지렁이 분변토는 낙엽이나 땅 속의 썩은 뿌리 등을 먹고 장 내의 효소에 의해 부숙화시켜 섭취한 먹이의 80% 이상을 그대로 배설한 질소, 인산, 칼륨 등의 함량이 매우 높고 미생물량도 $10^8$ CFU 이상이 되는 천연비료이다. 또한, 분변토의 단립 구조는 통기성 및 투수성이 매우 우수하며, 비표면적이 크고 양이온 교환용량(2.30-4.60 mg/g-soil)이 높아 탈취 능력이 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 분변토의 특성을 유지하고 내구성을 향상시켜주기 위해 폐 polyurethane form을 binder로 하여 담체를 제조한 후, 이를 충전한 바이오필터를 대상으로 악취가스 중 황화수소의 제거 성능을 평가하였다. 본 담체는 별도의 배지를 사용하지 않고 분변토 자체에 포함된 유기, 무기물질을 이용하고, 분변토 자체에 있는 미생물을 이용하여 황화수소를 제거할 수 있었다. 황화수소 주입직후부터 lag phase없이 100%의 제거효율을 보였다. 공간속도 50 $h^{-1}$인 경우 입구농도 450 ppmv까지 출구에서 황화수소가 검출되지 않았으며, 악취가스의 입구 농도가 증가함에 따라 바이오필터의 제거효율이 감소하여 출구의 황화수소 농도가 증가하였다. 이 후 950 ppmv까지 약 93% 이상의 우수한 제거효율은 보였고, 약 61.2 g $S{\cdot}m^{-3}{\cdot}h^{-1}$의 최대제거용량을 얻을 수 있었다. 90% 이상의 제거효율을 갖는 황화수소의 최대제거용량은 SV 50 $h^{-1}$에서 300 $h^{-1}$로 증가함에 따라, 61.2, 65.9, 84.7, 89.4 g $S{\cdot}m^{-3}{\cdot}h^{-1}$로 증가하다가 SV 400 $h^{-1}$ 에서는 약 59.3 g $S{\cdot}m^{-3}{\cdot}h^{-1}$로 감소하였다. 공간속도의 증가에 따른 최대제거속도$(V_m)$와 포화상수$(K_s)$를 Michaelia-Menten식으로부터 구한 결과, 각각 66.04, 88.96, 117.35, 224.15, 227.54 g $S{\cdot}m^{-3}{\cdot}h^{-1}$로 비례적으로 증가하였으며, 반면 포화상수는 79.97, 64.95, 65.37, 127.72, 157.43 ppmv으로 감소한 후 다시 증가하는 경향을 보였다.
벼는 전 세계 주요 식량 자원 중 하나이며, 특히 아시아 지역에서 벼 경작이 활발히 이루어지고 있다. 벼를 경작하기 위한 논은 다른 작물과 달리 모내기전에 논에 물을 가둬두며, 많은 양의 물이 관개용수로 사용된다. 따라서 신뢰도 있는 관개시기 및 논의 탐지는 효율적인 수자원 관리 및 물 수지 분석을 위해 반드시 필요한 요소이다. 본 연구에서는 MODIS 자료로부터 산출된 개선된 식생지수(Enhanced Vegetation Index, EVI)와 지표수분지수(Land Surface Water Index, LSWI)를 활용하여 관개시기와 논의 공간분포탐지를 실시했다. 한국의 이천 연구지와 일본 Mase 연구지를 대상으로 MODIS 기반의 관개시기 탐지 결과 관측자료와 각각 1일과 8일정도의 차이를 나타냈다. 이 결과는 MODIS 8일 단위 자료의 오차범위 내에서 신뢰도 있는 관개시기 탐지 결과를 나타낸 것으로 판단된다. 또한 관개시기 탐지 결과를 토대로 한국 전체를 대상으로 MODIS 기반의 논을 탐지하고 환경부 토지피복도의 논과 비교하였다. 그 결과, 논이 넓게 분포한 지역에서는 MODIS가 과대평가하는 결과를 나타냈으며, 규모가 작은 논에 대해서는 과소평가하는 결과를 나타냈다. 이는 MODIS 자료의 공간해상도(500m)가 한국 논의 규모를 표현할 정도로 세밀하지 못한 점과 산림, 도시, 호수 및 강 등을 제거하는 과정에서 오차가 발생했을 것으로 판단된다. 또한 Xiao et al.(2005)이 제안한 LSWI에 대한 임계값(+0.05)은 중국을 대상으로 개발된 값으로, 한국 논의 토지피복 복잡성을 잘 반영하지 못하여 오차를 발생시킨 것으로 사료된다. 따라서 신뢰도 있는 관개시기 및 논 탐지를 위해서는 한국 논의 규모 및 토지피복의 이질성을 체계적으로 고려한 LSWI의 임계값을 개발하여 적용할 필요가 있다.
