Carbon nanomaterials (CNMs) have been the subject of extensive research for their potential applications in various fields, including photovoltaics and medicine. In recent years, researchers have focused their attention on CNMs as their high electrical conductivity, low cost, and large surface area are promising in replacing traditional platinum-based counter electrodes in dye-sensitized solar cells (DSSC). In addition to their electrical properties, CNMs have also displayed antibacterial activity, making them an attractive option for medical applications. The combination of CNMs with metal oxides to form composite materials represents a promising approach with significant potential in various fields, including energy and biology. Here, we introduce porous carbon nanospheres (PCNS) derived from Cocos nucifera L. and its ZnO composite (PCNS/ZnO) as an alternative material, which opens up new research insights for platinum-free counter electrodes. Bifacial DSSCs produced using PCNS-based counter electrodes achieved power conversion efficiencies (PCE) of 3.98% and 2.02% for front and rear illumination, respectively. However, with PCNS/ZnO composite-based counter electrodes, the efficiency of the device increased significantly, producing approximately 5.18% and 4.26% for front and rear illumination, respectively. Moreover, these CNMs have shown potential as antibacterial agents. Compared to PCNS, PCNS/ZnO composites exhibited slightly superior antibacterial activity against tested bacterial strains, including gram-positive Bacillus cereus (B. cereus) and Staphylococcus aureus (S. aureus), and gram-negative Vibrio harveyi (V. harveyi) and Escherichia coli (E. coli) with MIC values of 125, 250, 125, and 62.5 μg/ml, respectively. It is plausible that the outcomes observed were influenced by the synergistic effects of the composite material.

This study aimed to determine the optimal planting density for sesame cultivation in a double cropping system after harvesting onion and garlic in the Muan region. It compared the growth, yield, disease susceptibility, and labor hours for two varieties of sesame (Landrace and Geonbaek sesame) at different planting densities. Plant height in the Landrace sesame showed no significant variation with different planting densities, whereas Geonbaek sesame increased in height with higher planting densities. Both cultivars increased the number of viable branches at lower densities. The stem diameter was thicker in Landrace sesame with decreasing planting density, while in the Geonbaek sesame, there was no significant difference in stem diameter regardless of planting density. The number of capsules per plant for the Landrace sesame increased with decreasing density, whereas Geonbaek sesame showed no significant difference. Yield for both cultivars was higher at greater densities. However, the late direct sowing time and shorter cultivation period significantly reduced the yield of sesame cultivated in a double cropping system compared to that of sesame grown in a single cropping system, due to the late direct sowing time and shorter cultivation period. There was no significant difference in disease occurrence based on planting density. Furthermore, although labor hours did not vary with planting density when comparing the labor hours required for cultivating the Landrace sesame and Geonbaek sesame, the latter needed less labor time. This study reveals the optimum planting distance and density for sesame cultivation as a double cropping after harvesting onion and garlic, providing invaluable data for establishing sesame double cropping cultivation techniques.

