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권역별 답리작 사료작물 최대 생산을 위한 적작목(품종) 선발 2. 호남지방(익산)을 중심으로 (Selection of Promising Forage Crops and Variety for Forage Production in Paddy Field 2. Honam region(Iksan))

  • 서성;김원호;이준희;박태일;최기춘
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.217-224
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    • 2004
  • 본 연구는 답리작에서 양질의 조사료를 최대한 생산하기 위한 적정 사료작물을 선발하고자 전북 익산에서 보리(5품종), 밀(2), 호밀(3), 이탈리안 라이그라스(IRG, 3)등 4작목 13품종을 공시하여 $1999{\sim}2001$년까지 3년간 생육단계별로 생육특성, 수량 및 사료가치를 조사하였다. 보리의 출수기는 4월 $26{\sim}5$월 1일, 유숙기는 5월 중순, 유숙기${\sim}$황숙기 기준 건물수량은 ha당 $6.66{\sim}10.47$톤, 평균 ADF는 $31.64\%$, NDF는 $62.2\%$였고, 5품종 중 알보리가 가장 우수하였다. 밀은 보리에 비해 출수 및 성숙이 1주일 가까이 늦었으나 수량성이 높고 사료가치가 우수하역 유숙기${\sim}$황숙기 기준 건물수량은 $7.51{\sim}11.96$톤, 평균 ADF는 $30.6\%$, NDF는 $60.1\%$였다. 호밀은 출수기가 4월 26일경이었으며, 초장이 140cm 내외로 개화 이후 도복이 심하였고, 개화기 건물수량은 17.26톤으로 많았으며, 사료가치는 ADF $38.6\%$, NDF $65.5\%$로 가장 낮았다. 중만생 IRG는 출수가 늦어 답리작용으로 권장하기 어려웠으며, 조생 IRG는 4월 30일에 출수 되어 개화기 전후(5월 중순경) 수확이 유리하고, 개화기 기준 건물수량은 10.77톤, ADF $31.6\%$, NDF $59.2\%$로 양호하였다. 본 시험에서 벼 이앙시기, 건물생산성, 출수기, 사료가치, 도복 등을 종합고려한 유망작목은 호밀, 보리, 조생 IRG, 밀로 추정되었다. 5월 중순 벼 이앙시 적작물은 5월 상순에 수확이 가능한 호밀, 5월 하순 벼 이앙시에는 보리(알보리)와 조생 IRG, 6월 상순으로 벼 이앙시기가 늦을 경우에는 5월 하순 수확도 가능하면서 생산성과 사료가치가 높은 밀이 권장되었다.

기수 지역을 포함한 연속적인 강 구획 생태계 내에서의 동물플랑크톤의 군집 동태와 섭식율 (The Grazing Rates and Community Dynamics of Zooplankton in the Continuous River Stretch Ecosystem Include with Brackish Zone)

