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가축분뇨를 이용한 동애등에 증식기술 개발 (Artificial Multiplication of the Black Soldier Fly(BSF), Hermetia illucens(Diptera: Stratmyidae) Using the Livestock Feces)

  • 최영철;이상범;박관호;남성희;김종길;김원태;최지영
    • 한국잠사곤충학회지
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    • 제50권2호
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    • pp.63-70
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    • 2012
  • 본 연구는 국내 서식하는 아메리카동애등애(BSF)의 생태특성 구명 및 가축분뇨를 이용한 BSF의 실내 인공사육을 통하여 가축분뇨나 음식물쓰레기 처리 시 대량으로 요구되는 유충생산을 위하여 실내 인공증식기술 개발하고 BSF의 가축분뇨 분해 능력을 검정하였다. BSF는 축사를 중심으로 하는 즉 유기성 폐기물이 야적되어 있는 장소의 생태계 내에서 서식한다는 것을 확인하였으며, 축사, 퇴비사, 생활쓰레기장, 음식물쓰레기장 주변이 주 서식지임을 확인하였다. 가축분뇨 분해 우수 종은 BSF(Hermetia illucens), 동에등에(Ptecticus tenebrifer) 등 2종으로 확인되었다. 가축분뇨에 따른 BSF의 분해능은 BSF 유충 마리당 돈분 0.5 g, 우분 0.43 g, 계분 0.3 g순으로 돈분이 가장 우수하였다. 가축분뇨별 BSF 유충의 분해에 따른 무게는 우분 83.62, 돈분 77, 계분 80%로 우분이 분해 후 무게 감소가 가장 컸다. 가축분뇨 분해에 따른 BSF 유충 및 번데기 형질은 돈분이나 돈분 +왕겨를 혼합하여 처리했을 때 유충이나 번데기의 길이, 무게 폭이 다른 처리구에 비해 좋았다. BSF 실내 대량증식에 있어서 용화율 및 우화율에는 큰 차이를 보이지 않았으나 교미 산란에 있어서 중요한 요소인 광조건 변화에 의한 계절적 교미율의 차이를 보였다. 계절에 따른 BSF의 교미율을 보면 5월에서 7월까지 교미가 활발하게 이루어 졌으며, 시간대는 오전 10시부터 12시까지 가장 활발하게 교미를 하였다. 인공채란을 위한 산란배지는 음식물과 송아지 사료가 가장 우수하였고, 산란실($W{\times}D{\times}H=4{\times}2{\times}2m$) 내 적정 배지투입 수는 8개, 성충은 2000두 투입구가 가장 산란효율이 높았다. 산란유도재료로 플라워폼과 목재에 구멍을 뚫어 산란을 유도하였으며, 산란장소의 구멍크기는 3~5 mm, 깊이 7~10 mm의 크기를 가장 선호하였다. 유충은 2~4두/$cm^2$의 밀도로 사육하는 것이 과밀도(6~10두/$cm^2$) 보다 실용형질이 우수하였다. 번데기 적정보호조건은 매질(톱밥)을 사용하여 은신처를 제공해야하며, 톱밥의 습도는 20~40%가 가장 좋았다. 성충은 우화 즉시 사용해야하나, 용화 후 10에서 10일 처리한 경우 우화율 93.3%로 우화시기를 약 10일 정도 조절이 가능하였다.

멕시코 톨루카 지역의 겨울 기온상승에 따른 한국 밀 품종의 출수생태 변이 (Variation in Heading States of Korean Winter Wheat under Winter Temperature Rise of Toluca in Mexico)

