Organic-inorganic hybrid coating films have been used to increase the transmittance and enhance the physical properties of plastic substrates. Sol-gel organic-inorganic thin films were fabricated on polymethylmethacrylate (PMMA) substrates using a dip coater. Metal alkoxide precursor tetraethylsilicate (TEOS) and alkoxy silanes including decyltrimethoxysilane (DTMS), 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS), phenyltrimethoxysilane (PTMS), 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate (TMSPM) and vinyltrimethoxysilane (VTMS) were used to synthesize sol-gel hybrid coating solutions. Sol-gel synthesis was confirmed by the results of FT-IR. Cross-linking of the Si-O-Si network during synthesis of the sol-gel reaction was confirmed. The effects of each alkoxy silane on the coating film properties were investigated. All of the organicinorganic hybrid coatings showed improved transmittance of over 90 %. The surface hardness of all coating films on the PMMA substrate was measured to be 4H or higher and the average thickness of the coating films was measured to be about 500 nm. Notably, the TEOS/DTMS coating film showed excellent hydrophobic properties, of about 97°.

본 연구의 목적은 최근 발생한 태풍들의 이동속도와 관련하여 대기 중 총가강수량의 변화를 분석하는 것이다. 이 연구를 위해 미국기상위성연구소 및 기상청 천리안위성 2A호(GEO-KOMPSAT-2A)의 총가강수량 및 주야간 RGB 합성영상 자료뿐만 아니라 기상청의 기온, 강수량 및 풍속 등의 지상 관측 자료가 사용되었다. 기상청에서 제공하는 태풍 위치 및 이동속도를 활용하여, 2020년 태풍 바비, 마이삭, 하이선과 2019년 태풍 타파, 그리고 2018년 태풍 콩레이의 이동속도를 위도별 태풍 평균속도 통계자료와 비교하였다. 그 결과, 타파와 콩레이는 태풍의 위도별 평균속도와 유사하게 나타났으나 바비와 마이삭은 위도 약 25oN-30oN 구간에서 이동속도가 크게 감소하여 나타났다. 이는 대기 중의 수증기 띠가 전선의 형태로 바비와 마이삭 두 태풍의 전방에 위치하여 이들 태풍의 이동에 방해를 주었기 때문이었다. 즉 이동하는 태풍의 전방에 하층제트로 인해 발생한 수증기 띠가 전선을 형성할 경우, 이 전선과 태풍 사이에 위치하는 고기압 역은 더욱 발달하면서 열대야와 함께 블로킹 효과로 작용하여 태풍의 이동속도가 느리게 나타났다. 결과적으로 대기 중의 수증기가 많았던 바비와 마이삭의 경우, 1차로 하층제트를 따라 수증기 띠가 전선을 형성함으로 인한 집중호우가, 2차로 전선과 태풍 사이에 고기압 역의 하강기류로 인한 열대야 현상이, 그리고 3차로 태풍 자체의 육지 상륙에 의한 강풍과 폭우가 연달아 발생하였다.

이 연구의 목적은 일기도, 850 hPa 면의 유선, 후방궤적과 기상, 그리고 대기질 모델을 이용하여 비황사기간 동안 청주시 미세먼지 PM2.5의 고농도 원인을 분석하는 것이다. 청주시 PM2.5 고농도 사례일 동안 시계열과 일기도를 분석한 결과, 중국 또는 주변 지역으로부터 PM2.5의 장거리 수송과 관련된 기상 패턴을 나타내었다. 실제로 PM2.5 시계열 에서 자체 기여 농도보다 2-3배 이상 증가한 60-80 μg m−3가 장거리 수송과 관련된 배경농도로 관측되었다. PM2.5의 고 농도는 대체로 상층 제트류가 한반도를 통과하면서 지상 고기압과 저기압의 발달 위치에 따라 분포하였다. 결과적으로 청주시 PM2.5 고농도 발생 원인은 중국 북경이나 기타 인근 지역에서 산업, 가정 및 에너지 연소 기원으로 발생한 스모그 형태의 대기 오염물질 덩어리가 장거리 수송의 기압배치에 따라 빠른 풍속 대를 타고 이동했기 때문이다. PM2.5를 포함한 대기오염물질이 지상 고기압 확장역이나 절리저기압 또는 지상저기압 배치에 따라 벨트나 띠 형태의 오염 덩어리로 북쪽에서 남쪽으로 청주시 분지 지형을 통과하는 M자형 패턴을 나타내거나, 강줄기 형태의 띠들이 바람의 영향을 받아 U자형으로 변하는 점진적 증가형 패턴으로 나타난다.

