• 제목/요약/키워드: Feed Pressure

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정삼투막에 의한 붕산함유 방사성 폐액 처리를 위한 pH 및 이온강도 영향 (Influence of pH and Ionic Strength on Treatment of Radioactive Boric Acid Wastes by Forward Osmosis Membrane)

  • 최혜민;황두성;이근우;문제권
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제11권3호
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    • pp.193-198
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    • 2013
  • 일반적으로 역삼투압 공정에 의해 중성 pH 조건에서 40~90%의 붕소를 회수할 수 있다.정삼투공정은 새로운 선진 기술로 폐수처리 및 담수화 분야에서 관심이 높아지고 있다. 본 연구의 목적은 정삼투공정으로 방사성 액체 폐기물의 붕소제거 가능성을 고찰하고자 하는데 있다. 액체폐기물에서의 붕소 제거를 위한 정삼투공정의 성능을 평가하기 위해 pH, 삼투압, 용액의 이온강도 등을 고려하였다. 폐액의 붕산분리능을 좌우하는 주 조업변수인 pH 조건은 pH 7 이하에서 80% 이상의 붕소분리를 달성할 수 있었다. 약 1,000 mg/L 정도의 염농도에서는 막의 물의 플럭스는 거의 영향이 없었으나 붕소 투과율은 약간 감소하는 경향을 나타내었다. 공급액 내 붕소 농도 증가에 따라 붕소플럭스는 선형적으로 증가하였으며, 붕소의 투과율은 약 80% 정도로 일정하였다.

안전감압계통의 방출유량을 결정하기 위한 완전급수상실사고 해석 (Analysis of Total Loss of Feedwater Event for the Determination of Safety Depressurization Bleed Capacity)

  • Kwon, Young-Min;Song, Jin-Ho;Ro, Tae-Sun
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제27권4호
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    • pp.470-482
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    • 1995
  • 2025 MWt 가압경수로인 울진 3, 4호기에는 설계기준초과사고인 완전급수상실사고를 완화하기 위하여 안전감압계통이 채택되었다. 본 논문은 울진 3, 4호기의 안전감압계통의 방출유량을 결정하기 위한 해석방법 및 결과에 대하여 논의하였다. 안전감압계통의 방출용량을 다음과 같은 두가지의 설계요건에 따라 결정하였다 : 1) 두 개의 고압안전주입펌프 중 하나의 펌프만이 작동하고 운전원이 안전감압계통의 한 계열의 감압경로를 가압기안전밸브가 열리자마자 개방하였을 경우 노심노출을 방지하여야 한다 2) 두 개의 고압안전주입펌프가 모두 작동하고 두 계열의 안전감압경로를 가압기안전밸브가 열린 후 30분 뒤에 개방하였을 경우 노심노출을 방지하여야 한다. CEFLASH-4AS/REM 전산코드의 모델 및 해석 결과의 타당성을 검토하기 위하여 REL-AP5/MOD3를 이용한 해석을 수행하였다. 운전원의 복구과정이 없을 경우와 운전원이 충전 및 유출운전에 의해 사고를 완화하는 경우의 완전급수상실사고 경위에 대해 수치모사를 수행하였다. 두 사고 경 위에 대해 CEFLASH-4AS/REM에 의해 예측된 원자로계통의 주요 열수력학적 거동이 RELAP5 /MOD3에 의한 결과와 정성·정량적으로 잘 일치하는 것을 알 수 있었다. 결론적으로 울진 3, 4호기에 대해 완전급수상실사고시 안전감압계통을 이용한 충전 및 유출운전에 의해 잔열제거 및 일차계통냉각재 재고량 유지가 성공적으로 이루어짐을 수치모사를 통해 확인 할 수 있었다.