  • 박태일;정유란
    • 한국농림기상학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.99-108
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    • 2016
  • 최근 겨울 기온이 상승하면서 밀의 파종시기가 변화되고 있다. 겨울 밀의 경우, 파성 소거에 필요한 저온 노출지속기간이 충족되지 않으면 출수뿐만 아니라 생육이 불안정해질 수 있다. 한국의 농촌진흥청 국립식량과학원은 국제옥수수밀 연구소의 멕시코 톨루카에서 한국의 기후에 맞는 밀 육종을 위해 1996년 이후 지속적으로 밀 적응시험을 수행해 왔다. 그러나 톨루카의 최근 겨울기후가 상승하는 등 이상기후 발생에 의해 밀 파종시기 및 생육에 변화가 발생하였고 이에 따라 우리나라 겨울 밀의 육종 및 적응시험 전략의 변화가 필요하여 이를 위한 기초자료를 제공하고자 본 연구를 수행하였다. 2013년과 2014년에 파종된 CIMMYT 교배 품종과 우리나라 겨울 밀 교배 품종의 출수생태를 그룹별(II and III) 저온 노출지속기간의 변화와 결합하여 파종시기의 변화에 따른 저온 노출지속기간과 출수율에 미치는 영향을 분석하였다. 2013년 11월 6일, 22일, 12월 6일로 3회 파종시기에서 11월 6일에 파종한 것은 저온 노출지속기간은 충분히 충족되지 않았고, 14일 이후인 11월 22일과 12월 6일에는 저온 노출지속기간이 충족되었다. 그러나 2014년 11월 5일과 20일에 파종한 경우는 저온 노출지속기간이 충족되었고, 오히려 12월 5일에 파종한 것에서 저온 노출지속기간이 충족되지 않았다. 이것은 2012년 이후 11월에 빈번한 고온 발생에 의해 11월 파종 후 저온 노출지속기간을 충족시키지 못했던 반면, 2014년 11월 일별 최저기온은 $3.0^{\circ}C$ 미만으로, 11월 파종 후에도 저온 노출지속기간을 충족할 수 있는 기후환경이 유지되었기 때문인 것으로 판단된다. 또한, 우리나라 겨울 밀의 품종 개량 및 적응시험에서 춘파성인 그룹 II는 3회 파종시기 변경에 따라 출수율의 증감 차이가 확실하지 않았는데, 추파성인 그룹 III는 파종시기별 출수율이 뚜렷하게 나타나서 추파성인 그룹 III가 파종시기 이동에 더 민감할 것으로 판단되어 shuttle breeding의 효과가 더 클 것으로 보인다. 또한, 가까운 미래 기후변화 시나리오 전망에 적용한 결과, 톨루카에서 그룹 II의 미래 적정 파종시기는 예측되었지만, 그룹 III에서는 미래 적정 파종시기를 아예 예측할 수 없었기 때문에 추파성인 그룹 III에 대한 shuttle breeding 에는 이러한 점이 고려되어야 할 것으로 판단된다.

그물어구의 유수저항과 모형수칙 -2. 자루형 그물의 유수저항- (Flow Resistance and Modeling Rule of Fishing Nets -2. Flow Resistance of Bag Nets-)