기후변화에 따른 심각한 생물다양성 감소가 예측됨에 따라 우리나라의 대표적인 기후변화 멸종위기종인 구상나무(Abies koreana Wilson)의 서식지 감소와 생육쇠퇴 및 고사 원인에 관한 연구가 지난 40년간 수행되었다. 본 연구는 지난 40년간 (1980~2020년) 이루어진 구상나무에 대한 연구를 10년 단위로 나누고, 생태학적 연구의 분야들에 초점을 맞추어 시대별･지역별･분야별 연구 동향 및 연구결과를 분석하였다. 또한, 이를 토대로 구상나무의 효과적 관리 및 보전을 위해 필요한 연구의 방향을 제시하였다. 생태학적 연구 분야는 진화생태, 생리생태, 개체군생태, 경관생태로 구분하였다. 지난 40년간 총 73편의 논문이 발표되었으며, 최근 10년 동안 65.8%인 48편의 논문이 발표되었다. 지역별로는 한라산에서 41편의 논문이 발표되어 가장 많은 연구가 이루어졌다. 분야별로는 생리생태연구에서 가장 많은 38편의 연구논문이 발표되었으며, 진화생태연구는 가장 적은 10편의 연구가 출판되었다. 분야별로 수행된 연구결과를 검토한 결과 많은 연구에서 구상나무의 쇠퇴 및 서식지 감소의 주된 요인은 기후변화에 따른 온도상승과 봄철 강수량 감소로 발생한 수분수지 불균형에 의한 건조 스트레스인 것으로 추정되었다. 그러나 구상나무의 쇠퇴와 고사에 대한 원인은 아직 분명하게 규명되지 못하고 있는데. 이는 대부분의 연구가 기초적인 내용을 다루고 있으며, 간헐적 수행과 일부 지역에 편중되어 있었기 때문이다. 구상나무 쇠퇴 원인을 규명하고 이를 토대로 지속가능한 관리와 보전 방안을 제시하기 위해서는 각 연구 분야에서 지속적이고 발전된 연구가 수행되어야 할 것이다. 또한, 각 분야의 연구를 통합하여 종합적으로 분석하는 생태계생태와 시스템생태 등 연구 분야의 확장이 필요하다.

This study analyzed the distribution characteristics of invasive alien plants on the islands of the Korean Peninsula. Ten species, Rumex acetosella, Sicyos angulatus, Solanum carolinense, Ambrosia artemisiaefolia var. elatior, Ambrosia trifida, Aster pilosus, Eupatorium rugosum, Hypochaeris radicata, Lactuca scariola, and Paspalum distichum were present on 68 islands. These ecosystem-disturbing invasive alien plants appeared extensively on the islands of Gyeonggi province and Jeollanam province. The proportion of the plants on the inhabited islands (41 places, 2.15 species on average) was higher than that on the uninhabited islands (27 places, 1.07 species on average). This means that the distribution of invasive alien plants was closely related to human activity. The distribution of Ambrosia artemisiaefolia var. elatior (32 islands) and Rumex acetosella (31 islands) was the widest, and there were distinct distribution differences according to species. In the island area, the physical environment is poor compared to the mainland, and the native space is limited. Therefore, when invasive alien species enter and settle on the island, the native island plants can be damaged more than those on the mainland. In this regard, the discussion of the distribution of invasive alien plants in the island region can contribute to the conservation of biodiversity in the region.

본 연구의 목적은 서산·태안 지역에서 마늘 생산량에 영향을 주는 기상 및 기후 인자를 파악하고 농가의 기후 정보이용에 따른 경제적 가치를 분석하는 것이다. 이 지역에서 기후 특성과 경향이 1984-2013년의 서산지방기상청 기상자료, 1989-2013년의 마늘 생산량 국가통계자료, 2001-2100년간의 기후변화 시나리오 자료(RCP 4.5, 8.5)와 함께 분석되었다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 서산·태안 지역에서 겨울철 평균기온과 평균풍속이 다른 마늘 재배 지역에 비해 낮고 강하여 마늘 성장을 위한 저온 조건을 만족하였고, 5월의 누적강수량이 감소하여 한지형 마늘이 생육하기에 적합한 것으로 나타났다. 하지만 마늘의 수확기 때 평균기온, 누적강수량 및 평균풍속 등의 증가추세로 인해 미래 한지형 마늘 재배지는 줄어들 것이다. 둘째, 서산·태안 지역에서 기후변화 시나리오(RCP 4.5, 8.5)를 이용한 한지형과 난지형 마늘 모두 파종적기는 현재보다 늦어지고 수확적기는 빨라지며, 추후 100년 동안 재배기간이 50-90일 정도 짧아지는 것으로 나타난다. 셋째, 마늘 흑색썩음균핵병과 고자리파리의 발생 시작 일이 평균기온(oC)과 토양습도(%)를 이용한 기상 알고리즘을 적용함으로서 산출되었다. 특별히 RCP 4.5와 RCP 8.5 시나리오에서 미래 마늘 흑색썩음균핵병 발생 일은 모두 현재보다 앞당겨 지는 것으로 나타났다. 넷째, 서산·태안지역에서 마늘 생산량(ka/10a)은 월동기 최저기온, 추대기 누적강수량, 월동기 평균풍속, 그리고 추대기 평균상대습도와 높은 상관을 나타내었다. 한편 마늘 재배에 있어 기후정보이용에 따른 마늘 생산량은 총생산량의 약 9%로 경제적 가치가 증가하는 것으로 나타났다.

