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LCC 기법을 통한 가축분뇨처리시설의 경제성 분석 (Economic Analysis of the Livestock Manure Treatment System Using Life-Cycle Cost Technique)

  • 김재환;조승희;곽정훈;최동윤;정광화;정의수;정만순;박성균
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제17권sup호
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    • pp.61-68
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    • 2011
  • 본 연구는 가축분뇨 처리시설의 평가 및 최적 선택의 의사결정에 있어서, 시설물은 내구성이 있는 자산이므로 내용연수 전 기간에 걸친 비용측면에서의 경제성이 고려되어야 하는 바, 이를 위하여 LCC (Life Cycle Cost) 기법의 적용 가능성을 검토하고자 수행하였다. 경제성의 비교 분석을 위해 양돈 분뇨 1일 100톤 처리규모의 공동자원화시설 설치 공법들 중 4개 공법에 대한 시설투자 및 연간 운영비를 조사하였는데, 초기 투자비는 2,699~3,202 백만원 수준으로 T 공법이 가장 높았고 E 공법이 가장 낮았다. 연간 운영비에 있어서는 378~498 백만원 수준으로 T 공법, J 공법, E 공법, B 공법 순으로 유리한 것으로 조사되었다. LCC 분석을 위해 한국은행 및 통계청의 10년간 ('00~'09) 자료를 이용하여 이자율 (4.7%), 물가상승율 (3.13%), 실질 할인율 (1.52%)를 기준하고, 현가계수 산정을 위해 내용연수를 토목 건축 (30년), 기계 (10년), 전기계장 (15년) 으로 기준하였다. 이를 바탕으로 한 분석 결과, 톤당 운영비로 보면 17,570~18,998원/톤 수준으로서 E공법이 17,570원/톤으로 가장 낮은 반면, B 공법이 20,661원/톤으로 가장 높아 상대적으로 가장 비경제적이었다. 특히 초기투자비가 높더라도 연간 운영비가 낮은 T 공법이 초기투자비는 T 공법보다 낮으나 연간 운영비가 상대적으로 높은 B 공법에 비해 LCC가 낮게 평가되었다. 따라서 가축분뇨 처리시설의 경제적 측면에서의 공법 선택에 있어서는 초기시설투자비 또는 연간 운영비 중 어느 한쪽만 평가하여 결정하기 보다는 LCC 분석을 적용하여 평가하는 것이 합리적임을 알 수 있다. 또한 경제성 분석에 있어서, 불확실성에 따른 LCC 분석 결과의 변화를 파악하기 위해 '00~'09년 간의 할인율 변동폭을 적용하여 민감도분석을 실시한 결과, 변동범위 안에서 변화하더라도 각 대안별 비용우위에 대한 변화는 달라지지 않아 안정적이라고 할 수 있다. 따라서 LCC를 이용한 경제성 평가는 가축분뇨 처리시설의 선택을 위한 의사결정에 유용한 평가 지표가 될 수 있으리라 판단된다. 향후 분석의 신뢰성 제고와 활성화를 위해서는 각 비용요소들에 대해 공신력 있는 데이터베이스 구축이 대단히 중요하며, 아울러 시설평가 시 정성적인 요인도 고려할 수 있는 연구가 추가적으로 이루어져야 할 것이다.

두과 녹비작물과 보리 혼파 이용 시 예취 높이에 따른 Biomass와 벼 생육 및 수량 변화 (Changes of Biomass of Green Manure and Rice Growth and Yield using Leguminous Crops and Barley Mixtures by Cutting Heights at Paddy)

