• 제목/요약/키워드: the Solar System

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아로니아 베리 열매 및 잎 추출물의 항산화 활성 (Antioxidative Activities of Aronia melanocarpa Fruit and Leaf Extracts)

  • 이혜미;공봉주;권순식;김경진;김해수;전소하;하지훈;김진숙;박수남
    • 대한화장품학회지
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    • 제39권4호
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    • pp.337-345
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    • 2013
  • 본 연구에서는 아로니아 베리 열매 및 잎 추출물의 항산화 활성을 비교 연구하였다. 아로니아 베리 열매의 에틸아세테이트 분획 및 아글리콘 분획의 free radical 소거 활성($FSC_{50}$)은 각각 16.29 ${\mu}g/mL$ 및 12.29 ${\mu}g/mL$이었으며, 열매추출물의 free radical 소거활성은 잎 추출물 경우보다 높게 나타났다. Luminol-의존성 화학발광법을 이용한 $Fe^{3+}-EDTA/H_2O_2$계에서 생성된 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)에 대한 아로니아 베리 열매 추출물의 총 항산화능($OSC_{50}$)은 에틸아세테이트 분획의 경우 2.86 ${\mu}g/mL$, 아글리콘 분획은 1.80 ${\mu}g/mL$로, 아글리콘 분획의 총항산화능은 ascorbic acid (1.50 ${\mu}g/mL$)와 비슷한 활성을 나타내었다. 총항산화능에서도 열매 추출물이 잎 추출물 보다 활성이 높은 것으로 나타났다. 사람 적혈구의 $^1O_2$로 유도된 세포손상에 대한 보호 효과 실험에서 열매의 아글리콘 분획은 농도의존적(5 ~ 50 ${\mu}g/mL$)으로 세포보호 효과를 나타내었다. 열매 아글리콘분획의 ${\tau}_{50}$은 10 ${\mu}g/mL$에서 72.3 min으로 지용성 항산화제로 알려진 (+)-${\alpha}$-tocopherol (38.0 min)보다 1.9 배 더 큰 세포보호 효과를 나타내었다. 이상의 결과들은 아로니아 베리의 열매 추출물이 잎 추출물보다 높은 항산화능을 나타내며, 태양 자외선에 노출된 피부에서 발생되는 $^1O_2$를 포함하는 ROS에 대항하여 세포를 보호함으로써 기능성 항산화 화장품 소재로서의 응용 가능성이 있음을 시사한다.

땅콩나물 뿌리 추출물의 세포 보호 효과 (Cellular Protective Effects of Peanut Sprout Root Extracts)

  • 조나래;박찬일;박채원;신동한;황윤찬;김용현;박수남
    • 공업화학
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    • 제23권2호
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    • pp.183-189
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    • 2012
  • 본 연구에서는 땅콩나물 뿌리 추출물의 세포보호 작용 및 항산화능에 관한 연구를 수행하였다. Rose-bengal로 증감된 사람 적혈구의 광용혈에 대한 땅콩나물 뿌리 추출물의 세포 보호 효과를 측정하였다. 에틸아세테이트 분획(5~50 ${\mu}g/mL$)은 농도-의존적으로 세포보호 효과를 나타냈으며, 특히 아글리콘(aglycone) 분획은 5~50 ${\mu}g/mL$의 농도 범위에서 현저한 세포보호 활성을 나타내었다. 그리고 땅콩나물 뿌리의 모든 분획은 지질 과산화 연쇄반응의 차단제인 (+)-${\alpha}$-tocopherol보다도 효과적이었다. Luminol 화학발광법을 이용한 $Fe^{3+}$-EDTA/$H_2O_2$ 계에서 생성된 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)에 대한 땅콩나물 뿌리 추출물의 활성산소 소거활성을 측정하였다. 추출물 중 에틸아세테이트 분획($OSC_{50}$; 1.59 ${\mu}g/mL$)은 강력한 항산화제로 알려진 L-ascorbic acid (1.50 ${\mu}g/mL$)와 비교할 때 유사한 활성산소 소거활성을 보여주었다. 반면에, free radical (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH) 소거활성($FSC_{50}$)의 크기는 (+)-${\alpha}$-tocopherol > 80% MeOH 추출물 > 아글리콘 분획 > 에틸아세테이트 분획 순으로 나타났다. 이상의 결과들은 땅콩나물 뿌리 추출물이 $^1O_2$ 및 다른 활성산소종을 소거하고 활성산소종에 대항하여 세포막을 보호함으로써 생체계, 특히 태양 자외선에 노출된 피부에서 항산화제로써 작용할 수 있음을 시사한다.