현재 농촌은 고령화, 여성화로 인해 기계화가 요구되지만 잡곡류 수확기계의 기계화율은 약 20% 수준으로 확인되어진다. 소요노동력의 절감과 기계화율 제고를 위해 소규모의 경지 조건에 따라 소형 콤바인의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 메밀과 율무를 대상으로 소형 콤바인의 시작기를 제작하여 메밀과 율무 각각의 포장과 수확 작업 시험을 진행하며 작업속도에 따른 각각의 데이터 분석을 진행하였다. 1 m/s 이상의 작업속도에서 메밀의 포장, 수확 시험 결과 전체 손실 비율은 약 21.8%였다. 이 때 가장 높은 비중을 차지한 것은 탈립손실비율이 약 64.1%였고, 다음으로 배진 손실비율이 약 20.9%로 측정되었다. 데이터 분석 결과 탈립손실비율과 배진손실비율에 대해서는 작업속도에 따라 손실율이 높아지는 상관관계 분석 결과가 도출되었고 수집손실비율과 미예취손실비율에 대해서는 작업속도에 따른 각각의 손실율이 감소하는 상관관계를 나타냈다. 메밀의 수확 곡물의 완전립의 비율은 83.2~96.7%로 측정되었으며 작업속도와 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 율무의 포장, 수확작업 결과 총곡립손실비율은 전체 작업속도에 대해 평균 약 22.8%가 측정되었다. 작업속도와 손실비율간의 상관관계 분석에서 배진 손실비율을 제외한 다른 손실비율은 양의 상관관계를 나타냈다. 율무의 수확 곡물 품질 분석 결과 완전립의 비율은 작업속도 0.24 ~ 1.05 m/s에서 87.1~95.7%로 측정되었으 며, 손상립과 지경부착립의 비율에서만 양의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 소형 작물을 대상으로한 소형 콤바인 시작기를 제작하였고, 제작된 시작기의 메밀과 율무를 대상으로한 포장, 수확 시험 결과와 이전의 연구들과 비교했을 때 시작기의 성능이 우수한 것을 확인하였 으며 작업속도에 따라 손실에 영향을 끼칠 수 있는 항목을 규명하였다.

전 세계적인 물 부족을 해결하기 위한 유망한 방법으로 수착제를 이용하여 공기 중에서 물을 수확하는 기술은 수 자원이 부족한 지역에서 식수를 전달할 수 있는 큰 잠재력을 보여주고 있음. 본 총설에서는 대기 중 물을 수확하기 위한 수 착제로 금속유기골격구조(MOF)를 사용하는 최근 연구에 대해 소개함. 제올라이트나 실리카 기반 물질과 같은 다른 수착제 물질에 비해, MOF는 상대습도 10% 부근에서 물 수착 곡선의 변곡점을 보이는 특성 덕분에 건조한 사막지역에서 물을 수확 하기에 적합한 특성을 가지고 있음. 이러한 특성으로 말미암아 최근 MOF를 이용하여 물을 수확할 수 있는 실용적인 물 수확 장치를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있음. 이 기술은 전 세계 어느 곳에서나 지리 환경적 영향을 받지 않고 대기 중의 물에 접근할 수 있기 때문에, 미래 지속가능한 수자원 확보 기술 측면에서 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대됨.

용인 영문리유적 출토 편주형 석도 5점에 대한 사용흔을 분석하여 그 사용 방식을 추정하였다. 분 석 결과 아래쪽 날에 대해서는 기존의 사용 방식을 다시 한 번 입증하게 되었다. 구체적인 사용법은 오른손 중지에 끈을 연결하여 석도를 잡은 다음, 엄지로 벼과식물을 석도에 밀착시키고 검지로 누르 면서 손목을 비틀어 이삭을 따는 형태로 복원되었다. 측면 날에 대한 분석에서는 날을 따라 분포하는 발달된 벼과식물 접촉 광택, 날과 같은 방향의 선상흔 등이 관찰되어, 수확 후 짚 확보나 잡초 제거를 위해 날과 평행하는 방향으로 석도를 움직여 여러 줄기의 벼과식물을 한 번에 자르는 용도가 상정되 었다. 또한 앞뒷면 광택 발달 정도의 차이에 따라 오른손잡이와 왼손잡이의 사용을 구분할 수 있었으 며, 구체적인 사용법으로 직접 석도를 손에 잡고 다른 손으로 벼과식물의 윗부분을 잡은 다음 작업자 의 몸 쪽으로 석도를 당기면서 절단하는 방식이 추정되었다. 그리고 이러한 분석을 통해 편주형 석도 가 수확 현장에서 이루어지는 두 가지의 다른 작업에 대응 가능한 다목적 도구임을 확인할 수 있었다.

