담쟁이덩굴(Parthenocissus tricuspidata)은 줄기에 형성된 흡착근으로 접촉 물체표면에 부착하여 식물체를 여러 방향으로 자라게 한다. 이들 흡착근은 접촉면에 일단 착생하면 잘 떨어지지 않는 부착 특성을 지닌다. 본 연구에서는 적벽돌 벽면에 담쟁이덩굴 부착 시 수반되는 흡착근과 벽면 간의 구조적 변화와 함유하는 성분 간의 연관성에 초점을 두어 주사전자현미경과 에너지 분산 X-선 분광분석법으로 비교 연구하였다. 담쟁이덩굴의 흡착근은 적벽돌 표면에 강력 착생하여 벽면을 피복하며 거의 모든 방향으로 생장한다. 이들이 벽 표면에 접촉하는 경우, 흡착근 배축면 내부조직에서 분비하는 점액성 물질에 의해 흡착근-접촉면 간에 상호작용이 일어난다. 접촉면 상에 있는 거친 표면이나 간극 또는 미세한 틈 사이로 침적된 분비물질들에 의해 흡착근과 접촉면은 빈틈없이 밀착된다. 강력 착생한 흡착근조직 내 세포들은 이미 사멸되고, 접촉면에 분비된 물질과 뒤엉키며 수축되어 벽면에서 잘 분리되지 않는 강력한 착생구조체로 변형된다. 접촉면에 착생하였던 흡착근을 분리하여 하피 표면부위에 함유된 원소를 분석한 결과, 이들 흡착근조직의 표면부위에서 적벽돌을 구성하는 주요 성분들이 거의 검출되었다. 이는 착생 전 후 흡착근- 접촉면 사이에서 진행된 물리적인 밀착 및 부착이 구조적 변형과 성분간의 상호작용을 초래하는 것으로 밝혀졌다.
담쟁이덩굴(Parthenocissus tricuspidata)은 줄기에 형성된 흡착근으로 접촉 물체표면에 부착하여 식물체를 여러 방향으로 자라게 한다. 이들 흡착근은 접촉면에 일단 착생하면 잘 떨어지지 않는 부착 특성을 지닌다. 본 연구에서는 적벽돌 벽면에 담쟁이덩굴 부착 시 수반되는 흡착근과 벽면 간의 구조적 변화와 함유하는 성분 간의 연관성에 초점을 두어 주사전자현미경과 에너지 분산 X-선 분광분석법으로 비교 연구하였다. 담쟁이덩굴의 흡착근은 적벽돌 표면에 강력 착생하여 벽면을 피복하며 거의 모든 방향으로 생장한다. 이들이 벽 표면에 접촉하는 경우, 흡착근 배축면 내부조직에서 분비하는 점액성 물질에 의해 흡착근-접촉면 간에 상호작용이 일어난다. 접촉면 상에 있는 거친 표면이나 간극 또는 미세한 틈 사이로 침적된 분비물질들에 의해 흡착근과 접촉면은 빈틈없이 밀착된다. 강력 착생한 흡착근조직 내 세포들은 이미 사멸되고, 접촉면에 분비된 물질과 뒤엉키며 수축되어 벽면에서 잘 분리되지 않는 강력한 착생구조체로 변형된다. 접촉면에 착생하였던 흡착근을 분리하여 하피 표면부위에 함유된 원소를 분석한 결과, 이들 흡착근조직의 표면부위에서 적벽돌을 구성하는 주요 성분들이 거의 검출되었다. 이는 착생 전 후 흡착근- 접촉면 사이에서 진행된 물리적인 밀착 및 부착이 구조적 변형과 성분간의 상호작용을 초래하는 것으로 밝혀졌다.
Parthenocissus tricuspidata is an epiphyte that lacks a main axial stem, but develops adhesive disks along the stem for climbing support. In this study, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were utilized to examine the brick wall surface and the adhesive ...
Parthenocissus tricuspidata is an epiphyte that lacks a main axial stem, but develops adhesive disks along the stem for climbing support. In this study, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were utilized to examine the brick wall surface and the adhesive disks of P. tricuspidata that attached to the surface successfully. The study was mainly focused the outermost layers of both structures before and after adhesion to find out whether there has been some structural and/or physical interactions between the two. The adhesive disks adhered firmly to the brick wall by secreting adhesive materials that help them for a tight attachment to the surface. The rough wall surface appeared facilitating better attachment of the adhesive disks by infiltrating the materials into those spaces leading to some degree of interactions at the interface. EDS analysis on the outermost layers of the adhesive disks that were separated from the substrates was also consistent with the SEM data on the interaction between the adhesive disks and the substrate surface. EDS analysis of the brick wall surface and the adhesive disks demonstrated similar elements of O, Si, Fe, Al, K, Mg, and Na in their components.
