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고분자 전해질 연료전지용 플라즈마 개질 시스템에서 수소 생산 및 CO 산화반응에 관한 연구 (Study on Hydrogen Production and CO Oxidation Reaction using Plasma Reforming System with PEMFC)

  • 홍석주;임문섭;전영남
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제45권6호
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    • pp.656-662
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    • 2007
  • 고분자 전해질 연료전지 운전에 필요한 수소 공급 장치로서 플라즈마 개질 방법을 이용한 개질기와 일산화탄소 산화반응을 위한 전이 반응기를 설계 및 제작하였다. GlidArc 방전을 이용한 저온플라즈마 개질기는 Ni 촉매를 동시에 사용하여 $CH_4$ 개질함으로서 $H_2$ 선택도를 증대하였다. 개질기의 변수별 연구로서 촉매 온도, 가스 조성비, 전체 가스유량, 전압변화 그리고 개질 특성 및 최적 수소 생산조건을 연구하였으며, 전이반응기의 변수별 연구로서 선택적 산화반응기(PrOx)에 주입되는 공기량, 전이 반응기에 주입되는 수증기량 그리고 온도에 대하여 연구하였다. 플라즈마 개질기에서 최대 수소 생산 조건은 $O_2/C$ 비가 0.64, 가스유량은 14.2 l/min, 촉매 반응기 온도 $672^{\circ}C$ 그리고 유입전력이 1.1 kJ/L일 때 41.1%로 최대 수소 농도를 나타냈다. 그리고 이때의 $CH_4$ 전환율, $H_2$ 수율 그리고 개질기 에너지 밀도는 각각 88.7%, 54%, 35.2%를 나타냈다. 전이 반응기에서 모사된 개질 가스로부터 최대 CO 전환율을 보이는 조건은 2단으로 구성된 PrOx에 주입되는 $O_2/C$ 비가 0.3, HTS에서 주입되는 수증기 주입량 비가 2.8 그리고 HTS, LTS, PrOx I, PrOx II 반응기 온도가 475, 314, 260, $235^{\circ}C$ 일때 가장 높은 CO 전환율을 나타냈다. 플라즈마를 이용한 반응기는 예열 시간은 30분이 소요되었으며, 전이 반응기에서 나오는 최종 개질 가스의 조성은 $H_2$ 38%, CO<10 ppm, $N_2$ 36%, $CO_2$ 21% 그리고 $CH_4$ 4%로 나타냈다.

새로운 지시약 반응에 의해 극미량 수준의 망간 측정을 위한 촉매 반응의 분광 광도 측정법 (Catalytic Spectrophotometry for the Determination of Manganese at Trace Levels by a Novel Indicator Reaction)

  • Gurkan, Ramazan;Caylak, Osman
    • 대한화학회지
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    • 제54권5호
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    • pp.556-566
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    • 2010
  • 새로운 동적 분광 광도 측정법은 천연의 물 샘플에서 망간(II)의 측정을 위해 개발되었다. 그 방법은 620 nm에서 활성화제로서 nitrilotriacetic acid (NTA)를 사용하면서 $KIO_4$에 의한 갈로시아닌(Gallocyanin)의 산화와 함께 망간(II)의 촉매 효과에 기초했다. 최적조건은 갈로시아닌(Gallocyanin) $4.00{\times}1^{-5}\;M$, $KIO_4$ $1.00{\times}10^{-4}\;M$, NTA $1.00{\times}10^{-4}\;M$, pH = 3.50인 0.1 M HAc/NaAc 완충용액, 5분의 반응시간 그리고 $30^{\circ}C$의 온도에서 얻어졌다. 최적조건 하에서 제안된 방법은 $0.1\;-\;4.0\;ng\;mL^{-1}$의 범위에서 망간(II)의 측정을 허용했고 $0.025\;ng\;mL^{-1}$이하의 검출한계를 가지고 있다. 표준 망간(II) 용액을 측정하는 것에서 회수율은 98.5 - 102% 범위에 있다. 그리고 상대표준편차(RSD)는 0.76 - 1.25%의 범위에 있다. 새롭게 개발된 동적 방법은 약간의 주위의 물과 만족할 만한 결과를 갖는 JAC-0031의 공인된 표준 기준 강물 샘플 둘 다에서 망간(II)의 측정에 성공적으로 응용되었다. 또한, 얼마 안 되는 양이온과 음이온은 망간(II)의 측정을 방해한다. 다른 촉매-동적 방법과 기기적 방법과 비교했을 때, 제안된 동적 방법은 상당히 좋은 선택성과 감도, 낮은 가격, 저렴함, 낮은 검출한계와 신속함을 보인다. 상대적으로 낮은 염분을 갖는 진짜 물 샘플과 병으로 된 마시는 물, 차갑고 뜨거운 용천수, 호수, 강물 샘플 같은 복잡한 모체들에 적용하는 것은 쉽고 성공적으로 적용될 수 있다.

