일리노이 옥수수 포장에서 질소비료의 적정 시용량 결정에는 작물 수량의 극대화와 더불어 질소 손실의 최소화가 고려 되어야 하는데 이를 위하여 질소 전문가체계(NES)가 개발되었다. NES는 전문가의 지식과 사고의 결정과정을 컴퓨터체계로 전환하는 Smart Element program에 의해 만들어졌다. NES는 현재 일리노이 옥수수포장에서 사용중인 생산성지수 (PI)와 토양중 유기물함량 (SOM) 및 시비전 질산태질소 함량 (PSNT)의 요인을 고려하여 시비수준을 결정하였는데 각각의 수준에 따라 49개의 rule 등을 사용하였다. NES는 시스템상에서 성공적으로 작동되었으며 3개의 토양특성 (PI, SOM, PSNT)를 입력하여 적정 시비량을 결정하였다. NES는 다른 시비량 결정 방법에 비해 환경에 대해 질소의 유입을 현저히 줄일 수 있었으며 모델에 대한 검증이 계속될 것이다. 그러나 이에 따른 수량의 감소를 보여, 질소 비료의 적정 시비량은 수량과 더불어 질소유실에 따른 환경 영향평가와 기타 다른 경제적 또는 토양의 물리화학적 요인이 고려되어야 하며 이 요인을 추가한 NES의 검증 및 개선방향이 모색되어야 할 것이다.
지형에 따른 전북지역 과수원 토양의 물리화학적 특성과 중금속 함량을 조사하기 위해 재배면적과 과수종류에 따라 110개 지점을 선정하여 실시하였다. 전라북도 과수원 분포지형은 곡간 및 선상지, 구릉 및 산악지, 산록경사지, 하성평탄지, 홍적대지 하해혼성평탄지였으며, 구릉 및 산악지가 가장 많은 46.0%을 차지하고 있었다. 곡간 및 선상지의 토성은 사질식양토가 66.6%였고, 구릉 및 산악지는 토성이 고르게 분포하고 있었다. 용적밀도, 공극률 및 경도는 지형에 따라 차이가 없었고, 유효수분상수는 홍적대 지에서 19.5%로 가장 높았다. 토양 pH와 EC는 하해혼성평탄지에서 가장 높았고, 유기물, 유효인산, 치환성 K, Ca, Na은 지형에 따라 차이가 없었고, 치환성 Mg은 하해혼성 평탄지에서 $3.5cmol_c\;kg^{-1}$으로 가장 높았다. 토양 pH와 유기물은 과수에 따라 적정수준을 보였지만, 유효인산, 치환성 K, Ca 등은 적정 수준보다 높아 적절한 양분관리가 필요하다. 지형과 과수에 따라 중금속함량은 우려기준을 초과한 경우는 없었다.
본 연구는 강력밀가루에 식이섬유가 풍부하게 함유된 볶은 쌀겨를 0, 5, 10, 15% 대체 첨가하여 혼합한 반죽의 rheology 특성을 분석하였다. 파리노그라프 분석에서 굳기는 대조구보다 볶은 쌀겨 5% 첨가구가 10.00 FU차이를 보였고, 수분 흡수율은 0.11%, 안정도는 0.5 분으로 유의적 차이를 보이지 않았다. Rheofermentometer 분석에서 총 부피는 대조구와 볶은 쌀겨 5%첨가구는 다른 첨가구보다 적은 차이를 보였으며 볶은 쌀겨의 영양성분과 소비자들의 빵에 대한 높은 관심으로 볶은 쌀겨 5%첨가구가 적절하며, RVA 측정에서 Setback값은 볶은 쌀겨 첨가량이 증가할수록 낮은 값을 나타냈다. 발효 팽창력 측정에서도 볶은 쌀겨 5% 첨가구가 80 분에는 2.01 cc의 차이를 보였다. 이상의 실험으로 쌀겨를 볶음으로써 강한 산화방지력과 보존기간의 연장으로 볶은 쌀겨 5%까지 첨가는 제빵적성에 좋지 않은 영향이 적어 영양적으로 우수한 기능성을 가진 제품 개발 가능성과 볶은 쌀겨 수요 증대에 기여 할 것으로 기대된다.
본 연구에서는 식량자산인 바이오매스 옥수수의 부산물인 옥수수 피를 LLDPE에 첨가하여 바이오베이스 시트를 제조할 때 물성개선을 위한 상용화 혼합물의 적정 첨가량을 찾고자 한다. 옥수수 피의 상용성을 높이고자 ESO와 실란 혼합물 실란을 농도별로 첨가하여 비표면적, 함수율, 입도분석 및 제조한 바이오베이스 플라스틱 시트의 물성변화를 조사하였다. 비표면적은 1.105 m2/g, 입도는 19 ㎛에서 가장 우수하였다. 시트의 충격강도, 인장강도, 신율 및 경도는 대조구에 비해 SI-1-CR은 높게 나타났으나 SI-2-CR과 SI-3-CR은 낮게 나타났다. 또 실란 혼합물 1% 처리구에서 가장 높게 나타났다. 굴곡강도와 탄성율은 첨가량이 증가할수록 높게 나타났다. 생산 성도 대조구에 비해 큰 차이가 없었으며, 원가의 경우도 바이오매스 부산물로 대조구 석유계 합성 플라스틱 수지보다 50%이상 저렴하여 경제성이 있다고 사료되었다. 이제품은 수퍼, 마트 등의 1회용 봉투, 종량제 봉투 등에 사용될 수 있을 것이다. 이상의 결과로부터 실란 혼합물 1%를 첨가하여 바이오베이스 플라스틱 시트를 제조하는 것이 바람직할 것으로 사료되었다.
