본 연구에서는 국내 조림 수종인 백합나무를 바이오에탄올 생산용 자원으로 이용하고자 oxalic acid 전처리 방법을 도입하여 가능성을 타진하였다. $160^{\circ}C$에서 0.037 g/g oxalic acid로 20분 전처리하였을 때 $40.22g/{\ell}$의 발효가능한 당을 생산하였으며, 처리된 고형 바이오매스를 이용하여 동시당화발효를 수행한 결과 72시간 후 $8.6g/{\ell}$의 에탄올을 생산하였다. 같은 조건에서 반응시간을 증가시켜 40분 처리하였을 때 $32.66g/{\ell}$의 발효가능한 당을 생산하였고 동시당화발효로 72시간 후 $9.5g/{\ell}$의 에탄올을 생산하였다. 가수분해산물을 분석한 결과, 같은 조건에서 반응시간이 증가함에 따라 acetic acid, 5-HMF, furfural, total phenols와 같은 발효저해물질이 증가하였다. 이와 같은 발효저해물질은 반응시간보다는 초기 oxalic acid 첨가량에 영향을 받았다. Acetic acid 생산량은 저농도(0.013 g/g)의 oxalic acid를 사용하였을 때 $3.39{\sim}5.78g/{\ell}$로 나타났으며 xylose 분해산물인 furfural은 glucose의 분해산물인 5-HMF보다 2~3배 많게 가수분해산물에 존재하였다. 리그닌 분해산물로 예측되는 total phenols는 모든 조건에서 $5g/{\ell}$ 이상이 검출되었다. 가수분해산물과 동시당화발효로부터 에탄올 생산량을 분석한 결과 0.037 g/g oxalic acid로 20분 전처리한 가수분해산물과 고형 바이오매스로부터 가장 높은 에탄올 생산을 예측할 수 있다.
유기용매 전처리에 의한 목재 횡단면의 흡음성능과 구조적 특징의 변화를 관찰하고자 낙엽송과 백합나무로부터 원반형 시험편을 채취하였다. 탈 섬유소처리를 한 후 처리목재의 구조적 특징 변화를 관찰하고, 전달함수법을 이용하여 섬유방향 흡음율을 측정하여 이를 무처리 시의 결과와 비교하였다. 측정주파수범위(50~6,400 Hz)에서 유기용매 전처리 시험편이 무처리 시험편보다 높은 흡음율을 나타내었으며, 특히 2~4 kHz의 주파수영역에서는 90% 정도 높은 흡음율을 나타내었다. $70{\sim}120^{\circ}C$에서 유기용매 전처리한 목재는 무처리 목재와 비교하여 1.0% 미만의 중량 감소율을 보였고, 현미경에 의해 해부학적 구조 변화를 관찰할 수 있었다. 측정주파수영역에서의 흡음율 증가는 유기용매 전처리에 의한 목재의 구조적 변화에 의한 것으로 판단되었다.
잣나무, 리기다소나무, 낙엽송, 백합나무 등 수종과 두께가 다른 평단판 및 단판롤(롤 형태의 단판)을 고정형 마이크로파로 가열하여 가열 전후 형상, 표면 함수율, 함수중량 변화와 표면 열분포를 분석한 결과는 다음과 같다. 평단판의 경우 마이크로파 가열에 따른 품질상태는 비교적 양호한 것으로 나타났지만, 약간의 뒤틀림이 발생하였으며, 이는 비균일 건조응력에 따른 변형과 고정형 마이크로파 장비의 특성상 단판 형태로 가열 시 국부적인 조사가 이루어진 영향이 컸기 때문으로 판단된다. 단판롤 형태의 마이크로파 가열 특성은 가열 후 품질 모두 양호하였으며, 특히 평단판에서 나타난 뒤틀림 등의 결함은 없는 것으로 나타났다. 또한 열분포 및 확산 등이 매우 안정적으로 이루어진 것으로 판단되며, 이러한 열분포는 표면 함수율 분포 및 함수중량 감소에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 단판롤 형태는 수종 및 두께에 따라 출력과 조사시간 등 충분한 시험이 실시된다면, 고정형 장비에서도 충분한 건조효율을 나타낼 수 있을 것으로 판단된다.
SCB액비, 저장액비, 화학비료, 지하수 및 무처리에 따른 포플러 및 버드나무 클론, 백합나무의 생존율은 전체 평균 94.4%로 나타나 양호하였으며, 잎과 줄기의 비율은 각각 63.5%, 36.5%로 매년수확구의 식재당년 지상부 biomass는 잎의 비율이 높았다. 처리구별 줄기발생 수는 SCB액비, 저장액비, 화학비료, 지하수 및 무처리구가 평균 4.2, 4.6, 4.5, 4.7, 4.9개로 크게 차이가 나타나지 않았으며 버드나무 클론들의 줄기 수가 포플러 클론 및 백합나무 보다 많았다. 줄기직경과 지상부 biomass에 대하여 개체당 유도된 회귀모델을 통해 추정된 biomass 생산량은 화학비료>저장액비>지하수>SCB액비>무처리구 순으로 나타났다. 수종 및 클론별 지상부 biomass 생산량은 모든 처리구에서 현사시 클론들이 우수하게 나타났으며, SCB액비 처리에 따른 잎과 줄기의 질소함량을 분석한 결과 무처리구 보다 질소함 량이 높게 나타나 SCB액비에 함유된 질소를 체내에 흡수하는 것으로 판단된다. 따라서, SCB액비를 biomass 매년수확구에 처리한 결과 화학비료, 저장액비, 지하수 처리구보다 생산량이 적게 나타났지만 무처리구 보다는 생산량이 증가하여 향후 처리방법이나 적정 처리량 등을 구명하여 적용한다면 화학비료와 비슷한 효과를 얻을 수 있고 가축분뇨 처리비용도 절감할 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 본 연구는 biomass 매년수확구의 식재당년의 결과이며, 식재한 묘목의 수령이 증가하고 입지환경에 적응되면 바이오매스 생산량도 대폭 증가할 것이므로 이와 같은 연구가 반복적으로 수행되어야 보다 확실한 결과를 얻을 수 있을 것으로 생각된다.
