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이산화황 불순물이 이산화탄소 해양 지중저장 공정설계에 미치는 영향 평가: 상태량 모델의 비교 분석 및 이성분 매개변수 최적화 (Impact of Sulfur Dioxide Impurity on Process Design of $CO_2$ Offshore Geological Storage: Evaluation of Physical Property Models and Optimization of Binary Parameter)

  • 허철;강성길;조맹익
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제13권3호
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    • pp.187-197
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    • 2010
  • 화석연료를 사용하는 발전소 및 제철소 등 대규모 발생원에서 배출되는 $CO_2$를 포집하고 이를 대수층이나 유가스전과 같은 지질학적 구조에 장기간 저장하는 이산화탄소 포집 및 저장기술(Carbon dioxide Capture and Storage, CCS)이 기후변화 대응기술로서 국내외적으로 주목 받고 있다. 이와 같은 CCS 기술을 구현하기 위해서는 포집된 대용량의 $CO_2$ 혼합물을 파이프라인이나 선박 등을 통해 수송하는 과정이 필요하고, 이러한 공정에 대한 기존의 연구는 주로 순수 $CO_2$를 대상으로 하여 진행되어 왔다. 그러나 일반적으로 발전소 및 제철소 등에서 포집된 $CO_2$ 혼합물에는 $N_2$, $O_2$, Ar, $H_2O$, $SO_2$, $H_2S$ 등과 같은 불순물들을 포함하고 있다. 이러한 $CO_2$ 혼합물 내 불순물들은 처리하고자 하는 $CO_2$ 혼합물의 열역학 상태량 등을 변화시킴으로써 압축, 정제, 수송 및 저장 공정들에 커다란 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 이러한 불순물 중 황성분이 함유된 $SO_2$가 포함된 $CO_2$ 혼합물의 수송 및 저장 공정을 설계하는데 있어 매우 중요한 $CO_2$ 혼합물의 열역학 거동을 모사하기 위한 상태량 모델들을 비교 분석하였다. 이를 위해 BWRS EOS, PR EOS, PRBM EOS, RKS EOS, SRK EOS 그리고 NRTL-RK 모델과 같은 총 6가지 물리적 상태량 모델을 이용하여 $CO_2-SO_2$ 혼합물의 VLE 거동을 수치계산하고 이를 실험 데이터와 비교하였다. 또한, $CO_2$, $SO_2$와 같은 서로 다른 분자간의 상호작용 효과를 보완하기 위하여 상태량 모델을 이용한 계산결과와 실험결과와의 차이를 정량화하여 각각의 상태량 모델의 예측능력을 계량화 비교분석하였고 이로부터 $CO_2-SO_2$ 혼합물에 대한 최적의 이성분 매개변수 값들을 도출하였다.

질소 불순물이 이산화탄소 해양 지중저장 공정설계에 미치는 영향 평가: 상태방정식의 비교 분석 및 이성분 매개변수 최적화 (Effect of Nitrogen Impurity on Process Design of $CO_2$ Marine Geological Storage: Evaluation of Equation of State and Optimization of Binary Parameter)

  • 허철;강성길
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제12권3호
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    • pp.217-226
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    • 2009
  • 발전소 및 제철소 등 대규모 발생원에서부터 포집한 $CO_2$ 혼합물을 파이프라인이나 선박 등을 통해 수송하고, 이를 해양의 퇴적층에 수백-수천 년 이상 장기간 격리 및 관리하는 $CO_2$ 해양지중저장기술이 기후변화 대응기술로서 국내외적으로 주목 받고 있다. 본 CO2 저장기술을 구현하기 위한 수송 및 저장 공정에 대한 기존의 연구는 주로 순수 $CO_2$를 대상으로 하여 진행되어 왔다. 그러나 일반적으로 발전소 및 제철소 등에서 포집된 $CO_2$ 혼합물에는 $N_2$, $O_2$, Ar, $H_2O$, $SO_x$, $H_2S$ 등과 같은 불순물들을 포함하고 있다. 이러한 $CO_2$ 혼합물 내 불순물들은 처리하고자 하는 $CO_2$ 혼합물의 열역학 상태량 등을 변화시킴으로써 압축, 정제, 수송 및 저장 공정들에 커다란 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 이러한 불순물 중 불활성 가스인 $N_2$가 포함된 $CO_2$ 혼합물의 수송 및 저장 공정을 설계하는데 있어 매우 중요한 $CO_2$ 혼합물의 열역학 거동을 모사하기 위한 열역학 상태방정식들을 비교 분석하였다. 또한, $CO_2$, $N_2$와 같은 서로 다른 분자간의 상호작용 효과를 보완하기 위하여 사용되는 이성분 매개변수에 대한 최적 값을 도출하였다.

