고밀도 깊이 지도 획득을 위한 스테레오 카메라와 라이다 센서 융합

신용호(Yongho Shin),민재식(Jaesik Min) 한국자동차공학회 2018 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2018 No.6

실외 주행 환경에 대한 깊이 정보를 획득하기 위하여, 라이다(Lidar) 센서와 스테레오 카메라는 보편적으로 사용된다. 라이다 센서에 의한 깊이 정보는 소수의 포인트에 대하여 정교한 값을 제공하며, 스테레오 카메라를 이용한 방법은 다수의 포인트에 대하여 상대적으로 부정확한 깊이 정보를 제공할 수 있다는 특징을 가진다. 본 논문에서는 이 같은 두 종류의 센서로부터 획득되는 정보를 융합함으로써 많은 수의 포인트에 대한 정교한 깊이 정보를 획득할 수 있는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 크게 두 단계로 구성된다. 첫 번째로, 라이다 센서로부터 획득된 점군(Point cloud)을 기반으로 3차원 변이 지도를 생성한다. 두 번째로, 앞 단계에서 획득 된 3차원 변이 지도를 바탕으로 픽셀 단위 비용을 정의하고, 비 정방 윈도우를 이용한 스테레오 정합을 수행한다. 제안하는 방법은 KITTI 데이터 셋을 통한 정량 및 정성적인 분석을 통하여 성능 개선을 확인하였다.

GC-MS/MS를 이용한 대두 중 농약 다성분 동시 분석

신용호 ( Yongho Shin ),이종화 ( Jonghwa Lee ),이지호 ( Jiho Lee ),이정학 ( Junghak Lee ),정민우 ( Min Woo Jung ),백수진 ( Sujin Baek ),김은혜 ( Eunhye Kim ),김정한 ( Jeong-han Kim ) 한국환경농학회 2016 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2016 No.-

유지 농산물 분석을 위한 탈지과정 추가 개발 및 검정을 위해 대두의 MRL이 설정된 농약 중 GC-MS/MS 분석 성분 49종에 대해 다성분 동시 분석법을 확립하였다. GC-MS/MS 기기분석조건의 확립을 위하여 성분 당 2개의 적정 precursor ion을 선정하였고, product ion scan 분석을 통해 한 성분 당 2개의 SRM (selected reaction monitoring) 조건을 확립하여 분석의 신뢰성을 높였다. 시료의 전처리를 위해서 마쇄한 대두 50 g에 물 30 mL를 가하여 2시간 동안 습윤화한 후 acetoniltrile 100 mL를 가하여 고속진탕추출기를 이용하여 1,300 rpm에서 2분 동안 추출하였다. 추출액에 NaCl 15 g을 넣고 1,300 rpm에서 2분 간 진탕한 후 3,000 rpm에서 10분간 원심분리하였다. 상층액 20 mL를 취하여 40 ℃에서 감압농축한 후, acetonitrile 포화 hexane 30 mL으로 재용해한 다음 hexane 포화 acetonitrile 30 mL 로 2회 분배하여 유지를 제거하였다. Acetonitrile 층을 취하여 감압농축하고 Florisil SPE를 사용하여 정제하여 기기분석을 위한 시료로 사용하였다. 정량을 위한 검량선은 0.01 mg kg-1에서 0.025 mg kg-1까지 matrix matched calibration법을 사용하였으며, hexane으로 유지제거 과정을 실시한 시료의 경우 captan과 chlorfluazuron을 제외한 모든 성분에서 검량선 상관계수(R2)는 0.99 이상이었고, 유지제거 과정을 거치지 않은 시료의 경우 captan 등 5성분을 제외한 모든 성분에서 R2 0.99 이상이었다. 정량한계는 모든 성분에서 0.01 mg kg-1이었다. 0.01 및 0.05 mg kg-1 수준에서 회수율 실험 결과, 전체 49성분 중 회수율 70-120% (CV 20 이하)를 만족하는 성분은 유지제거 과정을 거친 시료에서 전체의 77.6% 및 73.5%를 만족하였으며, 유지제거 과정을 거치지 않은 시료는 전체의 85.7%, 91.8%를 만족하였다. 이것으로 전 처리과정 중 acetonitrile/hexane 분배를 통한 유지제거 과정을 거치지 않더라도 대부분의 농약의 회수율이 양호함을 확인하였다.

