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Is nuclear energy a better alternative for mitigating CO2 emissions in BRICS countries? An empirical analysis

  • Hassan, Syed Tauseef;Danish, Danish;khan, Salah-Ud-Din;Baloch, Muhammad Awais;Tarar, Zahid Hassan
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제52권12호
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    • pp.2969-2974
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    • 2020
  • Looking at the recent studies, nuclear energy and carbon dioxide (CO2) emissions nexus shows inconclusive result. To further explain nuclear energy-pollution nexuses this study is an attempt to analyze the impact of nuclear energy on pollution reduction for BRICS countries covering data for the period from 1993 to 2017. This study conducts advanced panel techniques such as Continuously-Updated Fully-Modified (CUP-FM) and Continuously-Updated Bias-Corrected (CUP-BC) for long run estimation. Our results support the notion that nuclear energy reduce CO2 emissions. Also, renewable energy corrects environmental pollution in BRICS countries. The magnitude of the coefficient of nuclear energy is less as compared to renewable energy, implying that nuclear is less effective in reducing environmental pollution. The findings offer significant policy understandings and suggestions not only for BRICS economies but for developing countries as well in designing suitable nuclear energy-growth-carbon policies.

Drained cylindrical cavity expansion in K0-consolidated anisotropic soils under biaxial in-situ stresses

  • Cao, Xiaobing;Zhang, Junran;Sun, De'an
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제28권5호
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    • pp.493-503
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    • 2022
  • Cavity expansion is a classical problem in the field of solid mechanics with a wide range of applications in geotechnical and petroleum engineering. A drained solution is developed for cylindrical cavity expansion in anisotropic soils under biaxial in-situ stresses using a K0-based anisotropic modified Cam-clay model (K0-AMCC). The problem is formulated by solving differential equations using an auxiliary variable, which provides analytical expressions for the volume and four stress components of the soil around the cylindrical cavity. The solution is validated by comparisons with existing well-developed solutions. The results show that the present solution well captures the cavity expansion responses in anisotropic soils under biaxial in-situ stresses, and removes limiting assumptions that the cylindrical cavity expands under uniform in-situ stress in isotropic soils. The elastic-plastic boundary of the expanding cylindrical cavity in K0-consolidated anisotropic soils under biaxial in-situ stresses is a circle rather than an ellipse in isotropic soils, and the mathematical proof is provided in detail.

Coupling numerical modeling and machine-learning for back analysis of cantilever retaining wall failure

  • Amichai Mitelman;Gili Lifshitz Sherzer
    • Computers and Concrete
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    • 제31권4호
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    • pp.307-314
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    • 2023
  • In this paper we back-analyze a failure event of a 9 m high concrete cantilever wall subjected to earth loading. Granular soil was deposited into the space between the wall and a nearby rock slope. The wall segments were not designed to carry lateral earth loading and collapsed due to excessive bending. As many geotechnical programs rely on the Mohr-Coulomb (MC) criterion for elastoplastic analysis, it is useful to apply this failure criterion to the concrete material. Accordingly, the back-analysis is aimed to search for the suitable MC parameters of the concrete. For this study, we propose a methodology for accelerating the back-analysis task by automating the numerical modeling procedure and applying a machine-learning (ML) analysis on FE model results. Through this analysis it is found that the residual cohesion and friction angle have a highly significant impact on model results. Compared to traditional back-analysis studies where good agreement between model and reality are deemed successful based on a limited number of models, the current ML analysis demonstrate that a range of possible combinations of parameters can yield similar results. The proposed methodology can be modified for similar calibration and back-analysis tasks.

pH 와 온도(溫度)에 따른 토양(土壤)의 규산(硅酸) 흡(吸) · 탈착(脫着)에 대(對)한 역학적(力學的) 연구(硏究) (Kinetics of Silica Sorption and Desorption in Soil as affected by pH and Temperature)