금속산화물 촉매상에서 플라즈마를 이용한 IPA 저감 (Plasma-assisted Catalysis for the Abatement of Isopropyl Alcohol over Metal Oxides)

  • 조진오;이상백;장동룡;박종호;목영선
    • 청정기술
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    • 제20권4호
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    • pp.375-382
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    • 2014
  • 금속산화물이 담지된 허니컴 형상의 플라즈마-촉매 반응기를 이용하여 아이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA) 저감 및 부산물 생성 거동에 대해 조사하였다. 허니컴 형상의 다공질 세라믹 지지체(주성분: ${\alpha}-Al_2O_3$)에 금속산화물로 산화철($Fe_2O_3$) 또는 산화구리(CuO)를 담지시킨 후, 이 촉매가 동축 원통형 전극구조 내부에 위치하도록 플라즈마-촉매 반응기를 구성하였다. 플라즈마 반응에 의한 IPA 분해속도가 매우 빨랐기 때문에 IPA 분해효율 자체는 금속산화물 담지 여부 및 금속산화물 종류에 관계없이 유사한 것으로 나타났으나, 부산물 생성거동은 촉매종류에 따라 큰 차이를 보여주었다. 아세톤, 폼알데하이드, 아세트알데하이드, 메테인, 일산화탄소 등의 유해 부산물 농도는 $Fe_2O_3/{\alpha}-Al_2O_3$ < $CuO/{\alpha}-Al_2O_3$ < ${\alpha}-Al_2O_3$ 순으로 높게 나타났다. 유량 $1L\;min^{-1}$, IPA 초기농도 5,000 ppm(산소: 10%), 방전전력 47 W의 조건에서 얻어진 $CO_2$ 선택도는 ${\alpha}-Al_2O_3$, $CuO/{\alpha}-Al_2O_3$, $Fe_2O_3/{\alpha}-Al_2O_3$에 대해 각각 40, 80, 95%로서 $Fe_2O_3/{\alpha}-Al_2O_3$가 플라즈마-촉매를 이용한 IPA의 산화에 가장 효과적인 것으로 나타났다. 플라즈마를 단독으로 사용하여 휘발성유기화합물을 분해할 경우 타르형태의 생성물이 반응기에 퇴적되는 문제점이 있으나, 플라즈마-촉매 공정에서는 이러한 현상이 관찰되지 않았으며 촉매의 활성이 그대로 유지되었다.

아카시아진딧물에 기생하는 진디벌과 이의 중기생봉에 관한 연구 (A Study on the Biology of Primary Parasites of the Cow-pea aphid, Aphis craccivora Koch (Aphididae, Homo.) and its Hyperparasites)

