본 연구는 황사가 수목에 미치는 영향을 알아보기 위해 5 수종의 인위적 황사처리 이후 광합성, 호흡, 생장 및 기공에 미치는 영향을 비교하였다. 황사 처리량에 따른 생장량은 회화나무의 경우 평균 황사농도의 10배인 $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$에서 감소한 것이 관찰되었으며, 다른 수종에서는 차이가 없었다. 호흡량은 회화나무와 자작나무에서 $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ 농도의 황사 처리에서 호흡량이 감소하였으며, 다른 수종에서는 차이가 없었다. 황사 처리량에 따른 최대광합성량은 회화나무와 자작나무에서 $500{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ 농도의 황사 처리에서 각각 3주, 6주 이후에 감소하였고, $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ 농도의 황사 처리에서는 처리직후 계속 감소하였다. 상수리나무, 신갈나무, 복자기는 유의성이 없었다. 광학현미경으로 회화나무의 대조구와 $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ 농도의 황사 처리의 기공관찰 결과, $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ 농도의 황사 처리에서 기공 내 먼지가 관찰되었다. 전자현미경으로 5수종의 잎 뒷면 기공을 관찰한 결과, 회화나무와 자작나무는 기공의 크기가 크며, 대조구와 $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ 농도의 황사 처리에서 기공 개폐율의 차이가 컸다. 이것은 황사 먼지가 기공이 큰 수종일수록 흡입되기 쉬우며 수목의 광합성, 호흡 및 생장을 감소시킨 것으로 판단된다.
인공광 식물공장은 조명에 많은 전력이 소요되므로 광이용효율의 향상은 필수적이다. 본 연구에서는 식물공장의 LED 광원에 산란 유리를 사용함으로써 광이용효율을 향상하고자 하였다. 실험에는 Haze factor 40%와 80%의 산란 유리가 적용된 두 가지 처리구와 산란 유리를 사용하지 않은 대조구를 두었다. 3-D 광선추적기법을 이용하여 상추 작물의 군락 광분포를 분석하였으며 군락 광합성률은 밀폐 아크릴 챔버를 이용하여 측정하였다. 각 처리구 별로 16주의 상추를 수경재배 방식으로 28일간 재배하여 생장량을 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 모든 처리구에서 작물의 상단부에 광량이 집중되었고 대조구에서 작물 상부에 광량 핫스팟이 발생하며 처리구에 비하여 광이용효율이 감소하였다. 총 광 흡수량은 대조구에서 가장 높았으나 유효 광 흡수량은 처리구에서 더 높았고 산란광의 비율이 높은 처리에서 더 높게 나타났다. 작물의 군락 광합성률과 생장량은 산란 유리를 사용한 처리구에서 대조구에 비해 높게 나타났다. 결과적으로 산란 유리의 이용을 통해 상추의 군락 내 광분포가 개선되었고 군락 광합성률 및 생장량이 증가하여 식물공장의 광이용효율이 향상되는 것으로 나타났다.
연일 뉴스에 보도되고 있는 미세먼지는 노약자의 호흡기는 물론 발암물질을 포함하고 있어 국민건강에 악영향을 미치기 때문에 반드시 해결되어야 할 사회 문제이다. 미세먼지는 해외 유입 인자와 국내 유발인자를 정확하게 구분하기 어려우나 약 50%의 미세먼지는 2차 발생에 의한 국내 요인으로 발생하고 있는 것으로 파악되고 있으며 화력발전소가 미세먼지 유발 물질의 주요 생성원으로 지목되어왔다. 국내 화력발전소의 50%가 충남 서해안이 위치하고 있어 수도권에 가장 큰 영향을 주는 것으로 밝혀져 충남은 내구연한에 도달한 노후 화력발전소의 폐쇄 및 발전량 감축 조절을 통해 미세먼지 발생을 최소화 하기 위해 노력해왔다. 그러나 태양전지 주도의 신재생에너지 발전으로 전환하는 것만이 미세먼지를 저감시킬 근본적인 해결책이라고 할 수 있다. 충남은 2050년까지 화력발전 비중을 0%로 낮추고 필요한 전력은 에너지컨슈머들이 생산하는 신재생에너지로 생산하는 내용을 골자로 하는 에너지 전환비전을 선포하였다. 이 비전이 선언에 그치지 않고 목표를 달성하기 위해서 이에 대한 세부 이행계획을 수립하고 충남에 맞는 태양광 발전 산업 육성을 위한 정책을 병행해야 할 것이다. 이번 글에서는 충남의 여건을 고려하여 태양광을 이용한 수소 생산 및 인공광합성을 연계한 고부가가치 화학물질의 생산 연구 및 실증 과제를 추진할 것을 제안하였다. 이러한 충남의 노력은 수도권 수요 지역에 대한 전력 공급기지에서 친환경에너지로 유지되는 '청정남도'로서의 재도약을 가능하게 할 것으로 기대된다.