고콜레스테롤식이를 급여한 흰쥐에서 Bacillus subtilis DJI 이용하여 제조한 청국장의 항산화효과 (Antioxidative Effects of Chungkukjang Fermented Using Bacillus subtilis DJI in Rats Fed a High Cholesterol Diet)

  • 김아라;이재준;장해춘;이명렬
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제38권12호
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    • pp.1699-1706
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    • 2009
  • 본 연구는 고콜레스테롤식이를 급여한 흰쥐에게 B. subtilis DJI로 발효한 청국장에 소금의 종류를 달리하여 제조한 DJI 청국장 분말을 함께 급여하였을 경우 항산화효과에 미치는 영향을 알아보고자 정상군(N), 대조군(C), 고콜레스테롤과 무염 DJI 청국장식이군(C-CJN), 고콜레스테롤과 천일염 첨가 DJI 청국장식이군(C-CJS), 고콜레스테롤과 정제염첨가 DJI 청국장식이군(C-CJR) 및 고콜레스테롤과 시판청국장식이군(C-CCJ)으로 6군으로 나누어 4주간 실시하였다. 체중증가량과 식이섭취량은 청국장을 급여한 군들이 정상군과 대조군에 비하여 저하되었다. 식이효율은 실험군 간의 차이가 없었다. 혈청 중 AST와 ALT 활성은 고콜레스테롤과 청국장을 함께 급여한 군들이 대조군에 비하여 저하된 경향이었으며, 정상군과는 유사한 경향을 나타내었다. 고콜레스테롤 급여로 인하여 정상군에 비하여 대조군의 간 조직 중 SOD와 catalase 활성은 증가되었고, 증가되어진 SOD와 catalase 활성은 고콜레스테롤과 청국장을 함께 급여하였을 경우에는 감소되었다. 간 조직 중 GSH-Px와 XO 활성 및 GSH 함량은 각 실험군 간에 유의차를 보이지 않았다. 간 조직 중 과산화지질 함량은 대조군이 가장 높았으나, 고콜레스테롤과 DJI 청국장 혹은 시판청국장을 함께 급여하였을 경우에는 생성이 억제되었다. 간 조직 중 리포푸신 함량은 실험군 간의 유의차가 없었으나, 뇌 조직 중 리포푸신 생성량은 청국장 분말 급여로 저하되었으며 DJI 청국장 중 무염청국장군과 천일염 첨가 청국장군이 리포푸신 생성량을 가장 많이 억제하였다. DJI 청국장의 항산화효과와 노화억제효과는 시판청국장과 비슷한 경향을 나타내었다. DJI 청국장군 간에는 항산화효과 차이가 없었다. 이는 청국장 발효 후 첨가한 소금이 청국장이 가지고 있는 항산화력에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이상의 결과 DJI 청국장과 시판청국장 분말은 고콜레스테롤식이로 유도된 산화적 손상에 대한 보호효과와 노화 억제효과가 있는 것으로 생각되어진다.

$^1O_2$으로 유도된 사람 적혈구의 광용혈에 있어서 대두의 아이소플라본인 제니스테인의 보호작용 (Protective Effect of Isoflavone, Genistein from Soybean on Singlet Oxygen Induced Photohemolysis of Human Erythrocytes)