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역삼투압을 이용한 전착도료 정제공정폐수처리에 관한 연구 (A Study on the Treatment of Wastewater from Ion Removal Process for Purifying Electrocoat Paint in the Bath by Use of Reverse Osmosis)

  • 김진성
    • 멤브레인
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    • 제8권2호
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    • pp.77-85
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    • 1998
  • 알루미늄 전착공정중 도료정제장치에서 발생하는 도료계 폐수(COD$_{Mn}$ 1,500~2,000 ppm)를 역삼투압을 이용하여 농축수는 전착조로 보내 재사용하고 반면 투과수는 세정수로 사용할 목적으로 시스템을 설계하여 현장 설치하였다. 역삼투압시스템은 폴리아미드 재질의 나권형 모듈(직경 102 mm$\times$ 길이 1,016 mm)3개를 직렬로 연결하고 시스템회복율 30%, 운전압력 11.5 kg/$cm^2$, 그리고 실온에서 3일 주기로 발생하는 폐수량 20 m$^3$을 회분식조업으로 처리하였다. 원폐수를 42시간 연속가동하여 5배까지 농축하는 실험기간중 거의 일정한 투과 flux 390 l/m$^2$-hr을 유지하였고 그 투과수질이 COD$_{Mn}$ 300 ppm으로 나타났다. 이는 도료정제장치의 잔존 도료성분을 회수하기 위해 사용되는 순수대신 세정수로 사용하기에 적합하였다. 그리고, COD$_{Mn}$ 제거율은 83$\pm$5%이었으며, 각 용제성 분별 제거율은 feed 농도의 증가에 따라 감소하였는데 5배 농축시 ethyl cellusolve, butyl cellusolve 그리고 n-butanol은 각각 79, 87 그리고 70%로 나타났다.

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SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ 세라믹 분리막의 산소투과 특성 및 이산화탄소에 대한 내성 (Oxygen Permeability and Resistance to Carbon Dioxide of SrCo0.8Fe0.1Nb0.1O3-δ Ceramic Membrane)

  • 김은주;박세형;박정훈;백일현
    • 멤브레인
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    • 제25권5호
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    • pp.415-421
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    • 2015
  • 고상반응법을 이용하여 $SrCo_{0.8}Fe_{0.1}Nb_{0.1}O_{3-{\delta}}$ 조성의 산화물을 합성하였으며, 합성된 분말은 압축 성형 후 $1250^{\circ}C$에서 소결하여 치밀한 세라믹 분리막을 제조하였다. XRD 분석을 통해 단일상의 페롭스카이트 구조를 확인하였다. 산소 분압이 0.21 atm, 측정 온도가 $800{\sim}950^{\circ}C$인 조건하에서 산소투과를 분석한 결과 온도가 증가할수록 산소투과량은 증가하였고, $950^{\circ}C$에서 $1.839mL/min{\cdot}cm^2$로 최대값을 나타내었다. 니오븀(Nb)을 포함한 세라믹 분리막의 상안정성 및 이산화탄소 내성을 확인하기 위하여 $900^{\circ}C$에서 이산화탄소가 500 ppm이 포함된 혼합공기를 이용하여 장기투과 실험을 수행하였다. 이산화탄소에 노출된 $SrCo_{0.8}Fe_{0.1}Nb_{0.1}O_{3-{\delta}}$의 상안정성은 XRD와 TG로 분석하였다. 분석 결과, 이산화탄소에 노출된 $SrCo_{0.8}Fe_{0.1}Nb_{0.1}O_{3-{\delta}}$ 조성의 경우 약 8%의 $SrCO_3$가 생성되었으나, 이 수준의 $SrCO_3$ 생성량은 분리막의 산소투과도에 큰 영향을 주지 않는 것을 확인하였다.

스크류 조합과 공정변수 조절에 따른 밀기울 압출물의 특성 (Effect of Screw Configurations and Process Parameters on Characteristics of Wheat Bran Extrudates)