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우리나라 재배지역별 야콘 생산성 및 기능성 프락토올리고당 평가 (Environmental Evaluation of the Productivity and Functional Fructo-oligosaccharides of Yacon Cultivated in Various Regions of Korea)

  • 김수정;손황배;홍수영;남정환;장동칠;김기덕;서종택;구본철;김율호
    • 한국작물학회지
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    • 제62권3호
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    • pp.249-258
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    • 2017
  • 본 연구는 남미 안데스 원산인 야콘을 대상으로 국내 주요 재배지의 적응성을 평가하고자 2010년부터 2013년까지 4년동안 8 지역을 대상으로 토양환경, 기상환경, 생육 및 수량 특성을 비교하였다. 주요 결과는 아래와 같다. 1. 야콘 주요 재배 8지역의 토양 pH 범위는 5.3~6.9로써 약산성이었고, EC는 0.3~0.9 dS/m의 범위를 나타내어 염류집적이 거의 없는 야콘 생육에 적합한 토성이었다. 2. 야콘의 덩이뿌리 최성기~증가기(9~10월)의 최고온도는 진부, 봉화, 철원, 강릉 지역이 $17.5{\sim}24.6^{\circ}C$를 나타내어 덩이뿌리 생육에 적정온도 범위를 보였으나, 대관령의 온도는 $15.0{\sim}20.0^{\circ}C$로 적정온도($18{\sim}25^{\circ}C$)보다 낮았으며, 순천, 옥천, 여주는 $20.0{\sim}27.1^{\circ}C$로 적정온도보다 높았다. 3. 야콘의 생산성을 지역별로 비교하였을 때, 진부지역이 총수량과 상품수량이 각각 4,065, 3,196 kg/10a로 다른 지역보다 가장 높았으며, 그 다음으로 봉화, 철원 순이었다. 4. 야콘 덩이뿌리의 당함량을 분석한 결과, 프럭토스 0.11~0.20%, 글루코스 0.11~0.37%, 수크로스 0.39~0.68%, 환원당 0.07~0.37%, 프락토올리고당이 7.03~9.62%이 함유되어 있었다. 진부지역이 기능성 물질인 프락토올리고당 함량이 가장 높았다. 5. 야콘의 국내 적응성을 평가한 결과, 생육온도인 $18{\sim}25^{\circ}C$인 준고랭지 지역(500-560 m)인 진부 및 봉화에서 가장 안정적인 생산성을 나타내어 기상환경이 야콘의 덩이뿌리 생육에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 구명되었다.

프로바이오틱 Lactobacillus brevis SBB07의 균체량 증가를 위한 배양 조건 최적화 (Statistical Optimization of Culture Conditions of Probiotic Lactobacillus brevis SBB07 for Enhanced Cell Growth)

