생물체의 활동 특히 미생물의 활동은 직·간접적으로 전 지구적으로 분포하는 퇴적물 및 암석 내부 광물의 형성 및 변형에 영향을 주고, 일부는 특징적인 생물기원구조를 형성한다. 특히, 특징적인 생물기원구조에 분포하는 광물은 기존에 알려진 무기적 과정을 통하여 형성되기 어려운 환경에서 형성되기도 하고, 무기적 과정을 통하여 형성된 광물과는 다른 물성 및 특성을 나타낸다. 이러한 생물체의 영향을 받아 형성된 생물기원구조에 대해 연구·분석하는 것은 새로운 광물 형성 메커니즘을 규명하는데 필수적이라 할 수 있다. 따라서 본 논문은 심해저 망간각 및 해저열수분출공 지역 미생물 매트 시료를 예로 들어, 주사전자현미경 분석을 통한 자연환경에 분포하는 생물기원구조 관찰에 대해 소개하고 분석방법, 장점 및 활용에 대해 설명하고자 한다.

본 연구의 목적은 시간 분해능이 향상된 비지역적 평균 (fast non local means, FNLM) 노이즈 제거 알고리 즘을 모델링하여 광학 현미경 영상에서의 적용 가능성을 확인하는 것이다. 이를 위해 실제 흰쥐 (mouse)의 첫째어금니 치아를 사용하여 영상을 획득한 후 기존에 널리 사용되고 있는 노이즈 제거 알고리즘과 제안 하는 FNLM 알고리즘을 각각 적용하여 비교하였다. 정량적 평가는 대조도 대 잡음비 (contrast to noise ratio, CNR), 변동계수 (coefficient of variation, COV), 그리고 최근에 개발된 no reference 기반의 방법인 natural ima ge quality evaluator (NIQE)와 Blind/referenceless image spatial quality evaluator (BRISQUE)를 사용하였다. 결과적으로 모든 정량적 평가 인자에서 제안하는 FNLM 노이즈 제거 알고리즘이 가장 우수한 값을 나타내었다. 특히나 치아의 전체적인 형태학적 영상을 분석할 수 있는 NIQE와 BRISQUE 인자는 원본영상에 비하여 각각 1.14와 1.12배 향상됨을 확인할 수 있었다. 결론적으로 소동물 치아 광학 현미경 영상에서의 FNLM 노이즈 제거 알고리즘의 유용성 및 가능성을 증명하였다.

In this experimental study, the characteristic of damages on GFRP rebar exposed to high temperature only and immerged in alkaline solution after the exposure to high temperature was analyzed through microscopic image analysis. The found microcrack and pores in resin matrix were quantitatively compared if there was effect of pre-exposure to high temperature. The damages, such as microcrack and pores in resin matrix, by alkali exposure were mainly found in rebar surface. On the other hand, the pores caused by high temperatures were extensively found in a section and had greater width than those caused by the alkali exposure. In results of the quantitative comparison, the accumulated length and widths of microcrack and pores in resin matrix in pre-exposed GFRP rebar to high temperature were respectively 1.5 and 1.4 times of those in the GFRP rebar only immerged in alkali solution. Therefore, the deterioration of resin matrix by the alkali exposure could be accelerated due to the pre-exposure to high temperature.

집속이온빔(FIB, focused ion beam)법은 광물 및 지질시료의 분석 대상 위치로부터 투과전자현 미경(TEM, transmission electron microscope) 관찰을 위한 박편을 정밀하게 제작할 수 있는 방법으로 널리 보급되고 있다. 그러나 박편 제작과정에서 Ga 이온빔에 의한 구조 손상이나 인위적 효과들이 발 생하여 전자빔에 의한 손상과 함께 TEM 분석에서의 난점들 중 하나이다. 광물 시료 FIB 박편의 TEM 관찰에서 석영과 장석의 비정질화, 커튼 효과, Ga 오염 등이 확인되었으며, 특히 입자 경계 부근 이나 두께가 얇은 곳에서 이들 현상이 보다 뚜렷하다. 박편 제작 시의 가속전압 및 전류 조정 등의 분 석절차 개선으로 이온빔 손상을 줄일 수 있으나, 어느 정도의 손상이나 오염은 피할 수 없으므로 TEM 박편 관찰과 해석에서 유의하여야 한다.

