• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권1호
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• pp.23-36
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• 2009

In the present work, the metabolic network of primary metabolism of the slow-growing myxobacterium Sorangium cellulosum was reconstructed from the annotated genome sequence of the type strain So ce56. During growth on glucose as the carbon source and asparagine as the nitrogen source, So ce56 showed a very low growth rate of $0.23\;d^{-1}$, equivalent to a doubling time of 3 days. Based on a complete stoichiometric and isotopomer model of the central metabolism, $^{13}C$ metabolic flux analysis was carried out for growth with glucose as carbon and asparagine as nitrogen sources. Normalized to the uptake flux for glucose (100%), cells recruited glycolysis (51%) and the pentose phosphate pathway (48%) as major catabolic pathways. The Entner-Doudoroff pathway and glyoxylate shunt were not active. A high flux through the TCA cycle (118%) enabled a strong formation of ATP, but cells revealed a rather low yield for biomass. Inspection of fluxes linked to energy metabolism revealed that S. cellulosum utilized only 10% of the ATP formed for growth, whereas 90% is required for maintenance. This explains the apparent discrepancy between the relatively low biomass yield and the high flux through the energy-delivering TCA cycle. The total flux of NADPH supply (216%) was higher than the demand for anabolism (156%), indicating additional reactions for balancing of NADPH. The cells further exhibited a highly active metabolic cycle, interconverting $C_3$ and $C_4$ metabolites of glycolysis and the TCA cycle. The present work provides the first insight into fluxes of the primary metabolism of myxobacteria, especially for future investigation on the supply of cofactors, building blocks, and energy in myxobacteria, producing natural compounds of biotechnological interest.

• 자연과학논문집
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• 제19권1호
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• pp.57-64
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• 2008

바실러스 서브틸리스 fsrA 유전자는 대장균의 ryhB 유전자와 유사한 역할을 하는 유전자로 철 조절 유전자인 fur 유전자의 조절을 받는다. 철의 농도가 높을 때에는 ryhB 유전자의 전사가 fur에 의해 억제되지만 철의 농도가 낮아지면 세포내의 철을 보다 효율적으로 절약하기 위하여 ryhB의 전사 억제가 풀려 ryhB small RNA가 생성되고 이는 철을 함유하는 sdhCDAB (succinate dehydrogenase) 유전자의 발현을 억제한다. 본 연구에서는 바실러스에서 이에 상응하는 유전자인 fur와 fsrA의 결실 균주들을 대상으로 여러 TCA 회로의 유기산을 탄소원에서의 이들 균주들의 성장을 측정하였다. 실험 결과 대장균의 fur/ryhB와 마찬가지로 succinate를 탄소원으로 할 경우 바실러스 fur 결실 균주는 성장이 매우 적었지만 fur/fsrA 결실 균주는 정상적으로 성장하였다. 또한 succinate 이외에 citrate, fumarate의 경우도 succinate와 유사한 결과를 보이는 반면에 malate의 경우 fur나 fur/fsrA의 결실 균주들에서 성장이 큰 차이를 보이지 않았다. 이 결과 TCA 회로에서 succinate 상부에 해당하는 유전자들은 fsrA에 의해 억제되나 succinate 하부에 해당하는 유전자들은 fsrA에 의해 억제되지 않는 것으로 생각된다.

• 대기
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• 제24권3호
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• pp.303-315
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• 2014

