• 대한화학회지
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• 제66권3호
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• pp.202-208
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• 2022

본 연구는 악취 제거용 반응조를 제작한 후, 현장 시험을 통해 마그네시아(MgO)를 이용하여 돈분 폐수에서 발생하는 악취를 최대한 저감하기 위한 최적 조건을 얻고자 하였다. 이를 위해 마그네시아의 충진양, 돈분 폐수의 주입량, 폭기 방식, 폭기양, 폭기 시간이 고려되었다. 현장 시험은 돈분 폐수 저장소를 갖추고 있는 청운 가축농장에서 실시하였다. 돈분 폐수(500 kg) 무게 대비 마그네시아의의 첨가량을 증가시킬수록 암모니아와 황화수소의 발생량은 점차적으로 감소하는 경향을 보였다. 현장시험 결과, 반응조에 마그네시아를 0.8% 첨가하여 2일 동안의 폭기 시 돈분 폐수 중의 암모니아(NH₃)는 65%, 황화수소(H₂S)는 77% 감소하였다. 반응조 안의 돈분 폐수의 초기 pH는 8.2이었고 마그네시아를 0.8%까지 넣었을 때의 pH는 9.2를 나타내었다. 이러한 경향으로 비추어 볼 때, 마그네시아가 돈분 폐수 내의 pH를 점차적으로 상승시켜 약알칼리 상태로 만든다는 것을 알 수 있었다. pH가 증가함에 따라 폐수 내에 존재하는 암모니아 가스의 일부분은 공기 중으로 기화되고, 나머지 일부는 용해되어 있는 마그네슘이온, 인산이온과 화학결합한 후 침전되어 제거된다. 기존에 가축 농가의 대부분은 돈분 폐수의 악취를 제거하여 퇴비로 만들기 위해서 미생물을 활용한 6개월간의 폭기 과정을 거쳐야 했다. 대조적으로 미생물 활동에 영향이 없는 화학적 반응을 통해서 2일 내에 돈분 폐수로부터 악취를 저감할 수 있는 효과를 현 연구를 통해 입증하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제41권1호
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• pp.41-49
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• 2022

BACKGROUND: The main source of ammonia in soils, South Korea is agricultural emissions (e.g., fertilizer application and livestock manure), with the recent emission inventories reporting them to be approximately 80% of the total emissions. Ammonia as a pollutant is originated largely from agricultural activity and is an important contributor to air quality issues in South Korea. The importance of ammonia in agricultural land is also emerging. In this study, the characteristics of ammonia emission from Chinese cabbage cultivation fields with application rates of urea sere were evaluated. METHODS AND RESULTS: The ammonia emission characteristics were investigated at the different urea application rates (0, 160, 320, and 640 kg ha-1) and the ammonia emission factor in the Chinese cabbage cultivation field was calculated. As application rate of urea application increased, ammonia emissions increased proportionally. In 2020 and 2021, cumulative ammonia emissions with urea 320 kg ha^-1 treatment were 39.3 and 35.2 kg ha^-1, respectively for 2020 and 2021. When urea fertilizer was applied, the ammonia emission factors were 0.1217 and 0.1358 NH₄⁺-N kg N kg^-1 in 2020 and 2021, respectively. CONCLUSION(S): Ammonia emissions increased as application rate of urea increased, and the average ammonia emission factor of the Chinese cabbage cultivation field for two years was 0.129 NH₄⁺-N kg N kg^-1.

• 한국초지조사료학회지
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• 제34권2호
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• pp.129-140
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• 2014