  • 김종태;황재관;조성자;김철진;김해성
    • 한국식품과학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.169-178
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    • 1996
  • 밀기울의 압출가공시 스크류의 조합과 공정변수 조절에 따른 압출물의 특성을 나타내는 target parameters(수분용해지수, 압출물의 고유점도, 보수력과 보유력, 식이섬유, 압출물의 미세구조)의 변화를 연구하였다. 수분용해지수(WSI)는 원료의 수분함량에 가장 큰 영향을 받았고, 역방향 스크류(RSE)를 5개 사용한 경우 밀기울이 13.7%인 것에 비하여 압출물은 $16.3{\sim}23.2%$의 범위로 높은 WSI를 보였다. 밀기울 압출물의 고유점도는 RSE가 $3{\sim}5$개로 증가할수록 높아져 원료 밀기울이 10.6 ml/g인 것에 비하여 $37.86{\sim}45.44\;ml/g$의 수준으로 증가하였으며, 원료의 수분함량과 압출압력에도 큰 영향을 받았다. 고유점도(IV) X 수용성 고형분(SS)의 무차원 변수와 기계적 에너지 소모율(SME)과의 관계는 높은 상관관계$(R^2=0.85)$를 보여 밀기울 세포벽 수용화 반응에 SS와 분자량 크기의 상관관계가 SME에 의하여 지배받는 인자임이 확인되었다. 압출물의 보수력은 원료의 공급량과 수분함량이 높을수록 원료 밀기울보다 높은 값을 보였고, 보유력은 원료 밀기울에 비하여 낮았다. 압출물의 수용성 식이섬유는 원료의 수분함량이 적은 조건에서 $4.32{\sim}6.48%$의 분포를 보여 원료 밀기울 2.68%보다 크게 증가하였다. 이는 압출공정이 밀기울 세포벽의 수용화에 효과적으로 작용하였음을 의미한다. 압출물의 미세구조는 원료의 수분함량에 따라서 붕괴와 용융정도의 차이를 보여 주었다.

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광주지역 저소득층 여자노인의 영양상태와 건강위험요인에 관한 연구 (Nutritional Status and Health Risks of Low Income Elderly Women in Gwangju Area)

  • 양은주;방희명
    • Journal of Nutrition and Health
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    • 제41권1호
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    • pp.65-76
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    • 2008
  • 본 연구는 저소득층 노인을 대상으로 하여 식생활 실태 및 건강상태를 조사하여 노인의 건강과 영양상태의 상호연관성 및 이에 영향을 미치는 위험 요인을 파악하고자 실시되었다. 조사는 광주광역시에 거주하는 저소득층 여자노인 92명을 대상으로 하였으며, 조사대상자를 연령에 따라 세 그룹 ($65{\sim}74$세, $75{\sim}84$세, 85세 이상)으로 체위, 혈액, 영양상태 등을 비교하였으며, Nutritional Screening Initiative (NSI) 점수에 따라 $NSI{\leq}3$은 영양 양호군, NSI > 3은 영양 위험군으로 구분하여 영양위험정도에 따른 식생활 관련 건강요인을 비교하였으며 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 본 조사대상자의 평균 연령은 79.0세이었으며, 사회경제적 수준이 매우 낮았으며, 치아건강상태 (70.7%) 및 경제적인 이유 (76.1%)로 음식섭취가 부실하였으며 혼자거동하기 힘든 여자 노인의 비율이 48.9%인데, 63.0%의 노인이 혼자 식사한다고 응답하여 저소득층 여자 노인의 사회경제적 위험 요인이 영양상태를 더욱 악화시키는 것으로 조사되었다. 2) 본 조사 대상자가 앓고 있는 주요 질병으로는 고혈압(42.9%), 관절염 및 신경통(33.0%), 당뇨병 (15.4%), 심혈관계 질환 (8.8%), 소화기계 질환 (8.8%) 등의 순이었다. 전체 여자 노인의 44.6%가 비만하였으며, 고혈압, 당뇨병, 심혈관계 질환 중 1개 이상의 질병을 보유한 노인이 53.3%, 대사 증후군을 보유한 노인이 49.3%로서 여자 노인의 건강상태가 전반적으로 불량한 것 판단되었다. 3) 조사대상자의 평균 체중은 54.5, 신장은 147.1cm로서 한국인 영양권장량설정을 위한 체위 기준치와 비교할 때 체중은 더 많은 반면 신장은 낮은 것으로 조사되었으며, 연령증가에 따라 체중과 체단백질이 감소한 반면 체지방은 감소되지 않았고, 체지방 비율이 40.0%, 허리둘레가 87.7cm에 달하였으며, BMI가 25.1 $kg/m^2$으로 전체적으로 비만한 경향을 나타내었다. 4) 연령에 따라 혈압에 유의적인 차이가 없었으며, 혈청알부민을 제외하고는 혈액의 지질성분, 면역성분, 항산화 성분에서 연령별로 유의적인 차이가 없었다. 여자 노인의 평균 수축기 혈압 143.0 mmHg, 공복 혈당은 119.7mg/dl로서 노인의 중요한 건강 문제는 고혈압, 당뇨 등임을 확인할 수 있으며, TNF-${\alpha}$수준이 높아 노년기 염증 반응 증가를 시사하였다. 5) 조사대상자의 영양상태는 매우 불량하였으며, 연령증가에 따라 영양섭취 실태가 더 불량해지는 경향을 나타내고 있으나 연령에 따른 유의적인 차이는 없었다. NSI 점수를 기준으로 하여, 영양 위험군 (NSI>3)에 비해 영양 양호군 $(NSI{\leq}3)$으로 구분된 노인의 하루 3회 이상의 식사 비율이 높았으며, 건강 인지도가 더 좋고, 우울증이 적었으며 운동 실시율이 높고, 당뇨 유병률이 낮았다. 6) 영양섭취 실태와 면역, 염증반응, 항산화 능과의 상관관계를 살펴 본 결과, 혈청의 IL-6와 $TNF-{\alpha}$가 영양상태와 유의적인 상관관계를 나타내어 항 염증성 인자보다는 염증유발인자가 노인의 영양상태와 관련이 있었으며, IL-2, TAS, 공복 혈당 등이 체위와 유의적인 관계가 있어 노인의 영양상태나 체위가 염증반응을 일으켜 노인의 건강에 영향을 미칠 수 있는 것으로 생각된다. 결론적으로, 연령이 증가함에 따라 생리적, 심리적, 사회경제적 요인이 노인의 영양상태에 복합적으로 작용하여, 영양불균형을 초래하고, 만성질환이 있는 경우에는 영양상태가 더욱 불량해지는 등의 건강상의 악순환을 초래하고 있다. 노년기에 건강한 삶을 유지하기 위해서는 적절한 영양소 섭취, 운동, 정상체중 유지가 중요하며 영양문제를 초래할 수 있는 위험요인을 줄여야 될 것이다. 특히, 노인이 양질의 식사를 할 수 있는 방안이 필요하며, 노인의 영양개선 및 건강 증진을 위해서 우리나라 노인의 식습관 및 영양상태, 체위, 질병 등에 관한 종합적이고 체계적인 연구방법에 대한 타당성 연구가 선행되어야 할 것이며 타당성 있는 연구결과를 바탕으로 하여 노인의 영양균형 및 건강증진을 위한 적절한 연구와 지원대책이 필요한 것으로 사료된다.