HadGEM2-CC 모델에서의 $CO_2$ 농도증가에 대한 RCP 시나리오의 결과는 21세기 말 전 지구 연평균 기온과 강수 증가가 전망되고 이에 따라 식물의 생산량 및 호흡량 증가가 전망된다. 20세기 말 일차생산량(GPP와 NPP), 호흡량, LAI가 21세기 말 기온 증가에 따라 증가하는 점은 기존의 Shao et al. (2013)와 유사하였다. 특히 이전 연구와 유사하게 21세기 말 일차생산량과 호흡량은 고위도보다 열대 저위도 지역에서 증가량이 더 컸다. 기온이 상승하고 강수량이 증가하면서 식생이 자라지 않던 나지 면적이 감소하였고, 이에 따른 식생 면적 증가는 식생의 생산량(GPP, NPP) 증가로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 C3 초지, 활엽수의 면적 증가가 뚜렷하였다. 이는 Beck and Goetz (2011)에서 언급한 대로 온난화에 따른 식생 면적 증가가 식생 생산성과 연관되어 $CO_2$ 흡수작용을 강화하는 데 기여할 수 있음을 의미한다. Shao et al. (2013)에 따르면 21세기 말 누적 NEE는 증가가 전망되고 이는 특히 열대와 고위도 지역이 주요 흡수원으로 작용하였기 때문으로 그 원인을 설명하였다. 본 연구에서 사용된 HadGEM2-CC에서는 전 지구 평균적으로 NEE 흡수가 증가하는 경향은 동일하게 전망하며, 이는 열대보다는 북반구 고위도지역인 유라시아와 북미 대륙에서 증가한 흡수가 그 원인으로 분석되었다(Fig. 8). 앞서 Mynenl et al. (1997)에 따르면 기온상승에 따라 식생의 광합성활동, 생장시기 길이와 시작시기의 당겨짐을 보고하였다. 본 연구 실험에서도 이와 유사하게 미래에 기온 상승에 따라 식생 성장 기간이 길어지고 LAI도 증가하며 식생 지대가 점차 고위도로 북상할 것을 전망하였다(Figs. 5, 12b). 이에 따라 육상 생태계의 $CO_2$ 흡수량은 20세기 말보다 21세기 말에 증가하였고 우리나라가 속해있는 동아시아지역($90^{\circ}E{\sim}140^{\circ}E$, $20^{\circ}N{\sim}60^{\circ}N$)은 기온, 강수뿐 아니라 $CO_2$ 흡수량도 같은 위도대의 전 지구 동서평균보다 크게 모의되었다. RCPs에 따른 흡수율은 21세기 중반까지는 대기 중 이산화탄소 농도 변화율과 유사한 경향을 보이는데 RCP 8.5에서는 21세기 후반에 흡수 증가율이 감소하며 이는 Liddicoat et al. (2013) 에서 보인것과 유사하다. 하지만 대기 중 $CO_2$의 증가와 식생분포 지역의 확대에도 불구하고 21세기 말 육상생태계의 순생태계흡수량은 크게 증가하지 않음을 확인할 수 있었다. 이는 기온 상승이 크게 일어난 21세기 후반부터 토양 호흡의 급격한 증가로 인하여 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력은 감소한 것에 기인하였다. 향후 본 연구결과의 유의성을 확보하기 위해 다양한 모델의 자료를 추가할 필요가 있다. Shao et al. (2013)에 따르면 미래 탄소 흡수 전망에 있어 전 지구 및 위도별 모의 결과가 모델마다 매우 다양한데 이는 지면생태모형 간의 식생역학, 물리과정의 차이로 해석된다. 미래 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력의 변화와 기후변화를 보다 정확하게 예측하기 위해서는 다른 모델의 자료를 이용한 불확실성을 정량화 하는 것이 필요하며 이는 전 지구 및 지역별 탄소 순환 이해를 높이는 데 기여할 것이다.

• 설비공학논문집
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• 제17권3호
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• pp.209-215
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• 2005

Since a transcritical $CO_2$ cycle shows lower performance than conventional air conditioners in the cooling mode operation, it is required to enhance the performance of the $CO_2$ cycle by applying advanced technologies and optimizing components. In this study, the cooling performance of a $CO_2$ system measured by varying refrigerant charge amount, compressor frequency, EEV opening and length of internal heat exchanger. As a result, the cooling COP of the basic system without internal heat exchanger was 2.1. The cooling performance of the modified cycle applying internal heat exchanger improved by $4-9\%$ over the basic cycle.