This study analyzes the effects of the number of angles and bends on resistance in a conductor-embroidered stitch circuit for efficient power transfer through a conductor of wearable energy harvesting to study changes in power lost through connection with actual solar panels. In this study, the angle of the conductive stitch circuit was designed in units of 30°, from 30° to 180°, and the resistance was measured using an analog Discovery 2 device. The measured resistance value was analyzed, and in the section of the angle where the resistance value rapidly changes, it was measured again and analyzed in units of 5°. Following this, from the results of the analysis, the angle at which the tension was applied to the stitch converges was analyzed, and the resistance was measured again by varying the number of bends of the stitch at the given angle. The resistance decreases as the angle of the stitch decreases and the number of bends increases, and the conductor embroidery stitch can reduce the loss of power by 1.61 times relative to general embroidery. These results suggest that the stitching of embroidery has a significant effect on the power transfer in the transmission through the conductors of wearable energy harvesting. These results indicate the need for a follow-up study to develop a conductor circuit design technology that compares and analyzes various types of stitches, such as curved stitches, and the number of conductors, so that wearable energy harvesting can be more efficiently produced and stored.

This study was conducted to evaluate quality and anthocyanin content of ‘Tarocco’ orange fruit in order to support early harvest. Harvest times were set at 280 days after anthesis (DAA), 300 DAA, and 320 DAA (conventional harvest). The fruits were classified as those having an intense reddish color or a yellowish orange color in the rind. The fruits were stored during 45 days at 8oC, for low temperature storage, or 18oC, for room temperature storage in winter. The changes in the fruit quality were measured at 15-days interval. The reddish rind fruit had slightly higher sugar content than the orange fruits with yellowish rind, but had similar acidity. A sugar content of 13.0 oBrix or more was recorded for fruits harvested 280 DAA with 45 days of low-temperature storage. A similar finding was recorded after 15 days of low temperature storage for the fruits harvested 300 DAA with 30 days for the conventional harvest. The anthocyanin content was higher for fruits with later harvest time (37.8 mg·L-1) and longer storage period in both low and winter room temperatures (25.2-53 mg·L-1 and 10.3-51.9 mg·L-1, respectively). For all harvest periods, the peel and juice color intensity increased after 15 days of low temperature storage and remained constant regardless of the storage temperature. The result indicated that the fruit quality and anthocyanin content of fruits harvested 300 DAA was better than fruits harvested 320 DAA (conventional harvest), stored 15 days at 8oC or 30 days at 18oC after harvesting 300 DAA.

Piezoelectric composite films which are enabled by inorganic piezoelectric nanomaterials-embedded polymer, have attracted enormous attention as a sustainable power source for low powered electronics, because of their ease of fabrication and flexible nature. However, the absorption of applied stress by the soft polymeric matrices is a major issue that must be solved to expand the fields of piezoelectric composite applications. Herein, a flexible and porous piezoelectric composite (piezoelectric sponge) comprised of BaTiO3 nanoparticles and polydimethylsiloxane was developed using template method to enhance the energy conversion efficiency by minimizing the stress that vanishes into the polymer matrix. In the porous structure, effective stress transfer can occur between the piezoelectric active materials in compression mode due to direct contact between the ceramic particles embedded in the pore-polymer interface. The piezoelectric sponge with 30 wt% of BaTiO3 particles generated an open-circuit voltage of ~12 V and a short-circuit current of ~150 nA. A finite element method-based simulation was conducted to theoretically back up that the piezoelectric output performance was effectively improved by introducing the sponge structure. Furthermore, to demonstrate the feasibility of pressure detecting applications using the BaTiO3 particles-embedded piezoelectric sponge, the composite was arranged in a 3 × 3 array and integrated into a single pressure sensor. The fabricated sensor array successfully detected the shape of the applied pressure. This work can provide a cost-effective, biocompatible, and structural strategy for realizing piezoelectric composite-based energy harvesters and self-powered sensors with improved energy conversion efficiency

