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미생물 발효 쌀 배아의 품질특성 및 생리활성 (Biological Activities and Quality Characteristics of Rice Germ after Microbial Fermentation)

  • 송효남;이연리
    • 한국식품영양학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.59-66
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    • 2017
  • 쌀 배아의 활용가능성을 높이기 위한 기초연구로서 미생물을 이용하여 발효 쌀 배아를 제조한 후 품질특성과 생리활성을 분석하였다. 대조군인 왕겨와 쌀 배아 30% 및 70% 함유시료를 Bacillus 속의 발효균으로 발효시켰다. 일반성분 분석결과, 쌀 배아 함량이 증가할수록 조단백질 함량이 유의적으로 증가하였고, 발효 전에 비해 발효 후에 유의적으로 높았다. 수분함량은 발효 후 현저히 감소하였다. 발효 후 pH는 5.83~6.26에서 4.77~4.93으로 급격히 감소하였고, 총산도는 증가하였다. 총고형분 함량은 $0.40{\sim}0.87^{\circ}Bx$에서 발효 후 $1.63{\sim}2.20^{\circ}Bx$로 증가하였고, 총당 함량은 377.56~450.64 mg/mL에서 136.81~151.53 mg/mL로 감소하였다. 발효 전 후 폴리페놀 함량은 대조군이 0.59 및 0.73 mg GAE/g으로 가장 높았고 쌀 배아 30% 및 70% 함유시료는 발효 전 각각 0.26 및 0.28 mg GAE/g에서 발효 후 0.52 및 0.70 mg GAE/g과 같이 유의적으로 증가하였다. 플라보노이드 함량은 시료별 및 발효 전 후의 차이가 미미한 것으로 나타났다. DPPH 자유라디칼에 대한 전자공여능을 분석한 결과, 대조군의 $IC_{50}$은 가장 낮았으며, 발효 전 3.77 mg/mL에서 발효 후 3.36 mg/mL로 유의적으로 감소하였다. 쌀 배아 30% 함유시료는 발효 전 후 각각 6.05 및 3.90 mg/mL로 나타났고, 70% 함유시료는 각각 10.52 및 6.58 mg/mL와 같이 발효 후 유의적으로 감소하였다. 대조군의 xanthine oxidase 저해활성은 발효 전 59.65%에서 발효 후 63.69%로 증가하였으며, 모든 시료 중 가장 높았다. 쌀 배아 30% 및 70% 함유시료는 발효 전 각각 43.12% 및 49.81%에서 발효 후 51.32% 및 59.32%로 유의적으로 활성이 증가하였다. ACE 저해활성은 대조군이 발효 전 후에 가장 높아 36.11%에서 40.51%로 증가하였다. 쌀 배아 30% 함유시료는 14.79%에서 22.69%로 활성이 증가하였고, 70% 함유시료는 28.54%에서 33.91%로 유의적으로 증가하였다. 종합적으로 쌀 배아의 함량이 증가할수록 단백질 함량은 증가하고, DPPH 라디칼 소거능, XO 및 ACE 저해활성은 낮아지나, 미생물 발효에 의해 이와 같은 생리활성이 증진되는 것으로 나타났다. 따라서 미생물 발효는 향후 쌀 배아의 이용가능성 증진에 효과적인 것으로 사료된다.

오배자면충(진딧물상과: 매미목) 충영의 생태 (Bionomics of Schlechtendalia chinensis(Aphidoidea: Homoptera) in the Galls)