  • 이상은
    • 한국토양비료학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.342-356
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    • 1992
  • 규산(硅酸)의 흡(吸) 탈착기구(脫着機構)를 밝히기 위하여 pH 3수준(水準)(pH 5, 6.5, 8)과 온도(溫度) 3수준(水準)을 두고 stirred-flow 방법(方法)을 이용(利用)한 kinetic study를 실내실험(室內實驗)으로 수행(遂行)하였다. 실험(實驗) 결과(結果)는 아래와 같다. 1. 규산(硅酸)의 흡(吸) 탈착량(脫着量)은 실험기간내(實驗期間內)에 최대치(最大値)에 도달(到達)하지 않고 계속(繼續) 증가(增加)하였다. 2. 규산(硅酸)의 흡(吸) 탈착량(脫着量)은 pH증가(增加)와 온도(溫度) 증가(增加)에 따라 크게 증가(增加)하였으며 pH의 영향(影響)은 온도(溫度)의 영향(影響)에 비(比)하여 컸다. 3. 규산(硅酸)의 등온(等溫) 흡착(吸着)은 C type 형태(形態)인 것으로 나타났으며 Freundlich 등온(等溫) 흡착식(吸着式)을 따르는 것으로 나타났다. 4. 탈착(脫着) 과정후(過程後)의 pH 변화(變化)는 낮은 pH처리(處理) 조건(條件)(pH 5, 6.5)에서는 증가(增加)하는 반면(反面) 높은 pH 조건(條件)에서는 감소(減少)하였다. 위의 결과(結果)들을 종합(綜合)하여 볼때 규산(硅酸)의 토양흡착(土壤吸着) 기구(機構)는 다분자층(多分子層) 흡착(吸着)으로서 흡착(吸着)된 규산(硅酸)이 새로운 흡착(吸着)자리를 제공(提供)하나 흡착(吸着)에너지는 흡착량(吸着量)이 배가(培加)될수록 지수적(指數的)으로 감소(減少)되며, 한편 pH 조건(條件)에 따라 흡착(吸着) ligand 형태(形態)가 변(變)하는 것으로 보였다. 5. 규산(硅酸) 흡(吸) 탈착(脫着)의 역학(力學)은 first-order와 parabolic diffusion 역학(力學) 등식(等式)에 잘 부합(附合)되나 이들을 이용(利用)한 흡착기구(吸着機構)에 대(對)한 설명(說明)은 본(本) 실험(實驗)에서 어려웠다. 6. First-order와 parabolic diffusion 역학(力學) 등식(等式)에 사용(使用)되는 fraction term(Fa와 Fd)은 반응속도(反應速度)에 미치는 온도(溫度)의 영향(影響)의 평가(評價)시 나쁜 영향(影響)을 끼치므로 이에 대(對)한 연구(硏究)가 필요(必要)한 것으로 보였다.

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불포화토 내 강우침투에 따른 포화깊이비를 고려한 사면안정해석 (Analysis of Slope Stability Considering the Saturation Depth Ratio by Rainfall Infiltration in Unsaturated Soil)

