해양심층수는 겨울철 표층수의 냉각으로 인하여 동해 고위도 지역인 극 지역에서 형성된 후 점차로 표층수와 혼합이 차단된 상태로 순환한다. 하구역 혼합만큼 뚜렷하지는 않지만, 지하염수는 순환해수와 지하수의 혼합물기다 높은 삼투압을 가지고 있는 해수는 바다와 연결된 대수층으로 스며들어 지하수와 혼합하게 된다. 해양심층수와 지하염수의 자원특성을 파악하기 위하여 이들 수괴의 기원과 성분 및 각 수자원에 대한 수질 특성과 자원 안정성을 조사하였다. 해수 중 산소와 수소 동위원소 비는 0‰, 인 반면, 지하염수는 지표수의 순환선(meteoric water line) 위에 있거나, 벗어나는 경우도 있다. 이러한 현상은 두 수괴가 다른 기원을 가지고 있다는 것을 의미한다. 해수에 용존 된 주성분 이온(Na, Ca, Mg, K) 들은 각각 일정한 성분비를 이루고 있다. 그러나 지하염수에서 이들 주성분 원소들의 일정성분비의 법칙이 성립하지 않는 것이 관측되었다. 그 이유는 주변 토양과 지하수 사이의 화학적 반응에 기인한다. 또한 해양심층수는 지하염수에 비하여 기능성 미량 원소들이 풍부하고 생물학적 친하력이 높은 반면, 유해한 박테리아와 인공 오염물이 적은 특성을 가지고 있으며, 자원적인 측면에서도 안정성을 가지고 있다.
우리나라 동해심해수의 효율적 활용을 위한 방안의 하나로 chitosan-ascorbate(CA) $0.1\%$를 함유하는 동해심 해수로 담근 물김치의 품질특성을 조사하였다. 물김치 제조는 담금 용수로 mineral salt $1\%$ 함유 증류수(DW), 염도 $1\%$ 동해심 해수(ED), DW+CA(DW-CA) 및 ED + EA(ED-CA)로 구분하여 $10^{\circ}C$에서 12일간 숙성시켰다. 그 결과, ED-CA는 물김치 숙성시 pH의 감소와 산도의 증가를 상당히 지연시키며, 총균수를 감소시키면서 젖산균비율을 높여 위생성을 증진시키며, 항산화성을 높이는 효과가 있었다. 또한 탁도를 감소시켜 국물을 맑고 투명하게 유지하며, 김치 조직의 연화현상을 막아 경도유지와 조직의 알코올 불용성 물질의 용출을 지연시키며, 종합적 기호도를 증진시키는 효과를 나타내어 물김치 담금용수로서의 활용이 기대된다.
해양심층수(deep seawater, DSW)는 청정성과 무기물질의 풍부함 때문에 여러 분야에 응용하기 위하여 최근 많은 관심을 받고있다. 본 연구에서는 동해 양양 부근의 해저 1,100 m에서 취수하여 역삼투압 시스템으로 탈염과 농축을 한 심층수가 배양한 흰쥐해마신경세포의 형태적 분화에 미치는 영향을 조사하였다. 10%(v/v) fetal bovine serum이 첨가된 MEM 배지에서 키운 세포와 비교할 때 25%(v/v) DSW이 포함될 경우 배양 17시간째에는 차이가 없었다. 그러나 DIV3, 7, 14, 및 17에 관찰하면 경도 0 및 200의 DSW가 포함된 배지에서 자란 신경세포는 가지돌기의 수가 현저히 줄었다. 반면에 경도 600의 DSW에서 자란 신경세포는 그 가지돌기의 수가 대조군과 비슷하였으며, 경도 1000의 경우는 대조군에 비하여 거의 2배 증가하였다. 이 결과는 적당한 경도의 DSW는 신경세포의 성장 및 건강을 돕는 것으로 해석된다.
