숲가꾸기사업 등의 산림사업에 의하여 발생하는 미이용 산림자원의 고부가가치로의 이용을 위하여 유효 세립 목질칩을 제조하여 목질칩의 특성, 분뇨처리 선능, 정화조 적용시험 및 제반 조건 탐색 및 제작을 시도하였다. 시판중인 일본산 삼나무칩으로 제조된 바이오클러스터는 공극율, 수분보유율, 투수계수가 우수하고, 열수추출물함량이 적고 셀룰로오스함량이 상대적으로 높게 나타났으며 해부학적 특성에서 방사단면 유연막공의 화학적 처리 흔적은 없으며 삼나무칩과 비교시 횡단면 가도관의 세포막이 얇고 공극이 상대적으로 큰 것으로 나타났다. 돈분뇨 정화용 적정 목질칩 크기는 10 (길이) ${\times}$ 5 (너비) ${\times}$ 2 (두께) mm이였으며 소나무 및 현사시외 전셀룰로오스함량이나 열수추출물함량이 바이오클러스터에 근접하였다. 처리과정에서 돈분뇨는 만재 (晩材)보다는 조재 (早材)의 세포내강에 충전되어 있으며 목질칩의 표면층에서는 세포막이 미생물 공격에 의하여 파괴된 흔적이 있었으나 장기간 사용이 가능한 것으로 추정되었다. 목질칩 종류별 돈분뇨 분해능에서 소나무 > 잣나무 > 삼나무 순으로 나타나 소나무 또는 잣나무 무처리 목질칩이 돈분뇨 분해용 정화조 사용에 적당한 것으로 판단되었다. 목질칩에 의한 돈분뇨 분해는 시간별로 일정하게 분해량을 유지 ($15{\sim}16$ g/시간/kg칩)하며 잣나무 1톤 칩 이용시 일일 돈분뇨 분해량은 390 kg (약 70두 분량)이였다. 목질칩에 의한 돈분뇨 장기처리시 40일간 처리 목질칩은 전질소함량이 안정화되었고 pH도 적정 수준이나 칼슘, 인, 칼륨, 나트륨 등이 초기 칩과 비교하여 $31{\sim}118$배 이상 축적되며, 처리칩은 흑갈색을 띄며 냄새가 없었다. 목질칩에 의한 돈분뇨 계절별 처리시 동절기에도 정화조 내부온도 $43^{\circ}C$ 이상을 유지하며 발효가 정상적으로 진행되나 분뇨의 점도 및 pH 상승으로 기포가 발생하므로 대형정화조 제작시 송풍 및 기포처리장치 필요를 확인하였다. 최적 목질칩과 돈분뇨 투입 비율은 $1:2{\sim}1:3$이며, 1:3비율이상에서 혐기화로 인한 암모니아가스 악취 발생, 시간당 3분 교반시 제일 양호한 분해능을 나타냈다.
