• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.93-99
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• 2022

초소형, 웨어러블 기기 기술의 빠른 발전에 따라, 전자기기 구동을 위한 시공간적인 제한이 없는 지속적인 전기 공급을 필요로 한다. 이에 따라, 두 가지 다른 재료의 접촉과 분리로 만들어지는 정전기를 활용하는 마찰대전 나노발전기(Triboelectric nanogenerator, TENG)는 간단한 원리 덕분에, 복잡한 과정 및 설계 없이도 자연에서 버려지는 다양한 형태의 에너지들을 효과적으로 수확하는 수단으로 활용되고 있다. 하지만, TENG의 실생활의 적용을 위해서는 전기적 출력의 증가가 필요하다. 또한, 전기적 출력의 증가뿐만 아니라 전기적 출력의 안정적인 발생은 TENG의 상용화를 위해서 해결해야 될 과제이다. 본 연구에서는 TENG의 출력을 향상시킬 뿐만 아니라, 향상된 출력을 안정적으로 나타낼 수 있는 방법을 제안하였다. 출력의 향상 및 안정성을 위해서 TENG 구성 요소 중 하나인 접촉층을 일렉트렛으로 사용하였다. 활용된 일렉트렛은 Fluorinated ethylene propylene (FEP) 필름에 코로나 차징과 열처리 과정을 순차적으로 진행함으로써 제작되었다. 코로나 차징으로 인해 인위적으로 주입된 전하가 열처리 과정에 의해서 깊은 트랩으로 들어가게 되어 전하의 이탈 현상이 최소화된 일렉트렛을 제작하고 이를 TENG 제작에 활용하였다. 제작된 일렉트렛의 출력 성능은 수직 접촉 분리 모드 TENG의 전압 출력을 측정함으로써 검증되었고, 코로나 차징 과정을 거친 일렉트렛은 어떠한 처리도 되지 않은 FEP 필름에 대비 12배 높은 출력 전압을 나타냈다. 일렉트렛의 시간 및 습도 안정성은 일반 외부 환경 및 극한의 습도 환경에 일렉트렛을 노출시킨 후, TENG의 출력 전압을 측정함으로써 확인되었다. 또한, 박수를 모티브로 한 Clap-TENG에 일렉트렛을 적용하여 LED를 작동시킴으로써 실생활에 적용할 수 있음을 보여주었다.

• 현장농수산연구지
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• 제22권2호
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• pp.123-133
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• 2020

시설 재배지 내 담배가루이의 밀도 예찰을 위하여 여러 종류의 LED등(청색등, 녹색등, 적색등, 백색등)에 대한 유인력을 평가하였다. 유인력 평가는 황색끈끈이트랩에 부착된 담배가루이의 포집 수를 대상으로 하였다. 평가용 케이지 내에서 기주식물이 없는 조건에서 유인력은 청색등(107.3±2.5마리) > 백색등(83.0±12.1마리) > 적색등(58±21.8마리) > 녹색등(39.7±8.1마리) 순서로 나타났다. 먹이를 주입한 상태에서 유인력은 청색등(52±17.4) > 적색등(38.7±5.8) > 녹색등(12.7±1.5) > 백색등(11.7±5.0) 순서로 관찰되었다. 두 실험 조건에서 모두 청색등에서 유인력이 가장 높은 것으로 나타났다. 기주식물을 넣었을 때 LED등 유인력이 감소하는 것을 확인하였는데, 백색등(85.9%) > 녹색등(68.1%) > 청색등(51.6%) > 적색등(33.3%) 순서로 나타나 기주식물이 LED 등 유인력 감소에 영향이 있음을 확인하였다. 상대적인 방제력 평가에서는 기주식물을 처리한 6시간 이후에 적색등(66.7%) > 청색등(48.5%) > 녹색등(31.9%) > 백색등(14.1%) 순으로 높았다(F_3,8 = 14.7, P = 0.001). 따라서 청색등은 초기 유인력이 매우 높은 특징을 보였고, 적색등은 기주식물의 투입에 영향을 받지 않아 담배가루이 유인에 적합성이 있음을 확인하였다. 야외 실증실험에서는 낮은 온도조건에 의해 높은 유인력은 관찰되지 않았지만, 청색등과 적색등에서 대조구 대비 높은 유인력이 관찰되었다. 향후 적색과 청색을 활용한 LED등은 시설재배지 내 담배가루이의 예찰에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국환경생태학회지
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• 제36권4호
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• pp.368-380
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• 2022

