종이포트 육묘를 위해 조제한 피트모스(>2.84mm 체를 통과한 비율이 80-90%)와 펄라이트(1~3mm 등급) 혼합 상토(7:3, v/v)의 적정 질소 기비 수준을 구명하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 기비로 혼합한 질소 농도를 0, 150, 250, 500 및 750mg·L-1으로 조절하였고, 질소를 제외한 필수원소는 모든 처리에서 동일하게 농도를 조절하였다. 혼합상토를 40-cell 트레이에 충진한 뒤 배추 ‘춘명봄배추’와 청경채 ‘하녹청경채’를 파종하였고 파종 후 각각 21일 및 20일 육묘하였다. 파종 후 매주 상토를 수집하여 토양 pH, EC 및 무기원소 농도를 분석하였고, 재배 후 지상부 생장 조사와 식물체 무기원소 함량 분석을 하였다. 생장 기간 동안 상토의 pH는 완만하게 상승하였고, EC는 파종 3주 후 급격히 낮아졌다. 수확 시기에 배추를 육묘한 상토의 pH는 5.3~5.9의 범위로, 청경채를 육묘한 상토는 4.93~5.39의 범위로 측정되 었고, 청경채를 육묘한 상토의 pH가 더 낮았다. 작물의 지상부 생장은 배추와 청경채 모두 질소 250mg·L-1 처 리구에서 우수했으며 질소 무처리구에서 생장이 가장 저조 하였다. 식물체내의 무기원소 함량 분석결과 질소 시 비수준이 높을수록 식물체내 질소 함량이 증가하고, P, Ca 및 Mg 함량이 낮아졌다. 질소 시비 수준에 따른 지 상부 건물중 변화에서 배추는 y=-0.0036x2+0.0021x +0.0635(R2=0.9826), 청경채는 y=-0.16x2+0.0009x+0.032 (R2=0.991)의 회귀관계가 성립하였다. 생장이 가장 우수 하였던 처리구의 건물중인 배추 0.40g 및 청경채 0.16g 의 90%를 우량묘 생산을 위한 최저한계로 간주할 때 각각 0.36g 및 0.144g의 건물중을 생산해야 한다. 또한 90%에 해당하는 건물중을 회귀식에 대입하여 계산하면 기비로 첨가할 질소 농도를 배추 육묘시 196∼250mg·L-1 으로, 청경채 육묘시 187~250mg·L-1으로 조절해야 한다 고 판단하였다.

암모니아성 질소(NH4-N)는 산업 폐수, 농업 및 축산 폐수에 포함되어 있으며 인과 함께 수질의 부영양화를 일으 키는 물질로 잘 알려져 있다. 또한 망간(Mn)과 비소(As)는 광산 처리수 등에 포함되어 있으며, 수질 오염의 원인 물질로 알려져 있다. 천연 제올라이트는 수중에서 암모니아성 질소를 제거하는데 사용되고 있지만 낮은 흡착능력을 가진다. 이러한 천연 제올라이트의 낮은 흡착능력을 개선하기 위해 Na+, Ca2+, K+, Mg2+로 이온 치환을 진행하였다. 암모니아성 질소(NH4-N)의 흡착량과 제거율은 Na+로 이온 치환된 제올라이트에서 0.66 mg/g과 89.8%로 가장 높은 값을 보였다. 이온 치환된 제올라이트 를 이용하여 Mn과 As의 흡착실험을 진행하였다. Mg2+로 이온 치환된 제올라이트에서 Mn과 As의 높은 흡착량과 제거율을 보였다.