This study examined Tetraselmis sp. JK-46 isolated from seawater from the East Sea. Deep seawater (DSW) had a greater effect on the growth of Tetraselmis sp. JK-46 than surface seawater (SSW). The crude protein, lipid, carbohydrate and ash contents of Tetraselmis sp. JK-46 cultured with DSW were 27.2, 37.1, 13.2 and 26.3 %, respectively, and these values were similar to the results for samples cultured with SSW. The contents of Mg, Ca, Fe and K in the DSW cultured samples were 7080.3, 1009.6, 251.2, and 2749.7 mg/100 g, respectively. The fatty acid compositions of Tetraselmis sp. JK-46 cultured with DSW and SSW were 53.7 and 49.0 % polyunsaturated fatty acids (PUFA) and 25.7 and 30.7 % saturated fatty acids (SFA), respectively. The total amino acid contents of the samples cultured with DSW and SSW were 7392.6 and 6376.0 mg/100 g respectively. The 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity of Tetraselmis sp. JK-46 extracts increased with the concentration of the chloroform and ethyl acetate fractions. The half maximal inhibitiory concentrations ($IC_{50}$) of the chloroform and ethyl acetate fractions of DSW and SSW cultured samples were 1.2 and 2.6 mg/mL, and 3.1 and 3.3 mg/mL, respectively. The ethyl acetate fractions of DSW and SSW cultured samples has anticoagulant activity and the activated partial thromboplastin times (APTT) were 93.4 and 89.3 sec., respectively. The chloroform and ethyl acetate fractions showed antimicrobial activity against Bacillus subtilis, Escherichia coli and Candida albicans.
본 연구는 김속식물 3종의 생장과 단포자방출에 미치는 해양심층수의 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 해양 심층수와 표층수는 각각 강원도 고성군 근해와 연안의 수심 600 m와 표층에서 채수하였으며, 김속식물은 강원 연곡에서 오카무라돌김($Porphyra$$okamurae$), 경남 통영과 남해에서 각각 넓은둥근돌김($P.$$suborbiculata$ f. $latifolia$)과 큰방사무늬김($P.$$yezoensis$ f. $narawaensis$)을 채집하였고, 이들 재료로부터 단포자를 채묘하여 실험에 사용하였다. 3종 가운데 넓은둥근돌김의 생장이 가장 빨랐으며 이때의 배양조건은 심층수구의 $15^{\circ}C$, 단일조건(10L:14D)으로 나타났다. 김속식물 3종의 생장은 심층수와 혼합구의 단일 및 $10^{\circ}C$와 $15^{\circ}C$ 조건에서 빠르게 나타났다. 배양중인 엽체로부터의 단포자는 배양 3주 이내에 양광주기하의 $10-25^{\circ}C$에서 모두 방출이 이루어졌다. 이상의 결과로부터 김속식물의 생장과 단포자방출은 표층수보다 심층수에서 빠른 것으로 나타났고, 이 결과를 심층수를 이용한 재배종 개발에 활용할 수 있을 것으로 판단되며 특히 심층수를 방출된 단포자의 배양에 활용할 경우 여름철에도 실내재배가 가능할 것으로 판단된다.
해양심층수(deep seawater, DSW)는 청정성, 풍부한 무기물질 및 필수미량원소의 함유로 음료를 포함한 여러 분야에 응용하기 위하여 최근 많은 관심을 받고 있다. 본 연구실에서는 동해 양양 부근의 해저 1,100 m에서 취수하여 역삼투압 시스템으로 탈염과 농축을 한 심층수가 경도 600-1,000에서 배양한 흰쥐해마신경세포의 형태적 분화에 도움을 줌을 보고한 바 있다. 좀 더 구체적인 영향을 조사하기 위하여 본 연구에서는 경도 800 및 1,000 심층수가 25%(v/v) 포함된 minimal essential media에서 배양한 해마신경세포에서의 연접형성을 대조군(증류수 첨가)과 비교하였다. 경도 800 및 1000에서 자란 신경세포는 흥분성 연접후세포막의 신호전달복합체인 NRC/MASC 크러스터의 형성을 촉진하였다. 또한 연접전/후 구조가 밀접히 짝을 이룬 연접이 매우 현저히(p<0.01) 증가하였다. 이 결과는 심층수가 연접의 형성을 촉진하여 신경세포의 건강에 도움을 주는 것으로 해석된다.
