희소행렬 계산과 혼합모형의 추론

손원,박용태,김유경,임요한,Son, Won,Park, Yong-Tae,Kim, Yu Kyeong,Lim, Johan 한국통계학회 2015 응용통계연구 Vol.28 No.2

본 연구에서는 혼합모형의 추론을 위한 벌점-최대우도추정량의 빠른 계산절차를 제안하다. 제안된 절차는 벌점-최대우도추정량을 위한 추정방정식에서 헷시안 행렬을 화살촉형태를 지닌 희소행렬을 통하여 근사 시킴으로써 계산속도의 향상을 가져왔다. 두 가지 가상실험을 통하여 제안된 근사식을 사용함으로써 얻게되는 계산시간의 감소와 동시에 이를 위하여 지불하여야 하는 근사오차에 대하여 살펴보았다. In this paper, we study an approximate procedure to evaluate a penalized maximum likelihood estimator (MLE) for a mixed effects model. The procedure approximates the Hessian matrix of the penalized MLE with a structured sparse matrix or an arrowhead type matrix to speed its computation. In this paper, we numerically investigate the gain in computation time as well as approximation error from the considered approximation procedure.

다이나믹 헤드스페이스를 이용한 휘발성유기화합물 분석법

이인재 ( In-jae Lee ),조민경 ( Min Kyoung Cho ),손용태 ( Yong-tae Son ),정경은 ( Kyeong-eun Jeong ) 한국환경농학회 2017 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2017 No.-

현재 휘발성유기물질을 분석하는 방법으로 Purge & Trap-기체크로마토그래프 질량분석기를 이용한 분석법(토양오염공정시험기준 ES07600.1)이 가장 일반화 되어있다. Purge & Trap 샘플러는 폭기 및 비활성가스의 주입을 이용하여 시료와 휘발성물질을 분리시킨 후, 비활성가스와 혼합 되어있는 휘발성물질을 트랩을 통해 흡착·분리하는 전처리 장비로 대상물질의 미량분석이 가능하다. 그러나 이 방법은 시료의 상태에 따라 분석 가능한 범위가 제한적이며 폭기 과정에서 온도, 기압, 습도 등 실험실의 주변 환경이 분석결과에 영향을 미치기도 하고, 시료의 주입과정에서 시료 간 교차오염의 우려가 있어 분석결과의 정밀도가 감소되는 원인으로 작용한다. 본 연구에서는 이러한 Purge & Trap 의 제한적인 활용범위를 보완하고, 교차오염 및 실험환경에 따라 정밀도가 감소되는 현상을 해결하기 위하여 다이나믹 헤드스페이스 샘플러를 이용한 휘발성유 기화합물 분석을 수행하였다. 분석 대상물질로 휘발성유기화합물 중 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌 4가지를 선정하였고, 이를 분석하기 위한 표준물질로 VOCs(2.0 mg/mL in Methanol, AccuStandard사), 내부표준물질로 Fluorobenzene(2.0 mg/mL in Methanol, AccuStandard사)을 사용하였다. 표준물질을 메탄올에 희석하여 표준용액 0.5 mg/L, 1 mg/L, 5mg/L, 10 mg/L, 20 mg/L를 만든 후, 각 표준용액을 증류수 10 mL에 20 μL씩 순차적으로 주입하여 검정곡선을 작성하였다. 시료는 증류수 10 mL에 표준용액 5 mg/L를 20 μL 주입하여 조제하였으며 같은 농도의 시료를 7회 반복 측정하였다. 측정기기로Teledyne의 HT3 와 Agilent GC 7890-5795C MSD를 사용하였고 이동상으로 헬륨가스를 적용했다. 기기분석에서 휘발성유기화합물의 RT를 분리하는 부분에 어려움이 있었지만 오븐온도와 유량을 조절해 가며 실험한 결과 퍼지트랩 분석법과 비교해 만족 할 만한 값을 얻을 수 있었다. 분석결과 검정곡선의 상관계수(R²)가 0.98 이상이었으며, 표준용액 10 μg/L 의 저농도 시료도 분석이 가능한 것으로 나타났다. 이 실험으로 다이나믹 헤드스페이스 샘플러의 저농도 시료에 대한 분석 가능성을 확인 하였다. 이 분석법을 조금 더 체계화 시키고 검증과정을 거친다면 고상시료, 슬러지, 고농도 오염시료 등 기존방법으로 분석하기 어려운 시료에 대한 대체 분석방법의 가능성을 기대 할 수 있을 것이다. 또한 실험 실 조건을 최적으로 유지하기 어려운 환경에서 보다 높은 정밀도로 신뢰 할 수 있는 분석결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