  • 장영덕;윤영남
    • 한국응용곤충학회지
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    • 제22권4호
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    • pp.237-243
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    • 1983
  • 아카시아진딧물의 생물 방제를 위한 기초자료를 얻고져 '83년 4월부러 9월까지 계룡산 지역과 대전근교에서 아카시아 진딧물에 기생하는 기생봉들의 종류와 이에 따른 기생활동 상황(mummy형성)과 이들 제1차 기생봉에 기생하는 중기생봉과의 기생선택관계 및 주요기생봉들의 mummy형성율, 장난수, 생존기간등을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 아카시아 진딧물이 기생하는 진디벌은 모두 8종이 채집되었으며 이중 Binodoxys nearctaphidius Mackauer, Lipolexis scutellaris Mackauer, Lysiphlebus salicaphis(Fitch), Trioxys hokkaidensis Takada 등 4종은 한국미기록종이었다.2. 야외에서 채집된 509개의 기생당한 mummy중 진디벌이 $44.8\%$, 중기생봉은 $43.8\%$를 차지하고 있었다. 3. 아카시아 진디물에 기생하는 주요기생봉으로는 Lysiphlebus ambiguus, Lysiphlebus salicaphis, Lysiphlebia japonica, Lipolexis scutellaris 등이 였으며 이들의 비율은 각각 $31.6\%,\;18.8\%,\;16.7\%,\;11.4\%$였다(성비에 있어서는 기생봉들이 높은 편이었으며 특히 L. ambiguus의 경우는 0.72로서 가장 높았다) 4. 중기생봉은 Lygocerus testacemonus Kieffer, Protaphelinus nikolskajae (Jasnosh), Eucoila sp. Gastrancistrus sp., Ardilea convexa(Waler), Asaphes vulgaris Walker 등 6종이 채집되었으며 이들은 모두 한국산미기록이었으며, 이들중 Eucoila sp., A. vulgaris, A. convexa등 3종은 진디벌레 대한 기생율이 각각 $39.9\%,\;34.1\%,\;19.7\%$로서 이들은 아카시아 진디벌의 활동에 제어요인으로 작용하였다. 5. 진디벌중 Lipolexis scutellaris는 6종의 중기생봉중 3종에 의해서만 공격을 받고 있었으며 나머지 종들은 거의 모든 중기생봉으로부터 공격을 받았다. 6. 주요 진디벌인 Lysiphlebus ambiguus, Lysiphlebia japonica에 대한 기생활동능력을 비교한 결과, L. ambiguus가 기생활동능력을 비교한 결과, L. ambiguus가 기생활동능력이 컸었다. 7. 장난수 조사결과, Lysiphlebus ambiguus와 Lysiphlebia japonica는 각각 272개, 279개로서 차이는 없었으나 mummy형성율에 있어서는 각각 182개$(66.9\%)$, 120개$(43.0\%)$로서 현저한 차이를 보였다. 8. 진디벌 성충과 중기생봉 성충의 생존기간을 꿀을 먹이로 사용하여 조사한 결과 진디벌의 평균수명은 $2\~3$일인데 비하여 중기생봉은 $15.8\~21.5$일로서 중기생봉들이 훨씬 길었다.

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환경토양에서 몰리브도인산 암모늄을 이용한 세슘 동위원소 평가방법 (Cesium Radioisotope Measurement Method for Environmental Soil by Ammonium Molybdophosphate)

