본 연구는 제주지역의 골프 코스에서 하절기 고온기간에 온도의 상승을 비롯한 다양한 환경변화로 인하여 생육 장애가 심한 한지형 잔디인 perennial ryegrass (Lolium perenne L.), Kentucky bluegrass (Poa pratensis L.), creeping bentgrass (Agrostis palustris Huds.) 3종에 대하여 엽록소형광과 엽록소지수를 측정하여 골프 코스와 스포츠 필드에서 잔디 선정과 관리를 위한 기본적인 정보를 얻기 위하여 수행하였다. Fo 값은 3종 모두 하절기 초기에는 낮고 후기에 다소 증가하는 양상을 보였다. 그러나, perennial ryegrass의 경우는 하절기 초기와 후기 간의 Fo 값의 변화가 컸으며, 특히, 후기에 Fo 값은 다른 2종 월등하게 보다 높았다. Fm 값은 3종 모두 하절기 초기에는 낮고 하절기 후기에 증가하였으나 3종 간의 차이는 크지 않았다. 광계 II의 광화학적 효율의 척도인 Fv/Fm 값은 3종 모두에서 하절기 초기에 낮고, 후기에 다소 증가하는 양상을 보였으나, 하절기 후기에 Kentucky bluegrass와 creeping bentgrass는 perennial ryegrass에 비해 Fv/Fm 값이 다소 높아 하절기 고온에서도 보다 더 잘 적응하는 것으로 보인다. 엽록소지수는 perennial ryegrass와 Kentucky bluegrass에서는 뚜렷하게 하절기 초기에는 낮고 후기에 높은 양상을 보였으나, creeping bentgrass는 조사기간 내내 낮은 상태를 유지하였다. 이상의 결과로부터 Kentucky bluegrass가 하절기 후기의 고온이나 빈번한 강우에 의한 습한 조건에 가장 강하고, perennial ryegrass가 가장 취약한 것으로 사료된다.
화학세정폐수에 함유되어 있는 citric acid의 효율적인 처리방안을 수립하기 위해 $UV/H_2O_2,\;UV/TiO_2/H_2O_2$, Photo-Fenton 산화방법을 이용하여 각각 citric acid의 제거효율 및 그에 따른 전력소비량을 평가하였다. 그 결과 조사된 최적 처리조건에서 $UV/H_2O_2,\;UV/TiO_2/H_2O_2$, Photo-Fenton 산화방법을 이용한 citric acid 농도에 근거한 TOC 제거효율은 각각 95.5%, 92.3%, 91.5%로 조사되었으며, 그에 따른 전력소비량은 $11.26kWh/m^3,\;3.85kWh/m^3,\;0.799kWh/m^3$으로 조사되었다. 이 결과에 의하면 세가지 광화학적 산화방법 모두 유기물질이 90% 이상 제거되어 citric acid의 분해에 효과적인 것으로 판단되었다. 그러나 Photo-Fenton 산화방법이 다른 방법에 비해 처리에 소요되는 반응시간이 짧은 것으로 나타났다. 또한 광화학적 산화방법의 운영비를 결정짓는데 중요한 요소인 전력소모량 측면에서도 Photo-Fenton 산화방법이 다른 방법에 비해 우수한 것으로 조사되어 본 연구에서 비교하는 세가지 방법 중 citric acid 처리에는 Photo-Fenton 방법이 효율적인면과 경제성면에서 가장 적합한 처리기술로 결론지을 수 있었다.
여름철 자연조건에서 자라는 두릅나무과 식물 잎의 SOD활성과 광계II의 광화학적 효율의 차이를 분석하고 온도 스트레스와 paraquat의 영향을 조사하였다. 그 결과, 두릅나무과 식물 6종의 잎으로부터 총 8개의 superoxide dismutase(SOD) isoenzyme이 구분되었다. 그 중, 섬오갈피나무 (Acanthopanax koreanum)에서는 두릅나무과 식물에 공통적인 2개의 isoenzyme (SOD 4와 SOD 6)이 높은 활성으로 검출되었고, 황칠나무(Dendropanax morbifera)에서는 두릅나무과 식물이 갖는 8개의 isoenzyme이 모두 검출되었다. 광계II의 광화학적 효율을 나타내는 Fv/Fm은 낙엽성 식물에서는 섬오갈피나무가 다른 종보다 높았으며, 상록성 식물에서는 음지에 위치해 있는 잎이 양지에 위치해 있는 잎보다 전반적으로 높게 나타났다. 섬오갈피나무 잎 disc의 Fv/Fm은 온도가 높아짐에 따라 감소하였지만 황칠나무 잎 disc에서는 35$^{\circ}C$에서 현저하게 감소하였다. 그리고 온도 스트레스와 함께 paraquat를 처리하였을 때 섬오갈피나무에서는 4$^{\circ}C$에서, 황칠나무에서는 35$^{\circ}C$에서 Fv/Fm이 억제되었다. 한편, SOD 활성은 섬오갈피나무 잎 disc에서는 4$^{\circ}C$와 28$^{\circ}C$에서 높았고 paraquat를 함께 처리하였을 매에는 모든 온도에서 활성이 높아졌다. .그러나, 황칠나무 잎 disc에서는 온도가 높아짐에 따라 SOD활성이 억제되었고 paraquat를 함께 처리하였을 때에는 더욱 억제되었다. 따라서, 섬오갈피나무는 황칠나무에 비하여 온도 스트레스나 산화적 스트레스에 효율적으로 대처하는 것으로 나타났다.