  • 정수지;양희종;류명선;서지원;정성엽;정도연
    • 생명과학회지
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    • 제28권5호
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    • pp.577-586
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    • 2018
  • 본 연구는 전보의 블루베리로부터 분리하여 프로바이오틱스 특성이 우수한 Lactobacillus brevis SBB07의 기능성에 관한 연구에 이어, 산업적 적용을 위한 배양 시간, 배양용 배지의 성분 및 농도, 초기 pH, 배양 온도의 영향 등을 조사하였다. SBB07의 균체량 증진을 위한 배지 최적화를 수행하였고 이를 위해 통계적 방법인 Plackett-Burman design (PBD)와 central composite design (CCD)를 이용하여 배지의 성분 및 최적 농도를 확인하였다. PBD의 경우 탄소원 7종, 질소원 6종, 기타 미량 원소 6종을 이용 총 19가지 요소를 적용하였으며, 이 중 protease peptone, corn steep powder (CSP), yeast extract가 SBB07의 균성장에 중요 인자로 확인하였다. PBD에서 선정된 3가지 인자를 CCD에 적용하였으며 이를 통해 균체 성장을 위한 최적 농도로 protease peptone 2.0%, CSP 2.5%, yeast extract 2.0%로 이때 최대 균체량은 2.93963 g/l가 예측되었다. 모델의 검증 실험을 통해 예측 모델과 실제 결과가 동일함을 확인하였으며, 확립된 최적 배지를 사용하여 배양 온도 및 초기 pH에 따른 영향을 조사한 결과 기본배양조건과 비교하였을 때 $37^{\circ}C$, 초기 pH 8.0에서 균체량이 $2.2933{\pm}0.0601g/l$에서 $3.85{\pm}0.0265g/l$로 약 1.68배 증가함을 확인하였다. 따라서, 본 연구를 통해 프로바이오틱스 소재로서 우수한 기능성을 갖는 L. brevis SBB07의 배양 조건 확립을 통해 향후 소재의 산업화를 위한 기반을 확립하였다.

떫은감 농축액을 첨가한 인절미의 품질 특성 (Effects of Astringent Persimmon Paste on Quality Properties of Injeolmi)

  • 홍진숙;김명애
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제34권8호
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    • pp.1232-1238
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    • 2005
  • 본 연구에서는 떫은감을 효율적으로 활용하기 위해 떫은감을 가열 농축하여 일반성분과 특성을 분석하였으며 떫은감 농축액을 0$\%$, 4$\%$, 8$\%$, 12$\%$, 16$\%$로 첨가하여 제조한 감 인절미를 20$^{\circ}C$에서 저장하면서 수분함량, 색도, 기 계적 품질 특성 , 관능적 품질특성을 측정한 결과는 다음과 같다. 23시간을 가열하여 제조한 떫은감 농축액은 수분함량 36.57$\%$ 조단백질 0.71$\%$, 조섬유 2.39$\%$, 조회분 2.14$\%$, 비타민 C 1.09 mg$\%$, 총페놀함량 57 mg$\%$였고, 감농축액은 pH 4.71, 당도 63 Brix, 유리당은 fructose, glucose, sucrose, maltose가 각각 16.23, 31.07, 0.51, 0.50$\%$였으며 색도는 L, a, b 값이 각각 21.50, 1.59, 0.98였다. 감농축액 0, 4, 8, 12, 16$\%$ 첨가군의 수분함량은 57$\∼$59 범위였다. L값은 감농축액 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하였고 a값은 감농축액 8$ \% $ 첨가군이 가장 높았고 b값은 감농축액 첨가량이 증가할수록 감소하였다. 경도는 감농축액 0$\%$ 첨가군의 경우 저장2일째부터 부패가 진행되면서 감소하였으나 감농축액 첨가군은 적은폭으로 증가하였다. 부착성은 제조직후와 저장기간동안 감농축액 0$\%$ 첨가군이 가장 낮았다. 응집성은 저장기간동안 감농축액 16$\%$ 첨가군에서 가장 낮았으며, 탄력성은 저장, 2일째까지 감농축액 첨가량에 따른 시료간에 유의적인 차이가 없었다. 점착성은 저장 1일째 이후의 저장 기간에서는 시료간에 유의적인 차이가 없었다. 전반적으로 저 장기간에 따른 기계적 품질특성의 변화가 적었다. 관능평가는 감농축액 첨가량이 증가할수록 색, 향, 단맛, 쓴맛, 떫은맛, 촉촉한 정도, 씹힘성을 강하게 평가하였다. 부드러운 정도는 8$\%$ 첨가군에서 가장 강하게 평가되었다. 전반적인 기호도는 8$\%$12$\%$>4$\%$>16$\%$>0$\%$ 순으로 좋게 평가되었다. 결론적으로 감농축액의 첨가는 당과 탄닌성분을 함유함으로써 인절미의 노화를 지연시키고 저장성을 높이는데 효과가 있는 것으로 생각된다. 또한 인절미를 제조할 때 찹쌀가루에 8$\%$의 감농축액을 첨가하는 것이 감인절미의 색, 향, 단맛, 씹힘성이 적당하고 쓴맛과 떫은맛은 약하게 느끼면서 촉촉한 정도와 부드러운 정도는 강하게 느낄수 있어서 전반적인 기호도에서 가장 적절한 방법으로 사료된다.

