이 연구는 콘크리트구조물의 유지관리 및 보전활동의 절력화와 콘크리트구조물의 장기 수명화를 목적으로 번잡한 검사나 보수작업을 필요로 하지 않고, 콘크리트에 발생하는 미세한 균열에도 수시의 점검 등이 필요 없이 미생 물의 생체광물형성작용을 이용하여 콘크리트 그 자체에 자기치유 기능을 부여하는 것에 관한 내용이다. 이 논문은 콘 크리트에 자기치유 기능을 부여하는 것에 관한 연구 중 지금까지와는 완전히 다른 방법으로 미생물의 생체광물형성작 용(biomineralization)을 이용한 자기치유 콘크리트 개발에 관한 기초적 연구로서, Sporosarcina pasteurii가 탄산칼슘을 석 출시키는 biomineralization을 이용하여 미생물이 신진대사 작용을 할 때의 탄산칼슘 석출 반응에 의한 세포 외에 다른 화합물의 생성, 탄산염광물의 석출 및 모래표면을 고화시켜 모래의 입자를 접착하는 바인더로서의 이용을 검토 하였다. 그 결과 새로운 광물 형성 및 모래표면의 고화가 어느 정도 가능한 것이 확인되었으며, 또한 유기(미생물)·무기(CaC$O_3$) 복합 구조를 가진 calcite에 의해 균열의 보수도 어느 정도 가능한 것이 기초실험을 통해 확인할 수 있었다. 따라서 콘 크리트구조물에 이러한 미생물의 신진대사 작용에 따른 생체광물형성작용의 이용은 미생물과 같이 완성된 진정한 의미 의 자기치유 콘크리트가 될 것으로 사료되며, 이러한 미생물의 적용에 따른 효과는 보수 기능뿐만 아니라 환경 문제를 배려한 새로운 재료로서의 개발로 이어져 향후 더욱 더 중요한 연구주제의 하나가 될 것이다.
우리나라의 대부분 하천과 인공댐의 경우 조류발생에 기여하는 영양염은 질소, 인 그리고 규소 등인데 특히 인이 생산제한 인자로 작용하고 있다. 따라서 인을 적절히 제거할 경우에는 조류 발생에 의한 수질의 악화와 수이용의 저해요인을 배제할 수 있어 이에 대한 연구가 많이 진행되어 왔다. 지금까지와 연구는 인의 화학적 응집 침전법, 생물학적 처리법에 대하여 수행되어 왔으나 설비자금, 운영비, 운전기술, 슬러지 생성 그리고 제거효율 등에서 만족스런 결과가 도출되지 못하여 현장 적용을 하지 못하고 있는 실정이다. 이러한 현실을 감안하여 우리의 자연 환경에서 쉽게 자할 수 있는 황토를 모재로하여 Al3-과 Fe3-, Ca2-을 적절히 배합하여, 주로 인을 선택적으로 제거하 고자 개발된 황토의 흡착능력 그리고 흡착 메카니즘에 대한 기본적인 연구를 하고자 (1) 등온흡착실험을 통하여 흡착용량을 평가하고 (2) 흡착제거속도를 평 가하였고 (3)파과시간 및 흡착특성을 파악하기 위해 column 흡착실험을 하였다 또한 (4) 황토내의 Al3-, Fe3-과 Ca2- 등이 인의 화학적 흡착에 기여하는 정도를 파악하여 흡착메카니즘을 규명하고자 하였다. 먼저 흡착용량실험을 위하여 PO3-4-P 농도 3ppm의 용액 200mf에 황토 0.2g, 0.5g, 1.0g, 2.0g을 각각 투여한 후 충분한 흡착평형이 일어나게 24시간 동 안 130rpm으로 $25^{\circ}C$ 등온반웅조에서 저어주어 흡착평형에 도달하면 상등액을 GF/C Filter로 여과한 후, 여액에 대해 PO3-4-P의 농도를 Ascrobic he건법으로 측정한 결파, Freundlich 등온흡착식에 의하면 K값은 17.34와 16.28이었으며 1/n 값은 1.32와 1.42로 인흡착 성능이 뛰어난 것으로 평가되었다. 둘째, 흡착속도 실험은 PO3-4-P 농도 1.5ppm의 용액 2f에 259의 황토를 투여하고 충분한 혼합이 일어날 수 있도록 170rpm으로 교반하면서 시간별 용액 의 농도 변화를 측정한 결과, 0.45mg/g/m교의 속도로 15분만에 94.3%의 인 제거 효율을 보였다. 셋째, 직경 12mm의 glass column에 황토를 209 채우고 1.5ppm의 PO34P 용액을 2.Sne11in의 유량으로 통수 시킨 후, 시간에 따른 농도 변화를 측정한 결과, 원수 농도의 50%에 해당하는 파과점까지 약 70시간 만에 도달하였다. 넷째, Al3-, Fe3-과 Ca2- 등이 화학적 흡착에 기여하는 정도를 파악하기 위 하여 황토 2g에 대하여 Hieltijes and Lijklema 방법에 의해 Adsorbed-p, Nonapatite inorganic-P(NAI-P), Apatite-p, Organic-P로 구분하여 분석하고, 총인(Total Phosphorus)을 Standard Methods에 따라 Persulfate digestion후 0.45 m membrane 여지 여과하여 여액에 대해 PO3-4-P의 농도를 Ascorbic Acid 법으로 측정한 결과, NAI-P가 가장 큰 비율을 차지하였고, 부원료로 첨가된 금속 양이온 중 Fe3-이온이 흡착에 기여하는 정도가 가장 큰 것으로 평가되었다.
