• 제목/요약/키워드: Energy Harvest

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바이오매스로서의 억새에 대한 연구 동향 (Current status on Miscanthus for biomass)

  • 서상규;이정은;전서범;이병현;구본철;서세정;김선형
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제36권4호
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    • pp.320-326
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    • 2009
  • The carbon dioxide concentration of the atmosphere is projected to increase by almost 50% over the first 50 years of this century. The major cause of this increase is continued combustion of fossil fuels. As a result, the significant changes in climate that have already occurred will be amplified, in particular a global temperature increase. Renewable energy production has a central role to play in abating net $CO_2$ emissions to a level that will arrest the development of global warming. Especially, biomass crops are becoming increasingly important as concerns grow about climate change and the need to replace carbon dioxideproducing fossil fuels with carbon-neutral renewable sources of energy. To succeed in this role, biomass crop has to grow rapidly and yield a reliable, regular harvest. A prime candidate is Miscanthus, or Asian elephant grass, a perennial species that produces over 3 metres of bamboo-like stems in a year. Miscanthus species are typically diploid or tetraploid. Hybrids between species with different ploidy levels result in the highly productive triploid hybrids, M. ${\times}$ giganteus. Here we will detail the Miscanthus characteristics desired of a biomass fuel crop.

Theoretical Design for the Production of Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) in a Closed Plant Factory

  • Bae, Jong Hyang;Austin, Jirapa;Jeon, Yoon-A;Cha, Mi-Kyung;Cho, Young-Yeol
    • 원예과학기술지
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    • 제34권6호
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    • pp.840-844
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    • 2016
  • Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) is a grain crop with high nutritional value. The leaves and sprouts of quinoa can also be consumed either raw or cooked, providing considerably nutritional value as well as high antioxidant and anticancer activities. This study was carried out to obtain basic data to assist in the practical design of a plant factory with artificial lighting for the cultivation of quinoa as a leafy vegetable. We estimated the energy content of the quinoa and the electrical energy required to produce this crop. The yield was 1,000 plants per day, with a planting density and light intensity of $0.015m^2$ ($15{\times}10cm$) and $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, respectively. The total number of plants, cultivation area, and electricity consumption were estimated to be 25,000, $375m^2$, and $93,750{\mu}mol{\cdot}s^{-1}$, respectively. White fluorescent lamps were used at a power of 20.4 kW from 1,857 fluorescent lamps (FL, 55 W), and the cost for electricity was approximately 1,820 dollars (exchange rate of $1 = 1,200 won) per month. For a daily harvest of 1,000 plants per day in a closed plant factory, the estimated light installation cost, total installation cost, and total production cost would be 15,473, 46,421, and 55,704 dollars, respectively. The calculated production cost per plant, including labor costs, would be 27 cents for the 25-day cultivation period, with a marketable ratio of 80%. Considering the annual total expenses, income, and depreciation costs, the selling price per plant was estimated to be approximately 56 cents.

무선전력 통신 네트워크에서 공평성 향상을 위한 우선순위 기반 랜덤 접속 제어 (Prioritized Random Access Control for Fairness Improvement in Wireless-Powered Communication Networks)

  • 최현호
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제22권1호
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    • pp.175-182
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    • 2018
  • 단말의 수가 증가하고 사물 인터넷 환경이 분산화 됨에 따라 랜덤 접속 기반의 무선전력 통신 네트워크에 관한 연구가 필요하다. 랜덤 접속 기반 무선전력 통신 네트워크에서 단말은 주어진 프레임 내에서 늦게 접속할수록 전송 전에 더 많은 에너지를 하베스팅하여 더 높은 파워로 송신할 수 있기 때문에 접속 성공시 더 높은 처리율을 얻을 수 있다. 이러한 특성에 기반하여 제안하는 랜덤 접속 제어 프로토콜은 채널 값에 따라 단말에게 우선순위를 부여하고 우선순위에 따라 랜덤 슬롯을 구분함으로써 접속점과의 근거리 단말이 원거리 단말보다 먼저 접속하게 만든다. 이를 통하여 근거리 단말의 처리율을 낮추고 원거리 단말의 처리율을 높이는 방식으로 이중 원근 문제를 완화시키고 사용자 공평성을 향상시킨다. 수학적 분석 및 모의실험 결과 제안 접속 제어 방식은 우선순위 레벨에 따라 채널 처리율 및 사용자 공평성 성능을 향상시킨다.