멸종위기 야생생물 I급 종인 여울마자는 분포 및 개체수가 지속적으로 감소하여 현재는 낙동강수계 남강 및 일부 지류 하천에만 제한적으로 출현하고 있다. 절멸이 임박한 여울마자의 복원을 위해서는 감소원인 파악을 통한 적절한 계획 수립이 중요하지만 자료 및 연구 부족으로 인해 진행이 미흡한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 여울마자에 분포지역을 대상으로 현장조사와 문헌조사를 통해 현재출현지역과 과거출현지역의 이화학적, 생물학적, 사회학적 서식환경에 대한 차이를 분석하였다. 현장조사 결과 현재출현지점과 과거출현지점에 전기전도도에 차이가 있었으며, 동서종 군집 또한 차이가 있는 것으로 확인되었다. 문헌 연구자료를 활용한 분석에서도 전반적으로 과거 출현지점들의 이화학적 환경이 양호하지 않은 것으로 나타났으며, 이로 인해 영향을 받은 생물학적 요인의 부정적 결과가 유발되었다. 특히, 도시화로 인한 영향이 여울마자 서식환경에 주요한 영향을 주고 있는 것으로 파악되었다. 멸종위기종인 여울마자의 복원을 위해서는 서식지의 안정화가 중요하다. 과거 서식하던 지역들에서는 하천 공사, 보 건설과 같은 교란이 하천을 물리적, 이화학적으로 변화시키면서 여울마자에 영향을 주었기 때문에 향후 여울마자의 서식지 관리 및 복원을 위해서는 하천의 연결성 회복 및 이화학적 환경을 함께 고려한 종합적인 계획인 필요한 것으로 판단된다.
본 연구에서는 도시하수처리장 방류수를 하천연구용 추적자로 이용할 수 있는지 여부를 검토하였다. 이 같은 연구는 전주하수처리장 처리수 방류지점 하류 12 km구간에 대해서 수행 되었다. 연속 수질조사 결과 당 하수처리장 방류수의 수질은 조사기간 동안 비교적 넓은 범위에서 변화되고 있음이 관찰되었다. 특히 염소이온농도, 황산이온농도, 총양이온 농도, 전기전도도 등과 같은 변수들은 하수처리장 방류수에서의 수질변화 양상이 방류지점 하류의 관측지점들에서도 시간차이를 두고 순차적으로 관찰되었으며, 이러한 관측결과를 바탕으로 하천의 유속(v), 유량(Q), 수리분산계수(D) 값을 유추해 낼 수 있었다. 본 연구를 위해서는 1차원 비반응성 이산-분산 모델을 자동최적화 기법으로 역산하는 방법이 이용되었다. 이 같은 방법을 통하여 추산된 최하류 지점의 유량은 조사기간동안 6.4에서 $9.0m^3/sec$ 까지 변화되는 것으로 나타났으며, 유속은 조사구간내에서 0.06에서 0.10 m/sec까지, 수리분산계수는 0.7에서 $6.4m^2/sec$까지 변화되는 것으로 나타났다. 본 연구결과는 대도시의 대규모하수처리장이 수문연구에 적합한 추적자들을 제공해줄 수 있다는 점을 보여 주는 것이다.
