• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.89-89
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• 2018

우리나라, 중국 및 일본을 포함한 동북아시아가 원산이며 바이오매스량이 많은 억새(Miscanthus spp.)는 바이오에너지 생산을 위한 원료작물로서 가치가 높아, 바이오에탄올 생산용 원료작물로 주목을 받고 있다. 독일 등 유럽과 미국에서는 바이오에탄올 생산용 작물로 주로 종간 교잡 이질 3배체인 불임성 억새(M. x giganteous)를 대상으로 연구하고 있다. 이렇게 단일유전형을 갖는 품종의 재배에는 특정 병과 해충에 약하며 자연재해에도 취약성을 나타내므로 억새가 바이오에너지작물로 자리 잡기 위해서는 다양한 유전형의 억새 품종 개발이 필요하다. 본 연구는 우리나라의 자생 억새 3종을 기내배양하고 탈분화 및 재분화 시스템을 구축하여 억새 품종 육성 시 효율을 높이기 위해서 실시하였다. 억새 종자로부터 캘러스의 유도는 MS배지보다 N6배지 에서 좋았으며, 식물생장조절제로 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D)와 6-Benzyl aminopurine (BA)를 조합처리한 처리구보다 2,4-D만을 단독처리하였을 때 캘러스 유도율이 더 높았다. 억새 종에 따른 캘러스 유도율은 물억새가 가장 낮고, 거대억새가 가장 높았으며, 3 ~ 5 mg/L의 2,4-D가 첨가된 N6배지에서 배발생 캘러스(embryogenic callus)가 발생하였다. 억새 신초 및 줄기의 절간에서의 캘러스 유도율은 전반적으로 종자에 비하여 낮았으며, 미성숙화기로부터의 캘러스 유도는 억새 종에 따른 차이가 없었으며, 5mg/L의 2,4-D가 첨가된 배지에서 캘러스 유도율이 가장 높게(90 ~ 95%) 나타났다. 형성된 배발생 캘러스로부터 식물체의 재분화는 N6배지에서는 재분화 식물체가 발생하지 않았고, 1 ~ 3mg/L의 BA와 0.1ml/L의 1-Naphthaleneacetic acid (NAA)가 첨가된 MS배지에서만 식물체가 재분화되였다.

• 한국작물학회지
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• 제63권4호
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• pp.390-398
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• 2018

생식생장기 장기간의 건조와 침수 스트레스 하에서 물억새와 거대1호의 생육 및 양분함량 변화를 비교분석한 결과는 다음과 같다. 1. 건조 처리에 의한 두 억새 종의 형태적 특성 변화는 없었으나, 침수 처리에 의해 거대1호의 초장은 256.6 cm로 증가하였으며 마디수 또한 16.8개로 증가하였다. 2. 물억새의 출수율은 건조 조건에서 18.9%로 감소하였으나 침수 조건에서는 대조구와 통계적 유의성을 보이지 않았다. 거대1호는 대조구와 건조구에서 모두 출수하지 않았으며, 침수처리에 의해 48.6%의 출수율을 보였다. 3. 주요 양분인 유리당, 전질소, 인산, 칼륨, 마그네슘은 두 억새 모두 건조처리구에서 가장 높았으며, 칼슘과 마그네슘의 경우 침수처리구에서 두 억새 모두 3배이상 감소하였다. 4. 이러한 양분 변화는 건조처리에 의해 억새의 노화가 촉진되어 양분 이동이 저해된 결과로 사료되며, 침수 처리는 거대1호의 출수를 촉진한다는 결과를 처음으로 확인하였다.

• 한국작물학회지
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• 제56권4호
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• pp.299-307
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• 2011