$^{14}CO_2$가스에 단기간 노출된 벼의 $^{14}C$ 오염 예측 (Predicting of the $^{14}C$ Activity in Rice Plants Exposed to $^{14}CO_2$ Gas for a Short Period of Time)

  • 전인;임광묵;금동권;최용호;한문희
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제33권4호
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    • pp.135-141
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    • 2008
  • 본 논문은 벼에 $^{14}CO_2$ 가스를 단기간 동안 직접 노출시켜 시간대 별 $^{14}C$의 전이 현상에 대한 동적 예측 모델과 동 모델의 타당성을 조사하기 위해 수행된 벼의 $^{14}CO_2$ 피폭 실험에 대해 기술하였다. 본 모델에서 작물은 몸체와 이삭(쌀알)의 두 격실로 구분되었고, 식물의 광합성과 연관된 매개변수의 함수로 표현되는 5개의 격실 간 탄소이동을 고려하였다. 모델예측을 통해 작물의 $^{14}C$ 방사능 오염에 대한 $^{14}CO_2$, 누출 시기 및 지속시간, 매개변수의 영향을 분석하였다. $^{14}CO_2$ 누출 지속시간이 길어지면 본 모델은 비 방사능 모델 적용 영역으로 수렴되었다. 작물의 $^{14}C$ 오염은 광합성이 가장 왕성한 개화기부터 수확기 사이에 작물이 $^{14}CO_2$에 노출되었을 때 가장 큰 것으로 예측되었다. $^{14}CO_2$에 대한 벼 노출 실험결과와 모델예측결과의 비교로부터 본 모델은 벼의 $^{14}C$ 흡수 예측 모델로 충분히 활용할 수 있음을 확인하였다.

가동중 원자력 시설에 의한 년간 섭식경로 피폭선량 평가의 현실성 제고를 위한 KFOOD 코드의 개선 (Improvement on the KFOOD Code for More Realistic Assessment of the Annual Food Chain Radiation Dose Due to Operating Nuclear Facilities)

  • Park, Yong-Ho;Lee, Chang-Woo;Kim, Jin-Kyu;Lee, Myung-Ho;Lee, Jeong-Ho
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제25권3호
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    • pp.437-446
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    • 1993
  • 가동중 원자력 시설에서 방출되는 방사성 핵종의 년간 인체 흡수량을 보다 현실적으로 평가하기 위한 계산 모델을 수립하였다. 이 모델을 적용하기 위해서는 평가년도 중에 소비되는 식량 및 사료 작물의 수확년도와 실제 가동된 전기간내 매년의 공기중 및 수중 평균농도가 고려되어야 한다. 한국인에 대한 평형 섭식경로 평가코드인 KFOOD 코드를 수립된 계산모델에 따라 수정하였다. 가상적인 10 년간의 균일방출에 대하여 개선된 방식, KFOOD 방식, 그리고 또다른 현존 방식에 의한 평가가 이루어 질 수 있도록 입력 데이타 파일을 차례로 변경하여 수정된 코드를 실행시키고 세가지 결과들을 비교하였다. Mn-54, Co-60, Sr-90, I-131 그리고 Cs-137의 흡수를 통한 한국 성인의 년간 예탁실효선량을 개선된 방식으로 계산한 결과는 KFOOD 방식에 비해 각각 11, 2, 5, 60, 3%정도 낮았다. 개선된 방식에 따른 평가에 있어서는 Sr-90을 제외한 핵종들의 인체흡수에 대해서는 엽면흡수 경로의 기여가 훨씬 컸으나 Sr-90의 경우에는 뿌리흡수 경로의 기여가 훨씬 컸다.

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요오드 증기($I_2$)의 무 작물체에 대한 침적속도 및 뿌리 전류계수 : 피폭실험 결과 (Deposition Velocity of Iodine Vapor ($(I_2)$) for Radish Plants and Its Root-Translocation Factor : Results of Experimental Exposures)

