Water supply/intake pumps operation use 70~80% of power costs in water treatment plants. In the water treatment plant, seasonal and hourly differential electricity rates are applied, so proper pump scheduling can yield power cost savings. Accordingly, the purpose of this study was to develop an optimal water supply pump scheduling scheme. An optimal operation method of water supply pumps by using genetic algorithm was developed. Also, a method to minimize power cost for water supply pump operation based on pump performance derived from the thermodynamic pump efficiency measurement method was proposed. Water level constraints to provide sufficient disinfection performance in a clearwell and reservoirs were calibrated. In addition, continuous operation time constraints were calibrated to prevent frequent pump switching. As a result of optimization, savings ratios during 7 days in winter and summer were 4.5% and 5.1%, respectively. In this study, the method for optimal water pump operation was developed to secure disinfection performance in the clearwell and to save power cost. It is expected that it will be used as a more advanced optimal water pump operation method through further studies such as water demand forecasting and efficiency according to pump combination.
선형 또는 군집형으로 배치된 양수정 배열 조건에서 최적의 복수 주입정 위치를 결정하는 최적화 프로그램을 개발하였다. 다양한 목적함수를 제시하였으며 담금질모사 기법을 이용하여 목적함수를 만족시키는 주입정의 최적 위치를 평가하였다. 주입수의 회수율의 최대화를 목적함수로 설정할 경우, 우물 배열에 관계없이 두 개의 주입정을 모두 우물 군집 내부에 설치하는 것이 가장 효율적인 것으로 나타났다. 회수율의 최대화와 동시에 기존 양수정의 양수량을 고르게 증가시키는 통합목적함수를 고려하여 두 개의 주입정을 설치할 경우, 우물 배열에 관계없이 우물 배열의 양측면부가 주입정 위치로 적합한 것으로 분석되었다. 주입정 위치 최적화를 위한 다수의 시나리오 분석 결과, 최적의 결과에 근접하는 지역적 최솟값 또는 최댓값이 다수 존재하는 것으로 나타났으며, 이는 주입정의 최적 위치를 현장의 조건에 맞게 선택적으로 결정할 수 있는 개연성이 존재하는 것을 의미한다. 결론적으로, 본 연구는 담금질모사 기법이 다양한 목적함수에 부합하는 복수 주입정의 최적 위치 평가에 성공적으로 이용될 수 있음을 보여 주었다.
녹원찰벼를 이앙시기와 질소시비 조건을 달리하여 재배한 후 수확시기별로 녹색정도 및 수량성의 변화를 구명하여 녹원찰벼의 녹색정도 및 수량성을 고려한 재배기술을 확립하고자 수행하여 얻어진 결과는 다음과 같다. 1. 출수기는 이앙시기가 늦어질수록 지연되었고, 질소시 비량별로는 차이가 없었다. 2. 이앙시기에 따른 녹색미 비율은 6월 10일 이앙에서 높았으며, 질소시비량별로는 유의적인 차가 인정되지 않았다. 3. 녹색 현미수량은 6월 10일 이앙까지 이앙시기가 늦어질수록 증가하였으나 6월 15일 이앙에서는 감소하였고, 질소시비량이 많아질수록 증가하였다. 4. 녹색 현미수량 향상을 위한 적정 이앙시기는 6월 4일~6일, 적정 질소 시비량은 9 kg/10 a 이었다. 5. 수확시기에 따른 녹색 현미수량은 출수 후 37일 수확에서 가장 많았으며, 출수 후 37일 이후 수확에서는 급격히 감소하였다. 6. 녹색 현미수량 향상을 위한 적정 수확시기는 출수 후 35~37일이었다.