본 실험은 영양번식계 사과배양묘의 규격묘 생산을 위한 기초자료를 얻고자 순화된 사과 M.9묘의 광질 영향이 생육과 광합성에 미치는 영향을 알아보고자 6주간 환경이 조절된 룸에서 재배하였다. 인공광원은 6처리[적색(R), 청색(B), 백색(W), RBUV(UV-A 함유된 R7B3), RBW(R3B1W1), SMF(고압나트륨+메탈할라이드+형광등)]이며 식물에 조사된 광량은 $154{\pm}4{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$이였다. 사과 묘 생육 특성 반응은 3주와 6주 각각 인공광원에 따라 차이를 보였다. 사과 묘 초장이 3주에는 R, RBUV, RBW, SMF 광원에서 높았으나, 6주에는 R 광원에서 높았다. 묘경은 3주째는 처리 간 차이가 없었으나, 6주째는 RBUV, RBW 광원에서 높았으며, 엽수는 3주와 6주 모두 RBUV 광원에서 가장 많았다. 엽록소 함량 SPAD 값은 3주째는 B와 RBUV 광원과 광원에서 높았으나 6주째는 차이가 없었다. 초장을 기준으로 인공광원 처리기간 중 생장율은 R 광원에서 1.12mm/day로 가장 빨랐으며, RBUV 광원(0.95mm/day), RBW 광원(0.86mm/day), SMF 광원 (0.76mm/day), W 광원(0.69mm/day), B 광원(0.44mm/day) 순 이였다. 엽면적은 RBUV, RBW 광원에서 높았고, B 광원에서 낮았으며, 비엽면적은 W 광원에서 높았으며, 생체중과 건물중은 RBUV 광원에서 높았다. 처리 6주째 광합성율은 B 광원에서 가장 높았으며, R 광원에서 낮았고, 기공전도도와 증산율은 B와 W 광원에서 높았다. 따라서 순화된 기내 배양 사과 M.9묘의 초장, 묘경, 엽수, 생체중 등 생육을 위해서는 광파장 영역이 R, R+B가 혼합비율이 높았던 R, RBUV, RBW 광원이 적합하였다.
식물공장의 인공광원으로 고압나트륨등, 메탈할라이드등 또는 형광등이 주로 사용되고 있다. 이 가운데 고압나트륨등과 메탈할라이드등의 경우 램프효율은 높으나 각각 청색광 또는 적색광이 부족하여 단독으로 사용되지 않고 병행해서 보광용으로 사용되므로 근접 조명을 위한 단독 광원으로 사용하기가 부적합하다. 형광등은 고압나트륨등과 같은 고휘도 방전등에 비해서 광속은 낮으나 광이용효율이 높기 때문에 조직배양묘의 근접 조명용 광원으로 사용되고 있다. (중략)
충북 월악산 지역 24년생 낙엽송 조림지의 생산력을 조사하기 위해 8본의 표본목을 벌목하여 부위별(줄기, 가지, 잎)로 생중량을 측정하고 생산구조를 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 낙엽송의 광합성부는 지상 13m에서 시작되며, 수관의 최대광합성층은 15-16m에서 나타났다. (2) 지상부의 현존량은 줄기 160.75ton/ha(86.3%), 가지 18.42ton/ha(9.9%), 잎 7.08ton/ha(3.8%)이었고 전체 지상부의 현존량은 186.25ton/ha이었다. (3) 연순생산량은 줄기 10.17ton/ha/yr, 가지 1.47ton/ha/yr, 잎 0.54ton/ha/yr이었으며, 전체 순생산량은 12.17ton/ha/yr로 나타났다. 순생산량에서 전체에 대한 각 기관별 비율은 줄기 83.5%, 가지 12.0%, 잎 4.5%로서 가지와 잎의 부위가 낮은 비율을 보이고 있었다.