국내 침입외래종 미국가재(Procambarus clarkii)의 생물모니터링을 환경유전자 분석과 함께 2021년 2월부터 10월까지 완주군, 함평군, 나주시, 구례군 청주시, 5지점에서 수행하였다. 조사방법은 우산형통발과 둥근뜰채를 이용하였으며, eDNA 분석을 위해 8~10 L의 물을 채수하였다. 조사지 내의 동소종인 저서성 대형무척추동물과 함께 과거 분포기록 및 국내 가재류 유통 현황도 분석하였다. 조사결과 미국가재는 총 122개체가 확인되었으며, 함평군에서 59개체(48.36%)로 가장 많은 개체수와 높은 환경유전자(eDNA)가 검출되었고 계절상 5월달에 출현 빈도가 가장 높았다. 암컷과 수컷의 비율은 21:5로 암컷이 우세하였으며, 크기는 암컷이 72.2±21.1 mm, 수컷이 80.5±15.6 mm, 어린개체가 25.3±9.8 mm이었다. 국내에 유입된 미국가재는 남서쪽 지역을 중심으로 확산되고 있는 것으로 파악되었으며, 과거에 출현 기록이 있는 서울지역에서는 확인되지 않았다. 미국가재에 외부공생하는 끈거머리지렁이류는 확인되지 않았으며, 국내의 출현한 미국가재는 일본에서부터 수입된 개체로 추정되었다. 국내에서 유통되고 있는 외래 가재류는 8종 이상이었으며, 이중 마블가재(Procambarus virginalis)는 2021년에 환경부에서 유입주의 생물로 지정된 종으로 파악되었다. 미국가재 조사지역 일대에 서식하는 저서성 대형무척추동물은 총 3문 5강 39과 69종이 출현하였으며, 잠자리목이 24.62%, 딱정벌레목과 노린재목이 각각 16.92%로 우세하게 나타났다. 이 중 한반도고유종 1종, 적색목록 범주의 준위협(NT)으로 구분되는 1종, 갑각류는 총 6종이 출현하였다. 섭식기능군에서는 잡아먹는무리가 서식기능군에서는 기어오르는무리가 전체적으로 우세하여 출현하였다. 조사지역 내의 미국가재는 수초와 수변부 식생이 풍부한 지역을 선호하며, 수질이 탁한 곳에서도 내성이 강한 것으로 분석되었다. 잡식성인 미국가재는 동소종에서 우세하게 출현하는 육식성 저서생물과 상호 경쟁관계를 유지할 것으로 보이며, 먹이사슬에 따른 생태계 교란이 지속적으로 일어날 것으로 판단된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제13권4호
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• pp.348-353
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• 2008

산소안정동위원소는 추적자로서의 뛰어난 특성에도 불구하고 분석상의 어려움으로 해양수괴 연구에 많이 활용되지 못하고 있다. 물시료에 함유된 산소의 안정동위원소비를 측정하기 위해 가장 많이 사용하는 방법은 $H_2O/CO_2$ 평형기를 이용해 시료인 물을 이산화탄소와 동위원소평형을 이루게 한 뒤, 이산화탄소의 동위원소 비율을 측정하는 것이다. 이러한 자동 $H_2O/CO_2$ 평형기를 이용한 물 시료 분석시의 정밀도는 ${\pm}0.1%o$, 해양에서 이를 적용하기 위해서는 정밀도를 보다 높이는 것이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 분석상의 오차를 감소시킬 수 요인들을 파악하여 분석장치의 보완 및 분석방법의 개선으로 정밀도 최소 0.05%o 향상시킴으로서 산소동안정동위원소의 변화폭이 작은 해양에서도 추적자로서 활발히 응용될 수 있도록 기여하고자 하였다. $H_2O/CO_2$ 평형기를 이용하는 경우 가장 큰 문제점은 시료가스가 전처리 장치로부터 질량분석기까지 이동해야 하는 거리가 멀고 평형가스가 팽창해야 하는 부피가 크다는 것이다. 그러므로 단순히 압력 차를 이용해서 가스를 이동시킬 경우, 가벼운 동위원소종이 선택적으로 이동되는 동위원소 분별작용이 일어날 수 있고, 분석 장치 전체의 부피가 플라스크에 담긴 시료가스의 부피에 비해 크기 때문에 시료가스가 충분히 혼합되지 않을 수가 있다는 점이다. 이러한 점을 보완하기 위해 액체질소 트랩과 고진공 균일도를 향상시켰다. 동일한 해수시료를 기존방법과 보완방법을 이용하여 각각 14번씩 분석한 결과 평균 측정값은 0.023, 0.024%o 서로 거의 동일한 값을 보였으나 표준편차는 각각 ${\pm}0.081$, ${\pm}0.021%o$ 네 배가량 개선된 결과를 보이고 있다. 그 결과 해양에서의 동위원소 분석시 발생할 수 있는 중요한 오차 요인을 현저하게 감소시킴으로서 동위원소 변화폭이 작은 해양수괴 연구에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국환경생태학회지
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• 제37권6호
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• pp.429-438
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• 2023

