 종색수차와 횡색수차를 측정하였다. 결과 : 이론적 및 모의적인 방법 모두에서 입사광선의 높이가 증가하고, 파장이 짧아질수록 모형안을 통과한 광선의 초점거리는 감소하는 것으로 나타났다. 모형안의 중심부에서 주변부로 갈수록 종색수차는 미세하게 감소하 였으나, 횡색수차는 증가하는 것으로 나타났다. 결론 : 이론적 및 모의적인 방법으로 확인한 색수차는 거의 유사한 추의를 보였으나, 매우 미세한 차이가 발견 되었다. 색수차의 다양한 특성을 파악하기 위해서는 모형안에서 조절이나 굴절이상과 같은 조건의 정밀한 모델링 이 반영된 후속 연구가 필요할 것으로 판단된다.

생물다양성보전 당사국 총회에서 지구식물보전전략의 채택에 따라 각각의 목표 달성을 위한 활동이 활발하게 진행되 고 있다. GSPC-2020의 목표 2와 7의 달성을 위한 보전생태학적인 연구의 필요성이 높아지고 있다. GSPC-2020의 목표 달성을 위해 우선순위를 가지는 종은 희귀식물과 특산식물이다. 특히 특정한 지역에 제한적인 분포를 나타내는 특산식물은 멸종위협 또한 높다고 평가된다. 이러한 필요성에 따라 본 연구에서는 한국특산식물인 복사앵도나무를 대상으로 먼저 분포현황을 평가하였다. 다음으로 생육지의 식생환경을 조사하였고 각 개체군의 구조를 평가하였다. 또한 열매의 생산성을 평가하였고 열매의 생산에 있어서 화분매개곤충의 영향을 평가하였다. 이와 더불어 생산한 꽃의 수에 따른 열매의 결실 비율을 평가하였다. 마지막으로 연간생장특성을 관찰하였다. 복사앵도나무의 분포지는 특정한 식생유형을 나타내지 않았다. 모든 분포지는 한반도 중부에 위치한 강원도의 석회암지대에 위치하였고 교목과 아교목의 피복도가 높지 않거나 존재하지 않는 공간을 점유하였다. 개체군의 구조는 열매를 생산할 수 있는 성숙단계에 속하는 개체의 비율이 높았고 유묘와 어린단계의 개체 비율이 낮았다. 열매의 생산에는 화분매개곤충에 의한 수분이 필요하였고 각 개체의 활력이 영향을 미치는 것으로 나타났다. 다량의 꽃을 생산하지만 관찰되는 열매는 최대 20%, 평균적으로는 2∼6%에 불과하였다. 이러한 개화특성은 열매의 생산에 화분매개곤충이 필요하지만 개화기에 해당하는 3월 중순에서 4월 초순은 화분매개곤충의 종류가 적고 활동 또한 활발하지 않음에 따라 다량의 꽃을 이용한 곤충의 유인이 필요하기 때문으로 판단되었다. 복사앵도나무 분포지에서 종자에 의한 재정착은 드물게 관찰되었다. 그럼에도 불구하고 오랜 수명을 소유하고 있고 주기적으로 다량의 열매를 생산하는 특성에 따라 개체군의 지속은 가능할 것으로 예상되었다. 다만 복사앵도나무는 경쟁관계에 있는 교목 및 아교목에 의한 울폐도가 증가할 경우 생장의 저해 및 소멸에 이를 것으로 예상됨에 따라 현재와 같이 분포지의 식생환경이 변화할 경우 장기적으로 개체수의 감소와 분포지 의 축소가 예상되었다. 본 연구의 결과는 IUCN의 국가 적색목록평가의 기초 정보가 될 수 있음은 물론 GSPC-2020의 달성에 필요한 중요한 자료가 될 것으로 판단되었다.

