본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지(PEFC)의 전해질막의 화학적 안정성의 향상을 위하여 3-mercaptopropyl silica gel (3MPTSG)과 poly(arylene ether sulfone)(SPAES)을 이용하여 복합막을 제조하였다. 일반적으로 방향족 탄화수소계 고분자막은 전극 부분에서 발생한 라디컬에 의한 고분자 산화가 일어나 내구성이 감소하게 되는데 이는 대부분 주쇄에 포함 된 에테르 기 부분의 취약성으로 발생한다. 본 연구에서는 이러한 라디칼에 의한 고분자 주쇄의 산화를 방지하기 위해 친수 성의 무기물 입자를 도입하여 이온전도도 감소율을 최소화하고 산화안정성을 높이고자 하였다. 복합막들의 물성 및 전기화학 적 특성을 평가하기 위해 접촉각, FT-IR, 이온전도도, 이온교환용량(IEC), 함수율, 열안정성 등을 수행하였다. 실리카의 함량 이 0에서 0.5%까지 증가함에 따라 이온전도도 및 함수율은 각각 10% 감소한 0.076 S cm-1 및 16% 감소한 24.6 wt%이었으 나, 산화안정성은 10% 향상되었다.

연구에서는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 전해질막의 성능향상을 위하여 sulfonated graphene oxide (sGO)와 Nafion을 이용하여 복합막을 개발하였다. sGO/Nafion 복합막 안의 sGO의 균일한 분산을 위해 각기 다른 용매를 사 용한 sGO 분산액과 Nafion 현탁액을 혼합하여 복합막들을 제조하였다. 제조된 복합막들의 물성 및 전기화학적 특성을 평가 하기 위해 SEM, FT-IR, 이온 전도도, 이온 교환 용량, 함수율, 열안정성 등을 수행하였다. 연구 결과 ODB와 DMAc 혼합 용 매로 sGO를 분산하여 고분자 용액 내에서의 분산도를 향상시켰으며, 이 결과 11 wt%의 낮은 함수율에도 불구하고, 0.06 S cm-1의 기존 연구와 유사한 이온 전도도를 나타내었다.

The asymmetric porous polybenzimidazole membranes were prepared to increase the doping level of phosphoric acid to increase ionic conductivity, to block the fuel/oxidant gas permeation to keep open circuit potential and to maintain chemical and mechanical stability to have good durability for proton exchange membrane fuel cells. The poly(benzimidazole) was synthesized and the asymmetric porous membranes were prepared by pore forming agents and proprietary film formation technology. As a result, it showed higher ionic conductivity, low gas permeability and similar chemical and mechanical stability.

The PBI membrane doped with phosphoric acid (PA) is one of the promising candidates for HT-PEMFC. The proton conductivity of PA doped PBI depends on the acid doping level (ADL). The method to fabricate porous PBI membrane using porogen were reported to increase the ADL. However, high ADL cause complete loss of the mechanical strength of the membranes. In this research, the dead-end porous PBI membranes were prepared using progen to increase the mechanical strength than porous PBI membrane and proton conductivity. The dead-end porous PBI membranes were investigated in terms of ionic conductivity, ADL, SEM and mechanical strength.

SAFCs are recently being highlighted to overcome the disadvantages of AFCs. According to the recent works, alkaline doped PBI membranes exhibited good ionic conductivity, acceptable mechanical strength and high thermal stability. Suitable ionomer binder solutions for SAFCs were necessary. In this study, QPBIs having quaternized intermediate MGMC in the side group were synthesized for use as anion conducting ionomer binder. In addition, crosslinker was added in the catalyst slurry to improve the mechanical strength and chemical stability. The QPBIs were investigated in terms of FT-IR, NMR, ionic conductivity, KOH uptake etc. Moreover, MEAs prepared with different amounts of ionomer binder in electrodes were evaluated by CV and IV curve.

고분자전해질 연료전지용 막-전극접합체 내 전극에는 삼상계면을 구성하기 위하여 이온 전도가 가능한 이오노머가 함유되어야한다. 따라서 촉매슬러리 제조를 위해 이오노머가 용매 시스템에 분산되어 있는 분산 용액 형태이어야 한다. 하지만 상용 이오노머 분산 용액의 종류가 제한되어 있으며 개발 물질로 제 조된 전해질막과의 호환성을 위해 동일 물질 기반의 분산 용액으로의 전환이 요구된다. 본 연구에서는 동결 건조 방식을 활용한 고분자 분쇄방법을 도입하여 이오노머를 분쇄하고 이를 활용한 이오노머 분쇄 용액을 제조하여 다양한 물성 및 성능을 조사하였다.

