생물환경조절학회지 31권 4호에 게재된 논문의 사사가 잘못 기재되어 있어 바로 잡습니다.

생물환경조절학회지 30권 3호에 게재된 논문의 그래프를 수정합니다.

국내외로 첨단 ICT 융합기술이 농업 분야에 적용되기 시작 하면서, 시설원예 설비들이 고도화되고, 스마트팜 구축 기술 및 인력이 축적되기 시작하였다. 그러나 우리나라 농촌의 경 우, 농업생산 연령의 고령화, 국내 농촌 인구의 지속적인 유출, 저출산 등으로 인하여 스마트팜 확대 및 적용에 어려움이 많 은 실정이다. 따라서 공간 및 시간에 구속을 받지 않는 간편한 농업인 교육 프로그램이 필요하며, 최근 부상하고 있는 시뮬 레이션 기술을 활용한다면 농업 교육용 시뮬레이션 툴 개발도 가능할 것으로 판단된다. 온실 환경 제어 모델을 이용한 시뮬 레이션은 다양한 지역과 기상 조건 하에서 대상 온실의 열과 물질에너지의 상호작용을 합리적으로 예측할 수 있게 해준다. 본 연구에서는 온실 환경 제어 모델을 활용하여 외부 기상 데 이터를 통해 온실의 환경 변화를 예측하고 가상의 환경 제어시스템을 통해 환경 제어 시 필요한 에너지값들을 시뮬레이션 할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 이용자가 직접 맞춤형 환경 제어를 할 수 있도록 편의성을 고려한 사용자 인터페이스를 구축할 것이며, 실제 파프리카 재배 온실의 제어 요소들을 반 영할 수 있도록 설계될 것이다. 농업용 교육 시뮬레이션 툴을 최근 활발하게 연구가 이루어지고 있는 작물 생육 모델링 기 술 및 전산유체역학 기술과 융합하면 더욱 타당한 결과를 보 일 것이다.

본 연구의 목적은 겨울철 약광기 보광 시 줄기 유인 수가 온실 파프리카의 생육, 과실의 품질 및 생산량에 미치는 영향을 구명하는 것이다. 파프리카는 2020년 10월 26일에 m 2당 3.2 주를 정식하였고, 2020년 12월 1일부터 고압나트륨등을 작기 종료일인 2021년 5월 25일까지 하루 16시간의 광주기로 조사 하였다. 줄기 유인 처리는 분지 이후의 생장점이 각각 2, 3개로 유지되도록 유인해 주었다. 초장은 2줄기 유인 처리구에 비해 3줄기 유인 처리구에서 유의적으로 짧았고 마디수 및 엽수는 2줄기 유인 처리구에 비해 3줄기 유인 처리구에서 유의적으 로 증가했다. 엽면적 및 기관별 건물중은 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 과실 생체중 및 건물중은 모든 처리구에서 생육단계에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 3줄기 유인 처리구가 2줄기 유인 처리구에 비해 낮은 수치를 보였다. 3줄 기 유인 처리구의 상품과율은 95.4%로 2줄기 유인 처리구의 93.6%에 비해 높았다. 총 수확량은 3줄기 유인 처리구에서 30.2% 높게 나타났다. 결론적으로 온실 파프리카의 3줄기 유인 재배는 적정 수준의 영양생장을 유지함으로써 과실 생산량에 긍정적인 영향을 미쳤다고 할 수 있다. 본 연구 결과는 파프 리카의 생산량 증대를 위한 농가 의사결정에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