본 연구는 높은 섬유소 분해력을 검증 받은 Aspergillus niger (KCCM 60357)와 Bacillus licheniformis (KCCM 40934)를 단독 및 혼합 배양한 미생물제제로 양돈용 청보리 발효사료를 제조하였을 때 사료 성상변화, in vitro 대장발효 및 전장소화율에 미치는 영향을 평가하였다. 실험 설계는 건조 청보리 (control), A. niger (control + A. niger), B. licheniformis (control + B. licheniformis) 및 Mixture (control + Aspergillus niger + Bacillus licheniformis)구로, 균주를 첨가시킨 발효사료에 따라 네 처리군으로 나누었다. 사료 성분변화는 발효사료의 일반 성분분석을 통해 확인하였으며, 그 결과 A. niger 및 B. licheniformis구에서 조단백질과 조지방 함량이 유의하게 증가하였다 (p<0.05). In vitro 대장발효성상의 변화는 배양 후 24시간에 건물 분해율이 A. niger와 Mixture구에서 각각 55 및 57.42%로 대조구 및 B. licheniformis구와 비교하여 유의하게 높았다 (p<0.05). 가스 발생량은 대조구에서 유의적으로 가장 높았으며, 메탄가스 농도는 모든 처리구가 대조구에 비해 증가되었다. pH는 대조구를 비롯한 모든 처리구가 6.8 로 확인되었으며, 암모니아 질소는 모든 발효사료에서 유의하게 증가되었다. Xylanase 활력은 A. niger구가 유의적으로 높았으며 모든 처리구의 활력이 증가하였다 (p<0.05). 총 VFA 농도는 배양 후 24시간에 B. licheniformis구에서 높은 농도 (12.61mM)를 보여주며 VFA 개선효과를 나타냈다 (p<0.05). In vitro 전장 소화율은 B. licheniformis구에서 49.61%로 대조구의 45.65% 보다 소화율이 유의적으로 증진되었다(p<0.05). 따라서 본 실험에 사용된 미생물을 이용하여 청보리 발효사료를 제조하였을 때 전장 소화율 및 대장발효 환경 개선에 충분한 효과가 있을 것으로 기대된다.
활성탄 공정에서 chloropicrin, DCAN, DBAN 및 TCAN과 같은 질소계 염소 소독부산물의 제거기작은 운전초기에는 흡착이 높은 비중을 차지하나 부착미생물의 활성이 중진되면서 부착미생물에 의한 생분해와 흡착에 의해 제거되었으며, 이들 물질들은 생분해능이 큰 물질들로 조사되었다. 입상활성탄 재질별 chloropicrin, DCAN, TCAN 및 DBAN의 제거 특성은 석탄계와 야자계 재질의 활성탄에서 제거율이 높았고, 목탄계는 상대적으로 낮은 제거능을 보였으며, 안트라사이트 biofilter에서 가장 낮은 제거능을 보였다. 활성탄 재질별 부착 미생물의 생체량과 활성도는 석탄계가 가장 높았고, 야자계, 목탄계, 안트라사이트 순으로 나타났으며, 수온 변화에 따른 chloropicrin, DCAN, TCAN 및 DBAN의 제거 특성은 수온이 $10^{\circ}C$ 이하로 저하될 경우 부착 bacteria의 생체량과 활성도 감소로 제거율이 감소하였다. 안트라사이트를 이용한 생물여과 공정은 수온의 변화에 아주 민감하게 변하는 양상을 나타내었으며, 이는 부착 bacteria에 의한 직접적인 생물분해가 주 제거 메카니즘이기 때문인 것으로 나타났다. Chloropicrin, DCAN, TCAN 및 UBAN과 같은 질소계 염소소독부산물들의 유입농도가 높은 경우 이들의 제거시에는 수온의 영향이 매우 중요하며, 흡착능이 소진된 활성탄이나 흡착능이 없는 여재를 사용한 생물여과 공정에서는 수온이 낮은 동절기에는 이들의 유출 가능성이 있었다.
돈분뇨 부숙과정에서의 Mg원 첨가에 따른 MAP 크리스탈 결정체 형성과 부숙과정에 미치는 영향을 조사하였다. 돈분뇨내 수용성인산 기준 1.2M비로 Mg원을 첨가하여 부숙시킨 경우와 첨가하지 않고 부숙한 경우를 비교하여 실험한 결과 Mg원 첨가에 의한 부숙과정에서의 유기물분해 저해 현상은 관찰되지 않았다. Mg원을 첨가한 경우 분뇨 내 $NH_4$와 $PO_4$가 함께 반응하여 MAP 크리스탈 결정체를 형성함에 따라 $NH_4$-N의 함량이 낮아졌으며 이는 부숙과정에서의 암모니아 가스 형태로의 질소소실을 낮추어주는 결과가 됨을 알 수 있었다. 수용성인의 함량 또한 Mg원을 첨가한 경우에 낮아져 최종 부숙퇴비의 총인중 수용성인의 비율이 감소함을 알 수 있었다. 따라서 부숙과정에서의 Mg원 첨가는 최종 부숙퇴비의 비료성분 보존과 완효도 증가효과가 있음을 알 수 있었다. 최종퇴비의 X-Ray Diffraction 시험결과 부숙과정에서 MAP 결정체가 형성됨을 알 수 있었으며 2.8 mm 이하의 입자크기에서 형성된 결정체가 많음을 알 수 있었다. 또한 입자크기별 질소와 인 성분 분포율을 비교한 결과 2.8 mm 이하의 입자크기에 질소와 인성분의 2/3 이상이 분포해 있음을 알 수 있었다.