광촉매에 의한 수소제조는 재생 가능한 물과 태양에너지로부터 직접적으로 수소에너지를 생산할 수 있는 가장 유망한 기술이다. 지난 수십 년간의 연구에도 불구하고, 고효율과 내구성을 가지는 새로운 가시광 광촉매 소재를 개발하는 것에는 여전히 많은 기술적인 과제가 남아있다. 본 총설에서는 광화학적 수소제조를 위한 새로운 광촉매 소재 개발에 있어서 나노복합 소재의 적용에 대하여 논의하고자 한다. 잘 알려진 소재와 기능의 합리적인 조합과 변형은 가시광 조사 하에 높은 광활성을 가지는 우수한 광촉매를 얻기 위한 효과적인 방법이다.
본 연구는 파종시기와 질소시비 수준에 대한 옥수수의 광화학적 반응을 분석하여 광생리적 특성을 해석하였다. 1. 5월 22일 파종시 질소 함량이 증가함에 따라 생육후기까지 엽록소 형광량 또한 증가하여 질소 배량처리에서 광이용효율이 더 높은 것으로 확인되었다. 2. 생육초기의 형광량이 가장 높았으며, 이후 모든 처리구에서 엽록소 형광량이 50% 가량 감소하여 전자전달을 위한 광화학 반응이 크게 감소했음을 알 수 있었다. 3. 질소 반량구에서 활성화된 RC (RC/ABS)가 감소하며 13% 이상의 에너지가 손실되었으며, 결국 전자전달시 에너지 전환효율(PI, DF 등)이 감소해 광이용효율이 낮았다. 4. 배량 처리구는 생육후기로 갈수록 전자전달 효율(ET2o/CS) 및 단면당 활성화된 RC(RC/CS) 등 광이용 효율이 대조구 대비 크게 증가하여 광합성기구 사이의 전자전달이 잘 이루어지는 것으로 확인되었다.
본 연구에서는 엽록소 형광반응 (OJIP)분석을 통해 고추재배에서 폐달걀 분해 액비의 생육증진효과에 대하여 평가하였다. 고추재배 전기간을 통하여 고추의 생장은 통계학적으로 유의성을 보이지는 않았으나, 폐달걀 분해 액비를 처리한 실험구에서 좋은 생육을 보였다. 엽록소 형광반응 실험 시작한 후 무처리구의 엽록소 형광량이 분해 액비의 형광량보다 커서 분해 액비 처리구의 광이용 효율이 더 좋았음을 알 수 있었다. 이는 결국 광합성량의 증가로 이어질 것으로 판단된다. 광화학 매개변수 중 Fo, ABS/RC, RC/ABS, TRo/RC, $DI_0$/RC, $\text{DF_{TOTAL ABS}}$ 등 6개 parameter가 광화학 반응의 효율을 나타내는 중요한 요인으로 판단되었다.
본 연구에서는 한국 멸종위기식물인 분홍장구채의 보전 및 인공재배를 위해 식물공장 내 인공적인 광 조건에서 일어나는 생리와 개화반응 특성을 알아보았다. 이를 위해 분홍장구채를 식물공장의 각 챔버에 적색광, 청색광, 백색광, 적색+원적색 혼합광, 적색+청색 혼합광 그리고 적색+청색+백색 혼합광 하에서 재배하여 광합성률, 증산률, 기공전도도, 수분이용효율, 엽록소함량, 최소엽록소형광, 최대엽록소형광, 광계II의 광화학적 효율 그리고 잎과 꽃 수를 측정하였다. 그 결과 적색 단일광과 적색+원적색 혼합광에서 분홍장구채는 가장 많이 개화하였으며, 이 광조건에서는 광합성률, 증산률 그리고 기공전도도는 상대적으로 다른 조건보다 높았으나 수분이용효율은 차이가 없었으며, 엽록소함량은 적었다. 특히 최소 및 최대 엽록소형광과 광계II의 광화학적 효율은 적색 단일광 조건에서 다른 광 조건보다 낮았다. 이러한 결과는 분홍장구채의 꽃의 생산을 위해서는 적색 단일광이나 적색+원적색의 인공광 조건에서 재배하는 것이 효율적이라는 것을 의미한다.