  • 채병곤;박규보;박혁진;최정해;김만일
    • 지질공학
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    • 제22권3호
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    • pp.343-351
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    • 2012
  • 본 연구는 기존에 제안된 무한사면 안정해석식을 바탕으로 불포화토 내에 강우침투 시 지표로부터 시간에 따른 토층의 포화깊이비를 새로운 변수로 삽입하여 무한사면 안정해석 수정식을 제안하고자 하였다. 이를 위해 기존에 고려하지 못했던 시간에 따른 포화깊이비와 지표하 흐름 깊이의 개념을 새로이 도입하였으며, 유사동력학적 습윤지수 이론에서 도출되는 해석대상 지역의 유효상부기여면적, 지표하흐름 깊이, 포화깊이비를 계산하고, 이를 토대로 시간에 따른 포화깊이비를 반영한 무한사면 안정해석을 수행하도록 하였다. 이를 통해 실질적인 시간에 따른 강우의 변화양상과 사면 안전율 변화를 계산할 수 있게 되었다. 한편, 본 연구에서는 Park et al. (2011 a)가 실시한 불포화토 칼럼시험을 통한 강우침투 속도분석 결과를 바탕으로 본 연구에서 제안한 식을 이용하여 토층의 포화깊이비를 고려한 사면안정해석을 실시하였다. 이 해석을 통해 편마암 풍화토의 토층 내 강우 침투속도를 고려하여 포화깊이비가 변화함에 따른 안전율의 변화를 파악할 수 있었다. 해석결과에 의하면, 연속강우의 경우 안전율이 1.3 이하로 감소하는 시간이 강우강도 20 mm/h 조건에서 2.86 ~ 5.38시간이고, 강우강도 50 mm/h 조건에서는 1.34 ~ 2.92시간으로 나타났다. 반복강우의 경우, 안전율이 1.3 이하가 되는 시간은 강우조건별로 3.27 ~ 5.61시간으로 나타났다. 따라서, 토층 내 강우침투속도 차이에 따른 포화깊이비 변화를 고려한 무한사면의 안전율 변화 파악이 가능하였다.

CCA 목재방부제 설치지역 토양의 크롬.구리.비소 분포와 PAN 지시약을 이용한 CCA 방부목의 현장 검출방법 개발 (Leaching of Chromium, Copper and Arsenic in Soils and Rapid Identification of CCA-Treated Woods Using Modified PAN Stain)

  • ;;;김민수;함광준;임경재;양재의;옥용식
    • 한국토양비료학회지
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    • 제43권1호
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    • pp.60-67
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    • 2010
  • 목재방부제는 목재의 수명 연장을 위해 오랜 기간 사용되어 왔으나 이중 상당수는 환경에 유해한 금속을 다량 함유하고 있다. 특히 전세계적으로 목재방부시장을 점유하고 있는 크롬 구리 비소계열의 목재방부제 CCA (Chromated Copper Arsenate)는 환경에 유해한 독성 금속류로 구성되어 인체에 대한 피해와 환경오염에 대한 우려가 지적되고 있다. 미국의 경우 플로리다 주를 비롯하여 CCA 오염지역에 대한 복원사업을 추진하였으며 주별 CCA 오염도를 조사한 바 있다. 그러나 국내의 경우 목재방부제의 사용으로 인한 토양오염에 대한 연구는 극히 미비한 실정이므로 CCA에 대한 환경적 측면에서의 평가가 절실하다. 본 연구는 국내에서 가장 널리 사용된 목재방부제인 CCA를 선정하여 목재방부제 설치지역 토양의 깊이별 크롬 구리 비소 농도를 측정하였으며 국내에 널리 산재된 CCA 방무목 설치지역을 현장에서 효율적으로 검출할 수 있는 간이 PAN 지시약을 개발하고자 수행하였다. 토양 시료는 0~70cm 깊이에서 채취하였고 방부목은 목재 깊이별로 구분하여 채취한 후 산분해하였고 AAS를 이용하여 각 원소의 전함량을 측정하였다. 토양 중 비소와 구리는 0~1 cm에서 각각 34.38 mg/kg, 33.65 mg/kg 였으나 70 cm에서는 1.72 mg/kg, 7.84 mg/kg로 토양 깊이에 따라 급격히 감소하였다. 원소별 이동성의 경우 비소가 타 원소(크롬, 구리)에 비해 상대적으로 이동성이 높은 것으로 평가되었다. 목재 시료의 경우 내부보다는 표면 (외부)의 농도가 높게 나타났으며 각 원소별로 1,000~5,000 mg/kg의 수준으로 검출되었다. 현장에서 CCA 방부목을 효율적으로 판단하기 위한 지시약의 조성을 개발하고자 다양한 종류 및 농도의 용매와 PAN의 농도를 조절하며 발색 시간과 정도를 측정한 결과 100% 아세톤을 용매로 0.1% 수준의 PAN을 조제하는 경우 가장 �裏� 시간에 발색하여 현장에서 방부목을 효율적으로 검출할 수 있을 것으로 평가되었다.