광합성계를 모방한 인공물의 광분해기에는 광증감제, 전자공여체 및 전자수용체가 필요하다. 광합성계에서는 Mn-tetramer가 물의 산화를 담당하는 종이라는 것이 알려져 있으니 Mn 화합물의 반응성을 아는 것이 중요하다. 이 Mn-tetramer의 모델이 될 수 있는 지용성 및 수용성 Mn(III) porphyrin을 새로이 합성하였다. 지용성 Mn(III) porphyrin은 porphyrin 자체에 금속화하는 방법과 porphyrin 고리 자체를 합성 할 때 긴 탄소사슬을 넣는 방법을 이용하였다. 지용성이나 수용성 Mn(III) Porphyrin은 계면에서 거동이 다를 것으로 생각되기 때문에 그 합성에 의의가 있다고 하겠다. 이 합성된 Mn(III) porphyrin 유도체들은 아민이나 알코올이 존재하는데서 광환원된다는 사실을 알게 되었다. 이 사실은 광증감제와 더불어 이중으로 여기시킬 수 있다는 점에서 큰 의의가 있다.
은어의 효과적인 인공 종묘 생산을 위하여 자어의 성장과 생존율에 대한 먹이생물의 영양 가치에 대해 실험하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 자어의 rotifer type에 따른 먹이효율을 조사하기 위해 3개 rotifer type (L-type, S-type, Us-type rotifer)을 각각 단독 또는 혼합하여 공급하였을 때 자어의 생존율은 모든 실험구에서 차이가 없었으나, 성장은 3 개 type rotifer를 모두 혼합하여 공급한 실험구에서 가장 높았다. Rotifer와 Artemia nauplius를 Chiorefla effipsoidea, 유지효모, 건조분말 Spimlina Platenis, Super Selco로 영양 강화시켜 자어에 공급한 영양 강화 실험에서 건조분말 S. platenis와 Super Selco를 혼합하여 영양 강화시킨 실험구에서 가장 높은 성장과 생존율을 보였다. Rotifer와 Arremia nauplius 공급시 자어의 사육 수조에 green water의 효과를 조사하기 위해 Chforefia ellipsoidea, 건조분말 Spimfina platensis, 광합성 세균(Rhodopseudomonas capsulatus)을 green water 원으로 사용하였을 때 건조분말 Sprinlina platenis와 광합성 세균을 혼합하여 공급한 실험구에서 가장 높은 성장과 생존율을 나타냈다.
인공산성비 처리가 백합나무 묘목의 잎에 미치는 영향을 분석하기 위하여 인공적으로 pH 5.6, 4.9, 3.9, 2.9로 구분된 산성비를 일정기간 처리하여 엽록소 함량, 엽피해율 및 가시적 피해증상을 조사한 결과, 엽록소 함량의 경우, pH 수준 간 통계적으로 유의미한 차이가 나타났으나 pH 수준별 순차적 감소는 나타나지 않았고 인공산성비 처리가 지속됨에 따른 엽록소함량의 감소를 보였다. 또한, 엽록소 함량은 세 가지 토양에서 모두 pH 2.9처리구에서 가장 큰 폭으로 감소하였다. 엽피해율은 인공산성비 처리 초기시점에 급격한 피해를 보이다가 지속적으로 피해가 나타났다. 또한, pH 수준이 낮아짐으로써 엽피해율도 차이를 나타내었으며, 가시적 피해증상으로는 기형잎, 갈변현상, 괴사반점 형태로 나타났다. 본 연구의 결과를 전반적으로 고려할 때, 인공산성비 처리는 백합나무 묘목의 잎에서 일어나는 광합성작용 및 물리적 피해를 준 것으로 나타났다. 따라서 최근 가로수 및 용재수로 보급 중에 있는 백합나무에 대하여 산성비에 의해 예상되는 내외부 생리적 반응 및 생장에 미치는 영향 등에 관한 체계적이고 부가적인 연구가 요구된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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