본 연구에서는 고분자전해질 연료전지의 전해질막의 성능향상을 위하여 철산화물(Ferroxane)과 나피온을 이용하 여 유무기 복합막을 개발하였다. 아세트산을 이용하여 안정화시킨 lepidocrocite을 이용한 ferroxane 나노입자를 합성하였고, 이를 나피온과 혼합하여 복합막들을 제조하였다. 제조된 복합막들의 성능 및 열안정성을 평가하기 위해 이온전도도, 이온교 환용량(IEC), 함수율 및 TGA 측정을 수행하였다. 그 결과 ferroxane 나노입자를 함유한 나피온 복합막의 수소이온전도도가 리캐스팅한 나피온막보다 높은 이온전도도 및 이온교환용량을 보였으며, 높은 열적 안정성 결과를 얻었다. 최고 성능의 복합 막의 수소이온전도도는 0.09 S cm-1이며, 이온교환용량은 0.906 meq g-1을 보였다.

벼멸구에 감수성이며 고품질인 ‘황금누리’와 벼멸구 저항성 유전자 Bph18을 가지고 있는 SR30071-3-7-23-6-1-1-1계통을 교배하여 전통육종법과 분자육종법을 활용하여 새로운 벼멸구 저항성 계통을 선발하여 병해충 저항성과 농업형질을 조사 수행하였다. 1. 20개체의 F1을 양성하여 F2 1,200개체를 포장에 전개하 였다. 포장에서 선발된 개체에 대해 실내미질선발을 수행하여 23개체의 F3를 공시하였으며 벼멸구 유묘검정, 도열병 밭못자 리검정, 흰잎마름병 K1 균계 접종검정을 실시한 후 F4 세대 를 거쳐 100계통을 F5 세대로 공시하였다. 2. F5 세대에서 DNA 마커 검정으로 100계통 중 Bph18은 92계통, Xa3는 96계통, Stv-bi는 98계통에서 저항성 유전자가 확인되었다. 생물검정에서는 100계통 중 벼멸구 유묘검정은 94계통이 저항성을, 흰잎마름병 K3 균계검정은 27계통 및 73 계통이 각각 저항성 및 중도저항성 반응을 보였다. 3. F5 세대 100계통 중 주요 농업적 형질이 우수한 11계통 을 생산력검정시험에 공시하였고, 보통기 보비재배에서 농업 형질이 양호하고, 수량이 높으며 병해충 저항성을 보이는 우 량한 4계통을 선발하여 이삭모양과 초형이 우수하며 출수기는 중만생종이며, 간장이 작고 수량이 높은 HR28011-1-2-3을 ‘익 산562호’로 계통명을 부여하였다. 본 실험에서 육성한 ‘익산562호’는 지역적응성 평가를 통한 품종화를 추진 중이며 벼멸구 및 기타 주요 병해충에 복합저 항성 벼품종육성을 위한 유전자원으로 활용되기를 기대한다.

모시잎 떡 제조에 이용되는 원료미 선정을 위해 쌀전분의 이화학적 특성과 저장에 따른 물성변화를 검토하고 관능검사를 실시하여 품종 간 차이를 비교하였다. 품종들의 아밀로스와 단백질 함량은 각각 13.6-17.6%와 5.1-6.9% 범위를 나타내 모든 품종들의 식미가 양호하고 특히 보람찬의 경우 단백질 함량이 낮게 측정되어 식미와 가공에 적합한 품종임을 예상할 수 있었다. 아밀로그람 특성 평가에서 품종 중 보람찬과 다미가 최종점도와 강하점도는 높고 치반점도는 낮아 떡 제조에 유리한 품종이었다. 저장기간에 따른 물성 측정 결과 모든 품종들의 경도, 검성, 씹힘성은 증가하였고 부착성은 감소하여 시간이 지날수록 노화가 촉진되었고, 응집성은 증가되어 모시잎 첨가로 인하여 노화가 다소 지연됨을 알 수 있었다. 또한 품종 중 다미와 보람찬이 다른 품종들에 비해 물성에 있어 유의적인 차이를 나타냈는데 아밀로그람 특성 결과와 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 관능적 특성 중 색과 향미는 품종 간 큰 유의적인 차이를 나타내지 않았고 맛은 다미, 보람찬과 호품이 우수하게 평가되어 군집분석 결과 노화도가 낮은 group과 일치하였고, 조직감은 경도, 탄성, 점착성이 낮고 응집성이 높은 다미와 보람찬이 우수하였다. 전체적인 기호도는 다미와 보람찬이 가장 높게 평가되어 맛과 조직이 가장 큰 영향을 미치는 요인이었다. 이상의 결과로부터 모시잎떡 제조에 다미와 보람찬이 가장 우수한 적합품종임을 알 수 있었다.