  • 이원구;황창연;소상섭
    • The Korean Journal of Ecology
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    • 제22권5호
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    • pp.287-294
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    • 1999
  • 저자들은 1998년 4월부터 10월 사이에 전북 전주시 인근의 고덕산에서 붉나무(R.javanica)에 오배자면충(S. chinensis)의 충영이 형성되는 과정을 조사하였다. 오배자 충영의 대다수(56.8%)는 붉나무 잎의 첫 번째 익엽(pinnate), 24.3%는 두 번째 익엽에 형성되었다. 충영은 6월 1일에 형성되기 시작했으며 6월 24일까지는 서서히 자랐다. 충영은 8월 11일 이후에는 급격하게 커졌으나, 성장률은 8월 26일 이후에는 감소하고 9월 8일 이후에는 성장이 정지되었다. 유시태생암컷(alate viviparous female)은 9월 24일 이후에 충영으로부터 탈출하였다. 간모(충영내의 제 1 세대)는 세 번 탈피하여 6월 24일에 성체가 되었다. 간모 성체는 체내에 1∼10개의 알을 가지고 있었고 1∼16개체의 제 2세대 약충을 출산하였다. 제 2세대의 약충은 6월 17일에 나타나기 시작하여 7월 14일에 알을 내포하는 개체가 출현하기 시작하였으며 7월 24일에 완전히 성숙하였다. 제 2세대의 성체는 체내에 알을 간직하고 있었다. 그러므로 제 2세대의 발육 기간은 27∼37일이었다. 제 3세대의 약충은 7월 14일에 나타났고 최종적으로 유시태생암컷(alate viviparous female)은 9월 24일에 발육되었다. 제 3 세대의 시작과 최종 유시태생 암컷의 출현 사이의 두 달 동안에는 최소한 두 세대 즉, 제 3, 제 4 세대가 존재해야 할 것이다. 제 4 세대는 8월 20일 경에 시작될 것인데 왜냐하면 8월 26일의 충영내 면충 개체수(2,859마리)는 8월 19일의 개체수(263마리)보다 10배 이상 증가되었기 때문이 다. 충영의 탄닌 함량은 65.04∼68.23%이었고 한편 붉나무 잎과 줄기에서의 함량은 각각 11.56, 3.49%였다.

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다중지능 교수.학습 방법을 적용한 실천적 문제 중심 가정과 교수.학습 과정안의 개발과 평가 - 중학교 가정과 '청소년의 영양과 식사' 단원을 중심으로 - (A development and evaluation of practical problem-based Home Economics lesson plans applying to multiple intelligence teaching.learning strategy - Focused on the unit 'Nutrition & Meals' of middle school Home Economics subject matter -)

  • 최성연;채정현
    • 한국가정과교육학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.87-111
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    • 2011
  • 본 연구의 목적은 중학교 l학년 가정교과의 '청소년의 영양과 식사' 단원을 중심으로 다중지능을 활용한 실천적 문제 중심 교수 학습 과정안을 개발하고 평가하는데 있다. 이러한 연구 목적을 달성하기 위하여 Keller의 수업 설계 과정에 따라 수업을 정의하고 수업을 설계하며, 교수 학습 과정안을 개발하고 이를 현장수업에 적용하여 평가하였다. 수업 정의 단계에서는 다중지능을 활용한 실천적 문제 중심 수업을 위한 기초 연구를 수행하였다. 첫째, 2007년 개정 교육과정 해설서의 목표와 내용 단어를 추출하여 학습목표를 설정하였고, 실천적 문제를 규정하였다. 둘째, 식생활 교육내용의 연계성 연구를 토대로 하여 12종 교과서의 학습 내용을 분석하여 선행조직자로서의 개념도를 개발하였다. 셋째, 12종 교과서의 학습 활동을 다중지능 영역별로 분석하였다. 수업 설계 단계에서는 다중지능을 활용한 실천적 문제 중심 수업의 방향을 설정하였다. 첫째, 기존의 실천적 문제 중심 수업 과정에 개념이해 과정을 추가하여 실천적 문제 중심 수업을 설계하였다. 둘째, Armstrong과 그의 공동연구자들이 제시한 다중지능 교수 학습 방법을 적용하여 차시별로 8가지 지능을 모두 활용한 교수 학습 방법을 개발하였다. 셋째, 개발한 다중지능 교수 학습 방법을 실천적 문제 중심 수업의 과정에 투입하였다. 교수 학습 과정안 개발 단계에서는 교수 학습 자료와 참고자료를 선정하여 총 6차시의 교수 학습 과정안과 학습 활동지를 개발하였다. 수업 평가 단계에서는 개발한 4, 5차시의 교수 학습 과정안을 청주시 소재 중학교 1학년 남 여 2개 학급 72 명에게 2시간씩 시연한 후 설문조사하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, '청소년의 영양과 식사' 단원의 다중지능 교수 학습 방법 적용한 실천적 문제 중심 수업의 목표는 '청소년기 영양과 건강의 중요성을 이해하고 균형 잡힌 식사습관을 실천할 수 있다'이다. 실천적 문제는 '건강한 식생활을 유지하기 위해서 나는 무엇을 해야 하는가?'이고, 학습 내용은 건강한 생활, 영양소의 종류 및 기능, 청소년의 영양 문제, 식품 구성탑, 식사 구성안이며, 학습 활동은 8가지 다중지능 영역을 골고루 포함한 다양한 교수 학습 방법으로 진행된다. 둘째, 개발한 교수 학습 과정안은 실천적 문제 중심 수업의 흐름에 따라서 도입(생각열기, 지난 수업 내용 확인, 학습목표 제시), 전개(실천문제 규정, 개념 이해, 사회 문화적 맥락 이해, 목표 설정 및 대안 탐색, 대안 실행 결과 예측, 수업 내용 정리 및 생각 넓히기), 정리(성취확인학습, 적용 및 일반화 유도, 과제 제시 및 차시 예고)로 진행되도록 하였다. 이 수업 과정에 차시별로 8가지 다중지능을 모두 활용한 교수 학습 방법을 제시하여 학습자의 특성과 학습 환경에 따라 활동 선택이 가능하게 하였다. 개발된 활동은 언어지능 활용 방법 10개, 논리수학지능 활용방법 7개, 시각공간지능 활용 방법 9개, 음악지능 활용 방법 10개, 신체운동지능 활용 방법 6개, 대인관계지능 활용 방법 10개, 개인내적지능 활용 방법 7개, 자연탐구 지능 활용 방법 6개로, 총 65개이다. 셋째, 다중지능 교수 학습 방법을 적용한 실천적 문제 중심 수업은 평가 결과, 적극적 수업 태도를 함양하고, 학습 동기 유발, 학습내용 이해, 학습내용 암기, 실제 생활에 적용, 그리고 바람직한 식생활을 실천하는 데 도움이 되는 것으로 확인되었다.