  • 박수남
    • 한국식품과학회지
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    • 제35권3호
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    • pp.510-518
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    • 2003
  • 자외선에 노출된 피부에서 생성된 활성산소종에 의한 산화적 스트레스는 세포 구성 성분들을 손상시키고 궁극적으로는 피부 광노화 및 발암을 야기시킬 수 있다. 이 연구에서는 대두(Glycine max MERRILL)의 성분인 genistein(4',5,7-trihydroxyisoflavone)을 포함하는 몇 가지 천연 황산화제들에 대하여 로즈벵갈로 증감된 사람 적혈구의 광용혈에 대한 보호효과를 조사하였다. Genistein$(10-100\;{\mu}M)$은 농도-의존적으로 광용혈을 억제하였다. 그리고 지질 과산화 연쇄반응의 차단제인 ${\alpha}$-tocopherol보다도 더 효과적이었다. 그러나, Genitein의 배당체인 genistin, 소용성 항산화제인 L-ascorbate, 철-킬레이트제인 sodium phytate는 광용혈에 대하여 보호 효과를 나타내지 않았다. 오히려 보다 높은 농도$(500\;{\mu}M)$에서는 L-ascorbate와 sodium phytate 모두 광용혈을 촉진시켰다. 반면, $^1O_2$ 소광제로 알려진, ${\alpha}$-carotene 3,3'-diol은 현저한 보호 효과를 보여주었다. 이 결과는 로즈벵갈로 증감된 광용혈에 있어서 $^1O_2$이 중요함을 가리킨다. Luminol-의존성 화학발광법을 이용하여, $Fe^{3+}-EDTA/H_2O_2$ 계에서 생성된 ROS에 대한 몇가지 천연 항산화제들의 ROS 소거활성을 측정하였다. 활성 산소 소거활성$(OSC_{50})$의 크기는 sodium phytate > L-ascorbate>${\alpha}$-tocopherol > genistein > genistin순이었다. Gnistein, genistin, ${\alpha}$-tocopherol, L-ascorbate 및 sodium phytate의 활성산소 소거활성$(OSC_{50})$은 각각 41.0, 109.0, 9.0, 5.2, 및 $0.56{\mu}M$이었다. Free radical 소거활성$(FSC_{50})$의 크기는 L-ascorbate > ${\alpha}$-tocopherol > genistein > genistin순으로 나타났다. 이상의 결과들은 genistein이 $^1O_2$ 혹은 다른 ROS를 소거함으로써 그리고 ROS에 대항하여 세포막을 보호함으로써 생체계, 특히 태양 자외선에 노출된 피부에서 항산화제로서 작용할 수 있음을 가리킨다.

통풍과 차양이 하절기 옥외공간의 평균복사온도에 미치는 영향 (The Influence of Ventilation and Shade on the Mean Radiant Temperature of Summer Outdoor)

  • 이춘석;류남형
    • 한국조경학회지
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    • 제40권5호
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    • pp.100-108
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    • 2012
  • 통풍과 차양이 하절기 옥외공간에서 인간이 느끼는 온열쾌적성에 어떤 영향을 미치는지를 객관적으로 검증하기 위하여 통풍과 차양을 달리한 실험구를 조성하고 흑구온도와 기온 및 풍속을 측정하여 평균복사온도를 환산하여 비교 분석하였다. 미기후 측정을 위하여 개방된 잔디밭에 철제 각관을 이용하여 가로${\times}$세로${\times}$높이가 각각 $3m{\times}3m{\times}1.5m$인 프레임을 구성하고, 투명 폴리에틸렌 필름과 농업용 차광막을 이용하여 통풍과 차양의 조건을 달리한 네 가지의 실험구를 조성하였다. 각 실험구 내 중심부 지면으로부터 1.2m 높이에서 베인형 풍속계와 흑구, 측온저항체(PT-100)를 이용하여 2011년 5월 1일부터 동년 9월 30일까지 풍속과 기온, 흑구온도를 매 분 단위로 계측하였다. 기상조건과 계측자료의 유효성 등을 고려하여 총 44일 동안의 13,262건의 자료를 바탕으로 실험구별 일중 시계열적 변화를 분석하였으며, 낮 시간에 해당되는 오전 7시부터 오후 8시까지의 7,172건의 자료를 바탕으로 실험구에 따른 통계적 차이를 해석하였다. 아울러 햇볕이 가장 강렬한 시간대인 오전 11시부터 오후 4시까지의 자료를 바탕으로 평균복사온도와 풍속 및 일사량과의 관계를 분석하였다. 평균복사온도를 기준으로 해석했을 때, 통풍이 차단된 노지에서의 측정기간 중 최고값이 $58.84^{\circ}C$까지 상승한 반면, 차양이 적용되고 통풍이 원할한 실험구의 최고값은 $42.94^{\circ}C$였다. 시험결과를 종합하면, 하절기 옥외공간에서 낮 동안의 평균복사온도에 있어서 차양에 의해서는 최대 $13^{\circ}C$, 평균 $9^{\circ}C$의 냉각효과가 발생한 반면, 방풍에 의해서는 반대로 평균 약 $3^{\circ}C$의 가열효과가 있는 것으로 정리되어, 통풍이 되지 않는 태양직사광 지역은 바람이 원활하게 통하는 그림자 지역 보다 최대 $16^{\circ}C$까지 높은 것으로 나타났다. 결론적으로 본 연구를 통해서 하절기 옥외공간의 열쾌적성을 개선하는데 차양이 가장 중요하며, 그 다음이 통풍이라는 사실을 파악할 수 있었다. 따라서 옥외공간에 더 많은 녹음수와 숲을 조성하여 그림자 지역을 증가시킴으로써 인간의 하절기 옥외활동에 많은 제약을 주고 있는 불필요한 열에너지를 현격하게 저감시켜 쾌적한 미기후를 효과적으로 조성할 수 있으며, 나아가 정교하게 조성된 바람길이나 통풍 시스템을 적용한다면 도시 전체의 열환경도 효과적으로 개선할 수 있을 것이다.

