In this work, we have designed a novel gas inlet structure for efficient usage of growth and doping precursors. Our previous gas injection configuration is that the gas is mixed to one pipe first, then divided into two pipes, and finally entered the chamber symmetrically above the substrate without a jet nozzle. The distance between gas inlet and substrate is about 14.75 cm. Our new design is to add a new tube in the center of the susceptor, and the distance between the new tube and substrate is about 0.5 cm. In this new design, different gas injection configurations have been planned such that the gas flow in the reactor aids the transport of reaction species toward the sample surface, expecting the utilization efficiency of the precursors being improved in this method. Experiments have shown that a high doping efficiency and fast growth could be achieved concurrently in diamond growth when methane and diborane come from this new inlet, demonstrating a successful implementation of the design to a diamond microwave plasma chemical vapor deposition system. Compared to our previous gas injection configuration, the growth rate increases by 15-fold and the boron concentration increases by ~ 10 times. COMSOL simulation has shown that surface reaction and precursor supply both have a change in determining the growth rate and doping concentration. The current results could be further applied to other dopants for solving the low doping efficiency problems in ultra-wide-band-gap semiconductor materials.

In this study, we undertook detailed experiments to increase hydrogen production efficiency by optimizing the thickness of titanium dioxide (TiO2) thin films. TiO2 films were deposited on p-type silicon (Si) wafers using atomic layer deposition (ALD) technology. The main goal was to identify the optimal thickness of TiO2 film that would maximize hydrogen production efficiency while maintaining stable operating conditions. The photoelectrochemical (PEC) properties of the TiO2 films of different thicknesses were evaluated using open circuit potential (OCP) and linear sweep voltammetry (LSV) analysis. These techniques play a pivotal role in evaluating the electrochemical behavior and photoactivity of semiconductor materials in PEC systems. Our results showed photovoltage tended to improve with increasing thickness of TiO2 deposition. However, this improvement was observed to plateau and eventually decline when the thickness exceeded 1.5 nm, showing a correlation between charge transfer efficiency and tunneling. On the other hand, LSV analysis showed bare Si had the greatest efficiency, and that the deposition of TiO2 caused a positive change in the formation of photovoltage, but was not optimal. We show that oxide tunneling-capable TiO2 film thicknesses of 1~2 nm have the potential to improve the efficiency of PEC hydrogen production systems. This study not only reveals the complex relationship between film thickness and PEC performance, but also enabled greater efficiency and set a benchmark for future research aimed at developing sustainable hydrogen production technologies.

The objective of this study was to verify the effect of pig slurry application with acidification and biochar on feed value, nitrogen use efficiency (NUE) of maize forage, and ammonia (NH3) emission. The four treatments were applied: 1) non-pig slurry (only water as a control, C), 2) only pig slurry application (P), 3) acidified pig slurry application (AP), 4) acidified pig slurry application with biochar (APB). The pig slurry and biochar were applied at a rate of 150 kg N ha-1 and 300 kg ha-1, respectively. The AP and APB treatments enhanced all feed values compared to C and P treatments. The NUE for plant N was significantly increased 92.1% by AP and APB treatment, respectively, compared to the P treatment. On the other hand, feed values were not significantly different between AP and APB treatments. The acidification treatment with/without biochar significantly mitigated NH3 emission compared to the P treatment. The cumulative NH3 emission throughout the period of measurement decreased by 71.4% and 74.8% in the AP and APB treatments. Also, APB treatment reduced ammonia emission by 11.9% compared to AP treatment. The present study clearly showed that acidification and biochar can reduce ammonia emission from pig slurry application, and pig slurry application with acidification and biochar exhibited potential effects in feed value, NUE, and reducing N losses from pig slurry application through reduction of NH3 emission.