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꼬마색깔감자 초고압 추출물이 고지방식이를 섭취한 흰쥐의 혈청지질농도개선 미치는 영향 (Effects of Small Colored Potato Extracts by High-Pressure Extraction on Serum Lipid Levels in High Fat Diet Fed Rats)

  • 나영아;최미숙;권민수;황영정;박성진
    • 한국조리학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.157-168
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    • 2014
  • 고지방식이로 비만 및 고지혈이 유발된 실험동물에서 체중, 혈중지질, 혈청생화학적 검사 및 장기무게를 측정하여 추출공정에 따른 꼬마색깔감자 추출물 투여로 인한 혈중지질 개선 및 꼬마색깔감자 추출물의 간기능 및 장기무게 변화에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 체중 및 사료이용 효율은 고지방식이에 의해 대조군에서 증가현상을 보였으며, 꼬마색깔감자 추출물 투여군 시험군(CP군, HCP군)에서 꼬마색깔감자 추출물 투여로 인한 체중증가량 감소와 식이효율 감소현상을 보였다. 혈청 생화학적 검사에서 고지방식이에 의해 혈중 ALT, AST, 총단백의 변화가 관찰되었으며, 꼬마색깔감자 추출물 투여에 의해 정상군 군과 비슷한 수준으로 유지되는 것을 볼 수 있었다. 혈중 creatinine과 g-GT의 경우 고지방식이 및 꼬마색깔감자 추출물 투여에 의한 변화는 관찰되지 않았다. 혈중지질 변화는 총 콜레스테롤, LDL-콜레스테롤, triglyceride, 동맥경화지수(AI) 모두 고지방식이에 의해 유의적인 증가현상을 보였으며, 꼬마색깔감자 추출물 투여로 인한 혈중지질 변화를 관찰할 수 있었다. 이상의 실험결과, 추출 공정 중 초고압 공정을 통한 꼬마색깔감자 추출물은 비만유도 흰쥐에서 체중, 간, 지방조직의 무게 감소와 더불어 혈청의 지질성상의 개선에 더욱 효과적으로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 초고압 공정을 통한 꼬마색깔감자 추출물에 함유된 다량의 안토시아닌 및 폴리페놀 등의 생리활성 물질이 지질대사를 개선시키고 지방 축적을 억제하는 것으로 판단된다. 꼬마색깔감자 추출물은 비만, 고지혈증, 이상지혈증의 예방 및 개선 효과를 나타낼 것으로 기대하는 바이며 나아가 심혈관계 질환의 예방 및 치료에 긍정적인 효과가 있을 것으로 사료된다.