농경지는 농업부문에서 발생하는 온실가스인 N2O의 배출원이다. 따라서 농경지에서 N2O를 줄일 수 연구가 필요하며, 본 연구에서는 농경지에 작물재배 시 무경운기술을 적용하고, 녹비작물로서 호밀과 헤어리배치를 각각 투입하여 N2O 배출량 비교 평가하였다. 재배 기간 중 토양에 질소원이 공급된 초기에 배출량이 높았으며, 토양온도는 20~25°C, 수분함량은 20~30% 범위에서 N2O 배출량이 높았다. 작물재배기간 동안 경운 유무와 투입된 질소원에 따른 처리구간 통계적 유의한 차이가 발생했다. 농경지 토양에서 배출되는 N2O는 무경운을 통해 CF, HV 그리고 RY 처리구에서 각각 51.8%, 31.7% 그리고 59.6% 감축되었다. 또한 무경운 헤어리배치 (HV-NT) 처리구에서 관행 (CFCT) 처리구 대비 59.0% N2O 배출을 저감할 수 있었다. 헤어리배치를 투입함으로써 화학비료 사용량을 줄일 수 있고, 무경운을 통해 토양 교란을 방지하여 농경지 토양에서 배출되는 N2O를 저감할 수 있었다. 이러한 감축기술에 대한 온실가스 저감효과를 평가하는 연구와 향후 온실가스 감축사업과 연계할 수 있도록 검인증 방법을 포함한 방법론 구축 등이 필요하다. 이후 농업분야 온실가스 감축사업인 배출권거래제 외부사업, 농업농촌 자발적 온실가스 감축사업, 저탄소농축산물 인증제 등과 연계하여 농업현장에서 활용할 수 있도록 해야 한다.

대기오염물질 중 미세먼지는 심각한 사회적 환경문제로 인식되고 있다. 미세먼지의 원인 물질 중 하나인 질소산화물(NOx)은 석탄화력발전소의 연소공정에서 주로 발생하므로 효율적인 NOx 제거가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction, SCR)을 이용한 NOx 제거에서 TiO2 광촉매의 NO 제거효율을 연구하였다. NO 제거효율을 평가하기 위해 발열제가 내장된 Al2O3 기판 표면에 TiO2 촉매와 인산염의 접착 바인더를 혼합하여 도포한 후 제조된 기판을 열처리하면서 실험을 수행하였다. 온도에 따른 촉매의 NO 제거효율을 평가하였고, 촉매의 물리화학적 특성을 위하여 XRD, SEM, TG-DTA, BET 분석을 수행하였다. NOx 제거 효율은 시간에 따른 온도변화(250℃∼500℃) 로 20분에서 제거효율은 58.7%∼65.9%이며, 30분에서 63.7%∼66.0%로 나타났다. 질소산화물 제거용 SCR로 사용되는 TiO2는 300℃가 제거효율이 가장 효율적인 것으로 판단된다.

올레핀은 석유화학산업에서 대부분의 물질의 근간이 되는 핵심적인 물질이며 특히 고분자 합성에 있어 매우 중요하다. 이러한 올레핀 물질을 효율적으로 분리/가공하는 공정은 산업발전에 있어 지대한 영향을 끼친다. 본 연구에서는 올레핀 물질 중 프로필렌 기체를 선택적으로 분리하는 고분자 복합막을 제조하여 투과 및 선택 성능을 증대시키고자 고투과성 매질 인 poly(1-trimethylsilyl-1-propyne) (PTMSP)에 양친성 고분자를 이용하여 개질하였다. 또한 올레핀 분자와 상호작용이 있는 AgBF4 염 및 촉진수송을 극대화 시키기 위하여 이온성 액체인 EMIM-BF4를 첨가하여 올레핀/질소 투과 분리 성능을 향상시 켰다. 기존 PTMSP 복합막의 경우 굉장히 높은 자유부피를 가져 높은 기체 투과성능을 보이는 반면 투과시키고자 하는 기체에 대한 선택적인 분리 성능이 매우 떨어져 낮은 선택도를 보인다. 이를 극복하고자 양친성 고분자를 PTMSP 계면에 그래프트 공중합을 시켰으며 올레핀과 높은 상호작용을 보이는 AgBF4 염 및 EMIM-BF4 이온성 액체를 첨가하여 프로필렌/질소에 대한 선택도를 향상시켰다.

