InAs nanowires (NWs)는 나노소자스케일의 전자소자나 광전자소자를 위한 기본 단위(building block)로 사용될 수 있고, 1차원적 나노구조를 가지면서 나타나는 특별한 전기적, 광학적 특성으로 인해 전계효과 트랜지스터, 레이저, 광발광 다이오드, 가스 검출 센서 등의 많은 응용소자로 활용을 위한 연구가 진행되 있으며 주로 실리콘, 갈륨비소 기판 위에 금속유기기상 증착(MOCVD) 또는 분자선 증착 (MBE)을 이용하여 선택적 수직배열 성장 조절을 위한 연구와 특성 평가 연구가 주로 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 InAs NWs를 MBE 장치를 이용하여 Si(111) 기판 위에 Au와 같은 촉매를 사용하지 않고 Si과 InAs의 큰 격자 불일치로 인하여 성장되는 Volmer-weber 성장 모드를 이용 하였다. InAs NW 성장모드는 Si ($5.4309{\AA}$)과 InAs ($6.0584{\AA}$) 사이에 큰 격자상수 차이를 이용하게 되는데 촉매를 사용하여 성장하는 일반적인 이종 화합물 반도체 성장 모드와 달리 액상상태가 존재하지 않고 바로 In과 As이 Si 기판 위를 이동하여 수직방향으로 성장이 이루어지는 vaporsolid(VS) 모드이다. InAs NW V-S 성장 모드는 Si 기판과의 격자 상수차에 의한 스트레스를 이용해야 하므로 Si기판 위에 존재하는 native oxide는 완벽히 제거되어야 한다. InAs NW 최적 성장 조건을 찾기위해 V/III raitio, 성장 온도, 기판표면처리 등의 성장 변수를 변화 시켜가며 실험을 수행하였다. Native oxide를 제거하기 위하여 HF와 buffered oxide etchant (BOE)를 사용하였다. InAs NWs 성장조건은 Indium flux를 고정 시키고 V/III ratio는 50~400까지 변화를 주었다. V/III ratio를 200으로 고정을 시키고 성장온도를 $375{\sim}470^{\circ}C$에서 성장 하였다. 이 때 InAs NWs는 $430^{\circ}C$에서 가장 높은 밀도와 aspect ratio를 얻을 수 있었다. Arsenic flux에 대해서는 많을 수록 좋은 aspect ratio를 얻을 수 있었다. 하지만 InAs 구조의 절대 부피는 거의 같다는 것을 확인 할 수 있었고 이는 온도와 V/III ratio가 Indium adatom의 surface migration length에 대하여 중요한 요소로 작용되는 것을 알 수 있었다.
본 연구는 Lipomyces starkeyi KCTC 17343에 의한 dextranase 최적 생산 조건을 확립하고 dextran에 대한 효소 분해 특성을 규명하였다. 균주의 성장과 dextranase생산은 발효초기 pH와 온도에 따라 다르며 최적 pH는 4-5, 최적온도는 $25-30^{\circ}C$의 범위에서 결정이 되었다. 최적 발효조건에서의 dextranase 생산은 total enzyme activity가 4.85 IU/ml으로 나타났다. 이때의 발효균주의 specific growth rate는 $0.076h^{-1}$이었다. 발효 중 dextranase의 활성은 발효 정상기에서도 안정성을 유지하였다. Dextranase에 의한 dextran을 가수분해 결과, 가수분해물의 구성은 DP2 to 8에 이르는 올리고 덱스트란으로 이루어졌다.
승화법에 의한 단결정 성장장치를 자체 제작하여 직경 약 30 mm, 길이 약 10 mm의 6H-Sic 단결정을 성장하였다. 최적의 성장조건은 원료온도 $2150~2250^{\circ}C$, 기판온도 $1950~2050^{\circ}C$, 원료부와 기판과의 온도차 약 $200^{\circ}C$, 성장압력 50~200 torr이었고, 성장속도는 300~700 $\mu\textrm{m}$/hr이었다. 성장된 결정의 표면을 광학현미경으로 관찰하여 성장결함 생성기구를 현상학적으로 고찰하였고, 특히 표면에서 관찰되는 micropipes의 생성원인을 규명하였다.
저압 MOCVD 장치를 이용하여 선택적 에피 성장 (selective area epitaxy) 기술을 개발하고, 이 기술을 이용하여 InGaAs/GaAs 양자세선(quantum wire) 구조를 성장하였다. $SiO_2$로 선택적으로 마스킹 된 GaAs 기판위에 AIGaAs/GaAs 다충 구조 및 InGaAs/GaAs 양자세선 구조를 저압 MOCVD 방법으로 성장하였다. 매끄러운 사면을 갖고 끝 부분이 뽀쪽한 삼각형 구조의 양자세선 구조가 선택적 에피 성장법에 의해 자발적으로 형성되었다. 선택적 에피층 성장을 위한 최적 조건을 알기 위해 먼저 GaAs/AlGaAs 다층구조에 대하여 여러 가지 성장변수들에 대하여 조사하였다. 성장 변수들은 성장률(growth rate), V/III 비 및 성장온도, 패턴의 정렬 방향 등이다. 양자세선에서 나오는 발광은 975 nm로 분석되었다. 측정 온도가 증가됨에 따라 삼각형 구조의 사면의 양자우물에서 나오는 발광은 급격하게 감소하였다. 그러나 양자세선에서 나오는 발광은 양자우물에서 나오는 발광에 비해 서서히 감소하였고, 50 K 이상의 온도에서는 양자세선에서 나오는 발광의 세기가 더 커졌다.