김(Porphyra tenera)의 조리방법에 따른 아미노산, 무기질, 중금속 함량 분석 (Composition of Amino Acids, Minerals, and Heavy Metals in Differently Cooked Laver (Porphyra tenera))

  • 황은선
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제42권8호
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    • pp.1270-1276
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    • 2013
  • 완도에서 생산된 물김(Porphyra tenera)을 가공공장에서 마른김으로 가공한 것을 직접 구입하여 구운김 및 조미김으로 조리한 후, 마른김, 구운김 및 조미김의 일반성분, 아미노산, 무기질 및 중금속 함량의 변화를 측정하여 조리과정 중의 화학적인 성분 변화를 탐색하였다. 김의 수분함량은 조리방법 별로 각기 다르게 나타났으며, 그냥 굽거나 조미하여 굽는 과정을 거치면서 수분, 회분, 조단백질 함량이 전반적으로 감소하였다. 조지방은 마른김보다는 구운김에서 함량이 낮았으나 조미김에서는 첨가한 참기름의 영향으로 그 함량이 42.42%까지 급격히 증가하였다. 마른김에서는 taurine, alanine, glutamic acid 등 13종의 아미노산이 검출되었고 감칠맛과 단맛을 나타내는 아미노산을 함유하고 있어 김 특유의 맛과 향미에 기여하는 것으로 사료된다. 김을 불에 굽거나 기름과 소금을 가미하여 굽는 과정을 거치면서 마른김에 함유되어 있던 아미노산들의 함량이 감소하거나 파괴되는 것으로 나타났다. 마른김에는 칼륨, 인, 칼슘, 마그네슘 등의 다량 무기질과 망간, 아연, 구리, 요오드, 철, 코발트 등의 미량 무기질이 함유되어 있었다. 구운김과 조미김은 마른김에 비해 칼슘과 칼륨 함량이 낮았고 굽는 조리과정을 거치면서 무기질 함량이 감소하는 경향이 있으나, 건조김, 구운김 및 조미김 모두 다른 식품에 비해 무기질이 풍부한 것으로 나타났다. 마른김, 구운김 및 조미김에서의 개별 중금속 함량은 비소>카드뮴>납>수은 순으로 높게 나타났다. 중금속 함량은 구운김에서의 비소 함량을 제외하고는 조리과정을 거치면서 전반적으로 감소하는 경향을 나타냈다. 어패류에 대해 설정된 국내 식품오염물질 기준규격에 비추어 볼 때, 본 시료에 함유된 납, 수은, 카드뮴 함량은 기준규격완도에서 생산된 물김(Porphyra tenera)을 가공공장에서 마른김으로 가공한 것을 직접 구입하여 구운김 및 조미김으로 조리한 후, 마른김, 구운김 및 조미김의 일반성분, 아미노산, 무기질 및 중금속 함량의 변화를 측정하여 조리과정 중의 화학적인 성분 변화를 탐색하였다. 김의 수분함량은 조리방법 별로 각기 다르게 나타났으며, 그냥 굽거나 조미하여 굽는 과정을 거치면서 수분, 회분, 조단백질 함량이 전반적으로 감소하였다. 조지방은 마른김보다는 구운김에서 함량이 낮았으나 조미김에서는 첨가한 참기름의 영향으로 그 함량이 42.42%까지 급격히 증가하였다. 마른김에서는 taurine, alanine, glutamic acid 등 13종의 아미노산이 검출되었고 감칠맛과 단맛을 나타내는 아미노산을 함유하고 있어 김 특유의 맛과 향미에 기여하는 것으로 사료된다. 김을 불에 굽거나 기름과 소금을 가미하여 굽는 과정을 거치면서 마른김에 함유되어 있던 아미노산들의 함량이 감소하거나 파괴되는 것으로 나타났다. 마른김에는 칼륨, 인, 칼슘, 마그네슘 등의 다량 무기질과 망간, 아연, 구리, 요오드, 철, 코발트 등의 미량 무기질이 함유되어 있었다. 구운김과 조미김은 마른김에 비해 칼슘과 칼륨 함량이 낮았고 굽는 조리과정을 거치면서 무기질 함량이 감소하는 경향이 있으나, 건조김, 구운김 및 조미김 모두 다른 식품에 비해 무기질이 풍부한 것으로 나타났다. 마른김, 구운김 및 조미김에서의 개별 중금속 함량은 비소>카드뮴>납>수은 순으로 높게 나타났다. 중금속 함량은 구운김에서의 비소 함량을 제외하고는 조리과정을 거치면서 전반적으로 감소하는 경향을 나타냈다. 어패류에 대해 설정된 국내 식품오염물질 기준규격에 비추어 볼 때, 본 시료에 함유된 납, 수은, 카드뮴 함량은 기준규격 이하로 인체에 해가 없을 것으로 사료된다.

