KAIST 토카막에서의 플라즈마 발생에 관한 연구

양장규 한국과학기술원 1994 국내박사

3차원 미래예측 수리모델을 활용한 과학기술 수용성 분석방법 : 신기술 교통수단 도입 사례를 중심으로

오정연 KAIST(한국과학기술원) 2016 국내석사

식물플랑크톤 군집의 화학분류적 분석법 개선 및 한국 주변해 생태계 연구의 적용

현명진 과학기술연합대학원대학교 한국해양과학기술원(KIOST) 2024 국내박사

This dissertation explores the community structure and function of phytoplankton, which play a critical role in ecological dynamics and biogeochemical cycles. Among various methodologies to assess phytoplankton community structure, chemotaxonomic analysis stands out for its ability to allocate chlorophyll-a concentrations, indicative of phytoplankton biomass, into major taxonomic groups. This work critically examines methodologies for chemotaxonomic analysis, which have evolved since the 1980s but still possess inherent drawbacks. To enhance the accuracy of the CHEMTAX method, the study applied a refined approach to both time-series and spatial data, successfully reducing bias and improving reliability. The constrained pigment ratio ranges, established through a linear model correlating Next-Generation Sequencing (NGS) datasets with pigment datasets, effectively mitigated the underdetermined biasThe approach shows high agreement with the results from Bayesian Compositional Estimator (BCE), known for its robustness against underdetermined bias, confirming the efficacy of the proposed method. Additionally, the linear model aids in addressing the identifiability problem in CHEMTAX, revealing how its inclusion of groups with undetectably low composition distorts results. This refined CHEMTAX analysis have been applied to time-series dataset acquired in S-ORS (Socheongcho Ocean Research Station). It elucidates the mechanism of the spring phytoplankton bloom in the Yellow Sea using data from Socheongcho Ocean Research Station (S-ORS). The analysis indicates that phytoplankton surface bloom is primarily initiated by the onset of vertical stratification due to increased sea surface temperature. Dynamic Factor Analysis (DFA) reveals varying responses among phytoplankton groups, with Bacillariophyceae thriving in turbulent environments before the bloom, Chlorophytes dominating during the bloom in stabilized water columns, and Cryptophyceae exhibiting intermediate traits. The refined CHEMTAX analysis is also adapted in large-scale spatial data analysis. The dataset for spatial analysis is acquired based on joint research with KIOST and NASA, examines the spatial distribution of phytoplankton around Korea. The spatial distributional pattern across the environmental gradient is firstly assess through RDA (redundancy analysis), and the spatial distributional pattern with an exception of environmental effects is determined by GLMM (Generalized Linear Mixed model), a type of spatial analysis. Based on the spatial effects, clustering analysis is done to figure which datapoints have similar distributional mechanisms. As result, there