방사광 X-선 현미경은 임상실험에 유용한 도구로 높은 배율과 고 해상도로 동물 장기조직 시료의 세부 구 조를 관찰할 수 있다. X-선 영상은 위상 대조도 메커니즘으로 설명할 수 있다. 우리는 쥐의 꼬리, 신경 및 허파 의 in-vivo 및 in-vitro위상 대조도 영상을 8 KeV mono 빔으로부터 10배 현미경대물렌즈와 CCD 카메라를 이용하여 얻었다. 기존의 흡수 X-선 영상 보다 SR 영상이 세밀한 구조의 높은 분해능 영상을 볼 수 있었다. SR 영상은 생물학, 재료 및 임상 연구에 무한한 가능성을 가지고 있다.

Agrobacterium tumefaciens에 의해 일미벼 품종에 도입하여 많은 형질전환벼를 생산했다. 배발생 캘러스는 hygromycin 저항성 선발마커를 포함한 pCAMBIA1300 벡터를 이용하여 Agrobacterium strain AGL1으로 공동배양하였다. 공동배양 후 50mg/L hygromycin에 저항성을 보이는 형질전환체가 선발되었다. T0 세대 형질전환벼로부터 genomic DNA를 추출하여 PCR과 Southern blot을 통한 외래 유전자의 안정한 삽입을 검정하였다. 형질전환된 벼라인에서 650bp의 HPT 유전자 단편이 나타났다. 그리고 argE의 특이적 priomer를 이용하여 검정한 결과 230bp 단편이 검출되었다. SEM을 이용하여 형태학적 분석을 한 결과 기공 분포와 배열상의 특징에 있어서 형질전환체는 대조구와 비교하여 기공형태가 불규칙적인 차이를 보여 주었다.

알바이트 분말시료, 박편시료, TEM 시편용 시료를 이용하여 광학현미경 상에서 등온가열 실험을 수행하였다. 시료의 방향성은 광학현미경 및 XRD를 통하여 점검하였으며 TEM의 전자회절도형을 통해 확인하였다. 분말시료의 경우 1030℃-12 hr에서, TEM 시편용 시료는 1060℃-6 hr에서 부분 용융이 일어나며 이 이상의 온도에서는 용융으로 인한 시편두께 증가 및 비정질상으로의 변화로 인하여 알바이트 미세구조의 TEM 영상 획득이 어려웠다. 광학현미경과 TEM의 연계를 통한 알바이트 등온가열 실험 결과 알바이트 tweed 미세구조의 TEM 영상을 얻을 수 있는 최적 조건은 대기압 하에서는 1050℃-12 hr로 파악되었다. 전자현미경 내 직접가열(in situ TEM heating) 실험의 경우 상기한 실험조건에 비해 고진공 상태임을 고려하면 1050℃보다 다소 높은 온도에서 알바이트 tweed 미세구조를 직접 관찰할 수 있을 것으로 사료된다

Na-장석(Amelia albite)의 1100℃ 등온가열에 대한 XRD 분석결과는 Si-Al의 재배열에 의한 급격한 구조변화를 보여주며 4일 이상의 가열에 의해 저온형에서 고온형으로의 상전이를 보였다. TEM의 제한시야전자회절(SAED)법을 이용하여 구조변화 인지를 시도한 결과, 변화의 양상은 보이나 측정 오차에 의해 Si-Al 배열상태의 정량화가 어려웠다. 수렴성빔전자회절(CBED)법을 이용한 연구결과, 관찰을 위한 최적 실험조건은 냉각 시료지지대의 사용과 120 kV의 가속전압, 37 μm크기의 C3 조리개, 25 nm의 빔 크기로 나타났다. 알바이트의 구조변화에 따라 HOLZ 선이 두드러진 변화를 보인 방향은 [418] 방향에서 약 -1.2˚ 회전한 방향으로 파악되었으며, 이 방향에서는 저온형과 고온형 알바이트에서 두 HOLZ선의 폭이 서로 반대로 나타나 Si-Al 배열상태의 뚜fut한 구별이 가능하였다.