본 연구의 목적은 2016년 5월에서 8월 기간 동안 단양지역의 아로니아 표본 재배 농가들을 대상으로 기상·기후학적 인자와 아로니아 과실 특성과의 관계를 조사·분석하는 것이다. 이를 위해 아로니아 표본 재배 농가들로부터 기상 요소, 과실과 토양의 물리·화학적 특성과 조건, 비가림 및 해가림 설치에 따른 과실의 특성 변화 등을 조사한다. 그 결과로서, 첫째, 단양지역의 최근 최고기온, 누적강수량, 상대습도, 일조시간 등의 기상·기후 인자가 아로니아 재배 적지뿐만 아니라 일정한 품질 유지 및 생산량에 긍정적인 영향을 준다. 하지만 4월과 5월의 강풍은 아로니아의 개화기 및 만개기의 낙화현상에 큰 영향을 준다. 둘째, 아로니아 품질과 생산량은 일최고기온, 일토양온도, 일토양 pH, 누적강수량, 일토양습도 등의 농업 기상·기후 인자와 0.9 이상의 높은 상관을 나타낸다. 그리고 이들 인자들을 이용한 회귀식을 통해 그 품질과 생산량을 예측할 수 있다. 셋째, 강수량이 많은 경우에 아로니아의 당도와 안토시아닌 성분을 감소시키기 때문에 과일 변색기 이후에는 비가림을 유지하는 것이 필요하다. 그리고 아로니아 표본 농가의 노지 및 비가림 재배 시에 당도와 안토시아닌 성분 간 회귀분석 결과는 모두 높은 상관을 나타낸다.

석탄과 철광석은 산업발달의 시작부터 현재까지 지속적으로 사용되고 있다. 이에 따라 수반된 석탄 및 철광석 정제산업의 발달은 석탄철광폐수의 양적 증가를 초래하여 그 처리가 많은 관심 속에 활발하게 연구되고 있다. 석탄철광폐수는 페놀, 시안과 같은 독성 물질 뿐 만 아니라 혐기성미생물과 경쟁관계에 있는 황산염환원균활성증가를 초래하는 SO42-를 고농도로 함유한다. 이 석탄철광폐수의 처리법으로는 물리적, 화학적, 생물학적 처리가 다양하게 연구되어왔는데, 고농도의 폐수처리에 익히 알려진 혐기성미생물을 이용한 석탄철광폐수의 처리는 경제성과 재생에너지 측면에서 최근 큰 관심을 받고 있다. 하지만 폐수에 함유된 페놀, 시안, 등과 같은 독성물질이 생물학적 처리에 심각한 저해를 초래할 수 있어 문제로 지적되고 있으나 그 독성에 대한 현재까지의 연구는 미진한 형편이다. 이에 본 연구는 입상 혐기성미생물이 석탄철광폐수 소화 시 받게 되는 급성독성에 대하여 실험적 고찰을 진행하고 그 적응 방안을 연구하였다. 석탄철광폐수는 석탄철광정제의 완료시점에 실폐수 샘플을 채취하여 사용하였다. 폐수특성 분석결과 pH 7, 페놀 589±23 mg/L, 시안 49 mg/L, 암모니아성질소 39±9 mg/L, SO4-2는 735 mg/L이며 화학적 산소요구량은 3.9 g/L으로 나타났다. 석탄철광폐수에 대한 물벼룩 급성독성시험 결과 TU가 28로 매우 높게 측정되었다. 이 폐수에 UASB의 입상슬러지를 이용하여 혐기성소화를 수행하였다. 약 20일간 유기물 부하 0.6 g COD/L/day에서 초기 적응을 수행하였고, 혐기성소화조의 정상상태에서 COD 제거율은 98%, 메탄수율은 약 80 mL CH4/g COD로 나타났다. 이 혐기성소화조가 석탄철광폐수 유기물부하 0.76 g COD/L/day에 노출 되었을 경우 미생물의 활성을 모니터링한 결과, 폐수유입 즉시 메탄가스발생이 80% 이상 감소되는 강한 독성이 감지되었으며 COD 제거효율은 점차 감소하여 약 20일 후 10%로 낮아졌다. 유출수 내 페놀은 약 210 mg/L로 제거율 60%을 나타났지만 시안은 106 mg/L로 분해되지 않고 축적되어 유입 대비 2배가량 증가하였다. SO4-2 는 2000 mg/L로 급격하게 농도가 증가한 후 약 20일 후 1000 mg/L 이하로 감소하였다. 이로보아 석탄철광폐수 내 시안과 황화합물로 인하여 혐기성미생물 내의 메탄균의 저해가 이루어짐을 짐작할 수 있다. VFA 분석결과는 산발효균과 메탄발효균의 공생관계가 파괴되었음을 보여주었다. 더불어 높은 SO4-2 농도는 황산염환원균과의 경쟁이 유도될 수 있는 농도로 밝혀졌다. 이러한 석탄철광폐수의 급성독성은 고농도의 독성물질 제거를 위한 전처리 혹은 혐기성미생물의 적응기간이 필요함을 나타내었으며, 후자를 선택하여 약 30일 간 단계적인 미생물의 독성적응절차를 거친 결과 급성독성을 극복하고 유기물 및 페놀 분해가 점진적으로 가능함을 확인 하였다.