두만강 하류의 숲은 북한, 중국, 러시아를 연결하는 중요한 산림생태계로서, 국제적인 멸종위기종인 호랑이(Panthera tigris)와 표범(Panthera pardus)을 포함한 다양한 야생동물들에게 서식환경과 이동경로를 제공하여 준다. 본 연구는 두만강 하류, 특히 중국과 북한을 연결하는 잠재적인 생태통로로서 한반도의 생물다양성 보전과 복원에 중요한 역할을 할 수 있는 밀강 지역에 초점을 맞추고 있다. 2019년 5월부터 2021년 5월까지 이 지역에 설치한 48대의 무인센서카메라를 통해 출현하는 포유류 종을 확인하고 그들의 상대개체수와 점유율 및 분포 현황을 파악하는 것을 목표로 하였다. 그 결과 총 18종의 포유류가 밀강 지역에 서식하고 있으며, 그 중에는 호랑이와 표범 등 대형 육식동물도 포함되고 있음을 확인하였다. 이 지역의 주요 포유류인 유제류 4종에 대한 점유율과 탐지율, 분포를 추정한 결과, 특히 노루(Capreolus pygargus)와 멧돼지(Sus scrofa)가 높은 점유율을 보였다. 노루는 모든 지역에 분포하며 예측 점유율은 0.97로 높게 나타났으나, 고도, 도시 주거용지, 패치 밀도 등의 영향을 받는 것으로 나타났다. 멧돼지는 0.73의 예측 점유율을 보이며 전 지역에 분포했으며, 습지 비율, 방목 강도, 사면에 대한 공간이질성 등의 인자가 점유율과 탐지율에 영향을 주었다. 꽃사슴(Cervus nippon)의 예측 점유율은 0.48로서 특정 지역에 국한되어 분포하였으며, 경사도와 서식지 파편화 다양성이 탐지율에, 방목 강도와 개방된 숲의 비율이 점유율에 각각 영향을 주었다. 고라니(Hydropotes inermis)는 아주 낮은 점유율(0.06)을 보이며 두만강 유역을 따라 분포했으며, 고도가 낮은 곳의 점유율이 높고 사면의 공간이질성이 높은 곳에서 탐지율이 높았다. 본 연구는 밀강 지역이 두만강 하류의 다양한 포유류 개체군을 유지하는 서식지인 동시에, 동물의 이동성과 서식지의 연결성을 유지하는 잠재적 생태통로로서 중요한 역할을 할 수 있음을 확인하였다. 동시에 본 연구에서 개발된 점유율 예측 모형은 향후 인간의 교란에 노출된 두만강 유역의 포유류 분포를 예측하고 국경지대의 생태통로를 파악하고 보호하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제16권3호
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• pp.171-179
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• 1977