  • 김대안
    • 한국수산과학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.194-201
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    • 1995
  • 본 실험에서는 자루그물의 구조와 형상 및 사용 그 물감의 규격의 변화에 따른 저항의 변화를 조사하고, 그 저항이 전보에서 구한 저항식에 의해 정도 높게 해석되는가를 확인하기 위하여, 유연도가 큰 Nylon 그물감으로 자루그물을 사각추형으로 설계하고 상기 각 요소들을 변화시켜 회류수조(관측부 길이 : 7.00m, 수로 폭 : 1.45m, 수심 : 1.20m)에서 유속 v에서 받는 저항 R을 측정한 후, $R=kSv^2$(S: 그물 벽의 면적)에 의해 저항계수 $k(kg\;\cdot\;sec^2/m^4)$를 구하고 k로써 각각의 경우를 비교하였다. 실험에서 얻어진 결과를 요약하면 대략 다음과 같다. 1) 정사각추형으로 설계된 자루그물의 입구를 둘레가 서로 같은 원형 틀과 정사각형 틀에 교대로 부착하면, 수중 형상은 원형 틀에서는 매끈한 원추형이 되고 정각각형 틀에서는 입구 주변만을 제외한 나머지 모든 부분이 원추형이 되었기 때문에, k값에는 별다른 차리가 생기지 않았다 또한, 직편각추형으로 설계된 자루그물을 직체각형 틀에 부착하면 입구 주변만을 제외한 나머지 모든 部分이 타원추형이 되었는데, 그 때의 k값은 정사각추형으로 설계된 그물이 수중에서 원추형을 이루는 경우와 거의 같았다. 2) 정사각추형으로 설계된 자루그물에 대해 발의 길이 1에 대한 지름 d의 비 d/1를 변화시키면 k는 d/1가 큰 그물일수록 커지는 경향이었고, 입구 면적 $S_m$ 및 그물감의 재료는 일정하게 하고 $S/S_m$ 또는 흐름에 대한 그물의 영각 $\theta$를 변화시키면 k는 $S/S_m$가 커질수록 작아지는 경향이었다. 그러나, $kS/Sm$$S/S_m=1-4$ 또는 $\theta=15-90^{\circ}$의 범위에서는 거의 일정하였고, $S/S_m>4$ 또는 $\theta<15^{\circ}$ 직선적으로 증가하였다. 3) 본 실험에서 얻은 결과를 전보에서 구한 그물 저항식에 의해 해석하면, 자루그물에 있어 그물코의 면적에 대한 발의 체적의 비 $\lambda$$$\lambda={\frac{\pi d^2}{21\;sin\;2\varphi}$$를 대표치수로 하는 레이놀즈수를 $R_e$라 하고($2\varphi$: 그물코의 전개각), 흐름에 수직인 평면에 대한 그물의 총 투영면적을 $S_n$이라 할 때, $R_e<100$의 영역에서는 $$k=160R_e\;^{-01}(\frac{S_n}{S_m})^{1.2}\;(\frac{S_m}{S})^{1.6}$$으로 주어졌고 $R_e\geq100$ 영역에서는 $$k=100(\frac{S_n}{S_m})^{1.2}\;(\frac{S_m}{S})^{1.6}$$으로 주어졌다. 이러한 결과는 전보에서 구한 k와 일치하는 것이므로, 전보에서 구한 k는 자루그물에 대한 책험의 결과와 잘 일치한다는 것을 알 수 있었다.

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경골 외과의 골극 유사 병변 - 만성 전방 십자 인대 파열의 징후 - (Spur-like Lesion on the Lateral Tibial Condyle - A Sign of Chronic ACL tear -)

  • 조성도;고상훈;황수연;양정훈
    • 대한관절경학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.201-205
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    • 2003
  • 목적 : 외측 관절낭 징후나 퇴행성 변화로 발생하는 것과 다른 경골 외과의 골극과 유사한 병변이 관찰되는 환자에서 만성 전방 십자 인대 파열이 있음을 발견하여 병변의 특징과 함께 만성 전방 십자 인대 파열과의 연관성에 대해 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 단순 방사선 전후면 사진상에서 발견된 경골 외과의 골극 유사 병변을 보인 5례를 대상으로 그 병변의 위치, 모양 및 크기에 대해 단순 방사선 전후면 사진과 자기 공명 영상 횡단면 사진을 이용하여 알아보고, 수상 후 내원 당시까지의 기간, 손상 원인, 및 동반 손상에 대해서 조사하였다. 전례가 남자였고, 평균 연령은 33.8 $(17\~46)$세 였다. 결과 : 골극의 위치는 경골 외과 관절면에서 평균 3.8$(2\~5)$ mm 하방에서 비골두의 첨부 상방이나 첨부 경계면 까지 위치하고, Gerdy's tubecle의 직후방에서 외측 또는 외하방 쪽으로 돌출되어 있었다. 둥글거나 예리한 끝을 가진 삼각형 형태로 평균 길이가 6$(4\~8)$ mm, 경골 외과와 연결된 기저부 너비가 평균 9.2$(5\~16)$ mm였다. 전례에서 만성 전방 십자 인대 파열을 보였으며, 손상 원인은 스포츠 손상이 4례, 교통 사고 1례였다. 수상 후 내원 당시까지의 기간은 평균 10.7(8개월$\~$23년)년이였으며, 동반 손상으로 내측 반월상연골 파열이 전례에 있었고, 외측은 3례이었다. 결론 : 단순 방사선 전후면 사진상 경골 외과의 골극 유사 병변은 외상의 병력이 있으나 수술 받은 과거력이 없는 경우 만성 전방 십자 인대 파열을 의심해야 할 것으로 생각된다.