고준위방사성폐기물(High-level radioactive waste, HLW) 지층처분은 지하 심부의 안정한 지층에 폐기물을 영구 격리하는 것이다. 전 세계적으로 고준위방사성폐기물의 지층처분 암종으로 결정질암과 더불어 낮은 투수성을 가지며 이온을 흡착하여 핵종의 이동을 억제할 수 있는 점토광물을 다량 포함하는 이암(실트암과 점토암)이 고려되거나 선정 되고 있다. 국내의 다수 육상퇴적분지에 이암이 분포되어 있으나 지층처분 암종 평가를 위한 암상 및 광물학적 연구는 매우 부족한 상황이다. 본 연구에서는 한국지질자원연구원에서 지층처분 암종 평가를 위하여 시추한 진주층 시추공(JBH-1, 7-754 m)의 이암의 분포 양상과 광물 조성을 연구 하였다. 더불어 고준위방사성폐기물 처분장으로 선정되어 다학제적 연구가 진행 중인 스위스 Opalinus Clay와 비교 분석하였다. 40% 이상의 점토광물을 포함하는 점토암은 진주층 시추공의 상부(7-350 m)에 두꺼운 두께로 다수 협재하는 특징을 보인다. 진주층 점토암의 점토광물 특성은 심도에 따른 변화를 보이지 않으나 장석 및 탄산염 광물의 함량과 조성은 차이를 보인다. 이러한 광물 특성 변동은 핵종 거동에 영향을 미치는 공극수의 조성과 암석역학적 특성 등에 심도별 차이를 야기할 수 있다. 진주층 점토암의 점토광물 함량은 Opalinus Clay와 유사하나 점토광물 조성에서 차이를 보인다. Opalinus Clay는 스멕타이트/일라이트 혼합층 광물을 포함하는 반면에 진주층 점토광물은 높은 매몰 온도에서 변질되어 형성된 일라이트가 우세하게 관찰된다. 본 연구 결과들은 국내 고준위방사성폐기물의 지층처분 암종 연구에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
질소원으로 사용되고 있는 요소비료에 고분자 아크릴을 물리적으로 피복하여 제조된 완효성 요소비료의 피복율에 따른 포장용출율, 수중 및 토양중 용출율을 측정하여 이들간의 상관관계에 토양에서 피복물질의 분해특성을 조사하였다. 공시 피복요소비료의 수중 질소용출율과 토양중 질소용출율은 피복율이 낮을수록 용출율은 높았으며 온도가 높을수록 용출속도는 증가하였다. 질소의 용출패턴은 polymer의 피복율의 낮을수록 초기에 급격하게 용출되었고, 피복율이 높을수록 질소용출은 지연되었다. 그리고 토양중 용출속도는 수중조건에 비하여 전반적으로 빠르게 용출되었으며, 실제 포장에서의 용출특성은 항온 토양매립 조건과 유사한 경향을 나타내었다. 실내 토양 매립 조건과 실제 포장에서의 상관관계는 피복율 8.5%인 N001에서 $Y=-0.0011X^2+2.2931X-50.264(R^2=0.9884)$, 피복율 6.3%인 N003은 $Y=-0.0016X^2+1.1587X+5.5064(R^2=0.9850)$ 그리고 피복율 4.8%인 N005는 $Y=-0.03X^2+6.4999X-243.22(R^2=0.9422)$ (Y:포장용출율, X:시험기간)의 관계식을 나타내었다. 그리고 실내 수중조건과 실제 포장에서의 상관관계는 피복율 8.5%인 N001에서 $Y=-0.0011X^2+2.2601X-25.329(R^2=0.9884)$, 피복율 6.3%인 N003은 $Y=-0.0306X^2+4.4994X-76.307(R^2=0.955)$ 그리고 피복율 4.8%인 N005는 $Y=-0.0164X^2+3.7764X-108.22(R^2=0.9422)$의 관계식을 나타내었다. 피복물질인 고분자 아크릴 피복제의 논토양에 매립 기간에 따른 피막의 중량변화는 토양매립 150일 경과 후 피복율 8.5% 비료에서 약 23%, 피복율 6.3% 비료에서 약 22% 그리고 피복율 4.8% 비료에서 약 15%정도 감소되었다.
단일작물 연작지에서는 일반적으로 토양의 물리 화학적 특성에 많은 문제점을 가지고 있다. 그러므로 본 연구에서는 수박연작지 토양을 선정하여 관행구, 시비관리구, 시비관리 및 패화석 또는 이탄을 처리한 후 토양의 특성변화를 조사하고, 수박의 품질과 관련된 당도 및 과중량의 변화를 조사하였다. 토양 pH는 시비관리-패화석 1.5 t $ha^{-1}$ 처리구에서 약간 증가하는 경향이 있었으나, 모든 다른 처리구에서는 변하지 않거나 약간 감소하였다. 토양유기물함량은 예상되었던 바와 같이 모든 이탄 처리구에서 증가하였고, 패화석 처리구에서는 지속적으로 감소하였다. 토양 중 치환성 양이온 $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $K^+$의 농도는 시비관리구 및 시비관리-이탄 처리구에서 감소하였으나, $Ca^{2+}$의 농도만은 시비관리-패화석 처리구에서 약간 증가하였다. 또한 토양 중 수용성 음이온 $NO_3^-$, $Cl^-$, ${SO_4}^{2-}$, ${PO_4}^{3-}$의 농도는 모든 처리구에서 지속적으로 감소하는 경향을 보였다. 그러므로 이러한 양이온과 음이온의 농도 감소로 인하여 관행구를 제외한 모든 처리구에 전기전도도(EC)의 감소로 나타났으며, 이러한 결과는 시비관리, 시비관리-패화석, 시비관리-이탄 처리가 토양조건을 양호한 상태로 변화 시킬 수 있다는 근거를 제공하고 있다. 그러나 이러한 처리는 수박의 품질에는 뚜렷한 영향을 주지 않았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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