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초분광 영상 시스템을 이용한 수박종자(Capsicum annuum L)의 오이 녹반 모자이크 바이러스(CGMMV) 감염의 비파괴 판별 시스템 개발
배형진 ( Hyung-jin Bae ),산토스로후미 ( Santosh Lohumi ),라릿칸트발 ( Lalit Mohan Kandpal ),박찬환 ( Chanhwan Park ),임현섭 ( Hyoun-sub Lim ),조병관 ( Byoung-kwan Cho ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1
종자산업은 농작물 생산에 중요한 역할을 끼치는 좌우하는 요소 중에 하나로, 우량종자의 확보는 농작물 수급에 중요한 역할을 하는 농업부문의 원천산업이다. 오이 녹반 모자이크 바이러스(CGMMV)는 박과류에 가장 많은 피해를 끼치는 바이러스로 종자전염을 방지하고, 우량종자의 공급을 위해서는 감염종자와 비 감염종자의 판별은 필수적이다. 이에 본 연구에서는 초분광 영상 시스템을 이용하여 수박종자의 CGMMV의 감염 및 비 감염종자를 판별할 수 있는 기술을 개발하고자 하였다. 본 연구에서 사용된 바이러스 감염 종자는 CGMMV 바이러스 감염 수박종자를 사용하였으며, 생산된 종자를 초분광 영상 시스템을 통해 스크린 후, RNA를 추출하여 PCR분석법으로 바이러스의 감염유무를 확인하였으며, 이후 바이러스의 감염유무와 획득된 스펙트럼을 비교·분석하여 판별모델을 개발하고 이를 선별 시스템에 적용하였다. 모델개발에 사용된 초분광 영상 기술은 초분광 SWIR(Shortwave infraed : 1000-2500nm)영상 기술이다. 획득된 초분광 SWIR 영상을 분석한 결과 바이러스 감염 종자가 유의미한 정확도로 판별이 되는 것으로 나타났다. 초분광 SWIR 영상기술이 바이러스 감염종자와 비감염종자를 비파괴적으로 선별하는데 효과적으로 적용이 가능할 것으로 판단된다.
액상결정 가변필터 기반 초분광형광영상을 이용한 천일염 내 미세플라스틱 검출
정환조 ( Hwanjo Chung ),산토스로후미 ( Santosh Lohumi ),조병관 ( Byoung-kwan Cho ),이훈수 ( Hoonsoo Lee ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
플라스틱이 개발된 이후 소비량은 꾸준히 증가하고 있으며 이는 해양환경 오염에도 많은 영향을 주고 있다. 해양에 들어온 플라스틱은 물리적, 화학적과정을 거쳐 크기5mm이하의 미세플라스틱을 생성한다. 이러한 미세플라스틱은 미생물에 의해 분해되지 않으며 해양생물에 의해 섭식당한 후 인간의 몸에서 장기손상, 영양감소, 폐기능저하, 염증반응, 생식 합병증 등의 악영향이 관찰되었다. 따라서 이 연구의 목적은LCTF를 적용한 초분광형광영상을 이용하여 천일염 내 존재하는 미세플라스틱을 검출하는 것이다. 시료는 총10가지 종류의 플라스틱 시료를6가지 크기로 제작하였다. 천일염과 미세플라스틱이 혼합된 시료는 정제수에 용해하여 여과시켰다. 여과지를 통해 걸러진 플라스틱 시료는 액상결정 가변필터 기반 초분광형광영상시스템을 이용하여 영상데이터를 획득하였다. 분산분석(Anova)법은 최적의 파장비를 획득하기 위해 사용하였다. 총10가지의 플라스틱 시료중에서7가지 종류의 플라스틱시료는 필터의 형광신호대비 강한 형광신호를 나타내어 단파장으로도 구분이 가능하였다. 하지만, PC와PP의 형광신호는 필터의 형광신호와 유사하여 단파장으로 구분이 어려워 분산분석을 이용하여 최적파장비를 획득하였다. PC와PP를 필터로부터 검출할 수 있는 최적파장비는 570/725nm, 545/710nm 파장으로 분석되었으며, 이 파장비 영상을 이용하여 단파장으로 확인하기 어려웠던 시료를 검출할 수 있었다. 따라서, 본 연구에서는LCFT 기반의 초분광형광영상은 필터위에 존재하는 미세플라스틱의 검출에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
권오태 ( Oh-tae Kwon ),산토스로후미 ( Santosh Lohumi ),배형진 ( Hyungjin Bae ),김건우 ( Geonwoo Kim ),류재열 ( Jaeyeol Rhy ),우시관 ( Si-gwan Woo ),조병관 ( Byoung-kwan Cho ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2
초분광 카메라는 농산물 및 식품 품질 평가 등과 같이 비파괴평가 방법으로 널리 이용되는 장비 중 하나이다. 초분광 장치에 사용되는 부품 중 하나인 AOTF(Acousto-Optic Tunable filter)는 파장을 가변하여 초분광 카메라의 파장을 변화시킨다. AOTF의 구성 요소 중 하나인 단결정은 구조에 따라 편광된 빛의 방향에 따라 정상광 굴절률(no), 비정상광 굴절률(ne)로 다르게 나타나는 복굴절 현상이 존재한다. AOTF 단결정은 트랜스듀스를 부착하여 주파수 발생기로 주파수 변경 및 복굴절률 차이(△n)를 통해 파장의 가변이 이뤄진다. AOTF 단결정은 초분광 카메라의 파장 영역 및 정확도를 결정하는 인자 중 하나이다. 본 연구에서는 AOTF 단결정의 주요 품질 지표 중 하나인 복굴절률을 브루스터 각 측정방식으로 계측할 수 있는 시스템 개발하였다. 브루스터 각의 특성을 통해 복굴절률 차이를 측정하기 위하여 광원은 632.8nm의 5 mW He-Ne 레이저와 P편광된 레이저의 반사광 세기를 측정하는 Detector, 그리고 Detector와 단결정을 회전시키는 모터부로 구성하였다. 개발된 시스템을 활용하여 Hg2Br2 단결정의 복굴절률을 측정하였다. Hg2Br2 단결정의 굴절률은 문헌값인 no = 2.12, ne= 2.98, △n = 0.86과 비교하였을 때, no = 2.054, ne = 2.945, △n = 0.891로 △n의 오차율이 3.6%로 측정되었다. 개발한 측정 시스템은 단결정 품질 평가를 위한 장비로 적합하였다.