  • 전원태;성기영;오계정;김민태;이용환;강위금;이현복;강항원
    • 한국토양비료학회지
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    • 제45권2호
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    • pp.192-197
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    • 2012
  • 본시험은 동작물 재배 시 두과녹비작물과 보리를 혼파하여 화학비료를 대체하고 예취 높이를 달리 하여 사료와 녹비를 동시에 이용하고자 2008년 10월에 두과녹비작물과 녹비보리를 혼합하여 부분경운파종으로 파종하였다. 처리내용은 녹비보리+헤어리베치와 녹비보리+CC (크림손클로버) 혼파와 녹비보리/헤어리베치와 녹비보리/CC (크림손클로버) 교호파종으로 구성하였다. 또한 녹비작물 재배 후 환원하기 전에 예취 높이를 8 cm, 25 cm 및 전량 환원구를 두었다. 예취 높이 8 cm와 25 cm 이상의 녹비작물은 제거 후 환원하였다. 잔존 녹비 환원은 2009년 5월 20일에 트랙터를 이용하여 로타리 경운으로 환원 후 6월 4일에 풍미벼를 중묘 기계 이앙하였다. 벼 재배 시 잔존 녹비이용구는 화학비료를 전혀 사용하지 않았고 관행시비구는 10a 당 질소, 인산, 칼리를 각각 9 kg, 4.5 kg, 5.7 kg을 시용하였다. 녹비로 이용 가능한 잔존 건물중은 예취 높이 25 cm구가 8 cm 구보다 높았으나 25 cm 구의 파종방법간에는 유의적 차이가 없었다. 두과 녹비작물의 잔존은 교호 파종구에 유의적으로 많이 잔존되었다. 사료로 이용가능한 지상부 건물중은 예취높이 8 cm 구가 25 cm 구보다 높았으며 녹비보리와 헤어리베치 8 cm 혼파구에서 가장 높았다. 두과 녹비작물의 건물중도 녹비보리와 헤어리베치 혼파구의 8, 25 cm 구에서 가장 많이 생산되었다. 잔존 녹비를 환원하여 벼를 재배한 결과 녹비보리와 헤어리베치 혼파 환원구의 25 cm 예취에서 관행시비 ($535.7kg\;10a^{-1}$)와 유의적 쌀수량 차이가 없었고 토양 유기물 함량이 약간 증가하고 물리성이 개선되는 결과를 보였다. 따라서 두과 녹비작물과 녹비보리를 혼파하여 녹비와 사료를 동시생산 및 벼 재배에 이용하기 위해서는 헤어리베치와 혼파하는 것이 좋을 것으로 판단되었다.

변형된 사이클론 먼지포집기의 이용이 무창계사의 먼지농도에 미치는 영향 (Effect of Modified Cyclone Dust Collector in Windowless Broiler Building)

  • 최희철;연규영;송준익;강희설;권두중;유용희;양창범;천상석;김용국
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.97-104
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    • 2007
  • 본 연구는 변형된 사이클론식 먼지포집기를 이용하여 계사의 먼지농도를 낮추고자 먼지포집기를 개발하였으며 무창육계사에서의 먼지 저감효과를 알아보고자 경기 화성 소재 육계농장의 무창계사에서 시험을 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다. 1. 시험계사의 환기량은 2주령시 $0.014{\sim}0.015cmm$ 이었으며 5주령시에는 $0.158{\sim}0.181cmm$이었다. 암모니아가슬 농도는 1주령시 $13{\sim}16\;ppm$, 2주령시 $20{\sim}24ppm$이었으며 $CO_2$ 농도는 1주령시 400-500ppm이었으며 2주령 시 $1,000{\sim}2,000ppm$이었다. 2. 먼지포집기의 기계별 1주간 먼지포집량은 1주령시 104.1g, 2주령시 274.7g, 3주령시 388.6g으로 증가하다가 4주령에는 감소하였다. 3. 먼지포집기의 주령별 먼지 포집효율은 TSP의 경우 먼지포집기를 통과하기전 $3,111.7{\sim}8,745.2\;{\mu}g/m^3$로 높았으나 먼지포집기를 통과하고 난 후 $530.8{\sim}2,264.4\;{\mu}g/m^3$로 낮아져 $54.2{\sim}82.9%$의 효율을 보였으나 PM1.0의 경우 통과전 $15.2{\sim}39.0\;{\mu}g/m^3$에서 통과 후 $11.9{\sim}34.9\;{\mu}g/m^3$$7.6{\sim}33.8%$의 낮은 포집효율을 보였다. 4. 대조구의 경우 1주령시 TSP 농도는 $1,387.6\;{\mu}g/m^3$, 4주령시 $4,210.1\;{\mu}g/m^3$으로 높았으나 먼지포집기가 설치된 시험구의 경우 1주령시 $876.3\;{\mu}g/m^3$, 4주령시 $2,535.3\;{\mu}g/m^3$으로 $36.8{\sim}39.8%$의 먼지 저감효과가 있었다. 그러나 PM2.5, PM1.0의 경우 $11.4{\sim}39.8%$의 낮은 먼지저감 효과가 있었다. 5. 대조구의 경우 폐사율은 4.06%이었으나 시험구는 3.13%으로 낮아졌으며 출하체중도 대조구는 1.658kg인데 비하여 시험구는 1.742kg으로 높았다.

