본 연구에서는 poly(ethylene oxide) (PEO)와 poly(ethylene-co-vinyl acetate) (EVA) 혼합으로 구성된 막을 통한 단일기체($N_2$, $O_2$, $CO_2$)의 투과 성질을 조사하였다. FT-IR 분석 결과 제조된 막에서 새로운 흡수피크는 보이지 않았는데, 이것은 PEO와 EVA가 물리적으로 혼합되었음을 나타낸다. SEM 관찰에서는 PEO/EVA 혼합 매트릭스에서 EVA 함량이 증가함에 따라 PEO의 결정상이 감소함을 보여 주었다. DSC 분석결과 PEO/EVA 혼합막의 결정화도는 EVA 함량이 증가함에 따라 감소하였다. 기체투과 실험은 4~8 bar의 공급압력에서 이루어졌다. PEO/EVA 혼합막에서 $CO_2$의 투과도는 공급 압력 증가에 따라 증가하였다. 그러나 $N_2$와 $O_2$의 투과도는 공급 압력에 무관하였다. 반면에, PEO/ EVA 혼합막의 모든 기체의 투과도는 반결정성 PEO에서 무정형 EVA의 함량이 증가함에 따라 증가하였다. 특히, 40 wt% EVA 혼합막은 64 Barrer의 $CO_2$ 투과도와 61.5의 $CO_2/N_2$ 이상선택도를 보였다. 높은 $CO_2$ 투과도와 $CO_2/N_2$ 이상선택도는 PEO의 극성 에테르기 또는 EVA의 극성 에스터기와 극성 $CO_2$ 간의 강한 친화성에 기인한다.
본 연구에서는 hollow fiber 막모듈을 통한 순수 $CH_4,\;CO_2$기체와 $CH_4/CO_2$ 혼합기체의 투과 특성을 살펴 보고, 이를 모사값과 비교하여 보았다. 순수 기체의 투고율은 온도에 따라 Arrhenius type으로 증가하였으며, 활성화에너지는 $CO_2$는 6.61kJ/mol, $CH_4$는 25.26kJ/mol로 나타났다. 혼합기체의 투과에 있어서 투과부의 유량과 $CO_2$ 조성, 그리고 배제부의 $CH_4$조성은 cut의 증가에 따라 증가하였다. 분리인자는 5~20atm의 압력과 cut이 20으로 고정된 상태에서 20~40의 범위에 있었으며, 압력이 증가하고 온도가 감소할수록 증가하는 경향을 나타내었다. 실험결과와 모사결과는 투과부 유량과 $CO_2$조성의 경우 8% 이내에서, 배제부의 $CH_4$조성의 경우 15% 이내에서 일치하였다.
환경 조건의 변화는 식물의 물과 양분 흡수 및 광합성 정도를 변화시켜 결과적으로 식물 생육에 영향을 미친다. 변화하는 환경 조건에서 식물의 생리적 반응은 식물 줄기에 전극을 삽입해 식물유도 전기신호(PIES)로 비파괴적으로 모니터링할 수 있다. 본 연구의 목적은 CO2 증가와 광합성 광량자속밀도 PPFD 감소에 따른 식물의 반응으로 PIES를 모니터링하는 것이다. PIES는 증산과 광합성이 일어나는 낮에 증가하였고 식물 생육 기간 동안 모니터링한 CO2 농도는 PIES와 음의 상관관계를 보였다. CO2 농도 증가는 PIES를 약간 감소시켰으나 PIES에 큰 영향을 미치지 않았으며 이는 CO2 증가의 효과가 낮은 PPFD에 의해 제한되었기 때문으로 판단된다. PPFD 감소의 효과는 물과 양분 흡수가 광에 의해 즉각적으로 영향을 받지 않았기 때문에 즉시 나타나지는 않았다. 본 연구는 CO2 증가와 PPFD 감소에 의한 식물의 단기적 반응을 평가하고자 한 것이며 프롤린 함량 및 엽록소 형광은 환경 변화에 따라 유의하게 변화하지는 않았다.
본 연구는 교토의정서 Annex B 국가들의 $CO_2$ 배출량 변화를 분석하였다. Quandt-Andrews 검정을 이용하여 $CO_2$ 배출량의 구조변화 시점을 우선적으로 파악하여 그 시점을 기준으로 $CO_2$ 배출요인의 변화를 비교 분석하였다. Quandt-Andrews 검정 결과 교토의정서 발효 3년 후인 2008년 $CO_2$ 배출량의 구조변화가 확인되었다. 에너지 소비량의 1% 증가가 구조변화 이전에는 1%의 소득 증가를 가져왔으며, 그 이후에는 0.31%의 소득 증가를 가져온 것으로 나타났으며, 분석기간 중 분석대상국의 $CO_2$ 배출량은 소득에 대해 단조 증가하는 것으로 분석되었다. 신재생에너지 소비량의 증가는 구조변화 시점을 전후로 $CO_2$ 배출량을 각각 0.1%와 0.09% 감소시킨 것으로 나타났다. 구조변화 시점 이후 에너지 효율성의 상대적으로 감소와 소득 증가에 따른 $CO_2$ 배출량의 지속적 증가, 신재생에너지 정책 효과의 미미함 등으로 미루어 볼 때, 교토의정서의 발효가 Annex B 국가들의 온실가스 감축을 가져왔다고 판단하기 어려운 것으로 나타났다.
