• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.139-147
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• 2021

가축분뇨는 고액분리 후 액상 가축분뇨를 호기생물반응조에서 충분히 부숙시켜 화학비료를 대체한 유기질비료(액비)로 이용하고 있다. 그러나 액비는 작물 생장 중인 여름철에는 토양 살포가 제한되기 때문에 액비 처분 문제가 반복 발생되고 있다. 액비를 추비(웃거름)로 이용하기 위해서는 액비 내 슬러지 저감, 병원성 미생물에 대한 안정성 문제가 확보되어야 한다. 본 연구에서는 가축분뇨 액비의 추비 이용을 위해 부유물질(SS) 제거와 살균 효과가 있다고 알려져 있는 마이크로버블 장치(FeMgO 촉매 삽입)의 액비 내 부유물질과 대장균군의 저감효과를 알아보고 마이크로 필터 장치를 연계한 시스템의 부유물질 제거 효율 향상 여부를 확인하였다. 마이크로버블 장치의 부상분리 과정을 거치면서 액비 내 부유물질은 57.9% 제거되었으며, 대장균군은 검출되지 않았다(16,200 MPN/100mL → 0 MPN/100mL). 마이크로 버블 장치와 마이크로 필터 연계 시스템의 수리학적 체류시간 최적화을 통해 액비 내 부유물질 제거 효율은 수리학적 체류시간이 0.1h 조건에서 92.9%까지 향상된 것을 확인하였다. 같은 조건에서 처리수의 성상을 확인한 결과 유기오염물질은 64.5%(TCOD), 70.1%(SCOD) 제거되었으며 인산염인(PO4-P)과 총질소(TN)의 농도도 각각 54.9%와 51.5%까지 감소되었다. 이러한 연계 시스템으로부터 처리된 유출수는 기존 액비의 조성보다 부유물질 및 오염물질 농도 감소, 대장균군이 포함되지 않아 추비로 직접 이용이 가능할 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제32권7호
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• pp.510-522
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• 2022

Poly (3-hydroxyalkanoates) (PHA)는 탄소원과 에너지원으로서 미생물이 과립형태로 생합성하는 열가소성 플라스틱이다. PHA 중 가장 연구가 많이 된 polyhydroxyburyrate (PHB)는 높은 결정성과 부서지기 쉬운 성질로 인해 사용 및 응용범위가 제한적이다. 따라서 본 연구에서는 polypropylene과 좀 더 유사한 성질을 지닌 PHA를 생합성하고자, 3-hydroxybutyrate와 3-hydroxyvalerat의 공중합체인 poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerat) (PHBV)를 생합성하는 Bacillus sp. EMK-5020 균주를 토양에서 분리하였다. 플라스크로 배양한 결과, Bacillus sp. EMK-5020 균주는 효소를 이용한 막걸리 주박 가수분해산물(enzymatic makgeolli less hydrolysate, MLEH)에 포함된 환원당(환원당_MLEH)을 단일 탄소원으로 이용하여 1.3%의 3HV가 함유된 PHBV를 생합성하였으며, 보조탄소원으로 첨가한 propionic acid의 양이 증가할수록 3HV의 함량이 증가하여 최대 48.6%의 3HV가 포함된 PHBV를 합성하였다. 이 결과를 바탕으로 환원당_MLEH (20 g/l)와 propionic acid (1 g/l)를 각각 주 탄소원 및 보조탄소원으로 이용하여 3 l 발효기에서 균주를 72시간 배양한 결과 6.4 g/l DCW와 8.9% 3HV를 함유하는 PHBV (MLEH-PHBV)를 50 wt% 생합성함을 확인하였다. 겔 투과 크로마토그래피 분석을 통해 MLEH-PHBV의 평균 분자량은 152 kDa으로 standard PHBV의 평균 분자량(314 kDa)에 비해 절반으로 감소한 것을 확인하였으며, 열중량을 분석한 결과 MLEH-PHBV의 분해 온도가 standard PHBV보다 20℃ 높은 273℃임을 확인하였다. 결론적으로 본 연구에서는 Bacillus sp. EMK- 5020균주를 이용하여 MLEH 및 propionic acid를 탄소원으로 사용하여 다양한 3HV 분획을 함유하는 PHBV생합성할 수 있었으며, 대량배양을 통해 생합성된 8.9% 3HV를 함유한 PHBV-MLEH는 standard PHBV (8% 3HV)에 비해 높은 열 안전성을 지닌 것을 확인하였다.

• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.306-314
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• 2023

하천퇴적물은 유역내 다양한 오염원으로부터 발생하는 중금속, 유기물 등 오염물질의 수용체일 뿐만 아니라 수질 오염 및 수생태 악영향을 유발할 수 있는 2차적 오염원이기에 중요한 관리대상이라고 할 수 있다. 오염된 하천퇴적물의 효과적인 관리를 위해서는 오염원에 대한 식별과 이와 연계된 관리대책의 수립이 우선되어야 한다. 본 연구는 하천퇴적물내 측정된 다양한 이화학적 오염항목 분포 특성에 기반하여 퇴적물의 주요 오염원을 식별하기 위한 방법으로서 기계학습모델의 적용성을 평가하였다. 기계학습 모델의 성능 평가를 위해 전국 4대강 수계내 주요 폐금속광산 및 산업단지 인근에서 수집된 총 356개의 하천퇴적물에 대한 중금속 10개 항목(Cd, Cu, Pb, Ni, As, Zn, Cr, Hg, Li, Al)과 토양항목 3개(모래, 실트, 점토 비율) 수질항목 5개(함수율, 강열감량, 총유기탄소, 총질소, 총인)를 포함한 총 18개 오염항목에 대한 분석자료를 활용하였다. 기계학습 분류 모델로서 선형판별분석(linear discriminant analysis, LDA)과 서포트벡터머신(support vector machine, SVM) 분류기를 사용하여 폐금속광산('광산')과 산업단지('산단') 인근에서의 하천퇴적물 시료의 분류 성능을 평가한 결과, 채취 지점 및 시기별 4가지 경우(비강우시 광산, 강우시 광산, 비강우시 산단, 및 강우시 산단)에 대한 퇴적물 시료의 분류 성능이 우수하였으며, 특히 비선형 모델인 SVM(88.1%)이 선형모델인 LDA(79.5%) 보다 퇴적물을 분류하는데 있어 보다 우수한 성능을 나타냈다. SVM 앙상블 기반 비배타적 다중라벨분류기 모델을 이용하여 각 시료채취 지점 상류 유역 1km 반경 내 지배적인 토지이용 및 오염원을 다중 타겟값으로 다중분류 예측을 수행한 결과, 폐금속광산과 산업단지의 분류는 비교적 높은 정확도로 수행하였으나, 도시와 농업지역 등 다른 비점오염원에 대한 분류정확도는 56~60%범위로 비교적 낮게 나타났다. 이는 다중라벨 분류모델의 복잡성에 비해 데이터셋의 크기가 상대적으로 작아서 발생한 과적합에 기인한 것으로 향후 보다 많은 측정자료가 확보될 경우 기계학습 모델을 적용한 오염원 분류의 정확도를 보다 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국광물학회지
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• 제21권3호
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• pp.227-237
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• 2008

