소수성 유기실리콘 그룹에 친수성 극성 그룹이 결합되어 있는 유기실리콘 계면활성제는 유기실리콘의 독특한 특성으로 인하여 낮은 계면장력, 윤활성, 퍼짐성, 발수성, 열 안정성, 화학적 안정성 때문에 폴리우레탄 폼, 건설재료, 화장품, 페인트잉크, 농약 등 많은 산업분야에 사용되고 있다. 특히 소수기로 저분자 실록산을 가지고 있는 유기실리콘 계면활성제는 낮은 표면장력과 우수한 습윤/퍼짐성 때문에 super wetter/super spreader로서 활용되고 있으나 가수분해가 되는 취약한 단점도 가지고 있다. 저분자 실록산 계면활성제의 기능향상과 단점개선 등 응용분야에서의 요구사항을 반영하기 위하여 다양한 화학구조를 가진 저분자 실록산 계면활성제들이 개발되고 있다. 본 총설에서는 반응성 테트라실록산과 다이실록산의 합성방법, 반응성 테트라실록산 또는 다이실록산을 친수성 그룹과 결합시키는 규소수소화반응 같은 주요 합성방법, 그리고 폴리에테르, 카보하이드레이트, 제미니, 볼라 타입 등 구조를 가지는 테트라실록산 계면활성제와 다이실록산 계면활성제들의 합성방법을 논의한다.
산불 사면의 토양침식에 대하여 세 개의 토양침식 모형의 적용성을 평가하였다. 영동지역에서 발생한 2000년 대규모 산불지역 조사구에서 조사된 자료가 분석에 사용되었다. 본 연구에서 채택한 토양침식 모형은 경험적 모형인 RUSLE, 물리적 모형인 WEPP의 산림지역 적용 모드, 산불사면을 대상으로 개발된 SEMMA이다. 이들 모형으로 산정한 지표유출량과 토양 침식량을 관측치와 비교하였다. 적용결과 모든 모형들은 토사유출량의 최대치를 저평가 하였으며, RUSLE와 WEPP은 2배 이상의 차이를 보였다. SEMMA는 가장 좋은 모형반응계수, 결정계수, 모의효율을 나타내었다. 산불발생 경과연수에 따른 모형 적용 평가에서 산불에 의해 교란된 초기 단계에서는 모든 모형이 저평가하였다. 산불 사면에 대한 토양침식 모의 결과는 관측치가 크면 과소 예측하는 경향을 보였다. 산불직후 반발수력이 커진 고은입자 토양의 과대 노출로 작은 규모의 강우에도 많은 양의 토사유출이 발생할 수 있음에도 불구하고 이와 같이 과소 예측하는 것은 이들 모형이 산불의 영향으로 가중되는 토양침식 영향인자를 반영하는데 한계를 갖고 있기 때문으로 보인다.
송이균근은 형태적으로 매우 특이한 외생균근이다. 즉 송이균근은 Y자형이 아닌 빗자루형이며, 균사는 매우 밝은 흰색을 띠고, 메마른 경우 물에 쉽게 젖지 않는다. 송이균근이 왜 이런 특정을 갖는가를 이해하기 위하여 주사전자현미경을 이용하여 형태를 관찰하였다. 송이균근의 정단부에는 균사충이 발달하지 않았고 균근 부위 중에서 균사충이 잘 발달된 부위에서는 Hartig 망이 1-2층 발달하였으나, 세포내부로 침입하여 들어간 균사는 없었다. 그러나 뿌리 외부의 균사충이 덜 발달한 부분에서는 표피세포나 피층세포층에서 Hartig 망이 형성되지 않았다. 이들 세포의 내부에서는 약 $2{\mu}m$ 크기의 반원형 알갱이 형태인 전분체가 세포벽을 전체적으로 덮고 있었다. 송이균사표면은 모양이 일정하지 않은 작은 알갱이로 덮혀있기 때문에 매우 밝은 흰색을 띠며 물의 표면장력으로 인하여 잘 젖지 않는 현상을 부분적으로 설명하는 것으로 생각한다. 송이균사의 세포벽은 매우 얇은 단순한 막질이고, 연결꺽쇄(clamp connection)는 없었다. 송이균근의 정단부에 균사충이 없기 때문에 Y자형으로 갈라지지 않는 것으로 생각된다. 그러나 균근이 가지를 많이치는 것은 송이균근이 소나무뿌리로부터 탄수화물을 받는 표면적을 넓히는 것이라고 생각된다. 송이균사의 세포벽이 매우 얇은 것은 세포벽의 신축성이 커서 주기적인 토양건조에 따라 수분포텐셜을 잘 조절하여 원형질분리가 일어나지 않게 하는 생존전략과 관련된다고 생각한다. 그리고 거친 균사 표면은 균사가 물에 느리게 젖게 함으로써 삼투포텐셜이 매우 낮았던 균사가 수분을 갑자기 많이 흡수하는 것을 막는다고 생각한다. 결론적으로 송이균근은 정단부에서 균사충이 발달하지 않으므로 Y자형으로 갈라지지 않으며, 균사표면의 거친 입자는 흰색을 더욱 밝게하면서 잘 젖지 않도록 한다고 생각한다.