폴리이미드 기체 분리막의 기체 분리 성능을 향상시키기 위해서 2,3,5,6-Tetramethyl-1,4-phenylenediamine(TMPD) 구조를 지닌 폴리이미드를 1,2-Diaminoethane (DAE)과 1,6-Diaminohexane (DAH)으로 가교시켜 분리막을 제조하였다. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR)를 이용해 가교 후 이미드 고리가 아미드 그룹으로 전환됨을 확인하였다. 폴리이미드의 열분해 온도는 가교 후 감소하였으며, 이는 가교제의 알킬기 분해 때문이다. 가교된 폴리이미드 분리막의 d-spacing은 가교 시간이 증가함에 따라 감소하였다. 가교 후 $CH_4$, $N_2$, $O_2$, $CO_2$ 기체의 투과도는 가교 전 보다 감소하였으며, DAH로 가교된 분리막이 DAE보다 더 높은 투과도를 나타냈다. 투과도와 달리 $CO_2/CH_4$, $CO_2/N_2$, $O_2/N_2$ 기체 선택도 모두 가교 시간이 길어질수록 증가된 결과가 나타났다. $CO_2/CH_4$ 기체의 선택도는 DAE로 6분 가교 시 최대 증가치를 나타냈으며 39.5%까지 증가하였다. $O_2/N_2$ 선택도 또한 DAE로 6분 가교 시 최대 증가치를 가지며 20.5%까지 증가하였다. 이를 통해서 DAE가 DAH보다 선택도 증가에 적합한 가교제임을 예상할 수 있으며 이와 달리 $CO_2/N_2$ 선택도는 DAE로 3분 가교 시 감소해 $CO_2/N_2$ 분리에는 적합하지 않은 결과가 나타났다.
본 연구는 사출구 온도와 $CO_2$ 주입이 쌀 토마토 압출성형의 물리적 및 항산화 활성에 미치는 영향을 분석하였다. 압출성형 조건은 수분 함량 25%, 스크루 회전속도 150 rpm으로 고정하였고, 사출구 온도 80, 110, $140^{\circ}C$와 $CO_2$ 주입량 0, 300 mL/min으로 조절하였다. 비기계적 에너지는 사출구 온도가 증가할수록 감소하였으며 $CO_2$ 주입을 하였을 때 직경 팽화율은 증가하였다. 사출구 온도가 증가할수록 직경팽화율과 비길이는 증가하였으며 체적밀도는 $CO_2$ 주입에 따라 감소하였다. 수분용해지수와 수분흡착지수는 압출성형 후 모두 증가하였으며 사출구 온도가 증가함에 따라 압출성형물의 수분용해지수도 증가하였다. 명도는 토마토 분말을 첨가하지 않았을 때 가장 높았으며, 적색도와 황색도는 토마토 분말을 첨가하였을 때 높게 나타났다. DPPH 라디칼 소거능은 압출성형 후 모두 증가하였다. 토마토 분말을 첨가하였을 때 사출구 온도 $140^{\circ}C$, $CO_2$ 주입량 300 mL/min에서 59.41%로 가장 높았으며, $CO_2$ 주입에 따른 유의적인 영향은 없었으나 사출구 온도가 증가함에 따라 증가하였다. 압출성형후 총 페놀 함량도 증가하였으며 사출구 온도가 높아짐에 따라 증가하였다. 토마토 분말을 첨가하였을 때 사출구 온도 $140^{\circ}C$, $CO_2$ 주입량 0 mL/min에서 16.11 mg/g으로 가장 높았다. 총 카로티노이드와 라이코펜 함량은 압출성형 후 감소하였으나 사출구 온도가 $80^{\circ}C$보다 고온인 $140^{\circ}C$에서 함량이 높게 나타났다. 총 카로티노이드와 라이코펜 함량은 토마토 분말을 첨가하여 사출구 온도 $140^{\circ}C$, $CO_2$ 주입량 0 mL/min으로 압출성형 하였을 때 각각 $6.65{\mu}g/g$과 2.69 mg/kg으로 가장 높았다. 결론적으로 $CO_2$ 주입에 따른 압출 성형은 쌀 토마토의 팽화 특성 변화에 영향을 미치며, 사출구 온도의 증가에 따라 DPPH 라디칼 소거능 및 총 페놀 함량이 증가되었다.
