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단풍나무류 8종의 초식에 대한 방어전략 탐색 (A Study of the Defense Mechanism against Herbivores of 8 Species of the Genus Acer)

  • 김갑태;류동표;김회진
    • 한국환경생태학회지
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    • 제23권5호
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    • pp.411-417
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    • 2009
  • 목본식물의 초식에 대한 방어 전략을 알아보고자 8종의 단풍나무속 수종의 잎에 대하여 형태적 특성, domatia 구조와 수, 초식곤충과 응애 서식 여부 등을 관찰 조사하였다. 조사대상 수목들은 강원도 치악산, 청태산, 방태산, 태백산과 윈주시에 생육 중인 8수종에서 엽시료를 채취하여 2009년 4월부터 7월까지 관찰, 조사하였다. 얻어진 결과는 다음과 같다. 당단풍, 고로쇠 및 복장나무의 domatia는 tuft type, 단풍나무, 신나무, 복자기와 시닥나무는 pocket+tuft type, 산겨릅나무는 pocket type 임이 밝혀졌다. 엽당 domatia 평균 갯수는 산겨릅나무에서 20.2개/엽으로 가장 많았고, 신나무에서 4.2개/엽으로 가장 적었다. 엽표면의 털은 단풍나무, 당단풍, 신나무 및 복장나무는 응모(villous), 고로쇠나무와 복자기는 연모(pilose), 시닥나무는 강모(strigose)였다. 일반적으로 털의 밀도는 잎 뒷면이 앞면보다 높았다. 단풍나무, 당단풍, 산겨릅나무 및 시닥나무에서만 엽맥의 말단부에 소량의 단물이 분비됨을 확인하였다. 엽당 응애의 개체수는 수종간 고도의 통계적 유의성이 인정되었으며, 엽당 응애 개체수 평균은 시닥나무가 9.2마리로 가장 많았으며, 다음으로 복장나무, 당단풍, 복자기가 순이었다. 단풍나무류 잎을 가해하는 미소절지동물류는 진사진딧물, 단풍알락진딧물, 나무이, 혹응애, 매미충 등이었으며, 총개체수는 혹응애, 진사진딧물, 나무이, 단풍알락진딧물, 매미충 순이었다. 이들의 천적으로는 육식성 응애, 말벌, 그 약충, 광대노린재 약충, 등이 확인되었으며, 고동털개미와 곰개미는 진딧물과 상리공생을 하여 단풍나무류의 초식피해를 가중시킴을 확인하였다. 육식성 응애가 진사진딧물을 공격하여 체액을 빨아먹는 것을 확인하였으면, 이는 domatia가 중재하는 응애와 식물의 상리공생의 증거라 판단된다. 이러한 결과는 온대 활엽수종에서 이러한 응애와의 상리공생이 보편화되어 있음을 암시하는 것이라 사료된다.

횡성호 일대 저서성 대형무척추동물 군집구조의 생태적 특성 분석 (Spatial Analysis of Ecological Characteristics for Benthic Macroinvertebrate Community Structure in Lake Hoengseong Region)