$Interferon-\gamma$가 치주인대 세포의 Collagen 및 Fibronectin의 합성과 Alkaline Phosphatase 활성에 미치는 영향 (EFFECTS OF $INTERFERON-\gamma$ ON COLLAGEN AND FIBRONECTIN SYNTHESIS IN PRIMARY CULTURED PERIODONTAL LIGAMENT CELLS)

  • 김광석;성재현;최제용;류현모
    • 대한치과교정학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.229-248
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    • 1993
  • 결합 조직의 대사를 억제하고, 골조직이나 골세포의 골기질 대사 역시 억제하는 것으로 알려져 있는 $Interferon-\gamma(IFN-\gamma)$의 교정치료에의 이용 가능성을 평가하기 위하여, 교정력에 의한 골 개조 과정에서 중심적 역할을 하는 것으로 알려진 치주인대 세포를 primary culture하여 배양된 세포에 $IFN-\gamma$를 투여함으로써 이것이 골조직 기질의 합성능에 미치는 영향에 대하여 관찰하였다. $IFN-\gamma$는 세포의 DNA합성능을 약하게 증가시켰으며, 세포내 DNA 총량에는 영향을 미치지 않았다. 따라서 이 실험에서 사용한 용량의 $IFN-\gamma$는 세포에 독성이 없다고 할 수 있으며, 다른 결합조직 세포에서 나타나는 항증식 효과와는 반대되는 결과였다. $IFN-\gamma$는 비교원성 단백질(NCP)의 합성을 증가시키는 양상을 나타내었으나, 교원질(CDP)의 합성은 감소시키는 경향을 보여, 총단백질에 대한 교원질의 합성비율은 $IFN-\gamma$에 의해 용량 의존적으로 감소하였다. 또한 교원질의 mRNA양은 단백질 합성과 유관하게 $IFN-\gamma$에 의해 억제되었다. 따라서 $IFN-\gamma$는 교원질 합성의 전사과정 혹은 그 이후의 과정에 영향을 미칠 것으로 예상할 수 있다. 한편 Indomethacin의 투여로 $IFN-\gamma$에 의해 억제된 교원질의 합성이 영향을 받지 않았기 때문에 $IFN-\gamma$에 의한 교원질 합성 과정에 prostaglandin이 관련되지 않았음을 알 수 있었다. 반면 fibronectin의 합성은 10 및 100 U/ml의 $IFN-\gamma$ 투여시에는 영향을 받지 않았으나, 1000U/ml의 $IFN-\gamma$투여시에는 유의한 증가를 나타내어, 교원질에서와는 다른 영향을 나타내었다. 또한 mRNA steady state level에서도 $IFN-\gamma$는 교원질의에서와는 달리 fibronectin mRNA 양에는 영향을 미치지 않았다. 즉 $IFN-\gamma$ fibronectin 유전자 발현에 영향을 미치는 부위는 전사나, 전사후 변형단계가 아닌 단백질 합성단계에서 영향을 미침을 보여주었다. 따라서 $IFN-\gamma$ 교원질과 fibronectin합성 조절 영향을 미치는 부위 서로 다름을 알 수 있겠다. Alkaline phospatase의 활성은 10-1000 U/ml의 $IFN-\gamma$를 투여시 약하게 증가시키는 경향을 보였으나 석회화가 일어날 정도로 높게 증가시키지는 못했다. 따라서 $IFN-\gamma$는 골기질의 주성분인 type I 교원질의 합성을 선택적으로 억제하는 기능과 alkaline phosphatase의 활성을 크게 증가시키지 못한 점 등으로 미루어 볼 때, 골개조를 억제하는 방향으로 작용한다고 볼 수 있으며, 교정치료 과정중 골개조를 억제하는 부위에서 사용을 시도해 볼 수 있겠다.