최근 들어 비소오염에 대한 환경적 관심이 증대되면서, 세계적으로 비소에 대한 음용수 기준이 강화되고 있으며, 국내적으로도 비소로 오열된 지하수 덴 토양의 출현 빈도가 높아지면서 비소 오염과 그에 대한 처리 및 대책이 주요한 환경적 관심사로 대두되고 있다. 지중에서 비소의 거동은 주로 산화물들과 점토광물에 의하여 제어되는데, 특히 철(산)수산화물이 가장 효과적으로 비소를 제어하는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 철(산)수산화물들 중 2-line ferrihydrite가 비소의 거동에 어떠한 영향을 미치는가를 파악하기 위하여 수행되어졌다. 다양한 비소 화학종들 중 자연 상에서 발현 빈도수가 가장 큰 3가 비소(아비산염)와 5가 비소(비산염)가 2-line ferrihydritc와 어떠한 흡착 특성을 갖는지 비교하여 연구하였다. 비소의 흡착제로 실험실에서 제조되어 이용된 2-line ferrihydrite는 $10\sim200nm$의 작은 나노 크기, $247m^{2}/g$의 비교적 큰 비표면적, 다른 철(산)수산화물보다 높은 8.2의 영전하 pH 등을 갖는 것으로 나타났는데, 이러한 2-line ferrihydrite의 대표적인 물리화학적인 특성들은 비소의 흡착제로서 매우 적합한 것으로 조사되었다. 평형흡착 실험결과, 3가 비소가 5가 비소보다 월등히 높은 흡착력을 보였으며, 3가 비소는 pH 7.0, 5가 비소는 pH 2.0에서 가장 놀은 흡착력을 보이는 것으로 나타났다. 3가 비소는 pH 12.2를 제외하고는 pH에 따른 흡착량이 크게 차이를 보이지 않은 반면, 5가 비소는 pH가 증가함에 따라 흡착량이 현격하게 갈소하는 것으로 나타났다. pH에 따른 비소의 흡착특성을 보다 더 자세하게 초찰한 견과, 3가 비소는 pH 8.0까지는 흡착량이 증가하다가 pH 9.2 이상에서는 흡착량이 급격하게 같소하는 것으포 나타났다. 5가 비소의 경우에는 pH가 증가할 수록 비교적 일정하게 흡착량이 갉소하는 것을 알 수 있었다. 이렇게 비소 화학종에 따라서 상이한 흡착특성을 보이는 이유는 pH에 따른 각 비소 화학종의 화학져 존재 형태(chemical speciation)와 2-line ferrihydrite의 표면전하의 변화 등이 복합적으로 작용하기 때문인 것으로 사료된다. 각 비소 화학종과 2-line ferrihyite와의 흡착특성을 반응속도론적 관점에서 고찰한 결과, 대부분의 비소종들이 2시간 이내에 흡착이 거의 완료되는 것으로 나타났으며, 두 종류의 비소 화학종과 2-line ferrihydrite의 흡착 반응속도를 가장 잘 모사하는 반응속도 모댁은 power function과 elovich model인 것으로 조사되었다.

• 한국농공학회지
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• 제12권2호
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• pp.1937-1947
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• 1970