우리나라 국민(國民)의 cheese에 대한 기호성(嗜好性)을 조사(調査)하기 위하여 Cheddar cheese, Mozzarella cheese 및 process cheese에 대한 화학성분(化學成分) 분석(分析), 숙성도(熟成度) 및 관능검사(官能檢査)를 실시(實施)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 총질소(總窒素)는 Cheddar cheese와 향신료(香辛料) 첨가(添加) Cheddar cheese가 3.75-3.86%로 비슷하게 나타났으나 process cheese는 3.15%, Mozzarella cheese는 3.35%로 낮게 나타났고 5% NaCl 가용성질소(可溶性窒素)는 Cheddar cheese가 3.23%로 가장 높았으며 TCA 가용성질소, SSA 가용성질소(可溶性窒素) 함량(含量) 및 숙성율(熟性率)도 비슷한 경향(傾向)을 나타내었다. 2. 전기영동(電氣泳動) 실시(實施) 결과(結果) Cheddar cheese보다는 향신료(香辛料) 첨가(添加) Cheddar cheese에서 분해도(分解度)가 높았으며 Mozzarella cheese와 process cheese는 분해력(分解力)이 낮게 나타났고 ${\alpha}_{s1}$-caseindl $\beta$-casein보다 분해도(分解度)가 높았다. 3. 관능검사(官能檢査) 결과(結果) 색택(色澤)에 있어서는 Mozzarella cheese 및 process cheese가 전체적으로 기호성(嗜好性)이 높았으며 Cheddar cheese는 30-40대(代)와 50-60대(代)에서 기호도(嗜好度)가 높았고 10대(代)와 30-40대(代)에서는 마늘 첨가(添加) Cheddar cheese가 기호도(嗜好度)가 높았다. 4. 향취(香臭)는 process cheese와 Mozzarella cheese가 전체적으로 기호성(嗜好性)이 높았으며 향신료(香辛料) 첨가(添加) Cheddar cheese는 10대(代)에서 기호도(嗜好度)가 높았다. 5. 조직(組織)은 process cheese와 Mozzarella cheese가 전체적으로 기호성(嗜好性)이 높았으며 Cheddar cheese 또한 기호성(嗜好性)이 높았다. 6. 맛은 Mozzarella cheese, process cheese 및 Cheddar cheese가 기호성(嗜好性)이 높았으며 향신료(香辛料) 첨가(添加) Cheddar cheese는 30-40대(代)에서 기호성(嗜好性)이 높았으나 10대(代) 및 20대(代)에서 더 높은 taste score가 나타났다.