작물의 일중 광합성량을 정확하게 추정하기 위해서는 일중 태양의 위치 변화에 따른 작물의 정확한 수광량 변화를 정확하게 예측해야 한다. 그러나, 이는 많은 시 간, 비용, 노력이 소요되며, 측정의 어려움이 수반된다. 현재까지 다양한 모델링 기법이 적용되었으나 기존 방식으로는 정확한 수광 예측이 어려웠다. 본 연구의 목적은 파프리카의 3차원 스캔 모델과 광학 시뮬레이션을 이용하여 일중 시간 별 캐노피 수광 분포와 광합성 속도의 변화를 예측하는 것이다. 휴대용 3차원 스캐너를 이용하여 온실에서 재배되는 파프리카의 구조 모델을 구축하였 다. 주변 개체의 유무에 따른 캐노피 수광 분포의 변화를 보기 위하여 작물 모델 별 간격을 60cm로 1×1, 9×9 정 방형 배치하여 광학 시뮬레이션을 수행하였다. 광합성 속 도는 직각쌍곡선 모델을 이용하여 계산하였다. 3차원 파 프리카 모델 표면의 수광 분포는 오전 9시, 정오, 오후 3 시의 태양 각도에 따라 서로 다른 양상을 보였다. 캐노피 총 수광량은 9×9 배치로 주변 개체 수가 늘어남에 따라 감소하였고, 태양 고도가 가장 높은 정오에서의 감소율이 가장 적었다. 캐노피 광합성 속도와 CO2 소모량 역시 수 광량과 비슷한 양상을 보였으나 작물 상단부 엽의 광합 성 속도 포화로 인해 수광량 변화에 비해 적은 감소율을 보였다. 본 연구에서는 파프리카의 3차원 스캔 모델과 광 학 시뮬레이션을 이용하여 가상 환경 조건에서의 캐노피 수광과 광합성 분포를 분석할 수 있었으며, 이는 추후 다 양한 재배 조건에서 작물 수광량과 광합성 속도를 예측 하는 데에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

비식용 원료인 Palm Acid Oil, 동물성 폐유지 등은 상대적으로 자유 지방산 함량이 높기 때문에 일반적인 염기 촉매를 이용한 전이에스테르화 반응에 적합하지 않다. 효소 촉매를 이용하면 염기 촉매에서 해결할 수 없는 몇 가지 문제를 해결할 수 있으며, 에너지 소비가 작고, 바이오디젤 부산물인 글리세롤 회수가 쉬우며, 자유 지방산 함량이 높은 트리글리세라이드에 대한 전이에스테르화 반응이 가능하다. 본 연구에서는 고정화 효소 촉매를 이용하여 1 ton/day 용량의 반응기에서 비식용 폐유지를 바이오디젤로 합성하였으며, 반응 공정의 변수를 최적화하였다.

바이오디젤은 동물성 유지, 식물성 유지와 그 부산물 등의 원료를 사용하여 지방산 메틸에스테르 형태로 제조된 연료이며, 석유계 에너지를 대체할 수 있는 바이오연료로 각광받고 있다. 그러나 바이오 디젤은 저장 및 유통 과정에서 불포화 지방산 메틸에스테르가 산화되면서 연료의 품질이 저하되거나 자동차 엔진부품을 부식시키는 등의 문제를 일으킨다. 따라서 본 연구에서는 바이오디젤의 품질과 산화 특성이 산화 안정성에 미치는 영향을 알아보고, 이와 관련된 평가 방법에 대해 기술하였다. 또한 바이오디젤의 산화 안정성 단점을 개선할 수 있는 방안을 고찰하였다.

바이오중유란 다양한 동·식물성 유지, 지방산 메틸에스테르, 지방산 에틸에스테르 및 그 부산물 을 혼합하여 제조된 제품이며, 국내 기력 중유발전기의 연료(B-C)로 사용되고 있다. 그러나 이러한 바이오 중유의 원료 조성 때문에 발전기의 보일러로 이송되는 연료펌프, 유량펌프, 인젝터 등의 연료 공급시스템 에서 마찰마모를 유발할 경우 심각한 피해를 초래 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 발전용 바이오중유의 다양한 원료들의 연료특성과 이에 따른 윤활성을 평가하고, 발전기의 마찰마모 저감을 위한 발전용 바이오 중유의 연료 구성 방안을 제시하였다. 발전용 바이오중유 원료물질의 윤활성(HFRR)은 평균 137 μm이며, 원료물질에 따라 차이가 있으나 60μm ~ 214 μm 분포를 보이고 있다. 이 중 윤활성이 좋은 순서는 Oleo pitch > BD pitch > CNSL > Animal fat > RBDPO > PAO > Dark oil > Food waste oil이다. 발전용 바이오중유의 원료 물질 3종으로 구성된 바이오중유 평가시료 5종에 대한 윤활성은 평균 151 μm이며, 101 μm ~ 185 μm 분포를 보이고 있다. 이 중 윤활성이 좋은 순서는 Fuel 1 > Fuel 3 > Fuel 4 > Fuel 2 > Fuel 5이다. 바이오중유 평가시료(평균 151 μm)는 C중유(128 μm) 대비 낮은 윤활성을 나타내었다. 이는 발전용 바이오중유가 지방산 물질로 구성되어 있어 C중유보다 파라핀, 방향족 성분 함량이 낮아 점도 가 낮고, 산가가 높기 때문에 산성 성분에 의한 윤활막 형성 저해에 따른 것으로 판단된다. 따라서, 적정 수준의 마찰마모 저감을 위해 윤활성을 증가 시킬 수 있는 바이오중유의 원료로서 Oleo pitch, BD pitch를 60% 이상 함유할 경우 연료 제조 시 윤활성 증가가 예상된다.

