[논문]신갈나무와 굴참나무의 수간부후와 흉고직경 및 임령 관계

강진택; 고치웅; 문가현; 이승현; 이선정; 임종수

doi:10.14578/jkfs.2020.109.4.492

신갈나무와 굴참나무의 수간부후와 흉고직경 및 임령 관계
Effect of Tree DBH and Age on Stem Decay in Quercus mongolica and Quercus variabilis 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.109 no.4, 2020년, pp.492 - 503

강진택 (국립산림과학원 산림산업연구과) , 고치웅 (국립산림과학원 산림산업연구과) , 문가현 (국립산림과학원 산림산업연구과) , 이승현 (국립산림과학원 산림산업연구과) , 이선정 (국립산림과학원 산림산업연구과) , 임종수 (국립산림과학원 산림산업연구과)

초록
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본 연구는 우리나라 전역에 분포하고 있는 대표적 활엽수인 신갈나무와 굴참나무 5,005본을 벌채·수집하여 수간의 부후 조사를 실시하였다. 전국적으로 5개 대권역 27개 지역 소권역별로 분포면적 대비 표본수를 고르게 할당하여 신갈나무 2,504본, 굴참나무 2,501본을 공시목으로 선정하여 벌채 후, 그루터기의 부후조사를 상흔(상처흔적), 조직고사 및 탈색, 할렬, 동공의 4가지 형태로 조사하였다. 부후율은 신갈나무가 66.1%, 굴참나무가 31.5%로 신갈나무가 굴참나무에 비하여 두 배 이상 높았다(p < 0.001). 지역별 비교에서 신갈나무는 중부청(76.5%), 북부청(74.8%), 동부청(65.7%), 굴참나무는 북부(38.6%), 남부(37.8%), 동부청(32.9%) 권역 순으로 나타났으며, 두 수종 모두 5개 대권역 간에는 차이가 있는 것으로 나타났다(p < 0.05, p < 0.001). 또한 수간부후는 두 수종 모두 직경의 증가에 따라서 역시 유의적으로 증가하는 경향을 보였으며(p < 0.001, p < 0.05), 수령에 따른 수간부후도 대체적으로 증가하는 경향을 보였으나, 신갈나무에서만 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 부후형태는 직경과 수령이 증가할수록 신갈나무는 대부분 조직고사 및 탈색의 부후형태 단계, 굴참나무는 상흔단계를 보이고 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to analyze stem decay in Quercus mongolica and Quercus variabilis in Korea. To ensure even allocation, a total of 5,005 sample trees (2,504 Q. mongolica and 2,501 Q. variabilis) were cut and collected in five regions and 27 subregions. The trees were then examined for stump decay and assigned to four classes based on the degree of scar, tissue decay and decolorization, splitting, and tree hollowing. The results show that the decay rate of Q. mongolica was 66.1%, at least twice as high as that of Q. variabilis, which was rated at 35% (χ2 = 631.15, p < 0.001). The comparison among regions indicated that the highest ratio of Q. mongolica occurs in the Central Regional Forest Service zone (76.5%), followed by the Northern zone (74.8%) and Eastern zone (65.7%). In contrast, the greatest proportion of Q. variabilis is found in the Northern Regional Forest Service zone (38.6%), followed by the Southern (32.9%) and Eastern (37.8%) zones. A statistically significant difference was seen among the five zones (p < 0.05, p < 0.001). There was also a clear tendency for the proportions for the two species to increase with a rise in the DBH. With respect to age, however, a statistically significant difference was found (p < 0.01, p < 0.05) only in Q. mongolica, whose rate increased with the increase in age. Our results show that as the DBH and age increases, the conditions of tissue decay and decolorization are manifested in Q. mongolica, whereas scars are common in Q. variabilis.