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개에서 Medetomidine과 Midazolam 병용 투여 시 Glycopyrrolate가 심맥관계에 미치는 영향 (Effect of Glycopyrrolate on Cardiovascular System in Dogs Sedated with Medetomidine-Midazolam Combination)

  • 한대경;신범준;이재연;지현철;박지영;김명철;정성목
    • 한국임상수의학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.317-323
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    • 2009
  • 이 연구는 혈관 내로 medetomidine (20 ${\mu}g$/kg)을 투여하고, 근육 내로 midazolam (0.3 mg/kg)을 투여한 개에서 혈관 내로 glycopyrroate를 투여하였을 때 심혈관계와 호흡기계에 미치는 영향을 평가하기 위해 실시하였다. 임상적으로 건강한 16마리의 중성화 하지 않은 비글견 (BW: 평균 8.35 kg)이 사용되었다. 혈관 내로 medetomidine과 근육내로 midazolam을 투여하기 전에 glycopyrrolate를 5 ${\mu}g$/kg (Gly-5), 10 ${\mu}g$/kg (Gly-10), 또는 20 ${\mu}g$/kg (Gly-20)의 용량으로 혈관 내로 투여하고, 대조군은 생리식염수를 혈관 내로 투여하였다. 심박수, 혈압(수축기 동맥압, 이완기 동맥압, 평균 동맥압), 우심방 동맥압, 폐동맥압, 폐동맥 쐐기압, 호흡수, 일회호흡량, 호기말 이산화탄소 분압을 환축감시기를 통해 직접 측정하였다. 심박출량을 측정하고, 계산공식으로 심박출계수, 일회심박출지수, 전신혈관 저항, 폐혈관 저항을 산출했다. 동맥혈을 채취하여 동맥혈 가스를 분석기로 분석하였다. Medetomidine/midazolam병용 투여의 부작용으로 심혈관계에서 서맥이 나타나고, 심박출량 감소와 전신혈관저항, 우심방압, 폐동맥 쐐기압은 증가 현상을 보였다. 서맥은 glycopyrrolate를 투여한 군에서는 나타나지 않았다. 그러나 Gly-10, Gly-20군에서는 빈맥이 관찰되었다. 전반적으로 glycopyrrolate를 투여한 군에서는 혈압은 상승하였으나, Gly-5 군의 경우 대조군과 유의적인 차이는 없었다. 심박출량 지수는 Gly-20군을 제외한 모든 군에서 medetomidine/ midazolam병용 투여 10분과 20분에 큰 차이는 보이지 않았다. 이상의 결과로 medetomidine/midazolam병용 투여는 빠르고 만족할 만한 진정을 보여주나, 현저한 심혈관 부작용이 관찰되고 혈관 내로 glycopyrrolate를 투여에 의해서도 큰 역전을 보이지 않는다. 이러한 결과로 medetomidine/midazolam병용 투여는 심폐기능 변화에 적응할 수 있는 건강한 개에서만 고려될 수 있는 방법이라고 생각된다.