The objective of this study was to prove the effect of pig slurry application with charcoal on nitrogen use efficiency (NUE), feed value and ammonia (NH3) emission from maize forage. The four treatments were applied: 1) non-pig slurry (only water as a control), 2) only pig slurry application (PS), 3) pig slurry application with large particle charcoal (LC), 4) pig slurry application with small particle charcoal (SC). The pig slurry was applied at a rate of 150 kg N ha-1, and the charcoal was applied at a rate of 300 kg ha-1 regardless of the size. To determine the feed value of maize, crude protein, dry matter intake, digestible dry matter, total digestible nutrient, and relative feed value were investigated. All feed value was increased by charcoal treatment compared to water and PS treatment. Also, the NUE for plant N was significantly higher in charcoal treatments (LC and SC) compared to PS treatment. On the other hand, there is no significant difference for feed value and NUE between LC and SC. The NH3 emission was significantly reduced 15.2% and 27.9% by LC and SC, respectively, compared to PS. Especially, SC significantly decreased NH3 emission by 15% compared to LC. The present study clearly showed that charcoal application exhibited positive potential in nitrogen use efficiency, feed value and reducing N losses through NH3 emission.

Excessive body weight gain during the growth period of early life may predispose individuals towards obesity and metabolic disorder in later life. We investigated the possibility of using the food efficiency ratio as an early indicator for predicting susceptibility to diet-induced obesity and insulin resistance. Four-week-old, prepubertal, male Sprague Dawley rats were divided into obesity-prone and obesity-resistant groups based on food efficiency ratio values after five days on a high-fat diet. Metabolic parameters measured after 2, 6, and 10 weeks, and specific phenotypes were compared with each group. Obesityprone rats had higher increases in body weight and fat mass compared to obesity-resistant rats over the study period. Obesity-prone rats became glucose intolerant early in this study and remained so throughout the experimental period, with increases in fat weight and leptin levels occurring first, followed by increases in insulin level. Gluconeogenesis and insulin resistance significantly increased in obesity-prone groups in which activities of glucose-6-phosphatase and phosphoenolpyruvate carboxykinase were increased and glucokinase activity decreased. Higher food efficiency ratio at an early age was closely correlated with body fat accumulation, hyperleptinemia, and hyperinsulinemia of middle and elderly age. We suggest a high food efficiency ratio in prepubertal subjects may be a useful predictor of future obesity and insulin resistance.

본 연구의 목적은 폐쇄형 식물생산시스템에서 세가지 혼합 LED와 형광등에서 자란 적치마 상추의 생육과 광 이용효율을 비교하는 것이다. 18일간 육묘한 적치마상추 묘를 적색(R, 655nm), 청색(B, 456nm), 녹색(G, 515nm), 백색(W, 456nm + 558nm)의 혼합 LED(R:B=8:2, R:W:B =8:1:1, R:G:B=8:1:1)와 형광등이 설치된 폐쇄형 식물생산시스템에 정식하였다. 형광등에서 자란 상추는 모든 LED 처리에 비해 유의적으로 높은 엽형지수를 보였다. 지상부와 지하부 생육에서 LED 처리간 유의적 차이를 보이지 않았으나, 모든 LED 처리가 형광등에 비해 약 34% 지상부 생체중의 증가를 유도시켰다. 한편, 정식 후 4주차에 형광등의 총 소비 전력은 145kW인 반면, LED 처리구들에서 형광등의 약 1/3배인 54kW를 나타냈다. LED 처리구들의 건물중에 대비한 광 이용 효율은 약 34mg/W였으며, 이는 형광등 보다 약 3.5배 높은 값이었다. 결론적으로, 본 연구는 식물 생산 시스템에서 적절한 조합의 LED 조사는 형광등에 비해 상추 생장을 증진시킬 수 있으며 추가적으로 에너지 절감을 통해 광 이용효율도 극대화 할 수 있음을 보여주었다.