  • 최용호;임광묵;전인;박두원;금동권
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제8권2호
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    • pp.151-158
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    • 2010
  • 무에 대한 $I_2$ 증기의 작물체 침적속도와 뿌리 전류계수를 측정하기 위하여 파종 후 29 일에서 53 일 사이에 생육시기별로 작물체를 $I_2$ 증기에 80 분 간 피폭시켰다. 피폭은 오전 중에 투명한 상자 내에서 수행되었다. 침적속도($ms^{-1}$)는 대체로 $1.0{\times}10^{-4}{\sim}2.0{\times}10^{-4}$의 범위로 생육밀도가 높을수록 증가하는 경향이었다. 또한 상대습도가 높을 경우 값이 커진다는 기존 보고와 어느 정도 일치하였다. 본 침적속도는 몇몇 야외 측정치보다 수 십 배 정도 낮았고 이는 주로 피폭상자 내의 낮은 풍속($0.2\;ms^{-1}$ 내외)에 기인하는 것으로 추정되었다. 뿌리 전류계수(작물체 총침적량에 대한 수확시 뿌리 내 함유량의 비)는 다소 보수적으로 계산하여 파종 후 29 일 피폭에서 $1.3{\times}10^{-3}$, 파종 후 53 일 피폭에서는 $5,0{\times}10^{-3}$이었다. 본 실험결과의 이용에 있어서는 기상 조건, 요오드의 물리화학적 형태 등에 유의할 필요가 있다.

3차원 기공구조를 이용한 정전기반 에너지 하베스팅 나노발전기 소자제조 (3D Porous Foam-based Triboelectric Nanogenerators for Energy Harvesting)

  • 전상헌;정정화;홍석원
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.9-15
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    • 2019
  • 본 연구에서는 3차원 기공구조를 지닌 금속 및 고분자 소재를 이용한 수직 마찰모드의 정전기반 나노발전기(triboelectric nanogenerator, TENG) 제조기술을 소개하고 이에 관한 응용 연구를 수행하였다. 다양한 장점을 지닌 3차원 기공구조를 활용하여 설계된 간단하며 효율적인 나노발전기로, 반복적인 접촉/분리를 통해, 120 V에 이르는 순간 전압특성과 최대 출력 $0.74mW/m^2$을 획득하였다. 실제적인 응용 연구로 48개의 발광소자 구동 실험을 실시하였으며, 저전력 소비 전자소자 장치로의 응용 확장성을 확인하기 위해 회로 구성을 통한 커패시터 축적기능을 확인하였다. 본 연구에서 소개하는 정전기반 에너지 하베스팅 기술은 매우 경제적으로 제조할 수 있는 실용적인 접근방식으로, 반복적으로 가해지는 마찰에 의한 정전력을 효율적으로 획득하여 가까운 미래에 자가발전(self-powered)형 소형 전기소자 구동, 휴대형 전자기기 및 대규모의 전자 발전 장치에 적용 가능할 것으로 기대된다.

감마선과 methyl bromide 처리가 사과의 검역해충 및 물리적 품질에 미치는 영향 (Effects of Gamma Irradiation and Methyl Bromide Fumigation on Quarantine Pest and Physical Quality of Apples)

  • 강호진;권용정;변명우;김현구;정헌식;최종욱;권중호
    • 한국식품과학회지
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    • 제35권5호
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    • pp.783-790
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    • 2003
  • 사과의 검역해충과 품질에 대한 감마선 조사와 methyl bromide(MeBr) 훈증 처리의 효과를 비교하기 위하여, 후지품종을 대상으로 검역대상 해충을 동정하고, 수확직후의 시료(1차 시료)와 수확 추 40일간 저온(0{\pm}1^{\circ}C,\;85{\pm}2%\;RH)$에서 저장된 시료(2차 시료)로 구분하여 감마선 조사(0, 0.5, 1, 2, 3 kGy)와 MeBr 훈증 처리를 행한 다음 $0^{\circ}C$에서 저장하면서 해충의 방제효과와 사과의 물리적 품질 특성을 조사하였다. 본 사과 시료에서는 검역대상 해충인 점박이응애(Tetranychus urticae Koch)와 사과응애(Panonychus ulmi Koch)가 동정되었다. 이상의 해충에 대하여 감마선 조사는 선량에 비례하여 지효성의 살충효과를 보였으나 비교적 높은 선량이 요구되었으며, MeBr 훈증은 처리 직후부터 완전방제효과를 나타내었다. 살충처리 사과의 물리적 품질인자로서 부패, 위축, 중량, 경도 및 색도 변화는 2 kGy 이상의 감마선 조사구와 훈증 처리구에서 유의적으로 나타났다. 검역처리 시기는 수확 직후(1차 시료)보다는 저온 저장 후(2차 시료) 처리하는 것이 품질유지에 효과적이었다. 훈증처리에 비해 1 kGy 이하의 저선량의 감마선 조사는 사과의 물리적 품질에 미치는 영향이 미약하여 검역처리 방안으로써 이용가능성이 확인되었다.