국제법상 우주자원개발원칙 (Principles of Space Resources Exploitation under International Law)

  • 김한택
    • 항공우주정책ㆍ법학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.35-59
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    • 2018
  • 미국의 2015년 "상업적 우주발사 경쟁력 법"(CSLCA)나 2017년 룩셈부르크의 우주자원의 탐사 및 활용에 관한 법에서 명시된 바와 같이 자국민은 물론 타국이 운영하는 기업에게도 우주자원의 상업적 탐사와 이용할 수 있도록 허용하는 조항은 우주조약(OST) 제2조 및 달협정(MA) 제11조 2항의 우주 및 천체의 비전유원칙에 위반되는 조항인가 하는 점이 중요한 문제이다. CSLCA는 이 법에 의해 특정 천체에 대한 주권이나 점유권, 사법권을 주장하거나 소유를 주장할 수 없다고 분명하게 명시하고 있다. OST 제2조의 비전유원칙에 의하여 달과 다른 천체들이 무주지(res nullius)에서 국제공역(res extra commmercium)으로 전환되는 법적 지위를 가짐으로써 우주와 천체는 마치 공해와 같이 각 국가가 이곳을 전유할 수는 없으나, 이곳의 자원을 자유롭게 이용할 수 있게 되었다. 그러면 OST 제2조의 비전유원칙은 비당사국도 구속하는 조항인가 하는 점인데 다수의 학자들은 동 원칙은 국제조약상 규범은 물론 모든 국가들을 구속하는 국제관습법으로 심지어는 강행규범(jus cogens)으로 발전된 조항이라고 보고 있는데 필자도 이에 동의하는 바이다. 우주 및 천체의 지위가 마치 해양법상 공해에 적용되는 res extra commmercium이기 때문에 어느 국가나 사기업 또는 개인이 우주 및 천체의 비전유원칙을 존중하는 한 그곳의 사용 및 수익행위를 할 수 있다면 우주 및 천체에 접근하지 못하는 국가나 개인 또는 사기업체들은 후발주자로서 손해를 크게 보게 될 것이고 이렇게 방치될 경우 우주개발국의 무제한의 우주자원채취는 우주자원이 고갈되는 상태를 불러일으킬 것이 분명하다. 이를 극복하기 위하여 인류공동유산(CHM)개념이 도입된 MA가 등장한 것인데, 심지어 MA 제정에 참가한 국가들마저 동 협정의 조약당사국이 되기를 꺼려하고 있는 것이 현실이다. 우주와 천체가 마치 공해와 같이 각 국가가 이곳을 전유할 수는 없으나, 이곳의 자원을 자유롭게 이용할 수 있게 되는 곳이라면 만일 미국의 어느 기업체가 미국의 승인을 얻어 달의 일부 중 가장 좋은 지점을 확보하고 자원을 수집할 때, 타국 기업체도 이에 접근할 수 있는가? 그리고 일정지역이란 달에서 어느 정도 크기의 영역인가? 그리고 얼마동안 수집할 것인가? 현재 국제우주법체계에서는 '선착순의 원리'(first come, first served)에 따라 이를 허용하는 수밖에 없을 것이다. 따라서 이제 국제공동체는 국가들의 우주활동 중 예견되는 분쟁해결을 위한 국제회의를 조만간 개최하여야 하며, 조약으로 해결할 수 없는 우주법 문제들을 선언 및 결의와 같은 연성법(soft law)을 통해서라도 조속히 이 문제를 해결해야 할 것이다.

