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고성능 리튬이온 전지를 위한 저마늄 나노입자의 가스상 레이저 광분해 대량 합성법 개발
김창현,임형순,조용재,정찬수,장동명,명윤,김한성,백승혁,임영록,박정희,송민섭,조원일,차은희,Kim, Cang-Hyun,Im, Hyung-Soon,Cho, Yong-Jae,Chung, Chan-Su,Jang, Dong-Myung,Myung, Yoon,Kim, Han-Sung,Back, Seung-Hyuk,Im, Young-Rok,Park, Jeung-Hee 한국전기화학회 2012 한국전기화학회지 Vol.15 No.3
We developed a new high-yield synthesis method of free-standing germanium nanocrystals (Ge NCs) by means of the gas-phase photolysis of tetramethyl germanium in a closed reactor using an Nd-YAG pulsed laser. Size control (5-100 nm) can be simply achieved using a quenching gas. The $Ge_{1-x}Si_x$ NCs were synthesized by the photolysis of a tetramethyl silicon gas mixture and their composition was controlled by the partial pressure of precursors. The as-grown NCs are sheathed with thin (1-2 nm) carbon layers, and well dispersed to form a stable colloidal solution. Both Ge NC and Ge-RGO hybrids exhibit excellent cycling performance and high capacity of the lithium ion battery (800 and 1100 mAh/g after 50 cycles, respectively) as promising anode materials for the development of high-performance lithium batteries. This novel synthesis method of Ge NCs is expected to contribute to expand their applications in high-performance energy conversion systems. ND-YAG 펄스 레이저를 사용하여 밀폐 반응기에서 가스상 $Ge(CH_3)_4$ (tetramethyl germanium, TMG)을 광분해하여 Ge (germanium) 나노입자를 합성하는 새로운 합성법을 개발하였다. 나노입자의 크기는 간단히 충돌이완가스를 사용하여 5-100 nm로 조절할 수 있었다. $Ge_{1-x}Si_x$ 합금 나노입자는 TMG와 $Si(CH_3)_4$ (tetramethyl silicon, TMS) 혼합가스를 광분해하여 합성하였으며, 이때 반응기 안의 가스 혼합비율에 따라 나노입자의 조성을 조절할 수 있었다. 합성된 나노입자는 얇은 탄소층(1-2 nm) 에 싸여있고, 안정한 콜로이드 용액형태로 잘 분산되어 있다. 합성된 Ge 나노입자와 Ge-RGO (reduced graphene oxide) 하이브리드 구조체 모두 리튬이온전지 특성이 50 사이클 이후 각각 800, 1,100 mAh/g의 높은 방전용량을 갖는 것을 확인하였고, 이 방법은 이전의 Ge 나노입자 합성법과 비교하여 높은 수득률, 우수한 재현성, 성분조절의 용이 하므로, 고성능 리튬 전지의 개발을 위한 음극소재로 기대된다. 이와 같은 Ge 나노입자의 새로운 대량 합성법은 고성능 에너지 변환 소재 실용화에 기여할 것으로 예상된다.