5본의 백합나무 모수로부터 미숙종자 배양을 통한 체세포 배발생을 시험하였다. 두 가지 배지(MS 및 B5)에 2,4-D 및 TDZ의 농도별 조합처리로 캘러스 및 배발생 조직 유도를 시험하고 체세포배 유도, 발달 및 재분화에 미치는 명 암배양의 효과를 조사하였다. 캘러스 및 배발생 조직의 유도는 두 배지간 유의적인 차이가 없었으나 MS + 2,4-D 1.0 mg/L, TDZ 0.01 mg/L, 3% sucrose 조건에서 양호하게 나타났다. 캘러스 유도는 모수 몇 명 암배양에 따른 차이가 없었으나 배발생 조직의 유도는 암배양이 주효하여 명배양보다 약 2배의 효과가 있었고 모수간 55~72%까지 차이를 나타냈다. 체세포배 유도 및 정상적인 체세포배의 발달에 있어서도 모수의 영향을 받으며, 암배양이 필수적인 것으로 나타났고, 해부학적인 관찰을 통해 확인할 수 있었다. 본 실험 결과는 백합나무 체세포배 유도에 있어 모수의 선택과 암배양이 중요한 요인임을 시사해 준다.
제지슬러지 비료의 포장 시비에 따른 묘목 생육 효과를 조사하였다. 시비에 쓰인 두가지 슬러지비료 중 하나는 슬러지퇴비이며 다른 한 가지는 슬러지에 몇가지 유,무기양교를 첨가하여 펠렛 형태로 성형한 것이다. 시비 처리 유형은 총 6가지로 슬러지퇴비, 슬러지퇴비+슬러지펠렛비료, 슬러지퇴비+슬러지펠렛비료 2회시비, 슬러지펠렛비료, 슬러지펠렛비료 2회시비 및 무시비구로 구분되었다. 연구 대상 수종은 3가지로 관목성 활엽수인 쥐똥나무와 교목성 활엽수인 튜립나무 각각 1-0묘, 침엽수로 스트로브잣나무 2-2묘를 사용하였다. 묘목은 새로 개간하여 양료가 거의 없는 척박한 포지에 수종 별, 처리 별로 $1m{\times}1m$ 방형구 3반복 씩 식재하였다. 처리 유형에 따른 차이는 있지만 슬러지비료를 시비한 후에 시험 포지의 토양 비옥도와 화학적 성질은 현저하게 개선되었다. 근원경과 묘고는 생육 기간중 반복적으로 5회까지 측정되었으며 분산분석과 Duncan의 다중검정을 통해 통계학적으로 분석되었다. 쥐똥나무의 근원경과 튜립나무의 근원경 및 묘고는 제 2차 측정시까지 처리 평균치 간에 통계학적인 유의차를 보이지 않았다. 그러나 그 이후 5차 측정까지 이들의 생장은 처리 간에 상당한 차이를 보이고 그 차이는 통계학적으로 고도의 유의성을 보였다. 쥐똥나무의 묘고생장에서 그 통계학적인 차이는 더욱 빨리 제 2차 측정 시부터 인정되었다. 슬러지퇴비+슬러지펠렛비료(2회)시비구는 시비 처리 이후 항상 최고 생장치를 보였다. 위에 언급된 두 활엽수종의 근원경 및 묘고 생장 촉진에 슬러지펠렛비료는 슬러지퇴비 보다 효과적이었다. 스트로브잣나무의 근원경과 묘고생장은 슬러지비료 시비에 거의 영향을 받지 않았다. 이는 다른 두 활엽수종과는 다른 스트로브잣나무의 독특한 생장 패턴에 기인하는 것으로 생각된다.
기내배양된 식물체의 순화는 클론임업을 위한 건전한 식물체 생산에 중요하며 기내의 미세환경이 차후 기외생장에 영향을 미친다. 기외생장에 미치는 기내 환경조건을 모니터링하기 위하여 백합나무 어뢰형 체세포배를 재료로 반고체배지(SS), 순간침지 생물반응기(TIB), 연속침지 생물반응기(CIB)에서 배양시키고 식물체를 재생하여 배양 방식에 따른 순화 식물체의 생장을 비교하였다. 결론적으로 기내배양 조건에 따라 차 후 순화 식물체의 형태적 특성, 기공전도도, 증산율 및 엽록소 함량에 영향을 받는 것으로 나타났다. CIB에서 배양된 식물체는 순화식물에서 바이오매스 생장이 가장 낮은 것으로 나타났다. CIB 배양 식물체의 순광합성율은 SS와 TIB 배양 식물체와 같은 것으로 나타났다. 그러나, 기공전도도, 증산율, 세포간 air space에서의 이산화탄소 부분압은 SS와 TIB 배양 식물체보다 낮은 것으로 나타났다. 결론적으로, TIB의 배양체는 여러 가지 생장특성에서 SS 배양체 보다 높거나 다소 낮은 값을 보여 SS, CIB 배양체보다 건전한 식물체 생산이 가능한 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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