새우가공부산물을 이용한 속성 멸치액젓의 제조 (Preparation of Accelerated Salt-fermented Anchovy Sauce Added with Shrimp Byproducts)

  • 김혜숙;양수경;박찬호;한병욱;강경태;지승길;서윤언;허민수;김진수
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제34권8호
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    • pp.1265-1273
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    • 2005
  • 새우 가공부산물(두부, 갑각 및 꼬리)을 이용한 멸치 액젓의 발효기간 단축 및 기호성 개선에 의한 고품질의 속성 멸치 액젓을 제조할 목적으로 새우 가공부산물을 마쇄 하고, 이를 멸치 마쇄물에 0$ \%$, 10$\%$, 20$\%$ 및 30$\%$를 각각 첨가한 다음 숙성 중 이들의 이화학적 특성, 효소학적 특성 및 수율 등을 검토하였으며, 아울러 이를 토대로 최적 숙성기간 및 첨가량의 구명을 시도하였다 새우 가공부산물의 첨가량에 관계없이 숙성 중 수분함량 및 pH의 경우 감소하는 경향을 나타내었고, 조단백질 함량, 휘발성염기질소 함량, 갈변도 및 수율의 경우 증가하는 경향을 나타내었으며, 염도의 경우 거의 변화가 없었다. 아미노질소 및 아미 노질소/총질소는 숙성 중 새우 가공부산물 0$\%$ 및 10$\%$ 첨가 제품의 경우 270일째까지 급격히 증가하는 경향을 나타내었으나, 새우 가공부산물 20$\%$ 및 30$ \%$ 첨가 제품의 경우 180일째까지 급격히 증가한 후 거의 변화가 없었다. 액젓 중의 endoprotease와 exoprotease 활성 및 gel filtration의 결과, 숙성기간이 경과함에 따라 멸치액젓은 저분자화 되었으며, 이러한 경향은 새우 가공부산물의 첨가량이 증가할수록 현저하였다. 새우 가공부산물 첨가 멸치액젓의 최적 숙성기는 무첨가 및 10$\%$ 첨가 제품의 경우 270일, 20$\%$ 및 30$\%$첨가 제품의 경우 180일로 판단되어, 새우 가공부산물의 경우 멸치액젓의 제조시 발효촉진제로 사용 가능하리라 판단되었다.

홍삼첨가 방법에 따른 홍삼청국장의 품질특성 (Quality Characteristics of Red Ginseng Cheonggukjang According to Addition Methods of Red Ginseng)

  • 정용진;우승미;권중호;최명숙;성종환;이종원
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제36권7호
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    • pp.889-895
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    • 2007
  • 본 연구에서는 홍삼과 청국장을 융합하여 기호도 및 기능적 특성이 강화된 홍삼청국장 개발을 위하여 홍삼엑기스와 홍삼분말 첨가량 및 첨가 방법에 따른 품질특성을 조사하였다. 홍삼엑기스를 첨가하여 청국장을 제조한 결과, 설정된 조건에서는 엑기스의 첨가량이 많을수록 점질물을 생성이 많아지고 환원당 함량과 혈전용해능도 높게 나타났다. 홍삼 제품 규격 사포닌 함량은 홍삼엑기스 4%에서 적합하게 나타났다. 또한 홍삼분말 첨가 청국장은 점질물 생성, 환원당 함량 및 혈전용해능이 엑기스 첨가 청국장과 비슷한 경향으로 나타났고 아미노태질소와 암모니아태질소 함량은 분말 첨가량이 높을수록 점점 감소하는 경향으로 나타났으며 조사포닌 함량은 분말 14% 첨가구가 홍삼성분함유 제품 제조 기준에 적합한 것으로 나타났다. 홍삼첨가 시기를 달리하여 청국장을 제조한 결과, 점질물, 아미노태질소, 암모니아태질소, 환원당 함량 및 혈전용해능은 첨가시기에 따른 차이가 크지 않았으며, 조사포닌 함량은 발효전에 첨가한 구간이 발효후에 첨가한 것보다 더 높은 함량을 나타내었다. 진세노사이드 함량은 첨가시기에 따른 차이는 크지 않았으며 $Rg_{1}$, Re, Rf, $Rh_{1}$, $Rg_{2}$, $Rb_{1}$, Rc, $Rb_{2}$, Rd 및 $Rg_{3}$가 확인되었다. 이상의 결과로 홍삼엑기스 4%를 발효전에 첨가하는 방법이 홍삼융합청국장의 품질특성이 우수하여 최적 조건으로 설정할 수 있었다.