만 입구에서 부유퇴적물 거동과 플럭스: 한반도 서해 남부 함평만의 여름철 특성 (Summer-Time Behaviour and Flux of Suspended Sediments at the Entrance to Semi-Closed Hampyung Bay, Southwestern Coast of Korea)

  • 이희준;박은순;이연규;정갑식;추용식
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제5권2호
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    • pp.105-118
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    • 2000
  • 반폐쇄형의 함평만 입구를 가로지르는 두 개의 정점(H1, H2)에서 1999년 8월 12-13일 대조기에 각각 한 조석주기동안 물리적 특성과 부유퇴적물의 농도변화에 대한 정선관측을 실시하였다. 수온과 염분의 조석변화는 각각 26.0-27.9$^{\circ}C$, 30.9-31.5 범위에서 창조시 저온과 고염분의 외해수 그리고 낙조시 고온과 저염분의 연안수 특성을 보이며, 복사열이 강한 여름철임에도 불구하고 강한 조류의 혼합작용으로 인해 수괴의 수직적 혼합이 잘 이루어지고 있다. 부유퇴적물의 농도는 표층에서 낮고 저층으로 향하면서 높아지며 수층별로 뚜렷한 차이를 보이고 있다. 불량한 분급도를 보이는 부유퇴적물은 대부분 극세립- 세립실트(>40%)로 구성되어 있는 가운데, 점토 크기 이하(<4 ${\mu}m$)의 세립자들은 에너지가 약한 정조시에 상호간의 결합을 통해 입자 덩어리를 형성하고 있다. 조석별 평균유속의 세기는 남서쪽 정점 H1의 경우 낙조류가 창조류에 비해 수층에 따라 23-59${\%}$ 우세한 반면, 정점 H2에서는 오히려 창조류가낙조류에 비해 27-37${\%}$ 우세한 비대칭성을 보이고 있다. 이에 따른 각 정점에서 계산된 잔여유속은 정점 H1에서 아주 큰 값(-10${\sim}$-20 cm $s^{-1}$)으로 외해쪽으로 향하고 있는 반면, 정점 H2에서는 내만쪽으로 향하는 미약한 흐름(<5 cm $s^{-1}$)이 존재한다. 한편, 부유퇴적물의 농도변화는 남서쪽(H1)에서 낙조시에 비해 창조류를 따라 외해로부터 유입되는 양이 많고, 정점 H2에서는 창조시에 비해 낙조류를 따라 외해로 유출되는 양이 훨씬 높게 나타나고 있다. 잔여유속과 부유퇴적물의 농도를 고려한 부유퇴적물의 순이동률($f_{s}$)은 모든 정점에서 수층에 따라 -1.7 ${\sim}$-15.6${\times}$$10^{-3}$ kg $m^{-2}$ $s^{-1}$ 속도로 일관되게 외해쪽으로 향하고 있으며, 북동쪽에서 보다 빠른 이동률을 보이고 있다. 부유퇴적물의 순이동량($\c{Q}_{s}$)은 정점 H1과 H2에서 각각 0.37${\times}$$10^{3}$, 0.21${\times}$$10^{3}$ kg $m^{-1}$의 양이 여름철 대조기 한 조석주기동안에 외해로 빠져나가고 있는 것으로 나타났다. 함평만 입구에서 여름철임에도 불구하고 부유퇴적물이 외해쪽으로 이동되고 있는 것은 내만에 발달되어 있는 조간대의 침식을 의미하는 것으로서, 지금까지 서해안 조간대에서 보고되고 있는 일반적인 여름철 퇴적현상과는 상이한 결과를 나타내고 있다.