  • 이황구;정상우;최준길
    • 한국환경생태학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.46-56
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    • 2012
  • 본 연구는 2010년 3월부터 10월까지 강원도 횡성군 청일면에서 갑천군 수백리 일대의 횡성호와 횡성호 상 하류지역을 선정하여 저서성 대형무척추동물의 군집구조, 섭식기능군 및 서식기능군 분포, 생물학적 수질을 평가하였다. 조사지역은 횡성호 상류 2개지점(St. 1~2), 횡성호 2개지점(St. 3~4), 횡성호 하류 2개지점(St. 5~6)의 총 6개 조사지점을 선정하여 총 3회에 걸쳐 계류형 정량채집망(Surber sampler $30cm{\times}30cm$, 망목 0.2mm)을 사용하여 정량채집 하였고, 조사지점별 정확한 저서성 대형무척추동물상을 파악하기 위하여 각 조사지점에서 미소서식처에 따른 정성채집을 병행하였다. 조사결과 총 5문 8강 17목 43과 83종이 출현하였으며, 하천의 주요 분류군인 하루살이-강도래-날도래군(EPT-group)이 50종(60.24%)을 차지하였고, 파리목(Diptera)을 더하면 61종(73.49%)으로 전체 출현종의 대부분을 차지하였다. 정량분석시 횡성호 상류지역의 저서성 대형무척추동물은 총 4문 4강 11목 28과 54종 2,399개체, 횡성호에서 총 3문 4강 7목 12과 16종 510개체, 횡성호 하류지역에서 총 4문 6강 13목 33과 62종 626개체가 출현하였다. 군집분석 결과 우점도지수는 0.82~0.93($0.87{\pm}0.05$)으로 횡성호에서 높게 분석되었고, 다양도지수는 3.04~3.16($3.10{\pm}0.06$), 균등도지수는 0.79~0.85($0.82{\pm}0.03$), 풍부도지수는 7.27~8.52($7.90{\pm}0.63$)로 횡성호 하류지역에서 상대적으로 높게 분석되었다. 섭식기능군은 collector-gatherers와 collector-filterers가 높았으며, 횡성호에서는 predators가 상대적으로 풍부하였다. 서식기능군은 swimmers, burrowers, clingers가 대부분을 차지하였다. DCA 서열법과 유사도 분석 결과 횡성호와 횡성호 상 하류지역의 두 개의 그룹으로 명확하게 구분되었으며, 조사지역별 종조성을 MRPP로 분석한 결과, 횡성호와 횡성호 상 하류지역은 유의한 차이를 나타내었다. 생물학적 수질평가를 나타내는 ESB 지수는 횡성호에서 매우불량한 최우선개선수역으로 평가되었다. 조사지역별 지표종은 횡성호 상류지역에서 두점 하루살이, 부채하루살이, 꼬마줄날도래 등 3종, 횡성호에서 징거미새우, 꼬마물벌레 등 2종, 횡성호 하류지역에서 곳체 다슬기, 강하루살이, 긴다리여울벌레류 등 3종이 유의한 지표종으로 분석되었다.

충남 태안군에서 생육중인 활엽수종의 초식에 대한 방어전략 탐색 (Exploring on the Defense Strategies against Hervivory of Broad-leaved Tree Species Growing in Taean-gun, Chuncheongnam-do)

  • 김갑태;추갑철;류동표;엄태원
    • 한국환경생태학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.39-45
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    • 2012
  • 이 연구는 충청남도 태안군에 생육중인 활엽수종들의 초식에 대한 방어전략을 탐색하고자 67종의 활엽수를 대상으로 방어전략을 결정하는 잎의 형태적 특성, domatia구조, 초식곤충 및 포식응애의 서식여부를 조사하였다. 조사 대상 67종 중에서 46종(68.7%)의 활엽수가 domatia 구조를 채택하고 있는 것으로 나타났다(Table 1). 참가시나무와 태산목 등을 비롯한 21종의 활엽수에서는 domatia 구조가 없었으며, 황매화와 서어나무를 비롯한 31종의 활엽수에서는 엽액 사이에 털이 밀생하여 공간을 만드는 tuft type domatia를 지녔고, 난티잎개암나무와 떡갈나무를 비롯한 12종의 활엽수에서는 pocket 모양구조에 털이 나있는 pocket+tuft type domatia를 지녔고, 왕벚나무와 팥배나무에서는 pocket type domatia를 지녔으며, 아왜나무에서는 pouch type domatia를 지녔음이 확인되었다. 잎 뒷면의 털을 이용한 방어전략으로 태산목에서의 밀융모, 은백양과 포도에서의 밀면모, 보리수나무에서 비늘털 밀생, 칡의 강모 밀생 등이 밝혀졌다. 화외밀선(花外蜜腺; extrafloral nectary, EFN)을 이용한 방어전략은 조사대상 중에서 23종(34.3%)의 활엽수가 이를 채택하고 있는 것으로 나타났다. 대표적인 사례로 앵두나무, 무화과, 가막살나무 및 서어나무 등이었다. 조사 대상 중에서 40종(59.7%)의 활엽수에서 포식응애의 서식이 확인되었으며, 잎에 서식하는 응애 개체수 평균은 떡갈나무에서 23.4마리로 가장 많았다. 잎을 가해하는 미소 절지동물류는 진사진딧물, 단풍알락진딧물, 깍지벌레, 혹응애, 총채벌레등이었으며, 총 개체수는 혹응애, 깍지벌레, 진딧물, 총채벌레 순이었다. 이들의 천적으로는 포식응애, 말벌, 무당벌레류와 그 애벌레, 진딧벌 등이 확인되었다. 이 연구의 결과로 온대 활엽수종에서 상리공생을 포함한 여러 가지 방어전략이 활용되는 경우가 흔함을 확인할 수 있었다.

