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초분광영상을 이용한 중금속 오염 토양 탐지의 pH 및 유기물에 의한 간섭 효과에 관한 연구
강성주(Kang SeongJoo),이금영(Lee Keum Young),전의익(Jeon Eui Ik),신인환(Shin In Hwan),유세종(Yu Se Jong),권오섭(Kwon, Oh Seob) 한국방재학회 2018 한국방재학회지 Vol.18 No.4
본 연구에서는 구리(Cu)로 오염된 인공토양시료를 가지고 항공용 초분광센서를 토양 내 중금속 탐지에 적용하는데 있어서 pH와 유기물에 의한 간섭요인들을 검증하고자 하였다. 실내 테스트베드 내에서 다른 변수들은 고정하고 pH 및 유기물함량만을 달리한 두가지 시나리오로 초분광영상촬영을 실시하였다. 취득한 중금속토양의 분광 자료는 수학적 전처리를 통해 분광패턴을 확인하고, 통계적 분석기법들을 활용하여 유기물과 pH의 특정 파장대를 확인하였다. 또한 인공적으로 스파이킹 한 토양을 초분광영상을 통해 취득된 평균 라이브러리와 구리의 주요 파장 대역을 이용하여 분광각맵퍼법을(SAM, Spectral angle mapper) 적용하여 토양 분류를 시도한 결과 pH는 4.0 미만의 높은 산성토양에서 유기물의 함량이 10%를 초과한 토양의 경우 중금속 오염토양분류에 제한요인으로 작용할 수 있음을 확인하였다. The purpose of this study was to investigate the interference factors of copper (Cu) - contaminated artificial soil samples in the application of aerial hyperspectral sensors to detection of heavy metals in soil. In the indoor test bed, other parameters were fixed and hyperspectral images were taken with two scenarios that different pH and organic contents. The spectral data of the heavy metal soils constructed in the indoor test bed were confirmed by mathematical preprocessing and the specific wavelength band of organic matter and pH was confirmed by using statistical analysis techniques. In addition, soil spiked with copper was analyzed by spectral angle mapper method (SAM, Spectral angle mapper) using the average library obtained by hyperspectral imaging and copper. As a result, it was confirmed that the soil with high organic matter content exceeding 10.7% in the acid soil with pH less than 4.0 could be a limiting factor for heavy metal contaminated soil classification.
구리로 오염된 세가지 토양에 대한 하이퍼스펙트럴 센서의 적용 가능성 평가
강성주(Kang, SeongJoo),이금영(Lee, Keum-Young),전의익(Jeon, Eui-Ik),신인환(Shin, In Hwan),장민(Jang, Min),권오섭(Kwon, Oh-Seob) 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.5
본 연구에서는 하이퍼스펙트럴 센서를 활용한 중금속오염토양 탐지에 있어서 세가지 종류의 토양에서의 적용가능성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 실측하여 농도를 알고 있는 구리와 두가지 이상의 중금속으로 혼합된 인공오염토양 및 철도 부지의 현장오염토를 이용하여 실측 농도 기반의 세가지 오염 시나리오를 구축하였다. 이후 구리의 특정파장대역을 기반으로 분광각맵 퍼법(SAM) 알고리즘을 이용하여 구리로 오염된 토양의 분류 가능 여부를 확인하였다. 그 결과 인공오염토에서는 목표물인 순수 Cu로 스파이킹 된 토양을 가장 먼저 탐지하였다. 현장 오염토 1에서는 시나리오상 가장 고농도로 오염된 토양을 가장 먼저 탐지하였으며 점차 낮은 농도 순으로 탐지하는 것을 확인할 수 있었다. 현장 오염토 2에서는 높은 유기물농도로 인해 가장 고농도로 오염된 경우에는 탐지가 되지 않았으나 이를 제외한 나머지 농도구배에서는 고농도에서 저농도 순으로 탐지되는 것을 확인할 수 있었다. In this study, we evaluated the possibility of detecting heavy metal contaminated soils in three soil types using a hyperspectral sensor. For this purpose, we constructed three contamination scenarios based on measured concentrations using artificially contaminated soil and contaminated soil mixed with copper with known concentrations and two or more heavy metals. Then, we tried to verify the possibility of detecting copper contaminated soil based on copper-sensitive wavelength using the SAM algorithm. As a result, soil spiked with Copper in artificially contaminated soils was detected first. Field contaminated soil 1 was the first detected with the highest concentration of copper in the scenario, and it was confirmed that the soil was detected sequentially from high to low concentrations. However, field contaminated soil 2 was not detected in the case of copper contaminated with the highest concentration owing to the high organic matter concentration. In all the concentration gradient scenarios except this, it was confirmed that the concentration was detected in order of concentration.