ICP-AES를 이용한 토양 중금속 분석시 매질효과 상쇄를 위한 표준물질첨가법 시행연구

조민경 ( Min Kyoung Cho ),이복자 ( Bok-ja Lee ),손용태 ( Yong-tae Son ),김지혜 ( Ji-hye Kim ) 한국환경농학회 2016 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2016 No.-

중금속으로 오염된 토양을 신속하게 분석하는 방법으로 선호되는 시험방법이 유도결합플라스마 분광광도계(ICP-OES)를 이용하는 방법이다. 그러나 ICP-OES를 이용하여 토양 내 중금속의 농도를 분석하는 경우, 추출토양 시료 용액의 다양하고 복잡한 중금속의 존재함량으로 인하여, 표준용액과 시료간의 매질차이에 의한 측정값의 상당한 차이가 발생하고 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 절대검정곡선법(external standard method)의 사용으로 시료 중의 정확한 목표 중금속의 농도를 알아 내는 데에 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 매질 효과(matrix effect)를 보완하기 위하여 ICP-OES를 이용한 측정에서 절대검량선법과 비교하여, 표준물질첨가법(standard addition method)을 수행하였다. 분석대상시료는 토양의 균질성이 보장된 토양표준시료인 ERA(Environmental Resource Associate, 미국) 인증표준물질(CRM)을 사용하였다. 시험방법은 토양오염공정시험기준(환경부고시 제2015-261호)에 따라 환류냉각 분해장비를 이용하여 왕수(aqua regia)로 추출한 후, ICP-OES(J&Y Ultima 2)를 이용하여 신호의 intensity를 측정하였다. 분석 대상 중금속으로는 비소, 카드뮴, 구리, 니켈, 납, 아연 등 6가지 중금속을 분석하였으며, 표준용액으로는 혼합중금속 표준용액 Trace Metals Standard I(AccuStandard, 100 mg/L(Cd 25 mg/L))을 사용하였다. 시료용액 20 mL에 표준용액을 수행검출한계의 20배~100배의 농도가 되도록 0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5 mL를 순차적으로 첨가하였고, 첨가부피가 전체 매질에 영향을 주지 않도록 고농도 소량으로 사용하였다. 시료의 최종 첨가농도는 시료용액의 부피와 첨가된 표준용액의 부피를 고려하여 재계산하였다. 분석결과 토양 인증표준물질의 중금속 농도를 분석한 결과, 6가지 중금속에서 검정곡선의 상관계수(R2)가 모두 0.99 이상이었으며, 토양 표준물질 인증값을 기준으로 98~108 %의 회수율을 나타냈다. 신속하게 많은 양의 중금속을 분석하는 데 유용한 측정방법인 ICP-OES의 사용시, 매질간섭에 의한 오차를 줄이고, 다량의 간섭물질의 존재로 중금속 측정치에 대한 신뢰도가 의심되는 경우에 대하여, 또한 ICP-OES를 이용한 정확한 분석값을 알고자 하는 경우 표준물질첨가법이 유용한 방법이 될 수 있을 것으로 판단된다.

간척지 토양의 ECe와 이온농도에 대한 비교분석 연구

성지영 ( Ji Young Sung ),조민경 ( Min Kyoung Cho ),손용태 ( Yong-tae Son ),이인재 ( In-jae Lee ),이태호 ( Tae Ho Lee ) 한국환경농학회 2018 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2018 No.-