1. 토양조건은 배수가 양호한 양토인 안룡통 보통답으로 칼륨을 제외하고는 우리나라 논토양의 평균 함량보다 낮은 토양이었다. 유기질비료로 처리구는 질소 표준시비량인 9kg/10a과 비슷한 N-P-K=8.45-4.89-9.24kg/10a를 시용한 반면 관행구는 표준시비량보다 많은 N-P-K=14.5-6.3-10.8kg/10a를 시용하였다. 2. 벼 수확 후 시험구 토양내 미생물상 분포를 조사한 결과 박테리아와 방선균의 수는 처리구에서 약간 높게 나타났고, 곰팡이의 수는 관행구에서 약간 높게 나타났다. 토양내 가수분해효소 생성미생물을 조사한 결과 호평벼 처리구에서 키틴분해미생물과 인산분해 미생물 분포가 다소 높게 나타났다. 3. 병해충 발생정도는 전체적으로 처리구에서는 미미하게 발생하였다. 그러나 관행구에서 특히 호평벼에서 도복과 이삭도열병이, 잎집무늬마름병은 두 품종 공히 심하게 발생하였다. 혹명나방은 온누리에서 발생율이 높았는데 이는 질소 과다 시용으로 판단되었다. 4. 호평벼와 온누리 공히 관행구가 처리구에 비해 간장과 수장은 약간 길고, 주당수수는 많았다. 그러나 잎집무늬마름병 및 이삭도열병, 혹명나방 도복 등으로 등숙비율이 현저히 떨어졌다. 관행구는 천립중이 낮았으며 수량이 호평벼는 38%, 온누리는 13% 떨어졌다. 5. 병해충인 이삭도열병, 잎집무늬마름병, 혹명나방과 수량과의 관계에서 유의성이 높은 부의 상관관계가 나타났다. 6. 백미의 품질도 관행구에서 쇄립율의 증가로 완전미 비율은 낮고, 단백질함량이 높아 전반적인 품질 및 윤기치가 낮아졌다.
Nitrate-citrate 혼합 전구체로부터 ZnO 입자 합성을 위한 자체진행 반응(Self-propagating reaction)의 특성을 고찰하였다. 질화물과 Citrate 그룹간의 자체진행 반응을 위해 탄소/질소 성분의 비는 0.7~0.8 수준으로 유지하였으며, 출발물질의 시료를 TGA방법에 의해 열분해하였다. 반응의 후반부인 반응 전환율이 0.5 이상에서 자체진행 반응의 특성을 나타내었으며 시료는 매우 짧은 시간에 많은 열을 방출하며 분해되었다. 반응의 전반부(X<0.5)가 전체반응의 율속단계로 나타났으며, 이 율속단계에서 반응의 특성을 Friedman, Ozawa-Flynn-Wall 그리고 Vyazovkin의 방법들을 사용하여 해석하였다. 율속단계에서 활성화 에너지는 46~130 (kJ/mol)의 범위로 반응 전환율이 증가함에 따라 증가하였으며, 반응차수는 2.9~0.9, 그리고 반응속도의 빈도인자(Frequency factor)는 85~278 ($min^{-1}$)의 범위에서 승온속도가 증가함에 따라 각각 전자는 감소하고 후자는 증가하였다.
Ethephon을 이용하여 현행 잎담배 건조법을 개선해 보고저 우리나라 담배 제조용 주요품종인 Yellow Special A와 Coker를 논에 재배하고 성숙기에 4수준의 Ethephon액을 살포함으로서 Ethephon의 건조에 미치는 생리적 효과를 조사하였던 바 아래와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 1. 처리잎은 무처리잎에 비하여 성숙중에 현저한 엽록소의 분해를 일으켰다. 따라서 황변(성숙)이 촉진되었으나 처리수준 사이에는 큰 차가 없었다. 2. 성숙과정에서 처리잎은 무처리잎에 비하여 탈수율이 높았던 관계로 수확시 이미 수분함량이 약 10% 적었다. 그러나 처리수준 사이에는 탈수율에 큰 차가 없었다. 같은 조건하에서 건조할 때는 처리잎의 건조가 하루(1일) 앞당겨졌다. 3. 건조과정에서는 처리잎에서보다 무처리잎에서 엽록소의 분해가 더 크게 일어났다. 따라서 건조완료된 잎담배의 황색도는 처리잎이나 무처리잎이나 비슷했다. 4. 건조과정에서 처리잎은 무처리잎에 비하여 전 Alkaloid함량이 현저히 감소되었으나 당전분 및 전질소함량에는 큰 변화가 없었다. 따라서 Ethephon처리로 인하여 잎담배 품질이 저하된다고 보이지 않았다. 5. 처리잎은 이미 성숙기에 황변이 촉진되었을 뿐 아니라 탈수도 많이 되었던 관계로 증효기 및 신장기를 생략한 황변기, 색택고정기 및 중골건조기의 3단계로서 건조를 끝낼 수 있었다. 6. 처리된 잎담배의 수량이 2% 감소된 셈이다. 처리잎은 관행건조소요시간(100시간)의 40%를 단축하여 건조할 수 있었음으로 연료비가 50%가량 절약되었다. 7. Ethephon처리로 말미암아 담배 성숙 및 건조 시간이 단축되었기 때문에 수확 및 건조에 요하는 비용을 대폭 절감할 뿐 아니라 금후 담배의 기계수확 및 집단건조도 가능하게 될 전망이 보였다. 따라서 Ethephon을 담배 농사에 이용하면 담배 생산농가의 노력 및 시설을 더욱 효과적으로 활용하여 소득을 증대시키는데 큰 도움을 준다고 믿게 되었다.