하천 연속성 단절이 어류상에 미치는 영향: 밀양 단장천을 중심으로 (The Impact on Fish Assemblage by the River Connectivity Fragmentation: Case Study of the Danjang Stream, South Korea)

  • 허승빈;김강희;홍동현;이현식;김구연;주기재;조현빈
    • 생태와환경
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    • 제55권3호
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    • pp.231-243
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    • 2022
  • 인위적 교란은 담수 생태계에서 어류 군집의 생물다양성을 저하시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 교량건설이 어류 군집에 미치는 영향을 파악하기 위해, 단장천과 동천 내 총 8개 지점에서 2021년 6월부터 11월까지 어류조사를 총 5회 실시하였다. 조사 결과, 총 10과 23종 782개체가 채집되었으며, 우점종은 참갈겨니 (Zacco Koreanus)로 상대풍부도(Relative Abundance)는 50.89%로 나타났다. 유사도 지수와 UPGMA 결과, St. 3은 공사로 인해 정수역이 형성되고 하류 지점과 하상이 유사해졌음을 유추할 수 있다. 생활상에 따라 어류를 저서성(demersal)과 중층성(benthopelagic)으로 나누었을 때, 중층성 어류인 참갈겨니의 건강도가 공사지점 기준 상류지점보다 하류지점에서 낮게 나타났으며, 저서성 어류의 상대밀도는 과거에 비해 상류지점, 하류지점 모두 감소한 것으로 나타났다. 이는 교량 건설이 어류의 서식지에 부정적인 영향을 미치며, 특히 저서성 어류의 서식환경에 부정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다. 공사에 의한 서식지 단편화, 미소서식처 파괴와 같은 교란을 완화하기 위해서는 하천의 저질상태, 유속 등을 고려한 오탁방지막과 침사지 설치와 같은 보전 방안이 필요한 것으로 사료된다.

고리, 월성, 울진 및 영광 연안해역에서 식물플랑크톤 군집의 생태학적 특성 II. 현존량 분포 및 환경요인들(1992~1996) (Ecological Characteristics of Phytoplankton Communities in the Coastal Waters of Gori, Wolseong, Uljin and Younggwang II. Distributions of Standing Crops and Environmental Variables (1992~1996))