우리밀과 Durum Rimachinata를 이용한 생면 파스타의 조리특성 (Cooking Properties of Fresh Pasta Using Korean Wheat and Durum Rimachinata)

  • 김연주;주종찬;김래영;김원태;박재희;전순실
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제40권10호
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    • pp.1474-1481
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    • 2011
  • 부드러운 식감을 선호하는 소비자들의 기호에 맞는 맞춤형 우리밀 파스타 제조의 일환으로 durum wheat rimachinata에 우리밀가루 0, 15, 30, 45 및 60%를 대체하여 제조한 파스타의 물리 화학적 특성을 살펴보고자 하였다. 입도분포는 우리밀이 250 ${\mu}M$ 이하의 작은 입자가 전체의 87.03%를 차지하며, durum rimachinata는 250 ${\mu}M$ 이상이 68.70%를 나타내었다. 일반성분은 durum rimachinata에서 단백질과 회분이 각각 13.84${\pm}$0.03, 0.70${\pm}$0.02로 우리밀보다 높게 나타났다. 반죽의 farinograph 특성은 우리밀의 대체량이 증가할수록 수분흡수율은 증가하고 반죽형성시간은 높게 나타났고, 안정도와 연화도는 증가하였다. Amylograph 특성은 우리밀의 대체량이 증가할수록 호화개시온도는 상승하고, 최고점도는 감소하였으나 우리밀 30% 대체까지는 550 B.U. 이상으로 면류제품의 물성변화에 큰 영향을 미치지 않았다. 조리특성은 우리밀 대체량 15% 미만에서 중량, 부피, 수분흡수율, 탁도 및 조리손실율이 대조구와 유사하여 부드럽고, 탄력성이 있는 파스타 면을 만들 수 있었다. 색도는 우리밀 대체량이 증가할수록 L값과 a값은 증가하였고, b값은 감소하였다. 물성측정 결과 조리면의 경도 및 점착성은 우리밀 대체 30% 이상에서 낮은 값을 나타내었으며, 탄력성, 검성, 씹힘성은 높은 값을 나타내었다. 전반적인 기호도는 대조구가 가장 높게 나타났으나 우리밀 대체 45% 이상에서 높은 기호도를 나타내었다. 따라서 우리밀을 대체한 파스타의 제조시 반죽 및 조리특성에서는 우리밀 15% 대체수준이 적합하나 조리된 파스타의 기계적 물성측정 및 관능평가 결과에서는 30% 대체 이상에서 높게 나타났다.

첨가제 처리가 알팔파 사일리지의 품질에 미치는 영향 (Effects of the Additives on the Quality of Alfalfa Silage)

  • 김종근;정의수;강우성;함준상;김종덕;서성;이종경
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.115-120
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    • 1999
  • 본 시험은 첨가제 처리가 알팔파 사일리지의 품질에 미치는 영향을 구명하기 위하여 1996년 6월부터 12월까지 축산기술연구소 초지사료과에서 개화중기에 수확된 알팔파(Vernal)를 사일리지로 조제시 무처리, 개미산, 당밀 및 젖산균 제제 (inoculant A 및 inoculant B)등 5처리 3반복의 난괴법 배치로 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다. 첨가제 처리로 알팔파 사일리지의 조단백질 및 NFE 함량은 대조구에 비해 높게 나타났고, 조회분 및 조섬유 함량은 대조구에서 11.5 및 39.6%로 높았다. ADF 및 NDF 함량은 대조구에서 36.2 및 48.6%로 첨가제 처리구보다 높았으며 사일리지 조제전에 비해 약 4% 증가하였다. 사일리지의 pH는 대조구에서 5.45로 가장 높았고 개미산 및 inoculant A 처리구에서 4.35 및 4.32로 유의적으로 낮게 나타났다. 또한 건물 함량은 대조구에서 유의적으로 낮았으며 건물손실률은 대조구에서 높았으며 첨가제 처리구간에는 유의적인 차이가 없었다. 암모니아태 질소 함량은 개미산 처리구에서 가장 낮았고 젖산균수는 무처리 및 개미산 처리구에서 낮은 경향을 보였다. 첨가제 처리에 따른 유기산 조성에 있어서는 inoculant A 및 inoculant B 처리구에서 총산 및 젖산 함량이 높게 나타났으며 품질등급에 있어서도 젖산균제 처리구가 가장 높았다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 고품질의 알팔파 사일리지를 조제할때는 첨가제 처리가 효과적이며 안전성, 기계부식 문제를 고려할 때 살포가 용이한 젖산균제의 이용이 바람직한 것으로 생각된다.