석유제품은 다양한 형태의 탄화수소화합물로 구성되어진 화합물로, 다른 종류의 액체류와 마찬가지로 온도변화에 따른 밀도와 부피의 변화가 발생한다. 액상에서 석유제품의 밀도를 측정하는 방법은 분별 증류된 각 석유제품에 대해 주로 얻어진 실험 데이터를 기반으로 한다. 본 연구에서는 등유와 자동차용 경유의 온도변화에 따른 밀도와 부피변화를 실제 측정하여 온도변화에 따른 변화추이를 분석하고, 국제규격인 ASTM에서 제시하는 밀도부피 환산표를 이용한 환산값을 계산하고 두 값을 비교분석하였다. 또한, 국내 계량 관련법에서 규정하고 있는 온도변화에 대한 기준과 실측값과의 상호 비교를 통해 차이점을 분석하였다.

가소제는 딱딱한 특성을 지닌 플라스틱에 유연성 및 탄성을 주어 제품으로서의 부드러운 특성을 갖출 수 있도록 첨가되는 물질로서, 주로 고분자 물질에 첨가되어 유연성을 부여함으로써 가공성을 개선하 고, 내한성, 내휘발성, 전기적 특성을 강화할 목적으로 이용되고 있다. 대부분의 가소제는 비활성 액체로서 용매의 기능과 유사한 역할을 하지만 분자량이 크고 휘발성이 없다. 또한, 석유화학제품에 용해되어 있는 경우, 다른 화합물과의 중첩효과(matrix effect)에 의해 가소제만을 분리하여 정성 및 정량분석하기에 어려움이 있다. 본 연구에서는 석유화학제품에서 검출될 수 있는 가소제의 대표적 성분인 DOA와 DOP에 대해 MD-GC/MS를 활용하여 정성 및 정량분석을 실시하여 최적의 가소제 분석 방법을 개발하고자 하였다.

석유제품 내의 식별제를 정성⋅정량분석하기 위해 HPLC의 적용가능성을 연구하였다. 등유와 자동차용 경유에 함유된 식별제의 정성분석을 위해 HPLC에서 최적의 분석조건(이동상 용매의 비율, 유속 등)을 선정하고, 이를 바탕으로 식별제의 정량분석을 위한 검량곡선을 작성하였다. 특히, 일정 농도 범위에서의 등유는 4.75분에서, 그리고 자동차용 경유는 4.17분의 머무름시간(retention time)을 나타내었고, 등유와 자동차용 경유의 검량곡선 상관계수(R2)가 0.999 이상을 나타내어 정량분석에 적용 가능할 것으로 나타났다. 현행 식별제의 분석방법인 UV/Vis 분광광도계를 이용한 분석결과와 비교분석을 실시하였고, 등유의 경우 약 7 %의 낮은 편차를 보였으며, 자동차용 경유의 경우 약 20 %의 다소 큰 편차를 확인하였다.

국가 온실가스 인벤토리를 Tier 2 이상의 수준으로 향상시키기 위해서는 IPCC 기본값 대신 국가 고유의 배출계수가 개발 및 이용되어야 한다. 국가 고유 배출계수는 에너지원 종류, 에너지 공정, 시간 추세에 따라 달라지기 때문에, 각 에너지원별 특성값을 파악하는 것은 정확한 인벤토리 구축에 중요한 부분을 차지한다. 국내 석유계 에너지원의 물성은 시간의 경과에 따라 큰 변화는 없었으며, 국내에서 고시되고 있는 에너지원별 열량환산기준 상의 석유계 에너지원에 대한 열량 및 탄소배출계수를 2013년과 2016년에 실제 시료를 수집하여 발열량, 탄소함량 및 탄소배출계수를 산정한 결과값과의 비교분석에서는 대체적으로 일정한 값을 유지하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 석유계 에너지원별로 산출된 순발열량과 탄소배 출계수는 2006 IPCC Guideline에 나타낸 값들과 비교하였으며, 대부분의 에너지원이 2006 IPCC G/L의 기본값 및 상한, 하한 범위내의 값을 나타내었다.