주제어

표/그림 (13)

그림 Figure 1. Spatial distribution of Q. mongolica and Q. variabilis among Oak trees in Korea.
표 Table 1. Collection of data from felled trees in Q. Mongolica and Q. variabilis in Korea.
그림 Figure 2. Survey on types of decay in Q. mongolica and Q. variabilis.
표 Table 2. The results from statistic analysis of growth characteristics in Q. mongolica and Q. variabilis.
그림 Figure 3. Comparison of rate of decay by zone (a), diameter (b), age (c) class and degree (d) and type (e) of decay (d) in Q. mongolica and Q. variability. ※ Note: NFS; Northern Regional Forest Service, EFS; Eastern Regional Forest Service, SFS; Southern Regional Forest Service, CFS; Central Regional Forest Service, WFS; Western Regional Forest Service.
그림 Figure 4. Comparison of degree of decay by regions in Q. mongolica (a) and Q. variability (b).
그림 Figure 5. Comparison of type of decay by regions in Q. mongolica (a) and Q. variability (b).
그림 Figure 6. The ratio of decay type by class of tree age in Q. mongolica (a) and Q. variability (b).
표 Table 3. The result of linear regression analysis to analyze trend of tree decay according to tree DBH and height in Q. mongolica and Q. variability.
그림 Figure 7. The ratio of decay degree by class of tree diameter in Q. mongolica (a) and Q. variability (b).
그림 Figure 8. The ratio of decay degree by class of tree age in Q. mongolica (a) and Q. variability (b).
그림 Figure 9. The ratio of decay type by tree age in Q. mongolica (a) and Q. variability (b).
그림 Figure 10. The ratio of decay type by tree diameter in Q. mongolica (a) and Q. variability (b).

AI 본문요약
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제안 방법

분석하였다. 또한, 2010년도에 전국적으로 조사한 신갈나무와 굴참나무의 수간 부후율과 비교하여 시간에 경과에 따른 수간 부후율의 변화 패턴을 분석하였다. 데이터 통계분석을 위하여 SAS 9.
부후조사를 위한 시료수집 대상목을 선정하기 위하여 임상이 균일한 대상지를 선정하여 표준지 조사를 실시하고, 경 급별(소: 6∼16 cm미만, 중: 18 cm∼28 cm, 대: 30 cm 이상)로 표준목을 선정하여 벌채하였다(Table 1). 벌채 위치는 지면으로부터 20 cm 높이에서 벌채하였으며 벌채목의 가지를 제거한 후 전체 수고를 측정하고 개체목의 수간 고별 직경을 측정하였다.
벌채목의 그루터기 단면을 조사하였다. 부후유형은 상흔, 조직고사 및 변색, 할렬, 동공의 4가지로 유형으로 구분하여 조사하였고, 부후강도는 부후유형 4가지를 약 (Decay 1), 중(Decay 2, 3), 강(Decay 4)으로 3단계로 구분하여 조사하였다(Figure 2).
2m 벌채목에 그루터기에 대한 부후조사를 실시하였다. 부후조사를 위한 시료수집 대상목을 선정하기 위하여 임상이 균일한 대상지를 선정하여 표준지 조사를 실시하고, 경 급별(소: 6∼16 cm미만, 중: 18 cm∼28 cm, 대: 30 cm 이상)로 표준목을 선정하여 벌채하였다(Table 1). 벌채 위치는 지면으로부터 20 cm 높이에서 벌채하였으며 벌채목의 가지를 제거한 후 전체 수고를 측정하고 개체목의 수간 고별 직경을 측정하였다.
신갈나무와 굴참나무를 대상으로 임상도상의 지역별 분포면적 비율에 따라 지역편중을 최소화하여 위하여 지역별로 직경급 분포를 최대한 고르게 시료를 수집하도록 조사본수를 할당하였다. 전국을 5개 지방청 권역별로 구분하고 27개 국유림관리소 권역별로 조사본수의 할당 비율에 따라 총 5, 005본(신갈나무 2, 504본, 2, 501본)을 벌채하여 흉고직경, 수고, 지하고 등 임목의 생장특성과 0.
신갈나무와 굴참나무의 부후조사를 위하여 선발된 표준목을 대상으로 지면으로부터 20 cm 높이에서 벌채하여 벌채목의 그루터기 단면을 조사하였다. 부후유형은 상흔, 조직고사 및 변색, 할렬, 동공의 4가지로 유형으로 구분하여 조사하였고, 부후강도는 부후유형 4가지를 약 (Decay 1), 중(Decay 2, 3), 강(Decay 4)으로 3단계로 구분하여 조사하였다(Figure 2).
우리나라 남부지방에서 북부지방 전역에 분포하고 있는 신갈나무와 굴참나무의 수간부후 정도를 알아보기 위하여 1:5,000 임상도로부터 분포면적을 추출하고, 면적 비율에 따른 표준목 벌채 및 시료수집 개체목의 수를 할당하였다. 임상도상에서 추출한 우리나라에 분포하고 있는 신갈나무와 굴참나무의 분포면적은 전체 산림 중 신갈나무 229, 821 ha (17.
할당하였다. 전국을 5개 지방청 권역별로 구분하고 27개 국유림관리소 권역별로 조사본수의 할당 비율에 따라 총 5, 005본(신갈나무 2, 504본, 2, 501본)을 벌채하여 흉고직경, 수고, 지하고 등 임목의 생장특성과 0.2m 벌채목에 그루터기에 대한 부후조사를 실시하였다. 부후조사를 위한 시료수집 대상목을 선정하기 위하여 임상이 균일한 대상지를 선정하여 표준지 조사를 실시하고, 경 급별(소: 6∼16 cm미만, 중: 18 cm∼28 cm, 대: 30 cm 이상)로 표준목을 선정하여 벌채하였다(Table 1).
지역별 수령 및 직경급별 수간 부후율을 분석하여 지역, 임령, 직경에 따른 수간 부후 형태, 부후강도와 상관관계를 분석하였다. 또한, 2010년도에 전국적으로 조사한 신갈나무와 굴참나무의 수간 부후율과 비교하여 시간에 경과에 따른 수간 부후율의 변화 패턴을 분석하였다.