본 연구에서는 마이크로 입자의 셀룰로오스를 1,400 bar의 압력에서 고압 호모지나이저(high-pressure homogenizer)를 이용하여 직경이 약 50~100 nm의 셀룰로오스 나노섬유를 제조하였다. 나노섬유 현탁액을 감압 여과하여 고강도 나노종이를 제조하였다. 용매 및 필름캐스팅법을 이용하여 나노섬유를 hydroxypropyl cellulose (HPC)와 polyvinyl alcohol (PVA) 수지에 보강 및 분산시켜 복합필름을 제조하였다. 고압 호모지나이저 통과 횟수를 2, 4, 6, 8까지 점점 증가시켰을 때, 나노종이의 인장강도가 매우 높았으며 통과횟수가 증가할수록 직선적으로 크게 향상되었다. 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl-triethoxysilane (PFDTES)로 나노종이를 화학 적 개질한 결과, 나노종이의 기계적 강도와 내수성이 크게 향상되었다. 셀룰로오스 나노섬유를 HPC와 PVA 수지에 중량대비 1, 3 및 5%로 보강시켰을 때, HPC와 PVA 복합필름의 기계적 강도가 크게 향상되었다.
내구유연발수제를 제조할 목적으로 전보에서 합성한 poly(OMA-co-DAMA)[PODC], poly(DMA-co-DAMA)[PDDC], poly(EMA-co-DAMA)[PEDC] 각각의 양이온화물, 본 실험에서 합성한 지방산 카르바미드의 양이온화물(ODTCC), 왁스류 및 유화제들을 블렌드시켜 발수제 PODCW, PDDCW, PEDCW를 각각 제조하였다. 발수제 PODCW, PDDCW, PEDCW 각각을 면직물에 단독 및 수지병용으로 처리하여 내세탁성, 인열강도, 방추도 및 접촉각 등을 측정해 본 결과, 물성의 향상을 가져왔다. 그러나 발수도는 PODCW의 경우 80 정도로 사용 가능하였으나, PDDCW와 PEDCW의 발수도는 현저히 저하되었다. 제조된 발수제의 적정 열경화온도는 $140^{\circ}C$, 적정 사용농도는 3wt%이었고, 사용된 발수제용 촉매 중 아세트산나트륨이 가장 좋았으며, 촉매의 사용농도는 0.6wt%가 적당하였다. 또한 발수제와 셀룰로오스 섬유화의 반응메카니즘을 규명하고 내세탁성 결과치를 검토한 결과, 제조된 발수제가 내구성 발수제임을 입증하였으며, SEM으로 발수처리된 면직물의 표면구조를 관찰하였다.
인삼줄기버섯파리(ginseng stem fungus gnat, Phytosciara procera, Diptera)는 인삼재배지의 고죽과 지하부 뿌리에서 5월초까지 유충으로 월동하다가 용화 후 5월말부터 우화성충이 발생하기 시작한다. 따라서 인삼줄기버섯파리의 최초 방제시기는 5월말에서 6월초가 가장 적당한 시기이며, 아울러 이 시기에는 화경절단이 이루어지는 시기이기도 하다. 이후에 발생하는 인삼줄기버섯파리 성충을 방제하기 위해서는 한 달 간격으로 두 세 차례 방제활동이 이루어져야 한다. 인삼포장에서 고죽을 제거함으로 월동한 인삼줄기버섯파리 유충의 생존과 제 1세대 성충의 밀도는 감소시킬 수 있었으나, 이후 다음에 나타나는 제 2세대부터의 개체군 밀도는 고죽제거여부와는 큰 상관성이 없는 것으로 나타났다. 고삼추출물을 주성분으로 한 친환경유기농자재 3종이 인삼줄기버섯파리 유충에 대해 높은 살충활성을 나타내었으며, 이 중 고삼추출물과 파라핀유가 주요성분인 친환경유기농자재 1종은 인삼줄기버섯파리 성충의 산란기피효과와 알의 부화를 억제하는 살란효과 도 확인되었다.