직파품종 개발을 위한 특성검정으로 저온발아성을 조사하여 직파적응성에 알맞은 품종개발을 위한 기초자료로 활용하고자1994년부터 2008년까지 육성된 89개 품종을 이용하여 저온발아성을 검정한 결과 최근에 육성한 품종일수록 저온발아율이80% 이상으로 높았으며, 조생종이나 중생종보다는 중만생종의 저온발아율이 높은 경향이었으나 통계적인 유의차는 인정되지 않았다. 또한 최고품질이나 고품질 품종이 초다수성이나안전성 품종보다 저온발아율이 높았다. 품종이 육성된 기관별로 볼때는 직파품종 개발을 담당하고 있는 익산의 벼맥류부육성품종의 저온발아율이 다른 기관에서 육성된 품종보다 높게 조사되었다.

A rice variety ‘Dabo‘ is a japonica rice (Oryza sativa L.) with good eating quality, lodging tolerance, and resistance to rice stripe virus (RSV) and blight bacterial disease(BB). It is developed by the rice breeding team of Yeongdeog Substation, National Institute Crop Science, RDA in 2012. This variety derived from a cross between ‘Yeongdeog31’ with good plant type and ‘Milyang165’ with good eating quality conducted in 2001/2002 winter season. A promising line, YR23160-31-2-1-5-B-3, selected by pedigree breeding method was designated as the name of ‘Yeongdeog53’ in 2009. After the local adaptability test was carried out at seven locations from 2010 to 2012, ‘Yeongdeog53’ was released as the name of ‘Dabo’ in 2012. ‘Dabo’ is short culm length as 69 cm and medium-growth duration. This variety is resistant to races, K1, K2, and K3 of bacterial blight and stripe virus and moderately resistant to leaf blast disease. ‘Dabo’ has translucent and clear milled rice kernel without white core and belly rice, and good eating quality as a result of panel test. The yield potential of ‘Dabo’ in milled rice is about 5.90 MT/ha at ordinary fertilizer level of local adaptability test. This cultivar would be adaptable to south plain, east-south costal area, and south mid-mountainous area.

‘친들’은 국립식량과학원 벼맥류부에서 2012년도에 벼멸구 저항성을 가진 HR22538-GHB-36-4와 고품질이며 수량이 우수한 익산471호를 교배하여 육성한 친환경재배적응 고품질 복합내병충성 우수 품종이다. ‘친들’은 서남부해안지 및 평택이남 평야지(충남, 전남북, 경남북) 보통기 보비재배에서 이앙부터 수확까지 124일의 생육일수를 가진다. 간장은 83츠 이며 내도복성이다. 병해충 저항성은 벼멸구, 벼흰잎마름병 K1, K2, K3 균계, 벼줄무늬잎마름병에 강하다. ‘친들’은 쌀알이 맑고 투명하며 중립종이다. 비교품종인 남평벼 보다 단백질이 5.9%로 낮고 밥맞이 매우 좋다. 수량성은 3년간 지역적응성 시험 결과 5.61 MT/ha 이다. ‘친들’은 복합내병충성 육종에 있어 매우 유용한 유전자원으로 사용될 것이다.