지역적인 규모에서 식물다양성의 보전을 위해서는 기초적인 정보가 바탕이 된다. 조사의 결과로 나타나는 식물의 종수는 조사의 면적과 조사지역 내에 분포하는 다양한 생육지의 수와 밀접하게 연관된다. 경상북도 울진군의 마룡산과 대소산 일원에서 각각 9회와 6회에 걸쳐 식물자원을 조사하였다. 조사경로에 다양한 생육지가 포함되도록 계획하였다. 조사의 결과로 마룡산 일원에서는 112과 349속 548종 10아종 34변종 2품종 594분류군이 대소산 일원에서는 89과 270속 400종 9아종 25변종 434분류군이 조사되었다. 21개의 생육지로 구분하여 관찰된 식물을 정리하면 계곡주변의 전이대에 분포하는 식물과 건조한 초원에 분포하는 식물이 높은 비율을 차지하였다. 해안에 위치한 전통적인 묘지는 식물의 주요한 분포지로 기능하였다. 2개 지역에서 한국고유종은 19분류군이 조사되었다. 2개 지역에서 식물구계학적 특정식물종은 Ⅴ등급이 1분류군, Ⅳ등급이 11분류군, Ⅲ등급이 24분류군이 조사되었다. 귀화식물은 총 77분류군이 조사되었고 그중 생태계교란외래식물은 4 분류군이 분포하였다. 마룡산 일원과 대소산 일원에 분포하는 식물에서 나타나는 차이는 먼저 조사지역 내에 분포하는 각각의 생육지 크기 차이에 따른 것으로 판단되었다. 또한 대소산 일원이 주변의 산지와 연결되어 있지 않고 주거지와 경작지에 둘러싸인 고립된 공간에 해당하였기 때문으로 판단되었다.

목적 : 수치 해석을 통해 Gullstrand 모형안에서 광학적 특성(초점거리, 구면수차 및 초점심도)를 분석했다. 방법 : 광학상수 값(방수)이 수정된 Gullstrand 모형안(각막 전·후면, 수정체 피질 전·후면 및 수정체 핵질 전·후면)을 사용하였다. 평행광선이 입사되었을 때 근축 근사 없는 Snell의 법칙에 따른 눈의 광학적 특성을 수치적으로 분석하였다. 결과 : 모형안으로 입사된 모든 평행광선은 입사 높이가 증가할수록 초점거리, 구면수차 및 초점심도에서 각각 비선형적으로 감소, 증가 및 감소한 것으로 나타났으며, 일반적으로 알려진 근축 근사가 적용된 Gullstrand 정식 모형안의 결과와 잘 일치되었다. 결론 : 생체적 분석이 제한될 수밖에 없는 눈의 광학적 특성을 근축 근사 없이 수치적으로 분석할 수 있었다. 이를 기반으로 다양한 눈의 광학적 현상을 이해할 수 있을 것으로 판단된다.

목적 : 3D 시뮬레이션을 통해 구현된 Gullstrand 모형안에서 눈의 광학적 특성을 분석하였다. 방법 : 시뮬레이션 프로그램인 SPEOS를 이용하여 Gullstrand 모형안을 모델링하였다. 결과 : 모델링된 모형안으로 입사된 평행광선은 모두 망막 앞에 결상하는 것으로 나타났으며, 이는 근사 없이 계산한 결과 및 일반적으로 잘 알려진 결과와 일치하였다. 평행광선의 입사 높이에 따른 초점심도를 분석한 결과 입사 높이에 따라 지수 함수 형태로 급격히 감소하였다. 또한 구면수차는 입사광선의 높이에 따라 비선형적으로 증가하였다. 결론 : 본 연구와 같이 생체적으로 접근이 어려운 눈의 광학적 현상은 시뮬레이션에 따른 결과 분석을 통해 이 해도를 좀 더 높일 수 있고, 눈의 다양한 광학적 현상에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

지역적인 규모에서 식물자원을 조사하고 평가하는 것은 대상 지역에 대한 식물다양성의 보전을 위한 기초적인 정보이다. 그럼에도 관심도가 높지 않은 지역에 대한 조사는 충분하지 않다. 본 연구는 비교적 관심도가 높지 않은 한반도 중남부에 위치한 백암산(1,004m) 일원의 식물자원을 조사하였다. 총 9회의 조사를 통해 108과 339속 572종 12아종 49변종 5품종 638분류군이 관찰되었다. 환경부 지정 멸종위기야생식물은 1분류군이 조사되었고 한국고유종으로는 총 29분류군이 조사되었다. 식물구계학적특정식물종은 Ⅴ등급이 1분류군, Ⅳ등급이 13분류군, Ⅲ등급이 36분류군, Ⅱ등급이 29분류군 그리고 Ⅰ등급이 34분류군으로 조사되었다. 귀화식물은 총 38분류군이 조사되었고 그중 생태계교란 외래식물은 3종이 분포하였다. 백암산을 중심으로 서쪽과 동쪽에 분포하는 식물에서 차이가 있었다. 백암산의 정상과 능선 및 서쪽지역에서 멸종위기야생식물 및 보전가치가 높은 식물이 주로 관찰되었다. 분포하는 식물을 고려해 볼 때 낙동정맥 상에 위치한 백암산은 식물의 확산경로로 기능하였다고 추정되었다.