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주요 북방형목초의 건물수량 , 화학성분 및 Net Energy 축적에 관한 연구 I. 기상환경 및 예취관리에 따른 건물 및 에너지 생산성 변화 (Studies on Dry Matter Yields , Chemical Composition and Net Energy Accumulation in Three Leading Temperate Grass Species I. Influence of meteorolgical factors on the dry matter productivity and net energy value under different cutting management)

  • ;;김정갑
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.103-110
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    • 1986
  • 본(本) 시험(試驗)은 기상환경(氣象環境) 및 예취관리(刈取管理)가 주요(主要) 북방형(北方型) 목초(牧草)의 물질생산성(物質生産性)과 에너지가치(價値)에 미치는 영향(影響)을 구명(究明)코자 한국(韓國)의 Suweon, Cheju 및 Taekwalyong과 서독(西獨)의 Freising 및 Braunschweing에서 $1975{\sim}$79년간(年間) 동시(同時)에 실시(實施)되었다. 공시초종(供試草種)은 orchardgrassm perennial ryegrass 및 meadow fescue로 예취방법(刈取方法)은 방목기(放牧期)(년(年)$6{\sim}7$회(回)), silage 기(期)(년(年)$4{\sim}5$회(回)) 및 건초기이용(乾草期利用)(년(年) 3회(回))으로 구분(區分), 분할구(分割區) 배치법(配置法) 4반복(反復)으로 시험(試驗)을 실시(實施)하였는바 얻어진 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 한국(韓國)에 있어서 orchardgrass, perennial ryegrass 및 meadow fescue의 생산성(生産性)은 예취관리(刈取管理)와 재배기간중(栽培期間中)의 기상환경(氣象環境)에 의(依)해 가장 큰 영향(影響)을 받았다. 환경요인중(環境要因中) 온도(溫度) 및 강수량(降水量)은 수량(收量)을 좌우(左右)하는 가장 중요(重要)한 기상요인(氣象要因)에 속하며 일조시간(日照時間), 일사량(日射量), 재배년도등(栽培年度等)도 요인상호간(要因相互間)의 interactions에 의(依)해 목초생산성(牧草生産性)에 큰 영향(影響)이 미쳤다. 2. 초종별(草種別) 건물수량(乾物收量)은 orchardgrass가 지역평균(地域平均) 875kg/10a을 생산(生産) perennial ryegrass 및 meadow fescue에 비해 각각(各各) 32% 및 27%가 높았다. 한편 orchardgrass는 년차별(年次別) 수량변이(收量變異)가 적은데 반(反)해 perennial ryegrass 및 meadow fescue는 초년도(初年度)(1976)에 비해 1977년(年)에는 각각(各各) 65.5% 및 29%의 수량감소(收量減少)가 있었다. Freising 및 Braunschweig에서는 각(各) 초종(草種) 공(共)히 년도(年度)가 경과(經過)됨에 따라 증가(增加)되는 경향(傾向)이었다. 3. 예취방법별(刈取方法別) 목초생산성(牧草生産性)은 초종(草種)에 따라 차이(差異)가 있어 orchardgrass는 건초기(乾草期)에 년(年)3회(回), perennial ryegrass 및 meadow fescue는 silage 기(期)에 년(年) $4{\sim}5$회(回) 이용(利用)함으로서 가장 높은 수량(收量)을 얻을 수 있었다. Freising 및 Braunschweig 지방(地方)의 예취방법별(刈取方法別) 공시초종(供試草種)의 평균(平均) 건물수량(乾物收量)은 각각(各各) 1326(년(年)3회(回)이용(利用)), 1175(년(年)$4{\sim}$ 5회(回))및 1,098kg/10a(년(年)$6{\sim}$7회(回))이었다. 4. 목초(牧草)의 화학성분(化學成分) 및 energy concentration은 환경요인(環境要因)과 예취관리(刈取管理)에 따라 큰 차이(差異)가 있다. 가소화단백질(可消化蛋白質) 수량(收量)은 각지역(各地域) 공(共)히 방목기(放牧期)의 잦은 예취(刈取)에서 가장 높았다. Net energy 수량(收量)은 Freising(서독(西獨))에서는 건초기이용(乾草期利用)이 각각(各各) 694(orchardgrass), 665(perennial ryegrass) 및 623 kStE(meadow fescue)을 생산(生産) 가장 좋았는데 비해 Cheju, Suweon 및 Taekwalyong 지방(地方)에서는 방목기(放牧期) 및 silage 기(期) 이용(利用)이 건초기이용(乾草期利用)보다 유리(有利)하였다.