대상 데이터

본 연구에서 우리나라 대표적인 활엽수인 참나무류중 가장 많은 면적을 차지하고 있는 신갈나무와 굴참나무를 대상으로 부후조사를 추진하였다. 전국을 대상으로 지역별로 고르게 신갈나무와 굴참나무 5, 005본을 선정하여 벌채에 의한 부후조사를 진행하였다.
부후조사를 추진하였다. 전국을 대상으로 지역별로 고르게 신갈나무와 굴참나무 5, 005본을 선정하여 벌채에 의한 부후조사를 진행하였다. 신갈나무의 부후율은 66.

데이터처리

또한, 2010년도에 전국적으로 조사한 신갈나무와 굴참나무의 수간 부후율과 비교하여 시간에 경과에 따른 수간 부후율의 변화 패턴을 분석하였다. 데이터 통계분석을 위하여 SAS 9.4 통계 패키지를 이용하였으며, 각 지역, 수령, 직경별 차이를 알아보기 위하여 선형 회귀분석(Linear regression analysis)와 덩컨검정(Multiple Duncan’s Test)을 실시하였다.

성능/효과

3%로 나타났다. 6개의 그룹중에서 유일하게 Q. agrifolia만 지상부(54.0%와 지하부(46.0%) 훼손 비율에서 지상부가 높게 나타났으며, 나머지 5개 그룹에서는 지하부의 결함비율이 높게 나타났다. 산림청의 조사에서는 지상부가 91.
9%(111개)로 White rot 균류는 줄기에서 더 많이 나타났지만, Brown rot 균류에서는 그루터기에서 더 많이 나타났다. 그러나부후에 의한 목재의 재적손실은 white rot 균류 줄기 322.9 ft³(58.1%), 그루터기 233.3 ft³(41.9%), Brown rot 균류에서는 줄기 105.3 ft³(27.7%), 그루터기 275.3 ft³ (72.3%)로 White rot 균류에서는 부후균의 침입수가 많은 줄기의 목재 재질손실량이 그루터기보다 많았지만, Brown rot 균류에서는 오히려 부후균의 침입수가 적은 줄기의 목재의 재질손실량이 그루터기보다 약 2.6배 정도 더 많은 손실이 발생하였다. 전체 조사결과에서 줄기 428.
4% 순으로 나타났으며, Quercus L.는 가지가 35.1%, 줄기 33.8%, 뿌리 31.1%, Other oaks는 뿌리 35%, 가지 33.8%, 줄기 31.3%로 나타났다. 입목의 결함 원인중 부후에 의한 결함이 Other oaks 86.
3%) 순으로 두 수종 모두 직경이 증가할수록 수간부후도 증가하는 경향을 보였다[Figure 3(b)]. 또한 굴참나무도 직경이 증가할 수록수간부후도 증가하고 있는 것으로 나타났고 (p<0.0001), 신갈나무가 굴참나무보다 부후율이 2배 이상 높은 것으로 나타났다. 특히, 신갈나무와 굴참나무 모두 Ⅴ∼Ⅵ영급에서 부후율이 가장 높게 나타내고 있었다.
직경급과 마찬가지로 영급에 있어서도 신갈나무는 영급이 증가할수록 부후강도는 심해지는 경향을 보였으며(Table 3), 굴참나무는 아직 부후강도가대부분 “약” 의 단계이나 신갈나무의 경우 부후가 상당히 진행되고 있음을 알 수 있다(Figure 8). 또한 직경 및 임령별 부후유형별 부후율 조사에서, 두 수종 모두 직경과 임령이 증가할수록 전체 직경 및 임령에서 가장 많은 비율을 차지하고 있는 부후유형인 “조직고사 및 탈색”이 급격히 증가하고 있음을 알 수 있다(Figures 9, 10). 탈색 및 조직고사 단계가 지나면 곧 본격적으로 목재의 재질이 파괴되어 재질 손실로 이어지는 부후, 동공의 형태로 진행될 가능성이 높다.