충북 청주지역에서 채집된 작은소피참진드기(Haemaphysalis longicornis)에 대하여 다양한 식물체 메탄올 조추출물과 천궁유래 물질들을 이용하여 살비활성과 기피활성을 조사하였다. 총 24종의 식물추출물을 이용한 작은소피참진드기에 대한 살비활성을 조사한 결과, 천궁(Cnidium officinale)에서 93.3%의 살비율로 가장 높은 활성을 보였으며, 기피 효과의 경우 도라지, 미국자리공, 백목련, 어성초, 천궁, 칡잎 등에서 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 기피 및 살비활성이 가장 높은 천궁의 메탄올추출물을 용매 분획한 물질들과 천궁 유래물질인 butylidenephthalide의 활성을 비교한 결과, 헥산(hexane)층 처리 3일 후에 90%의 높은 살비효과를 보였으며 기피반응도 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 천궁유래물질인 butylidenephthalide은 처리 7일 후에 90%의 살비활성을 보였고 T-tube olfactometer 실험에서 모든 작은소피참진드기가 무처리구로 이동하여 기피활성이 있음을 알 수 있었다. 따라서 본 연구결과는 천궁 조추출물과 천궁유래물질인 butylidenephthalide를 이용하여 작은 소피참진드기의 방제 개발에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
산불 피해지는 수목 및 식생 전소, 산지토양 황폐화 등으로 인해 산사태주의보 기준에 미치지 못하는 강우조건에서도 토사 세굴 및 유출로 인한 산사태와 토석류 등의 2차 피해 위험을 증가시킨다. 산불은 지표 식생과 토양 특성의 변화를 발생시켜 산불 피해지 내에서 유출량 변화에 큰 영향을 주기 때문이다. 즉, 산불은 토양의 중요한 물리, 화학적 특성 변화로 인해 토양조성 변화, 구성광물의 변화, 토양수의 반발성, 토양 덩어리의 안정성이나 토양 조직의 변화를 발생시킨다. 특히, 산불 발생 및 확산 과정에서는 토층의 유기물과 수목의 연소 외에도 지표면 또는 지표면 아래까지 열기가 전파되어 토층을 구성하고 있는 토양 광물에 영향을 주게 된다. 이에 본 연구에서는 산불 발생지와 미발생지에서 채취된 토양시료(Topsoil, Subsoil)에 대해 XRD 회절분석 및 토양 물성분석을 통해 토양 내 점토광물의 분포와 함양 특성을 파악하였다. 그 결과, 산불 발생지의 토양시료에서 뮬라이트, 아날사이트, 적철석 등이 소량 산출되었으며, 버미큘라이트, 일라이트/버미큘라이트 혼합층상 구조광물(I/V)은 특히 표토에서 특징적으로 산출되었다. 특히, 산불 발생지에서는 일라이트/버미큘라이트 혼합층상 구조 광물(I/V)이 특징적으로 확인되었으나, 산불 미발생지에서는 일라이트/버미큘라이트(I/S) 혼합층상 구조 광물은 산출되지 않아 산불 발생지의 토양과는 큰 차이를 보인다. 이와 같이 점토광물의 생성은 외적요인인 산불의 영향으로 인해 토양 내 광물 조성의 변화를 파악할 수 있었다. 팽창성 점토광물은 우기 시에 토층 내에서 흙의 체적을 팽창시키기 때문에 장기적으로 사면 지반의 구조적 안정성에 영향을 줄 수 있어, 산불 발생지의 토층에서 점토광물의 생성은 장기적으로 산지사면 안정성에 영향을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
질산과 인산의 수직이동성에 대한 토양특성의 영향을 구명하고자 비가림 하우스에서 소형라이시메터(지름 300 mm, 토양깊이 450 mm) 시험을 수행하였다. 대상토양은 농경지 세 지점으로부터 표토 0~20cm를 채취한 후 이 토양의 풍건세토분획을 이용하여 수행하였다: mesic family of Typic Dystrudepts (토양 A, 사양토, 유기물함량 1.4%); mixed, mesic family of Typic Udifluvents (토양 B, 양토, 유기물함량 2.6%); 시설재배토양(토양 C, 사양토, 유기물함량 5.6%). 2주 동안 안정화시킨 토양의 표면에 질소와 인을 $150kg\;urea-N\;ha^{-1}$ 과 $100kg\;KH_2PO_4-P_2O_5\;ha^{-1}$ 만큼 처리하고, 65일 동안 7번 관수(총관수량 213 mm, 약 1 pore volume)하며 주기적으로 깊이 10, 20, 30 cm의 토양용액과 용탈액을 채취하여 질산과 인산농도를 분석하였다. 총 용탈액량은 토양 C > 토양 A > 토양 B 순으로 질산 용탈량, 토양 B > 토양 A > 토양 C 과 역의 관계를 가졌다. 토양 A와 B에서는 요소처리 후 깊이 10 cm에서 토양용액 중 질산 농도 증가가 뚜렷이 나타난 반면, 토양 C에서는 나타나지 않았다. 토양 B의 높은 질산이동성은 상대적으로 높은 점토함량으로 음전하를 띤 교질의 음이온배척과 느린 수분흐름으로 물의 머무름시간이 길어 토양매트릭스 질산의 추출을 촉진하기 때문으로 볼 수 있었다. 반면 토양 C는 질산의 이동성이 낮게 나타났다. 이는 유기물 함량이 높아 생기는 발수성으로 선택류와 질산의 미생물 부동화 때문으로 추정할 수 있었다. 인산용탈은 질산과 달리 인포화도가 가장 높은 토양 C에서만 검출되었다. 토양용액 중 인산농도는 인포화도의 순서와 동일하게 토양 C > 토양 B의 순서였고 토양 A에서는 검출되지 않았다. 따라서 인산의 이동성은 인포화도에 의해 크게 영향을 받으며, 일정 수준으로 축적될 때 까지는 용탈손실은 나타나지 않는다고 판단할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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