1975년의 벼멸구 대발생에 의한 극심한 피해에 감하여 그 발생을 예찰할 수 있다면 정부의 이에 대한 방제대책 및 살충제의 약종$\cdot$제제형태를 결정해야 할 농약수급계획 수립에 도움이 될 것이다. 현재 예찰방법은 전국 47개소의 예찰소에서 채집된 벼멸구를 유일한 자료로 삼고 있다. 벼멸구 발생의 신빙할만한 기록은 수원에 권업모범장이 설립된 1905년부터 볼 수 있고 그 이전의 해충기록은 삼국사기, 고려사, 문헌비고 등에 "황", "황충", "비황", "충" 등으로 기록되어 있지만 그 정체를 알 수 없었다. 이들 해충에 대해 일본인 학자를 사이에 상반되는 견해가 발표되었는데 Muramatsu, S.(촌송 무)는 고문헌에 나타난 "황"은 풀무치(비황, Locusta migratoria)라고 주장하였고 Okamoto, H.(강본반차랑)는 멸구류라고 단정하였다. 그러나 그들의 주장은 주로 문헌비고에 근거를 둔 것 같다. 설사 삼국사기, 고려사 등을 참고했다 하더라도 이들 문헌은 문헌비고나 다름없이 해충에 대한 기술이 극히 간략하다. 예를 들면 "7월 황", "추구월황해곡", "오월유항충"등으로 기재되어 있다. 따라서 이것만으로 해당해충의 정확한 이름을 알아내기는 어려운 일이다. 필자는 1967년에 벼멸구의 대발생이 태양흑점 활동최소기와 상관이 있다고 발표한 바 있다. 그러나 양자간의 상관관계를 논하기에는 자료의 량이 충분치 못한 감도 있어 이를 보충하기 위해 벼멸구의 발생기록을 조선왕조실록에서 찾기로 하고 아울러 삼국사기, 고려사, 문헌비고 등에 나타난 해충기록들을 분석해 보았다. 고기록의 해충명을 정확하게 파악하는 일이 선결문제가 되기 때문이다. 분석의 결과 밝혀진 해충은 1. 솔나방(Dendrolimus spectabils) 2. 멸강나방(Mythimna separata) 3. 벼멸구(Nilapavata lugens) 4. 흰등멸구(Sogatella furcifera) 5. 풀무치(Locusta migratoria) 6. 이화명나방(Chilo suppressalis) 7. 땅강아지(Cryllotalpa africana) 8. 벼뿌리바구미(Echinocnemus squameus) 9. 거세미나방(뗘탬 segetum) 10. 뽕나무명나방(Margaronia pyloalis)의 10종이었고, 종명 미군종이 19건이었다. 그런데 문제의 벼멸구가 조선와조실록중에 기록된건수는 놀랍게도 겨우 5건에 불과하며 그 발생년도 또한 서기 1458년, 1468년, 1489년, 1536년, 1587년로서 태양흑점의 관측이 근대적 방법으로 이루어지기 시작한 1719년대 이전의 사실이었다. 따라서 양자간의 상관관계를 밝히는데 도움이 되지는 못하였다. 그러나 본 연구기간 중 필자의 주장을 뒷받침 해 주는 중요한 새로운 정보를 입수할 수 있었다. 즉 1946년에 흰둥멸구의 대발생으로 충남, 전남지방에 피해가 심했으며 그중 피해액이 밝혀진 곳은 라주군에서 16만석, 서산군에서 19만석이었다. (당시 농사시험장 곤충담당관 이봉우씨 담, 현재선 교수 전) 1910년 이후의 우리나라에서의 벼멸구 생기록을 보면 항상 흰등멸구와 함께 발생하고 있으며 최근의 예찰등성적을 보아도 함께 나타나 있고, 해에 따라 1975년도와 같이 벼멸구가 대발생하는 수도 있고 1977년도와 같이 흰등멸구가 대발생하는 경우가 있다. 벼멸구와 흰등멸구는 모두 우리나라 재래의 해충이 아니며 해마다 중국본사에서 비래하는 곤충이다. 한편 태양흑점이 실측되기 시작한 1710년대부터 현재까지는 그 활동이 11.2년의 주기성을 보여주지만 그 이전에 있어서는 그 활동이 극히 약화되었을 뿐만 아니라 매우 불규칙하다는 것이 Schneider와 Mass(1975)에 의해 밝혀졌다. 결국 1710년대부터 현재까지 우리나라에 있어서 벼멸구와 흰등멸구의 대발생 연도는 1910년, 1921-23년, 1946, 1967-8년, 1975-7년의 5회가 되며 이들 대발생 연도는 모두 태양흑점 활동최소기와 일치되어 필자의 주장의 신빙성이 더해졌다. 따라서 앞으로 태양흑점의 활동이 현재와 같은 주기로 계속되는 동안은 그 활동최소기에 임해서는 벼멸구와 흰등멸구에 대해 특별한 경계가 필요하며 만전의 방제체제를 갖추어야 할 것이다.