이러한 조직고사 및 탈색단계의 부후는 곧 할렬이나 심재부의 동공의 발생으로 진행된다. 본 연구에서는 참나무류의 부후강도나 부후유형의 패턴이 지역별로 뚜렷한 차이는 보이지 않았지만, 신갈나무와 굴참나무의 두 수종 간에는 큰 차이를 보이고 있음을 알 수 있다. 이러한 수종간의 부후율의 차이는 여러가지 원인이 있겠지만 일반적으로 참나무류의 부후는 맹아갱신림의 그루터기에서 자라나는 맹아목에서 부후 발생이 높다고 알려져 있는 사실과 관련성이 높을 것으로 추측된다(National Institute of Forest Science, 2012).
4%, 굴참나무의 부후율은 29%로 신갈나무가 굴참나무보다 2배 이상 부후율을 보였으며, 지역별로는 두 수종 모두 유의적인 차이는 보이지 않았다. 부후는 직경과 임령이 증가할수록 부후율은 증가하였고, 부후강도는 신갈나무는 “중”, 굴참나무는 “약”의 단계이며, 부후유형은 신갈나무는 “탈색 및 조직고사”, 굴참나무는 “상흔” 단계가 가장 높았다. 특히 신갈나무가 굴참나무에 비하여 상당히 부후가 많이 진행되고 있는 것으로 나타났다.
0001). 신갈나무와 굴참나무 수종간 부후율 비교에서, 신갈나무가 66.1%로 굴참나무 31.5%보다 2배 이상 부후율이 높은 것으로 나타났다 (p<0.0001). 2007년 산림청에서 전국 지방산림청 활엽수 천연림 보육 대상지 330개 지역을 대상으로 활엽수 부후율을 조사한 결과, 지역별로는 북부청(37.
신갈나무와 굴참나무의 직경급별 부후강도 조사결과, 두 수종 모두 직경급이 증가할수록 부후강도도 심해지는 경향을 보였으며(Table 3, p<0.0001), 특히 신갈나무의 경우 전체적으로 부후강도가 “약”보다 “중”이 가장 높게 나타났다(Figure 7). 직경급과 마찬가지로 영급에 있어서도 신갈나무는 영급이 증가할수록 부후강도는 심해지는 경향을 보였으며(Table 3), 굴참나무는 아직 부후강도가대부분 “약” 의 단계이나 신갈나무의 경우 부후가 상당히 진행되고 있음을 알 수 있다(Figure 8).
전국을 대상으로 지역별로 고르게 신갈나무와 굴참나무 5, 005본을 선정하여 벌채에 의한 부후조사를 진행하였다. 신갈나무의 부후율은 66.4%, 굴참나무의 부후율은 29%로 신갈나무가 굴참나무보다 2배 이상 부후율을 보였으며, 지역별로는 두 수종 모두 유의적인 차이는 보이지 않았다. 부후는 직경과 임령이 증가할수록 부후율은 증가하였고, 부후강도는 신갈나무는 “중”, 굴참나무는 “약”의 단계이며, 부후유형은 신갈나무는 “탈색 및 조직고사”, 굴참나무는 “상흔” 단계가 가장 높았다.
3%)로 부후균의 침입수가 높은 줄기(629개)보다 그루터기(300개)가 목재의 재적 손실량이 더 많은 것으로 나타났다. 이 연구에서 brown rot 균류중 특정 균류(Laetiporus sulphureus)가 균류 전체 균류 31종의 목재 재적 손실량(936.8ft³)의 18.2%(171.3 ft³)를 차지하며, Brown rot 균류의 재적 손실량(380.5 ft³)의 45.2%를 차지하고 있다. 이러한 결과는 여러 종의 균류들중 특정 균류가 상대적으로 많은 목재의 재적 손실에 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.