  • 김현우
    • 생태와환경
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    • 제39권4호통권118호
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    • pp.462-470
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    • 2006
  • 섬진강 하류 약 40 km 구간에서 동물플랑크톤 군집 동태 파악과 동물플랑크톤 섭식율 실험을 수행하였다. 강 본류 구간 내 3지점 (강 하구: RK0, 섬진교: RK12, 구례교: RK36)에서 2005년 1월 부터 2006년 6월까지 2주 간격으로 동물플랑크톤 시료를 채집하였다. 조사기간 동안 3지점간 대부분의 육수학적 항목의 변화는 유사하였으나, 전기전도도는 조사 지점간 변이가 높았다. 강 하구와 섬진교 지점의 전기전도도 연간 변이는 구례교 지점의 전기전도도 변이보다 매우 역동적인 변화를 나타내었다. 동물플랑크톤 밀도의 지점별, 계절별 차이는 통계적으로 유의하였다 (ANOVA, P<0.01). 강 하구와 섬진교 지점의 주요 동물플랑크톤 군집 총 개체수는 구례교 지점보다 높았다. 대형동물플랑크톤 군집 중, 지각류 밀도는 조사기간 동안 매우 낮았다. 식물플랑크톤 및 박테리아에 대한 동물플랑크톤의 군집 섭식율 변이는 각각 0에서 50 mL $L^{-1}\;D^{-1}$그리고 0에서 45 mL $L^{-1}\;D^{-1}$였다. 식물플랑크톤에 대한 CFR의 지점별 변이는 통계적으로 유의하였다 (ANOVA, P<0.05). 전 조사지점 내에서 식물플랑크톤과 박테리아에 대한 요각류의 CFR은 지각류에 비해 현저히 높았다. 박테리아에 대한 총 동물플랑크톤 섭식율은 식물플랑크톤의 섭식율에 비해 다소 낮았다. 박테리아에 대한 소형 동물플랑크톤의 CFR은 대형 동물플랑크톤에 비해 매우 높았다. 총 동물플랑크톤 군집 조성을 고려 해볼 때, 담수지역에서는 박테리아와 식물플랑크톤에 대한 섭식율이 대형 동물플랑크톤 보다는 소형 동물플랑크톤의 역할이 상대적으로 중요하며, 반면에 기수역 지역에서는 담수지역에 비해 상대적으로 식물플랑크톤에 대한 소형 동물플랑크톤의 섭식율 보다는 오히려 대형 동물플랑크톤의 섭식 기여도가 높은 것으로 파악되었다.ure Curve를 얻고 이 Cure Curve를 분석(分析)하여 얻은 kinetic data를 앞서 구한 data와 비교검토(比較檢討)하였다.2.8점에서 캠프 이후 35.1점으로 증가하였으나 유의한 차이는 없었다. 이상의 연구 결과를 종합할 때 초등학교 비만 어린이의 경우 칼슘, 엽산, 비타민 C, 비타민 B$_{2}$의 영양소에서 평균 필요량보다 부족하게 섭취하고 있는 비율이 높게 나타났으며, 영양교육 전과 비교하여 볼 때 영양태도 점수가 교육 후 유의하게 증가하였고, 유의적이지는 않으나 영양지식과 자아만족도도 증가하였다. 또한 성격 유형 검사 결과 아직 뚜렷하게 성격 유형을 결정하지 못한 어린이들의 비율이 높게 나타나 이러한 성격 유형의 결정 여부 및 각 유형을 참조하여 식생활에서 올바른 식생활 관리 능력과 바람직한 영양태도 및 지식을 습득할 수 있도록 하는 영양교육의 필요성이 높은 것으로 사료된다.MI, 체지방량, 특히 허리둘레, 엉덩이 둘레, 허리-엉덩이 둘레비와 유의성있는 상관관계를 보인 반면 혈청 콜레스테롤과 중성지방, HDL-콜레스테롤, LDL-콜레스테롤 농도와는 상관관계를 나타내지 않았다. 총 콜레스테롤은 중성지방, LDL-콜레스테롤과 유의성있는 상관관계를 보였으며, 중성지방은 LDL-콜레스테롤과 양의 상관관계를, HDL-콜레스테롤과는 음의 상관관계를 보이고 있는 것으로 나타났다. 궁극적으로 비만 아동을 대상으로 한 학교 내 체중 조절 프로그램이 장직적인 효과를 얻기 위해서는 첫째, 무엇보다 아동이 성장기임을 고려하여 지속적인 모니터링과 함께 아동들의 식이, 운동습관 및 비만과 관련된 행동의 변화가 생활 가운데 근본적으로 일어날 수 있어야 한다. 둘째, 체중 조절 프로그램은 식이 및 운동 지도와 아울러 긍정적 강화(positive reinforcement)와 보상(reward)을 통해 충분한 동기를 부여하도록 하고 프로그램 실시 후

배수 설계를 위한 벼의 관수심 및 관수피해율에 관한 연구 (Study on the Rice Yield Reduction and Over head Flooding Depth for Design of Drainage System)