항생제 대체제(앤타시드-100)의 급여가 젖소 송아지 육성에 미친 영향
명윤아,박덕섭,이인덕,남명수,이형석,김용국 충남대학교 농업과학연구소 2007 농업과학연구 Vol.34 No.2
This study was carried out to develope an antibiotic substitute with some feed additive ingredients; activated charcoal, microbial products( Saccharomyces cerevisiae), sodium bentonite and pyroligneous. Sixty Holstein male calves(control 30 and tested 30 calves) were assigned to one of two diets, control(containing commercial antibiotic) and treatment diet (containing antibiotic substitute) with three replicates(10 calves each). The experiment were carried out for 30 days. The daily weight gains were similar between control(1.01kg/d) and treatment groups(1.01kg/d), however feed requirement were lower for treatment calves (2.80kg) than control calves (3.24kg) (P<0.05). Also calves were more health for treatment calves than control calves for diarrhea and respiratory diseases occurrences. The ammonia concentration of feces were lower for treatment calves(2.67 ppm) than for control calves(6.33 ppm) (P<0.05). No statistical difference were found in blood substances between control and treatment calves(P>0.05). In conclusion, the calve performances were improved by substitute without commercial antibiotic additive. 본 연구는 항생제를 대체할 목적으로 동물체의 활성을 가져오는 원료로 알려져 있는 활성탄과 목초액, sodium bentonite, 홍삼박, 생균제를 선별하여 이들 원료로 구성된 항생물질 대체제를 개발하여 홀스타인 수송아지에 급여하였을 때 생산성에 미치는 효과를 규명하고자 수행하였다. 송아지의 일당증체량은 대조구(1.011kg), 처리구(l.0lkg)간에 유의적인 차이가 없었고(P>0.05), 사료 요구율은 대조구 3.24에 비하여 처리구 2.80로 처리구에서 유의적인 개선효과를 나타냈다(P<0.05). 설사 발생률은 동일하였으나 분 상태는 처리구가 양호하였고, 호흡기 질병은 처리구에서는 발생하지 않았다. 분 중 NH₃ 농도는 대조구(6.33 ppm)에 비하여 처리구(2.67 ppm)에서 뚜렷한 개선 효과를 보였고(P<0.05), 혈액 수치는 대조구와 처리구가 유사하였다. 항생물질 대체제를 급여한 처리구가 시판 항생제 첨가사료급여군(대조구)에 비하여 증체에서는 다소 낮은 성적을 나타냈지만 질병 발생 없이 유사한 성적을 낸 것은 대체물질이 가축 소화기관의 활성화, 사료의 소화율 증진 등에 영향을 나타내어 동물의 활력이 증진되므로 항생제의 사용 없이도 양질의 축산물을 생산할 수 있는 결과를 얻었다.
착유우 사료에 대한 Aspergillus oryzae 발효물질 첨가가 in vitro 건물, 섬유소 및 단백질 소화율과 발효액의 pH에 미치는 영향
명윤아,박덕섭,이수기,박종수,김용국 충남대학교 농업과학연구소 2002 농업과학연구 Vol.29 No.2
본 연구는 Aspergillus oryzae 배양물이 in vitro 건물, 섬유소 및 단백질 소화율과 pH에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다. 균종 Aspergillus oryzae는 한국 생명공학연구원에서 분양받았으며, 본 연구에 사용된 사료는 시중 유통중인 착유우용 배합사료와 TMR 사료로서, 일반성분 분석은 (주)우성사료 중앙실험실에서 실시하였고, 건물, 섬유소 및 단백질 소화율 실험은 충남대학교 실험실에서 실시하였다. 배합사료와 TMR에 Aspergillus oryzae 배양물 0, 1.0, 2.0 및 3.0%를 첨가한 후, Holstein종 착유우로부터 채취한 반추위액에 시료 2.0g 내외를 넣어 진탕배양기에서 24, 48 및 72시간 소화시켰다. 침전물에 0.2% pepsin이 들어있는 0.1N HCl 30ml를 넣고 39℃ incubator에서 48시간 소화시키고 나서, 마지막으로 침전물을 60℃의 건조기에서 48시간 건조시켰다. 실험은 3회 반복하여 실시하였다. 건물 소화율은 Aspergillus oryzae 발효물을 첨가하지 않은 대조구에 비해 24시간 배양시킨 배합사료의 경우 2.1%(63.1%), 9.7%(68.5%) 및 9.0%(68%) 개선되었고, TMR은 4.8%(60.0%), 6.4%(61.1%) 및 2.9%(58.8%)의 개선효과가 있었다. 이와 대조적으로, 48시간 및 72시간 배양시킨 시험구의 건물 소화율에 Aspergillus oryzae 배양물이 미치는 영향은 24시간 배양시보다 상대적으로 낮은 경향을 보였다. 섬유소에서 소화율에서 Aspergillus oryzae가 조섬유, ADF 및 NDF 소화율을 유의적으로 개선시킨다는 것을 알 수 있었다. 배합사료에서 3% 첨가구의 경우 24시간 배양시 13.3%(53.3), 72시간 배양시 2.4%(54.6%)까지 증가되었다. 하지만, 첨가수준에 따라 소화율이 높아졌음에도 불구하고 첨가수준별 개선효과에는 유의적인 차이가 없었다. 단백질 소화율은 Aspergillus oryzae 배양물 첨가에 의해 배합사료에서 0.4%(79.7)에서 9.4%(71.8%)의 유의적인 개선효과를 나타내었지만, 2.0%와 3.0% 첨가구간의 유의적인 차이는 인정되지 않았다. TMR의 경우에는 4.0%(70.4%)에서 6.3%(65.1%)의 유의적인 소화율 향상을 나타내었지만 2.0%와 3.0% 첨가구간의 유의적인 차이는 인정되지 않았다. 본 연구에서, pH 처리구간 유의적인 차이는 없었으나, Aspergillus oryzae 배양물 첨가에 따라 pH가 약간 감소하는 경향을 보였다. 