were striking distinction between the East, Yellow, and South Sea are detected, which is not detected through beta- diversity between samples. This study's advancements in chemotaxonomy pave the way for future research linking phytoplankton community structures with ecological functions, including primary production, food webs, carbon cycling, and particulate organic carbon dynamics. Future directions involve integrating remote sensing data and automating HPLC peak analysis to handle large datasets more effectively. Additionally, refining existing chemotaxonomic algorithms to address limitations in the gradient descent algorithm of CHEMTAX and the uncertainty in BCE is a priority. As suggested, incorporating spatial or temporal factors into pigment ratio algorithms could further improve the efficacy and reliability of chemotaxonomic approaches in marine ecosystem studies. 식물플랑크톤은 생태계와 생지화학적 순환에 중요한 역할을 하기 때문에, 이들의 군집구조와 기능에 대한 연구는 중요한 기초연구이다. 식물플랑크톤의 군집구조를 정량하는 방법에는 여러가지가 있지만, 화학분류적 접근법은 식물플랑크톤 생체량의 지표인 엽록소 a의 농도를 주요 분류군별로 할당할 수 있다는 이점이 있다. 따라서 1980년대부터 화학분류적 방법은 발전이 되어왔지만, 각각의 알고리즘이 특정 단점을 가지고 있으며, 아직 완성형 알고리즘은 없는 실정이다. 이 중에서도 가장 널리 사용되는 CHEMTAX 알고리즘은 underdetermined 편향에 취약한 경사하강법을 이용한 알고리즘이라는 한계가 있다. 따라서 본 연구는 색소 농도 데이터와 Next-generation sequencing (NGS) 데이터간의 선형 모델링을 기반으로 underdetermined 편향을 억제하는 새로운 접근법을 검토하였다. 이 접근법의 결과로 얻은 색소 비율 (final ratio)는 underdetemined system에 상대적으로 강한(robust) Bayesian Compostional Estimator (BCE)의 결과와 높은 일치도를 보이며, 해당 편향을 효과적으로 억제한 것을 확인하였다. 또한 이 선형모델은 대부분의 화학분류 알고리즘에서 공통적으로 문제가 되는 식별가능성(identifiability) 문제를 해결하는 근거로서 활용될 수 있음을 보였다. 이와 같이 개선된 CHEMTAX 방법을 활용하여 소청초 해양과학기지(S-ORS)에서 획득한 시계열 데이터를 분석하여 황해의 춘계 식물플랑크톤 대증식 메커니즘을 규명하였다. 계절변화에 따른 표층수온의 상승에 의해 유발된 수직 성층의 강화는 식물플랑크톤의 표층 대증식을 개시하는 주요 원인으로 밝혀졌다. 하지만 시계열 분석 기법 중 하나인 Dynamic Factor Analysis(DFA)로 분석한 결과 분류군별로는 다른 메커니즘이 작용하고 있었다. 규조류 (Bacillariophyceae)는 수직혼합이 활발한 환경에 대한 선호를 보였으며, 이에 따라 성층 및 표층 대증식 전에 빠른 생체량의 증가를 보였다. 이에 반해 녹조류(Chlorophytes)는 안정된 수층을 선호하였으며, 은편모조류(Cryptophyceae)는 두 분류군의 중간 특성을 가지고 있었다. 표층의 녹조류 대증식은 인산염을 빠르게 소모하여, 인-제한 환경을 조성하였으며, 이에 따라 후기천이분류군으로의 천이가 일어났다. 개선된 CHEMTAX 방법론을 광역 공간데이터 해석에도 적용해 보았다. 데이터는 2016년 미국 국립 항공 우주국 (NASA)와 한국해양과학기술원(KIOST)의 공동연구에서 얻은 데이터를 활용하여 한국 주변해역의 식물플랑크톤 군집 변동을 광역적으로 연구하였다. 우선 RDA(redundancy analysis)를 통하여 환경요소들에 따른 식물플랑크톤의 공간 분포 패턴을 1차로 밝히고, 공간분석법인 GLMM (Generalized Linear Mixed Model)을 통하여 환경적 영향이 제거된 공간 분포 패턴을 밝혔다. 이러한 공간분포 패턴은 식물플랑크톤의 분포 메커니즘을 반영하기 때문에, 군집분석을 통하여, 유사한 공간패턴을 나타내는 정점을 확인하였다. 그 결과 동해, 남해, 황해에서 뚜렷한 식물플랑크톤 분포 메커니즘의 차이를 확인하였다. 이러한 연구는 기존에 일반적으로 수행되던 베타 다양성 분석에서는 뚜렷하게 나타나지 않는 패턴을 확인한 점으로 의미가 있다. 이러한 기술모델 (desriptive model) 기반 생태 해석은 우선 CHEMTAX의 정확도가 개선되었기 때문에 가능한 분석으로서, 본 연구는 방법론의 개선과 현장 데이터로의 적용을 테스트 해보았고, 합리적인 생태적 해석을 얻을 수 있었다는 점에서 큰 의미가 있다. 이러한 연구들은 추후 먹이망, 탄소순환, 일차생산 등 생태학적 기능과 연결하는 연구로 연결될 수 있으며, 식물플랑크톤의 색소 기반 연구인 만큼, 원격탐지를 통한 데규모 연구로 이어질 수 있는 장점이 있다. 또한 추가적인 알고리즘의 개선을 위한 연구도 병행하여 진행하고 있다.