본(本) 실험(實驗)은 1969년(年)에 만종(晩種) 농림(農林) 6호(號)를 공시품종(供試品種)으로하여 사질양토(砂質壤土)인 서울대학교(大學校) 농과대학(農科大學) 실험포장(實驗圃場)은 차용(借用)하여서 관개수(灌漑水)를 절약(節約)하고 또 그의 조절방법(調節方法)으로서 한해(旱害)를 극복(克服)하는 동시(同時)에 증수(增收)도 보자는 의미(意味)에서 윤환관개(輪換灌漑)의 방법(方法)과 그 적정시설(適正施設)로서 관배수로시설(灌排水路施設)과 취입구(取入口), 배입구(排水口), 밑다짐, 비닐사용(使用), 논두렁에 지수벽등(止水壁等)을 설치(設置)하여 벼의 생육(生育) 및 수량(收量)에 미치는 효과(效果)와 용수량(用水量) 관계(關係)를 시험(試驗) 조사(調査)하였는 바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. (1) 밑다짐 두께와 단수일수(斷水日數)의 장단(長短)에 따라 천립중(千粒重)에서 유의성(有意性)을 보였는데 그 순서(順序)는 밑다짐 3cm 구(區), 밑다짐 6cm 구(區), 5일(日) 등등(等等) 방식(方式), 6일(日), 비닐처리구등(處理區等) 그림 10에서 보는 바와 같다. (2) 수량(收量)에 있어서는 밑다짐 9cm 구(區)가 31%증(增) 8일(日) 관개구(灌漑區)와 등등방식(等等方式)이 28%증(增) 5일관개구(日灌漑區)가 7% 증등(增等)은 상시(常時) 담수구(湛水區)보다 어느 것이나 상당(相當)한 증가(增加)를 보이고 있는데 그림 12와 같다. (3) 토양(土壤)의 이화학적(理化學的) 성질(性質)에는 차이(差異)가 없었으며 관개수질(灌漑水質) 기타(其他) 기상(氣象), 강우량등(降雨量等) 모든 값이 각(各) 처리구간(處理區間)에 동질(同質)이었다. (4) 각(各) 처리구(處理區)에 따라서 분(分)경 수(數)에 다소(多少)의 차이(差異)는 인정(認定)되나 강우일수(降雨日數)와 담천일수(曇天日數)가 전년(前年)보다 많었고 또 평균온도(平均溫度)가 다소(多少) 낮었기 때문에 유의성(有意性)은 인정(認定)할 수 없었다. (5) 비닐처리구(處理區)는 용수(用水)의 절약(節約)은 컸으나 기타(其他) 요소(要素)에 있어서는 유의성(有意性)을 인정(認定)하지 못하였다. (6) 관개용수량(灌漑用水量)에 있어서는 전관개일수(全灌漑日數) 102일중(日中) 강우일수(降雨日數) 54일(日)을 제(除)한 나머지 실지(實地)로 관개(灌漑)한 48일(日)에 있어서 밑다짐 9cm 구(區)와 비닐무공구(無孔區)가 243.3mm의 관개용수량(灌漑用水量)으로 족(足)하였으며 67%의 용수절약(用水節約)을 보았고 기타(其他)는 그림 15에서 보는 바와 같은 용수절약(用水節約)을 인정(認定)하였다. (7) 침투량(浸透量)은 $40{\sim}30mm/day$였든 것이 비닐지수벽(止水壁)을 설치(設置)한 구(區)에서는 10mm 정도(程度) 감소(減少)됨을 알 수 있다. (8) 생육상태(生育狀態)가 양호(良好)하며 일반(一般) 상시(常時) 담수구(水區)와 같은 병해(病害)나 도복(倒伏) 현상(現狀)은 발견(發見)되지 않았다. (8) 용배수조직(用排水組織)이 완비(完備)되고 각구(各區)마다 급수관(給水管)이 개별(個別)로 설치(設置)되어야 절수(節水)도 되고 답내(畓內)의 수온(水溫)도 상승(上昇)함을 알았다.

• 한국산림과학회지
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• 제89권5호
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• pp.618-629
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• 2000