  • 강연식;최중기
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제7권3호
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    • pp.108-128
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    • 2002
  • 고리, 월성, 울진 그리고 영광해역에서 1992년부터 1996년까지 식물플랑크톤의 생태학적 특성을 이해하고자, 식물플랑크톤의 현존량 및 엽록소 농도가 조사되었고, 무생물학적 환경요인들과의 상관관계를 분석하였다. 고리, 월성, 울진 및 영광해역에서 연구기간동안 총 질소의 평균 농도는 각각 0.101, 0.094, 0.072및 0.108mg/$\ell$이었고 ,인산염은 각각 0.007, 0.008, 0.006 및 0.009mg/$\ell$이었다 N:P ratios는 고리, 월성, 울진 및 영광해역에서 3.2~57.3, 3.1~109.0. 2.6~102.0 및 1.0~165.0으로 극심한 변동을 나타내었다. 또한 부유물질 농도는 각각 평균 18.7, 16.7, 11.6 및 52.7mg/$\ell$이었고, 투명도는 각각 평균 3.8, 5.4, 7.9및 0.7m이었다. 총 현존량은 고리, 월성, 울진 및 영광해역에서 각각 평균 710,659, 687,508, 656,245 그리고 1,278,173ce11s/$\ell$로 영광해역에서 가장 높았으며, 나머지 해역은 서로 유사하였다. 연구해역 모두 전반적으로 높은 현존량을 나타내었으며, 이 중 소형플랑크톤의 현존량은 고리, 월성, 울진 및 영광해역에서 각각 평균 357,546, 333,638, 276,407그리고 592,975ce11s/$\ell$이었으며, 미소플랑크톤의 현존량은 고리, 월성, 울진 및 영광해역에서 각각 평균 353,113, 353,870, 379,838그리고 714,846cells/$\ell$로 영광 해역에서 가장 높게 나타났다. 규조류는 고리, 월성, 울진 및 영광해역에서 각각 평균 282,009, 284,710, 238,758 그리고 574,563cells/$\ell$로 영광해역에서 가장 높았으며, 고리, 월성 및 울진 해역은 봄철에 높고 가을철에 낮은 계절분포를 보인 반면에 영광해역은 여름철에 낮은 현존량을 기록하였다. 와편모조류는 각각 평균 46,078, 35,401, 32,906 그리고 16,749cells/$\ell$로 서해 영광해역이 가장 낮게 나타났고, 고리와 영광해역은 여름철 그리고 울진해역은 가을철에 높은 계절분포를 나타내었다. 엽록소 $\alpha$농도는 연구해역에서 평균 2.16~4.28$\mu\textrm{g}$/$\ell$로 영광해역에서 가장 높게 나타났다. 종 다양성 지수는 연구해역에서 2.11~2.24 이었으며, 동해연안은 겨울철에 불안정하고 여름철에 안정된 군집구조를 이루는 반면에, 서해의 영광해역은 겨울철과 여름철에 안정된 군집구조를 이루고 있었다. 식물플랑크톤 현존량과 무생물학적 환경요인들과의 상관관계 분석결과, 연구해역과 계절에 따라 그 영향의 정도에서 차이를 보이지만, 투명도, 부유물질 및 영양염(N $O_3$$^{-}$-N, P $O_4$$^{3-}$ -P)등이 식물플랑크톤 현존량 분포에 영향을 주는 것으로 나타났다.

전주시 건지산 일대의 자원식물상 연구 (Study on Resource Plants of the Mt. Geonji, Jeonju City)

  • 오현경;변무섭;임성구;박준모;김계환
    • 한국자원식물학회지
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    • 제21권1호