6%로 지상부의 부후율이 압도적으로 높은 것과 다소 차이가 있는 것으로 나타났다. 이상의 연구에서도 언급하였듯이, 우리나라 국가산림자원조사에 의한 결과에 따르면 맹아갱신림이 신갈나무 60.1%, 굴참나무 25.7%로 나타난 것을 볼 때, 갱신의 원인이 산불이나 기타 인위적인 벌채에 의한 갱신으로 상처를 입은 상처나 그루터기로부터 부후균이 침입하여 맹아로 발생된 줄기로 침입하였을 것으로 판단된다. 우리나라에서 발생한 산불 발생통계(2004∼2019년)에 따르면 동부지방산림청이 6, 928 ha (506건) 가장 산불피해 면적이 가장 크며, 남부지방산림청 3, 965.
3%로 나타났다. 입목의 결함 원인중 부후에 의한 결함이 Other oaks 86.0%, Q. agrifolia 83.0%, Quercus L. 75.0%, Hardwoods 55.0%, Eucalyptus 39.0%, Conifers 24.0% 순으로 주로 참나무류가 대부분 70% 이상으로 높게 나타남을 알 수 있다.
6배 정도 더 많은 손실이 발생하였다. 전체 조사결과에서 줄기 428.2 ft³(45.7%), 그루터기 508.6 ft³(54.3%)로 부후균의 침입수가 높은 줄기(629개)보다 그루터기(300개)가 목재의 재적 손실량이 더 많은 것으로 나타났다. 이 연구에서 brown rot 균류중 특정 균류(Laetiporus sulphureus)가 균류 전체 균류 31종의 목재 재적 손실량(936.
0 m로 나타났다. 제 6차 국가산림자원조사의 신갈나무 1, 324개, 굴참나무 777개의 고정표본점 자료를 분석 결과, 전국 신갈나무 전국 평균 임령 42.0년, 흉고직경 21.0 cm, 수고 12.0 m, 굴참나무 평균 수령 38.7 년, DBH 21.0 cm 수고 12.9 m와 유사하게 나타났다(Korea Forest Service, 2015). 본 연구에서 균일한 자료의 수집을 위하여 경급별 데이터 할당비율을 국가산림자원조사 경 급별 비율을 고려하여 조사하였는데, 국가산림자원조사표본 점이 신갈나무가 거의 두 배나 많음에도 불구하고 신갈나무가 굴참나무보다 대경급의 수집자료가 부족한 것은 신갈나무의 분포가 굴참나무보다 해발고가 높은 곳에 분포하고 있기 때문에 대경급의 자료 수집에 한계가 있었다.
부후는 직경과 임령이 증가할수록 부후율은 증가하였고, 부후강도는 신갈나무는 “중”, 굴참나무는 “약”의 단계이며, 부후유형은 신갈나무는 “탈색 및 조직고사”, 굴참나무는 “상흔” 단계가 가장 높았다. 특히 신갈나무가 굴참나무에 비하여 상당히 부후가 많이 진행되고 있는 것으로 나타났다. 2007 년 참나무류에 대한 전국적 부후실태 조사에서 신갈나무와 굴참나무의 부후율은 2배 이상 증가한 것으로 나타났다.
것으로 나타났다(Figures 4, 5). 특히, 신갈나무의 부후유형은 주로 조직탈색 및 고사단계의 부후가 진행되고 있는 것으로 나타났는데, 주로 영급이 Ⅴ∼Ⅶ 영급에서 가장 많은 비율을 차지하고 있는 것으로 나타났다(Figure 6). 이러한 조직고사 및 탈색단계의 부후는 곧 할렬이나 심재부의 동공의 발생으로 진행된다.