본 연구는 수도권 매립예정 간척지 중 대규모의 유휴지에 농촌진흥청 국립식량과학원에서 특허 출원한 물억새의 일종인 거대억새1호, 간척지 자생 물억새 및 자생 갈대의 에너지 작물을 바이오에너지 생산 목적으로 쓰레기 매립 예정지에서 재배한 최초의 연구로서 매립예정 간척지의 적응성 및 활용가치가 높은 에너지 작물을 선정함과 동시에 간척지 토양의 하수슬러지 고화물 처리로 인한 에너지 작물의 생육 상태 모니터링 및 토양화학성의 변화를 조사하였다. 1. 각 시험구의 토양 pH범위는 6.7~8.3이었으며 하수슬러지 고화물을 처리한 시험구는 원지반토보다 낮은 pH를 나타내었다. 원지반토의 염농도는 하수슬러지 고화물을 처리한 시험구에 비해 높은 치환성 나트륨 함량을 보이며 높은 염농도를 나타내었다. 2. 하수슬러지 고화물 처리구의 토양 유기물 함량은 재식 초기에는 원지반토에 비해 4배와 7배 높았고, 생육후기에도 2.9~5.6%로 원지반토의 0.75%에 비해 많았다. 3. 각 시험구의 에너지 작물 생육조사결과 거대억새1호가 다른 에너지 작물에 비해 간척지 토양에 하수슬러지 고화물을 투입한 시험구에 대한 적응력이 우수한 것으로 판단되었다. 4. 간척지에 하수슬러지 고화물의 투입으로 인하여 염해 완충능이 향상되는 등 토양이화학성이 개선되었으며, 에너지 작물의 생육이 원지반토에 비해 양호했던 점을 보아 매립예정 간척지의 토양 복토제로서 활용 가능성을 확인하였다. 5. 각 시험구의 에너지 작물 수확 후 마른줄기 수량을 조사한 결과 거대억새1호는 타 에너지 작물에 비해 가장 높은 바이오매스량을 나타내며, 거대억새1호는 바이오에너지 생산을 위한 최적의 에너지 작물임을 확인하였다.

• 한국잡초학회지
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• 제30권4호
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• pp.330-339
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• 2010

억새의 식물학적인 분류 및 형태, 선진국의 억새 육종, 재배 및 이용 현황 그리고 우리나라의 억새 연구성과 등을 고찰함으로서 향후 우리나라 에너지 자급율 제고를 위한 억새 연구방향을 제시하고자 국내외 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 억새속 식물에는 17개종이 존재하는데 이 중 바이오 에너지용으로 중요한 종은 한국 등 동아시아가 원산인 참억새(M. sinensis)와 물억새(M. sacchariflorus) 그리고 이들 두 종의 종간 교잡종인 3배체 억새(M. x giganteous) 등이다. 여러 가지 에너지작물 중 억새는 연간 바이오매스 수량이 많고 저온, 염해, 습해 등 열악 환경 적응성과 질소이용효율이 우수하며 에너지 산출/투입 수지가 가장 높고 지상부 줄기와 땅속줄기에 다량의 탄소를 저장하기 때문에 탄수수지가 가장 높다. 유럽, 미국 및 캐나다 에서는 1930년대부터 일본으로부터 3배체 억새를 도입하여 연료용 펠릿 생산, 열병합발전, 양액재배 배지, 건축자재 및 강화 플라스틱 원료로 이용한다. 현재 재배되는 3배체 억새 단점보완을 위한 품종육성연구와 사탕수수와 억새교잡종인 "Miscane" 육성 연구가 진행되고 있다. 우리나라에서는 2007년 억새 유전자원 수집이 착수된 이후 2009년에 바이오매스 수량이 많은 "거대억새1호"와 억새를 증식효율을 높일 수 있는 "억새대량증식방법"을 개발하였다. 향후 우리나라 억새산업 발전을 위해서는 분자육종 등 새로운 육종기법을 활용하여 우리나라뿐만 아니라 해외에서도 재배할 수 있는 우량 신품종을 육성하는 한편 바이오매스의 전처리, 당화 및 발효 등 셀룰로오스계 에탄올 생산공정에 관한 연구도 강화해야 할 것이다.

• 유기물자원화
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• 제23권4호
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• pp.21-31
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• 2015