울금(Curcuma longa L.)의 산화억제 및 질소산화물 소거활성 등 기능성 소재로서 활용 가능성을 검토한 결과, 프로안토시아니딘(proanthocyanidin) 함량은 69.000±2.737 mg catechin equivalents (CE)/g dry weight으로 확인되었으며, 증류수(distilled water, DW), 70% 에탄올 및 노르말 부탄올(n-butanol)의 3가지 용매를 사용한 추출 수율은 DW (17.11%), 70% 에탄올(15.26%), 노르말 부탄올(4.12%) 순으로 관찰되었다. 총 플라보노이드(total flavonoid) 함량은 DW, 70% 에탄올 및 노르말 부탄올에서 각각 0.032, 0.512 및 2.221 mg quercetin equivalents (QE)/g의 함량으로 나타났고, 노르말 부탄올에서는 유의적인 차이를 보이며 높게 관찰되었다(p<0.05). Nitric oxide (NO) 라디칼 소거 활성은 농도 별(0.2~0.8 mg/mL) DW에서 15.64~26.20%, 70% 에탄올 10.52~20.76%, 노르말 부탄올 에서 13.39~69.92%로 확인되었다. Nitrite (NO2) 소거활성은 DW 및 70% 에탄올과 비교하였을 때 노르말 부탄올에서 강한 NO2 소거활성을 보였다. β-carotene 탈색 저해활성은 DW에서 8.81~25.93%, 70% 에탄올 1.20~20.20%, 노르말 부탄올 12.08~43.93%로 나타났다. 지질과산화 저해활성은 DW, 70% 에탄올 및 노르말 부탄올에서 각각 5.60~27.54%, 37.78~50.79% 및 41.79~46.39%로 동정되었다. 이에, 천연 항산화제 등 기능성 소재로서의 활용 가능성이 있을 것으로 사료된다.

본 연구는 아미노산과 질소원이 증진된 수확후배지를 재사용하고, 느타리에서 영양원으로 사용되는 면실박의 사용을 줄이기 위해 수행되었다. 수확후배지의 질소원 증진을 위해 두 가지의 세균이 사용 되었으며, GM20-4는 느타리버섯의 수확후배지부터 분리되었고, Rhodobacter sphaeroides는 광주시농업기술센터로부터 분양받았다. 처리구에 사용된 수확후배지는 건조 후 사용했으며, 위의 2가지의 미생물 처리에 의해 수확후배지의 총질소 함량은 0.34% 증가되었다. 8% DSMS 가진 T1처리구와 18% D-SMS가 첨가된 T2가 대조와 T3처리구보다 발이율이 높았으며, 생물학적 효율은 대조 110%, T1이 114%, T2가 112%, T3가 79%로 조사되었다. 경제성, 수량 및 생물학적 효율을 고려해볼 때 18% 건조 수확후배지를 사용한 T2가 느타리 재배배지로 가장 효율적인 것으로 조사되었다.

The design of non-precious electrocatalysts with low-cost, good stability, and an improved oxygen reduction reaction(ORR) to replace the platinium-based electrocatalyst is significant for application of fuel cells and metal-air batteries with high energy density. In this study, we synthesize iron-carbide(Fe3C) embedded nitrogen(N) doped carbon nanofiber(CNF) as electrocatalysts for ORRs using electrospinning, precursor deposition, and carbonization. To optimize electrochemical performance, we study the three stages according to different amounts of iron precursor. Among them, Fe3C-embedded N doped CNF-1 exhibits the most improved electrochemical performance with a high onset potential of −0.18 V, a high E1/2 of −0.29 V, and a nearly four-electron pathway (n = 3.77). In addition, Fe3C-embedded N doped CNF-1 displays exellent long-term stabillity with the lowest ΔE1/2= 8 mV compared to the other electrocatalysts. The improved electrochemical properties are attributed to synergestic effect of N-doping and well-dispersed iron carbide embedded in CNF. Consequently, Fe3C-embedded N doped CNF is a promising candidate for non-precious electrocatalysts for high-performance ORRs.