목질 섬유판 제조에 있어 도계부산물인 닭털의 목섬유 부분적 대체화 탐색 (Investigating the Partial Substitution of Chicken Feather for Wood Fiber in the Production of Wood-based Fiberboard)

  • 양인;박대학;최원실;오세창;안동욱;한규성;오승원
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제56권4호
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    • pp.577-584
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    • 2018
  • 본 연구는 목질계 섬유판 제조에 있어 목섬유에 대한 도계부산물인 닭털의 부분적 대체화 가능성을 검토하기 위하여 수행하였다. 닭털은 주로 케라틴계 단백질로 구성되어 있으며, 외형적으로 목섬유와 큰 차이는 없었다. 닭털의 전처리 방법에 따른 포름알데히드 흡착능을 비교한 결과, 닭털을 고온/고압에서 처리하고 분쇄한 우모분에서 가장 높았다. 한편 일반 가위로 절단한 닭털과 이를 가정용 믹서로 고해시킨 닭털의 폼알데히드 흡착량을 dinitrophenylhydrazine법으로 측정한 결과 차이는 없었다. 닭털, 고해 닭털, 우모분을 각각 목섬유의 전건무게를 기준으로 5 wt%로 혼합하여 제조한 중밀도섬유판(MDF)의 물성과 폼알데히드방출량은 닭털의 전처리 조건에 영향을 받지 않았다. 그러나 이 측정치를 목섬유만으로 제조한 MDF와 비교하였을 때, 두께팽윤율과 폼알데히드방출량은 크게 개선되었다. 따라서 현재 생산 현장에서 적용되고 있는 요소수지를 이용한 MDF 제조에 있어 목섬유와 함께 일정한 양의 닭털, 고해 닭털 또는 우모분을 첨가할 경우 치수안전성과 폼알데히드방출량이 개선된 MDF의 제조가 가능할 것으로 예상된다. 그러나 MDF제조에 있어 닭털의 사용은 현재 상황에서 목섬유와 비교하여 원료 확보의 어려움과 높은 단가로 경제성이 낮은 것으로 조사되었다. 경제성 향상을 위하여 중소형 도계장에서 발생하는 닭털을 이용하거나, 동물성 사료의 금지에 대한 대비책 및 인플루엔자 감염 조류에 대한 환경적 처리 방안으로 닭털의 섬유판 원료에 대한 부분적 대체화 기술은 향후 사용 가능성이 충분할 것으로 판단된다.