본 연구는 조직배양을 이용한 효율적인 블루베리의 묘 생산 체계 개발을 위하여 수행되었다. 신초형성을 위한 초대배양을 위해서는 WPM 배지가 MS 배지보다 신초형성률 , 마디수, 신초장 등에 있어서 유의적으로 우수하였다. 식물 생장 조절제가 신초형성에 미치는 식물생장조절제의 영향을 조사하기 위해서는 zeatin(1, 2mg·L-1), 2iP(10, 15mg·L-1), 그리고 BA(4, 6mg·L-1)를 처리하였으며, 신초의 증식에 미치는 영향을 확인하기 위해서는 zeatin(0.5mg·L-1), 2iP(10, 15mg·L-1), 그리고 BA(0.05mg·L-1)를 처리하였다. 신초형성 에 미치는 결과는 zeatin 처리가 신초형성률, 마디수, 신 초장 등에서 유의적으로 효과적이었다. 반면 무처리와 BA 처리에서는 신초가 형성되지 않았으며, 2iP 처리의 경우 신초형성률이 낮았다. 기내 삽목으로 생산된 블루 베리 신초의 계대배양에 있어 신초 발생 및 생장에 미치는 영향은 zeatin을 농도별로 처리한 결과, 모든 농도에서 신초의 형성률과 형성된 신초의 개수는 유의적 차이를 보이지 않은 반면 zeatin의 농도가 증가할수록 신초의 마디수는 증가하나 신초장은 짧아지는 경향을 보였다. 신초 증식을 위한 적정한 zeatin 농도는 0.5mg·L-1 였다.

농업 R&D 투자의 연구생산성 변화에 대한 기여도를 분석 하기 위해 비모수적 방법인 자료포락분석법을 이용하고 기술 효율성 변화와 기술수준 변화를 계측해 생산성 변화요인을 확 인하는 맘퀴스트 생산성지수 분석방법을 적용하였다. 분석에 이용된 자료는 2007년부터 2011년까지 5개년간 국립원예특작 과학원에서 수행한 연구과제의 연구비와 그 연구의 결과로 생 성된 논문 (SCI, 비SCI), 산업재산권 출원, 영농활용, 정책제안, 품종육성 등 6개의 성과물을 대상으로 하였다. 투입요소는 국 립원예특작과학원에서 수행한 연구비 총액이고, 산출요소는 6 개의 성과물을 기준으로 하여 분석하였다. 불변규모(CRS)를 가정한 후에 자료포락분석법을 이용해 거 리함수를 계산한 결과 영농활용이 1.000으로 가장 효율적인 성과로 분석되었고, 비SCI논문이 0.671, SCI논문이 0.343, 품 종육성이 0.301, 정책제안이 0.288, 산업재산권이 0.251 순으 로 분석되었다. 이러한 결과로 판단해 볼 때 연구성과 효율성 을 향상시키기 위해서는 연구과제 특성에 따른 목표설정 및 재원배분, 인력, 시설, 장비 등의 추가적인 투자가 필요하다. 거리함수를 이용해 맘퀴스트 생산성지수를 도출한 결과 2007년부터 2011년까지 5개년간 원예특용작물분야 농업 R&D 투자로 인한 연구성과의 생산성은 연평균 17.5%가 향상되었 다. SCI논문이 39.4%로 가장 높은 생산성 증가율을 나타냈으 며, 산업재산권 출원이 27.8%, 정책제안이 17.4%, 영농활용이 16.8%, 품종육성이 6.3%, 비SCI논문이 1.1%의 성장률을 나타 냈다. 표본기간 동안의 기술효율성의 연평균 변화율은 0.6%로 나타났고, 기술수준의 변화는 16.8% 향상한 결과를 보여주고 있다. 또한 기술효율성 변화의 두 요소인 순수효율성과 규모 효율성 변화는 불변규모를 가정한 관계로 규모효율성의 변화 가 없어 기술효율성의 변화는 순수효율성 변화와 동일한 값을 보여주고 있다. 결과적으로 5개년간 국립원예특작과학원에 투자한 농업 R&D는 17.5%의 생산성 향상을 가져왔고, 연평균 성장률에 대한 기여가 0.6%인 기술효율성 변화보다는 16.8%인 기술수 준의 변화가 더 큰 기여를 하였다. 이는 원예특용작물분야 농 업 R&D 투자로 인한 성과의 생산성 향상에 기술효율성의 개 선보다는 기술진보가 훨씬 큰 기여를 하였다는 것을 보여주는 것으로서 개별 연구성과의 효율성 개선보다는 연구능력 향상, 우수인력 유치, 시설 확대 등 기술혁신을 일으킬 수 있는 요 소에 대한 투자가 우선되어야 하며, 생산성 향상을 유도하는 투자가 지속적으로 이루어져야 함을 의미한다. 다만 본 연구에서는 R&D 투자 시점부터 연구성과가 발생하기까지의 시차와 개별 연구성과에 대한 투자규모가 다른 점을 고려하지 않았으며 향후 추가적인 연구가 필요함을 밝 혀둔다.