  • 김천환;김시원
    • 한국농공학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.69-79
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    • 1982
  • The objective of this study is to contribute to drainage planning in the most realistic and economical way by establishing the relationship between rice yield reduction and overhead flooding by muddy water of each growth stage of paddy, which is the most important factor in determining optimum drainage facilities. This study was based on the data mainly from the experimental reports of the Office of Rural Development of Korea, Reduction Rate Estimation for Summer Crops, published by Ministry of Agriculture and Forestry of Japan and other related research documenta- tion. The results of this study are summarized as follows 1. Damages by overhead flooding are highest in heading stage and have the tendency of decrease in the order of booting stage, panicle formation stage, tillering stage, and stage just after transplanting. Damages by overhead flooding of each growing stage are as follows: a) It is considered that overhead flooding just after transplanting gives a little influence on plant growth and yield because the paddy has sufficient growth period from floo ding to harvest time. b) Jt is analyzed that according to the equation y=11 12x 0.908 which is derived from this study, damages by overhead flooding during tillering stage for 1, 2, 3 successive days are 11.1 %, 20.9%, and 30.2% respectively. c) Damages by overhead flooding after panicle formation stage are very serious because recovering period is very short after damage and ineffective tillering is much. Acc- ording to the equation y=9. 58x+10. Ol derived from this study, damages by overhead flooding fal 1,2,3,5 successive days are 19.6%, 29.2%, 38.8%, 57.9% respectively. d) Booting stage is the very important period in which young panicle has grown up almost completely and the number of glumous flower is fixed since reduction division takes place in the microspore mother cell and enbryo mother cell. According to the equation y=39. 66x 0.558 derived from this study, damages by overhead floodingfor 0.5, 1, 3, 5 successive days are 26.9%, 39.7%, 72. 2% and 97.4%, respectively. Therefore, damages by overhead flooding is very serious during the hooting stage. e) When ear of paddy emerges, flowering begins on that day or the next day; when paddy flowers, fertilization will be completed 2-3 hours after flowering. Therefore overhead flooding during heading stage impedes flowering and increases sterilizing percentage. From this reason damages of heading stage are larger than that of booting stage. According to the equation y-41 94x 0.589 derived from this study, damages by overhead flooding for 0.5, 1, 3, 5, successive days are 27.9%, 63.1 %, 80.1%, and 100% 2. Considering that temperature of booting stage is higher than that of beading stage and plant height of booting stage is ten centimeters shorter than that of heading stage, booting stage should be taken as a critical period for drainage planning because possi- bility of damage occurrence in booting stage is larger than that of heading stage. There-fore, it is considered that booting stage should be taken as critical period of paddy growth for drainage planning. 3. Overhead flooding depth is different depending on the stage of growth. In case, booting stage is adopted as design stage of growth for drainage planning, it is conside red that the allowable flooding depth for new varieties and general varieties are 70cm and 80cm respectively. 4. Reduction Rate Estimation by Wind and Flood for Rice Planting of the present design criteria for drainage planning shows damage by overhead flooding for 1 to 2, 3 to 4, 5 to 7 consecutive days; damages by overhead flooding varies considerably over several hours and experimental condition of soil, variety of paddy, and climate differs with real situation. From these reasons, damage by flooding could not be estimated properly in the past. This study has derived the equation which shows damages by flooding of each growth stage on an hourly basis. Therefore, it has become possible to compute the exact damages in case duration of overhead flooding is known.