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수도(水稻) 도열병(稻熱病)에 저항성(抵抗性)인 통일품종(統一品種)에 대한 침입생리(侵入生理)에 관(關)한 연구(硏究) (An Histopathological Investigation on the Resistant Tong-Il Cultivar by Inoculating Rice Blast Fungus, Pyricularia oryzae Cav.)

  • 정봉구;김광석
    • 한국균학회지
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    • 제5권1호
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    • pp.13-19
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    • 1977
  • 수도(水稻) 도열병(稻熱病)에 대(對)한 기주(寄主)의 침입과정(侵入過程)과 그에 따른 환경조건(環境條件) 및 품종저항성(品種抵抗性) 기작(機作)을 병태해부학적(病態解剖學的) 면(面)에서 구명(究明)코저 저항성품종(抵抗性品種) 통일(統一)과 이병성품종(罹病性品種) 일본도(日本稻) 농림육호(農林六號)와 진흥(振興)을 공시(供試)하여 본시험(本試驗)을 1973년(年)부터 1974년(年)까지 2개년간(個年間)에 수행(遂行)하였다. 1. 도열병균(稻熱病菌)의 침입전(侵入前) 구조관찰(構造觀察)을 위(爲)하여 Whole leaf clearing 법(法)에 따랐으며 부착기형성(附着器形成)에는 호조(好條) 건하(件下)에서 4시간(時間)이면 그 형성(形成)이 시작(始作)되며 24시간(時間)에는 최고(最高)에 달(達)하였다. 또 부착기(附着器) 형성(形成)에 관여(關與)하는 접촉제(接觸劑)의 효과(效果)는 뚜렷하였고 공시(供試) 접촉제중(接觸劑中) 유지(油紙), 세로판, 비닐 및 카바그라스의 순(順)으로 접촉효과(接觸效果)가 좋았다. 2. 부착기(附着器) 형성(形成) 호적온도범위(好適溫度範圍)는 $24{\sim}28^{\circ}C$이였고 $26^{\circ}C$에서 최적온도(最適溫度)로 보였으며 호적수소(好適水素)이온 농도범위(濃度範圍)는 $4.8{\sim}8.0$이고 최적수준(最適水準)은 6.8이었다. 3. 저항성(抵抗性)인 통일계통(統一系統)과 이병성품종(罹病性品種)인 농림육호(農林六號)와 진흥(振興)의 잎상(上)에서 부착기(附着器) 형성(形成)에는 별차이(別差異)없었으나 엽초검정법에 의(依)한 침입율(侵入率)과 불균신전도(不均伸展度)의 차이(差異)는 뚜렷하였다. 즉(卽) 통일(統一)은 침입율(侵入率) $10.5{\sim}25.5%$ 균사신전도(菌絲伸展度) $1.6{\sim}2.7$인데 반(反)하여 농림육호(農林六號)나 진흥(振興)은 침입율(侵入率) $36.3{\sim}16.5%$ 균사신전도(菌絲伸展度) $6.6{\sim}3.4$의 범위(範圍)에 있었다. 이를 경시적(經時的)인 면(面)에서 보아도 같은 경향(傾向)이었다. 4. 피침입(被侵入) 세포(細胞)의 변질율(變質率)은 통일계통(統一系統)이 높고 이병성품종(罹病性品種)이 높았는데 이는 초과민성(超過敏性) 반응(反應)을 뒷받침하고 있다. 5. Akai 일파(一派)가 주장(主張)하는 바와 같이 통일품종(統一品種)은 기계적(機械的) 저항성(抵抗性)이 높은데 즉(卽) 세포벽(細胞壁)이 두터움, 높은 규화도(硅化度)와 항균성(抗菌性) 물질(物質)의 생성(生成)에 의(依)한다고 분석(分析)되나 앞으로 생화학적(生化學的)인 면(面)에서 연구(硏究)를 계속(繼續)하여야 할 것이다.