A study was investigated the effects of the probiotic mixture (PM) contained Lactobacillus plantarum (L. plantarum) SY-99 2.4×109 CFU/kg and Bacillus subtilis (B. subtilis) SJ-61 2.2×109 CFU/kg on growth performance and fecal microflora counts of broiler chickens. Referred to the previous studies, a total of 160 one-day-old male broiler chicken (Ross 308) were randomly assigned to four experimental groups, which were a basal diet alone (control) and supplemented with PM 0.1 g/kg feed (T1), PM 0.2 g/kg feed (T2), and PM 0.4 g/kg feed (T3). After 28 days of administration, the average daily feed intake of T1 and T3 was significantly different compared to that of control (p<0.05). In addition, the feed conversion ratio of T2 and T3 was significantly improved compared to that of control (p<0.05). On the 28th day after administration, all treatment groups were significantly increased fecal lactic acid bacteria (LAB) counts and decreased fecal Enterobacteriaceae (ENT) counts compared to T1 (p<0.05). The results of this study indicated that the combination of L. plantarum and B. subtilis strains in the range of 0.2-0.4 g/kg feed could be used for the improvement of growth performance and fecal microflora in broiler chickens.

To investigate the toxicological effects of β-glucan, we performed basic studying on β-glucan in Sprague-Dawley (SD) rats. Standard endpoints in this study included mortality, clinical observations, changes of body weights, analysis on food consumption, ophthalmoscopic examination, hematologic examination, serum biochemistry,analysis of organ weights, gross anatomic pathology and histopathology. No clinical signs and mortality were observed in animals treated with beta-glucan throughout the experimental period. The average body weight of each treatment groups showed similar levels at end of experiment. There were no treatment-related changes in mortality,body weights changes, food consumption, ophthalmoscopic examination. Although there were statistically significant differences between the control and treated groups in some relative and absolute organ weights, and hematological and biochemical analysis, the data were in biologically normal ranges and did not show a dose-dependent manner. In the morphological change, hepatic tissue were not showed ballooning degeneration and irregular arrangement of hepatic cell in β-glucan treatment groups with control group. Also, organs weights (liver, heart, kidney and stomach) and hematological indices (WBC, RBC, Hb, Hct and Platelet) did not show statistically significant differences among the experimental groups. In summary of these results, there were no changes in mortality, mean body weight, clinical signs, food consumption. There were no changes in ophthalmological examination, hematology, blood chemistry,necropsy and histopathology. In conclusion, although further investigation of glucan should be performed in the functions registered in many ancient literatures, β-glucan is physiologically safe and may have potential as candidate food for human health.