우리나라는 서남해안 지형의 특성상 오래전부터 간척지가 개발되어, 농경지 등으로 활용되어 왔다. 간척지토양은 수용성염류와 치환성나트륨이 과다하게 함유되어 있어 염분농도가 높게 나타나는 특성이 있다. 수용성염류의 높은 농도는 토양용액의 삼투압을 증가시키고 치환성나트륨은 토양의 알칼리성을 증가시키므로 작물생육의 저해요인으로 작용한다. 따라서 간척지 토양을 농지로 사용하기 위해서는 염도를 낮춰주는 제염작업이 필수적이며, 이를 위해 간척지 토양의 제염 정도 파악을 위한 수용성 염류의 분석이 수행되어야 한다. 간척지 염도를 파악하기 위한 ECe (포화침출액법 전기전도도)와 SAR (sodium adsorption ratio)이다. ECe는 토양포화추출액의 전기전도도를 측정하여 산출하며, SAR은 나트륨, 칼슘, 마그네슘의 농도로부터 계산하였다. 본 연구에서는 그동안 제염여부를 파악하기 위해 분석했던 다양한 항목들 간의 상관관계를 비교·분석하고자 하였다. 간척지 토양 분석결과 중 ECe, 토양수용성양이온, 염소이온 등의 결과를 이용하여 ECe와 토양이온농도의 상관관계를 검토하였다. 국내 M간척지 토양시료 360점을 이용하여 ECe 분석은 포화침출액법을 통해 여과액을 얻은 후, 여과액의 전기전도도를 측정하였다. 또한 이 여과액을 적절히 희석하여 염소, 나트륨, 칼슘, 마그네슘이온의 농도를 분석하였다. 이온농도 측정은 유도결합플라스마분광광도계(ICP-AES, Ultima2)를, 염소이온은 질산은적정법을 이용한 자동수질측정시스템(Methrohm 7879)으로 분석하였다. 간척지 토양의 활용을 위해 가장 기본이 되는 ECe의 농도에 대해 염소이온과 SAR, 토양수용성양이 온 항목들과 상관성을 분석하였다. 그 결과 ECe와 염소이온간 높은 상관관계(R²=0.98)를 나타내었으며, SAR과는 상당한 상관관계(R²=0.72)가 있음이 확인되었다. ECe와 SAR 상관성 결과에 영향을 주는 인자를 파악하기 위하여 각각의 양이온(나트륨, 칼슘, 마그네슘 이온)들과 ECe의 관계를 분석한 결과, 나트륨 이온이 가장 높은 관계(R²=0.99)가 있는 것으로 분석되었으며, 마그네슘이온과도 높은 상관성(R²=0.90)을 나타내었다. 그러나 칼슘이온과는 관계가 적은 것으로 분석되었다. 작물의 생장 및 생산량에 영향을 주는 SAR과 ECe에 대한 관계분석은 지금까지 제염을 위한 다양한 노력과 기술 적용에 활용할 수 있다는 점에서 의미가 있다고 하겠다. 본 연구 결과에서 확인한 것과 같이, 염도를 낮춰주기 위한 제염작업시 식물체 성장에 영향을 주는 토양수용성 양이온의 농도변화를 고려하여 현장에 적용한다면 좀 더 효과적인 간척지 토양관리가 가능할 것이라 기대한다. 또한 지역별 간척토양 특성에 대한 추가 조사결과를 바탕으로 이외의 유기물함량, 인산 및 석회 함량 등에 대한 비교분석이 추가적으로 진행된다면 간척지 이용 효율을 높이는데 도움이 될 것이라 판단된다.

04 포스터 발표 : 수질 환경 분야(PW) ; PW-04 : 농업용 저수지의 TOC/COD 특성에 관한 연구

김민희 ( Min Hee Kim ),김재연 ( Jae Yeon Kim ),이주순 ( Ju Soon Lee ),손용태 ( Yong Tae Son ),이진경 ( Jin Kyung Lee ),김문일 ( Moo Nil Kim ) 한국환경농학회 2015 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2015 No.-