• 대한원격탐사학회지
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• 제29권3호
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• pp.275-291
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• 2013

Monitoring the global Gross Primary Pproduction (GPP) is relevant to understanding the global carbon cycle and evaluating the effects of interannual climate variation on food and fiber production. GPP, the flux of carbon into ecosystems via photosynthetic assimilation, is an important variable in the global carbon cycle and a key process in land surface-atmosphere interactions. The Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) is one of the primary global monitoring sensors. MODIS GPP has some of the problems that have been proven in several studies. Therefore this study was to solve the regional mismatch that occurs when using the MODIS GPP global product over Korea. To solve this problem, we estimated each of the GPP component variables separately to improve the GPP estimates. We compared our GPP estimates with validation GPP data to assess their accuracy. For all sites, the correlation was close with high significance ($R^2=0.8164$, $RMSE=0.6126g{\cdot}C{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$, $bias=-0.0271g{\cdot}C{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$). We also compared our results to those of other models. The component variables tended to be either over- or under-estimated when compared to those in other studies over the Korean peninsula, although the estimated GPP was better. The results of this study will likely improve carbon cycle modeling by capturing finer patterns with an integrated method of remote sensing.

• 대한환경공학회지
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• 제38권11호
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• pp.627-634
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• 2016

본 연구에서는 탄소폼 흡착소재를 이용하여 산업도금폐수로부터 중금속을 흡착 제거한 후 탈착용액을 이용하여 제거된 중금속을 용출하고 회수하는 과정의 특성을 평가해 보고자 하였다. 용액의 조성에 따른 복합 중금속의 탈착 특성을 살펴본 결과 증류수 조건에서는 용출이 관측되지 않았으며, 탈착용액으로 HCl과 $H_2SO_4 $를 이용한 경우 높은 중금속 농도를 나타내었다. 탈착 용액을 이용함과 더불어 물리적 기술인 초음파 처리를 이용한 경우 중금속의 용출이 증진되는 것을 확인하였으며, 초음파 장치의 출력이 높고 반응 시간이 길수록 효율도 증가하는 것으로 나타났다. 탄소폼 흡착소재를 구리도금 세척수 처리에 적용시켜본 결과 200 반응기부피(Bed volume) 동안 안정적인 제거 성능을 나타내었으며, 흡착된 구리는 탈착용액을 이용하여 용출시킨 후 직류 전원 장치를 이용하여 회수할 수 있었다. 또한 구리가 회수된 탈착용액은 재이용 효율은 84.2%로 나타났다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권4호
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• pp.1017-1024
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• 2017

HiPIMS(High Power Impulse Magnetron Sputtering)를 이용하여 탄소 박막을 증착하였다. 파워, 압력, 바이어스 전압, duty cycle에 따른 탄소 박막의 특성과 미세조직을 조사하였다. HiPIMS 파워가 증가할수록 증착 두께는 증가하였으며 표면이 거칠어지는 경향을 보였다. 압력의 증가 또한 표면이 거칠어지는 경향을 보였으나 증착 두께는 압력에 비례하지 않았다. 바이어스 전압이 증가함에 따라 조도가 나빠졌고 증착 두께는 증가하다가 임계 바이어스 전압부터는 감소하는 경향을 보였다. 듀티 사이클의 변화는 아크 발생과 같은 문제를 유발했으며 이는 챔버 구조나 타겟의 크기 등에 영향을 받는다. XPS로 $sp^2/sp^3$ 분율을 확인하였으며 $sp^2/sp^3$ 분율이 DC 스퍼터링의 경우보다 HiPIMS의 경우가 더 큰 것을 확인하였다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제42권4호
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• pp.155-162
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• 2018