본 연구는 농 식품부산물 중 비지박, 사자발약쑥 그리고 커피박의 유효미생물 (L. acidophilus ATCC 496, L. fermentum ATCC 1493, L. plantarum KCTC 1048, L. casei IFO 3533) 발효 사료원이 젖소 급여용 TMR (대조구) 중 대두박을 주로 대체한 각 비지박 (SC), 발효 비지박 (FSC), 발효 비지박+발효 사자발약쑥 부산물 (1:1, DM basis, FSCS) 3, 5, 10% 그리고 발효 비지박 + 발효 커피박 (1:1, DM basis, FSCC) 3, 5, 10%의 반추위 내 미생물 발효특성을 알아보기 위해 9처리구를 이용하여 3반복으로 in vitro 시험이 실시되었다. 배양 6~8시간대에 FSCS와 FSCC 처리구는 SC와 FSC 처리구에 비해 높은 pH 수준을 유지하였고, 대조구에 비해 낮은 pH 수준을 유지하였다 (p<0.05). 또한 배양 24시간대 FSC와 FSCC 3% 처리구는 가장 높은 pH를 유지하였다 (p<0.05). Gas 생성량은 배양 4~10시간대까지 FSCS와 FSCC 처리구가 대조구 보다 유의적으로 높았으나 SC와 FSC 처리구 보다 낮은 결과를 나타내었다 (p<0.05). 건물소화율은 배양 12시간대까지 FSC 처리구에서 유의적으로 높았고 (p<0.05), 24시간대에는 FSCS 10% 처리구가 가장 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05). $NH_3-N$ 함량은 배양 4시간대까지 대조구에서 가장 낮았고 (p<0.05), 24시간에서는 FSC 처리구가 가장 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05). 미생물단백질 합성량은 배양 시작 시 FSC, FSCS 그리고 FSCC 처리구가 4종의 Lactobacillus spp.에 의한 발효 때문에 대조구와 SC 처리구에 비해 높았으며 (p<0.05), 배양 10시간대 FSC 처리구 보다 SC, FSCS 그리고 FSCC 처리구에서 유의하게 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05). Total VFA 농도는 배양 6~12 시간대에는 FSC 처리구에 유의하게 높았고(p<0.05), 배양 24시간대에는 FSCS 처리구에서 가장 높았다 (p<0.05). Acetate 농도는 배양 0~12 시간대에 FSC 처리구에서 가장 높았으며 (p<0.05), 24시간대에는 FSCS 5, 10% 처리구에서 가장 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05). Propionate 농도는 FSC 처리구가 배양 0~10시간대까지 가장 높았으며 (p<0.05), 전체 배양기간 동안 FSCS 5, 10% 처리구와 FSCC 처리구에 비해 높은 경향을 나타내었다. Acetate/Propionate 비율은 배양 12시간대에 SC 처리구에서 가장 높았으며, 배양 24시간대에는 FSCS 3% 처리구가 가장 낮은 결과를 나타내었다 (p<0.05). $CH_4$ 가스 생성량은 FSC 처리구에서 배양 0~10시간대까지 가장 높았으며 (p<0.05), 24시간대에는 가장 낮은 결과를 나타내었다 (p<0.05). 배양 4~10시간대까지 FSCS와 FSCC 처리구는 SC와 FSC 처리구에 비해 유의하게 낮은 $CH_4$ 가스 생성량을 나타내었고 (p<0.05), 사자발약쑥과 커피박 함량이 증가할수록 $CH_4$ 가스 생성량은 배양 종료 시까지 낮은 경향을 나타내었다. 따라서, 본 in vitro 시험에서 젖소 급여용 TMR에 SC, FSC, FSCS 그리고 FSCC의 대체효과는 FSC 처리구에서 배양 초기부터 12시간대까지 반추위 내 미생물 발효 특성이 가장 높았다. FSCS와 FSCC 처리구는 배양 6~8시간대 부터 반추위 내 미생물 작용이 높아지는 특징을 나타내었으나, 배양 시작 후 6~8시간대까지 gas 생성량 및 $CH_4$ 가스 발생량은 낮아지는 특징을 나타내었다. 이와 같은 결론은 FSC는 젖소용 TMR 사료원 대체 효과가 높으며, TMR 사료원 중 FSCS와 FSCC 대체효과는 배양 초기 다소 낮은 반추위 내 미생물 발효 특성을 나타내었으나 $CH_4$ 저감효과를 나타내었다. 또한 배양 후기에는 SC와 FSC의 반추위 내 미생물 발효 특성과 비슷한 경향을 나타내어 TMR 사료원으로써 이용 가치가 높을 것으로 사료된다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제17권3호
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• pp.171-180
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• 2011