산업의 발달과 도시화에 따른 기후변화로 인해 정체수역이 늘어나고, 녹조류 발생이 증가됨으로써 생분해성 유기물질 지표인 BOD와 COD의 분석만으로는 난분해성 유기물질의 관리에 어려움을 겪고 있다. 최근 난분해성 유기물질까지 고려한 수질관리를 위해 2013년부터 TOC를 수질환경기준에 도입하여 유기오염 지표로써 효과를 기대하고 있다. 본 연구에서는 805개의 농업용저수지를 2012-2014년까지 3년간, 계절별로 4회/연, 총 12회에 걸쳐 조사하였다. 전국의 농업용 저수지에 대한 COD와 TOC의 상관관계에 대한 비율을 분석하였으며, TSIKO(한국 형부영양화지수), 호소 생활환경 기준에 따라 TOC/COD(%)의 특성 및 경향에 대하여 분석하였다. 조사항목은 TOC, COD, T-P, Chl-a에 대하여 실시하였으며, 모든 항목은 수질오염공정시험기준에 따라 분석하였다. TOC는 GE Instrument사 Sievers 900 장비를 이용하였고, T-P는 BLTEC사의AACS V 장비를 이용하였다. 3년간 805개 농업용 저수지의 TOC/COD(%) 특성을 분석한 결과, 약 91.8%의 저수지에서TOC/COD 40~70%의 비율을 나타냈다.기준에 따른 TOC/COD(%) 특성을 확인하기 위하여, TSIKO(한국형부영양화지수)의 빈영양, 중영양, 부영양, 과영양 단계로 구분하여 분석한 결과, TOC/COD(%)가 빈영양(54.7%), 중영양(57.5%),부영양(59.4%), 과영양(55.1 %)로 나타났으며, 부영양화가 진행될수록 TOC/COD 비율이 40% 에서 50% 이상으로 증가되는 경향을 보였다. 또한 호소 생활환경기준의 매우좋음(Ⅰa), 좋음(Ⅰb), 약간좋음(Ⅱ), 보통(Ⅲ), 약간나쁨(Ⅳ), 나쁨(Ⅴ), 매우나쁨(Ⅵ)의 단계의 TOC/COD 특성을 분석한 결과, TOC/COD(%) 비율은 매우좋음(Ⅰa)(54.0%), 좋음(Ⅰb)(53.9%), 약간좋음(Ⅱ)(55.3%), 보통(Ⅲ)(58.0%), 약간나쁨(Ⅳ)(60.1%), 나쁨(Ⅴ)(60.7%), 매우나쁨(Ⅵ)(56.5%)으로 나타났다. 각 단계에 따른 TOC/COD(%) 특성은 농업용 저수지 90 % 이상에서 매우좋음(Ⅰa)단계에서부터 보통(Ⅲ)단계까지 40~70%로 조사된 반면, 약간나쁨(Ⅳ)단계에서는 50~70%, 나쁨(Ⅴ)단계에서는 50~80% 로 나타났다. 전국의 805개 농업용 저수지의 TOC/COD(%) 비율이 40~70%인 경우, COD와 TOC의 상관관계가 높음을 알 수 있다.

농업용 저수지에서 발생하는 남조류 독소 분석법 개발

이복자 ( Bok Ja Lee ),임영수 ( Young Su Lim ),손용태 ( Yong Tae Son ) 한국환경농학회 2012 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2012 No.-

작약(Paeoniae radix) 추출물의 식후 과혈당 억제작용

지승택(Seung-Taek Ji),이성진(Sung-Jin Lee),이강은(Kang-Eun Lee),손용태(Yong-Tae Son),정요경(Yo-Kyung Chung) 한국식품영양과학회 2002 한국식품영양과학회지 Vol.31 No.1

본 연구에서는 작약 추출물의 식후 과혈당 억제작용을 조사하였다. 작약 유기용매(hexane, ethyl acetate, butanol, water)추출물들을 high performance liquid chromatography를 이용하여 분획한 분획물(fraction)들의 α-glucosidase(EC 3. 2. 1. 20) 저해제를 탐색하였다. 작약 ethyl acetate 추출물의 11, 12, 18, 19번 분획물들은 20 μg/mL에서 각각 85%, 84%, 77%, 77%의 강력한 저해 활성을 나타내었으며, 작약 ethyl acetate 추출물의 10~19번 분획을 경구투여한 in vivo당(maltose) 부하 실험에서도 양성대조군과 비교하여 유의성 있게 22%의 혈당을 낮추었다. 따라서 본 연구의 in vitro와 in vivo 실험을 통하여 확인 된 α-glucosidase 저해 활성을 갖는 작약 분획물들은 식후의 혈당상승 작용을 억제하는 새로운 nutraceutical 소재와 항당뇨 신약개발을 위한 탐색자원으로서 매우 가치있는 자원으로 기대된다. This study was carried out to investigate the inhibitory effect of extracts from Paeoniae radix on postprandial hyperglycemia. Organic solvent (hexane, ethyl acetate, butanol, water) extracts from Paeoniae radix were fractionated by high performance liquid chromatography. These fractions were used to screen α-glucosidase (EC 3. 2. 1. 20) inhibitors by microplate colorimetric assay. The fractions 11, 12, 18, 19 of ethyl acetate extract from Paeoniae radix showed inhibitory activity by 85%, 84%, 77%, 77% at concentration of 20 μg/mL, respectively. The selected fractions (no. 10~no. 19) significantly reduced by 22% the blood glucose elevation in comparison with positive control in mice loaded with maltose. The fractions of Paeoniae radix were determined in vitro inhibitory activity on α-glucosidase and in vivo inhibition effect on blood glucose elevation in mice. Therefore, these results suggest that the extract of Paeoniae radix can be used as a new nutraceutial for inhibition on postprandial hyperglycemia as well as resource pool for lead compounds as a α-glucosidase inhibitor.