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    • pp.73-82
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    • 2008
  • 전주시 건지산 일대의 자원식물상을 조사 분석하여, 이를 토대로 건지산 도시자연공원의 생태계 보전을 위한 기초자료로 활용하고자 수행한바 다음과 같은 결론을 도출하였다. 전주시 건지산 일대의 자원식물상은 92과 242속 303종 48변종 3품종으로 총 354종류가 확인되었다. 자원식물을 용도별로 구분하면, 식용식물에는 205종류(57.1%), 약용식물에는 234종류(65.2%), 관상창식물에는 167종류(46.5%), 기타용 식물에는 218종류(60.7%)로 확인되었다. 식물구계학적 특정식물종에는 IV등급에 목련(식재)과 수염마름, III등급에는 호랑가시나무(식재)와 향나무(식재), II등급에는 꽃창포와 복자기(식재), I등급에는 전나무(식재), 잣나무(식재), 왕버들, 물오리나무, 종가시나무(식재), 애기괭이눈, 황매화(식재), 예덕나무, 대팻집나무, 사철나무(식재), 장구밥나무, 동백나무(식재), 정금나무, 까치수영, 들메나무, 광나무(식재)등의 16종류로 분석되어 총 22종류가 확인되었다. 귀화식물에는 큰이삭풀, 애기수영, 돌소리쟁이, 좀명아주, 개비름, 미국자리공, 다닥냉이, 아까시나무, 붉은토끼풀, 가죽나무, 큰달맞이꽃, 미국나팔꽃, 도깨비가지, 돼지풀, 미국쑥부쟁이, 미국가막사리, 기생초, 개망초, 붉은서나물, 방가지똥, 도꼬마리 등 12과 23속 28종 2변종으로 총 30종류가 확인되었으며, 귀화율은 전체 354종류의 관속식물 중 8.5%로 분석되었다. 이중 도깨비가지와 돼지풀은 환경부의 생태계교란야생식물로 최근 들어 건지산 일대에 개체수가 급속도로 증가하고 있는 실정임으로 이들의 세력 확장을 막기 위해서는 지속적인 관리와 대책방안이 요망된다.water 분획물에서 각각 49.24% 및 31.8%로 가장 높은 억제 효과를 보였다.랜 기간 동안 간헐적으로 진행되었으며, 저지대의 육지지형이 화산활동 및 퇴적작용에 의해 내륙에서 해안으로 점진적으로 확대되면서 만들어졌음을 지시한다. 특히 시추코어 화산암의 $^{40}Ar/^{39}Ar$ 절대연대 자료는 제주도 동부 저지대 지역 대부분이 IV와 V 화산활동기 동안 분출된 200Ka 이내의 비교적 젊은 화산암류로 이루어져 있음을 지시한다. 이는 제주도 화산활동 시기 및 지형 형성에 대한 기존의 연구와는 상이한 결과이며, 화산암류의 K-Ar절대연대 자료를 바탕으로 한 기존의 제주도 화산활동 시기 구분이 재고되어야함을 확인하였다. 또한, 시추공에 근거한 화산 층서의 해석은 암석기재, 암석화학적 특징과 함께 절대연대 자료를 바탕으로 이루어져야 함을 강조한다. 방법의 개발이 필요하다. 따라서 퇴비원료로 이미 지정('02. 12. 31)된 제약오니 및 화장품 오니를 과량으로 토양에 시용한 후 유해 유기화합물, 미소동물, 미생물 및 생물학적(지렁이) 유해성 검정방법의 도입 가능성을 평가하기 거하여 고추를 재배한 포장에서 비료의 피해시험을 실시한 과 유해 유기화합물과 생물학적(지렁이) 유해성 검정방법은 앞으로 연구를 통해서 보완할 경우 상당히 활용 가능성이 있는 좋은 평가방법인 것으로 생각된다. 접촉 반응시간에 따른 탈착효율은 10분 이내에 전체 탈착량의 80%이상이 탈착 되었으며 1시간 이후에는 거의 변화가 없었다.장 내 B세포 및 T세포를 증가시켰으나, 마우스 흉선세포에 대해서는 증가를 보이지 않았다. ESMR은 마우스 섬유육종 세포에 대해 강한 세포독성