정삼투 여과막(FO) 기술 분야는 해수 담수화에서 이미 다양한 연구가 진행되었으나, 하폐수 처리 분야의 적용에서는 상대적으로 많은 연구가 필요한 상황이다. FO 기술은 비 다공성 특성막과 각 용액 사이의 삼투압 차이를 이용하여 원폐수로부터 수분을 비롯하여, 질소-인과 같은 이온성 물질까지 분리할 수 있다. 본 연구에서는 FO 막을 혐기성 유동상 미생물반응기(AFBR)를 통해 처리된 처리수 내 존재하는 질소(주로 암모니아성 질소)를 제거하기 위해 적용되었다. 유도용액(Draw Solution, DS)의 종류(NaCl, CaCl2, Na2CO3)에 따라 투과량은 NaCl, CaCl2, Na2CO3 순으로 높게 나타났으며, 암모니아성 질소의 배제율은 각각 42.25%, 78.83%, 70.35%으로 나타났다.

블루베리의 재배면적은 증가추세이고 재배특성상 피트모스에서 잘 자라며 관목인 점을 고려하여 용기재배를 많이 하고 있다. 또한 안정적으로 생산할 수 있는 재배기술 개발이 요구되고 있다. 본 시험에서는 블루베리 양액재배시 양액조성이 수체생육과 과실품질에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였다. 시험방법은 3년생 ‘듀크’ 품종을 대상으로 피트모스와 펄라이트의 용량을 각각 130L, 40L(v/v)로 하여 용기(60×80×40cm)에 식재하고 톱밥으로 멀칭한 후 2015년과 2016년에 3종의 조성이 다른 용액을 4월 중순부터 7월 하순까지 공급하여 수체생육 및 과실품질을 조사하였다. 처리내용은 무시비구, 조성액 1(표준액), 조성액 2(표준액보다 10%질소 감소), 조성액 3(표준액보다 20%질소 감소)을 처리하였다. 블루베리의 생육을 보면, 신초경은 표준액 처리가 3.7mm로 가장 컸으며, 신초장 또한 35.7cm로 가장 길었다. 신초수는 표준액 처리가 질소를 20% 감소한 처리 대비 47%로 가장 많았다. 질소함량이 많은 처리에서 엽장과 엽폭이 길거나 넓어졌으며, 엽록소 함량도 증가하였다. 처리별 과실특성은 과립중, 고형물 함량, 산함량 등은 처리간 큰 차이가 없었으며, 수량은 질소를 10% 감소한 처리가 주당 2.9kg으로 가장 많았고, 표준액 처리가 2.2kg, 질소를 20% 감소한 처리가 2.7kg였다. 이는 질소 함량이 가장 많은 표준액 처리가 신초가 가장 많이 발생하여 영양생장은 왕성했으나 꽃눈 착생은 감소해 수량이 오히려 감소한 것으로 판단되었다. 따라서 블루베리 양액재배시 생육은 질소비율이 중간정도에서 가장 좋았으며, 과실의 수량과 크기에서도 저농도나 중간농도가 고농도에 비하여 우수하였다.

본 연구에서는 전기분해 방법을 이용한 질산성질소(NO3 --N) 분해가 TiO2 nanotube plate 및 구리, 니켈, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 주석, 티타늄을 환원전극으로 사용하였을 때 가능한지를 평가하였다. 전극의 전기화학적 특성 평가는 임피던스 측정을 하여 비교하였고, TiO2 nanotube plate의 표면 분석은 주사전자현미경을 통해 SEM 및 BET 분석법을 이용한 비표면적 분석을 통해 비교하였다. 질산성질소 전해실험의 경우 90분의 실험을 진행하였으며, 실험 결과 전극 표면의 부식이 수반되지 않은 TiO2 nanotube plate가 기타 금속 전극에 비해 질산성질소 환원 반응속도가 가장 뛰어난 것으로 확인되었다.

Nitrogen is a serious contaminant in natural gas because it decreases the energy density. The natural gas specification in South Korea requires a N2 content of less than 1 mol%. Thus, cost-effective N2 removal technology from natural gas is necessary, but until now the only option has been energy-intensive processes, e.g., cryogenic distillation. Using porous materials for the removal process would be beneficial for an efficient separation of CH4/N2 mixtures, but this still remains one of the challenges in modern separation technology due to the very similar size of the components. Among various porous materials, metal-organic frameworks (MOFs) present a promising candidate for the potential CH4/N2 separation material due to their unique structural flexibility. A MIL-53(Al), the most well-known flexible metal-organic framework, creates dynamic changes with closed pore (cp) transitions to open pores (ops), also called the ‘breathing’ phenomenon. We demonstrate the separation performance of CH4/N2 mixtures of MIL-53(Al) and its derivative MIL-53-NH2. The CH4/N2 selectivity of MIL- 53-NH2 is higher than pristine MIL-53(Al), suggesting a stronger CH4 interaction with NH2.