배지경 포트재배에서 비료용액의 NO3-:NH4+ 비율이 고추의 생장 및 수량에 미치는 영향 (Influence of NO3-:NH4+ Ratios in Fertilizer Solution on Growth and Yield of Hot Pepper (Capsicum annuum L.) in Pot Cultivation)

  • 이호진;최종명;장성완;정석기
    • 원예과학기술지
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    • 제31권1호
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    • pp.65-71
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    • 2013
  • 시설하우스 내에서 포트재배 할 때 관비용액의 $NO_3{^-}:NH_4{^+}$ 비율이 고추(Capsicum annuum L.)의 지상부 생장과 수량에 미치는 영향을 구명함으로써 고추 재배를 위한 시비 프로그램 확립의 기초 자료를 확보하고자 본 연구를 수행하였다. 연구의 목적을 달성하기 위하여 $NO_3{^-}:NH_4{^+}$ 비율을 0:100(A), 27:73(B), 50:50(C), 73:27(D), 100:0(E)을 조절한 처리를 만들고, 무시비구(F)를 대조구로 삼아 총 6처리를 두어 실험하였다. 포트재배에서 정식 62일 후 생체중, 건물중 및 엽수는 $NH_4{^+}$를 100% 시비한 E 처리에서 감소하였으나 A, B, C 및 D 처리간에는 통계적 차이가 인정되지 않았다. 그러나 착과수는 A와 B에서, 생과중은 A에서 많거나 무거웠으며 C, D, E 처리 순으로 유의성 있게 감소하였다. 정식 62일 후 건물중을 기초로 한 고추 잎의 무기원소 함량을 분석한 결과 $NH_4{^+}$ 시비비율이 높을수록 식물체 N 및 P 함량이 증가하였다. 반면 $NH_4{^+}$ 비율이 높을수록 양이온인 K, Ca, Ng의 식물체 함량이 감소하였다. 그러나 미량원소 중 양이온인 Fe, Mn, Zn 및 Cu의 식물체내 함량이 증가하는 경향을 나타내었다. 정식 62일 후 상토를 분석한 결과 $NH_4{^+}$ 비율이 높아질수록 EC는 상승하고 pH가 낮아졌다. $NH_4{^+}$ 비율이 높아질수록 근권부의 총 질소 농도가 높아지는 경향을 보였지만 처리간 차이가 뚜렷하지 않았고, $Ca^{{+}{+}}$$Mg^{{+}{+}}$ 농도가 유의하게 낮아졌다. 이상의 결과를 고려할 때 시설하우스내 포트 재배에서 고추의 생산량 증가를 위한 관비용액의 적정 $NO_3{^-}:NH_4{^+}$ 비율은 73:27(B) 또는 100:0(A)이며, 영양생장을 위해서는 B, 생식생장을 위해서는 A와 유사하게 $NO_3{^-}:NH_4{^+}$ 비율을 조절하는 것이 바람직하다고 판단하였다.