Parthenocissus tricuspidata is an epiphyte that lacks a main axial stem, but develops adhesive disks along the stem for climbing support. In this study, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were utilized to examine the brick wall surface and the adhesive disks of P. tricuspidata that attached to the surface successfully. The study was mainly focused the outermost layers of both structures before and after adhesion to find out whether there has been some structural and/or physical interactions between the two. The adhesive disks adhered firmly to the brick wall by secreting adhesive materials that help them for a tight attachment to the surface. The rough wall surface appeared facilitating better attachment of the adhesive disks by infiltrating the materials into those spaces leading to some degree of interactions at the interface. EDS analysis on the outermost layers of the adhesive disks that were separated from the substrates was also consistent with the SEM data on the interaction between the adhesive disks and the substrate surface. EDS analysis of the brick wall surface and the adhesive disks demonstrated similar elements of O, Si, Fe, Al, K, Mg, and Na in their components.
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문제 정의
분광분석 결과 스펙트럼에서 강도가 제일 큰 피크의 위치에서 원소를 파악할 수 있으며, X-선 강도에서 구성원소의 상대적인 양을 분석할 수 있다(Lee, 2002).EDS 연구에서는 적벽돌 벽면과 벽면으로부터 조직이 손상되지 않게 분리된 흡착근의 최외층 표면을 실험 조사하여 각각의 구조에 함유된 성분을 분석하고 이들 부착면-흡착근간의 상호작용 및 연관성을 연구하고자 하였다.
이와 같은 담쟁이덩굴의 환경개선 및 벽면녹화 관련 연구와 흡착근에 대한 구조적 연구는 비교적 활발히 수행되어 있으나 이들 흡착근이 부착하는 물체표면과의 상호작용이나 연관성에 초점을 두어 착생을 조사한 연구는 거의 이루어진 바 없다. 이에 본 연구에서는 담쟁이덩굴이 가장 많이 접촉하는 벽면 재질인 적벽돌을 대상으로 흡착근 착생의 특성을 SEM 주사전자현미경과 EDS 분석법으로 조사하였다. 특히 착생면에 따라 이들 흡착근이 접촉하는 물체표면의 특성과 함유성분을 흡착근 최외층 조직과의 연관성에 초점을 두어 연구하였다.
이들 식물체 흡착근의 구조적 특성이나 착생특성, 벽면녹화와 관련된 연구는 위와 같이 비교적 활발하게 진행되고 있으나 부착면 재질에 따른 이들의 흡착 특성에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 생활 속에서 건축구조물의 벽면으로 가장 많이 사용되는 재질인 적벽돌 표면에서 생장하는 흡착근을 대상으로 이들의 흡착특성을 비교 연구하고자 하였다. 또한, 흡착근이 착생하지 않은 적벽돌면을 대조군으로 설정하여 착생하였던 흡착근과 함께 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 비교하였다.
제안 방법
고정된 시료는 실온에서 15분 간격으로 graded acetone series (30 → 40 → 50 → 60 → 70 → 80 → 90 → 95 → 100%)로 탈수과정을 거친 후 isoamyl acetate로 15분 간격으로 3회 치환하여 4℃에서 냉장 보관하였다.
이에 본 연구에서는 생활 속에서 건축구조물의 벽면으로 가장 많이 사용되는 재질인 적벽돌 표면에서 생장하는 흡착근을 대상으로 이들의 흡착특성을 비교 연구하고자 하였다. 또한, 흡착근이 착생하지 않은 적벽돌면을 대조군으로 설정하여 착생하였던 흡착근과 함께 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 비교하였다.
, 2005). 에너지분산 모드는 X-선스펙트럼을 펄스의 크기 분석으로 X-선 에너지 스펙트럼으로 전환하며, 에너지와 강도로 분광 분석하여 원소의 종류와 양을 분석한다. 분광분석 결과 스펙트럼에서 강도가 제일 큰 피크의 위치에서 원소를 파악할 수 있으며, X-선 강도에서 구성원소의 상대적인 양을 분석할 수 있다(Lee, 2002).
잎과 대생하는 부위에 형성된 각각의 흡착근들 가운데 착생이 가장 잘 이루어진 조직을 선별하여 아래와 같이 실험하였다. 이와 함께 동일한 적벽돌 벽면에서 흡착근이 부착하지 않은 부위를 분리하여 흡착근과 함께 성분분석 실험에 사용하였다.