GC-MS/MS를 활용한 대표 지방성 시료 대두 중 농약 90성분 동시 분석법 확립

신용호 ( Yongho Shin ),이종화 ( Jonghwa Lee ),이지호 ( Jiho Lee ),이정학 ( Junghak Lee ),김병준 ( Byung Joon Kim ),정민우 ( Min Woo Jung ),백수진 ( Sujin Baek ),김정한 ( Jeong-han Kim ) 한국환경농학회 2017 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2017 No.-

유지 농산물 분석을 위한 탈지과정 추가 개발 및 검정을 위해 대표 지방성 시료인 대두에서 농약 90성분에 대한 동시 분석법을 GC-MS/MS를 활용하여 확립하였다. GC-MS/MS의 MRM (multiple reaction monitoring) 조건의 확립을 위하여 성분 당 1-3개의 precursor ion을 선정하였고, 각각을 CID (collision-induced dissociation)를 활용한 product ion scan 분석을 통해 감도 및 선택성이 높은 product ion을 2개 선정하여 정량이온(quantifer ion) 및 정성이온(qualifier ion)으로 각각 결정하였다. 시료의 전처리를 위해서 탈지과정이 포함된 식품공전 다종농약 다성분분석법-제2법을 활용하였으며, 시료 및 추출용매의 양을 줄여 전처리 시간 및 비용을 감소시켰다. 마쇄한 대두 10 g에 물 6 mL 를 가하여 30분 동안 습윤화한 후 acetoniltrile 20 mL를 가하여 1,200 rpm에서 2분 간 진탕추출하였다. 감압여과 후 여액에 NaCl 15 g을 넣고 1,200 rpm에서 2분 간 진탕한 후 3,500 rpm에서 5분 간 원심분리하였다. 상등액 10 mL를 취하여 40 ℃에서 감압농축한 후, acetonitrile로 포화된 hexane 30 mL에 재 용해한 다음 hexane으로 포화된 acetonitrile 30 mL로 2회 분배하여 유지를 제거하였다. Acetonitrile 층을 취하여 감압농축하고 Florisil SPE를 사용하여 정제하여 기기분석을 위한 시료로 사용하였다. MLOQ 확인 및 검량선 작성을 위해 0.002 mg L^-1에서 0.2 mg L^-1까지 matrix matched calibration법을 사용하였다. 전체 90성분 중 89성분(98.9%)에 대해 MLOQ ≤0.01 mg/kg이었으며, 감도가 불량한 chlorothalonil 1성분에 대해 MLOQ=0.02 mg/kg로 설정하였다. 검량선의 상관계수(r²) 는 88성분(97.8%)에 대해 r² ≥0.99이었으며, captan 및 chlorothalonil 두 성분에 대해 r²가 0.98-0.99 이었다. 0.01 및 0.05 mg kg^-1 수준에서 회수율 실험 결과 회수율 70-120% (CV ≤20)를 만족하는 농약은 두 수준에서 각각 70성분(77.8%)를 만족하였다. Matrix effect의 전체 평균은 8.6%로 matrix에 의한 감도가 전체적으로 enhancement되는 경향이 있었으며 matrix effect가 ±20% 이내인 성분 은 전체의 74.4% (67성분)이었다. 확립된 전처리법 및 분석기기조건을 바탕으로 대두를 비롯한 지방 성 시료에 대한 농약 잔류 모니터링을 충분히 수행할 수 있을 것으로 사료된다.

LC-MS/MS를 활용한 갈색거저리 유충 중 농약 353성분 동시 분석법 확립 및 유효성 검증

신용호 ( Yongho Shin ),김창조 ( Chang Jo Kim ),김이선 ( Leesun Kim ),이래근 ( Raekeun Lee ),김단비 ( Danbi Kim ),김정한 ( Jeong-han Kim ),경기성 ( Kee Sung Kyung ),노현호 ( Hyun Ho Noh ) 한국환경농학회 2021 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2021 No.-