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출산력 억제정책의 영향과 변천에 관한 고찰 (Change in the Korean Fertility Control Policy and its Effect)

  • 홍문식
    • 한국인구학
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    • 제21권2호
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    • pp.182-227
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    • 1998
  • 정부는 1960년대 초기의 높은 인구증가율이 경제개발의 저해 요인임을 인식하여 1962년부터 시작되는 5개년 단우의 경제개발 장기계획의 일환으로 가족계획사업을 출산조절정책 수단으로 수용하였다. 초창기부터 가족계획사업은 정부의 보건조직망을 통하여 가족계획요원에 의한 피임보급 활동과 지정시술의사에 의한 자궁내장치 및 불임시술 서비스 등이 무료로 제공되었고 특히 피임방법별 목표량 제도와 규제 및 보상 등 사회제도적 지원시책으로 1980년대까지 지속적으로 사업이 강화되었다. 민간단체의 지원활동으로는 대한가족계획협회에 의한 계몽교육사업과 한국 보건사회연구원(초창기에는 가족계획연구원)에 의한 사업평가 및 조사연구사업이 활발히 이루어 졌다. 결과적으로 1960년에 6명 수준이던 합계출산율이 1980년대 중반에 대치수준(2.1)으로 저하되어 30년도 못되는 단기간에 인구전환을 이룩하는 획기적인 성과를 갖게 되었다. 그후 합계출산율은 1.6에서 1.7 범위의 저출산을 유지하고 있으며 이러한 수준이 지속된다면 현 1% 미만인 인구성장률은 2028년에 총인구가 5,060만 수준에서 그 성장을 멈추고 그 후로는 인구의 감소가 초래될 것으로 예상된다. 이에 정부는 1996년 6월에 기존의 인구억제정책을 전면적으로 폐지하고 인구자질향상에 역점을 두는 방향으로 공식적인 정책전환을 이룩하였다. 한편 남아선호사상 등 영향으로 태아의 성감별에 의한 성선별적 인공임신중절로 인하여 출생성비의 불균형이 심화되고 유배우 부인의 인공임신중절도 아직 상당수준으로 높게 지속되고 있어 삶의질 차원에서의 새로운 인구자질향상 정책이 특히 모자보건과 노인보건을 포함하는 전반적인 국민건강증진 프로그램과 함께 더욱 효과적으로 추진되어 복지사회 구현에 기여할 수 있는 사업으로 발전되는 것이 바람직할 것이다.

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역류식 충전탑에서 Raschig Super-ring Random Packing의 수력학적 특성에 대한 연구 (A Study on the Hydraulic Characteristics of Rashig Super-Ring Random Packing in a Counter-Current Packed Tower)

  • 강성진;임동하
    • 청정기술
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    • 제26권2호
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    • pp.102-108
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    • 2020
  • 오늘날 석유화학, 정밀화학, 대기오염 방지산업 등에서 증류, 흡수, 추출, 탈거 등 물질분리 단위공정으로 주로 충전탑을 사용해 왔다. 충전탑은 가스-액체, 가스-가스 시스템에서의 물질들과의 접촉에 의해 운전되어 진다. 이러한 충전탑은 낮은 압력손실, 경제적 효율, 고온성 액체물질 적용, 유지보수 용이, 유해가스 처리 등의 운영에서 장점들을 가진다. 충전탑의 성능은 충진물을 통해 가스와 액체를 고르게 분산함으로써 우수한 성능을 보이며, 이는 충전탑 설계에 있어 중요한 인자로 고려되어진다. 본 실험에서는 충진물에 대한 액체부하 및 가스용량인자에 따른 건조압력손실, 수력학적 압력손실, 액체함량 변화에 대한 기하학적 특성에 대하여 연구하였다. 결과로부터 설계인자와 운전조건 등의 유해가스 처리에 필요한 인자를 도출하였다. 임의 충진물인 raschig super-ring에 대한 건조압력손실을 측정한 결과, 가스용량인자가 증가할수록 일정하게 선형적으로 증가하였고, 가스용량인자가 0.630 ~ 3.448 kg-1/2 m-1/2 S-1에서 건조압력손실은 1.892 ~ 47.312 mmH2O m-1로 기존 산업현장에서 보편적으로 사용되는 35 mm pall-ring보다도 낮은 압력손실을 보였다. 그리고 raschig super-ring에 대한 수력학적 압력손실을 측정한 결과, 고유 액체부하에 대하여 가스용량인자가 증가할수록 압력손실도 함께 증가함을 확인하였고, 액체부하 변화에 따른 가스용량인자가 1.855 ~ 2.323 kg-1/2 m-1/2 S-1으로 20% 증가할 때, 압력손실은 약 17% 증가하는 것으로 나타났다. 마지막으로, 충진물 체적에 관한 액체함량은 가스용량인자에 의존된 액체부하 매개변수로서 액체부하 변화에 따른 가스용량인자 약 3.84 kg-1/2 m-1/2 S-1까지는 거의 일정한 액체함량을 보였으나, 그 이상에서는 급격하게 증가하였다.