‘희망찬’품종은 국립식량과학원 벼맥류부에서 다수성 품종을 육성할 목적으로 2000년 하계에 ‘밀양165호’를 모본으로 ‘신동진벼’와 ‘YR19105-Acp222’를 교배한 F1을 인공 교배한 계통이다. F3 이후부터는 계통육종법에 의하여 육성 선발하여 2008년부터 2009년까지 생산력검정을 실시한 결과 수량성이 높고 내병성인 ‘HR22431-B22-4-2-1’계통을 ‘익산525호’로 계통명을 부여하였다. ‘익산525’호는 2009년부터 2011년까지 3년간 지역적응시험을 실시한 결과 수량성이 높고 내병성이 강한 우수한 계통으로 인정되어 2011년 12월 농촌진흥청 농작물 직무육성 신품종 선정 심의회에서 ‘희망찬’으로 명명하였다. ‘희망찬’의 주요특성을 보면 보통기 다비재배에서 평균 출수기가 8월 17일로 ‘한마음’보다 3일 늦은 중만생종이다. ‘희망찬’의 간장은 96 cm로 ‘한마음’보다 15 cm 크며, 주당수수 및 수장은 각각 11개, 23 cm로 비슷하고 수당립수는 114개로 많다. 등숙비율은 85.9%로 ‘한마음’보다 높으며, 현미천립중은 27.2 g으로 일반 품종보다 무거운 편이다. ‘희망찬’ 쌀의 외관은 심백이 약간 있으나 ‘한마음’보다 아밀로스 함량이 낮고 밥맛이 좋으며, 특히 가래떡 제조에 알맞은 품종이다. ‘희망찬’의 내병충성에 있어서는 도열병, 흰잎마름병 레이스 Kl-3 및 줄무늬잎마름병에는 저항성 반응을 보였으나 멸구 및 매미충류에는 약한 반응을 보였다. 내냉성에 있어서는 유묘 내냉성이 ‘한마음’보다 강한 편으로 임실률은 약간 높다. ‘희망찬’의 쌀수량은 6개 지역의 보통기 다비재배에서 6.18 MT/ha로 ‘한마음’보다 4% 증수되었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 ‘희망찬’의 재배적응지역은 중부이남 평야지 1모작지에 알맞은 품종이다.

국립식량과학원 영덕출장소에서 2001/2002년 동계온실에서 동해안 및 영남지역에서 출수기가 중생이면서 밥맛 이 뛰어나고 재배안정성이 높은 벼 품종을 육성할 목적으로 벼알의 숙색이 양호하고, 초형 및 밥맛이 좋은 “영덕31 호”를 모본으로 다수성이면서 밥맛이 우수한 “밀양165호”를 부본으로 인공교배를 실시하고, 2002년 하계에 F1을 양성하여 YR23160의 교배번호를 부여하였다. 2003년에 F2집단을 포장과 실내 선발하여 2004년 하계에 F3세대를 육성하고, 이후 F4 ∼ F8세대를 계통육종법으로 전개하면서 예비선발시험 후 고품질이면서 현미 외관특성이 우수 하고 병해 및 재해에 안정적인 저항성을 나타내는 계통을 선발하여 2008년 생산력검정예비시험 2009년 생산력검 정본시험을 실시 한 후 중생이면서 다수성이고 완전미율이 높아 외관이 우수하면서 재배 안정성인 YR23160-31-2-1-5-B-3을 선발하여 “영덕53호”로 명명하였다. 2010년～2012년까지 3년간 지역적응시험을 실시 한 결과 중생종이면서 쌀 품위 및 밥맛이 좋고 내도복과 내병성이 양호한 것으로 평가되어 2012년 12월 농작물 직 무육성신품종선정위원회에서 국가품종목록 “다보”로 명명하였다. 출수기는 보통기재배에서 평균 8월 8일로 “화 성벼”보다 6일 빠른 중생종이며 직립 초형이고 탈립은 잘되지 않고 이삭추출은 양호 하고 까락이 거의 없다. 수당 립수는 “화성벼”보다 많으나 현미천립중은 22.6g으로 “화성벼”보다 약간 가볍다. 도정특성은 “화성벼”와 비슷하 고 쌀알 모양이 단원형으로 맑고 투명하며 밥맛은 “화성벼”와 같이 양호하다. 불시출수는 안되는 편이고, 위조현 상에 강하고 성숙기 엽노화가 느린 편이며 내냉성은 “화성벼” 보다 다소 약한 수준이다. 잎도열병은 중도저항성을 보였고 줄무늬잎마름병과 흰잎마름병(K1, K2, K3)에는 강하나 오갈병 및 검은줄오갈병에 약하고 벼멸구 등 충해에 는 감수성이다. 쌀수량성은 보통기 보비재배에서 5.90MT/ha로 “화성벼”보다 10% 증수되었으며, 이모작재배에서 는 5.37MT/ha로 21%, 만식재배에서는 4.75MT/ha로 20% 증수하여 이모작 및 만식적응성이 높았다. 적응지역은 동 해안냉조풍지 및 남부해안지, 영남평야지, 남부중산간지이다.