열중량분석기를 이용하여 이산화탄소 분위기에서 알칼리계 염류가 에코(Eco)탄의 가스화 반응에 미치는 영향을 알아보았다. $750{\sim}900^{\circ}C$에서 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼슘, 백운석(Dolomite) 7 wt%의 알칼리염을 첨가한 것과 원탄을 이용하여 실험을 진행하였다. $850^{\circ}C$에서의 가스화 결과, 이산화탄소의 농도가 증가할수록 반응속도가 증가하는 경향을 관찰하였다. 그러나 70% 이상의 농도에서는 반응속도의 증가량이 크게 증가하지 않음을 관찰하였다. 가스화 반응속도는 7 wt% 탄산나트륨 > 7 wt% 탄산칼륨 > 원탄> 7 wt% 백운석 > 7 wt% 탄산칼슘 순으로 나타났다. $700^{\circ}C$, $800^{\circ}C$, $850^{\circ}C$ 그리고 $900^{\circ}C$의 등온, 상압조건에서 가스화 실험 결과, 온도가 증가할수록 반응속도가 증가함을 관찰하였다. 차(char)-이산화탄소 가스화 반응의 기-고체 모델은 volumetric reaction model (VRM)이 탄소 전환율 거동을 가장 잘 묘사했다. 이를 이용하여 얻은 탄산나트륨의 활성화 에너지는 83 kJ/mol로 가장 낮게 얻어졌다.
대기중의 $CO_2$ 농도 증가에 따른 벼의 생육단계별 생육 및 광합성 관련 반응을 관찰한 결과는 다음과 같았다. 1. 벼 유묘기에는 $CO_2$ 농도가 증가하고 처리기간이 길어질수록 일품벼, 추청벼, 화성벼 모두 초장, 경수, 엽면적이 증가하였고 처리 후 18일경에는 대비구에 비해 500ppm, 700ppm에서 건물중 $35\~47\%$ 증가하는 경향이었다(3품종 평균). 2. 벼 유모기의 광합성율은 높은 $CO_2$>농도에서는 증가되었으나 처리기간이 길어져서 생육이 진전될수록 약간 감소하는 경향이었다. 3. 유수형성기 및 출수기에는 $CO_2$농도가 증가함에 따라 초장, 건물 중은 증가되었으나 SPAD값과 광합성속도, 기공전도도, 증산율 등은 처리기간이 길어질수록 감소하였다. 4. 출수 직전부터 55일간 처리한 벼의 수량은 대비구에 비해 500ppm, 700ppm 처리구에서 세 품종 모두 큰 차이가 없었다. 5. $CO_2$농도에 따른 광합성 속도 및 증산량은 농도가 높아지고 광합성속도가 빨라질수록 증산량은 낮아져 수분 이용 효율이 높은 것으로 나타났다.
$CO_2$ 초임계 유체에서 열식법을 이용하여 폴리프로필렌과 켐펜을 혼합하여 다공성 폴리프로필렌 막을 제조했다. 폴리프로필렌 농도 10 wt%의 조건에서 제조된 폴리프로필렌 막의 공극률은 메탄올, 에탄올, n-부탄올에 따라 각각 78, 80, 73%였다. 폴리프로필렌의 농도가 증가할수록 인장강도는 높아졌으며 폴리프로필렌 농도가 10 wt% 일 때 인장강도는 $0.17kg_f/mm^2$였다. $CO_2$ 초임계 유체를 사용하여 켐펜을 추출한 결과 시간에 따라 추출속도가 증가하였으며 5분 경과 후 94% 제거되었다. 온도가 증가함에 따라 추출속도가 증가했으며 $45^{\circ}C$ 조건에서 99% 제거되었다. 그러나 그 이상의 높은 온도에서는 추출속도는 저하되었다. 150 bar의 압력까지는 압력이 증가함에 따라 켐펜의 추출속도는 증가하였으나, 그 이상의 압력 조건에서는 압력이 증가함에 따라 추출속도는 미소하게 감소했다. 추출속도는 $CO_2$ 초임계 유체의 켐펜에 대한 용해도 특성과 상관성이 있었다.
본 연구는 152개 국가의 불균형 패널 자료를 활용하여 1980~2013년 기간의 국가별 소득수준에 따른 1인당 $CO_2$ 배출 수렴 현상을 시그마 수렴 모형과 베타 수렴 모형을 통해 분석하였다. 절대적 베타 수렴과 시그마 수렴 현상은 $CO_2$ 배출 감축을 위한 국가별 정책 상황에 따라 소득 그룹별로, 기간별로 상이하게 나타났다. 조건부 베타 수렴 분석 결과, 고소득 국가에서 1인당 소득의 증가가 1인당 $CO_2$ 배출량 수렴에 기여하였으며 제도의 수준과 기술의 수준이 높을수록 소득의 증가가 배출량 수렴 속도를 더 빠르게 감소시키는 것으로 나타났다. 중소득 국가는 1인당 소득의 증가가 1인당 $CO_2$ 배출량 수렴에 영향을 미쳤으나, 제도의 수준은 유의미하지 않게 나타났다. 반면 중소득 국가와 저소득 국가의 기술 수준 향상은 1인당 $CO_2$ 배출량 수렴 속도를 늦추는 것으로 나타나 배출량 증가에 기여하는 것으로 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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