리튬 이차전지의 대표적인 분리막인 polyethylene(PE) 분리막은 열에 의한 수축 및 기계적 파열의 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 기존 PE 분리막을 개선하기 위해 $Si_3N_4$ 코팅 분리막 (SCS, Silicon-nitride Coated Separator)을 제작하였다. $Si_3N_4$ 코팅이 분리막의 열적/기계적 수치안정성, 이온전도도, 및 전지의 출력 특성에 미치는 영향을 알아보았다. $Si_3N_4$ 분말을 polyvinylidene fluoride(PVdF) 결착재를 이용하여 PE 분리막의 한 쪽 면에 10 ${\mu}m$ 두께로 코팅하여 SCS를 제작하였다. SCS는 PE 분리막보다 $100{\sim}150^{\circ}C$에서 우수한 열적안정성을 나타냈으며, 특히 $150^{\circ}C$에서의 수축률은 10~20% 감소를 보였다. 또한, SCS의 인장강도는 PE 분리막에 비해 증가를 보였다. SCS는 PE 분리막에 비해 다소 낮은 이온 전도도를 보였지만, $LiCoO_2$/Li 코인전지의 C-rate(0.2~3C) 특성 평가에서는 유사한 결과를 보였다.
비이온성 계면활성제인 Ethoxylated Nonyl Phenol 계열(NP-Series)을 초임계 이산화탄소내 마이크로에멀젼 형성 연구에 적용하였다. 초임계 이산화탄소내 용해도 측정결과, 기존에 잘 알려진 친이산화탄소성 계면활성제가 아님에도 안정적인 용해도를 나타내었고, 물과의 마이크로에멀젼 형성에 있어서도 안정적으로 형성되었다. 마이크로에멀젼 형성을 위한 NP-시리즈 계면활성제의 친이산화탄소성기에 대한 친수성기의 길이 배합을 실험을 통해 NP-4 계면활성제(N=4)로 최적화하였다. 마이크로에멀젼 형성을 분광학적 방법인 UV-Visible 스펙트럼을 측정하여 확인하고, 마이크로에멀젼내 물의 존재성도 확인하였다. 금속표면처리나 도금의 적용을 위해 산성용액과 마이크로에멀젼 형성을 실험한 결과, 이온성 계면활성제는 산성용액과의 반응에서 마이크로에멀젼 형성이 불안정해지는 반면, 비이온성 계면활성제는 안정적으로 형성되었다. 본 연구결과는 친환경적 용매인 이산화탄소의 응용분야를 보다 넓힐 수 있을 것이다.
육종선발 기준 및 적정 질소시비의 새로운 생화학적 지표로서 GS 활성도 이용 가능성을 검토하기 위한 기초자료를 얻고자 소맥을 대상으로 Pot시험을 실시하여 in vitro 상태하의 활성도를 측정한 결과, 1. GS의 일주변화는 인공조명후 8-14 시간대에 거의 안정적인 활성도 수준을 유지하였으며 액체질소로 급속동결시켜 -2$0^{\circ}C$에 밀폐보관할 경우 12주까지 약 4% 내외의 활성도 저하만을 나타냈다. 2, 식물체내 NO3- 함량은 질소시비량의 증가에 따라 증가하였으나 GS 활성도와는 아무런 상관관계가 없었다. 3, 유기체질소함유랑은 생육진전과 더불어 증가하였으나 개화후 일시 하락하였는데 완숙기의 유기체질소함유랑은 0.5-0.5-0.5g N/pot 처리구에서 69.0mg/Plant로 가장 높았고 0.5-0-0g N/Pot 처리구에서 24.9mg/Plant로 가장 낮았다. 4. GS 활성도는 질소시비량의 다소에 따라 크게 차이를 보였는데, 완숙기의 적산 GS 활성도는 0.5-0.5-0.5g N/Pot 처리구에서 222054 U$10^{-4}$Plant로 제일 높았고 0.5-0-0g N/Pot 처리구에서 10996 U$10^{-4}$Plant로 제일 낮았다. 적산 GS 활성도는 유기체질소함유랑의 함량과 각각 개화기 이후부터 도의 상관관계를 나타냈다. 5. 종실수량, 종실내 단백질함량, 총건물중과 적산 GS 활성도와 각각 고도의 정의 상관관계를 나타냈다.