‘안미’는 농촌진흥청 국립식량과학원과 국제미작연구소 간의 협력으로 분자육종법을 이용하여 2010년에 육성한 중만생 고품질 복합내병충성 품종이다. 지역적응시험을 3개년(2008~2010)간 수행한 결과, ‘안미’는 중부평야지에서 보통기 보비재배 시 출수기는 8월 15일로 ‘화성’보다 5일 늦은 중만생종으로 쌀수량은 보통기 표준재배에서 5.76 MT/ha로 ‘화성’보다 11% 증수되었다. ‘안미’는 ‘화성’에 비해 간장(77 cm)은 작고 수당립수는 많으나 등숙비율은 다소 낮았다. ‘안미’는 현미 장폭비가 1.84인 단원형이며 백미는 심복백 발현이 거의 없어 맑고 투명하다. ‘안미’의 알카리 붕괴도와 단백질 함량은 ‘화성’과 비슷하고 아밀로스 함량은 조금 낮았반면, 식미평가에서 밥맛은 매우 양호하였다. ‘안미’의 재배시험 과정 중 위조현상은 관찰되지 않았으며 성숙기 하위엽 노화는 늦은 편이었다. ‘안미’는 ‘화성’에 비해 수발아에 둔감하였고 내랭성 평가 중 적고는 나타나지 않았으나 임실율은 다소 낮았다. ‘안미’는 도열병, 벼흰잎마름병(K₁, K₂, K₃), 줄무늬잎마름병 및 벼멸구에 강한 저항성을 발현하였다.

‘소다미’는 소비료 재배 적응 중만생 고품질 내도복 복합내 병성 품종육성을 목적으로 2003년 하계에 단간 다수성인 ‘익 산469호’(‘온누리’)를 모본으로 하고 도열병에 강하고 초형이 양호한 조생종 운봉31호를 부본으로 인공교배하였다. 보통기 보비 재배에서 ‘소다미’의 출수기는 8월 16일로 ‘남평’과 같 고 간장, 수수 및 수당립수는 각각 81 cm, 12개 및 134개이며 등숙률은 86.8%였다. ‘소다미’는 내냉성 검정에서 냉수구 임 실률은 52%로 소비와 비슷하나 ‘남평’보다 높았다. ‘소다미’ 는 흰잎마름병(K1 ～K3), 줄무늬잎마름병에 강하고 잎도열병, 및 멸구류 등의 해충에 약한 품종이다. ‘소다미’의 쌀 외관은 심복백이 없이 맑고 투명하며, 단백질 및 아밀로스 함량은 각 각 6.0% 및 19.0% 로 ‘남평’ 및 ‘소비’보다 낮았다. ‘소다미’ 의 지역적응시험 3개년간 평균 쌀 수량성은 보통기 소비료 재 배에서 평균 5.2 MT/ha로 ‘소비’보다 3% 높은 경향을 보였 고, 보통기 보비재배에서 6.0 MT/ha로 ‘남평’보다 9% 증수하 는 품종이며 적응지역은 충남이남 평야지 및 남서해안지이다.