각 시판되고 있는 식물을 2개의 그룹으로 나눠 첨가 후 각 시간별 배양을 실시한 후 pH, $NH_3$, VFA 발생량, 총 가스발생량, $H_2$, $CO_2$, $CH_4$ 발생량을 조사하였다. 그룹 1은 상추와 대파첨가구에서 암모니아 농도가 높았고 고추첨가구에서 낮았다 (P<0.05), 그룹 2는 마늘첨가구에서 암모니아 농도가 낮았고 (P<0.05) 깻잎, 무순과 부추첨가 구에서 높았다 (P<0.05). 마늘과 고추첨가구에서 단백질분해과정 중 아미노산에서 암모니아로 분해되는 과정에 영향을 미쳤을 것으로 사료된다. 총 VFA 농도는 대파첨가구에서 유의적으로 높았으나 (P<0.05) 그 외 시험구에서는 대조구와 차이가 없었다. Acetate와 propionate의 비율에서 볼 때 마늘첨가구가 propionate의 량이 상대적으로 증가한 것을 알 수 있었다. 모든 처리구가 대조구에 비해 가스발생량이 대체로 높았으며, 대파와 양파 첨가구가 유의적으로 높았다 (P<0.05). 마늘과 깻잎 첨가구를 제외한 모든 처리구에서 가스 발생량이 유의적으로 높았다 (P<0.05). 생강목에 속하는 강황과 생강첨가구는 pH와 총 가스발생량에서 비슷한 결과를 나타냈으며 in vitro 발효를 높였다. 마늘첨가구는 반추위내 총 가스발생량이 대조구와 유의적인 차이가 없었다 (P<0.05). 모든 시험구에서 총 가스발생량과 $CO_2$ 발생량은 대체로 유사한 경향을 보였다. 마늘첨가구는 총 가스발생량은 대조구와 차이가 없었으나 $CO_2$ 발생량은 대조구보다 유의적으로 높았다 (P<0.05). 마늘첨가구의 $CH_4$ 발생량은 배양시간과 관계없이 매우 낮은 수준을 유지했으며 48시간 배양 후 대조구의 약 1/3 수준으로 낮았다 (P<0.05). $H_2$는 거의 모든 시험구에서 미량 발생되었는데, 대조적으로 마늘첨가구에서만 매우 높은 수준으로 검출되었다. 마늘첨가구에서 g단위 DM 당 $CH_4$ 발생량이 현저히 낮았으며 다른 처리구는 대체로 대조구에 비해 높았다. 본 시험에서는 allium속의 마늘, 부추, 양파, 파를 포함한 시판 중인 채소를 이용하여 in vitro 발효조절시험을 실시하였는데 특정 식물들은 in vitro 발효 대사에 영향을 주었으며 특히 마늘 첨가는 $CH_4$ 생성에 직접적으로 영향을 준 것으로 사료된다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제45권1호
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• pp.41-48
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• 2003

본 연구는 효모배양물을 육계에 수준별로 급여하여 두 차례의 사양실험을 시행하였다. 각각의 실험에서 처리구는 사료내 효모배양물 수준을 0, 0.1, 0.2, 0.4%로서 전체 4개의 처리구를 두었다. 실험 1에서는 처리구당 60수씩 총 240수를 환경조절형 계사에 수용하였으며, 계사내 유해가스에 미치는 영향을 고찰하였다. 실험 2에서는 처리구당 5반복, 반복당 16수로 80수씩 전체 320수를 이용하였으며, 육계의 생산성, 장내 미생물의 변화, 혈중 콜레스테롤 및 ND 항체가를 측정하였다. 사육 전기 3주간에 급여된 사료의 조단백질과 에너지 수준은 각각 21.5%, ME 3,100kcal/kg으로 하였으며 후기 2주에는 19%, ME 3,100kcal/kg 수준으로 급여하였다. 실험 1에서 효모배양물을 수준별로 급여시 0.4% 급여구에서 암모니아 가스 발생량은 다른 처리구에 비하여 감소하였고, 이산화탄소는 모든 효모배양물 급여구에서 대조구보다 유의하게 낮았다. 실험 2에서 증체량은 효모배양물 0.2% 급여구가 대조구에 비하여 증가하는 경향을 보였으나 통계적인 차이는 없었고, 사료섭취량 또한 처리구간에 차이가 없었다. 사료요구율은 효모배양물 0.2% 급여구가 대조구보다 유의적으로 개선되었다(P<0.05). 효모배양물의 급여가 육계의 장내 미생물에 미치는 영향은 0.1, 0.2% 급여구에서 회장의 E. coli가 대조구와 비교하여 유의하게 감소하였고(P<0.05), 맹장의 Latobacillus는 0.1% 급여구에서 유의하게 증가하였다. 혈중 총 콜레스테롤은 0.1% 급여구에서 유의적인 차이는 없었으나 감소하는 경향을 보였고, LDL-cholesterol 함량은 효모배양물 0.1% 급여구가 대조구에 비하여 유의하게 감소하였다. ND 항체가는 효모배양물의 급여구에서 대조구보다 높아지는 경향을 보였지만 처리구간에 통계적인 차이는 없었다. 본 연구의 결과, 육계 사료에 효모배양물의 급여로 계사내 유해가스를 감소하였으며, 사료요구율이 개선되었다. 그리고 장내 미생물과 콜레스테롤 수준에서도 변화를 나타내었다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제41권2호
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• pp.119-127
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• 2021