이전 실험에서 결정된 생육 단계별 최적 환경조건을 평가하기 위한 4가지 처리는 다음과 같았다: 생육 단계별 최적 환경 조건을 사용한 광독립 영양배양(photoautotrophic optimum condition with growth stage (POG)), 생육 단계별 평균 광합성 광량자속 밀도(photosynthetic photon flux density(PPFD))와 CO2 농도를 사용한 광독립 영양배양(photoautotrophic constant condition with average PPFD and CO2 of POG(PCA)), 생육 단계별 최대 PPFD와 CO2농도를 사용한 광독립 영양배양(photoautotrophic constant condition with maximum PPFD and CO2 of POG(PCM)) 그리고 대조군으로 3%의 당을 포함한 광혼합 영양배양(photomixotrophic conventional condition with 3% sucrose(PMC)). 실험 결과 각 생육 단계별 환경제어(POG)는 기내에서 배양된 감자 소식물체의 모든 생육 관련 항목에서 유의적 증진을 유도하였다. 또한 단위 건물중 당 소비된 전력과 CO2는 모든 처리 중 POG에서 가장 낮았다. 기외 이식 이후에도 POG에서 생산된 감자 묘는 PMC에서 자란 감자 묘와 전체적으로 큰 차이 없이 왕성한 생육을 유지하였다. 특히 POC는 기존 광혼합 영양방식(PCM)과 비교했을 때 기외 이식전과 이식 후 20일째 각각 4.7배와 3.8배 높은 건물중을 기록하였다. 따라서 POG와 같은 생육 단계별 환경 조절을 통한 광독립 영양 미세 증식 방법은 에너지 절감 효과와 함께 무균의 건강한 감자 묘의 생산에 효과적이었다.

본 연구에서는 폐쇄형 식물 생산시스템 내에서 생체정보에 의한 최적 환경제어와 식물의 환경스트레스 판단을 위하여 엽록소형광 분석법으로 광합성효율 모델을 만들었으며, 광합성효율 모델에 유전알고리즘을 적용하여 재배환경 최적화 프로그램의 응용성을 평가하였다. 6가지 미기상 요인 중 5가지는 고정하고 1가지씩만 변화시켜 가며 측정한 Fv'/Fm'이 최대가 되는 환경조건은 기온 21℃, CO2농도 1,200~1,400ppm, 상대습도 68%, 기류속도 1.4m·s-1, 배양액온도 20℃이었으며 PPF가 140μmol·m-2·s-1 보다 증가할수록 광합성 효율은 감소하였다. 광합성효율모델의 오차는 평균 2.5%였다. 재배환경 최적화 프로그램으로부터 계산된 밀폐형식물 생산시스템내에서 상추의 최적재배환경조건은 기온 22℃, 배양액온도 19℃, CO2농도 1,400ppm, 기류속도 1.0m·s-1, PPF 430μmol·m-2·s-1, 상대습도 65%이다. 이상의 연구 결과로부터 광합성 효율 모델을 이용하여 식물 생산시설의 환경모니터링 시스템과 식물 생체정보에 의한 최적제어시스템의 개발이 가능함을 확인하였다.

근권냉방 방식에 따른 냉방 효율과 토마토 생육 특성을 검토하고자 XL냉수순환, 라디에이타 냉풍, 패드냉풍 및 대조구를 처리한 결과는 다음과 같다. 근권부 냉방온도는 공급수온이 17.8℃일 때 XL 냉수순환구는 18.0℃ 라디에이타 냉풍구는 27.2℃, 패드 냉풍구는 20.3℃였다. 배지 깊이와 시간대별 평균온도는 XL냉수순환구 22.8~24.7℃. 라디에이타 냉풍구 22.7~24.2℃, 패드 냉풍구 20.5~23.2℃, 대조구 25.9~29.6℃를 나타내어 냉방처리구가 대조구에 비해 5~6℃더 낮았다. 토마토의 생육에 있어 엽장. 엽폭은 대조구에 비해 컸으며, 생체중 및 건물중의 경우에서도 비슷한 경향이었다 근활력에 있어 대조구는 45.0ug/g에 비해 근권냉방 처리구는 58.5-62.8 ug/g으로 높았으나. 근권냉방 처리구간에는 큰 차이가 없었다.