구름버섯의 균사체배양액과 자실체로부터 높은수율의 단백다당체를 얻기 위하여 균주 및 배지별에 따른 차이와 폐기물을 이용한 균배양에 대하여 실험을 실시한 결과를 요약하면 다음과 같다. 계통이 다른 4종의 균주 중에서 16002 균주가 0.58%로 가장 높은 수율을 보였으며 나머지 3균주 간에는 큰 차이가 없었다. 평판배지상에서 균사의 생장이 양호했던 배지들 중 액내 배양하여 단백다당체를 추출한 결과 CVT-III가 0.51%로 가장 양호했으며 각 배지간에는 큰 차이를 보였다. 약재추출박과 구름버섯의 자실체 추출박을 배지의 성분으로 이용했을 때 구름버섯의 추출박을 이용한 배지에서는 대조군에 비해 대등한 수율을 나타냈으며 인삼추출박을 첨가했을 때는 11.4-48%의 수율증가를 보였다. 인공재배를 한 자실체간에 있어 단백다당체의 수율을 비교했을 때 균사배양액에서와 같은 경향을 보였으며 높은 수율의 단백다당체를 얻기 위해서는 어린시기에 자실체를 수확하는 것이 효과적이었다.
기후변화에 따른 대기 온도 및 이산화탄소 농도의 상승은 농업 생산성에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. RCP 8.5 시나리오에 따른 21세기말(2071~2100) 기후조건에서는 전 생육기간에 걸쳐 군락광합성이 크게 증가하였으나 이러한 효과가 종실 수량 증가로는 이어지지 않았다. 특히 높은 광합성능으로 인한 바이오매스의 증가는 분지 수 확보에 긍정적으로 작용하여 협수와 립수는 큰 변동이 없었던 반면 립중은 단독 고온 조건과 유사하게 현저히 감소하였다. 이는 등숙기간 중 고온에 의한 동화산물의 축적 및 전류 불량이 주요 요인으로 판단된다. 이러한 결과는 미래 기후 환경에서 종실 수량 감소가 협수와 립수 보다는 립중의 감소에 의한 것임을 의미한다. 이와 같은 결과들은 우리나라 남부지역에서 기후변화에 따른 콩 생육의 불확실성을 해소하고 피해 대책을 마련하기 위한 기초자료로써 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
Recently, PE (polyethylene) film has been used increasingly in com cultivation. However, PE films often cause soil and environment contamination. In order to reduce this problem, many researches have been carrying out studies on biodegradable films (BF) that are easily decomposed by soil microorganisms. Therefore, this study was conducted to determine which BF is optimal for growth and yield of com crops while also having the highest rates of film decomposition. BFs Farmsbio (Farm Hannong), Heulgro Film (Sejin Bio), Vonto Film (Eco-Hansung) as well as a selected PE film were used in this study. For the control, we used crops grown without any kind of mulching. Experimental fields were fertilized according to conventional cultivation methods, tilled, and then covered by either BF or PE. After 1 week, com (cv. MIBECK2ho) at the 3-leaf stage (16 days after seeding) was transplanted. Plant height was measured at 18 and 32 days after transplanting and heading stages. Yield components and yield were also measured at harvest. In addition, pH, EC, and decomposition and light transmittance levels of films were investigated during the experimental period. Daily average temperature, relative humidity and organic matter in soils were also measured during the experimental period. There was no significant difference in plant height, heading date, and silking between crops with BFs and PE, but the crops grown with BFs and PE films reached higher growth parameters in a shorter amount of time than the crops in the non-mulching control. Additionally, there were no significant differences in yield components such as length of ears, ear width, ear weight, and yield in crops that were grown using films or crops in the control plot. Light transmittance and decomposition levels of films generally increased with time after transplanting, and was highest in the Heulgro film than other BFs. Soil pH and organic matter in crops using BFs and PE films were significantly higher than in the control plot at 99 and 113 days after transplanting. In general, the EC contents in the control plot was lower than in crops using BFs and PE films. The average daily moisture in soil was higher when BFs and PE films were used than in the control plot. However, the daily average soil temperature was higher in crops using BFs and PE films than in the control plots at the beginning of the experimental period, but there was no consistent difference in soil temperature towards the later part of the experimental period. Therefore, the BFs used in this study were shown to be helpful without causing negative impacts on the growth and yield of com.