Seawater samples were collected at discrete depths from five stations across the polar front in the Drake Passage (Antarctic Ocean) by the $20^{th}$ Korea Antarctic Research Program in December, 2006. Nitrate concentrations of seawater increase with depth within the photic zone above the depth of Upper Circumpolar Deep Water (UCDW). In contrast, ${\delta}^{15}N$ values of seawater nitrate decrease with depth, showing a mirror image to the nitrate variation. Such a distinct vertical variation is mainly attributed to the degree of nitrate assimilation by phytoplankton as well as organic matter degradation of sinking particles within the surface layer. The preferential $^{14}{NO_3}^-$ assimilation by the phytoplankton causes $^{15}{NO_3}^-$ concentration to become high in a closedsystem surface-water environment during the primary production, whereas more $^{14}{NO_3}^-$ is added to the seawater during the degradation of sinking organic particles. The water-mass mixing seems to play an important role in the alteration of ${\delta}^{15}N$ values in the deep layer below the UCDW. Across the polar front, nitrate concentrations of surface seawater decrease and corresponding ${\delta}^{15}N$ values increase northward, which is likely due to the degree of nitrate utilization during the primary production. Based on the Rayleigh model, the calculated ${\varepsilon}$ (isotope effect of nitrate uptake) values between 4.0%o and 5.8%o were validated by the previously reported data, although the preformed ${\delta}^{15}{{NO_3}^-}_{initial}$ value of UCDW is important in the calculation of ${\varepsilon}$ values.
우리나라의 연간 전력 소비량은 세계적으로 상위권에 속해 있으며, 전력을 생산하는 방법으로는 화력발전의 비중이 높아 $CO_2$의 배출량도 세계 10위이다. 이에 정부는 온실가스 감축을 위해 신재생에너지 기술 확보 및 실용화에 주안을 두고 있으며, 에너지 공급의 탈 화석화를 실현하기 위한 국가에너지기본계획을 수립하고 추진 중이다. 신재생 에너지의 하나인 해양심층수 열에너지의 자원화 기술은 저탄소 녹색성장을 위한 해양자원의 다각적 이용을 위한 핵심기술로서 자원 확보와 환경개선을 위해 국내 외에서 새롭게 주목을 받고 있다. 해양심층수 에너지의 해양온도차 발전과 냉난방 이용을 대상으로 다음과 같이 연구개발의 경제성 타당성을 분석하였다. 첫째, 1MW급 온도차발전 플랜트에서 해양심층수 및 발전소 온배수를 이용하여 전기를 생산할 경우 경제성은 미흡하나 연구개발을 통해 상용화 규모로 개발하면 전기의 생산 뿐 아니라 식수 및 탄소배출권 등을 고려할 때 경제성이 커질 수 있을 것으로 판단된다. 둘째, 1,000RT급을 대상으로 해양심층수의 냉난방 이용은 경제성은 양호한편이며 특히 탄소배출권을 고려한다면 충분한 경제성을 확보 가능하다. 이를 해양온도차 발전, 담수화, 농수산 이용 등과 연계하여 이용하면 경제적 파급효과가 커질 것으로 판단되어, 조기 실용화 및 보급 확산을 위한 연구개발이 필요하다.
International journal of advanced smart convergence
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제10권2호
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pp.15-20
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2021
We constructed an air-lifted seawater propulsion system for decreasing fuel consumption of the ships. The system has a form of pipes which can be easily installed on the sides of the ship. Seawater mixed with air, will rise along within the pipe, and will be discharged downward. If the directions of inlet / outlet of the pipe are designed properly, a propulsive energy can be obtained. We tested the system with a model ship in Jangsa port at Sokcho-city with a water depth of 2.5 meters. The system was supplied regulated air at 6 bars during the 3 tests. The model ship was moving forward at a rate of 0.18 meters per second. In case of large ships equipped zfrom clean energy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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