현장규모 (8.6${\times}$2.5${\times}$2.4 m) 및 파이롯트규모 (1.39${\times}$0.89${\times}$0.89 m)의 고온호기산화장치를 이용하여 공기투입량 및 처리온도에 따른 양돈분뇨의 감량화 효율을 검토하였다. 현장규모에서 공기투입장치, 거품제거장치의 설치조건이 양돈슬러리 증발량과 처리온도에 모두 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 현장규모 연구는 3가지의 처리방법 (처리A:공기공급량 120㎥/h, 수중펌프 2대, 소포장치2대: 처리 B: 공기공급량 180㎥/h, 수중펌프 3대, 소포장치 3대; 처리C: 공기공급량 180㎥/h, 수중펌프 3대, 소포장치 4대)으로 실행되었다. 1일 5㎥ 양돈슬러리를 동일하게 투입하면서 얻어진 연구결과, 수위변화, 온도변화 및 증발량은 각각 처리A: 50∼100cm, 31∼$64^{\circ}C$, 55L/$\m^2$ㆍday, 처리B: 40∼90cm, 29∼$52^{\circ}C$, 75L/$\m^2$ㆍday, 처리C: 40∼70cm, 45∼$54^{\circ}C$, 120L/$\m^2$ㆍday이었다. 한편 파이롯트 규모 연구는 반 연속식으로 양돈분뇨를 투입하면서 매일 투입량을 처리1: 50L/2h, 처리2: 50L/3h, 처리3: 40L/3h, 처리4: 60L/4h으로 하여 최대 슬러리 감량조건을 도출하기 위해 수행하였다.
수도(水稻) 증산(增産)의 관건(關鍵)을 이룰 질소효율(窒素酵率)의 증진(增進)을 위하여 생장억제물질(生長抑制物質)로 알려진 Amo-1618(4-hydroxyl-5-isopropyl-2-methyl-phenyl-trimetyl-Ammonium Chloride 1-piperidine Carboxylate)를 수도(水稻)에 처리(處理) 할 때 수량(收量) 및 수량구성요소(收量構成要素)와 질소효과(窒素效果)및 인산(燐酸) 기타 몇가지 무기영양요소(無機營養要素)의 동태(動態)에 미치는 영향을 조사검토(調査檢討)하고자 본실험(本實驗)을 시도(試圖)하였다. 공시품종(供試品種)으로써 수원(水原) 82호(號)를 사용하고 Pot시험(試驗)에 의(依)하였으며 Amo-1618은 10000ppm 농도(濃度)로 분얼초기(分蘖初期) 1 회엽면공급(回葉面供給)하였다. $P^{32}$는 $Ca(H_2P^{32}O_4)_2.\;2H_2O)$ 형태(形態)로 $80\;{\mu}c/pot$ 식 pot 내(內) 토양(土壤)에 공급(供給)하였다. 얻어진 실험결과(實驗結果)는 다음과 같다. 1) Amo-1918은 수도초장(水稻草丈)에 대하여 순이(巡異)를 가져오지 않았으나 분얼수(分蘖數)는 증가(增加)하였고 질소(窒素)와의 상보적(相補的) 효과(效果)(Synergistic effect)를 나타내고 있다. 2) 입중(粒重)과 임실율(稔實率)도 Amo-1618 처리가 이를 증가(增加)시키고 특히 질소다시구(窒素多施區)(3 배량구(倍量區))에서 그 증대효과(增大效果)가 현저(現著)하였다. 3) 수량(收量)도 질소관행구(窒素慣行區)및 다시구(多施區)에 비(比)하여 Amo-1618 처리(處理)한 다시구(多施區)에서 유의성(有意性) 높게 증가(增加)되었고 이 증수효과(增收結果)는 Amo-1618의 각종(各種) 수량(收量) 구성요소(構成要素)에 대한 효과(效果)과 질소효율(窒素效率) 증대효과(增大效果)에 의존(依存)하는 것으로 보인다. 4) Amo-1618에서는 수확기(收穫期)의 이삭의 질소함량(窒素含量)이 증가(增加)되고 특히 Amo-1918 처리(處理)한 질소다시구(窒素多施區)에서 유의성(有意性)있게 증가(增加)하였었으며, 잎과 줄기의 함량(含量)은 많은 차이(差異)가 