Ethanol production using glycerol as a carbon source was performed by Enterobacter aerogenes immobilized on calcium alginate beads. To improve the ethanol production, the optimal conditions such as loading amount of immobilized cells and glycerol concentration were investigated. The optimal loading amount of immobilized cells and glycerol concentration were 10 mL of calcium alginate bead and 10 g/L, respectively. Consequently, glycerol consumption rate, ethanol concentration and yield were 0.32 g/$L{\cdot}h$, 3.38 g/L and 0.43 g/g on the batch production, respectively. Continuous production of ethanol was successfully achieved using two types of immobilized cell reactors (continuous stirred tank reactor and packed bed reactor) from 10 g/L of glycerol. In the continuous stirred tank reactor, glycerol consumption, ethanol concentration, specific productivity and yield were 9.8 g, 4.67 g/L, 1.17 g/$L{\cdot}h$, 0.48 g/g, respectively. The concentration of produced ethanol was 38-44% higher comparison to batch fermentation, and continuous stirred tank reactor showed better performance than packed bed reactor.
백강균(Beauveria bassiana)의 분생자병속 형성 조건 구명을 위해 본 실험을 수행하였다. 균은 제주도 설악산 일대에서 치사한 참매미로부터 분리되었다. 분생자병속 형성 유도 배지는 현미와 누에번데기를 원료로 하여 90:10 비율로 조제한 경우가 가장 효과적이었으며, 기타 배지 상에서는 분생자병속 발생이 관찰되지 않았다. 분생자병속은 공기 유입량이 최소일 때 형성이 효과적이었으며, 분생자병속 발생의 최적 온도는 $20^{\circ}C$, 배지 수분함량은 60% 및 조도 300 lux이었다. 또한, 증식에 활용한 종균은 액체배양균이 무성포자보다 분생자병속 형성에 더욱 효과적이었다.
Gel bead의 효율적인 이용을 목적으로 산소요구성이 전혀 다른 두 균주로 구성된 혼합고정화 배양계의 개발을 시도하였다. 호기성 균으로서 A. awamori, 혐기성균으로서 Z. mobilis를 사용하여 생전분으로 부터 에탄올 생산을 행한 결과는 다음과 같다. 두 균주의 최적 혼합비율은 A. awamori $1.25{\times}10^{9}\;spore/L-gel$, Z. mobilis 0.5g cell/L-gel이었다. 배양이 완료된 후의 gel bead 내의 균주 분포는 각각 혐기부와 호기부, 즉 gel bead의 표면부와 중심부로 생육장소가 구분되어 있었다. A-Z계의 배양에서는 에탄올의 수율이 낮았고, 균사가 gel bead로 부터 누출되었다. 배양 개시 후 36시간째에 배양기의 면전을 특수 제조한 check valve가 부착된 실리콘 plug로 교환하여 혐기적 배양을 행한 A-Z 36계에서는 gel bead로 부터 균사의 누출이 상당히 억제되었고, pH가 4.3을 유지하면서, 에탄올의 수율이 대조구 보다 약2배 높게 나타났다.
만가닥 버섯 추출물의 수율 및 전자공여작용, 총폴리페놀 함량, tyrosinase 저해작용, 갈색도, 아질산염 소거작용에 대하여 반응표면분석에 의해 추출조건을 최적화하였다. 만가닥 버섯의 경우 수율은 에탄올 농도에 가장 큰 영향을 받았으며, 전자공여작용의 경우 에탄올 농도가 높고 microwave power가 높은 조건에서 높은 추출률을 나타내었다. 갈변도 및 tyrosinase 저해작용의 경우 에탄을 농도가 증가할수록 microwave power가 증가할수록 더욱 크게 나타났다. 아질산염 소거 작용의 경우 에탄을 농도와 추출시간의 조건에 크게 영향을 받지 않는 것으로 판단되었으며 총 폴리페놀 함량은 에탄을 농도가 증가할수록 증가폭이 크고, microwave power가 증가할수록 추출물의 생리활성이 우수한 것으로 나타났다. 따라서 만가닥버섯의 최적 추출조건 범위는 microwave power 60.15~102.75 watt, ethanol 농도 53.20~64.01%, 추출시간 7.77분으로 예측되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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