고정된 시료는 실온에서 15분 간격으로 graded acetone series (30 → 40 → 50 → 60 → 70 → 80 → 90 → 95 → 100%)로 탈수과정을 거친 후 isoamyl acetate로 15분 간격으로 3회 치환하여 4℃에서 냉장 보관하였다. 이후 이들 시료는 Emitech K850 임계점건조기 내 liquid CO2에 의한 임계점건조(critical point drying) 과정을 거쳐 건조시킨 후 알루미늄 stub 위에 장착해 Emitech K550X 이온코팅기에서 위와 동일한 방법으로 금속피막 처리하였다. 금속피막을 입힌 시료는 Hitachi S-4200 SEM으로 15 kV에서 연구되었다.
본 실험에 사용된 담쟁이덩굴의 흡착근은 2010년 7~10월에 걸쳐 대구광역시 달서구 신당동 계명대학교 성서캠퍼스 자연과학대학 백은관 건물 벽면에서 자라는 식물체로부터 수차례 채취되었다. 잎과 대생하는 부위에 형성된 각각의 흡착근들 가운데 착생이 가장 잘 이루어진 조직을 선별하여 아래와 같이 실험하였다. 이와 함께 동일한 적벽돌 벽면에서 흡착근이 부착하지 않은 부위를 분리하여 흡착근과 함께 성분분석 실험에 사용하였다.
이에 본 연구에서는 담쟁이덩굴이 가장 많이 접촉하는 벽면 재질인 적벽돌을 대상으로 흡착근 착생의 특성을 SEM 주사전자현미경과 EDS 분석법으로 조사하였다. 특히 착생면에 따라 이들 흡착근이 접촉하는 물체표면의 특성과 함유성분을 흡착근 최외층 조직과의 연관성에 초점을 두어 연구하였다.
대상 데이터
이후 이들 시료는 Emitech K850 임계점건조기 내 liquid CO2에 의한 임계점건조(critical point drying) 과정을 거쳐 건조시킨 후 알루미늄 stub 위에 장착해 Emitech K550X 이온코팅기에서 위와 동일한 방법으로 금속피막 처리하였다. 금속피막을 입힌 시료는 Hitachi S-4200 SEM으로 15 kV에서 연구되었다.
이들 파편의 표면에 있는 이물질들을 먼지제거제(dust blower)로 제거하고 공기 중에서 건조시킨 후 알루미늄 stub 위에 장착해 Emitech K550X 이온코팅기에서 약 10 nm 백금 금속피막(Ptcoating)을 입혔다. 금속피막을 입힌 시료는 한국기초과학연구원 대구센터 소재 Hitachi S-4200 SEM으로 15 kV에서 조사되었다.
본 실험에 사용된 담쟁이덩굴의 흡착근은 2010년 7~10월에 걸쳐 대구광역시 달서구 신당동 계명대학교 성서캠퍼스 자연과학대학 백은관 건물 벽면에서 자라는 식물체로부터 수차례 채취되었다. 잎과 대생하는 부위에 형성된 각각의 흡착근들 가운데 착생이 가장 잘 이루어진 조직을 선별하여 아래와 같이 실험하였다.
성능/효과
적벽돌은 점토를 완전 연소시켜 구운 벽돌로 주성분은 규산(SiO2)과 알루미나(Al2O3)이며, 이 외에 Fe2O3, CaO, Na2O, MgO, K2O 등을 포함하고 있다(Kim & Nam, 2001; Kim, 2008). EDS 분석에서는 O, Si, Al, Fe, K, Mg, Na 등의 성분이 적벽돌에 함유되어 있고, 적벽돌에 착생하였던 흡착근 표피조직에서는 O, Si, Fe, Al, K, Mg, Na 성분들이 검출되었다(Tables 1, 2). 이는 적벽돌과 적벽돌에 착생한 흡착 근의 표면성분이 거의 일치하는 것으로 적벽돌면에 접촉할 때 흡착근의 분비물질이 벽면 구성입자들 사이로 침착하며 상호 작용하며 발달한 결과이다.
적벽돌에서 검출된 주된 성분들은 O, Si, Al, Fe, K, Mg, Na이며, 이들 중 적벽돌의 주된 성분인 규산(SiO2)과 알루미나(Al2O3)를 이루는 O와 Si, 그리고 Al의 중량비가 약 46%로 대부분을 차지하였다(Table 1). 병행된 적벽돌 착생 흡착근의 분석에서는 O, Si, Fe, Al, K, Mg, Na 순으로 함유성분이 나타났으며(Table 2), O 및 Si와 Al의 중량비는 약 42%를 차지하였다. 이상에서와 같이 적벽돌과 적벽돌에 착생한 흡착근조직 배축면 부위의 성분이 매우 유사하게 나타났다.