Behavior and Analysis of Laterally Loaded Model Pile in Nak-dong River Fine Sand

  • Kim, Young-Su;Seo
    • 한국지반공학회지:지반
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    • 제14권3호
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    • pp.25-46
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    • 1998
  • 본 논문은 낙동강 유역의 사질토 지반에 매입되어 수평 하중을 받는 모형 강관 말뚝의 수평 거동의 결과를 관찰하였다. 본 연구의 목적은 말뚝의 수평 거동에 대한 말뚝의 근입길이, 지반 상대밀도, 하중 재하속도, 말뚝두부의 구속조건, 그리고 지반내의 이질층의 영향에 관하여 실험적인 연구를 수행하고 이러한 영향들을 정량화 할 수 있는 실험결과를 얻었다. 또한, 수치해석 (p-y method. modifiled Vlasov method, Characteristic Load Method:CLM) 결과들과 비교 되었다. 본 연구에서 Vlasov 해석법에 기초한 new parameter는 깊이에 비례하는 지반반력 (KhD=nhizn)에 대하여 적용할 수 있도록 개발하였다. p-V해석 모델은 비선형 거동이며, 수평하중을 받는 깊은 기초의 설계에 유효한 방법이다. Characteristic load method (CLM)이라 불 리는 새로운 방법은 P-V해석법 보다 간편하며, p-V해석법에 의한 결과와 잘 일치하고 있다. CLM방법은 무차훤 변수들의 관계들로부터 수평 하중을 받는 말뚝들의 비선형 거동을 특성화 하기 위하여 차원 해석을 이용하고 있다. p-y해석법과 수정 Vlasov방법에 이용하는 지반반력 계수와 극한 지반반력들은 직접 전단시험 결과들을 역 해석하여 구하였다. 직접전단 시험에 의한 지반반력 계수와 극한 지반반력들의 수평거동 예측에 이용하기 위한 수정계수들은 각각 0.014~0.05, 0.2~0.4로 나타났다. p-y analysis. modified Vlasov method (new ${\gamma}$ parameter), CLM에 의한 수치해석 결과들은 상대밀도가 증가할수록 실험결과들과 잘 일치하는 것으로 나타났다. 또한 y/D=0.2 이하에서 CLM 방법의 적용성이 입증되었다.

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L-글루타민산 생산균 Brevibacterium lactofermentum의 Bacteriophag에 관한 연구 (Studies on the Bacteriophages of Brevibacterium lactofermentum)