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무혈청 배지에서 계대배양한 비적응 CHO(Chinese Hamster Ovary) 세포의 증식력 개선에 관한 연구 (Improvement of Proliferation Capacity of Non-adapted CHO Cells Subcultured Using Serum Free Media in Long-term Culture)

  • 이승선;이진성;변순휘;박홍우;최태부
    • KSBB Journal
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    • 제21권4호
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    • pp.248-254
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    • 2006
  • 본 연구에서는 CHO 세포를 이용해 세포를 별도의 적응기간 없이 무혈청 배지에서 배양했을 때 세포의 증식이 중단되는 원인을 찾고 배지 첨가 성분을 통해 이를 개선하고자 했다. 현재 개발된 무혈청 배지는 아직까지 혈청을 대체할 만한 성분을 포함하고 있지 않다. 때문에 무혈청 배지에 적응되지 않은 비적응 세포의 경우 계대 배양에 한계가 있다. 이런 한계가 나타나는 원인은 다양할 것으로 생각이 되지만 혈청의 부재로 인해 세포가 받게 되는 스트레스와 그로 인한 세포주기의 정지가 가장 근본적인 원인으로 생각된다. 무혈청 배지에서 세포가 받는 스트레스의 정도를 알아보고 배양 환경과 첨가물에 따른 ROS 농도의 변화를 측정하기 위해 배지와 세포의 ROS 농도를 측정하였다. ROS 농도를 측정한 결과 무혈청 상태에서 세포내 ROS가 엄청난 양으로 증가하는 것을 알 수 있었다. 이것은 혈청이 항산화능력을 갖고 있어서가 아니라 세포가 무혈청 환경에서 극심한 스트레스상태에 놓이기 때문인 것으로 생각된다. 이렇듯 증가한 ROS가 세포의 증식이 멈추게 되는 원인 중 하나로 생각되고, 항산화제를 첨가한 경우에도 증식력이나 ROS의 농도에 큰 차이가 없었던 것으로 미루어 보아 근본적으로 혈청과 같은 강력하게 증식을 촉진하는 성분을 배지에 첨가해야 할 것으로 여겨진다. ROS 이외에 세포의 증식이 멈추는 또 다른 원인으로 세포사멸의 여부를 확인했다. 무혈청 배지에서 배양한 적응세포와 비적응 세포 모두 특별한 세포사멸의 징후가 나타나지 않았다. 또한 무혈청 배지에서 증식이 멈춘 세포를 회수해 다시 혈청배지에서 배양한 경우 곧바로 증식력이 회복되기 때문에 대규모의 세포사멸은 발생하지 않는 것으로 생각된다. 위와 같은 현상들은 모두 혈청이 없기 때문에 발생하는 것으로 혈청을 대체할 수 있는 첨가물을 배지에 더해주면 세포의 증식이 개선될 것이다. 그래서 몇 가지 첨가물을 이용해 세포의 증식력에 변화가 나타나는지 알아보았다. 첨가물을 이용한 실험에서 IGF-I의 경우 장기간 배양에서 세포의 수를 안정적으로 유지하고 계대 횟수를 증가시키는 효과를 보였다. 이는 IGF-I이 어느정도 세포의 증식을 유지시켜주는 역할을 하기 때문인 것으로 생각된다. 무혈청 배지에서 비적응 CHO 세포의 계대 배양에 한계가 있는 것은 세포주기가 멈추기 때문인 것으로 생각된다. 세포주기가 멈추는 growth factor와 같이 세포의 증식을 지속적으로 유도할 수 있는 물질이 무혈청 배지에서는 부족하기 때문인 것으로 생각되고, IGF-I과 같은 첨가물을 통해 극복할 수 있는 문제라고 여겨진다.

Sn-Zr계 촉매 상에서 CO와 H2를 이용한 SO2 환원 반응특성 (The Reactivity for the SO2 Reduction with CO and H2 over Sn-Zr Based Catalysts)