고품질 쌀 생산을 위한 수확 후 관리기술 (Post Harvest Technology for High Quality Rice)

  • 김동철
    • 한국식품저장유통학회:학술대회논문집
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    • 한국식품저장유통학회 2002년도 창립 10주년 기념 국제학술심포지움
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    • pp.54-63
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    • 2002
  • Post-harvest technology for rice was focused on in-bin drying system, which consists of about 100, 000 facilities in 1980s. The modernized Rice Processing Complex (RPC) and Drying Storage Center (DSC) became popular for rice dry, storage, process and distribution from 1990s. However, the percentage of artificial drying for rice is 48% (2001) and the ability of bulk storage is about 15%. Therefore it is necessary to build enough drying and bulk storage facilities. The definition of high quality rice is to satisfy both good appearance and good taste. The index for good taste in rice is a below 7% of protein, 17-20% of amylose, 15.5-16.5% of moisture contents and high concentration of Mg and K. To obtain a high quality rice, it is absolutely needed to integrate high technologies including breeding program, cropping methods, harvesting time, drying, storing and processing methodologies. Generally, consumers prefer to rice retaining below b value of 5 in colorimetry, and the whiteness, the hardness and the moisture contents of rice are in order of consumer preference in rice quality. By selection of rice cultivars according to acceptable quality, the periods between harvesting time and drying reduced up to about 20 days. Therefore it is necessary to develop a low temperature grain drying system in order to (1) increase the rate of artificial rice drying up to 85%, (2) keep the drying temperature of below 45C, (3) maintain high quality in rice and (4) save energy consumption. Bulk storage facilities with low temperature storage system (7-15C) for rice using grain cooler should be built to reduce labor for handling and transportation and to keep a quality of rice. In the cooled rice, there is no loss of grain quality due to respiration, insect and microorganism, which results in high quality rice containing 16% of moisture contents all year round. In addition, introducing a low temperature milling system reduced the percentage of broken rice to 2% and increased the percentage of head rice to 3% because of proper hardness of grain. It has been noted that the broken rice and cracking reduced significantly by using low pressure milling and wet milling. Our mission for improving rice market competitiveness goes to (1) produce environment friendly, functional rice cultivars, (2) establish a grade standard of rice quality, (3) breed a new cultivar for consumer oriented and (4) extend the period of storage and shelf life of rice during postharvest.

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억새 처리에 따른 시설수박 생육과 토양 특성에 미치는 영향 (Effects of Soil Improvement and Growth of Watermelon on Plastic Film House by Soil Treatment of Miscanthus sinensis)

  • 안병구;고도영;김효진;김태복;전형권;강용구
    • 한국환경농학회지
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    • 제38권3호
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    • pp.124-132
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    • 2019
  • BACKGROUND: Silver grass (Miscanthus sinensis) No. 1 was developed for production of bio-ethanol, and for the purpose the silver grass growing sector was established in Geumgang basin, Iksan, Jeonbuk, in 2011. However, the other application potentials except for using as the bio-energy resources should be considered because of the drop in international oil prices. Therefore, there is the necessity of a scientific basis to use the silver grass instead of rice straw as the organic matter source that is used for improvement of soil quality in the plastic film house. METHODS AND RESULTS: The silver grass was applied at 5, 10, 15 and 20 Mg/ha and tilled before the watermelon was planted in the plastic film-house. The control plot was treated with 10 Mg/ha with rice straw, and watermelons have been cultivated for 3 years(2017~2019). Soil aggregation, soil chemistry, and the growth characteristics were investigated, when the watermelon was harvested every year. Soil aggregation levels at the 2nd and 3rd year of watermelon harvest were similar from the plot applied with the silver grass at 5 Mg/ha and the control plot, and increased in the silver grass treated plots with more than 10 Mg/ha. However, there was no statistically significant difference between the plots. The nitrogen mineralization of silver grass in the control plot tended to be similar to the 5 Mg/ha plot, but the silver grass treated plots with over 10 Mg/ha showed low nitrogen mineralization. Soil EC on harvest stage was proportional to the applied mass of the silver grass, but pH was in inverse with the applied mass. Soil organic matter content, available phosphate, and exchangeable cations increased with the continued use of silver grass. Watermelon weight found to be the best on more than 15 Mg/ha of silver grass, and the sugar content was highest when 10 Mg/ha was treated. CONCLUSION: The use of the silver grass at 10 Mg/ha annually as the organic source was effective in replacing rice straw while growing fruits and vegetables on the plastic film house.