방글라데시 농업에서 트리티게일의 조사료 및 곡물사료이용 전망 (Prospects of Triticale as Fodder and Feed in Farming of Bangladesh)

  • 나지아 타바섬;로미즈 우딘;김은순
    • 농업과학연구
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    • 제35권1호
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    • pp.101-118
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    • 2008
  • 트리티케일은 호밀과 밀의 교잡에 의한 작물로서, 방글라데시에서 조사료 및 곡물로 재배가능하나 농가재배는 아직 시범단계에 있는 상태이다. 본 논문은 방글라데시농업에 있어서 비전통적인 작물로서 트리티케일의 재배 현황을 검토하고 최근 몇 년간의 시험연구 자료에 의거하여 트리티케일이 축산조사료와 곡물사료로 사용됨에 따르는 경제성을 비교하였다. 트리티케일과 밀 옥수수 재배의 수익성을 비교한 결과 트리티케일이 가장 높고 다음은 옥수수, 밀의 순으로 나타났다. 트리티케일의 재배대안별 수익성은 파종후 2회(파종후 35일째와 50일째 절단) 조사료로 절단 재배(4.9~20.2 t/ha)하고 이어서 곡물(1.1~2.4 t/ha)로서 재배하는 경우가 가장 높게 나타났으며, 이때 B/C ratio는 1.62로 나타나서 경제성이 있다는 것을 입증했다. 한편 시범농가재배결과에 의하면 트리티케일을 젖소의 조사료로서 사용한 경우가 볏짚을 사용한 경우보다 젖소의 우유생산량과 젖소의 체중을 36~46% 포인트 증가시키는 결과를 가져왔다. 아울러 트리티케일은 방글라데시 양계사육에 있어서 밀을 대체할 수 있는 좋은 곡물사료로 나타났다. 시험연구결과와 시범농가재배결과에 의하면 트리티케일을 조사료와 동시에 곡물로 이중목적으로 재배하는 것이 방글라데시 축산업에서 만성화 되어있는 조사료부족(특히 건기)현상을 경감할 뿐 아니라 소규모 방글라데시 농가의 소득에도 기여할 수 있는 잠재성이 있다고 판단된다.

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상아질접착제에 대한 광조사가 접착에 미치는 영향 (INFLUENCE OF LIGHT IRRADIATION OVER SELF-PRIMING ADHESIVE ON DENTIN BONDING)