증류수 혹은 0.25N NaClO$_2$에서 가열한 볏짚의 가금에서의 영양소이용성에 미치는 영향 (Effect of Rice Straw Heated in Water or 0.25N-NaClO$_2$ on the Nutrient Utilization of Diets in Chicks)

  • 고태송;김해수;김성규;라채영
    • 한국가금학회지
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    • 제12권1호
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    • pp.25-30
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    • 1985
  • 가금에서의 영양소리용성에 미치는 볏짚구성분의 영향을 고찰하기 위하여 증류수 혹은 0.25N NaClO$_2$ 800$m\ell$당 볏짚 100g의 비율로 침지하여 135$^{\circ}C$ 3.2kg/$\textrm{cm}^2$ 압력밑에서 각각 30, 60 및 120분 autoclave를 이용하여 가열하고 세척 건조(증류수 혹은 NaClO$_2$-30, 60 및 120-볏짚) NDF, ADF 및 리그닌량을 조사하였다. 갓부화한 단관백색 레그흔 숫병아리에 10일간 시판 병아리 사료를 급여하고 계속해서 8일간 밀기울(기초), 섬유소(선분), 무처리볏짚, 증류수-30-볏짚 및 NaClO$_2$-30-볏짚이 각각 17.0% 함유된 실험사료를 급여했다. 증류수-30, 60 및 120-볏짚의 건물손실율은 각각 9.7, 12.1 및 13.3%였으나, NaClO$_2$-30, 60 및 120-볏짚에서는 각각 8.8, 18.7 및 19.4%로, NaClO$_2$-60 및 120-볏짚에서는 증류수볏짚의 1.5배가 되었다. 증류수 및 NaClO$_2$ 볏짚의 건물손실은 주로 무처리볏짚의 세포내용물과 헤미셀루로스의 용출에 기인하는 것이었다. 증류수-30-볏짚을 급여한 병아리는 무처리 혹은 NaClO$_2$-30-볏짚을 급여한것에 비해서 증체량이 높고 사료요구량이 낮았다. 질소밸런스 및 축적율은 증류수-30-볏짚을 급여한것에서 무처리 및 NaClO$_2$-30-볏짚을 급여한것에 비해서 높았고, 조지방소화율은 높아지는 경향이 있었다. 무처리, 증류수-30 및 NaClO$_2$-30-볏짚을 급여한 병아리의 MEn/GE는 각각 71.9, 72.9 및 70.4%였으며, 대사체중(kg 0.75)당 MEn섭취량은 각각 307.3, 296.2 및 291.4 KCal가 되었다. 이때 kg 0.75당 1일 단백질축적량은 각각 1.647, 1.969 및 1.560g이었다. 한편 증류수-30-볏짚을 급여한 병아리의 단백질 1g 축적에 상당하는 MEn는 30.56Kcal로써 무처리 및 NaClO$_2$-30-볏짚을 급여한것의 36.90 및 37.58Kcal보다 낮았다. 따라서 무처리볏짚에는 에너지 이용성 혹은 단백질축적에 영향을 미치는 물질 혹은 성질이 존재하며, 이것은 볏짚을 끓임으로써 제거된다는 것을 시모고 있다.