중간온도형 고체산화물 연료전지의 양극재료로서 $Gd_{0.8}Ca_{0.2}Co_{1-x}Fe_xO_3$의 전기화학특성 (Electrochemical properties of $Gd_{0.8}Ca_{0.2}Co_{1-x}Fe_xO_3$ cathodes for medium-temperature SOFC)

  • 류지헌;장종현;이희영;오승모
    • 전기화학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.1-7
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    • 1998
  • 중간온도$(700\~800^{\circ}C)$형 고체산화물 연료전지(solid oxide filet cells)의 양극재료로 이용을 목표로 $Gd_{0.8}Ca_{0.2}Co_{1-x}Fe_xO_3,\;(x=0.0\~0.5)$ 분말을 합성하고 이의 열적 안정성, 전도특성을 조사하였다. 또한 이를 CGO(Cerium-Gadolinium Oxide) 전해질 디스크에 부착하여 양극특성을 조사하였다. 양극재료를 구연산 법에 의하여 $800^{\circ}C$에서 하소하여 분말을 합성하였을 때, Fe의 함량에 상관없이 모두 페롭스카이트 단일상을 얻을 수 있었다. 합성분말의 열적 안정성을 측정하였는데, Fe의 함량이 적을수록 열적 안정성이 열악하여 x=0.0인 시료는 $1300^{\circ}C$에서 분해되었다 그러나 Fe이 치환된 재료의 경우에는 $1400^{\circ}C$까지 분해현상은 없었으나 $1300^{\circ}C$ 근처에서 용응되는 현상이 관찰되어 양극층의 접착온도를 $1300^{\circ}C$ 이하로 설정해야 함을 알았다. $Gd_{0.8}Ca_{0.2}Co_{1-x}Fe_xO_3,\;(x=0.0\~0.5)$로 반쪽전지를 제작하여 $800^{\circ}C$ 공기중에서 전지를 가동하며 양극의 산소환원 반응에 대한 활성을 조사한 결과 조성에 상관없이 $La_{0.9}Sr_{0.1}MnO_3$보다 우수한 활성을 가졌고, $x=0.0\~0.5$인 전극중에서는 x=0.2일 때 가장 좋은 양극특성을 보였다. 이와 같이 x=0.2인 경우에 가장 우수한 활성을 갖는 이유를, Fe의 함량이 많은 경우는 열적 안정성이 우수하나산소환원 반응에 대한 활성은 감소하므로 x=0.2에서 열적 안정성과 활성 사이에 최적의 trade-off가 나타남으로 설명하였다. x=0.2인 시료의 전기 전도도를 직류 4단자법에 의하여 측정하였을 때 $800^{\circ}C$에서 51 S/cm의 값을 나타내었고, 교류 2단자법으로 측정한 이온 전도도는$800^{\circ}C$에서 $6.0\times10^{-4}S/cm$의 값을 나타내었다. 즉 이 물질은 혼합 전도체로서 전극의 전 표면이 반응의 활성점으로 작용할 가능성이 있고, 이로부터 이들이 $La_{0.9}Sr_{0.1}MnO_3$보다 우수한 양극활성을 갖는 이유를 설명할 수 있었다.