  • 류현욱;김기옥;김성교
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제26권5호
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    • pp.409-417
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    • 2001
  • 상아질접착제의 광조사가 상아질접착에 미치는 영향을 알아보기 위하여 in vitro에서 접착실험을 하였다. 120개의 발거된 소의 전치 협면 상아질을 노출시키고 산 부식 한 다음 self-priming형 상아질접착제 Prime&Bond$^{\circledR}$NT (Dentsply DeTrey, GmbH, Konstanz, Germany)를 도포 하였으며 600 mW/$\textrm{cm}^2$의 일반광도 또는 1930 mW/$\textrm{cm}^2$의 초고광도 광조사를 각각 20초 및 3초간 시행한 군과 시행하지 않은 군으로 나누어 복합레진 첨가후 광조사하였다. 접착제에 대한 광조사를 시행하지 않은 경우에는 복합레진 첨가 후 초고광도로 3초, 6초 및 12초간 광조사하였다. 접착양상 평가를 위해 만능시험기로 전단접착강도를 측정하고 파단면을 입체 현미경으로 관찰한 바를 일원 및 이원 변량분석법과 카이제곱검사법으로 통계 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 상아질접착제를 광조사한 군이 광조사하지 않은 군에 비해 유의하게 높은 전단접 착강도를 나타내었다 (p<0.05). 2. 일반 광도 및 초고광도 광조사에 따른 전단접착강도에는 유의한 차이가 나타나지 않았다 (p>0.05). 3. 상아질접착제를 광조사하지 않고 복합레진 첨가 후 초고광도로 광조사한 군간에 조사시간에 따른 전단접착강도에는 유의 한 차이가 나타나지 않았다 (p>0.05). 4. 파단면 관찰 결과, 모든 군에서 접착계면에서의 파절을 포함하는 혼합파단양상이 가장 많이 나타났으며 군간에는 유의한 차이가 없었다 (p>0.05).

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2계단 배양방법을 이용한 인삼 모상근의 대량배양과 Ginsenoside 생산 (Mass Culture and Ginsenoside Production of Ginseng Hairy Root by Two-Step Culture Process)

  • 고경민;양덕춘;박지창;최강주;최광태;황백
    • Journal of Plant Biology
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    • 제39권1호
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    • pp.63-69
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    • 1996
  • 인삼의 모상근 HRB-15 clone을 3L 용량의 생물반응기에서 배양하여 ginsenoside 생산량을 증진시킬 수 있는 방법을 찾고자 본 연구를 수행하였다. 모상근을 광배양하면 암배양에 비해 생장이 30% 정도 억제되지만 ginsenoside 함량(ginsenoside-Rb1, -Rb2, -Rc, -Rd, -Re, -Rg1)은 크게 증가되어 암배양시보다 2배 높은 1.10%로 나타났으며, 이때에는 ginsenoside-Re의 함량이 매우 높은 반면 다른 ginsenoside들의 함량은 암배양시 보다 다소 감소하는 경향이었다. 또한 초기 10일간 암배양한 후 20일간 광배양하는 방법을 기준으로 sodium acetate를 농도별로 처리하여 본 결과, sodium acetate의 농도가 증가할수록 모상근의 생장이 억제되고 ginsenoside 함량도 감소하였으며, 배양배지내 인산의 농도를 변화시켜 본 결과, 1.25 mM $KH_2PO_4$ 처리가 모상근의 생장과 ginsenoside 함량 모두에서 가장 높게 나타났다. 한편 모상근의 생장과 ginsenoside 함량을 증가시키기 위해 yeast elicitation과 ammonium nitrate를 이용한 2단계 배양방법(two-step culture process)을 개발하였다. Elicitor로서 $50\;\mu\textrm{g}/g$ yeast extract를 배양 20일째(광배양 10일째)에 첨가하여 본 결과, 총 ginsenoside 생산 모두에서 상승된 효과를 보여주었다. 따라서 2단계 배양방법은 인삼 모상근의 대량배양을 통해 이차대사산물인 ginsenoside 생산량을 증가시킬수 있는 하나의 좋은 방법으로 생각된다.

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Controlled atmosphere 저장 시스템을 이용한 기체조성 변화가 조생 '후지' 사과의 저장 중 품질 및 내부장해 발생에 미치는 영향 (Effect of controlled atmosphere conditions on the quality and internal disorder of early season 'Fuji' apples during storage)