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BROILER 육종기술의 전망 (Future Development of Genetics and the Broiler)

  • 오봉국
    • 한국가금학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.1-5
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    • 1981
  • 2000년대 Broiler육종기술의 전망은 개량 역사로 보아 비교적 짧은 기간의 예측이라고 할 수 있다. Broiler의 본격적인 육종은 1945년경부터 시작되었는데 지금까지의 개량진도는 놀랄 만큼 향상되었다. 앞으로의 개량방향과 기대효과는 지금까지의 개량진도를 고찰하고 앞으로 개발될 육종기술의 추찰에 따라 추정될 것이다. 1. Broiler육종의 개량진도 (1) 성장률은 매年 4 -5%외 개량효과를 가져왔으며 (2) 사료효율도 매년 약1%의 향상을 가져왔다. (3) 부로일라의 복부지방 축적에 대한 개선이 요구되고 있으며 (4) 소비성향으로 보아 부분육 해체판매가 유망시되어 살부침이 양호한 닭으로 개량되어야할 것이다. (5) 다수수, 밀사의 환경조건에 알맞는 강건하고 온순한 체질로 개량되어야 하며 이로 인하여 사료효율 향상도 도모할 수 있을 것이다. (6) 모계통 육종에 있어서 산육능력라 기타 경제형질은 대부분 부의 유전상관을 가지고 있음이 밝혀졌으며 (7) 모계통의 산묘능력(연산묘수160개)과 부화율은 상당 수준의 개량을 가져왔다. (8) 부계통의 육종은 앞으로 더욱 성장률이 빠르고 산육능력이 높은 대형종으로 개량될 것으로 추측된다. 2. 앞으로 육종개발될 방향과 전망 : 앞으로의 육종기술의 개발은 추측에 지나지 않으나 선진국에서 연구하고 있는 방향을 소개하면 다음과 같다. (1) 칠면조와 닭과의 교배와 같이 앞으로 종간교배종이 이루어질 가능성이 엿보이며 (2) 생화학의 발달로 혈액형의 구명이 육종진도를 가속화 할 수 있을 것이다. (3) 방사성 동위원소와 화학물질의 이용으로 돌연변이를 일으켜 지금까지 없던 새로운 인자를 작출할 수 있을 것이며 (4) 나체성, 주익우 흠제인자 등을 이용하여 우모로 전환되는 영양소의 절감으로 사료효율를 향상시킬 수도 있을 것이다. (5) 사양환경의 개선이 또한 Broiler의 발육속도와 사료효율 등을 개량할 것으로 추측된다.e의 pattern을 paper chromatography로 확인한 바 2개의 효소단백질 Band는 동일한 작용 pattern을 나타내었다. 5. Soluble starch로부터 생성되는 유일한 초기 가수분해산물은 maltohexaose이었다. system 내의 주요 subsystem의 하나로서 활발히 움직이고 있다. 그러나 만약 기업의 외부환경에서 초래되는 stress, 즉 주민의 소득저하, 타 recreation 산업이 쇠퇴하게 되면 이 공업 또한 쇠퇴될 것이다. 요컨대 담수 지향성과 관련된 입지상의 특색을 제외하고는 연구지역의 소규모 boat 공업은 타 소규모 공업과 동일한 입지상의 특색을 가지고 있다.및 성안 등이 비교적 낮았고 기타 품종은 중정도였으며, 대체로 단백질함량이 높았던 품종들이 지방함량이 낮은 경향이었다. 7. 단백질과 지방함량기간의 상관은 5월 25일 파종에서 고도의 부의 상관(r=-0.5914)이나 6월10일과 6월 25일 상관에서 각각 r=-0.3038과 -0.2975로 부의 상관경향만을 보여 파종기에 따란 상관의 정도가 약간 달랐다. 8. 10a당 종실수량은 6월10일 파종(100%)에 비해 5월 25일 파종에서 104%로 그 착 적었으나, 6월 25일 파종에서는 76%로 만파에 의한 감수정도가 컸다. 품종별 수량은 5월 25일 파종에서 동산7003, Hill 및 Williams, 6월 10일 파종에서 동산 6001, 동산 7003, Williams 및 Hill 등이 대비품종인 광교에 비해 유의증수하였고, 6월 25일 파종에서는 동산 7003만이 증수하였다. 조생종서천백묘, H-25)은 어느 파종기에서나 가장 낮은 수량이였다. 9. 만파(6월 25일 파종)에 의한 감수정도를 기준하여 내만식성정도를 분류하면 광교, 수원8003, 동산69호, 성안, H-25 및 Harosoy 등은 컸고 수원8006, 수원9003, 서천백묘, 강림, 동산 7003,