식용곤충 중 밀웜으로 잘 알려진 갈색거저리 유충(Tenebrio molitor larva)은 단백질 및 지방이 풍부하여 식용곤충 내 농약 다성분 분석법을 확립하기 위한 대표 시료로 적합하다. 본 연구에서는 갈색거저리 유충 중 농약 353성분의 동시 분석을 위해 acetonitrile-hexane 액액분배가 추가된 새로운 QuEChERS 전처리법 및 LC-MS/MS (liquid chromatography-tandem mass spectrometry)를 활용한 다성분 분석법을 검증하였다. 다성분 동시 분석을 위해 농약 353성분에 대한 LC-MS/MS (AB SCIEX Triple Quad^TM 5500 및 Exion LC^TM)의 MRM (multiple reaction monitoring) 조건을 확립하였고, 각 성분은 Halo C18 column (2.1 mm I.D. × 150 mm, 2.7 μm)을 사용하여 20분 이내로 분리하였다. 최종 확립된 전처리법에서는 갈색거저리 유충을 마쇄하여 균질화한 후 이중 5 g을 acetonitrile 12.5 mL로 추출하고 EN 15662 salt를 가한 후 원심분리하여 분배하였다. Acetonitrile-hexane 액액분배를 위해 상등액 6 mL에 hexane 4 mL을 가해 분배하였으며, 잔여 hexane은 새로운 acetonitrile (hexane 포화) 6 mL로 2회 액액분배하여 총 18 mL acetonitrile 추출액을 모았다. 추출액은 C18 sobent이 함유된 dSPE로 정제하고 원심분리한 다음 matrix-matching한 후, 이 중 2 μL를 LC-MS/MS에 주입하여 분석하였다. 분석법 검증 결과, 농약 353성분 모두 분석법상 정량한계(method limit of quantitation; MLOQ) ≤ 10 μg/kg으로 positive list system (PLS)에서 요구하는 기준(10 μg/kg)을 만족하였다. 검량선의 범위는 LOQ∼200 μg/kg이며, 모든 성분에 대해 r² ≥ 0.990으로 우수한 직선성을 보여주었다. 회수율 검증 결과 농약 320성분(전체 중 90.7%)이 10 및 50 μg/kg 두 수준 모두에서 회수율 70∼120% (RSD 20% 이하)였다. 검증된 분석법을 바탕으로 실제 갈색거저리 유충 시료 11점에 대해 농약 다성분 모니터링을 실시하여 분석법의 유효성을 입증하였다.

마이크로폰 어레이 최적화에 의한 일반화된 부엽 제거 기법의 노이즈 및 간섭신호 제거 향상

신용호(Yongho shin),김대성(Daesung Kim),김기현(Kihyun Kim),왕세명(Semyung Wang) 한국소음진동공학회 2010 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.4

청감특성 가중치를 고려한 광대역 마이크로폰 어레이의 최적 설계

신용호(Yongho Shin),김대성(Daesimg Kim),김기현,왕세명(Semyung Wang) 한국소음진동공학회 2009 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11

마이크로폰 어레이 최적화에 의한 일반화된 부엽 제거 기법의 노이즈 및 간섭신호 제거 향상

신용호(Yongho shin),김대성(Daesung Kim),김기현(Kihyun Kim),왕세명(Semyung Wang) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.6

GC-MS/MS 및 Florisil Solid-Phase Extraction을 활용한 고추 중 농약 180성분 동시 분석법 확립

신용호 ( Yongho Shin ),이종화 ( Jonghwa Lee ),이정학 ( Junghak Lee ),김병준 ( Byung Joon Kim ),김정한 ( Jeong-han Kim ) 한국환경농학회 2018 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2018 No.-