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CO2 및 기온 상승이 '후지'/M.9 사과나무의 광합성, 신초생장 및 과실품질에 미치는 영향 (Influence of Elevated CO2 and Air Temperature on Photosynthesis, Shoot Growth, and Fruit Quality of 'Fuji'/M.9 Apple Tree)

  • 권헌중;사공동훈;박무용;송양익;정경호;남종철;한점화;도경란
    • 한국농림기상학회지
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    • 제15권4호
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    • pp.245-263
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    • 2013
  • 본 시험은 기후변화의 영향과 관련하여 기온 및 $CO_2$ 농도 상승이 '후지'/M.9 사과나무의 광합성 및 과실품질에 미치는 영향을 알아보고자 지난 4년(2009-2012)동안 시험이 이루어졌다. 처리구들은 'Ambient' (대기온도+대기 $CO_2$ 농도), 'High $CO_2$'(대기온도+상승 $CO_2$ 농도), 'High Temp'. (상승온도+대기 $CO_2$ 농도), 'High $CO_2$+High Temp'. (상승온도+상승 $CO_2$ 농도)이었다. 상승온도 처리구들은 대기온도보다 $4^{\circ}C$ 상승시켰고, 상승 $CO_2$ 농도 처리구들은 $700{\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$로 유지하였다. 4년 동안 매년 처리기간은 4월말부터 11월초까지였다. $CO_2$ 상승은 기공전도도와 잎의 엽록체함량(SPAD 계량기 값)을 감소시켰으나, 광합성속도, 세포 내 $CO_2$ 농도(Ci) 및 잎의 전분함량은 증가시켰다. 수체생장에 있어, 기온 상승은 나무당 총 신초수와 총 신초생장량을 증가시켰으나, $CO_2$ 상승은 평균 신초장을 감소시켰다. 과실품질에 있어, $CO_2$ 상승은 착색, 가용성 고형물 함량, 및 에틸렌 발생량을 증진시켰다. 결론적으로, $CO_2$ 농도가 상승되면 생육초기에 사과나무의 광합성속도가 증가되었으나 생육후기에는 $CO_2$ 상승에 따른 광합성속도 증진 효과가 감소되었다. 반면에 기온 상승은 생육초기 광합성속도를 감소시켰으나 생육후기에 광합성속도를 증진시키는 경향이 있었다. $CO_2$와 기온의 동시 상승은 각 요인에 의한 광합성 감소 정도가 줄어드는 경향이 있었다.

비행시차와 일중리듬 (Jet Lag and Circadian Rhythms)

  • 김인
    • 수면정신생리
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    • 제4권1호
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    • pp.57-65
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    • 1997
  • 누구나 시차가 큰 여행을 할 때 몇일 간 비행시차증이라고 불리우는 증상을 경험하게 된다. 비행시차증은 수면박탈, 비행요인, 지연요인의 복합적인 원인으로 인해 생기는 하나의 증상군이라고 말할 수 있다. 특히 빠른 시차변화로 인한 생리적 지연효과(Jet lag)는 외적 비동조화, 내적 비동조화, 그리고 수면상실의 결과를 낳는다. 인간의 수면을 조절하는 기전에 있어 일중체계가 중요하다. 즉, 평균적인 수면-각성주기는 중심체온의 주기와 내적 비동조화가 일어나더라도 수면경향, 졸리움, 자발적 수면 기간, 그리고 렘수면 경향은 중심체온의 내인성 일중주기에 따라 통제된다. 수면의 구성요소중에서 서파수면은 중심체온의 주기보다는 수면시작시간에 따라 나타나며 이전에 깨어있었던 기간이 길수록 강력하게 나타난다. 따라서 수면은 일중체계와 항상성 기전의 상호작용으로 조절된다. 비행시차 후에 변화되는 수면양상을 이해하는데 있어 일중 체계 이외에 도항상성 기전을 고려하여야한다. 수면에 대한 일중리듬체계의 영향과 수면의 항상성 과정이 비행시차후 도착지에서의 수면양상을 설 명할 수 있을 것이다. 도착지에서의 적응은 통과한 시간대 수, 여행 방향, 일주기 리듬의 부조화에 적응 할 수 있는 개인별 능력에 따라 다르다. 도착지의 시간적 단서에 빨리 노출되어 일중체계의 위상반응곡선에 의한 재동조화를 촉진시키고 수면의 항상성 과정을 고려하여 도착지의 밤 이전까지 충분히 깨어 있는 것이 Jet Lag를 극복하고 적응하는 지름길일 것이다.