본 연구는 느타리버섯 수확후배지를 배지자원으로 재사용하기 위하여 미생물처리에 의한 수확후 배지의 총질소함량 증진효과를 조사하였다. Bacillus sp. GM20-4 와 Rhodobacter sphaeroides(RS) 배양액 30%를 함께 접종하여 5일간 상온에서 배양 시 총질소 함량이 가장 크게 증가하였다. 농가의 수확후배지 조성에 따른 GM20-4와 RS 처리에 의한 T-N함량 변화를 조사하기 위하여 경기 지역 버섯재배농가 세 곳의 수확후배지(spent mushroom substrates, SMS A, B, C)를 수집하여 GM20-4 와 RS 배양액 30%를 처리한 결과, 무처리구에 비해 건조 SMS B 에서 T-N함량이 20%p로 가장 크게 증가하였고, 건조 SMS A는 17%, C는 12% 증가하였다. 반면에 생수확후 배지에서는 미생물 처리에 의한 T-N 함량 증가 효과가 크지 않았다. 또한 아미노산 조성별 함량 변화는 건조된 SMS A, B, C 모두 GM20-4와 RS 처리로 aspatic acid와 glutamic acid가 상대적으로 높게 증가한 결과를 보였고, 특히 건조 SMS B의 처리구에서 두 아미노산의 함량이 무처리구보다 2.9배 증가를 보임으로서 미생물처리가 수확후배지의 총질소 및 아미노산 함량의 증진효과를 확인하였다.

In this study, we compared the MZVI (Microscale Zero-Valent Iron) and NZVI (Nanoscale Zero-Valent Iron) for reactivity and mobility in a column to reduce nitrate, which is a major pollutant in Korea, and investigated the effect of operational parameters on the NZVI filled column. For the comparison of MZVI and NZVI, samples were collected for 990 minutes using fractionator in the similar operation conditions (MZVI 10g, NZVI 2g). The nitrate reduction efficiency of NZVI was about 5 times higher than that of MZVI, which was about 7.45% and 38.75% when using MZVI and NZVI, respectively. In the mobility experiment, the MZVI descended due to gravity while NZVI moved up with water flow due to its small size. Furthermore, the optimum condition of NZVI filled column was determined by changing the flow rate and pH. The amount of Fe ions was increased as the pH of the nitrate solution was lowered, and the nitrate removal rate was similar due to the higher yield of hydroxyl groups. The removal rate of nitrate nitrogen was stable while flow rate was increased from 0.5 mL/min to 2.0 mL/min (empty bed contact time: 2.26 min to 0.57 min). NZVI has a high reduction rate of nitrate, but it also has a high mobility, so both of reactivity and mobility need to be considered when NZVI is applied for drinking water treatment.