In this study, we propose a standardized design method using dimensionless design factors (specific catchment area, specific storage capacity) for the catchment area and storage tank capacity for the installation of rainwater facilities under rainfall conditions in Korea. As a result of simulating the water-saving efficiency of rainwater facilities that supply toilet flushing water in 17 office buildings in the metropolitan area, it was confirmed that the specific catchment area is a major design factor affecting the water-saving efficiency. In order to achieve the annual water-saving efficiency of 30%, it was evaluated that the specific catchment area and the specific rainwater storage capacity required 0.2 or more, respectively. In addition, when looking at the monthly water-saving efficiency, it is estimated that 100% of the required water demand can be supplied for up to three months from July to September under optimal conditions. Due to the annual rainfall variation, there is a limit to using all of the collected rainwater as toilet flushing water. Consideration of temporary use for other purposes should be reflected in the design stage of the building considering the characteristics of the target building and local conditions. In the future, follow-up studies are needed for field verification of dimensionless design and efficiency evaluation based on water supply and demand.

The formation of CaCO3 in microalgal culture is investigated and applied for effective separation of microalgae. The presence of several cationic ions in the culture medium mediates the formation of 3 types of mineral precipitates depending on the concentration of mineral precursors, Ca2+ and CO3 2−, amorphous nano-flakes, rhombohedral calcites, and spherical vaterites. While amorphous phased precipitates are formed for all concentrations of mineral precursor, only calcites are formed for 30 mM solutions of mineral precursor, and mixtures of calcites and vaterites are formed for 50 and 100 mM solutions of mineral precursor. The harvesting efficiency is also dependent on the concentration of the mineral precursor: from 90 % for 10 mM to 99 % for 100 mM after 60 mins’ of gravitational sedimentation. The formation of nano-flakes on the surface of microalgal cells induces the flocculation of microalgae by breaking the stable dispersion. The negatively charged surface of the microalgal cell is compatible not only with nano-flake attachment but also with the growth of calcitic crystals in which microalgal cells are embedded.

Spirulina platensis is a unique photosynthetic cyanobacterium that is used as a commercial feed for animals and a dietary supplement for humans. S. platensis has significant auto-flotation activity due to its gas vesicles. The natural flotation activity of these cells provides an effective method for harvesting of Spirulina biomass. The present research found that hydrodynamic pressure, light level and bicarbonate concentration affected the natural flotation of S. platensis. In particular, auto-flotation increased as light level decreased (5.5-times greater at no supplemental light than at 300 μ㏖ photons/㎡/s), as bicarbonate level increased (5-times higher at 0.6 than 0.2 M) and as hydrodynamic pressure decreased (indicated by depth of the culture). These results should be considered when designing photobioreactors for direct harvesting by auto-flotation.

‘다하’는 농촌진흥청 국립식량과학원 고령지농업연구소에서 2018년도 육성한 사계성 딸기 신품종이다. ‘다하’는 ‘새봉3호’ 를 모본으로 하고 ‘고하’를 부본으로 2012년 교배하여, 고온 장일 조건에서 과실이 크고 화방이 연속적으로 출현되는 우수한 사계성 개체를 선발한 것이다. 대관령의 여름재배 작형에서 2015년부터 2016년까지 생산력 및 특성검정을 거쳐 ‘새봉 10호’로 계통명을 부여하고, 지역적응성 시험을 거쳐 ‘다하’로 명명하였다. ‘다하’의 초형은 반개장형이며, 초세가 왕성하다. 과실모양은 원추형이며, 과색은 붉은 색이다. ‘다하’의 화방장은 25.3 cm 로 대조품종인 ‘고하’보다 14.1 cm 더 짧았다. 또한 ‘다하’의 출현화방수는 12.3개로 ‘고하’의 15.0개보다 2.7개 더 적게 발 생하였다. ‘다하’의 평균과중은 12.0 g으로 ‘고하’의 9.0 g보다 3.0 g 더 무거웠다. 그러나 과실품질은 두 품종 모두 비슷하였다. ‘다하’의 상품수량은 45,972 kg·ha-1로 ‘고하’의 21,481 kg·ha-1 보다 214% 증수되었다. 따라서 ‘다하’는 대과성이며 수확량이 많은 사계성 품종으로 농가보급 시 높은 소득이 기대된다.