후속연구

9 m와 유사하게 나타났다(Korea Forest Service, 2015). 본 연구에서 균일한 자료의 수집을 위하여 경급별 데이터 할당비율을 국가산림자원조사 경 급별 비율을 고려하여 조사하였는데, 국가산림자원조사표본 점이 신갈나무가 거의 두 배나 많음에도 불구하고 신갈나무가 굴참나무보다 대경급의 수집자료가 부족한 것은 신갈나무의 분포가 굴참나무보다 해발고가 높은 곳에 분포하고 있기 때문에 대경급의 자료 수집에 한계가 있었다. 그리고 국가산림자원조사(제5∼6차) 표본점중맹아갱신림으로 조성된 참나무 전체 표본점 138개 중 신갈나무 표본점이 131개(60.
9%(’05) 비하여 증가된 것을 확인할 수 있다(Korea Forest Service, 2019; Korea Forestry Promotion Institute, 2013). 본 연구의 결과를 근거로 볼 때, 참나무류에 대한 부후 진행은 더욱 가속화될 것으로 예상되며 부후로 인한 목재의 재적손실은 불가피하며, 또한 부후로 인한 목재의 품질 등급은 가장 낮은 등급인 연료재로 시장에 공급될 것이다. 벌기령에 도달한 국·사유림의 참나무류의 목재가 대부분 가장 낮은 가격의 원료재급으로 공급된다면 산림시업 등 산림경영은 더 이상 필요 없을 수 있다.
이러한 기존 연구를 통하여 향후 우리나라 참나무류의 부후발생을 줄이기 위한 적절한 갱신림의 관리 유지, 적정밀도 유지 등과 같은 산림 경영·시업이 필요하다. 현재 우리나라에서는 중경목 이상의 직경급은 영급이 주로 Ⅳ∼Ⅵ 영급으로 벌기령에 도달한 임분으로 벌채가 진행되는 시기이기 때문에 목재의 재적손실이 우려되고 있어, 우리나라 활엽수 중 가장 많은 면적을 차지하고 있는 참나무류에 대한 대책이 시급하다.
벌기령에 도달한 국·사유림의 참나무류의 목재가 대부분 가장 낮은 가격의 원료재급으로 공급된다면 산림시업 등 산림경영은 더 이상 필요 없을 수 있다. 이러한 시점에서 우리의 산림자원중 활엽수중 48.1%로 가장 많은 면적을 차지하고 있는 참나무류에 대한 산림시업 등 갱신· 육림에 대한 근본적인 대책이 마련되어야 할 것이다.
최근 목재자급율의 확대에 대한 벌채면적은 증가하고 산림의 조림면적이 점차 줄어들면서, 소나무는 재선충병으로 인한 활용의 제한이 있고 침엽수 면적은 급격히 줄어들면서 활엽수의 활용에 대한 시장요구도가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 측면에서 활엽수에 대한 수요예측과 함께 공급측면에서 참나무류에 대한 현존생물량뿐만 아니라 참나무류가 가지고 있는 문제점들에 대한 질적인 평가와 문제 해결을 위한 원인구명 등에 대한 연구가 선행되어야 하며, 또한 활용기술에 대한 개발도 함께 이루어져야 한다.

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상세보기
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Wang X. and Bruce, A.R. 2008. Decay detection in red Oak trees using a combination of visual inspection, acoustic testing, and resistance microdrilling. Journal of Arboriculture & Urban Forestry 34(1): 1-4.
Wang, X., Bruce, A.R., Wang, L. and Ross, R.J. 2007. Acoustic Tomography for decay detection in red Oak trees. USDA Research Paper FPL-RP-642.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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