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어육단백질의 사후분해 1. 단백질분해의 본질과 세균기여 (Postmortem Degradation of Fish Muscle Proteins 1. Nature of proteolysis and bacterial contribution)

  • 정종락;김인수
    • 한국수산과학회지
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    • 제9권2호
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    • pp.120-128
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    • 1976
  • 백색 육어류의 사후 기간중에 일어나는 단백질 분해의 본질을 규명하려는 방도로써 가자미류(English sole, Paraphyrus vetulus)와 볼락류(rockfish, sebastodes caurinus)의 어육을 시료로 하여 맨 먼저 가자미 전 어체를 빙장하는 동안 취하여 어육 slurry를 만든 후 $20^{\circ}C$에서 유지시키는 동안의 단백질 분해율을 측정하였다. 근육자가 소화효소 cathepsin에 의한 단백질 분해도를 규명키 위하며 어육 slurry 일부는 0.5Mrad 감마선조사로써 무균화시키면서 세균 면식활동에서 오는 단백질 분해가능성을 제거시켰다. 어육을 기계적으로 분쇄하여 얻은 slurry를 무균화한 후 $20^{\circ}C$ 수조에서 17시간 동만 유지시켰는데도 불구하고 단백질 분해가 전혀 검측되지 안했음은 cathepsin 작용이 없었음을 뜻한다. 이와 반면에 비조사구 slurry의 경우, $20^{\circ}C$ 수조에서의 유지기간중 총함수의 증가에 따라 약간의 단백질 분해가 이뤄줬으나 slurry로 만들어지기전의 어체의 부패도가 후기에 접어 들어 총균수가 최고선에 도달하였을 때 비로소 현저한 단백질 분해를 가져 왔다. 이는 부패초기에는 부패세균에 의한 단백질 분해효소의 합성이 거의 없음을 시사한다. 이어서 볼락어육을 무균적으로 취하여 그 일부는 단백질 분해력이 강한 Pseudomonad균을 접종하고, 나머지는 각각 0, 0.5, 그리고 2.0Mrad의 감마선에 조사한 후 $0^{\circ}\~2^{\circ}C$에서의 저장기간중에 일어나는 단백질 분해과정을 규명하였다. 세균번식이 없는 무균어육의 염용선(0.5M KCl) 총질소질과 $70\%$ 에타놀 용해성 아미노태 질소량은 저장기간중 약간 감소된 반면 Pseudomonad군을 접종한 어육의 질소질의 증가는 총균수 증가에 평행하였다. 이로써 어류의 사후 기간중에 일어나는 단백질 분해는 정상적인 어류부패과정의 일부분이기는 하나 부착세균의 번식이 진행되어 총균수가 최고선에 도달할 때까지 단백질 분해는 지연되며 최소한 백색 어육에 관한한 사후기간중 cathepsin에 의한 단백질 분해에의 기여도는 거의 무시될 수 있음이 확인되었다.