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양자화학 계산을 이용한 H2O 분자의 Clumped 동위원소 분배특성 분석 (Equilibrium Fractionation of Clumped Isotopes in H2O Molecule: Insights from Quantum Chemical Calculations)

  • 노세형;이성근
    • 광물과 암석
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    • 제36권4호
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    • pp.355-363
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    • 2023
  • 지구물질에 존재하는 안정 동위원소의 평형상태에서의 분화(equilibrium isotope fractionation of stable isotope)는 물질의 진동 특성(vibrational properties)에 기인하며, 지구물질이 지구시스템 내에서 겪는 다양한 지질학적 과정들을 정량적으로 이해하는 데 도움을 준다. 본 연구에서는 H2O 분자의 clumped 동위원소의 특성을 양자화학계산을 이용하여 규명하였다. 특히, 산소 동위원소(16O, 17O, 18O)와 수소 동위원소(수소, 중수소, 삼중수소)의 조합으로 구성된 H2O 분자에 대한 산소와 수소 동위원소간의 clumping 세기를 정량적으로 계산하고, 온도 변화에 따른 clumping 세기 변화 패턴을 분석하였다. 최적화된 분자구조의 평형 결합길이(bond length)와 결합각(bond angle)은 분자의 질량수와 무관하며, 각각 0.9631-0.9633 Å과 104.59-104.62°로 일정하였다. H2O 분자의 3개의 진동 모드의 진동수는 동위원소 질량수가 증가함에 따라 감소하였으며, 산소보다 수소 동위원소의 변화에 더 큰 영향을 받는다. 진동수를 바탕으로 계산된 동위원소 치환반응의 평형상수 또한 수소 동위원소 질량수에 따라 더 큰 변화 양상을 보인다. 무거운 동위원소 조합의 clumping 반응의 평형상수는 로그값에서 강한 선형 상관관계를 지시한다. 세 동위원소 조합의 상대적인 clumping 강도는 HD18O에 대하여 각각 1.86배(HT18O), 1.16배(HT17O), 0.703배(HD17O)로 나타났다. Clumping의 세기인 Δ21 값은 온도의 증가에 따라 감소하며 이차 상관관계를 보인다. 이는 Δ21이 온도 환경 지시자로서 이용될 가능성이 있음을 지시한다. 본 계산 결과는 17O와 삼중수소를 포함한 clumped 동위원소 분배의 경향을 최초로 정립한 연구이다. 향후, 자연계에서 산소-수소 동위원소 조성의 기원을 보다 정량적으로 이해하기 위하여 비조화적(anharmonicity) 진동이 고려된 동위원소 분배계수의 계산 또한 필요하다. 상기한 연구 결과는 H2O 분자의 다양한 지표환경에서의 clumped 동위원소의 측정과 이를 기반으로 한 지질환경 변화 기작을 설명하는 데 사용될 것으로 기대한다.

중도장애인의 레질리언스(Resilience) 과정에 관한 연구 (A Study on the Resilience Process of Persons with Disabilities)