토양 내 중금속의 분광정보와 실측농도의 상관성 분석 연구
이금영(Keum Young Lee),강성주(Seongjoo Kang),석현우(Hyunwoo Seok),유세종(Sejong Yu),전의익(Eui-Ik Jeon),권오섭(Ohseob Kwon) 대한공간정보학회 2017 한국지형공간정보학회 학술대회 Vol.2017 No.10
토양 오염 모니터링에 있어 원격탐사 자료를 이용함으로써 조사의 효율성을 높일 수 있다. 본 연구는 항공 초분광센서를 활용한 중금속 오염토양 모니터링 기법을 연구하기 위한 기초연구로써 초분광영상에서의 토양 내 중금속의 분광정보와 실측농도의 상관성을 분석하고 중금속별 상관성이 높은 주요 파장영역을 찾고자 하였다. 이를 위해 연구대상 4개 중금속(비소, 카드뮴, 구리, 납)의 다양한 농도구배(10~5000㏙)를 갖는 토양시료 및 표준시험구를 제조하고, 초분광센서를 활용하여 초분광영상을 취득하였다. 표준시험구에서 정확한 농도값을 알아내기 위해 토양 샘플링 및 기기분석을 실시하였고, 초분광영상에서의 분광정보와 실측농도와의 상관성 분석을 실시하였다. 상관계수(R2)의 값이 0.8 이상인 경우 주요 분광파장 영역으로 간주되었으며, 상관성 분석을 통해 취득한 주요 분광파장 영역은 향후 중금속 오염토양 모니터링 기법 연구에 효율적인 기여를 할 수 있을 것으로 판단되며, 이를 위해 보다 다양한 연구가 필요할 것으로 보인다.
최경덕(Choi, KyungDuk),여혜원(Yeo, HyeWon),강성주(Kang, SeongJoo) 학습자중심교과교육학회 2017 학습자중심교과교육연구 Vol.17 No.16
이 연구의 목적은 중학교 과학교과에 공감을 도입한 수업을 개발하여 적용한 후 공감능력의 변화를 알아보고자 하는 것이다. 연구를 위하여 경기도 소재 중학교 3학년 학생을 대상으로 26명의 실험 집단과 25명의 통제집단을 선정하여 8차시동안 과학교과에 공감을 도입한 수업을 적용한 후 사전 사후 공감능력 변화를 분석하였다. 공감을 도입한 과학 수업에서는 공감적 대화 기법을 전제로 하여 ‘입장 바꿔 생각하기’, ‘타인의 관점 수용하기’ 등의 공감의 요소를 적용하여 글쓰기, 협동적 문제해결학습 등의 수업활동을 실시하였다. 연구 결과, 과학교과에 공감을 도입한 수업은 중학생들의 공감능력을 높이는데 효과가 있었다. 특히 공감의 하위 요소인 인지적 공감의 관점취하기와 정서적 공감의 공감적 관심에서 유의미한 변화가 있었다. 그리고 과학 교과에 공감을 도입할 때 효과적인 주제 및 방법을 찾을 수 있었다. The purpose of this research is to look for the change of empathic ability by developing and applying the lesson fusing middle school’s science class with empathy. For this research, we applied the lesson fusing science class with empathy to 9th grade students in the middle school in Gyeonggi-do, then we conducted pre-to-post survey and the analysis for the result of the lesson. In the science class which converged empathy, we performed class activities such as writing and cooperative problem solving learning by applying the empathy elements such as thinking others’ positions and accepting the view of others based on empathic dialogue technique. As a result, the lesson fusing science class with empathy had an effect on enhancing student’s empathic ability. Students found agreement on the problem by cooperating and solved the problem reasonably as well as mediated their opinions by respecting others’ opinions and accepting other people s views with using empathetic talk. Specially, there was meaningful change in perspective taking of cognitive empathic ability and personal distress of emotional empathic ability that are sub-element of empathy.
강성주 덕성여자대학교 자연과학연구소 2002 자연과학 논문집 Vol.8 No.-
Mathematica를 이용한 함수열과 함수 급수의 수렴성을 예제를 통하여 알아보고, 이 방법을 이용하여 학생들로 하여금 함수의 수렴성에 대한 이해를 증진시키고자 한다.