기생성 와편모류 Amoebophrya의 생리 생태적 특성과 적조 (Physiological Ecology of parasitic Dinoflagellate Amoebophrya and Harmful Algal Blooms)

  • 박명길
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제7권3호
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    • pp.181-194
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    • 2002
  • 기생은 공생하는 두 생물사이에 한쪽(기생생물)은 이득을 얻는 반면에 다른 한쪽(숙주)은 해를 입는 관계를 말한다. 이러한 기생관계가 생물학적으로 적조를 제어하기 위한 하나의 방법으로서 응용될 수 있으며, 특히 적조생물을 숙주로 하는 기생성 와편모류인 Amoebophrya spp.는 그 잠재력이 큰 것으로 오랫동안 주목받아 왔다. Amoebophrya spp.는 유독성 및 유해성 적조를 일으키는 종을 포함하여 24속 40여종 이상의 와편모류들을 감염시킬 수 있는 것으로 알려져 있다 기생성 와편모류 Amoebophrya는 포자(dinospore)의 분산 및 감염 단계,감염 후 숙주 세포내에서 성장단계 (trophont), 그리고 숙주 세포 밖의 생식단계(vermiform) 등의 간단한 생활사를 가지고 있다. 최근의 연구결과에 의하면, 분산 및 감염을 담당하는 dinospore는 각 숙주-기생생물 관계에 따라 감염능력, 생존능력 및 감염 성공률 등 서로 다른 생물학적 차별성을 보인다. 각 숙주기생생물 관계 기원 dinospores의 서로 다른 생물학적 특성, 교차 감염실험 및 분자생물학적 연구결과 등으로 보아 Amoebophrya ceratil가 숙주 특이성이 없는 단일종이라는 이전의 주장보다는 아마도 숙주 특이성을 갖고 있는 여러 분류군으로 구성된 종 복합체 (species complex)라는 가설이 타당하다. 숙주 와편모류들은 기생성 와편모류 Amoebophrya에 의해 일단 감염되고 나면 더 이상 성장하지 못하고 생식능력을 잃고 모두 사망하게 되는데, 이 감염 과정동안 해당 플랑크톤 생태계에 대한 영향은 다양하게 나타난다. 독립영양성 와편모류들이 감염될 경우 그들의 광합성 능력이 크게 영향을 받으며, 감염위치(핵 또는 세포질)에 따라서 영향받는 속도가 다르다. 이 기생성 와편모류에 의한 감염은 광주성 및 유영속도 등에 영향을 미쳐서 숙주 와편모류의 일주 수직이동 양상과 같은 동태에도 커다란 영향을 끼칠 수 있다. 기생성 와편모류의 감염으로 인한 숙주의 사망은 자연 사망할 때보다 시간적으로 더 빨리 숙주로부터 다량의 유기물이 방출되게 할 수 있을 뿐만 아니라, 기생생물에 의한 감염은 감염기간 동안에도 숙주로부터 상당한 양의 용존 유기물이 인위적으로 방출되게 할 가능성이 있다. 기생생물에 감염시에는 상대적으로 크기가 큰 숙주 와편모류의 생체량이 사망과 동시에 크기가 작은 수많은 포자들로 생물학적 전환이 일어나고, 이어서 이들 포자들은 섬모류 등의 포식자들에게 먹이로서 이용i소화될 수 있으므로, 숙주 와편모류가 지녔던 물질과 에너지가 미소생물고리내에서 보다 오랜기간 동안 머무를 수 있는 가능성이 더욱 커질 것으로 생각된다 다양한 숙주-기생생물 관계에 대하여 다양한 물리, 화학적 환경요인과 여타의 생물학적 요인들이 어떠한 영향을 미치는지에 대한 보다 심도있는 연구는 플랑크톤 생태학과 적조역학에서 기생성 와편모류의 역할을 보다 잘 이해하도록 하는데 기여할 것으로 기대된다.