2016년 기준 국내 자동차 등록대수는 약 2,200만대를 육박하고 있으나[1], 국내 자동차용 표준 연료에 대한 기준은 부재한 상황이다. 자동차용 표준연료(Reference Fuel)는 차량의 연비와 배출가스를 인증하거나 새로운 자동차를 개발할 때 차량의 성능 등을 평가하기 위해 사용하는 연료를 의미한다. 현재 국내에는 차량의 배출가스, 성능, 연비시험 등을 위해 유통연료를 사용하고 있으며, 유통연료는 석유 및 석유대체연료사업법과 대기환경보전법상의 품질기준을 만족하지만 각 제조사의 원료와 공정 등에 따라 연료의 물성 차이가 있어 차량 시험 시 편차가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 국내 유통되는 자동차용 경유 품질모니터링 분석결과를 바탕으로 자동차용 경유의 시험용 표준연료 기준(안)을 설정하고, CRDI 방식의 차량에 적용하여 표준연료 기준(안)을 평가하였다.

항공유에 fatty acid methyl esters (FAME)가 혼합될 경우 연료 공급시스템과 항공기 엔진에 치명적인 고장의 원인이 될 수 있기 때문에 항공유 품질규격에서 FAME 함량을 50 mg/kg 이하로 규정 하고 있다. 무수히 많은 탄화수소로 구성된 항공유 중의 FAME 성분을 선택적으로 분석하기 어렵기 때문에 본 연구에서는 MDGC-MS를 사용한 새로운 시험방법을 개발하였다. Deans switching 시스템이 설치된 MDGC-MS를 이용하면 코코넛 오일이나 팜유 유래의 저분자량 FAME 성분도 분석이 가능함을 확인하였다. 개발된 시험방법은 FAME 피크의 머무름 시간을 약간 뒤로 이동시키는 매질 효과(matrix effect)를 현행의 기준 시험방법(IP 585)보다 약 20배 이하로 감소시킬 수 있었다. MDGC-MS는 항공 유에 미량의 FAME가 오염되었는지 여부를 정성 및 정량적으로 확인할 수 있는 시험방법으로 적합하였다.

대부분의 온실가스는 에너지의 생성 및 이용으로부터 발생되고, 교통부문에서 배출되는 온실가스 중 약 95 % 이상이 수송용 연료에서 기인한다. 또한, IPCC 가이드라인에서 제시하는 배출계수를 사용하였을 경우 국가 고유의 연료특성이 반영되지 않는 단점이 있고, 기후변화협약 교토의정서에 따른 의무 감축국도 UN에 제출하는 국가 온실가스 배출량 보고서 작성 시 대부분 Tier 2나 Tier 3 수준의 배출계수를 적용하고 있 다. 본 연구에서는 국내 교통부문에 사용되는 휘발유, 경유 등의 수송용 연료에 대한 연차별 시계열 특성을 파 악하고, CO2 배출계수의 연도별 변화추이를 분석하여 실제 연료를 활용한 CO2배출계수 실측방법의 적용 타 당성을 평가하였다.

2015년 기준 자동차 등록대수는 약 2,100만대를 넘어 1가구당 1.07대를 보유하고 있는 실정이 나[1], 국내 자동차용 표준연료에 대한 기준은 부재한 상황이다. 자동차용 표준연료(reference fuel)는 차 량의 연비와 배출가스를 인증하거나 새로운 자동차를 개발할 때 차량의 성능 등을 평가하기 위해 사용 하는 연료를 의미한다. 현재 국내에는 차량의 배출가스, 성능, 연비시험 등을 위해 유통연료를 사용하고 있으며, 유통연료는 석유 및 석유대체연료사업법과 대기환경보전법 상의 품질기준을 만족하지만 각 제조 사의 원료와 공정 등에 따라 연료의 물성차이가 있어 차량 시험 시 편차가 발생할 수 있다. 본 연구에서 는 국내 유통되는 휘발유 품질모니터링 분석결과를 바탕으로 표준연료 기준(안)을 설정하고, GDI와 MPI 연료 분사 방식의 차량에 적용하여 비교 평가한 결과, 실제 유통연료를 사용했을 때 최대 3.8%까지 발생 하는 연비차이가 1.1%까지 감소함을 확인할 수 있었다.