  • 최영훈;서양곤
    • 청정기술
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    • 제22권2호
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    • pp.122-131
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    • 2016
  • 세슘 동위원소, 134Cs와 137Cs는 대기 핵실험 및 원자력발전소의 배출물로부터 기인하는 인공방사성 핵종 연구에 매우 중요하다. 본 연구에서는 최소검출방사능(minimum detection activity, MDA)을 낮추기 위해 137Cs 및 화학적, 환경적 거동이 동일한 134Cs를 이용하여 환경측정실험실 절차서에 따른 일반적인 환경방사능 분석을 수행하였다. 원자력발전소 주변 고산지대 환경토양을 채취하였고, 세슘 동위원소를 화학적으로 추출·농축하기 위한 방법으로 세슘동위원소와 흡착특성이 높은 Ammonium Molybdophosphate (AMP) 공침법을 토양 전처리 과정에 도입하였다. 방사능 농도는 감마선 분광광도법을 이용하여 분석하였다. 감마 에너지 스펙트럼에서 40K 방사능 농도가 증가함에 따라 134Cs 및 137Cs의 MDA가 증가하였다. 따라서 토양으로부터 자연방사성 핵종이 제거된다면 세슘의 MDA가 줄어들 것이고, 환경토양에서 137Cs의 농도를 효과적으로 측정할 수 있다. 한국원자력안전기술원의 표준 토양 실험에서는 40K의 방사능 농도가 평균 84% 이상 제거되었고, 134Cs의 MDA는 2배 줄어들었다. 137Cs의 방사능 농도는 82% 이상 회수되었다. 한편 환경토양을 이용한 시료에서는 AMP 공침법이 직접법에 비해 40K는 최대 180배 제거되었고, 또한 134Cs의 MDA는 5배 감소하였다. 137Cs의 회수율은 54.54%에서 70.26%를 나타내었다. MDA와 회수율을 고려할 때 AMP 공침법은 매우 낮은 농도의 세슘분석에 효과적이다.

실험적 폐색전증에서 조직형플라스미노겐활성체의 투여방법에 따른 혈전용해효과의 차이 (Differences in Thrombolytic Effects in Accordance with Dosing-regimens of Tissue-type Plasminogen Activator in Experimental Pulmonary Embolism)

  • 정희순;김호중;한용철
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제40권2호
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    • pp.123-134
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    • 1993
  • 연구배경 : 조직형플라스미노겐활성체는 생리적인 플라스미노겐활성체이므로 혈전의 섬유소에 결합된 플라스미노겐만을 활성화시키는 특이성이 있어 효과적이고 안전한 혈전용해제로 사용될 수 있다고 기대된다. 그러나 조직형플라스미노겐활성체의 투여방법에 대해서는 장시간동안 계속 주입해야한다는 주장과 투여시간을 1시간이내로 해도 혈전용해효과는 지속적으로 나타나고 부작용을 유발하는 정도도 미미하므로 투여시간을 짧게 하자는 주장이 양립하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 폐혈전색전증에서 조직형플라스미노겐활성체의 투여방법에 따라 혈전용해효과가 어떻게 달라지고 폐색전증으로 인한 심폐기능장애가 약제의 투여방법에 따라 어떠한 영향을 받는지를 알아보고자 하였다. 방법 : 실험견에 방사성동위원소로 표지된 자가혈병으로 대량의 폐색전종을 유발시켜서 대조군은 특이치료를 하지 않고 제 1 치료군은 15분동안, 제 2 치료군은 3시간에 걸쳐서 재조합형의 조직형플라스미노겐활성체를 체중당 1mg씩 정맥주입하였다. 그리고 실험과정중 4시간동안 혈전색전에서 방출되는 감마선량과 각종 혈역학적 지표를 감시하고 주기적으로 동맥혈 및 혼합정맥혈의 가스분석을 시행하여 어떠한 약제투여방법이 더 효율적인가를 분석하였다. 결과: 1) 혈전용해효과는 제 1 치료군이 $36.2{\pm}3.3%$, 제 2 치료군이 $39.6{\pm}2.3%$로 유의한 차이가 없었으며, 혈전용해속도는 제 1 치료군이 $81.4{\pm}16.8%/hr$, 제 2 치료군이 $37.3{\pm}2.4%/hr$로 제 1 치료군에서 급속한 혈전용해효과를 보였다 (p<0.05). 2) 약제의 작용시간은 제 1 치료군이 $63.3{\pm}22.2$분, 제 2 치료군이 $148.5{\pm}14.0$분으로 (p<0.05), 제 1 치료군에서는 약제투여후에도 지속적인 혈전용해효과를 보이지만 제 2 치료군에서는 약제투여중에 혈전용해효과가 정지되었다. 3) 폐색전증으로 인한 혈역학적 장애와 가스교환의 장애는 제 1 치료군 및 제 2 치료군에서 비슷한 정도로 개선되었으나, 제 1 치료군에서 보다 신속하게 개선되었다(p<0.05). 결론 : 폐색전증에서 치료목적으로 동량의 조직형플라스미노겐활성체를 투여할때 약제의 투여시간이 15분인 경우와 180분인 경우를 비교해보면, 혈전색전의 용해정도는 비슷하지만 혈전의 용해속도 및 폐색전증으로 인한 심폐기능장애의 개선효과는 약제의 투여시간이 15분일 때 더 우수하였다. 따라서 약제의 투여시간을 짧게하여 혈전의 용해속도를 촉진함으로써 폐색전증으로 인한 심폐기능장애를 신속히 개선할 수 있겠다.