수질 환경 분야PW-08 : LC-MS/MS를 이용한 농업용수 중 항생제 다성분 동시분석법 개발

이복자 ( Bok Ja Lee ),문상현 ( Sang Hyun Moon ),손용태 ( Yong Tae Son ) 한국환경농학회 2014 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2014 No.-

기후변화에 따라 농업용 저수지의 심각한 녹조현상이 반복적으로 발생하고 있으며, 이의 발생을 제어하기 위하여 비점오염원의 관리가 시급한 과제로 대두되고 있다. 이러한 조류의 과다발생의 원인으로 영양염류의 과다유입뿐 아니라, 미생물 생태계를 위협하는 유기성 오염물질의 유입이 의심되고 있다. 이러한 오염물질로서 대표적인 것으로 축산분뇨에 포함되어 유입되는 항생제의 잔류성이 의심되고 있는 바, 이에 대한 대책마련을 위한 기초로서, 농업용수 중의 잔류 항생제 농도를 측정하여 향후 비점오염원의 관리대책 수립에 활용하고자 한다. 이에 따라 항생제 다성분 동시분석을 실시하고, 자료를 확보하여 신뢰도 높은 분석법과 보다 정확한 정량방법의 개발에 초점을 맞추어 신속하고 정확한 분석방법 개발에 대한 연구를 진행하고자하였다. 현재 유기화합물질의 측정방법으로 가장 널리 사용되어져 액체크로마토그래피 분광광도법은 측정시간이 길며, 여러 가지 오염물질을 동시에 분석할 수 없어, 많은 어려움이 따르고 있다. 이에 비하여 액체크로마토그래피 이중질량분석기를 이용한 동시다성분 분석법은 다양한 오염물질에 대한 신속한 분석이 가능하며, 정성 및 정량이 동시에 가능한 좀 더 정확한 분석법이라 할 수 있다. 본 연구에서는 우리나라 축산업에서 가장 소비량이 많은 항생제 13성분을 분석대상으로 선정하였으며, 항생제의 동시분석을 위하여 LC-MS/MS를 사용하였다. 농업용수 중 주오염원이 축산계인 저수지를 선정하여, 시료를 채취하고, 고상추출법(SPE; OLB-Oasis) 를 이용하여 전처리하였으며, 분석장비로는 고성능액체크로마토그래피-이중질량분석기 (UPLC-ESI MS/MS)를 이용하여 분석하였다. 이동상으로는 Acetonitrile(HPLC grade)과 증류된 정제수를 이용하였다. 고성능액체크로마토그래피 시스템은 Wates 사의 Acquity UPLC를 이용하였고, 컬럼은 BEH C18 (1.7um, 50×2.0mm i.d. Waters)을 이용하였다. 이중질량분석장치는 전기스프레이 이온 화장치(ESI; Electrospray ionization)를 장착한 TSQ Quantum Access Max 시스템(Thermo, USA)을 이용하였다. Tetracycline 계통의 항생제로는 Tetracycline, Ocytetracycline, Chlrtetracycline, Sulfonamide 계항생제로는 Sulfamethazine, Sulfamerazine, Sulfathiazole, Sulfadoxine, Sulfapyridine, mycin 계열의 항생제로는 Erythromycin, Enrofloxacin Neomycin, Penicillin 그리고 성장호르몬제인 Tylosin,에 대하여 검출한계 및 회수율을 측정하였다. 또한 주오염원이 축산계인 농업용 저수지에 대한 수질시료 채취 후 동일한 분석법을 이용하여 항생제의 동시분석을 실시하였다.

十宣穴 鍼刺와 竹瀝의 倂用이 白鼠의 血壓降下에 미치는 影響

孫錫慶,崔容泰 慶熙大學校韓醫科大學韓醫學硏究所 1981 慶熙韓醫大論文集 Vol.4 No.-