난대림(暖帶林) 육림(育林)에 필요한 기초 자료를 제공(提供)하고자 붉가시나무군락(群落)이 가장 발달되어 있는 보길도(甫吉島)에서 1998년 7월부터 1998년 10월에 걸쳐 붉가시나무가 우점(擾古)하는 임분(林分)을 대상으로 군락생태(群落生態)를 조사하였으며, 본 연구(硏究)에 의해 얻어진 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 붉가시나무군락지(群落地)의 종구성(種構成)은 54과(科) 91속(屬) 113종(種) 9변종(變種) 1품종(品種) 등 모두 123종류(種類)가 출현(出現)하였고, 이중 상록성(常綠性) 식물종(植物種)은 모두 45종(種)이었으며, 모든 조사구(調査區)에서 공통(共通)으로 출현(出現)한 종(種)으로는 동백나무, 광나무, 사스레피나무, 청미래덩굴, 마삭줄 및 그늘사초의 6종(種)이었고, 생달나무, 자금우, 보춘화, 족제비고사리, 덜꿩나무 등 5종(種)의 출현빈도(出現頻度)가 80% 이상으로 가장 높게 나타났다. 2. 임관(林冠) 상층(上層)의 교목층(喬木層) 식피율(植被率)은 85% 이상으로 붉가시나무, 잣밤나무류(類), 참가시나무, 곰솔, 산벚나무의 순(順)으로, 아교목층(亞喬木層)에서는 동백나무, 광나무, 붉가시나무, 사스레피나무, 잣밤나무류(類)의 순(順)으로, 하층(下層)의 관목층(灌木層) 식피율(植被率)은 20% 내외로 동백나무, 광나무, 청미래덩굴, 생달나무, 덜꿩나무의 순(順)으로, 초본층(草本層)에서는 마삭줄, 자금우, 그늘사초, 동백나무(치수(稚樹)), 붉가시나무(치수(稚樹))의 순(順)으로 각각 중요치(重要値)가 높게 나타났다. 3. 붉가시나무군락(群落)은 평균(平均) 토양산도(土壤酸度)(pH) 5.00, 평균(平均) 유기물함량(有機物含量) 6.42%인 토양환경에서 군락이 발달하고 있었으며, 본(本) 도(島)의 남사면(南斜面), 서사면(西斜面), 북사면(北斜面) 및 동사면(東斜面)의 분포(分布) 순(順)으로 생장(生長)이 양호하게 나타난 것으로 보아 양수(陽樹)의 특성(特性)을 갖고있는 것으로 사료(思料)된다. 4. 임내(林內)의 평균(平均) 상대조도(相對照度)(RI)는 0.89%로서 미명(未明)의 상태를 유지하고 있는 것으로 나타났는데, 이는 붉가시나무의 엽면적(葉面積)이 다른 상록활엽수(常綠闊葉樹)들에 비해 크고, 분지(分技)된 맹아(萌芽)의 발달로 임관(林冠) 상층(上層)의 피복율(被覆率) 높아짐에 따라 임내(林內) 수광량(受光量)이 현저히 낮아져 나타난 결과이며, 지표층(地表層) 식생(植生)의 분포(分布)를 결정하는 가장 중요한 요인(要因)으로 작용하고 있는 것으로 사료(思料)된다. 5. 군락(群落) 내(內) 붉가시나무의 흉고직경(胸高直徑) 분포(分布)를 분석한 결과 교목층(喬木層), 아교목층(亞喬木層)모두 역J자형(逆J字形)의 분포(分布)를 보이고 있어 군락의 유지가능성(維持可能性)이 불투명(不透明)한 것으로 판단(判斷)된다. 6. 붉가시나무의 연륜폭(年輪幅)을 분석한 결과 년평균(年平均) 직경생장량(直徑生長量)은 2.44mm로, 맹아지(萌芽枝)의 발생초기(發生初期)인 1~12년 사이에는 완만하게 생장(2.04mm)하다 맹아지가 임관(林冠) 상층(上層)에 도달하는 13년 이후부터 22년까지 가장 높은 생장량(2.95mm)을 기록하였고, 이후부터는 생장량이 완만하게 감소(減少)하거나 정체(停滯)되는 경향(2.41mm)을 나타냈다.

• 한국농공학회지
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• 제11권1호
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• pp.1534-1548
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• 1969