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아조염료 Reactive Black 5 폐수의 촉매습식산화 (Catalytic Wet Oxidation of Azo Dye Reactive Black 5)

  • 서일순;유신석;고미소;정사무엘;정철구;홍정아;윤왕래
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제48권2호
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    • pp.259-267
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    • 2010
  • 불균일 촉매 CuO를 이용한 반응성 아조계 염료 Reactive Black 5(RB5) 폐수의 촉매습식산화에서 반응온도($190{\sim}230^{\circ}C$) 및 촉매농도(0.00~0.20 g/l)가 폐수의 색도 및 총 유기탄소 TOC 제거에 미치는 영향을 조사하였다. 폐수의 색도는 분광광도계를 사용하여 측정하였고, 습식산화속도는 TOC를 이용하여 산출하였다. 열분해 조건($230^{\circ}C$, 120 min)에서 폐수의 색도는 약 90%까지 제거되었지만 TOC는 제거되지 않았다. RB5 폐수 촉매 습식산화에서의 폐수의 색도 및 TOC 제거속도는 반응온도 및 촉매농도를 증가시킴에 따라 증가하였다. 촉매의 영향은 0.01 g CuO/l에서 이미 상당히 크게 나타났으며 0.05 g CuO/l 이상에서의 촉매농도 증가에 따른 효과는 작았다. 폐수 색도의 초기변화는 색도에 대한 1차 반응속도론으로 나타낼 수 있었으며, TOC 변화는 폐수 TOC를 쉽게 산화되는 TOC와 난분해성 TOC 로 구분한 global 모델로 묘사할 수 있었다. 반응온도의 폐수 색도 및 TOC 제거속도에 미치는 영향은 Arrhenius 상관관계식으로 묘사할 수 있었다. RB5 폐수의 열분해, 습식산화 및 0.20 g CuO/l의 촉매농도를 사용한 촉매습식산화 조건에서의 색도 제거반응의 활성화에너지는 각각 108.4, 78.3 및 74.1 kJ/mol의 값을 나타내었다. RB5 폐수 촉매습식산화에서의 TOC 제거반응에서 산화 최종산물로의 전환에 대한 난분해성 중간산물로의 전환 비는 페놀 습식산화에 비하여 상대적으로 높았다.

한국 남해 연안 해역에서 출현하는 동물플랑크톤의 분포에 따른 멸치 섭이 특성 (Feeding Characteristics of the Japanese Anchovy, Engraulis japonicus According to the Distribution of Zooplankton in the Coastal Waters of Southern Korea)