제비동자꽃(Lychnis wilfordii (Regel) Maxim.)은 주로 고위도의 이탄습지에 분포하는 전문종이다. 우리나라에서는 2개 지역에 고립되어 분포한다. 본 연구에서는 생육지 특성, 생장특성 및 자가화합성 그리고 안정적인 개체군을 유지하고 있는 용늪습지보호지역에서 개체군의 지속에 관여하는 내적 동태를 평가하였다. 분포지의 식생환경은 용늪습지보호지역과 평창군 대관령면 분포지 사이에 뚜렷한 차이가 있었다. 화분매개충의 방문에 의해 종자의 생산이 촉진되기는 하지만 자가화합성을 함께 소유하였다. 토양의 유기물함량이 높은 조건에서 다수의 겨울눈을 생성하였고, 줄기 수, 열매 수가 최대에 달하였다. 그렇지만 유기물함량이 낮은 조건에서도 생장하고 개화하여 종자를 생산하였다. 용늪습지보호지역에서 제비동자꽃은 고층습 원에는 분포하지 않았고 뚝사초가 형성하는 사초기둥이 발달한 저층습원에 분포하였다. 제비동자꽃은 이 공간에서도 사초기 둥의 상단부에 주로 분포하였다. 따라서 뚝사초가 형성하는 사초기둥의 생성, 성장 및 소멸은 이 공간에 분포하는 식물의 정착, 성장, 소멸과 밀접한 연관이 있는 것으로 판단되었다. 현재 용늪습지보호지역은 제비동자꽃이 분포하는 사초기둥이 발달한 공간이 넓게 분포하고 있고 소멸과 재정착의 과정이 잘 이루어지는 것으로 평가되었다. 그러므로 현재와 같은 생태적 과정이 잘 유지된다면 용늪습지보호지역의 제비동자꽃 개체군은 오랜 기간에 걸쳐 지속 가능할 것으로 예상되었다.

식물 종은 주어진 환경조건과의 상호작용의 결과로 현재와 같은 특성을 나타낸다. 제비꽃속의 식물은 적응전략으로 개방화와 더불어 왕성한 영양번식체계를 선택하였거나 또는 폐쇄화를 발달시키는 전략을 선택하였다. 왕제비꽃은 제비꽃 속의 식물로 세계적으로 한반도와 중국 지린(길림)성의 동부에만 분포한다. 분포의 중심과 가장자리는 서로 다른 개체군 동태를 나타낼 것으로 예상된다. 왕제비꽃이 복합적인종자생산전략(Mixed-mating strategy)을 소유함에도 현재와 같은 제한적인 분포를 나타내는 원인을 알아볼 필요가 있다. 먼저 우리는 분포지의 식생환경을 조사하여 그 특성을 평가하였다. 식물계절학을 통해 생장특성을 알아보았다. 또한 개체군의 구조, 개방화의 결실특성, 폐쇄화의 생산성을 평가하였다. 그리고 2014년과 2018년 사이의 개체군크기 변화를 비교하였다. 분포지의 대부분은 계곡에 인접한 낙엽활엽수혼효림의 식생하부에 위치하였다. 4∼5월에 자가불화합성의 개방화를 생산하였고 6∼9월까지 폐쇄화를 생산하였다. 폐쇄화의 생산은 불확실한 환경변화에서 종자의 생산을 보증하기 위한 전략으로 평가되며 개방화에 비해 약 2배의 생산량을 나타내었다. 개체군의 구조는 안정적인 지역과 매우 불안정한 지역이 구분되었다. 2014년에 비해 2018년의 조사에서 개체군의 급격한 감소를 경험한 지역이 존재하였다. 이러한 큰 폭의 감소는 가장자리 개체군에서 크게 나타나는 것으로 평가되었다. 왕제비꽃 분포지는 가뭄이라는 자연적인 교란 요인과 분포지를 구성하는 기질에 따른 다양한 미소입지의 존재로 다양한 식물을 부양하였다. 이러한 불확실한 조건에서 폐쇄화를 통해 종자의 생산을 보증하고 그에 따라 자연적인 교란요인이 제거되었을 때 빠르게 유묘의 재정착과 개체군의 보충이 가능한 것으로 판단되었다. 그리고 환경요인은 모든 개체군 및 개체군 내의 모든 개체에 동일하게 작용하지 않는 것으로 추정되었다. 따라서 지역적으로 급격한 개체수의 감소에도 불구하고 완전한 소멸에 이르지 않을 것이고 환경의 변화에 따라 국지적인 소멸과 재정착이 반복될 것으로 예상되었다. 우리는 본 연구를 통해 수집된 종의 특성에 대한 정보를 바탕으로 추가적인 분포지의 조사가 필요함을 제안하였다. 또한 효과적인 보전 전략의 수립과 시행을 위해서는 보다 장기적인 개체군 동태와 개방화와 폐쇄화의 유전적 특성을 평가하는 것이 필요함을 제안하였다.