본실험(本實驗)은 1968년(年)에 농림(農林)6호(號)를 공시품종(供試品種)으로 하여 관개수(灌漑水)를 절약(節約)하고 또 그의 조절방법(調節方法)으로써 한해(旱害)를 극복(克服)하는 동시(同時)에 증수(增收)를 보자는 취지(趣旨)에서 윤환관개(輪換灌漑)의 방법(方法)과 그 도정시설(道正施設)로서 관배수로시설(灌排水路施設)과 취입구(取入口) 배수구(排水口) 밑다짐 논두렁 지수벽등(止水壁等)을 만들어서 수도(水稻)의 생육(生育) 및 수량(收量)에 미치는 효과(效果)와 용수량관개(用水量關係)를 조사(調査) 시험(試驗)하였는바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 밑다짐두께의 차이(差異)는 천립중(千粒重) 유의성(有意性)을 보였는데 그 순서(順序)는 밑다짐90cm 구(區)가 23.5g이고 밑다짐3cm 구(區) 6cm 구(區) 보통구(普通區) 밀집구(區)의 순서(順序)로서 그림와 같다. 2. 수량(收量)에 있어서는 밑다짐두께의 차이(差異)에서나 관개회수(灌漑回數)의 차이(差異)에 있어서나 고도(高度)의 유의성(有意性)을 보였는데 표(表) 5, 6, 7과 같다. 3. 토양(土壤)의 이화학적(理化學的) 성질(性質)에는 별차이(別差異)가 없었으며 관개수질(灌漑水質) 기타(其他) 기온(氣溫) 강우량등(降雨量等) 모든 값이 각처리구간(各處理區間)에 동질(同質)이었다. 4. 윤환관개(輪換灌漑)의 방법(方法)의 차이(差異)가 분벽수(分蘗數)에 미치는 효과(效果)는 유의성(有意性)을 보였으며 7일(日) 관개구(灌漑區)가 주당(株當) 0.74 8일(日) 관개구(灌漑區)가 17.2, 5일(日) 관개구(灌漑區)가 16.7, 6일(日) 관개구(灌漑區)가 15.3등(等) 윤환일수(輪換日數)가 많은 것이 표준구(標準區)에 비(比)하여 유의성(有意性)을 나타냈다. 5. 비닐처리구(處理區)는 수량(收量)이나 구성요소(構成要素)에 있어서 다같이 구멍 $3cm/m^2$ 구(區) 2cm 구(區) 1cm 구(區)의 순서(順序)로 나타났으나 무공구(無孔區)보다는 수량(收量)에 있어서나 구성요소(構成要素)에 있어서 도리어 저하(低下)의 현상(現狀)을 나타냈다. 이것은 물의 순환(循環)이 잘 되어야 한다는 처거(處據)이다. 6. 관개용수량(灌漑用水量)에 있어서는 전관개일수(全灌漑日數) 102일간중(日間中) 강우일수(降雨日數) 30일(日)을 제(除)한 나머지 실지관개일수(實地灌漑日數) 72일(日)에 있어서 보통구(普通區)가 1,590mm 인데 비(比)하여 밑다짐 906 구(區)가 876mm (44.9% 절약(節約)) 밑다짐 6cm 구(區)가 95mm (39.7% 절약(節約)) 밑다짐 3cm 구(區)가 1,010mm (36.3% 절약(節約)) 밀집구(區)가 1,082mm(32% 절약(節約))로 되었고 윤환관개(輪換灌漑)에 있어서는 8일관개(日灌漑)가 538mm (65.3% 절약(節約)) 7일(日) 관개구(灌漑區)가 617mm (61.1% 절약(節約)) 6일관개구(日灌漑區)가 672mm (57.7% 절약(節約)) 5일관개구(日灌漑區)가 746mm (53% 절약(節約)) 4일관개구(日灌漑區)가 890mm (44.2% 절약(節約)) 3일관개구(日灌漑區)가 975mm (38.6% 절약(節約))로 되었다. 7. 엽수면증발율(葉水面蒸發率)은 7월하순(月下旬)이 2.8, 8월중순(月中旬)이 2.9, 8월하순(月下旬)이 3.4, 9월상순(月上旬)이 2.6으로 되어 수량(收量)에 비례(比例)함을 알수 있다. 8. 삼투량(渗透量)은 30mm/일(日) 이상(以上)이었든 것이 비닐 지수벽(止水壁)을 설치(設置)한 관계(關係)로 20mm/일(日) 정도(程度)로 감소(減少)되었다. 이것은 횡침투(橫浸透)가 크다는 것을 의미(意味)한다. 9. 생육상태(生育狀態)가 양호(良好)하여서 도복(倒伏)은 전연(全然)없었고 도정율(搗精率)이 75%라는 양호(良好)한 성적(成績)을 나타냈다. 10. 용배수조직(用排水組織)이 완비(完備)되고 각구(各區)마다 급수관(給水管)이 별개(別個)로 설치(設置)되어야 절수(節水)가 될 수 있음을 알았다.