본 연구는 온도, 광도, 인 등 서로 다른 환경 조건 하에서 Anabaena circinalis의 지오스민 생산 특성을 평가하기 위해 수행되었다. 실험에 사용한 남조류는 팔당호에서 분리되었다. 남조류 A. circinalis의 성장률과 지오스민 생산은 온도(10, 15, 20, $25^{\circ}C$), 광도(60, 120, $240{\mu}mol\;photons\;m^{-2}\;s^{-1}$), 인 농도(0.01, 0.05, 0.25, 0.50, $1.00mg\;L^{-1}$) 등 여러 요인들을 통해서 조사하였다. 최고 성장률과 Chl-a 농도는 온도 $25^{\circ}C$, 광도 $60{\mu}mol\;photons\;m^{-2}\;s^{-1}$ 및 인 농도 $1.00mgP\;L^{-1}$에서 각각 나타났다. 총 지오스민 생산량은 각 환경요인의 최적 성장 조건에서 가장 높았으며, 지오스민 생산 잠재력(Chl-a 농도에 대한 지오스민 생산 비율)은 늦가을 및 초겨울과 같은 저온 기간을 포함한 불리한 성장조건에서 높았다. 본 연구 결과는 A. circinalis의 지오스민 생산이 엽록소 합성과 직접적인 관련이 있고 세포 성장 조건에 따른 다양한 변화 가능성을 나타내었다.
본 연구는 음식물쓰레기의 발효건조를 위한 최적 운전조건을 도출하기 위하여 0.75, 1.00, 1.25, $1.50L/min{\cdot}kg$의 송풍조건에서 발효건조 회분식 반응기를 20일간 운전하였으며, Modified Gompertz 모델을 이용하여 발효건조 기간 중 반응기내에서의 유기물 분해반응속도를 분석하였다. 유기물 분해 반응속도 분석에서 최대 유기물 분해량 (P)은 송풍량 0.75, 1.00, 1.25, $1.50L/min{\cdot}kg$에서 각각 2.31, 2.52, 2.27, 1.88 kg이었으며, 최대 유기물 분해속도 ($R_m$)는 송풍량 0.75, 1.00, 1.25, $1.50L/min{\cdot}kg$에서 각각 0.33, 0.45, 0.28, 0.18 kg/day를 보여 송풍량 $1.00L/min{\cdot}kg$에서 우수한 유기물 분해효율을 보였다. 발효건조 반응기의 지체성장시간 (${\lambda}$)은 송풍량 0.75, 1.00, 1.25, $1.50L/min{\cdot}kg$에서 각각 2.10, 1.48, 1.15, 1.06 일로 나타나 $0.75L/min{\cdot}kg$의 적은 송풍조건에서 가장 긴 지체성장시간을 보여 송풍량의 증가는 지체성장시간을 단축시키는 것으로 나타났다. 음식물쓰레기 발효건조 반응기의 운전에서 수분 제거율은 발효건조 반응기 운전 초기에서 중기로 갈수록 송풍량 증가와 함께 증가하다가 발효건조 반응기 운전 말기에는 송풍량 $1.00L/min{\cdot}kg$에서 가장 높은 수분 제거율을 보여 발효건조의 최적 송풍조건은 $1.00L/min{\cdot}kg$으로 나타났다.
정어리에서 분리한 균주 중 가장 항산화력이 강한 균주를 5개를 선발하여 이를 antiangiogenesis test를 통하여 효과가 가장 뛰어난 균주인 ${\lambda}-28$번 균주를 선발하였다. 균주의 최적 배지를 제조하기 각기 다른 온도, 영양성분등을 투여하여 최적의 조건을 알아보았다. 온도에 있어서는 균주의 특성상 바다온도와 가장 비슷한 $25^{\circ}C$에서 가장 좋은 성장률을 보였고 영양적인 측면에서 보면 탄소원에서는 glucose가 균주 성장률이나 항산화력에서 다른 첨가물에 비해 유효한 효과를 보였고, 무기 탄소원에서 ammonium chloride가 좋은 항산화력을 보였다. 유기 탄소원을 첨가한 실험에서는 유효한 효과가 나타나지 않았다.