  • 김미옥
    • 한국사회복지학
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    • 제60권2호
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    • pp.99-129
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    • 2008
  • 이 연구는 근거이론 방법을 활용하여 중도장애인의 레질리언스 과정을 분석한 것이다. 이를 위해 갑작스러운 사고로 장애를 갖게 된 중도장애인 8명을 심층 인터뷰하였다. 연구 결과, 총 393개의 개념이 도출되었고, 이를 45개의 하위범주, 18개의 상위범주로 유목화할 수 있었다. 중도장애인 레질리언스 과정의 패러다임 모형에서 인과적 조건은 '장애에 대해 모름', '너무 아파 힘듦', 심리적 고통으로 '마음 안으로 숨어듦'인 것으로 나타났다. 맥락적 조건으로는 '집에만 있어 무기력해지고', 장애인정이 어려워 '스스로 장벽을 쌓으며', 장애에 대한 '사회적 장벽'으로 좌절을 경험하는 것으로 나타났다. 또한 장애유형, 장애정도, 성(gender), 장애획득시기, 중도장애 여부 등에 따라 레질리언스에 차이가 있음을 보고하였다. 이러한 인과적 조건과 맥락적 조건에도 불구하고 중도장애인이 레질리언스를 갖게 되는 중심현상은 '긍정의 힘에 탄력이 붙음'으로 확인되었다. 이러한 중심현상을 촉진 혹은 억제하는 중재조건으로는 외적으로 가족, 친구, 주변사람, 제도의 지원을 통해 '혼자가 아님을 깨닫고', 내적으로 종교의 힘과 모델링을 통하여 '변화의 의지와 삶의 목표를 가지고 내일을 준비하는' 것으로 나타났다. 작용/상호작용전략은 '노력을 배가하고', '직접 찾아보며', '능동적으로 실행하기'로 나타났으며 그 결과 중도장애인들은 장애와 사회에 대한 '관점이 달라지고', 삶의 '여유가 생기며', 매사에 '적극적으로 참여함'을 알 수 있었다. 중도장애인 레질리언스 과정의 핵심범주는 '긍정의 힘을 믿으며 주도적으로 나의 삶 선택하기'이었으며, 이는 장애인 레질리언스에서 선택과 자기결정을 통한 주도성의 확보가 매우 중요함을 보여주는 것이다. 과정분석에서는 '고통', '낯섬', '성찰', '일상' 단계로 확인되었으며, 이 단계들은 단선적이기보다는 역동적인 순환과정으로 나타났다. 이 과정에서 중도장애인의 레질리언스 유형은 존재성찰형, 진로개척형, 은근노력형, 적극실행형으로 구분되었다. 또한 개인, 가족 및 친구, 사회 및 제도 차원의 위험 및 보호요인에 관한 상황모형을 정리함으로써, 향후 실천적 개입을 위한 기초 자료를 제시하였다. 본 연구는 국내에서 처음으로 중도장애인의 레질리언스 과정을 근거이론 방법을 활용하여 심층적 이해를 구축하면서 그 과정 및 유형, 상황모형 등을 구체적으로 밝힘으로써 중도장애인 연구에 관한 이론구축 및 정책적, 임상적 개입에 그 함의가 클 것으로 기대한다.

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유해성 Cochlodinium polykrikoides 최초 발생에 관한 나로도 해역의 환경학적 특성 및 식물플랑크톤 군집 구조 (Environmental and Biological Effects at Narodo, in the Southern Water of Korea, on Bloom of Ichthyotoxic Dinoflagellates Cochlodinium polykrikoides)

  • 조은섭
    • 생명과학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.225-230
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    • 2005
  • 유해성 적조생물 C. polykrikoides가 매년 발생되는 나로도와 반대로 전혀 최초발생이 되지 않는 부산해역을 정점으로 2001년 2월, 5월, 7월, 10월에 걸쳐 환경요인과 식물플랑크톤의 군집 동태를 조사했다. 수온은 7월에 최고 $20-22^{\circ}C$ 범위를 보였고, 염분도는 각 정점별 큰 차이는 없었으며, 최고 34 psu을 나타내었다. chlorophyll $\alpha$의 농도 범위는 $0.01-1.3\;{\mu}g\;1^{-1}$ 암모니아질소는 정점1에서 2월과 5월에 0.15, $0.19 {\mu}mol\;1^{-1}$ 정점2에서 최고 7월과 10월에 각각 $0.22-2.2\;{\mu}mol\;1^{-1}$ 보였다. 질산질소와 아질산질소도 암모니아성질소와 비슷한 변화 곡선을 나타내었다. 인산인은 정점 3, 4, 5에서 최고 $0.01-0.1\;{\mu}mol\;1^{-1}$ 범위를 나타내었다. 실험기간 동안 대부분 규조류가 우점으로 나타났고, 정점1에서 7월과 10월에 최고 30,000, $13{\times}10^3\;cells\;\;1^{-1}$을 보였고, 출현세포의 평균 폭은 정점3에서 최고 $178.11\;{\mu}m$, 세포 길이는 7월에 $337.72\;{\mu}m$였다. 나로도 해역이 부산에 비하여 C. polykrikoides 최초 적조발생의 원인은 아마도 외해로 유입되는 전선에 의해서 성장에 알맞은 환경여건을 만들어 줌과 아울러 다른 와편모조류의 세포형태나 출현 빈도에 영향을 미치는 것으로 보인다.