고추는 색소와 엽록소가 풍부한 작물로, 잔류 농약 분석 시 이들의 효율적인 제거가 필수적이다. 본 실험에서는 florisil solid-phase extraction을 활용하여 고추에서 농약 180성분에 대한 동시 분석법을 GC-MS/MS를 활용하여 확립하였다. GC-MS/MS의 scheduled multiple reaction monitoring(MRM) 조건의 확립을 위하여 성분 당 1-2개의 fragment ion 또는 molecular ion을 precursor ion으로 선정하였다. 각각의 precursor ion을 collision-induced dissociation (CID)을 활용한 production scan 분석을 통해 감도 및 선택성이 높은 product ion을 2개 선정하여 정량이온(quantifer ion)및 정성이온(qualifier ion)으로 각각 결정하였다. 분석법상 정량한계 (MLOQ) 및 검량선의 직선성을 확인하기 위해 혼합표준용액을 단계적으로 희석하고 농약 무처리 고추 전처리 용액과 섞어 matrix-matched standard (1:4, v/v)를 제조하여 이를 GC-MS/MS에 주입하였다. 농약 180성분 전체에서 MLOQ는 0.01 mg/kg 미만을 만족하였다. 검량선의 직선성은 0.002-0.2 mg/L 범위에서 상관계수(r2)를 통해 확인하였으며 대부분의 농약이 r2 >0.990을 만족하였다. 회수율 실험을 위해 무처리 고추 시료에 0.01 및 0.05 mg/kg이 되도록 혼합표준용액을 처리한 후 전처리하였다. 시료 전처리 방법은 식품공전의 다종농약다성분 분석법-제2법을 활용하였으며, 시료량 및 추출용매의 양을 각각 1/5씩 줄여 전처리 비용 및 시간을 감소시켰다. 드라이아이스를 넣어 마쇄한 고추 10 g에 acetoniltrile 20 mL를 가하여 1,200 rpm에서 2분 간 진탕추출하였다. 감압여과 후 여액에 sodium chloride 3 g을 넣고 1,200 rpm에서 2분 간 진탕한 후 3,500 rpm에서 5분 간 원심분리하였다. 상등액 8 mL를 취하여 40℃에서 감압농축한 후 acetone/hexane (20:80, v/v) 4 mL에 재용해하여 hexane 5 mL 및 acetone/hexane (20:80, v/v) 5 mL로 활성화된 florisil cartridge에 넣어 용출하였다. 이후 acetone/hexane (20:80, v/v) 5 mL를 추가로 가하여 용출한 후 모은 용액을 질소 기류하에 송기시켜 용매를 날리고 acetonitrile 2 mL로 재용해한 후 matrix-matching하여 GC-MS/MS로 분석하였다. 회수율 확인 결과, 180성분 모두 0.01 및 0.05 mg/kg 수준에서 회수율 70-120% 및 RSD ≤20%를 만족하였다. 확립된 전처리법 및 분석기기조건을 바탕으로 고추 시료에 대한 농약잔류 모니터링을 충분히 수행할 수 있을 것으로 사료된다.

액체 크로마토그래피-고분해능 질량분석기(LC-QTOF)을 활용한 농약 라이브러리 구축 연구

신용호 ( Yongho Shin ),정문주 ( Mun-ju Jeong ),안우석 ( Woo-seok Ahn ),김소희 ( So-hee Kim ),이윤희 ( Yoon-hee Lee ),이예진 ( Ye-jin Lee ),은혜란 ( Hye-ran Eun ),김수민 ( Su-min Kim ),조형욱 ( Hyeong-wook Jo ),문준관 ( Joon-kwan M 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

신규 화학물질의 등록 및 사용이 매년 증가함에 따라 이들의 모화합물, 대사산물 및 분해산물이 토양 및 하천수 등으로 유입되어 농·축·수산물 및 환경 중 잔류될 경우, 인축 및 생태계에 영향을 미칠 수 있다. 기존의 잔류실태조사는 농약 등 잔류물질을 HPLC, GC 또는 quadrupole을 활용한 nominal (tandem) mass spectrometry를 사용하고 있다. 특히 nominal mass spectrometry는 표적분석에는 유리하지만, 추정분석 및 비표적분석이 어려워 잔류물질의 오염사고 시 사전정보가 전혀 없는 미규제물질 검출에는 활용성이 떨어진다. 그러므로 TOF (time-of-flight)와 같은 고분해능 질량분석기의 활용으로 미규제물질의 분석이 요구된다. 본 연구에서는 추정분석 및 비표적분석을 위해 표준물질이 확보된 항목에 대한 개별 농약 라이브러리를 구축하였다. 분석기기로는 Shimadzu LCMS-9030을 사용하여 농약 표준품을 분석하였으며, MS1 및 MS2 수준에서 각각 라이브러리를 작성하였다. 분석하고자 하는 농약성분을 적절한 농도로 희석하여 MS1 수준에서 동위원소(isotope) 분석을 실시하였으며 exact mass, 동위원소 존재 비율 등을 확인하였다. 이후 MS2 수준에서의 분석 시에는 CE (collision energy) 값을 각 10 V부터 100 V까지 10 V 단위로 세분화하여 개별 분석함과 동시에 CE spread 기능을 이용해 CE 5-55 V 및 55-105 V 범위에서의 통합 스펙트럼을 각각 확보하였다. MS1과 MS2 스펙트럼 패턴 및 추가 화학물질 정보인 cas number, chemical formula, structure, exact mass 등을 라이브러리에 기입하였다. 매 분석 시 m/z 보정용 tunning solution을 이용하여 스펙트럼 질량정확도를 허용 기준인 ±5 ppm 이내인 것을 확인하여 정확성을 확보하였다. 향후 구축된 농약 라이브러리를 이용하여 표준물질이 확보되지 못한 상황에서도 이를 바탕으로 미규제물질을 추정하고 비표적분석을 통해 농·축·수산물 중 농약 잔류실태조사에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