본 연구는 국내 고유종인 한우에서 1) 농후사료 급여 후 조사료 급여, 2) 조사료 급여 후 농후사료 급여, 3) TMR 급여의 총 세 가지 형태의 사료급여가 반추위 발효성상, 총 가스 및 메탄 발생량에 미치는 영향을 in vitro로 평가하기 위해 수행되었다. 사료 급여 형태에 따라 반추위 환경이 변화할 것으로 가설을 세우고, 옥수수 (M)와 티모시 (T)를 기질로 하여 반추위액의 24시간 in vitro 배양을 실시하였다. 따라서 시험 처리구는 총 6개로 구성되었다: M1, M2, M3, T1, T2, T3. 반추위 pH는 사료 급여방식 2에서 다른 처리구보다 높았고 (P < 0.001), 티모시 기질에서 옥수수 기질보다 높았다 (P < 0.001). 휘발성 지방산 (VFA; volatile fatty acid) 조사항목들 (Total VFA, acetate, propionate, butyrate, valerate)은 사료 급여방식 1에서 가장 높았고 급여방식 2에서 가장 낮았으며 (P < 0.001), 옥수수 기질에서 더 많이 생산되었다 (P < 0.001). 반추위액 내 acetate:propionate 비율은 사료 급여방식에 따른 효과는 없었으나 (P = 0.116), 티모시 기질이 옥수수 기질보다 더 높은 값을 나타냈다 (P < 0.001). 암모니아태 질소 (NH₃-N)는 사료 급여방식 1에서 다른 처리구보다 높았으며(P < 0.001), 티모시 기질에서 높은 수치를 보였다 (P < 0.001). 총 가스 및 메탄가스 발생량은 사료 급여방식 1에서 가장 높았고(P < 0.001), 옥수수 기질에서 더 많이 생산되었다 (P < 0.001). 메탄은 이산화탄소의 20배 이상의 지구온난화효과를 갖는 것으로 알려져 있고, 반추가축이 섭취한 에너지의 손실로 작용하고 있어 장내발효 메탄 발생량을 저감하는 것은 매우 중요한 과제라 할 수 있다. 반추가축에서 사료급여 방식에 따른 메탄 발생량 차이에 대한 결론을 얻기 위해서는 보다 다각적인 형태의 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제23권8호
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• pp.655-659
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• 2010

Nanoporous titanium dioxide ($TiO_2$) is very attractive material for various applications due to the high surface to volume ratio. In this study, we have fabricated nanoporous $TiO_2$ thin films on Si by anodic oxidation. 500-nm-thick titanium (Ti) films were deposited on Si by using electron beam evaporation. Nanoporous structures in the Ti films were obtained by anodic oxidization using ethylene glycol electrolytes containing 0.3 wt% $NH_4F$ and 2 vol% $H_2O$ under an applied bias of 5 V. The diameter of nanopores in the Ti films linearly increased with anodization time and the whole Ti layer could become nanoporous after anodizing for 3 hours, resulting in vertically aligned nanotubes with the length of 200~300 nm and the diameter of 50~80 nm. Upon annealing at $600^{\circ}C$ in air, the anodized Ti films were fully crystallized to $TiO_2$ of rutile and anatase phases. We believe that our method to fabricate nanoporous $TiO_2$ films on Si is promising for applications to thin-film gas sensors and thin-film photovoltaics.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권7호
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• pp.2073-2080
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• 2013