  • 천호현;박석호;최동수;최승렬;김진세;이진수
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.131-138
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    • 2016
  • 본 연구는 CA 저장시스템 및 기체치환 기밀 챔버를 개발하여 조생 '후지' 사과의 저온저장 중 기체 환경 조성에 따른 이화학적 품질변화 및 내부갈변 장해 발생률 구명에 따른 국산 사과의 CA 저장기술 확립을 위한 기초 자료를 얻고자 수행되었다. 70일 저장 후 경도는 CA 조건 챔버에 저장된 사과 시료가 대조구와 비교하여 유의적으로 높은 값을 보였다. 중량감소율은 1~5% $CO_2+0.5{\sim}2%$ $O_2$ CA 조건 및 95% RH 습도로 설정된 챔버의 시료가 0.49~0.53%을 나타내어 대조구의 1.02%보다 낮은 감소율을 보였다. 한편, 적정산도와 가용성고형물 함량은 챔버 1~8에 저장된 사과시료 간에 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 내부장해 발생은 일반 저온저장한 대조구(챔버 8)가 2%를 나타냈으며 1% $CO_2+2%$ $O_2$ CA 조건(챔버 1)에서는 약 4%의 내부 갈변장해율을 나타내었다. 한편, 3~5% $CO_2+2%$ $O_2$ CA 조건(챔버 4~6)에서는 20~26%의 높은 내부갈변 장해발생률을 보였기 때문에 조생 '후지' 사과의 경우 CA 저장 시 $CO_2$ 농도를 2% 미만으로 유지해야하는 것으로 나타났다. 본 연구결과 1% $CO_2+2%$ $O_2$ CA 조건 및 95% $RH+0^{\circ}C$ 저장환경에서 사과의 호흡억제 및 숙성 노화지연 등으로 계획된 기간 동안 품질유지가 가능할 것으로 판단된다. 향후 다양한 품종의 국산 사과의 CA 저장기술 실용화를 위해 재배지역 및 수확시기 등에 따른 이화학적 및 관능적 품질 분석과 소비자 기호도 조사의 데이터베이스화하여 CA 저장 장해극복 방안 연구가 이루어져야 할 것으로 여겨진다.

$HfO_2/Si$시스템의 계면산화막 및 고유전박막의 특성연구 (Properties of the interfacial oxide and high-k dielectrics in $HfO_2/Si$ system)