황 화합물 악취를 제거하기 위하여 분뇨처리장에서 황 산화 세균을 분리하여 최적성장 조건을 조사하였다. 분뇨처리장에서 1차로 분리한 균주의 생리$.$생화학적 특성 등을 비교한 결과 Thiobacillus novellus SRM으로 명명하였고, 최적 pH와 배양온도는 pH 7.0과 3$0^{\circ}C$이며, 균주의 공기 주입량은 1.0vvm이었다. 균주농도에 따른 균의 비증식 속도를 직선화한 결과 미생물의 최대 비 증식속도는 0.032$hr^{-l}$ , V$_{max}$ 는 1.83h$^{-l}$ 이 되고, $K_{m}$ 은 0.42였다. Thiobacillus 종의 증식속도는 비교적 느리나, 본 연구에서 사용한 Thiobacillus novellus SRM은 증식속도가 빨라 기상의 황 화합물 악취 제거에 이용할 수 있는 유용한 균주로 판단되어진다.
황화수소 산화반응에 이용할 수 있는 균주를 전남 화순 근교의 폐탄광수에서 분리하였다. 분리균주는 형태적, 생리학적 빛 화학합성 특정에 기준으로 보 면 Thiobacillus sp. IW.로 동정되어진다. 분리된 균주의 최적 배양온도는 $30^{\circ}C$였고, 최적 pH는 7이며, pH 3~pH 9 사이의 넓은 성장범위를 가지고 있었다. 액상배지에 축적된 sulfate 농도가 배지의 pH를 감소시켜 결국 균의 성장을 억제하는 작용을 하였다. 최대 비증식속도인$\mu_{max}=0.78^{-1}$이었고, 세대시 간은 0.9시간으로 나타났다. 분리균주는 질소원으로 potassium nitrate나 glutamic acid를 이용하였으나, urea나 ammonium chloride는 이용하지 못하였다. 기본배지에 첨가된 malate는 전혀 이용하지 못 하였고, Sodium thiosulfate를 에너지원으로 이용하 면 균체량은 $6.25mg/\ell.h$였으며, 대수성장기는 18 시간으로 나타났다. 이의 결과로 미루어 보아 분리 균주는 황화수소 등의 악취 제거에 유용한 균주로 사료되어 진다.
기후변화로 의한 기온의 상승은 가뭄, 홍수와 같은 재해를 일으킬 뿐만 아니라 깊은 호수나 저수지와 같은 수자원에도 용존 산소, 물질, 영양소 및 식물플랑크톤의 수직적 분포 등과 같은 다양한 부분에 영향을 미친다. 본 연구의 목적은 SWAT, HEC-ResSim 및 CE-QUAL-W2(이하 W2)모델을 사용하여 미래의 기후 변화에 따른 소양호의 수온, 성층강도 및 열적 안정성의 변화를 장기 예측하고 그 영향을 평가하는데 있다. W2 모델의 보정은 2005 년부터 2015 년까지의 실측 과거 데이터를 이용하여 보정하였고 기후변화 시나리오는 IPCC의 AR5 RCP 4.5 시나리오를 사용하였다. 기후자료는 GCM 모델인 HadGEM2-AO 결과를 상세화하여 모의기간의 자료를 생성하였다. SWAT모델을 이용하여 모의기간인 2016 년부터 2070 년까지 일단위로 저수지 유입을 예측했으며 HEC-ResSim모델을 이용하여 소양강댐 저수지 운영 조건에 따라 저수지 방류량 및 수위 변화를 모의하였다. 수온 해석을 위해 W2를 적용하여 저수지의 장기간의 수온 변화를 예측하였다. 결과적으로 대기 온도는 $0.0279^{\circ}C/year$(p < 0.05) 상승할 것으로 예측되었으며, 동일기간 상층(수면으로부터 5m 깊이)과 하층 (바닥으로부터 5m 높이) 수온은 각각 $0.0191^{\circ}C$/년(p < 0.05) 및 $0.008^{\circ}C$/년(p < 0.05) 상승할 것으로 예측되었다. 모의된 수온을 계절별로 분석했을 때 상층수온은 여름철 가장 큰 폭으로 상승하였으며 하층의 경우 겨울철에 가장 큰 폭으로 상승하였다. 계절별 상-하층 수온의 차는 여름이 가장 컸으며, 겨울에 온도차가 가장 작았다. 또한 미래 온도의 상승에 따라, 소양호의 성층 강도가 강해지는 경향을 보였으며 상층 및 하층의 온도차 $5^{\circ}C$를 기준으로 성층이 형성되는 기간은 큰 변동이 없었으나 소멸되는 시점이 점점 늦어지는 추세를 보여 성층 형성 기간이 길어지는 것으로 나타났다. 저수지 표면의 수온 상승은 식물플랑크톤의 계절 성장률에 영향을 미쳤는데, 특정 조건에서 규조류는 최적 성장 범위를 벗어나는 고온 조건에서 성장속도가 감소하였으나 녹조류와 남조류의 출현 시기가 빨라지며 장기화될 것으로 예측되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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