그러므로 본 발효물은 pH에는 영향을 미치지 않으나 건물, 섬유소 및 단백질 소화율 향상에는 다소 효과가 있는 것으로 결론을 내릴 수가 있다. This study was conducted to examine the effects of an Aspergillus oryzae fermentation culture on the in vitro digestibilities of dry matter, crude fiber, acid detergent fiber (ADF), neutral detergent fiber (NDF), crude protein and pH in vitro experiment of diets for dairy cows. A fungal species, Aspergillus oryzae was supplied by Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology, Daejeon, Korea (KCTC 1229). The experimental diets were commercial compound feed(concentrate) and total mixed ration (TMR) for lactating cows, of which chemical analyses were determined at Research and Development Institute, Woosung Feed Co.. Ltd.. while the digestibilities were done at the laboratory of Chungnam National University. Aspergillus oryzae culture products were added to compound feed and TMR at the rate 0, 1.0. 2.0, 3.0% respectively. The experimental diet with the rumen fluid sampled from Holstein fresian milking cows were used and digested for 24 hrs, 48hrs and 72hrs in the shaking incubator. The residues of the digesta were digested for 48hrs in the incubator in which put 30㎖ of 0.1N HCI with 0.2% pepsin at 39℃. The final precipitates were dried for 48hrs in the drier at 60℃. These experimental procedures were triplicated to determine the in vitro digestibility of dry matter. crude fiber. ADF, NDF, crude protein and pH. Compared to control diet, not added Aspergillus oryzae, the DM digestibility of fungal diets were improved 2.1%(63.1%), 9.7%(68.5%) and 9.0%(68.0%) for 24 hour fermentation in compound feed while 4.8%(60.0%), 6.4%(61.1%) and 2.9%(58.8%) in TMR. On the contrary. for 48 hour and 72 hour digestibilities, the effects of Aspergillus oryzae culture on the digestibility of dry matter were relatively lowered compared to 24 hour digestibility. Referring to the digestibility of dietary fiber, Aspergillus oryzae was believed to significantly improve digestibilities of crude fiber, ADF and NDF. Those were increased up to 13.3%(53.3%) for 24 hour fermentation while 2.4%(54.6%) for 3.0% added for 72 hour fermentation in compound feed. However, there were no signifiant differences among the treatments for the inclusion rate of Aspergillus oryzae, even though the more inclusion rate, the better digestibility. The protein digestibilities were significantly unproved from 0.4%(79.7%) to 9.4%(71.8%) by adding Aspergillus oryzae into compound feed. However, there were no significant differences between the two experimental diets. 2.0% and 3.0% Aspergillus oryzae included diets. In case of TMR, the protein digestibilities were significantly unproved from 4.0%(70.4%) to 6.3%(65.1%) by adding Aspergillus oryzae. However, there were no significant differences between the two experimental diets, 2.0% and 3.0% Aspergillus oryzae included diets. In this study, there were no significant differences among the treatments in pH. On the contrary, there were slightly decrease in pH by adding Aspergillus oryzae into experimental diets but not significant. Summarizing the results of this examination, Aspergillus oryzae fermentation culture is believed to improve the digestibilities of dry matter, fiber and crude protein in cattle diets. However, more detailed research for the mechanism of the fungal culture is required to improve ruminal environment.