GC-MS/MS를 이용한 갈색거저리 유충(Tenebrio Molitor L.) 중 농약 다성분 동시분석법 확립

김창조 ( Chang Jo Kim ),신용호 ( Yongho Shin ),원수 ( Yuan Xiu ),김민 ( Min Kim ),이래근 ( Raekeun Lee ),신희정 ( Hee Jeong Shin ),김이선 ( Leesun Kim ),손경애 ( Kyeong-ae Son ),경기성 ( Kee Sung Kyung ),노현호 ( Hyun Ho Noh ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

이 연구는 단백질 공급원으로서 미래 식량 중 하나로 각광받고 있는 갈색거저리 유충(Tenebrio molitor L.) 중 농약 및 대사체 247개 성분에 대해 modified QuEChERS 방법 및 GC-MS/MS를 이용한 다성분 동시분석법을 확립하기 위해 수행되었다. 전처리법 중 추출법 확립을 위해 추출용매(acetonitrile 및 0.1% formic acid in acetonitrile)와 추출키트(Original salt 및 EN 15662 salt)에 따른 회수율을 비교한 결과 original salts와 0.1% formic acid in acetonitrile이 사용된 경우 대상농약 중 약 80%(198개)가 회수율 적합 범위(70-120%, RSD≤20%)를 충족하였다. 또한 갈색거저리 중 지방성분 제거를 위해 acetonitrile과 n-hexane을 이용한 액액분배를 1∼4회 한 결과 4회 했을 때 회수율이 극대화되었고, 시험 성분 중 약 85%(209개)가 회수율 적합 범위를 만족하였다. 추가적으로 갈색거저리 중 간섭물질을 제거하기 위해 d-SPE sorbent (PSA, PSA+C18, C18, z-SEP, z-SEP+)와 HLB cartridge를 이용하여 정제한 결과 PSA만을 이용하여 정제했을 때 시험 성분 중 약 84%(209개)가 회수율 적합 범위를 만족하였다. 이와 같이 최적화된 전처리 방법을 이용한 분석법 검증 결과 LOQ는 1-50 μg/kg이었고, r²는 247성분 모두 0.990이상으로 양호한 직선성을 보였다. Matrix effect 산출 결과 94성분을 제외하고는 matrix에 대한 영향 정도가 medium 또는 strong으로 나타나 matrix-matched standard를 이용한 정량분석이 필요하다고 판단되었다. 회수율은 Low (LOQ) 및 High (10 또는 50 μg/kg) 수준에서 실험하였고, 두 수준에서 모두 회수율(70∼120%)과 RSD(≤20%)를 만족한 197개 성분은 정량 및 정성 분석이 가능하다고 판단되었다. 또한 한 수준에서만 적합한 회수율을 보인 9종의 농약과 두 수준에서 모두 부적합한 농약 41종은 정성분석만 가능할 것으로 판단되었다. 확립된 분석법을 현장에 적용하기 위하여 실제 갈색거저리 유충 농장에서 수집한 17개의 시료를 분석한 결과 정량 가능한 197개의 성분과 정성 가능한 50개의 성분 모두 LOQ 미만이었다.