본 연구는 거대억새(Miscanthus sacchariflorus var Geode Uksae-1)와 갈대(Phragmites australis)를 활용하여 돈분뇨 처리수 유래 영양염류(질소 및 인) 제거를 정량적으로 분석하고 생산된 바이오매스의 총 에너지가와 바이오메탄 잠재성 분석을 목적으로 수행되었다. 식물들은 일반토양과 사질토 또는 일반토양, 사질토 및 바이오세라믹의 혼합 여재로 채워진 용기에서 다루어졌다. 사용된 돈분뇨 처리수의 총질소와 총인함량은 각각 222.78 mg/L 과 66.11 mg/L에 해당하였다. 총질소와 총인 모두 바이오세라믹 첨가구에서 높은 제거율을 보였다. 거대억새에서 총질소 제거율이 가장 높게 나타났다(96.14%). 하지만 식물체의 원소분석 결과 갈대의 질소함량이 거대억새보다 더 높게 나타나 갈대의 질소흡착력이 더 뛰어난 것으로 판단된다. 반면 가장 높은 총 인 제거율을 보인 처리구는 갈대로 98.12%의 값을 보였다. 식물체 셀룰로스 함량은 일반토양 처리구보다 바이오세라믹 처리구에서 약 3~6% 더 높게 나타나 바이오세라믹은 식물섬유 형성에 영향을 미치는 것으로 사료된다. 본 연구에서 생산된 바이오매스의 바이오메탄 잠재성 분석결과 약 $57.01{\sim}99.25L-CH_4/kg$ VS의 값을 보였다. 리그닌은 식물의 바이오매스 분해를 방해하는 요소로 일반토양-사질토 여재를 사용한 갈대 처리구에서 가장 높게 나타나 메탄 생산력이 떨어지는 것으로 판단된다.

• 한국작물학회지
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• 제59권3호
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• pp.369-374
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• 2014

본 연구는 바이오에너지 원료생산을 위해 대규모로 억새를 재배할 시에 억새의 생육 및 수량감소에 영향을 미치는 잠재적 유해요인을 사전에 대비하며 효과적으로 억제할 수 있는 방법 개발을 위한 기초자료로 활용하고자 수행하였다. 전남 무안의 억새 재배지에서 2012년 10월부터 이듬해 3월까지 이화명나방 유충의 월동양상 및 밀도를 조사하기 위해 월별로 유충의 출현 위치, 가해 피해양상을 조사하였으며 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 섬유질계 바이오에너지 작물인 거대억새에 기주하는 이화명나방 유충밀도를 2화기 이후인 2012년 10월에서 2013년 3월까지 조사한 결과, 월평균 기온이 내려갈수록 유충의 출현위치가 점차 지상부의 아래부위 또는 줄기기부로 이동하는 양상을 확인하였으며 월평균 기온이 $10^{\circ}C$이하로 내려가는 11월 및 12월경에는 지하경(뿌리) 부위에서 가장 많은 이화명나방 유충 밀도를 나타내는 것으로 조사되었다. 억새밭에서 이화명나방 피해는 줄기 침입구멍 존재여부와 부러진 줄기로 판단하였는데 전체 줄기 중 구멍이 뚫린 줄기 비율이 28.6%이었으며, 부러진 줄기수는 전체의 12.4%이었으나 심한 곳은 구멍뚫린 줄기비율이 46.8%, 부러진 줄기비율도 36.9%로 나타났다. 억새밭에 기생하는 이화명나방 유충의 경우, 지하 5cm 이하의 줄기기부 심지어는 뿌리내부에서 월동을 한다는 것을 확인하였으며 이로 인해 일반적인 방제방법으로는 이화명 나방 유충의 밀도를 감소시킬 수 없을 것으로 판단되어 지속적으로 억새밭 이화명나방 방제방법의 개발이 개발되어야 한다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제42권6호
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• pp.723-731
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• 2014

공진주파수 모드를 이용하는 비파괴 평가기술법을 거대억새 파티클 보드를 페놀수지로 함침한 후 탄화온도별(600, 800, 1000, $1200^{\circ}C$)로 제조한 세라믹에 적용하였다. 동적 탄성계수와 정적 휨 탄성계수는 탄화온도가 증가할수록 증가하였다. 휨 강도에 대한 동적 탄성계수 및 정적 휨 탄성계수는 밀접한 상관관계를 나타내었다. 그러나 휨 강도에 대한 상관관계에서 정적 탄성계수 보다 동적 탄성계수가 더 밀접한 상관관계를 나타내었다. 따라서 공진 주파수 모드를 사용하는 동적 탄성계수측정법으로 소성온도에 따라 제조된 거대억대 파티클보드의 휨 강도를 예측하는 비파괴 평가 방법으로 유용할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제40권1호
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• pp.38-43
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• 2012