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플라즈마 전해 산화법에 의해 용융알루미늄도금 강판 상 형성한 산화층과 그 성장 과정 (Oxide Films Formed on Hot-Dip Aluminized Steel by Plasma Electrolytic Oxidation and Their Films Growth Stages)

  • 최인혜;김창민;박준무;박재혁;황성화;이명훈
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.165-165
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    • 2017
  • 지난 수 십 년 동안, 전 세계적으로 자원의 소비가 급격히 증가하게 되면서 최근 자원 고갈은 물론 환경오염이 커다란 이슈로 문제가 되고 있다. 이에 따라 재료 관련 분야에 있어서는 보다 효율적이고 친환경적인 방법으로 자원을 활용해야 된다는 필요성이 대두되었고 이와 같은 관점에서 목적하는 성분이 우수하고 환경 친화적인 표면처리 재료 개발연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 그 중 플라즈마 전해 산화(Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)는 알루미늄, 마그네슘 등의 경금속의 경도를 향상시키고 높은 내마모성, 내식성을 갖게 하는 표면처리로써 그 관심이 증가하고 있다. 이 플라즈마 전해 산화는 일반적으로 공정비용 대비 효과적이고 환경 친화적이며 코팅 성능 면에서 우수하다고 알려져 있다. 이러한 고유한 특성으로 인해 플라즈마 전해 산화 코팅은 최근 몇 년 동안 기계, 자동차, 우주항공, 의학 및 전기 산업 등의 분야에서 그 적용이 점차 증가하고 있는 상황이다. 한편, 플라즈마 전해 산화 코팅을 하는 모재들의 경우 부동태 산화피막을 용이하게 형성할 수 있는 특성의 모재에 한정되고 있어서 그 응용확대에 한계가 있는 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 플라즈마 전해 산화법을 사용하여 용융알루미늄도금 강판 상에 산화피막 형성을 시도하였다. 전원공급 장치의 양극은 전해질 속에 잠겨있는 작동전극에 연결하고 음극은 대전극 역할을 하는 스테인레스강 전해질 용기에 연결되었다. 전해질은 Sodium Aluminate 및 기타 첨가제를 함유한 것을 사용하였고 온도는 열교환기를 사용하여 $30^{\circ}C$ 이하로 유지되었다. 또한 여기서 전류밀도는 $5{\sim}10A/dm^2$, 실험 주파수는 700Hz, Duty cycle은 30 및 90%의 각 조건에서 공정처리 시간을 각각 30분 및 60분 동안 진행하였다. 이와 같은 조건에서 형성한 막들에 대해서는 주사형전자현미경(SEM)을 이용하여 코팅 막의 표면 및 단면의 모폴로지를 관찰하였음은 물론 EDS 및 XRD 측정을 통하여 원소조성분포 및 결정구조를 각각 분석하였다. 또한 이 코팅 막들에 대한 내식성은 5% 염수분무 환경 중 노출시험(Salt spray test), 3% NaCl 용액에서의 침지 시험 및 전기화학적 동전위 양극분극(Potentiodynamic Polarization) 시험을 진행하여 평가하였다. 이상의 실험결과에 의하면, 제작조건별 플라즈마 전해 산화 코팅 막의 모폴로지 및 결정구조가 상이하게 나타나는 것을 알 수 있었다. 코팅 막의 모폴로지 관찰 결과, 공정 시간에 비례하여 표면에 존재하는 원형 기공의 수는 감소하였으나 그 크기가 커지고 크레이터의 직경 또한 커진 것이 확인되었다. 이 기공은 마이크로 방전에 의해 형성된다고 알려져 있는데 공정 시간이 증가함에 따라 코팅 두께가 점차 증가하여 마이크로 방전의 빈도수가 줄어들고 그 강도는 증가하게 되어 기공 크기가 증가한 것으로 사료된다. 또한 공정시간이 긴 시편에서 표면에 크랙이 다수 존재하는 것으로 확인되었다. 이것은 방전에 의해 고온이 된 소재가 차가운 전해질과 만나게 되어 생긴 큰 온도구배로 인해 강한 열응력이 발생하여 균열을 초래한 것으로 보인다. 조성원소 분석 결과 원형 기공 주변의 크레이터 영역에는 알루미늄이 풍부하였으며 그 주변에 결절상을 갖는 구조에서는 전해질 성분의 원소가 포함되어 있는 것이 확인되었다. 이러한 코팅 막의 표면 특성은 내식성에 영향을 주게 된 원인으로 사료된다. 동전위 분극측정 결과에 의하면 플라즈마 전해 산화 공정 시간이 길어질수록 부식전류밀도가 증가하였다. 이것은 공정시간이 길어짐에 따라 강한 방전이 발생하여 기공의 크기가 증가하고 크랙이 발생하게 되면서 내식성이 저하된 것으로 판단된다. 종합적으로 재료특성 분석 및 내식성 평가를 분석한 결과, 플라즈마 전해 산화의 공정 시간이 너무 길게 되면 오히려 내식성은 저하되는 것이 확인되었다. 이상의 연구를 통하여 고내식 특성을 갖는 플라즈마 전해 산화 막의 유효성을 확인하였으며 용융알루미늄강판 상에 실시한 플라즈마 전해 산화 처리에 대한 기초적인 응용 지침을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