인공습지나 수변녹지 및 완충 저류지와 같은 수질정화시설을 조성하는데 이용할 수 있는 수생식물을 선발하고자 낙동강 하류에 자생하는 수생식물과 외래 수생식물, 습생작물을 대상으로 부영양화 성분(T-N, T-P) 및 EC 관련 무기성분에 대한 정화능력을 검정하였다. 수생식물의 생육기간 동안 $225{\sim}444\;L\;m^{-2}$ 범위의 생활오폐수를 사용하였으며, 건물생산량이 많았던 벼와 부들, 줄, 비자루국화, 율무, 털물참새피 등이 350 L $m^{-2}$ 이상으로 가장 많은 생활하수를 소모하였다. 질소와 인의 체내흡수량과 실제 정화능력(정화효율 및 정화량) 및 수확 후 토양을 분석한 결과, 초장이 크면서 건물량도 많았던 벼, 비자루국화, 부들, 율무, 털물참새피, 줄 등이 부영양화성분에 대한 우수 정화식물로 선발되었다. 무기성분 중 K에 대한 정화력은 부영양화성분의 우수 정화식물로 선발된 수생식물과 더불어 물상추와 부레옥잠이 높은 결과를 보였다. EC와 관련이 높은 Ca와 Na, Cl에 대한 정화효과가 우수한 수생식물로는 물상추와 부레옥잠, 털물참새피가 선발되었으며, 특히 털물참새피는 $SO_4$에 대한 정화효과도 뛰어났다.
플러그 육묘 산업에서 상토의 중요성은 높아지고 있고 식물 생육에 적절한 상토의 물리성과 화학성에 대해 중점을 두어 보다 더 집중적인 연구가 이루어지고 있다. 그러나 이러한 상토 분석을 위한 분석법이 국내외적으로 표준화되지 않아서 분석 결과를 비교하여 해석하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구는 유럽에서 표준화된 상토 분석법(CEN 분석법)과 국내에서 표준화된 상토 분석법(RDA)을 이용하여 상토를 분석한 후 각각 분석법에 따른 결과를 조사하고 상호간에 결과를 호환하기 위하여 실시하였다. 상토는 국내에서 시판되고 있는 상토와 피트모스, 코코피트, 훈탄, 질석 등의 원자재를 이용하였고 상토의 물리성은 CEN 분석법과 RDA 분석법으로 각각 측정하여 두 분석법간에 상관관계를 조사하였다. 가밀도($R^2=0.8304$, p<0.01)와 진밀도 (($R^2=0.8316$, p<0.01) 및 공극률($R^2=0.6364$, p<0.01) 측정에서는 두 분석법 간에 높은 상관관계를 나타냈고 액상(($R^2=0.2692$, p<0.01)과 기상($R^2=0.0739$, p<0.01) 및 유효수분함량($R^2=0.3327$, p<0.01)은 CEN 분석법과 RDA 분석법간에 낮은 상관관계를 나타냈다. 액상과 기상, 유효수분 함량은 측정된 결과를 서로 비교하기 위해서는 기존 분석방법에 대한 연구를 수행하면서 계속해서 수정 보완해야 할 것으로 생각된다.
아연비료로서 ZnEDTA와 $ZnSO_4$의 유효도를 평가하기 위해서 수도의 아연흡수 실험을 시도했다. 수도의 아연흡수에 있어서 급원별(給源別) 아연 유효도는 토양에 따라서 차이(差異)가 있었다. pH가 높은 제천(提川) 석회암질(石灰岩質) 토양에서는 ZnEDTA가 $ZnSO_4$보다 수도체아연 농도(濃度)와 아연 흡수량(吸收量)을 증가시키는데 더 유효했다. 그러나 산성(酸性)인 금곡토양의 경우도 ZnEDTA의 유효성이 인정(認定)되지 않았다. ZnEDTA를 처리(處理)한 제천(提川) 석회암질(石灰岩質) 토양에서 생육(生育)한 수도는 $ZnSO_4$ 처리구 수도보다 분얼수와 초장(草丈)이 컸고 건물생산량(建物生産量)도 높았다. 아연급원에 관계없이 아연와 유기물(有機物) 처리구에서 자란 수도의 분얼수, 초장(草丈), 건물생산량(建物生産量)은 모두 다 적었다. 이것은 유기물(有機物)을 첨가(添加)하므로서 시비(施肥) 아연의 고정(固定)이 더 일어나서 수도체의 아연수율이 적기 때문이라고 본다. 아연고정 정도(程度)는 제천(提川) 석회암질(石灰岩質) 토양에서 컸다.