반응표면분석에 의한 유자씨 에탄올 추출물의 항산화활성 (Antioxidant Activity of Ethanol Extraction on Citron Seed by Response Surface Methodology)

  • 우관식;정지영;황인국;이윤정;이연리;박희정;박의석;정헌상
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제38권3호
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    • pp.384-390
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    • 2009
  • 유자씨 추출물의 항산화성분 및 항산화활성에 대한 최적 추출조건을 선정하기 위하여 추출온도($30{\sim}70^{\circ}C;\;X_1$), 추출시간($1{\sim}5$시간; $X_2$) 및 교반속도($200{\sim}600rpm;\;X_3$)를 독립 변수로 추출된 추출물의 추출수율, 총 polyphenol 함량, DPPH radical 소거활성 및 아질산염소거활성을 측정하였다. 추출수율의 최적조건은 추출온도, 추출시간 및 교반속도 각각 $50.23^{\circ}C$, 3.03시간, 400.06 rpm으로 최대 20.23%로 예측 되었으며, 총 폴리페놀 함량의 최적조건은 $49.88^{\circ}C$, 2.72시간 및 400.39 rpm으로 최대 4.37 mg/g으로 예측되었다. DPPH radical 소거활성은 각각 $50.28^{\circ}C$, 3.42시간 및 399.96 rpm으로 최대 49.69%로 예측되었으며, 아질산염소거활성은 추출온도, 추출시간 및 교반속도 각각 $49.19^{\circ}C$, 0.68시간 및 602.95 rpm으로 최대 47.79%로 예측되었다. 이상의 결과를 바탕으로 유자씨 추출물의 항산화활성을 위한 최적 조건은 추출온도, 추출시간 및 교반속도가 각각 $50^{\circ}C$, 3시간, 400 rpm로 결정하였으며, 이 조건에서 추출물을 제조하여 추출 수율, 총 폴리페놀 함량, DPPH radical 소거활성 및 아질산 염소거활성을 측정한 결과 각각 20.31%, 4.22 mg/g, 49.54% 및 44.30%로 나타났다.

얌빈의 온도별 발아특성과 파종시기에 따른 생산성 비교 (Germination of Yam Bean Seeds as Affected by Temperature and Its Productivity with Different Seeding Dates)

  • 엄미정;김치선;김은지;정현수;김정만
    • 생물환경조절학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.245-252
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    • 2018
  • 얌빈(Pachyrhizus erosus, Yam bean)은 멕시코 원산의 아열대성 콩과 식물로서 아삭하고 즙이 많아 생으로 먹거나 다양한 요리재료로 사용되는 구근채소이다. 본 시험은 국내에서 얌빈 재배시 적정 파종시기를 찾고자 수행되었으며, 이를 위해 국내에서 주로 재배되는 2종을 대상으로 하여 온도에 따른 발아특성과 파종시기에 따른 적산온도 및 생산성을 비교하였다. 발아율은 $18^{\circ}C$이상에서 86.0~94.0%를 보였으며, 발아 소요일수는 낮은 온도에서 길게 나타났다. 천군만마 품종이 태국 재래종에 비해 개화기나 구근 형성시기가 더 늦었고, 개화와 구근형성 및 비대에 필요한 적산온도도 각각 $293^{\circ}C$, $280^{\circ}C$, $108^{\circ}C$가 더 소요되었으며, 지상부나 구근의 건물량은 더욱 많았다. 또한, 4월 25일 파종은 다른 시기에 비해 구근형성기까지 일수가 더 소요되었고, 구근형성과 비대시기의 지연으로 수확지수가 낮았으며, 6월 9일 이후 파종시는 영양생장이 충분하지 않은 상태에서 10월 하순 이후 저온 및 서리로 인해 생육이 정지되어 구근의 충분한 비대가 어려웠다. 한편, 5월 10일과 25일에 파종한 경우에는 일장, 온도 등의 변화가 영양생장과 구근형성에 유리하게 작용하여 얌빈 두 종 모두 구근 건물량과 수확지수가 높고 수량이 많아 파종시기로 적합하였다.