본 연구의 목적은 형광직물과 재귀반사 소재만으로 제작, 보급되고 있는 현 안전의복에, 광섬유 적용으로 시인성을 높여 야간이나 기상악화 시 안전사고로부터 작업자나 보행자를 보호하는데 있다. 이를 위하여 LED를 촉매로 한 광섬유와, 에너지 하베스팅 기술을 적용하여 설계·제작한 안전조끼를 개발하였다. 안전조끼는 필름에 일체화된 자동 점멸 광섬유에 의해 빛을 방출하도록 설계되었고 이 조끼를 착용한 작업자의 움직임으로, 버려지는 에너지를 수확하 여 광섬유의 발광을 더 지속적으로 구동시키기 위해 에너지 하베스터를 제작하여 부착하였다. 그 결과, 첫째로 조끼 착용자의 신체는 광섬유(optical fiber)와 재귀반사 테이프를 통해 멀리서 인식 가능하도록 시인성이 높아져 사고예방에 도움이 된다. 즉 야간에 실시하는 도로변이나 고지대에서의 작업, 구조대원의 활동, 스포츠 활동 시 사고를 예방하거나, 비상상황이 발생할 경우 광섬유 발광을 변화시키는 신호로 사고 지점을 빨리 발견할 수 있어 인명구조에도 도움이 될 것이다. 둘째, 생활 속 버려지는 에너지를 활용하기 위하여 압전소자 발전 시스템을 개발하여 압전 에너지 하베스팅 장치를 탑재한 결과, 배터리부의 유효 충전량을 활성화하고 보조 충전을 함으로써 에너지를 소량일지라도 효율적으로 생산할 수 있었다. 동시에 안전조끼에 내장하여 제작함으로써 탈착이 용이하도록 하여 활용도를 높였다. 기존 안전 조끼의 경우 야간에 주변 조명이 없을 때는 조끼를 착용한 사람을 인식하는 것이 거의 불가능하지만, 본 연구에서는 안전조끼의 빛 신호로 주변 조명이 없을 때에도 100m 이내에서 착용자를 식별할 수 있었다. 또한 광섬유 적용 안전조끼는 측면에서의 시인성 향상뿐만 아니라 가볍고 (물)세탁이 가능하여 실용적 측면에서 현존하는 LED적용 안전의류보다 우수하다. 그러므로 본 연구에서 개발한, 광섬유와 에너지 하베스터를 장착한 안전조끼는 실용도가 높고 안전사고 발생 예방과 감소, 나아가 인명구조에 이바지할 것으로 추정된다.

물 공급은 늘어나는 담수 수요와 다르게 줄어들고 있다. 담수의 수요를 충당하기 위해서 나노여과법은 가장 효율 적이고 경제적인 방법이라고 할 수 있다. 해수담수화를 위한 나노여과법의 일반적인 방법으로는 나노여과 멤브레인을 이용한 역삼투압 방식이다. 하지만 기존의 멤브레인들은 주요 특성인 안정성, 경제성, 그리고 살균 및 방오특성이 부족하다. 기존의 나노여과 멤브레인을 향상시키기 위해서 친수성과 방오성이 높은 흑연 산화물이 가장 향상성이 높으며 널리 연구되고 있는 재료이다. 멤브레인 변형은 다른 레이어에 적용될 수 있다. 얇은 막으로 이루어진 멤브레인은 다른 세 레이어로 구성되어 있 다, 표면의 폴리아미드 레이어, 기공 레이어, 그리고 전체적인 구조를 구성하는 지원 직물이다. 정삼투압 토한 에너지 효율적 인 해수담수화 방식이지만 효율이 생물 오염 때문에 떨어진다. 산화그래핀 결합은 향균 기능을 향상할 수 있으며 멤브레인 표면에 바이오필름 생성을 억제할 수 있다. 압력지연삼투는 해수에서 청정에너지를 발전시키는 최고의 방법 중 하나이다. 멤 브레인의 생물 오염은 합성 폴리머 멤브레인의 합성 레이어에 산화 그래핀을 합성하여 줄일 수 있다. 나노여과 멤브레인을 개량하는 여러 연구가 각자의 장단점을 가지고 이루어지고 있다. 이 보고서는 나노여과 멤브레인의 개량, 성질, 그리고 성능 에 대해 논의한다.