휨 구조의 압전 마이크로-켄틸레버를 이용한 진동 에너지 수확 소자

  • 나예은;박현수;박종철
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.476-476
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    • 2014
  • 서론: 저 전력 소모를 필요로 하는 무선 센서 네트워크 관련 기술의 급격한 발달과 함께 자체 전력 수급을 위한 진동 에너지 수확 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 다양한 구조와 소재를 압전 외팔보에 적용하여 제안하고 있다. 그 중에서도 진동 기반의 에너지 수확 소자는 주변 환경에서 쉽게 진동을 얻을 수 있고, 높은 에너지 밀도와 제작 방법이 간단하다는 장점을 가지고 있어 많은 분야에 응용 및 적용 가능하다. 기존 연구에서는 2차원적으로 진동 에너지 수확을 위한 휜 구조의 압전 외팔보를 제안 하였다. 휜 구조를 갖는 압전 외팔보는 각각의 짧은 두 개의 평평한 외팔보가 일렬로 연결된 것으로 볼 수 있다. 하나의 짧고 평평한 외팔보는 진동이 가해지면 접선 방향으로 응력이 생겨 최대 휨 모멘텀을 갖게 된다. 그러므로 휜 구조를 갖는 외팔보는 진동이 인가됨에 따라 길이 방향과 수직 방향으로 진동한다. 하지만, 이 구조는 수평 방향으로 가해지는 진동에 대한 에너지를 수확하기에는 한계점을 가진다. 즉, 3축 방향에서 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확하기는 어렵다. 본 연구에서는 3축 방향에서 에너지를 효율적으로 수확할 수 있도록 헤어-셀 구조의 압전 외팔보 에너지 수확소자를 제안한다. 제안된 소자는 길이 방향과 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향으로도 진동하여 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있다. 구성 및 공정: 제안하는 소자는 3축 방향에서 임의의 진동을 수확하기 위해서 길이를 길게 늘이고 길이 방향을 따라 휘어지는 구조의 헤어-셀 구조로 제작하였다. 외팔보의 구조는 외팔보의 폭 대비 길이의 비가 충분히 클 때, 추가적인 자유도를 얻을 수 있다. 그러므로 헤어-셀 구조의 에너지 수확 소자는 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향을 통해서 3차원적으로 임의의 주변 진동 에너지를 수확하여 전기적인 에너지로 생성시킬 수 있다. 제작된 소자는 높은 종횡비를 갖는 무게 추($500{\times}15{\times}22{\mu}m3$)와 길이 방향으로 길게 휜 압전 외팔보($1000{\times}15{\times}1.7{\mu}m3$)로 구성되어있다. 공정 과정은 다음과 같다. 먼저, 실리콘 웨이퍼 위에 탄성층을 형성하기 위해 LPCVD SiNx를 $0.8{\mu}m$와 LTO $0.2{\mu}m$를 증착 후, 각각 $0.03{\mu}m$$0.12{\mu}m$의 두께를 갖는 Ti와 Pt을 하부 전극으로 스퍼터링한다. 그리고 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 박막을 $0.35{\mu}m$ 두께로 졸겔법을 이용하여 증착하고 상부 Pt층을 두께 $0.1{\mu}m$로 순차적으로 스퍼터링하여 형성한다. 상/하부 전극은 ICP(Inductively Coupled Plasma)를 이용해 건식 식각으로 패턴을 형성한다. PZT 층과 무게 추 사이의 보호막을 씌우기 위해 $0.2{\mu}m$의 Si3N4 박막이 PECVD 공정법으로 증착되고, RIE로 패턴을 형성된다. Ti/Au ($0.03/0.35{\mu}m$)이 E-beam으로 증착되고 lift-off를 통해서 패턴을 형성함으로써 전극 본딩을 위한 패드를 만든다. 초반에 형성한 실리콘 웨이퍼 위의 SiNx/LTO 층은 RIE로 외팔보 구조를 형성한다. 이후에 진행될 도금 공정을 위해서 희생층으로는 감광액이 사용되고, 씨드층으로는 Ti/Cu ($0.03/0.15{\mu}m$) 박막이 스퍼터링 된다. 도금 형성층을 위해 감광액을 패턴화하고, Ni0.8Fe0.2 ($22{\mu}m$)층으로 도금함으로써 외팔보 끝에 무게 추를 만든다. 마지막으로, 압전 외팔보 소자는 XeF2 식각법을 통해 제작된다. 제작된 소자는 소자의 여러 층 사이의 고유한 응력 차에 의해 휨 변형이 생긴다. 실험 방법 및 측정 결과: 제작된 소자의 성능을 확인하기 위하여 일정한 가속도 50 m/s2로 3축 방향에 따라 입력 주파수를 변화시키면서 출력 전압을 측정하였다. 먼저, 소자의 기본적인 공진 주파수를 얻기 위하여 수직 방향으로 진동을 인가하여 주파수를 변화시켰다. 그 때에 공진 주파수는 116 Hz를 가지며, 최대 출력 전압은 15 mV로 측정되었다. 3축 방향에서 진동 에너지 수확이 가능하다는 것을 확인하기 위하여 제작된 소자를 길이 방향과 수평 방향으로 가진기에 장착한 후, 기본 공진 주파수에서의 출력 전압을 측정하였다. 진동이 길이방향으로 가해졌을 때에는 33 mV, 수평방향으로 진동이 인가되는 경우에는 10 mV의 최대 출력 전압을 갖는다. 제안하는 소자가 수 mV의 적은 전압은 출력해내더라도 소자는 진동이 인가되는 각도에 영향 받지 않고, 3축 방향에서 진동 에너지를 수확하여 전기에너지로 얻을 수 있다. 결론: 제안된 소자는 3축 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있는 에너지 수확 소자를 제안하였다. 외팔보의 구조를 헤어-셀 구조로 길고 휘어지게 제작함으로써 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향에서 출력 전압을 얻을 수 있다. 미소 전력원으로 실용적인 사용을 위해서 무게추가 더 무거워지고, PZT 박막이 더 두꺼워진다면 소자의 성능이 향상되어 높은 출력 전압을 얻을 수 있을 것이라 기대한다.

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두둑을 재활용한 한국형 무경운 농업 III. 시설 무경운 유기재배 고추의 생육 및 생물다양성의 변화 (No-Tillage Agriculture of Korean-Style on Recycled Ridge III. Changes in Pepper Growth and Biodiversity at Plastic Film Greenhouse Soil in Organic Cultivation of No-tillage Systems)