The study was conducted to determine the effect of Salmonella typhymurium lipopolysaccharide (LPS) challenge on egg-laying performance, inflammatory response, zinc metabolism in layer fed diets supplemented with organic or inorganic zinc since 3-wk-old. The three dietary treatments were corn-soybean meal basal diet without supplemental zinc or with supplemental zinc at 60 mg/kg zinc from $ZnSO_4$ or zinc amino acid complex (ZnAA). At the age of 58 wk-old, twelve hens from each dietary treatment were allotted into two sub-groups. On day 1, 3, 5, 7 of the $58^{th}$ week of age, six birds of one sub-group were injected intraperitoneally (i.p.) with 2 ml LPS (1.0 $\ell$/ml) or sterile saline. Neither zinc source ${\times}$ immune challenge interaction nor zinc source effect on egg production performance was observed (p>0.05), LPS-challenge decreased egg production (p<0.04) and increased percentage of cracked eggs (p <0.01). With LPS challenged, the fever response of hens fed ZnAA peaked and subsided earlier than in hens fed $ZnSO_4$ or basal diet. Serum IL-1$\beta$ at 3 h was higher (p<0.01), but lower (p<0.001) at 12 h post-challenge with LPS in hens fed ZnAA than $ZnSO_4$. In salinetreated groups, serum IL 1$\beta$ was higher in hens fed ZnAA than the basal diet at 3 h post-injection (p<0.01). LPS-challenged birds had lower serum zinc and higher zinc sequestered in liver and spleen (p<0.001). In saline-treated birds, there was no difference in zinc concentration of serum, liver and spleen among different dietary treatments (p>0.05). Supplementation of 60 mg/kg zinc from either ZnAA or $ZnSO_4$ significantly (p<0.05) elevated metallothionein (MT) concentration in liver and spleen. MT concentration in liver of birds fed ZnAA diet was higher than in those fed $ZnSO_4$ diet (p<0.05). The magnitude of increase of hepatic and splenic MT due to LPS challenge was higher by supplementation of ZnAA than $ZnSO_4$. The results suggest that zinc amino acid complex enhanceed MT synthesis and zinc sequestered in liver and spleen and increased the sensitivity to immune response due to LPS challenge.
Starch로부터 직접적으로 ethanol을 발효 생산할 수 있는 새로운 효모균주의 개발을 목적으로 S. diastaticus의 glucoamylase gene을 cloning vector를 사용하지 않고 S. cerevisiae에 transformation시켜, soluble starch를 직접 발효 할 수 있는 transformants를 얻는데 성공하였으며 이들 중 glucoamylase 생성능이 가장 우수한 균주인 TSD-14를 전보에서 선별하였다. Transformant TSD-14의 glucoamylase 생성조건과 ethanol productivity를 parent strain과 비교 검토한 결과 이들 성질에 있어서 TSD-14는 donor인 S. diastaticus와 거의 유사하였다. 즉, 탄소원으로는 soluble starch가 균의 생육 및 효소생성에 가장 효과적이었으며 glucose, maltose 등은 균의 생육에는 효과적이었으나 효소생성은 저해하였다. 질소원으로 무기태 질소원에 비하여 유기태 질소원이 좋은 효과를 나타냈으며 특히, peptone과 yeast extract가 효과적이었다. 또한 금속염으로는 FeSO$_4$, MgSO$_4$, MnCl$_2$, NiSO$_4$등이 효과적이었으며 CoCl$_2$, HgCl$_2$, PbCl$_2$등은 오히려 균의 생육뿐만 아니라 효소생성을 크게 저해하였다. 한편, TSD-14의 ethanol productivity를 조사한 결과, 15% sucrose, soluble starch, liquefied potato starch 등에서 8.3% (v/v) , 4.8%(v/v), 7.5%(v/v)의 ethanol을 생성하여 각각 총당에 대해 84%, 45%, 70%의 발효율을 나타냈다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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