있었다. 5) 인산(燐酸) 함량(含量)도 이삭에서 Amo-1618 처리(處理)로 현저(現著)히 증가(增加)되었고 이삭으로의 전류(轉流)를 촉진(促進)하고 있다. 6) 가리(加里), 칼슘, 마그네슘, 함량(含量)은 일반적(一般的)으로 Amo-1618 처리(處理)에 의하여 뚜렷한 변화(變化)를 나타내지 않았으나 생육초기(生育初期)의 가리(加里) 함량(含量)은 증가(增加)되었다. 7) $P^{32}$를 사용(使用)한 인산(燐酸) 이용률(利用率)은 Amo-1618 처리(處理)한 질소다시구(窒素多施區)에서 유의성(有意性) 높게 증가(增加) 되었다. 8) 생장조절제(生長調節劑) 또는 생장억제제(生長抑制劑)의 일종(一種)으로 알려진 Amo-1618은 수도수량(水稻收量), 기타, 수량(收量) 구성요소(構成要素)에 대하여 질소다비(窒素多肥)와의 현저한 상보적(相補的) 효과(效果)로 증수(增收)를 가져온다는 것이 밝혀졌으나 그 원인(原因)으로써 Amo-1618이 대사과정(代謝過程)에서 질소다시(窒素多施)와 관계하는 내비성(耐肥性)의 증대(增大), 내병성(耐病性) 증가(增加)들에 영향을 미칠뿐아니라 흡수능(吸收能)과 이삭에 대한 전류(轉流)를 증대(增大)하는 효과(效果)에 의한다는 점(點)등 그 근거(根據)를 제문헌(諸文獻)에 입각(立脚) 고찰(考察)하였다.
항공방제, 특히 무인헬기에 의한 병해충 방제작업은 작업 자체의 편리성, 기동성, 생력 방제, 생산비 절감, 농촌 노동력 완화, 넓은 면적에 적기 일제 방제, 긴급 추가방제시의 효과 등(Nakashima 등, 2002) 유리한 측면이 많아 일본에서는 이용실적이 급격히 증가하는 추세이다. 우리나라에서도 1960년대 말 대여한 유인헬기로 김제, 김포, 김해 등지에서 이삭도열병과 이화명충에 대한 방제작업을 실시하여(식물환경연구소, 1970) 방제효율, 약해 문제 등 장단점을 비교적 상세히 검토하였다. 그 후 항공방제에 대한 적용약제 선발시험이 실시되었으나(농촌진흥청 2002~'03) 무인헬기에 의한 포장에서의 방제시험은 본 시험이 첫 단계라 생각된다. 본 시험 결과 잎도열병과 잎집무늬마름병의 발생정도가 초기에는 대체적으로 균일한 편이었으나 1차 방제 후의 정도에 차이가 있는 것은 약효의 측면도 있으나 고온 저습 상태의 지속, 벼의 성장에 따른 기주체 저항력의 증가, 포장별 비배관리에 따른 복합적인 요인이 작용했기 때문이라 생각된다. 예를 들어 포장 2의 경우 금년에는 시비를 하지 않았으나 벼의 생육상태와 번무도를 볼 때 전년도까지 많은 량의 질소질 비료가 투여 되었던 것으로 추측된다. 따라서 우수한 약제를 사용하더라도 과비상태에서는 병 발생이 많기 때문에(Kim 등, 1985) 약제방제 효과는 미흡하기 마련이다. 금년도 시험을 실시한 5개의 포장은 각각 다른 농가포장을 이용했기 때문에 무인헬기에 의한 방제효과를 단적으로 판정하기는 어려운 실정이다. 무인헬기에 의한 병해충 방제효과는 벼 뿐 아니라 잡초(農林水産航空協會, 2003), 채소류, 과수, 산림병해충에 대하여 실용성이 입증된 상태지만 우리나라에서 무인헬기를 본격적으로 도입, 방제작업에 활용하기 위해서는 다음 사항들이 고려되어 할 것이다. 1. 동일 포장에서 균일한 경종방법에 의한 시험 2. 병해충의 발생이 다른 기상조건하에서의 연차적 시험 3. 환경영향평가 등 결론적으로 위의 미비점이 보완되어 충분한 연구 자료가 뒷받침 된다면 무인헬기를 이용한 농작물, 산림병해충방제에 획기적인 계기가 마련될 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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