  • 양승구;신길호;김선국;김도익;한연수;정우진
    • 한국유기농업학회지
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    • 제25권1호
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    • pp.71-84
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    • 2017
  • 두둑을 재활용한 무경운 재배 토양의 고추의 생육량은 관행경운 토양에 비하여 22% 정도 증가되었고, 무경운 3년차는 12% 정도 증가되었다. 무경운 재배 2년차 토양에서 생산된 풋고추 건물중은 $348.4kg10^{-1}$으로 관행 경운 토양에 비하여 16% 증가되었으나, 무경운 3년차는 감소되었다. 무경운 2년차 토양의 세균은 관행 경운 토양에 비하여 유의적인 증가를 보였으나, 무경운 3년차에서는 관행 경운 토양과 유의적인 차이가 없었다. 방선균도 경운 토양에 비하여 무경운 2년차 토양은 유의적인 증가를 보였으나 무경운 3년차는 감소되었다. 곰팡이는 경운토양에 비하여 무경운 2~3년차 토양에서 1.3~1.7배 정도 증가되었다. 무경운 재배 토양의 $CO_2$ 발생량은 경운재배 토양에 비하여 41% 수준으로 발생량이 현저하게 감소되었다. 고추 생육 초기 관행 경운 토양의 미소동물은 톡토기목과 응애목 2종 6개체가 포획되었으나, 무경운 1년차 토양에서는 지네강 등 5종 11개체가 포획되었고, 무경운 2년차는 딱정벌레와 지네강 등 3종 5개체가 포획되었다. 고추 정식 46일 후에 조사한 경운재배 토양은 보라톡토기 등 4종 40개체를 포함 큰집게벌레 등 8종 97개체가 포획되었다. 무경운 재배토양은 9~10종 101~107개체가 포획되었다. 지표생물로서 환경의 변화의 기준이 되는 자연도 점수는 관행경운양 19점에 비하여 무경운 토양의 자연도 점수는 33점으로 1.74배 정도 높았다. 따라서 두둑과 고랑을 재활용한 한국형 무경운 농업은 관행 경운토양에 비하여 작물의 생육과 토양 미생물, 토양 곤충을 포함한 토양생물 다양성, 온실가스 발생량 감소에 긍정적인 역할을 하는 것으로 판단되었다.

일반메밀과 쓴메밀의 식초 추출물의 알코올 대사 및 숙취개선 효능 평가 (Evaluation of the Effects of Hangover-Releasing Agent Containing Vinegar Extract in Common Buckwheat and Tartary Buckwheat on Alcohol Metabolism and Hangover Improvement)

  • 김수정;손황배;박아현;이종남;박수형;남정환;김도연;장동칠;김율호
    • 한국자원식물학회지
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    • 제36권5호
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    • pp.435-445
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    • 2023
  • 메밀은 루틴과 콜린을 많이 함유한 기능성 작물로 항산화, 항염증, 항당뇨 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 일반메밀과 쓴메밀 식초추출물의 알코올대사와 숙취해소에 대한 효능을 비교 평가하기 위해 혈중 알코올 분해능, 혈액과 간조직의 Alcohol dehydrogenase (ADH) 및 Acetaldehyde dehydrogenase (ALDH) 효소 측정, 간 조직의 Superoxide Dismutase (SOD)와 Catalase 농도를 분석하였다. 루틴 함량은 쓴메밀 종실에서 일반메밀 종실보다 55배 높았다. 콜린 함량은 쓴메밀 식초 추출물에서 약간 높게 나타났다. 알코올 분해능은 대조군에 비해 쓴메밀군에서 36.0%의 알코올 농도 감소 효과를 보여 유의한 알코올 분해 효과가 인정되었다. 혈중 아세트알데하이드 농도는 대조군에서는 시간이 경과할수록 증가하였으나, 일반메밀군은 120분, 쓴메밀군은 90분에 최고치 도달 후 감소하여 숙취 개선 효능이 확인되었다. 또한, 혈액과 간 조직의 ADH와 ALDH 효소 활성은 대조군에 비해 메밀처리군에서 증가하는 경향을 보여 숙취해소 효과가 모두 인정되었으며, 일반메밀군보다 쓴메밀군에서 더 우수하였다. 간 조직의 SOD와 Catalase 활성도 일반메밀보다 쓴메밀군에서 각각23%, 37% 고도로 유의미하게 높았다. 이상의 결과를 요약하면, 일반메밀과 쓴메밀 식초추출물은 모두 숙취해소에 효과가 있었으며, 특히 루틴 함량이 높은 쓴메밀 '황금미소'는 일반메밀보다 숙취해소 소재로 개발하는데 활용 가능성이 높을 것으로 판단되었다.