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시뮬레이션 모형에 의한 온실의 열환경 분석 (Analysis of Greenhouse Thermal Environment by Model Simulation)

  • 서원명;윤용철
    • 생물환경조절학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.215-235
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    • 1996
  • 본 연구에서 수행한 Model 시뮬레이션에 의한 열환경 분석 기법은 지역별로 다양한 기상여건 하에서 대상온실의 난방 및 냉방부하를 보다 합리적으로 예측할 수 있을 뿐만 아니라 냉방이나 난방용 시스템의 결정을 비롯한 난방대책을 수립하고, 에너지 이용 전략의 수립이나 계절적인 작부계획 수립, 온실산업용 적지선정 등에 유익하게 활용될 수 있을 것이라 판단된다. 본 연구에서는 온실의 적극적인 환경조절 유형을 난방과 냉방의 두 가지로 대별하고, 난방 소요열량 산정을 비롯하여 야간의 보온 커튼효과, Heating Degree-Hour 산정 등 난방과 관련된 시뮬레이션은 동적 모형을 이용하여 시간별, 일별 및 월별로 검토하였으며, 환기를 비롯한 차광, 증발냉각시스템의 효과 분석은 정적모형을 이용하여 검토하였다. 특히 하절기 지하수와 같은 저온수를 직접 이용하거나 Heat Pump를 통하여 확보될 수 있는 저온수를 이용하여 온실의 피복면에 살수함으로서 확보할 수 있는 온실냉방효과를 검토하는 데는 1.2m$\times$2.4m 크기의 모형온실을 제작하여 기초실험을 수행함으로서 동절기의 수막시스템의 보온효과와 마찬가지로 하절기 냉방 효과를 거둘 수 있다는 가능성을 확인하였다. 본 연구에 활용된 온실의 수치 환경모형 중 난방관련 시뮬레이션용 동적 수치모형은 소기의 목적을 달성하는데 충분히 응용될 수 있는 이론모형이다. 이 이론모형이 범용성이 높은 것은 온실 내ㆍ외의 미기상 변화, 특히 난방이나 냉방이 본격적으로 요구되는 기간동안에 온도, 습도, 일사, 풍속 등의 미기상 인자들을 면밀하게 관찰하여 실측된 자료를 바탕으로 개발되었고, 다양한 자료에 의해 충분히 검정되었기 때문이다. 본 연구에서는 경남 진주지역의 어느 특정 기간(1987년)의 시간별 기상자료를 중심으로 온실의 열적 환경변화에 대한 수치모형 시뮬레이션을 실시하였으며, 아직 수치모형에 의한 시뮬레이션이 불가능한 일부 냉방효과를 검토하는 데는 모형 실험을 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 주간과 야간의 설정온도를 달리하고 다단계 변온조절방식으로 시뮬레이션을 행한 결과 난방 소요열량은 난방 설정온도에 따라 현저한 차이를 보였다. 특히 주간 설정온도에 비하여 야간 설정온도가 난방 소요열량에 예민하게 영향을 미치므로 야간의 설정온도 결정에 신중을 기해야 할 것으로 판단된다. 2. 기존의 Heating Degree-Hour 자료는 평균 외기온을 중심으로 임의의 설정온도에 대하여 산정된 값이므로 난방 소요열량에 대한 상대적인 비교수단은 되나 고려되는 기상인자의 제한과 설정온도의 임의성 때문에 실용성이 부족하다. 따라서 본 연구에서 제시된 것처럼 온실 주변의 제반 미기상 인자나 경계조건이 반영됨은 물론 작물의 생육상태 및 구체적인 설정온도까지도 고려하는 동적 수치모형으로 시시각각으로 예측된 실내기온을 중심으로 재배기간 동안의 난방열량을 적산함이 합리적이라 판단된다. 