상토에 기비로 혼합된 질소 시비수준 차이가 ‘녹광’ 고추의 플러그 묘 생장에 미치는 영향을 구명하기 위해 본 연구를 수행하였다. 코이어더스트, 피트모스 그리고 펄라이트를 용적기준 35, 35 및 30%로 혼합한 상토를 조제할 때 질소를 0, 100, 250, 500, 750, 1,000 및 1,500mg·L-1로 농도를 조절하여 첨가하였고, 질소를 제외한 필수원소는 모든 처리에서 동일한 농도로 조절하였다. 비료를 포함한 상토를 50-cell 트레이에 충진한 후 종자 를 파종하였다. 파종 후 매주 pH와 EC 측정, 파종 0, 3 및 7 주 후 상토의 다량원소 농도 분석, 그리고 파종 7 주 후에 지상부 생장 조사와 식물체 무기원소 함량을 분석하였다. 파종 전 상토의 pH는 질소수준별 차이가 크지 않았지만 육묘기간이 길어질수록 처리간 차이가 커지는 경향이었다. 상토의 EC는 파종 전 질소 시비수준 별 뚜렷한 차이를 보였지만, 파종 4주 이후부터 처리간 차이가 적어졌고, 7주 후에는 모든 처리에서 유사한 수 준으로 측정되었다. 상토 추출용액의 NH4-N 및 NO3-N 농도는 EC와 유사한 경향을 보이며 낮아졌고, 다량원소 농도 역시 파종 3주 이후에 감소폭이 더 커졌다. 파종 후 7주 후 조사한 고추 유묘의 지상부 생장은 500 및 750mg·L-1 처리구에서 우수하였으며, 1,000mg·L-1 이상의 처리구에서는 질소 무시비구와 비슷한 수준으로 생장이 저조하였다. 파종 7주 후 분석한 식물체내 N 함량은 질소 시비수준이 높아질수록 직선적으로 증가하였으며, 지상부 생장이 우수하였던 500 및 750mg·L-1 시비구가 각 각 5.13 및 5.31%로 분석되었다. 이상의 결과를 고려하 였을 때 고추의 유묘 생장을 위해서는 기비로서의 질소 시비수준을 500 또는 750mg·L-1으로 조절하는 것이 바람직하며, 건물중에 기초한 N 함량이 5.1~5.3% 수준으 로 시비농도를 조절하는 것이 바람직하다고 판단하였다.

무분별한 이산화탄소 배출로 인한 지구온난화는 이상기후와 생태계 파괴 등을 초래함으로써 인간의 삶에 심각한 영향을 미치고 있다. 이러한 문제의 근본 원인인 이산화탄소 배출을 저감하는 방법으로 본 연구에서는 자가-가교 성질이 있는 P(GMA-g-PPG)-co-POEM) (SP) 공중합체와 상용 고분자인 polyvinylpyrrolidone (PVP)를 혼합하여 블렌드 고분자 분리막을 제조하는 방법을 제시하였다. PVP 함량에 따른 분리막의 이산화탄소/질소 투과 특성을 확인하였으며, PVP의 함량이 증가 할수록 투과도는 감소하고 선택도는 증가하는 결과를 보였다. 특히 PVP 함량이 30 wt%인 경우, 투과도는 순수 SP 고분자의 CO2 투과도인 72.9 GPU에서 12.6 GPU로 감소하였으나, CO2/N2 선택도는 28.1에서 50.4로 약 79% 증가하였다. 이는 SP 공중합체와 PVP 사이의 수소결합으로 인해 고분자 사슬이 더욱 조밀하게 배열되기 때문인 것으로 볼 수 있으며, 이를 FT-IR, TGA, XRD, SEM을 통해 분석하였다. 따라서, 본 연구에서는 SP/PVP 고분자 블렌드 내 PVP의 함량을 조절함으로써 분리막의 투과도 및 선택도를 손쉽게 조절할 수 있음을 확인하였다.

Nitrogen (N)-doped protein-based carbon as platinum (Pt) catalyst supports from tofu for oxygen reduction reactions are synthesized using a carbonization and reduction method. We successfully prepare 5 wt% Pt@N-doped protein-based carbon, 10 wt% Pt@N-doped protein-based carbon, and 20 wt% Pt@N-doped protein-based carbon. The morphology and structure of the samples are characterized by field emission scanning electron microscopy and transmission electron micro scopy, and crystllinities and chemical bonding are identified using X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy. The oxygen reduction reaction are measured using a linear sweep voltammogram and cyclic voltammetry. Among the samples, 10 wt% Pt@N-doped protein-based carbon exhibits exellent electrochemical performance with a high onset potential of 0.62 V, a high E1/2 of 0.55 V, and a low ΔE1/2= 0.32 mV. Specifically, as compared to the commercial Pt/C, the 10 wt% Pt@N-doped proteinbased carbon had a similar oxygen reduction reaction perfomance and improved electrochemical stability.