Biochemical methane potential (BMP) of residual wastes from transesterification was tested to safely recycle carcass via rendering process. The carcass was obtained from a buried site for avian influenza (AI) infected poultry. Rendered lipid generated by a pilot-scale high-pressure rendering process was the main source of transesterification for biodiesel recovery. To test the feasibility of waste-to-energy approach for AI infected carcass, we compared the BMPs of various fractions of rendered materials from the carcass. BMP and specific methanogenic activity results indicate that transesterification waste shows better digestibility than that of rendered lipid, and the digestion performance was comparable to that of liquid residue. Biogas yields of glycerol, rendered lipids, and liquid residue were estimated as 0.11 L/g chemical oxygen demand (COD), 0.06 L/g COD, and 0.17 L/g COD, respectively. Regression analysis support that biogas production rate of glycerol (21 mL/g COD/d) was much faster than that of lipid (7 mL/g COD/d) while that of liquid residue was similar (24 mL/g COD/d). In summary using transesterification waste as a bioresource for bioenergy conversion can be a viable and sustainable option for the complete termination of burial site.

육류소비는 가축사육의 비약적인 증가를 초래함과 동시에 조류독감과 구제역 등의 전염병 발병으로 인해 오염된 닭, 오리, 소, 돼지 등이 대량 폐사되는 사례가 늘어나고 있다. 이로 인해 폐사축을 처리 및 처분하여 매몰지를 소멸화 하는 방법들이 강구되고 있다. 그 중 렌더링공정을 이용하여 고온 고압 하에서 폐사축을 전처리하여 발생된 지방을 전이에스테르화하여 바이오디젤을 생산하는 방법이 주목 받고 있는데, 이 역시 바이오디젤을 생산할 수 있는 반면 글리세롤이 폐기물로 발생된다는 단점이 있다. 본 연구는 이 글리세롤을 혐기성 소화의 탄소원과 에너지원으로 사용하여 바이오가스로 전환하는 가능성을 평가하기위해 생화학적 메탄 포텐셜(biochemical methane potential, BMP)테스트를 시행하였다. 반응조 COD농도를 1g으로 설정하고 섭씨 37도 배양기에서 혐기성 입상슬러지를 식종균으로 14일 동안 바이오가스 발생을 모니터링한 결과, 글리세롤로 부터 약 50~58 mL/g COD의 메탄수율 획득이 가능함을 밝혔다. 또한 글리세롤의 바이오가스 전환이 7일 이내에 종료되는 것으로 나타났으며, AI 폐사축으로부터 바이오디젤을 생산 후 나온 부산물인 글리세롤을 자원화하는 혐기성소화 시 메탄생성속도는 7.0~8.3 mL/gCOD･d로 나타났다.