삼중항-삼중항 소멸에 의한 광에너지 상향전환 기술(Triplet-triplet annihilation upconversion, TTA-UC)은 특정 에너지 조건을 만족시키는 유기물들의 조합에 의해 낮은 에너지의 광자를 높은 에너지의 광자로 변환시키는 특수한 광화학적 공정이다. TTA-UC는 태양광 스펙트럼 중 낮은 에너지 탓에 활용되지 못하고 소실되는 광자를 고 에너지의 광자로 변환시킴으로써 태양광에 기반한 광학기기들의 광에너지 전환효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술로 평가받고 있다. 본 논문은 아직 국내학계에 생소한 연구분야인 TTA-UC현상의 광화학적 원리와 특징을 소개하고, TTA-UC와 관련한 최신 연구동향과 응용분야, 그리고 향후 연구방향을 고찰하였다.
본 연구는 엽록소 형광반응 (OJIP)분석을 통해 차광처리에 따른 정원 식물의 광 이용효율을 평가 및 분석하고자 하였다. 10종의 정원식물을 대상으로 50% 및 80% 차광 조건에서 엽록소 형광반응 분석을 실시하였으며, 75일 차광조건에서 가장 낮은 광이용 효율을 보였다. 차광처리 시 광계II 전자전달에너지플럭스 ($ET2_O/RC$)는 증가 경향을 보였으나 광계I 전자전달에너지플럭스($RE1_O/RC$) 및 PI 등 광이용 효율이 감소하였다. 본 연구를 통하여 광화학 매개변수 중 $F_V$, $FV/F_O$, $RE1_O/RC$, $ET2_O/RC$, $PI_{TOTAL\;ABS}$, $DF_{TOTAL\;ABS}$ 등 19개 parameter가 광화학 반응의 효율을 나타내는 중요한 요인으로 판단되었다. SFI평가를 통해 10종의 정원식물 중 수호초(I), 꽃범의꼬리(II), 무늬사초(II)등 3종의 식물이 내음성이 강한 것으로 판단되었다. 따라서 광화학 반응에 근거한 일조 스트레스지수(SFI)는 정원식물의 내음성 평가에 유용한 것으로 사료된다.
본 연구에서는 멸종위기식물인 큰바늘꽃(Epilobium hirsutum L.)의 효과적인 보전 및 복원을 위한 기초자료를 얻기 위해 토양의 수분함량과 유기물함량이 번식계절과 생리 반응에 어떠한 영향을 주는지에 대하여 알아보았다. 큰바늘꽃은 다년생식물이지만 모든 구배에서 한 해에 생식생장을 하였다. 꽃봉오리, 꽃 그리고 열매주머니는 수분구배와 영양소구배에서 각각 높은 수분 조건과 높은 유기물 조건에서 가장 이른 시기에 성숙하였다. 그리고 꽃 수와 열매주머니 수는 높은 수분 조건과 높은 유기물 조건에서 더 빨리 증가하였다. 엽록소 함량은 수분구배에서 높은 중간 수분 조건과 높은 수분 조건에서 가장 많았고, 영양소구배에서는 차이가 없었다. 최소엽록소형광 값은 수분구배와 영양소구배 모두 차이가 없었고, 최대엽록소형광 값은 높은 수분 조건과 높은 유기물 조건에서 가장 높았다. 광계 II의 광화학적 효율 값은 모든 수분구배에서 0.75로 차이가 없었고, 영양소구배에서의 경우 높은 유기물 조건에서 0.78로 가장 높았다. 큰바늘꽃은 수분이 증가할수록 엽록소 함량이 많아지고, 유기물이 증가할수록 Fv/Fm 값이 높아졌다. 이상의 연구결과는 토양의 충분한 수분과 유기물 함량은 큰바늘꽃의 번식계절을 앞당겨 주고 생식생장을 촉진한다는 것을 보여준다. 추후 멸종위기종인 큰바늘꽃의 개체군 유지와 서식지를 관리하는데 중요한 정보가 될 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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