  • 이태우
    • 미생물학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.97-130
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    • 1979
  • Many industrial processes those employ bacteria are subjected to phage infestations. In L-glutamic acid fermentions using acetic acid, the phage infestations of the organisms have been recently recognized. In efforts to elucidate the sources of phage contamination involved in the abnormal fermentation, a series of study was conducted to isolate the phages both from the contents of abnormally fermented tanks and the soil or sewage samples from the surroundings of a fermentation factory, to define major charateristics of the phage isolates, and finally to determine the correlation between the phage isolates and temperate phages originating from the miscellaneous bacterial species isolated from the soil or sewage samples. The results are summarized as follows; 1) All phages were isolated from the irregular fermentation tanks and soil or sewage samples, and they were designated as phage PR-1, PR-2, PR-3, PR-4, PR-5, PR-6, and PR-7, in the order of isolation. These PR-series phages were proved to be highly specific for the variant strains of Br. lactofermentum only, namely, phage PR-1 and PR-2 for Br. lactofermentum No. 468-5 and phage PR-3~PR-7 for Br. lactofemrentum No. 2256. By cross-neutralization test, the 7 phagescould be subdivided into 3 groups, i. e., phage PR-I and PR-2 the first, phage PR-3, PR-4, PR-5, PR-6 the second, and the phage PR-7 the third. 2) The 7 phages were virulent under the experimental conditions. They produced plaques with clear and relatively sharp margins without distinct halo. The mean sizes of plaques were 1.5mm in diameter for phage PR-1 and PR-2, and 1. Omm for phages PR-3~PR-7. Double layer technique modified by Hongo and described by Adams, was applied to assay of the PR-series phages. The factors influencing the plaques were as follows;young age cells of host bacteria cultured for 3-6 hours represented the largest number and size, optimum was pH 7.0, incubation temperature was $30^{\circ}C$, and agar concentration and amount of overlayer medium were 0.6% and 0.2ml, respectively. 3) PR-series phages were stable in 0.05M tris buffer and 0.1M ammonium acetate buffer solution. The addition of $5{\times}10^{-3}M$ magnesium ion effectively increased the stability. Thermostability experiments indicated that PR-series phages were stable at the teinperture between $50^{\circ}{\sim}55^{\circ}C$ in nutrient medium, $45^{\circ}{\sim}50^{\circ}C$ in buffer solution. However, the phages mere completely inactivated at 603C and 65$^{\circ}$C within 10 minutes. The phages were stable at the range of pH6~9 in nutrient medium and of pH 8-9 in buffer solution, respectively. Exposure of the phages to UV for 25, 60 and 100 seconds resulted in the complete loss of infectivily, respectively. 4) Electron microscopy showed that PR-series phage particles exhibited rather similar morphology, differing in the size All of PR-series phages had a multilateral head and had a simple long tiil about three to five times long as compared with head. By the size, phage PR-1 and PR-2, PR-3, PR-4, PR-5, and PR-6 and PR-7 were classified into same groups, respectively. The head and tail size of phage PR-1, PR-5, PR-5(T) and PR-7 were 85nm, 74nm and 235nm and 350mm, and 72nm and 210nm, respectively. 5) Nucleic acids of PR-series phages were double stranded DNA. The G+C contents of phage PR-1, PR-5 and PR-7 were 56.1, 52.9 and 53.7, respectively. The values of G+C contents derived from the $T_m$ were in agreement with the chemically determined values. 6) PR-series phages effectively adsorbed on their host bacteria at the rate of more than 90% during 5 min. K value for phage PR-1, PR-5 and PR-7 were calculated to be $6{\times}10^9 ml$ per minute, respectiveky. The pH of the medium did effect adsorption rate, but both temperature and age of host cells did not. Generally, optimum adsorption condition of phages seemed to be almost same as optimum growth conditions of host bacteria. 7) In one-step growth experiments, the latent periods at $30^{\circ}C$ for PR-1, and PR-7 were about 70, 50 and 55 min, respectively. The corresponding average burst size was 200, 70 and 90, respectively. Lpsis period according to the multiplicity of infection and a phage series. In case of m. o. i. 100, strain No. 2256 (PR-5) and No. 468-5(PR-1) failed to grow and turbidity decreased after 50 and 70min, respectively. 8) In the lysate of a plaque purified phage PR-5 infected bacteria, there observed 2 types ofphage particles, i. e., phage PR-5 and PR-5 (T) of similar morphology but differing at the length of phage tail, and phage tail like particles. The phage taillike particles could be divided into 4 types by the length. Induction experiments of Br. lactofermentum with UV irradiation, mitomycin C or bacitracin treatment produced neither phage PR-5 (T) or phage tail-like particles. 9) No lysis occured when the growth of 7 strains of miscellaneous bacteria, isolated from soil and sewage samples, were inoculated with either phage PR-5 (T) or phage tail-like particles the inoculation of phage PR-5 pellet resulted in the growth inhibition of the orgainsms in the spot test. The lysates obtained from 3 miscellaneous soil derived bacteria following mitomycin C treatment the growth of Br. lactofermentum, but did not lyze the bacterium.

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해충저항성 Bacillus thuringiensis (Bt) 벼의 환경위해성 평가: 해충저항성 Bt벼가 물벼룩(Daphnia magna)에 미치는 영향 (Evaluation and Assessment of Biosafety for Bacillus thuringiensis (Bt)-transgenic Rice: Responses of Daphnia magna Fed on Bt-transgenic Rice Variety)

  • 오성덕;신혜철;손수인;이기종;김효진;류태훈;이장용;박범석;권순종;서석철;박종석
    • Journal of Applied Biological Chemistry
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    • 제54권4호
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    • pp.296-302
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    • 2011
  • 해충저항성 Bacillus thuringiensis (Bt) 벼와 낙동벼의 비표적 생물체인 물벼룩(Daphniamagna)에 대한 급성독성시험을 실시한 결과, 해충저항성 Bt벼의 48시간-$EC_{50}$은 4,429.13 mg/L(95% 신뢰한계는 3908.130~5020.363 mg/L), 무영향 농도(NOEC)는 1,800 mg/L이었고, 낙동벼는 48시간-$EC_{50}$은 2,889.56mg/L (95% 신뢰한계는 1,073.407~6,854.321 mg/L), 무영향농도는 1,000 mg/L이었다. 처리기간 중 해충저항성 Bt벼와 낙동벼간의 급성독성에 영향을 미칠 수 있는 요인은 발생하지 않았다.