  • 한기보;박노국;류시옥;이태진
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제44권4호
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    • pp.356-362
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    • 2006
  • 본 연구에서는 석탄가스화복합발전(integrated gas combined cycle, 이하 IGCC) 시스템의 석탄가스화기로부터 생산되는 석탄가스가 환원제로 이용되는 $SO_2$ 환원공정인 직접 황 회수 공정(direct sulfur recovery process, 이하 DSRP)에서 이용 가능한 Sn-Zr계 촉매 상에서의 $SO_2$ 환원반응특성을 조사하였다. Sn-Zr계 촉매는 0/1, 1/4, 1/1, 2/1, 3/1, 1/0의 Sn/Zr 몰비로 조절하여 침전법 및 공침법으로 제조되었다. 공간속도가 $10,000ml/g_{-cat.}{\cdot}h$, 반응물 몰비$([CO(or\;H_2)]/[SO_2])$가 2.0인 반응조건 하에서 Sn-Zr계 촉매를 이용하여 온도를 변화시킨 가운데 석탄가스에 포함되어 있는 $H_2$ 또는 CO를 환원제로 사용하여 $SO_2$ 환원에 대한 반응특성이 조사되었다. 실험 결과, 환원제의 종류에 상관없이 $SnO_2$$ZrO_2$보다 Sn-Zr계 촉매가 활성이 더 높았으며, 환원제의 종류에 대한 반응성 조사 결과, $H_2$보다 CO가 $SO_2$ 환원에 더 높은 반응성을 나타내었다. $H_2$가 환원제로 이용된 $SO_2$ 환원특성을 조사한 결과, Sn/Zr 비에 따라 제조된 Sn-Zr계 촉매의 종류에 상관없이 온도가 증가함에 따라 반응성이 증가하는 경향을 보이며 Sn/Zr 몰비가 1/4인 촉매를 사용한 경우 $550^{\circ}C$에서 $SO_2$전환율이 94.4%, 원소 황 수율이 66.4%로 높은 반응성을 나타내었다. 반면 CO를 환원제로 이용한 경우에는 Sn/Zr 몰비가 높은 촉매일수록 최적 반응온도가 감소되는 특이한 경향을 나타내었다. Sn-Zr계 촉매 중 Sn/Zr 몰비가 3/1인 $SnO_2-ZrO_2$ 촉매가 가장 낮은 최적 반응온도에서 높은 반응성을 나타내었는데, $325^{\circ}C$에서 $SO_2$전환율이 약 100%, 원소 황 수율이 약 99.5%로 가장 높은 반응성을 얻었다. 그리고 CO가 $H_2$보다 더 많이 포함되어 있는 석탄모사가스에 대하여 환원제로서의 이용가능성을 확인하고자 $CO/H_2$ 비를 달리한 각각의 합성가스에 대하여 $SO_2$ 환원반응실험을 수행하였다. Sn/Zr 몰비가 2/1인 Sn-Zr계 촉매 상에서 $SO_2$ 환원반응 실험 결과, CO 함량이 높은 합성가스일수록 효과적인 환원제임을 확인할 수 있었다. 따라서 Sn-Zr계 촉매가 적용된 DSRP에서 석탄모사가스가 환원제로 이용 가능하다는 것을 알 수 있었다.

회분식 기포유동층 반응기에서 K-계열 건식흡수제의 주입수분농도 및 재생반응온도에 따른 CO2 흡수-재생 반응특성 연구 (Study of CO2 Carbonation-Regeneration Characteristics of Potassium-Based Dry Sorbents According to Water Vapor Contents of Inlet Gas and Regeneration Temperature in the Cycle Experiments of Bubbling Fluidized-Bed Reactor)

  • 박근우;박영성;박영철;조성호;이창근
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제47권3호
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    • pp.349-354
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    • 2009
  • 본 연구에서는 전력연구원으로부터 공급받은 K-계열 건식흡수제를 이용하여 회분식 기포유동층 반응기에서 흡수-재생 반복실험을 통한 $H_2O$ 주입농도 및 재생온도에 따른 반응 특성을 살펴보았다. K-계열 건식흡수제는 $CO_2$ 흡수를 위한 탄산칼륨과 내마모성과 기계적 강도를 위한 지지체로 구성되어 있다. 흡수반응과 재생반응 특성을 살펴보기 위해 처음 한 시간 동안 흡수반응을 수행하고 다음 한 시간 동안 재생반응을 수행하는 과정을 3차례 반복하여 실험하였다. $H_2O$ 농도의 영향을 파악하기 위해서 흡수반응은 $70^{\circ}C$에서 $H_2O$ 농도를 7.3, 12.2, 19.7, 30.8%로 변화하여 실험을 수행하였으며 재생반응은 $N_2$ 기체를 유동화기체로 사용하여 $150^{\circ}C$에서 수행하였다. 재생온도의 영향을 파악하기 위해서는 흡수반응에서의 $H_2O$ 농도를 12.2%에 고정한 상태에서 재생온도를 150, 200, 300, $400^{\circ}C$로 변화하여 실험을 수행하였다. 수분 함량이 $1.97\;mol\;H_2O/mol\;CO_2$인 경우 흡수반응에서 흡수율이 가장 우수함을 확인하였다. 또한 재생온도가 $400^{\circ}C$에서 가장 높은 재생율을 보이는 것을 확인하였다. 재생온도가 $150^{\circ}C$에서 재생율은 대략 60% 정도였으며 실제 두개의 유동층 반응기를 가진 연속장치의 경우 부분적인 재생을 유지하면서 운전이 수행되기 때문에 재생온도는 $150^{\circ}C$ 이상이면 적절하다고 판단된다. 실제 연속운전에서는 적절한 고체순환량을 결정하는 고체이용율과 재생에너지를 결정하는 재생온도 사이에 절충점이 존재하며 본 실험에서 얻은 데이터가 연속장치의 설계와 운전에 중요한 기초자료가 될 것이다.