기존의 MDH 자료로 난방 설계를 할 경우에는 지나치게 과잉설계 될 가능성이 있다. 3. 산정된 난방 소요열량은 물론 커튼의 보온성능도 월별 기상여건에 따라 현저한 차이를 보이며, 시뮬레이션에 이용된 커튼의 경우 높은 보온효과를 보임으로서 년 평균 50% 이상의 난방 에너지를 절감할 수 있으며, 동절기 3-4개월의 집중 난방기에 에너지가 크게 절감됨을 발견할 수 있다. 4. 고온기 환기성능은 온실의 구조, 기상조건, 작물의 생육상태 등에 따라 다소의 차이가 있으나 환기율에 의해 크게 좌우되며, 시뮬레이션에 이용된 두 가지 농가보급형 온실 모두 환기율의 증가에 따른 실내기온의 강하 효과가 환기율이 1회/min 정도를 넘어서면서 급격히 둔화되는 현상을 보인다. 이는 기존에 권장되고 있는 적정 환기율인 1회/min 전후의 환기 시스템을 갖추는 것이 합리적임을 확인해 준다. 5. 작물이 성숙된 유리온실에서 외기의 상대습도가 50%인 쾌청한 주간동안 연속적으로 1회/min로 환기를 시킬 경우 실내기온 36.5$^{\circ}C$의 대조구에 비한 온도강하는 50% 차광만 했을 시 2.6$^{\circ}C$이고 효율 80%의 Pad & Fan 시스템만 작동시 6.1$^{\circ}C$ 정도이며, 차광과 냉각시스템을 동시에 작동시는 약 8.6$^{\circ}C$로서 외기온보다 3.3$^{\circ}C$가 낮은 28$^{\circ}C$까지 실내온도를 낮출 수 있으나, 동일 조건하에서 외기의 상대습도가 80%로 높은 경우에는 Pad & Fan시스템에 의한 온도강하가 2.4$^{\circ}C$에 불과하여 50% 차광하에서도 외기온 이하로 실내온도를 낮출 수 없음을 알 수 있다. 6. 하절기 3개월(6/1-8/31)동안 Pad & Fan 시스템의 냉방효과($\Delta$T)는 설정된 작동 온도에 따라 다소 차이를 보일 것으로 예상되나 본 시뮬레이션에서 설정한 시스템의 작동 온도 27$^{\circ}C$에서 상대습도와의 상관관계는 대략 다음과 같았다: $\Delta$T= -0.077RH+7.7 7. 전형적인 하절기 주간기상 하에서 경시적 냉방효과를 분석한 결과 환기만으로는 실내기온을 외기온 보다 5$^{\circ}C$ 높게 유지하는 정도가 고작이고, 차광이나 증발식 냉방시스템 만으로는 작물이 성숙한 단계에서조차도 외기온 이하로 떨어뜨리기가 어려우나 차광과 아울러 증발식 냉방을 병행할 경우에는 작물상태에 따라 다소 차이는 있지만 실내기온을 외기온보다 2.0-2.3$^{\circ}C$ 낮게 유지할 수 있음을 발견할 수 있다. 8. 일사가 차단된 27.5-28.5$^{\circ}C$의 외기온하에서 6.5-8.5$^{\circ}C$의 냉수를 온실 바닥면적 1$m^2$당 1.3 liter/min의 유량으로 온실표면에 살수했을 때 실내기온을 외기온보다 1$0^{\circ}C$ 낮은 16.5-18.$0^{\circ}C$ 정도로 낮출 수 있었다. 앞으로 살수 수온(T$_{w}$ )이나 외기온(T$_{o}$ ) 뿐만아니라 살수율(Q)에 따라 온실기온 (T$_{g}$ )에 미치는 상관 관계 T$_{g}$ = f(T$_{w}$ , Q, T$_{o}$ )를 구명하여 지하수 자체 또는 Heat Pump를 이용한 지하수온 이하의 냉수로 온실냉방의 가능성을 구명하는 것이 앞으로의 과제이다.

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