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THE CURRENT STATUS OF BIOMEDICAL ENGINEERING IN THE USA

  • Webster, John G.
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1992년도 춘계학술대회
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    • pp.27-47
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    • 1992
  • Engineers have developed new instruments that aid in diagnosis and therapy Ultrasonic imaging has provided a nondamaging method of imaging internal organs. A complex transducer emits ultrasonic waves at many angles and reconstructs a map of internal anatomy and also velocities of blood in vessels. Fast computed tomography permits reconstruction of the 3-dimensional anatomy and perfusion of the heart at 20-Hz rates. Positron emission tomography uses certain isotopes that produce positrons that react with electrons to simultaneously emit two gamma rays in opposite directions. It locates the region of origin by using a ring of discrete scintillation detectors, each in electronic coincidence with an opposing detector. In magnetic resonance imaging, the patient is placed in a very strong magnetic field. The precessing of the hydrogen atoms is perturbed by an interrogating field to yield two-dimensional images of soft tissue having exceptional clarity. As an alternative to radiology image processing, film archiving, and retrieval, picture archiving and communication systems (PACS) are being implemented. Images from computed radiography, magnetic resonance imaging (MRI), nuclear medicine, and ultrasound are digitized, transmitted, and stored in computers for retrieval at distributed work stations. In electrical impedance tomography, electrodes are placed around the thorax. 50-kHz current is injected between two electrodes and voltages are measured on all other electrodes. A computer processes the data to yield an image of the resistivity of a 2-dimensional slice of the thorax. During fetal monitoring, a corkscrew electrode is screwed into the fetal scalp to measure the fetal electrocardiogram. Correlations with uterine contractions yield information on the status of the fetus during delivery To measure cardiac output by thermodilution, cold saline is injected into the right atrium. A thermistor in the right pulmonary artery yields temperature measurements, from which we can calculate cardiac output. In impedance cardiography, we measure the changes in electrical impedance as the heart ejects blood into the arteries. Motion artifacts are large, so signal averaging is useful during monitoring. An intraarterial blood gas monitoring system permits monitoring in real time. Light is sent down optical fibers inserted into the radial artery, where it is absorbed by dyes, which reemit the light at a different wavelength. The emitted light travels up optical fibers where an external instrument determines O2, CO2, and pH. Therapeutic devices include the electrosurgical unit. A high-frequency electric arc is drawn between the knife and the tissue. The arc cuts and the heat coagulates, thus preventing blood loss. Hyperthermia has demonstrated antitumor effects in patients in whom all conventional modes of therapy have failed. Methods of raising tumor temperature include focused ultrasound, radio-frequency power through needles, or microwaves. When the heart stops pumping, we use the defibrillator to restore normal pumping. A brief, high-current pulse through the heart synchronizes all cardiac fibers to restore normal rhythm. When the cardiac rhythm is too slow, we implant the cardiac pacemaker. An electrode within the heart stimulates the cardiac muscle to contract at the normal rate. When the cardiac valves are narrowed or leak, we implant an artificial valve. Silicone rubber and Teflon are used for biocompatibility. Artificial hearts powered by pneumatic hoses have been implanted in humans. However, the quality of life gradually degrades, and death ensues. When kidney stones develop, lithotripsy is used. A spark creates a pressure wave, which is focused on the stone and fragments it. The pieces pass out normally. When kidneys fail, the blood is cleansed during hemodialysis. Urea passes through a porous membrane to a dialysate bath to lower its concentration in the blood. The blind are able to read by scanning the Optacon with their fingertips. A camera scans letters and converts them to an array of vibrating pins. The deaf are able to hear using a cochlear implant. A microphone detects sound and divides it into frequency bands. 22 electrodes within the cochlea stimulate the acoustic the acoustic nerve to provide sound patterns. For those who have lost muscle function in the limbs, researchers are implanting electrodes to stimulate the muscle. Sensors in the legs and arms feed back signals to a computer that coordinates the stimulators to provide limb motion. For those with high spinal cord injury, a puff and sip switch can control a computer and permit the disabled person operate the computer and communicate with the outside world.

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