In this study the effects of adding alkaline-earth (IIA) metal oxides to NiZr-loaded Zeolite Y catalysts were investigated on hydrogen rich production by ethanol steam reforming (ESR). Four kinds of alkaline-earth metal (Mg, Ca, Sr, or Ba) oxides of 3.0% by weight were loaded between the $Ni_6Zr_4O_{14}$ main catalytic species and the microporous Zeolite Y support. The characterizations of these catalysts were examined by XRD, TEM, $H_2$-TPR, $NH_3$-TPD, and XPS. Catalytic performances during ESR were found to depend on the basicity of the added alkaline-earth metal oxides and $H_2$ production and ethanol conversion were maximized to 82% and 98% respectively in 27($Ni_6Zr_4O_{14}$)3MgO/70Zeolite Y catalyst at $600^{\circ}C$. Many carbon deposits and carbon nano fibers were seen on the surface of $30Ni_6Zr_4O_{14}$/70Zeolite Y catalyst but lesser amounts were observed on alkaline-earth metal oxide-loaded 27($Ni_6Zr_4O_{14}$)3MO/70Zeolite Y catalysts in TEM photos after ESR. This study demonstrates that hydrogen yields from ESR are closely related to the acidities of catalysts and that alkaline-earth metal oxides reduce the acidities of 27($Ni_6Zr_4O_{14}$)3MO/70Zeolite Y catalysts and promote hydrogen evolution by preventing progression to hydrocarbons.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.136.1-136.1
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• 2015

In the present study, UHF (320 MHz) in combination with RF (13.56 MHz) plasmas was used for the synthesis of hydrogenated silicon nitride (SiNx:H) films by PECVD process at low temperature. RF/UHF hybrid plasmas were maintained at a fixed pressure of 410 mTorr in the N2/SiH4 and N2/SiH4/NH3 atmospheres. To investigate the radical generation and plasma formation and their control for the growth of the film, plasma diagnostic tools like vacuum ultraviolet absorption spectroscopy (VUVAS), optical emission spectroscopy (OES), and RF compensated Langmuir probe (LP) were utilized. Utilization of RF/UHF hybrid plasmas enables very high plasma densities ~ 1011 cm-3 with low electron temperature. Measurements using VUVAS reveal the UHF source is quite effective in the dissociation of the N2 gas to generate more active atomic N. It results in the enhancement of the Si-N bond concentration in the film. Consequently, the deposition rate has been significantly improved up to 2nm/s for the high rate synthesis of highly transparent (up to 90 %) SiNx:H film. The films properties such as optical transmittance and chemical composition are investigated using different analysis tools.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제10권4호
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• pp.131-134
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• 2009

The electrical properties and the microstructure of nitrogen-doped poly 3C-SiC films used for micro thermal sensors were studied according to different thicknesses. Poly 3C-SiC films were deposited by LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) at $900^{\circ}C$ with a pressure of 4 torr using $SiH_2Cl_2$ (100%, 35 sccm) and $C_2H_2$ (5% in $H_2$, 180 sccm) as the Si and C precursors, and $NH_3$ (5% in $H_2$, 64 sccm) as the dopant source gas. The resistivity of the poly SiC films with a 1,530 ${\AA}$ thickness was 32.7 ${\Omega}-cm$ and decreased to 0.0129 ${\Omega}-cm$ at 16,963 ${\AA}$. The measurement of the resistance variations at different thicknesses were carried out within the $25^{\circ}C$ to $350^{\circ}C$ temperature range. While the size of the resistance variation decreased when the films thickness increased, the linearity of the resistance variation improved. Micro heaters and RTD sensors were fabricated on a $Si_3N_4$ membrane by using poly 3C-SiC with a 1um thickness using a surface MEMS process. The heating temperature of the SiC micro heater, fabricated on 250 ${\mu}m$${\times}$250 ${\mu}m$ $Si_3N_4$ membrane was $410^{\circ}C$ at an 80 mW input power. These 3C-SiC heaters and RTD sensors, fabricated by surface MEMS, have a low power consumption and deliver a good long term stability for the various thermal sensors requiring thermal stability.