‘서명’은 서남부 간척지적응성 고품질 벼품종육성을 목적 으로 2000/2001년 동계에 국립식량과학원 벼맥류부에서 간 척지적응성 우량계통인 계화21호를 모본으로 하고 단간, 내 도복 복합내병성인 ‘밀양165호’를 부본으로 인공교배하였다. F3 이후부터는 계통육종법에 의하여 육성 선발하여 2005년부 터 2006년까지 생산력검정을 실시한 결과 고품질, 내도복, 내 병성인 HR22240-29-5-3-3 계통을 계화30호로 계통명을 부 여하였다. 2007년부터 2009년까지 지역적응시험을 실시한 결과 서남부 간척지에 적응성이 높고 내도복성이며 미질이 우수한 계통으로 인정되어 2009년 12월 농촌진흥청의 농작 물 직무육성 신품종 선정심의회에서 ‘서명’으로 명명하였다. 서명은 남서해안지 및 호남·영남평야지의 보통기재배에서 평 균 출수기는 8월 14일로 ‘남평벼’보다 2일 빠른 중만생종이 다. 간장은 70 cm, 주당수수는 12개, 수당립수는 87개이며 등숙률은 93.0%, 현미 천립중이 22.8 g인 단립종이다. 도열 병 밭못자리 검정에서 강한 반응을 보였고 내구저항성도 강 한 품종이며 깨씨무늬병과 줄무늬잎마름병에 저항성이나 기 타 바이러스병 및 흰잎마름병, 해충에는 약한 품종이다. 내냉 성 검정에서 유묘적고, 출수지연, 임실률은 남평벼와 비슷했 고, 수발아율은 36%로 ‘남평벼’ 보다 높은 편이며 도복에 강 한 반응을 보였다. 쌀 외관은 심복백이 없이 맑고 투명하며 식미와 관련된 단백질함량 및 아밀로스함량은 각각 7.2% 및 19.3%였고, 밥맛 관능검정에서는 0.06으로 경기도산 추청벼 0.17보다 낮았다. 도정특성 중 제현율과 도정률, 완전미도정 수율은 남평벼보다 높았고 백미완전립률은 97.2%로 ‘남평벼’ 98.2% 보다 낮았다. 쌀 수량은 보통기 보비재배에서 중서부지 에서는 5.6 MT/ha로 ‘화성벼’ 대비 10%가 증수되었고 남서 부해안지에서 5.5 MT/ha, 영남평야지에서 5.6 MT/ha로 ‘남평 벼’ 대비 1-2% 증수하였으며 호남평야지에서는 5.7 MT/ha로 ‘남평벼’ 대비 99% 수준이었다. 3년 평균 쌀 수량은 5.6 MT/ha 로 대비품종과 비슷하였다.

‘수안’은 국립식량과학원 벼맥류부에서 2010년에 육성한 고품질 직파적응 내도복 복합내병성 품종이다. ‘수안’의 출수 기는 담수직파에서 8월 15일로 ‘주안벼’보다 1일 늦으며, 보통기 보비 이앙재배에서는 평균 출수기가 8월 10일로 ‘남평 벼’보다 6일정도 빠른 중생종이다. 간장은 담수직파에서 74 cm로 ‘주안벼’보다 4 cm 크고 이앙재배에서는 ‘남평벼’와 비 슷하며 담수직파시 m 2당 수수와 수당립수는 ‘주안벼’보다 적 고 등숙비율이 높으며, 현미천립중은 25.4 g으로 ‘주안벼’보 다 무겁다. 내냉성 검정에서 유묘적고는 ‘남평벼’와 비슷한 반응을 보였고, 출수지연일수가 ‘남평벼’에 비해 2일 정도 길 으나 임실률은 47%로 ‘남평벼’에 비해 높은 편이다. 등숙기 수발아율은 22%로 ‘남평벼’보다 높고 포장도복은 강한 편이 다. 도열병, 흰잎마름병(K1～K3) 및 줄무늬잎마름병에 저항 성이나 기타 바이러스병 및 벼멸구류 등의 해충에는 저항성 이 없다. 단원형이며 쌀 외관은 심복백이 없고 ‘남평벼’ 수준 으로 맑고 투명하다. 단백질 함량 및 아밀로스 함량은 각각 6.5% 및 19.5%이며 밥맛은 ‘남평벼’ 수준이다. 제현율, 도정 율은 ‘남평벼’보다 다소 높으나 백미완전립률은 낮은 편이었 다. 쌀 수량성은 담수직파 6개소 및 건답직파 4개소에서 각각 5.47 MT/ha, 5.56 MT/ha로 ‘주안벼’보다 9% 증수 되었으며, 보통기 보비재배에서는 5.80 MT/ha으로 ‘남평벼’ 대비 4% 증수하였다.