초임계이산화탄소-물-골재 반응을 이용한 폐모르타르와 순환골재의 중성화 처리 (The Neutralization Treatment of Waste Mortar and Recycled Aggregate by Using the scCO2-Water-Aggregate Reaction)

  • 김태형;이진균;정철우;김지현;이민희;김선옥
    • 자원환경지질
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    • 제51권4호
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    • pp.359-370
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    • 2018
  • 기존 연구에서 초임계$CO_2$($scCO_2$)-물-순활골재 반응을 이용한 폐콘크리트 순환골재의 중성화(pH 저감) 처리에서 가장 문제시되었던 오랜 처리시간의 한계(최대 50일)를 최소 3시간까지 단축하는 배치실험과 칼럼실험을 수행하였다. 모르타르(골재를 포함하지 않은 시멘트+모래 혼합체)와 모르타르에 골재를 포함하는 2 종류의 순환골재를 실험에 사용하였다. 입자 크기별로 분류한 세 종류의 폐모르타르 시료에 대하여 $scCO_2$-물-폐모르타르 반응 시간을 1시간부터 24시간까지 다하게 설정하여 반응시킨 후, 폐모르타르의 pH가 지속적으로 9.8 이하로 낮게 유지되는 최소 반응시간을 결정하는 용출 배치실험을 실시하였다. 실제 현장에서 다량의 순환골재를 중성화 처리하는 경우 비평형상태에서 용출이 발생하는데, 이러한 kinetic 효과를 고려한 순환골재의 실제 pH 저감 효율을 측정하고자 대형 칼럼 연속 용출 실험을 실시하였다. 배치실험의 경우, 고압셀 내부에서 3차 증류수 70 mL와 순환골재 시료 35 g을 혼합한 후 100 bar, $50^{\circ}C$ 조건에서 1시간 ~ 24시간 동안 반응시켜 중성화 처리하였다. 처리 후 건조시킨 폐모르타르 시료 10 g + 증류수 50 ml의 비율(1:5 비율)로 혼합하여 10분 동안 150 rpm으로 교반한 후 정치시키고, 총 15일 동안 용출시간 별로 용출수의 pH를 측정하였다. 중성화 처리 후 순환골재의 광물학적 변화를 확인하기 위하여 처리 전/후 XRD, TG/DTA 등의 분석을 실시하였다. 대형 칼럼(직경 16 cm, 높이 1 m) 용출실험을 위해 순환골재 2 종류를 대상으로 3시간 동안 중성화 처리한 순환골재와 처리하지 않은 순환골재로 칼럼을 충진한 후, 증류수를 칼럼 상부에 설치된 스프링클러를 통하여 일정하게 총 220 L를 주입하였다. 칼럼에 충진된 순환골재를 통과하여 하부로부터 유출되는 유출수의 pH와 $Ca^{2+}$ 농도를 시간별로 측정하였다. 배치실험 결과 폐모르타르 시료(직경 10 ~ 13 mm)의 경우 3시간의 중성화 처리에 의해 용출액의 pH가 법적 허용기준인 9.8이하를 유지하는 것으로 나타났다. $scCO_2$ 반응 후 골재의 XRD, TG/DTA 분석 결과, 중성화 처리에 의해 시멘트 모르타르의 주성분인 포틀랜다이트($Ca(OH)_2$) 성분이 감소한 반면 방해석($CaCO_3$)이 2차 광물로 생성됨을 알 수 있었다. 칼럼 실험 결과 중성화 처리한 순환골재의 용출수는 kinetic 효과를 고려한 경우에도 굵은골재와 잔골재 모두 용출수의 pH가 9.8 이하로 유지되어, $scCO_2$를 이용한 순환골재의 3시간 중성화 처리에 의해 건설현장에서 재활용이 가능한 것으로 밝혀졌다.