벌채적지(伐採跡地) 운재로(運材路)의 토양가밀도(土壤假密度) 변화(變化)와 자연식생회복(自然植生回復)에 관한 연구(硏究) (Variations of Soil Bulk Density and Natural Revegetation on the Logging Road of Timber Harvested-Sites)

  • 우보명;박재현;김경훈
    • 한국산림과학회지
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    • 제83권4호
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    • pp.545-555
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    • 1994
  • 이 연구(硏究)는 벌채작업후(伐採作業後) 방치된 운재로의 조기식생회복(早期植生回復)을 위한 과학적(科學的)인 기초자료(基礎資料)를 제공할 목적(目的)으로 1989년(年)부터 1994년(年)까지 서울대학교(大學校) 농업생명과학대학(農業生命科學大學) 부속(附屬) 남부연습림(南部演習林) 백운산지구(白雲山地區) 제(第) 26 임반(林班), 제(第) 27 임반(林班)에 연차적(年次的)으로 개설(開設)된 운재로(運材路)를 대상(對象)으로 이 연구(硏究)를 수행하였다. 운재로(運材路) 노면(路面)의 토양교란(土壤攪亂)으로 인한 토양가밀도(土壤假密度)와 자연식생회복(自然植生回復)을 조사(調査) 분석(分析)한 결과(結果)는 다음과 같다. 운재로(運材路) 노면(路面)의 토양가밀도(土壤假密度)는 운재로 개설후 시간의 경과에 따라 자연임지(自然林地) 상태(狀態)로 회복(回復)되어 가는데 약 10년이 소요되며, 계산식(計算式)은 다음과 같다. $$Y_1=1.4195-0.0744{\cdot}X(R^2=0.91)$$, $$Y_2=1.4673-0.0688{\cdot}X(R^2=0.73)$$ (단, X : 경과년수, $Y_1$ : 토양 0~7.5cm의 가밀도, $Y_2$ : 토양 7.5~15cm의 가밀도) 수림대(樹林帶)를 조성(造成)하고 운재로(運材路)를 개설(開設)한 지역(地域)의 토양깊이별 가밀도(假密度)는 각각 $0.892g/cm^3$, $0.903g/cm^3$로 수림대를 조성하지 않은 운재로보다 약 20% 낮았다. 운재로(運材路) 절(切) 성토사면(盛土斜面), 노면(路面)에 침입하는 목본의 중요도(重要度)는 산딸기, 산벚나무, 참싸리 등의 순이었으며, 초본은 고사리, 새, 큰까치수영 등의 순이었다. 또한 운재로 폐쇄후 약 6년이 경과되었을 때 식생피복도(植生被覆度)는 절(切) 성토사면(盛土斜面)은 약 70%, 노면은 약 20%로 운재로의 폐쇄후 조기에 인공적(人工的)으로 식생회복(植生回復)을 도모하는 방안이 검토되어야 할 것으로 사료된다. 따라서 성숙임목수확(成熟林木收穫) 벌채지역(伐採地域)에서 운재로(運材路) 개설시(開設時)에는 수림대(樹林帶)를 조성하여야 하며, 운재로 사용이 완료된 후에는 녹화수목식재공사(綠化樹木植栽工事) 및 파종공사(播種工事)와 노면굴기작업(路面掘起作業) 등을 통하여 운재로(運材路) 노면(路面) 토양(土壤)의 조속(早速)한 회복(回復)과 식생피복녹화(植生被覆綠化)를 유도하여야 할 것이다.

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