Background: In ecosystem carbon cycle studies, distinguishing between $CO_2$ emitted by roots and by microbes remains very difficult because it is mixed before being released into the atmosphere. Currently, no method for quantifying root and microbial respiration is effective. Therefore, this study investigated the relationship between soil respiration and underground root biomass at varying distances from the tree and tested possibilities for measuring root and microbial respiration. Methods: Soil respiration was measured by the closed chamber method, in which acrylic collars were placed at regular intervals from the tree base. Measurements were made irregularly during one season, including high temperatures in summer and low temperatures in autumn; the soil's temperature and moisture content were also collected. After measurements, roots of each plot were collected, and their dry matter biomass measured to analyze relationships between root biomass and soil respiration. Results: Apart from root biomass, which affects soil's temperature and moisture, no other factors affecting soil respiration showed significant differences between measuring points. At each point, soil respiration showed clear seasonal variations and high exponential correlation with increasing soil temperatures. The root biomass decreased exponentially with increasing distance from the tree. The rate of soil respiration was also highly correlated exponentially with root biomass. Based on these results, the average rate of root respiration in the soil was estimated to be 34.4% (26.6~43.1%). Conclusions: In this study, attempts were made to differentiate the root respiration rate by analyzing the distribution of root biomass and resulting changes in soil respiration. As distance from the tree increased, root biomass and soil respiration values were shown to strongly decrease exponentially. Root biomass increased logarithmically with increases in soil respiration. In addition, soil respiration and underground root biomass were logarithmically related; the calculated root-breathing rate was around 44%. This study method is applicable for determining root and microbial respiration in forest ecosystem carbon cycle research. However, more data should be collected on the distribution of root biomass and the correlated soil respiration.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.455-461
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• 2018

본 논문에서는 DFRCC 보수모르타르와 탄소섬유시트를 사용하여 보수보강을 실시한 철근콘크리트보를 대상으로 동결융해시험을 실시하여 휨강도 및 동탄성계수를 측정하고 비교 평가한 실험적 연구결과를 제시하였다. 이를 위해 $100{\times}100{\times}400mm$ 크기의 각주형 보를 총 14개 제작하여 KS F 2456에 따른 동결융해시험과 휨강도 시험을 실시하였다. 인장 및 압축측에서 각각 3-D10의 철근을 배치하였으며, 보수보강은 보의 3면에 각각 실시하였다. 동결융해시험에서는 각각 100 Cycle 및 200 Cycle에서 상대동탄성계수를 산정하였다. 실험결과, 휨강도에서는 탄소섬유시트를 사용한 경우가 DFRCC 보수모르타르의 경우보다 약 15% 정도 크게 나타났으며, 동탄성계수 측면에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 이는 공시체 크기에 비해 비교적 많은 철근량이 배근되어 간섭효과가 나타난 것으로 추정되어 추가적인 실험과 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국기후변화학회지
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• 제5권3호
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• pp.189-197
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• 2014

Carbon footprint of apple was a sum of $CO_2$ emission in the step of manufacturing waste of agri-materials, and greenhouse gas emission during apple cultivation. Input amount of agri-materials was calculated on 2007 Income reference of Apple by Rural Development Administration. Emission factor of each agri- materials was based on domestic data and Ecoinvent data. $N_2O$ emission factor was based on 1996 IPCC guideline. Carbon dioxide was emitted 0.64 kg $CO_2$ to produce 1 kg apple fruit, and carbon dioxide was emitted 43.6% in the step of the manufacturing byproduct fertilizer, 1.3% in the step of the manufacturing single fertilizer, 4.7% in the step of the manufacturing composite fertilizer, 6.3% in the step of the manufacturing agri-chemicals, 14.6% in the step of the manufacturing fuel, 11.5% in the step of the fuel combustion, 17.7% of $N_2O$ emission by nitrogen application and 0.18% of disposal of agri-materials. It is needed for farmers to use fertilization recommendation based on soil testing (soil. rda.go.kr) because scientific fertilization is a major tools to reduce carbon dioxide of apple production. The fertilization recommendation could be also basic data in Measurable-ReporTablele-Verifiable (MRV) system for carbon footprint.