본 연구는 바이오매스를 열분해하여 생성된 수상오일(water soluble oil)을 얻었다. MDO(Marine Diesel Oil)와 수상오일을 유화시켜 생성된 에멀젼 연료의 특성과 배출가스를 연구 하였다. 바이오매스로는 톱밥을 사용하였고 $500^{\circ}C$에서 열분해하여 생성된 물과 탄화수소를 응축시켜서 수상오일을 얻었다. 수상오일을 MDO에 10~20% 까지 혼합 후 유화시켜 에멀젼 연료를 만들었다. 엔진 배출가스 측정은 엔진 dinamometer로 실시하였다. 유화연료는 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 smoke를 감소시킨다. 그리고 물이 연소실내의 기화열을 빼앗아 연소실 내부의 온도를 낮추어 NOx 생성을 억제하는 효과를 갖는다. ND-13모드의 각 모드별 배출가스온도가 MDO에 비해 유화연료를 사용했을 때 낮게 나온 것으로 뒷받침 될 수 있었다. 유화연료의 함수율이 증가함에 따라 NOx와 smoke의 배출량은 줄어들었으며, 출력도 함수율 증가에 따라 유화연료 자체의 발열량 감소로 인하여 줄어든 것으로 판단된다. ND-13모드에서 MDO 유화연료를 시험한 결과 바이오매스오일 함유량 20%인 유화연료의 NOx 감소량은 약 25%, smoke의 총감소량은 약 60%, 그리고 약 15%의 출력손실을 확인하였다.
효과적인 물환경관리계획을 수립하기 위해서는 다양한 기원의 유기물이 난분해성 유기물 농도 증가에 영향을 줄 수 있는지 여부를 파악하는 것이 중요하다. 특히 상당량의 광합성 산물은 식물플랑크톤에 의해 매일 생성되고 있지만, 이들이 수계 내 난분해성 유기물에 기여하는지에 대한 정보는 부족하다. 본 연구에서는 $^{13}C$ 및 $^{15}N$ 추적자 첨가실험을 통해 조류기원 유기물이 생분해(60일, 암배양) 및 산화제(과망간산칼륨) 처리 후 분해되지 않고 잔존하는지 여부를 확인하였다. 생분해 실험 결과 광합성을 통해 생성된 총 유기탄소($TO^{13}C$), 입자성 유기탄소($PO^{13}C$), 입자성 질소($P^{15}N$)는 각각 26%, 20%, 17%가 비 생분해성 유기물로 잔존하였다. 또한 상당량의 $PO^{13}C$가 과망간산칼륨에 의해 산화되지 않고 잔존하였다(초기: 12%, 60일 암배양 후: 38%). 이는 미생물에 의해 사용된 후 남아있는 조류기원 유기물이 난분해성 유기물에 기여할 수 있음을 의미한다. 또한 미생물에 의해 변형된 조류기원 유기물의 양은 COD 산화율 및 유기물 지표 간 격차에 영향을 줄 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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