  • 김민정;윤석현;김진영;오철웅
    • 환경생물
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    • 제31권4호
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    • pp.275-287
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    • 2013
  • 멸치는 한국 남해에서 가장 많이 어획되는 어류이며, 상업적으로도 중요한 수산 자원 중 하나로써, 이 연구는 한국 남해에 서식하는 멸치의 지역별, 계절별 먹이생물의 차이를 통해 멸치의 주 먹이생물과 섭이 생태를 알고, 이를 통해 멸치의 생태학적 위치의 중요성에 대해 살펴보고자 한다. 2011년 7월부터 2012년 2월까지 한국 남해의 통영, 진도 그리고 여수에서 채집된 멸치의 먹이생물 분석과 멸치가 채집된 해역에서의 동물플랑크톤 군집 구조를 분석하였다. 조사된 멸치의 먹이생물은 조사 해역과 시기에 따라 차이가 나타났다. 여수와 진도에서 7월에 출현한 멸치의 먹이생물은 따개비 유생의 cyprid기(>35%)와 요각류인 Calanus sinicus (>22%)가 우점하여 나타난 반면, 통영에서는 소형 요각류인 Paracalanus parvus s.l. (41%)와 Corycaeus affinis (22%)가 우점하여 나타났다. 같은 조사기간 동안 각 해역에서 출현한 동물플랑크톤은 여수에서 지각류인 Evadne tergestina (39%), 진도에서 Paracalanus parvus s.l. (28%)와 통영에서 Evadne tergestina (14%)가 우점하여 나타났다. 계절에 따라 살펴보면, 하계에 우점한 먹이생물은 따개비 유생과 요각류였고, 추계에는 식물플랑크톤과 요각류 Pseudodiaptomus marinus, 동계에는 Paracalanus parvus s.l.와 냉수성 요각류인 Centropages abdominalis가 가장 우점하는 먹이생물로 출현하였다. 계절에 따라 채집된 멸치의 먹이생물 선택성은 하계에 조사해역에서 우점한 지각류인 Evadne tergestina (39%)보다 작게 출현한 Calanus sinicus (3%)의 선택성이 높았고, 추계와 동계에 조사해역에서 우점종이었던 Paracalanus parvus s.l. (30%, 21%)보다 각각 Pseudodiaptomus marinus (0.5%) and Centropages abdominalis (0.9%)를 높게 선택하였다. 한국 남해의 멸치는 서식하고 있는 지역에 따른 동물플랑크톤의 군집 구조의 차이에 따라 먹이생물의 선택성이 달라졌다. 또한, 계절에 따른 플랑크톤의 군집 구조에 따라 먹이생물의 종류와 섭이 형태가 달라졌다. 한국 남해의 멸치는 식물 플랑크톤과 동물플랑크톤을 모두 섭이하면서 높은 적응력과 먹이생물에 유연성을 보였다. 이러한 멸치의 먹이생물 섭이 방식은 공간적 또는 계절적으로 많은 변동이 일어나는 한국 남해 연안 해역에서 생존하는데 필수적인 것으로 보여진다.

Oxyfluorfen 및 Bensulfuron 조합처리(組合處理)에 의한 벼 및 수종(數種) 잡초종간(雜草種間)의 선택반응상(選擇反應相)의 해부학적(解剖學的) 비교연구(比較硏究) (Anatomical Difference in Selectivity between Paddy Rice and Weed Species by Mixture Use of Oxyfluorfen and Bensulfuron)

  • 구자옥;천상욱;한성욱;국용인
    • 한국잡초학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.132-143
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    • 1992
  • 본(本) 연구(硏究)는 oxyfluorfen 및 bensulfuron 두 화합물간(化合物間)의 상호작용(相互作用)에 의한 상승효과(相乘效果)를 해부학적(解剖學的)으로 구명(究明)하기 위하여 벼와 수종(數種)의 잡초종(雜草種)에 oxyfluorfen 및 bensulfuron을 조합(組合)하여 0, $10^{-6}$$10^{-4}$ M 농도(濃度)로 만들고 각각 72시간동안 침적처리(沈積處理)한 후 광학현미경하(光學顯微鏡下)에서 ${\times}$40, ${\times}$100 및 ${\times}$400 배율(倍率)로 검경(檢鏡) 촬영(撮影)하였다. 줄기의 표피조직(表皮組織)이나 분열조직(分裂組織)의 형태변화(形態變化)를 검경(檢鏡)한 결과, 두 공시약제에 대하여 벼는 비교적 내성(耐性)을 보여서 형태변화(形態變化)에 큰 차이를 보이지 않았으나 다소간의 세포배열(細胞配列)이나 세포형태변화(細胞形態變化)는 인정이 되었다. 그러나 피는 분열조직(分裂組織)에서의 뒤틀림과 비틀림 현상이 야기되었고 횡단면검경(橫斷面檢鏡)에서는 두 약제(藥劑)에 조합처리(組合處理)로 인한 세포막(細胞膜) 파괴(破壞)나 표피조직(表皮組織)의 파괴(破壞)가 극심(極甚)하였다. 물달개비는 두 약제 모두에 감수성(感受性)이어서 어떤 초종(草種)보다도 측생(側生) shoot의 유도(誘導)와 세포(細胞)의 완벽한 파괴(破壞)가 있었다. 올챙고랭이는 비교적(比較的) 내성(耐性)이 있어서 벼에 유사한 현상을 보였고 올미는 생장억제(生長抑制)와 세포(細胞)의 투명화(透明化), 무핵화(無核化) 및 부규칙배열(不規則配列)이 있었으나 비교적(比較的) 조합처리(組合處理)에 대한 반응(反應)은 내성(耐性)을 보였다. 너도방동사니는 뒤틀림과 무핵화(無核化) 및 막파괴(膜破壞)가 심하였다. 따라서 모든 잡초종(雜草種)에서 두 약제(藥劑)의 조합처리(組合處理)로 인한 상승효과(相乘效果)가 인정되었다.