목적 : 본 연구는 렌즈를 향해 입사하는 광선의 구면수차를 제거하기 위해 광선추적법과 스넬의 법칙을 사용하 여 계산과정을 유도하여 렌즈를 설계하였다. 방법 : 스넬의 법칙을 활용하여 렌즈의 초점이 한 점으로 진행하도록 역산하여 설계하는 과정을 거친 후 광학 시뮬레이션 소프트웨어인 SPEOS를 활용하여 수치를 측정하였다. 결과 : 렌즈의 입사각에 따라 렌즈의 후면 곡률반경이 변화하였고, 일정 입사고에 도달하였을 때 렌즈 후면의 곡률반경이 구면수차 보정함으로 인해 일정 입사고 이전의 값에서 변화하는 구간이 발생하였다. 결론 : 본 연구를 통해 구면수차를 제거하는 렌즈를 스넬의 법칙과 광선추적의 방식으로 설계하여 광학 시뮬레 이션 소프트웨어를 통하여 구현하였다. 이를 통하여 스넬의 법칙을 이용한 광선 추적방식의 설계가 구면수차를 제 거한 비구면렌즈의 제작에 있어서 도움이 될 것으로 기대한다.

목적 : 직경에 따른 광투과율 변화의 원인을 분석하기 위해 입사빛과 투과빛의 광특성을 분석하고, 콜라겐섬유 직경에 따른 중심파장의 투과율 변화를 분석하였다. 방법 : 투과광의 특성을 분석하기 위하여 FDTD 방식의 3D 시뮬레이터를 이용하였으며, 입사빛을 중심파장 589 nm, 파장 범위 300~900 nm인 Gaussian Modulated Continuous Wave로 하였다. 결과 : 첫째, 콜라겐섬유의 반지름이 변화하여도 시뮬레이션 공간에 대한 콜라겐섬유의 점유면적 비율에는 큰 차이가 없었다. 그러나 콜라겐섬유의 직경이 커짐에 따라 투과율 세기의 합이 줄어들었다가 20~30 nm에서 증가 하고, 30 nm에서 급격히 줄어들었다. 이에 중심파장의 변화에 따른 광특성을 분석하였고, 콜라겐섬유 직경에 따 라서 투과율이 낮아지는 파장이 다른 것을 알 수 있었다. 결론 : 실제 콜라겐과 같은 구조의 시뮬레이션에서는 입사빛의 중심파장과 관계없이 특수한 파장에서 선택적 투과 또는 흡수가 발생한다. 이를 활용하면 고효율 광학장치에 사용될 수 있는 선택적 광선의 응용 가능성이 있을 것으로 기대된다.

목적 : 청광 차단렌즈의 효과를 정량적으로 분석하는 방법을 새롭게 제시하고, 이를 시판하고 있는 기능성 렌즈에 적용하여 비교 분석함으로써 그 활용 가능성을 확인하고자 하였다. 방법 : 렌즈의 광투과율을 측정하고, 청광 차단 효율 함수를 적용하여 효율에 대한 정성적인 분석을 하였다. 또한 청광 차단 효율 결과를 적분하여 수치화하는 정량적인 분석 방법을 새롭게 도입하여, 시판중인 청색광차단 기능성 렌즈에 적용하여 비교분석하였다. 결과 : 정성적인 분석 방법을 일반렌즈, 코팅방법으로 제작된 2종의 렌즈와 착색방법으로 제작된 1종의 렌즈에 적용한 결과, 모든 렌즈는 단파장 영역의 빛을 차단하는 효과가 우수한 것으로 분석되었다. 하지만 정량적인 분석 방법에 의한 결과에서는 각 렌즈별 다소 차이가 있음을 확인하였다. 결론 : 다양해지는 디스플레이 장치 및 스마트폰의 광 특성이 날로 진화되고 변화되고 있으므로, 다양한 방법으로 광원과 광학제품에 대한 광특성 분석이 요구된다. 이에 따라, 본 연구에서 새롭게 도입한 정량적인 분석 방법이 효과적인 수단일 될 수 있는 가능성을 확인 하였다.