  • 남서은;남석우;유정호;고대홍
    • 한국결정학회:학술대회논문집
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    • 한국결정학회 2002년도 정기총회 및 추계학술연구발표회
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    • pp.45-47
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    • 2002
  • 반도체 소자의 고집적화 및 고속화가 요구됨에 따라 MOSFET 구조의 게이트 절연막으로 사용되고 있는 SiO₂ 박막의 두께를 감소시키려는 노력이 이루어지고 있다. 0.1㎛ 이하의 소자를 위해서는 15Å 이하의 두께를 갖는 SiO₂가 요구된다. 하지만 두께감소는 절연체의 두께와 지수적인 관계가 있는 누설전류를 증가시킨다[1-3]. 따라서 같은 게이트 개패시턴스를 유지하면서 누설전류를 감소시키기 위해서는 높은 유전상수를 갖는 두꺼운 박막이 요구되는 것이다. 그러므로 약 25정도의 높은 유전상수를 갖고 5.2~7.8 eV 정도의 비교적 높은 bandgap을 갖으며, 실리콘과 열역학적으로 안정한 물질로 알려진 HfO2[4-5]가 최근 큰 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 HfO₂ 박막을 실제 소자에 적용하기 위하여 전극 및 열처리에 따른 HfO₂ 박막의 미세구조 및 전기적 특성에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해, HfO₂ 박막을 reactive DC magnetron sputtering 방법으로 증착하고, XRD, TEM, XPS를 사용하여 ZrO₂ 박막의 미세구조를 관찰하였으며, MOS 캐패시터 구조의 C-V 및 I-V 특성을 측정하여 HfO₂ 박막의 전기적 특성을 관찰하였다. HfO₂ 타겟을 스퍼터링하면 Ar 스퍼터링에 의해 에너지를 가진 산소가 기판에 스퍼터링되어 Si 기판과 반응하기 때문에 HfO₂ 박막 형성과 더불어 Si 기판이 산화된다[6]. 그래서 HfO₂같은 금속 산화물 타겟 대신에 순수 금속인 Hf 타겟을 사용하고 반응성 기체로 O₂를 유입시켜 타겟이나 시편위에서 high-k 산화물을 만들면 SiO/sub X/ 계면층을 제어할 수 있다. 이때 저유전율을 갖는 계면층은 증착과 열처리 과정에서 형성되고 특히 500℃ 이상에서 high-k/Si를 열처리하면 계면 SiO₂층은 증가하는 데, 이것은 산소가 HfO₂의 high-k 박막층을 뚫고 확산하여 Si 기판을 급속히 산화시키기 때문이다. 본 방법은 증착에 앞서 Si 표면을 희석된 HF를 이용해 자연 산화막과 오염원을 제거한 후 Hf 금속층과 HfO₂ 박막을 직류 스퍼터링으로 증착하였다. 우선 Hf 긍속층이 Ar 가스 만의 분위기에서 증착되고 난 후 공기중에 노출되지 않고 연속으로 Ar/O₂ 가스 혼합 분위기에서 반응 스퍼터링 방법으로 HfO₂를 형성하였다. 일반적으로 Si 기판의 표면 위에 자연적으로 생기는 비정질 자연 산화막의 두께는 10~15Å이다. 그러나 Hf을 증착한 후 단면 TEM으로 HfO₂/Si 계면을 관찰하면 자연 산화막이 Hf 환원으로 제거되기 때문에 비정질 SiO₂ 층은 관찰되지 않았다. 본 실험에서는 HfO2의 두께를 고정하고 Hf층의 두께를 변수로 한 게이트 stack의 물리적 특성을 살펴보았다. 선증착되는 Hf 금속층을 0, 10, 25Å의 두께 (TEM 기준으로 한 실제 물리적 두께) 로 증착시키고 미세구조를 관찰하였다. Fig. 1(a)에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층의 두께가 0Å일때 13Å의 HfO₂를 반응성 스퍼터링 방법으로 증착하면 HfO₂와 Si 기판 사이에는 25Å의 계면층이 생기며, 이것은 Ar/O₂의 혼합 분위기에서의 스퍼터링으로 인한 Si-rich 산화막 또는 SiO₂ 박막일 것이다. Hf 금속층의 두께를 증가시키면 계면층의 성장은 억제되는데 25Å의 Hf 금속을 증착시키면 HfO₂ 계면층은 10Å미만으로 관찰된다. 그러므로 Hf 금속층이 충분히 얇으면 플라즈마내 산소 라디칼, 이온, 그리고 분자가 HfO₂ 층을 뚫고 Si 기판으로 확산되어 SiO₂의 계면층을 성장시키고 Hf 금속층이 두꺼우면 SiO/sub X/ 계면층을 환원시키면서 Si 기판으로의 산소의 확산은 막기 때문에 계면층의 성장은 억제된다. 따라서 HfO₂/Hf(Variable)/Si 계에서 HfO₂ 박막이 Si 기판위에 직접 증착되면, 순수 HfO₂ 박막의 두께보다 높은 CET값을 보이고 Hf 금속층의 두께를 증가시키면 CET는 급격하게 감소한다. 그러므로 HfO₂/Hf 박막의 유효 유전율은 단순 반응성 스퍼터링에 의해 형성된 HfO₂ 박막의 유전율보다 크다. Fig. 2에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층이 너무 얇으면 계면층의 두께가 두꺼워 지고 Hf 금속층이 두꺼우면 HfO₂층의 물리적 두께가 두꺼워지므로 CET나 EOT 곡선은 U자 형태를 그린다. Fig. 3에서 Hf 10초 (THf=25Å) 에서 정전 용량이 최대가 되고 CET가 20Å 이상일 때는 high-k 두께를 제어해야 하지만 20Å 미만의 두께를 유지하려면 계면층의 두께를 제어해야 한다.

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