KAIST 기후변화 적응 계획법을 이용한 갈수기 물공급 취약성 평가

차동훈 한국과학기술원 2012 국내박사

韓國都市住宅市場의 構造的 享有價格 模型 推定에 관한 硏究

이기영 한국과학기술원 1983 국내석사

TV 의학 프로그램 제작진의 정보 선택에 관한 연구 : MBC <메디컬 스토리 닥터스>와 <백세 건강 닥터스>를 중심으로

박선민 KAIST(한국과학기술원) 2016 국내석사

공학문제에 응용되는 경계요소법의 연구

이종선 한국과학기술원 1985 국내석사

The Synthetic Utility of 1-Fluoro-2,4,6-trinitrobenzene New Method for the Exterification of Carboxylic Acid

양성봉 한국과학기술원 1981 국내석사

국가 연구개발사업의 생산성 향상을 위한 기존 관리시스템에 관한 연구

조황희 한국과학기술원 1994 국내박사

다유전자 계통수 및 cox1 바코드 분석에 기반한 한국 산호말속(산호말과, 홍조식물문) 계통과 Corallina berteroi 개체군 역학

유영채 과학기술연합대학원대학교 한국해양과학기술원(KIOST) 2025 국내석사

산호말홍조아강 (Corallinophycidae)은 탄산칼슘 (CaCO3) 세포벽을 가지는 홍조류로, 수생태계에서 일차생산, 탄소순환, 서식처 제공 등 중요한 역할을 한다. 그 중 산호말속 (Corallina)은 유절산호말홍조류로, 석회화된 intergenicula와 비석회화된 genicula가 반복되는 독특한 구조를 가지며, 형태적 변이가 커 종 식별과 분류가 어렵다. 이를 극복하기 위해 분자적 접근이 필수적이다. 우리나라에서는 작은구슬산호말 (C. pilulifera)이 기후변화 생물지표종 (CBIS, Climate-sensitive Biological Indicator Species)으로 지정되었으나, C. pilulifera-complex의 다양성과 분포에 대한 연구는 제한적이다. 본 연구의 목적은 다유전자 계통 분석을 통해 한국 연안 산호말속의 종간 계통관계를 밝히고, 제주도, 부산, 울릉도에 분포하는 C. berteroi 지역 개체군의 유전적 다양성을 분석하는 것이다. 2022년 11월부터 2024년 3월까지 동해, 남해, 서해 11개 지역 38개 지점에서 총 1,497개체를 채집하였으며, random intergenicular의 길이 (L)를 너비 (W)로 나눈 비율 (L/W ratio)의 형태적 특징과 미토콘드리아 cob (1,143 bp), cox1 (1,599 bp), nad5 (2,016 bp)와 색소체 psbA (1,083 bp), rbcL (1,485 bp)을 활용한 다유전자 계통 분석을 통해 산호말속을 세 개의 Group으로 구분하였다. Group 1 (L/W ratio ≥ 2)은 C. officinalis, Group 2 (2 &gt; L/W ratio ≥ 1.5)는 C. hakodatensis와 C. pilulifera, Group 3 (1.5 &gt; L/W ratio)은 C. berteroi, C. confusa, C. declinata, C. yendoi를 포함한다. 이 중 C. declinata, C. hakodatensis, C. yendoi는 국내 미기록종이다. C. berteroi 개체군은 각각 제주도 (114개체), 부산 (81개체), 울릉도 (36개체)에서 채집하였으며 총 17개의 cox1 haplotype을 확인하였다. 제주도 개체군은 가장 높은 haplotype diversity (h = 0.8298)를 나타냈으며 울릉도 개체군은 가장 낮은 값(h = 0.3460)을 보였다. 세 지역에서 공통적으로 나타나는 haplotypes는 k08과 k10이다. C. berteroi는 세 지역 간 유전적 분화가 뚜렷하지 않았으나, 울릉도에서 부산 방향으로의 개체군 이동이 두드러졌다. 본 연구는 다유전자 분석과 형태적 특징을 기반으로 한국 연안 산호말속의 종 다양성을 분석하고, 국내 미기록종을 확인하였으며, 대표종인 C. berteroi의 지역 개체군간 변이를 이해하였다. 이러한 결과는 산호말속의 생물다양성 보존과 분류학적 연구에 중요한 기반 자료를 제공한다. 주요단어: 다유전자 유합계통수, 미기록종, 산호말속, 유전적 다양성, 종 다양성, C. berteroi 개체군 역학 The subclass Corallinophycidae characterized by calcified cell walls with calcium carbonate (CaCO3). These algae serve ecological functions in aquatic ecosystems, contributing to primary production, carbon cycling, and habitat formation. The Corallina includes geniculate coralline algae characterized by alternating calcified intergenicula and non-calcified genicula. Significant morphological plasticity within Corallina complicates species identification and classification, necessitating molecular approaches for taxonomy. In Korea, Corallina pilulifera has been recognized as a climate-sensitive biological indicator species (CBIS). However, diversity and distribution of the C. pilulifera-complex remain unclear. This study aims to interspecific phylogenetic relationships within Corallina along the Korean coasts using multigene analyses of mitochondrial markers (cob, cox1, nad5) and plastid markers (psbA, rbcL). Additionally, intraspecific variation was assessed by analyzing the genetic diversity of C. berteroi populations collected from Jeju, Busan, and Ulleungdo. During from November 2022 to March 2024, 1,497 specimens were collected from 38 sites across 11 regions in the East Sea, South Sea, and Yellow Sea. Morphological characterization based on the length-to-width (L/W) ratio of random intergenicula, combined with multigene analyses, revealed three distinct groups within Corallina: Group 1 (L/W ratio ≥ 2) includes C. officinalis; Group 2 (2 &gt; L/W ratio ≥ 1.5) includes C. hakodatensis and C. pilulifera; and Group 3 (1.5 &gt; L/W ratio) comprises C. berteroi, C. confusa, C. declinata, and C. yendoi. Notably, C. declinata, C. hakodatensis, and C. yendoi were identified as unrecorded species in Korea. Analysis of C. berteroi populations (n = 231) identified 17 cox1 haplotypes across Jeju (n = 114), Busan (n = 81), and Ulleungdo (n = 36). Haplotype diversity was the highest in Jeju (h = 0.8298) and the lowest in Ulleungdo (h = 0.3460). Two dominant haplotypes (k08 and k10) were shared among all regions, and other haplotypes exhibited derived from both dominant haplotypes. Population genetic analyses revealed no significant differentiation and directional gene flow among the three regions. This study integrates multigene analyses and morphological characterization to increase our understanding of Corallina diversity along the Korean coasts, documenting unrecorded species, and elucidating the population structure of representative species, C. berteroi. These results provide fundamental data for biodiversity conservation and taxonomy on Corallina in Korea. Keywords: C. berteroi population dynamics, Corallina, Genetic diversity, Multigene phylogeny, New record, Species Diversity