목적 : 각막에서 일어나는 광학적 현상을 분석하기 위하여, 콜라겐과 동일한 광 특성을 갖는 나노물질에 대한 산란, 회절, 간섭에 의한 광 특성을 조사하였다. 방법 : 광 특성 분석 시뮬레이션 소프트웨어를 이용하여 콜라겐섬유와 동일한 물질의 광 특성을 분석하였다. 입사 빛이 콜라겐섬유를 통과할 때 전기장의 세기 분포를 확인하여 산란 현상을 분석하였다. 또한 콜라겐 광 특성을 갖는 슬릿에서의 광세기 분포를 확인하여, 일반적인 회절 및 간섭 현상과 비교하여 분석하고자 하였다. 결과 : 300~900 nm의 파장 분포를 갖는 입사 빛이 콜라겐섬유의 전·후 검출기에서 파장 별 투과율에 변화가 있는 것을 확인하였다. 특히 589 nm에서는 콜라겐 섬유를 통과한 후 광세기가 통과 이전보다 미세하게 높아졌다. 콜라겐 광 특성을 갖는 판에 빛을 입사시키면 입사 빛과 반사 빛이 중첩되어 정상파를 형성하였다. 정상파의 중심 파장은 589 nm이고 배와 마루는 대략 312 nm 간격으로 반복되었다. 단일 슬릿과 이중 슬릿에 빛을 입사시킨 경우 에도 동일하게 정상파가 관측되었으며, 슬릿 간격 및 두께에 따른 광 투과율에 변화가 있는 것을 확인하였다. 결론 : 콜라겐은 광학적으로 투명하기 때문에, 콜라겐의 광학적 특성을 갖는 판에 의한 투과광의 세기 분포는 일반적인 불투명 물체의 간섭 및 회절에 의한 광세기 분포와는 같지 않음을 확인하였다. 불투명 물체 및 금속에 의한 광학적 현상의 비교 분석 필요하며 이 결과는 다양한 분야에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

한국산 둥글장수풍뎅이(Pentodon quadridens bidentulus)의 3령 유충과 번데기의 형태를 처음 기술한다. 서식지와 실험실 사육에서 둥글장수 풍뎅이의 생태, 분포, 생활사 또한 제공한다.

후방가장자리 개체군은 전형적으로 고도의 고립된 분포에 따라 개체군의 유전적다양성이 낮고 절멸의 위험이 높다고 평가한다. 그러나 유전적다양성이 낮음에도 불구하고 오랜 기간에 걸쳐 개체군의 지속이 관찰된다. 따라서 개체군의 지속에 관여하는 생태적인 과정에 대한 이해가 필요하다. 넓은잎제비꽃은 세계적인 분포에서 한국이 후방가장자리개체군에 해당한다. 한반도의 중부 내륙에 제한적인 분포를 나타내는 넓은잎제비꽃의 지속에 관여하는 요인을 알아보기 위해 먼저 분포현황을 조사하였다. 다음으로 식생 및 토양환경, 식물계절학, 자가화합성 여부, 개체군 구조 그리고 분포지에서 관찰되는 위협요인을 조사하고 평가하였다. 넓은잎제비꽃은 석회암지대의 낙엽활엽수림 하부, 낙엽침엽수와 낙엽활엽수 식재림의 하부, 관목림의 하부 그리고 초원에 걸쳐 분포하였다. 개체군내에서 유묘의 재정착이 관찰되었고 대부분 안정적인 개체군 구조로 나타났다. 개방화는 화분매개곤충의 방문이 열매의 생산과 밀접한 연관이 있었다. 그렇지만 개체군 내에서 폐쇄화의 생산이 보다 왕성하였고 일부 개체군에서는 개체의 크기가 큼에도 불구하고 폐쇄화만을 생산하였다. 개체의 크기는 개방화의 생산에 비해 폐쇄화의 생산에 보다 더 높은 상관이 있었다. 따라서 개체군내의 유묘 보충은 폐쇄화의 기여도가 높은 것으로 판단되었다. 개방화와 폐쇄화의 생산은 토양분석 항목 중 유효인산을 제외하고는 상관이 없는 것으로 나타났다. 넓은잎제비꽃은 자가불화합성으로 이것은 왕성한 폐쇄화의 생산능력이 존재하기 때문으로 생각되었다. 생육지에서 관찰된 잠재적인 위협요인으로는 석회암광산 의 개발, 경작지의 확대 및 주택의 건설이 있었다. 넓은잎제비꽃은 한반도에서 석회암지대에 고립되어 분포하지만 초원부터 비교적 울폐도가 낮은 식생하부에 이르기까지 넓은 식생환경에 걸쳐 관찰되었다. 또한 다수의 개체군과 안정적인 개체군 구조를 유지하고 있어 현재와 같은 상태가 유지된다면 개체군의 지속은 가능할 것으로 평가되었다.