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나노급 다이아몬드 파우더에 ALD로 제조된 ZnO 박막 연구 (Microstructure of ZnO Thin Film on Nano-Scale Diamond Powder Using ALD)

  • 박종성;송오성
    • 한국진공학회지
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    • 제17권6호
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    • pp.538-543
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    • 2008
  • 나노급 다이아몬드는 최근 폭발법이나 증착법에 의한 신공정으로 100 nm 이하의 분말형태의 제조가 가능하다. 나노급 다이아몬드의 소결을 이용하면 이상적인 연마기기의 제작이 가능하다. 이러한 나노급 다이아몬드의 소결 공정에서 생기는 비이상적인 나노결정의 결정립성장과 다이아몬드 결합장애를 방지하기 위해서 나노급 무기물을 균일하게 코팅하는 공정개발이 필요하다. 본 연구에서는 나노급 다이아몬드의 소결 특성을 향상시키기 위해서 ALD(atomic layer deposition)을 이용하여 진공에서 $20{\sim}30\;nm$ 두께의 ZnO 박막을 코팅해 보았다. 나노급 다이아몬드 분말 전면에 경제적으로 ZnO ALD를 위해서 기존의 기계적 진동효과 또는 전용 fluidized bed reactor를 대치하여 새로이 20 mm 석영튜브 안에 다이아몬드 분말을 넣고 다공성 유리필터로 막은 후 펄스와 퍼지 공정시의 압력에 의한 다이아몬드의 부유를 이용한 변형된 fluidized bed 공정을 채용하였다. 다공성 유리필터로 양쪽이 막힌 석영튜브 안에 전구체 DEZn (diethylzinc : $C_4H_{10}Zn$)와 반응기체 $H_2O$를 사용하여 ZnO 박막을 캐니스터 온도 $10^{\circ}C$에서 원자층증착하였다. 공정 순서 및 반응물질 주입 시간은 DEZn pulse-0.1초, DEZn purge-20초, $H_2O$ pulse-0.1초, $H_2O$ purge-40초와 같이 설정하였으며, 이 네 단계를 1 cycle로 정의하여 100 cycle 반복 실시하였다. 다이아몬드 분말과 ZnO 박막이 증착된 다이아몬드 분말의 미세구조를 확인하기 위하여 투과전자현미경 (transmission electron microscope)을 이용하였다. TEM 측정결과, ALD 증착 전 나노급 다이아몬드 분말의 직경이 약 $70{\sim}120\;nm$이었고 사면체, 육면체 등의 다양한 형태를 보임을 확인하였다. ZnO 박막이 ALD코팅된 다이아몬드 분말의 직경은 약 $90{\sim}150\;nm$이었고, 다이아몬드 분말과 ZnO의 명암차이에 의해 약 $20{\sim}30\;nm$ 두께의 균일한 ZnO 박막이 다각형 형태의 다이아몬드 파우더 표면에 성공적으로 증착되었음을 확인하였다.