억새파티클보드의 흡음재로서의 사용가능성을 파악하고자 몇 가지 목표비중의 억새파티클보드를 제작하여 전달함수법(two microphone transfer function method)으로 상용주파수대역에서 흡음성능을 측정하고 휨강도 시험으로 역학적성질을 각각 측정, 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 측정주파수범위에서 거대억새보드의 흡음률이 상용석고보드보다 높은 흡음성능을 나타내었다. 탄성계수와 휨강도는 목표비중 증가에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 억새보드의 흡음률은 1~2.5 Khz 범위의 주파수범위에서 50~80%의 수치를 나타내다 이후 주파수에서는 30~50%의 흡음률을 나타내었으며 비중에 따라서는 비중이 증가할수록 흡음률이 낮아지는 경향을 보였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제44회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.235-237
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• 2012

Geodae-Uksae 1 is a variety of Miscanthus sacchariflorus recently discovered in Korea. It is being mass-cultivated for use as energy crop due to its superior productivity, as high as 30 ton/ha/yr for the dry mass. This study investigates the method of producing biochar and bio-oil from the crop using slow pyrolysis. Especially, the study focused on assessing the biochar properties for its application to soil to improve soil quality and sequestrate carbon. Using an electrically heated packed bed reactor, the products of slow pyrolysis from Geodae-Uksae 1 were produced over a temperature range of $300-700^{\circ}C$ with a heating rate of $10^{\circ}C/min$. The biochar, condensable vapor (bio-oil) and residual gases were characterized for the physical and chemical properties. It was concluded that the ideal temperature for pyrolysis to produce biochar is $500^{\circ}C$.

• 한국작물학회지
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• 제60권4호
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• pp.510-517
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• 2015

본 연구는 국내에 자생하는 억새 유전자원의 생육특성을 구명하기 위하여 국내외로부터 1,200 여점의 유전자원을 수집하였으며, 그 중에서 재배연수가 3년 이상인 유전자원 960여점을 대상으로 2013년과 2014년 억새의 주요 생육기간 동안인 맹아일로부터 지엽전개일 및 출수일까지의 생육특성을 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 억새의 맹아가 진행되는 4월초부터 생육말기인 11월까지의 2013년도 평균기온은 $19.1^{\circ}C$이었고, 2014년의 평균 기온은 $13.9^{\circ}C$로 관측되었다. 평균 강수량 및 누적 강수량은 2013년에 3.8 mm와 921.0 mm 이었으며, 2014년에는 4.5 mm와 1092.5 mm 이었다. 2. 2013년 및 2014년 3월초부터 11월말까지의 지표로부터 10 cm 이내의 평균 토양수분 조사결과, 2013년에는 24.9%이었으며 2014년에는 32.2%로 나타났다. 하지만 2013년에는 3월초부터 8월 20일까지 20.7%의 평균 토양수분을 나타낸 반면, 2014년 동일시기의 평균 토양수분은 31.7%로 나타났다. 3. 수집지역별 억새 유전자원의 맹아일로부터 지엽전개일까지 평균 생육일수를 분석한 결과, 경기지역에서 수집한 억새 유전자원의 평균 생육일수가 가장 짧았으나 남부지역으로 내려갈수록 평균 생육일수가 긴 것을 알 수 있었다. 이러한 경향은 2014년도에서도 동일하게 확인되었으며, 지역별로 유의적인 차이를 보였다. 4. 2년간의 조사결과, 전남지역에서 수집한 물억새 중에서 거대 1호(Miscanthus sacchariflorus cv. Geodae 1) 및 우람억새(M. sacchariflorus cv. Uram)는 지엽전개가 가장 늦은 것으로 조사되었으며 맹아일로부터 소요되는 생육일수가 가장 긴 것으로 나타나, 타 억새종에 비하여 영양생장기간이 긴 것으로 판단된다. 5. 2013년도 맹아일로부터 출수일까지의 생육일수와 2014년도 생육일수와의 상관관계 분석결과, 물억새 유전자원의 경우 상관계수(r)가 0.70으로 나타났으며, 참억새 유전자원은 0.89로 나타나 2년간의 생육일수 사이에 높은 상관관계가 있음을 확인하였다. 6. 2014년에 비하여 2013년도 출수가 지연된 요인으로는 높은 기온, 낮은 강수량 및 토양수분의 영향인 것으로 추측할 수 있으며, 3년 이상 동일조건에서 재배한 억새 유전자원의 생육일수는 수집지역간의 유의적인 차이가 있었으며, 억새 유전자원의 출수특성은 현재 재배지역의 환경적 요인보다 자생지에서 다년간 적응되며 나타난 고유한 유전자형의 영향을 받는다는 것을 추측할 수 있다.