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Effects of Ginsenosides and Their Metabolites on Voltage-dependent Ca2+ Channel Subtypes

  • Lee, Jun-Ho;Jeong, Sang Min;Kim, Jong-Hoon;Lee, Byung-Hwan;Yoon, In-Soo;Lee, Joon-Hee;Choi, Sun-Hye;Lee, Sang-Mok;Park, Yong-Sun;Lee, Jung-Ha;Kim, Sung Soo;Kim, Hyoung-Chun;Lee, Boo-Yong;Nah, Seung-Yeol
    • Molecules and Cells
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    • 제21권1호
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    • pp.52-62
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    • 2006
  • In previous reports we demonstrated that ginsenosides, active ingredients of Panax ginseng, affect some subsets of voltage-dependent $Ca^{2+}$ channels in neuronal cells expressed in Xenopus laevis oocytes. However, the major component(s) of ginseng that affect cloned $Ca^{2+}$ channel subtypes such as ${\alpha}_{1C}$(L)-, ${\alpha}_{1B}$(N)-, ${\alpha}_{1A}$(P/Q)-, ${\alpha}_{1E}$(R)- and ${\alpha}_{1G}$(T) have not been identified. Here, we used the two-microelectrode voltage clamp technique to characterize the effects of ginsenosides and ginsenoside metabolites on $Ba^{2+}$ currents ($I_{Ba}$) in Xenopus oocytes expressing five different $Ca^{2+}$ channel subtypes. Exposure to ginseng total saponins (GTS) induced voltage-dependent, dose-dependent and reversible inhibition of the five channel subtypes, with particularly strong inhibition of the ${\alpha}_{1G}$-type. Of the various ginsenosides, $Rb_1$, Rc, Re, Rf, $Rg_1$, $Rg_3$, and $Rh_2$, ginsenoside $Rg_3$ also inhibited all five channel subtypes and ginsenoside $Rh_2$ had most effect on the ${\alpha}_{1C}$- and ${\alpha}_{1E}$-type $Ca^{2+}$ channels. Compound K (CK), a protopanaxadiol ginsenoside metabolite, strongly inhibited only the ${\alpha}_{1G}$-type of $Ca^{2+}$ channel, whereas M4, a protopanaxatriol ginsenoside metabolite, had almost no effect on any of the channels. $Rg_3$, $Rh_2$, and CK shifted the steady-state activation curves but not the inactivation curves in the depolarizing direction in the ${\alpha}_{1B}$- and ${\alpha}_{1A}$-types. These results reveal that $Rg_3$, $Rh_2$ and CK are the major inhibitors of $Ca^{2+}$ channels in Panax ginseng, and that they show some $Ca^{2+}$ channel selectivity.