과수농가에서 수행되는 수확작업은 노동부하가 큰 주요작업으로 수확된 과실의 적재 및 운반작업에 소모되는 노동력이 크다. 본 연구에서는 과수농가를 대상으로 수확된 열매의 적재 및 운반작업에 사용 가능한 간이형 보행 동력운반차를 개발하였다. 과수 농민들의 요구조건을 고려하여 동력운반차의 이동속도 및 적재 용량을 선정하였다. 이에 따라, 동력운반차의 주요 구성요소를 선정하고 동력전달경로를 분석하였다. 또한, 개발된 동력운반차의 성능시험을 수행하였으며 상용 소프트웨어를 활용하여 구조해석을 수행하였다. 설계된 간이형 보행 동력운반차는 전·후진이 가능하고 이동속도는 최대 1 m/s이며, 최대적재용량은 500 kg이다. 본 연구에서 개발된 간이형 보행 동력운반차를 활용하면 농민들의 작업효율을 높이고 신체적인 부담을 경감시킬 수 있을 것으로 판단된다.

This study investigated the volatile flavor composition of essential oils from Solidago virga-aurea var. asiatica Nakai with different harvesting area. The essential oils obtained by the hydrodistillation extraction method from the aerial parts of the plants were analyzed by gas chromatography (GC) and GC-mass spectrometry (GC-MS). Ninety-five (91.61%) volatile flavor compounds were identified in the essential oils from the S. virga-aurea var. asiatica Nakai harvested in Koheung, Jeolanamdo. The major compounds were hexadecanoic acid (29.22%), 7-hexyl eicosane (9.12%), spathulenol (7.701%), 3,8-dimethyl decane (6.48%), caryophyllene oxide (4.52%) and α-copaene (4.23%). Fifty-seven (97.43%) volatile flavor compounds were identified in the essential oils from the S. virga-aurea var. asiatica Nakai harvested in Seoguipo, Jejudo. The major compounds were 2-carene (40.95%), α-copaene (10.77%), α-muurolene (5.81%), and spathulenol (3.11%). The chemical composition of the essential oils was significantly different in quality and quantity with the different harvesting area. The quantitative variations of hexadecanoic acid, 7-hexyl eicosane, spathulenol, 3,8-dimethyl decane, caryophyllene oxide, 2-carene, and α-copaene according to different harvesting area can serve as a quality index of the S. virga-aurea var. asiatica Nakai essential oils in food industries.

Recently, interest in technology for eco-friendly energy harvesting has been increasing. Polyvinylidene fluoride (PVDF) is one of the most fascinating materials that has been used in energy harvesting technology as well as micro-filters by utilizing an electrostatic effect. To enhance the performance of the electrostatic effect-based nanogenerator, most studies have focused on enlarging the contact surface area of the pair of materials with different triboelectric series. For this reason, one-dimensional nanofibers have been widely used recently. In order to realize practical energy-harvesting applications, PVDF nanofibers are modified by enlarging their contact surface area, modulating the microstructure of the surface, and maximizing the fraction of the β-phase by incorporating additives or forming composites with inorganic nanoparticles. Among them, nanocomposite structures incorporating various nanoparticles have been widely investigated to increase the β-phase through strong hydrogen bonding or ion-dipole interactions with -CF2/CH2- of PVDF as well as to enhance the mechanical strength. In this study, we report the recent advances in the nanocomposite structure of PVDF nanofibers and inorganic nanopowders.