부착면 재질의 표면구조는 흡착근의 성공적인 착생기작에 큰 영향을 주는데 적벽돌의 표면구조는 육안으로도 입자가 보일 정도로 거칠었으며(Fig. 1), 그 표면을 확대하여 관찰하면 재질 내에는 간극과 빈틈이 많아 매우 거친 상태를 확인할 수 있다(Fig. 2). 벽면 접촉에 앞서 구형의 흡착근은 편평한 원형의 구조로 발달하나, 적벽돌 벽면 부착과 함께 신속하게 변형되어 세포내 함유물질과 벽면 구성입자가 뒤엉키면서 합쳐져 접착되었다(Figs.
부착면 착생에 성공한 담쟁이덩굴의 흡착근이 착생기능 수행 시 해당 벽면의 재질성분과 상호작용이 있는지의 여부를 알아보기 위하여 실시한 EDS 분석에서는 흥미로운 결과가 도출되었다. 적벽돌 표면의 EDS 분석에서 적벽돌의 Si 성분이 1.
병행된 적벽돌 착생 흡착근의 분석에서는 O, Si, Fe, Al, K, Mg, Na 순으로 함유성분이 나타났으며(Table 2), O 및 Si와 Al의 중량비는 약 42%를 차지하였다. 이상에서와 같이 적벽돌과 적벽돌에 착생한 흡착근조직 배축면 부위의 성분이 매우 유사하게 나타났다.
적벽돌 착생면과 흡착근 표면이 함유하는 성분을 분석하여 이들 간의 상호 연관성을 알아보기 위하여 실시한 EDS 분석에서는 위 SEM 연구에서와 거의 일치하는 결과가 도출되었다. 적벽돌은 점토를 완전 연소시켜 구운 벽돌로 주성분은 규산(SiO2)과 알루미나(Al2O3)이며, 이 외에 Fe2O3, CaO, Na2O, MgO, K2O 등을 포함하고 있다(Kim & Nam, 2001; Kim, 2008).
부착면 착생에 성공한 담쟁이덩굴의 흡착근이 착생기능 수행 시 해당 벽면의 재질성분과 상호작용이 있는지의 여부를 알아보기 위하여 실시한 EDS 분석에서는 흥미로운 결과가 도출되었다. 적벽돌 표면의 EDS 분석에서 적벽돌의 Si 성분이 1.7keV 지점에서 피크를 보이며(Fig. 5), 적벽돌 착생흡착근의 EDS 결과 또한 Si 성분이 1.7keV 부근에서 피크를 보여(Fig. 6) 착생에 성공한 흡착근 표면의 성분 스펙트럼 결과와 거의 일치하였다. 적벽돌에서 검출된 주된 성분들은 O, Si, Al, Fe, K, Mg, Na이며, 이들 중 적벽돌의 주된 성분인 규산(SiO2)과 알루미나(Al2O3)를 이루는 O와 Si, 그리고 Al의 중량비가 약 46%로 대부분을 차지하였다(Table 1).
6) 착생에 성공한 흡착근 표면의 성분 스펙트럼 결과와 거의 일치하였다. 적벽돌에서 검출된 주된 성분들은 O, Si, Al, Fe, K, Mg, Na이며, 이들 중 적벽돌의 주된 성분인 규산(SiO2)과 알루미나(Al2O3)를 이루는 O와 Si, 그리고 Al의 중량비가 약 46%로 대부분을 차지하였다(Table 1). 병행된 적벽돌 착생 흡착근의 분석에서는 O, Si, Fe, Al, K, Mg, Na 순으로 함유성분이 나타났으며(Table 2), O 및 Si와 Al의 중량비는 약 42%를 차지하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
담쟁이덩굴의 특징은?
담쟁이덩굴(Parthenocissus tricuspidata)은 줄기에 형성된 흡착근으로 접촉 물체표면에 부착하여 식물체를 여러 방향으로 자라게 한다. 이들 흡착근은 접촉면에 일단 착생하면 잘 떨어지지 않는 부착 특성을 지닌다. 본 연구에서는 적벽돌 벽면에 담쟁이덩굴 부착 시 수반되는 흡착근과 벽면 간의 구조적 변화와 함유하는 성분 간의 연관성에 초점을 두어 주사전자현미경과 에너지 분산 X-선 분광분석법으로 비교 연구하였다.
담쟁이덩굴의 흡착근은 어떠한 특성을 가지는가?
담쟁이덩굴(Parthenocissus tricuspidata)은 줄기에 형성된 흡착근으로 접촉 물체표면에 부착하여 식물체를 여러 방향으로 자라게 한다. 이들 흡착근은 접촉면에 일단 착생하면 잘 떨어지지 않는 부착 특성을 지닌다. 본 연구에서는 적벽돌 벽면에 담쟁이덩굴 부착 시 수반되는 흡착근과 벽면 간의 구조적 변화와 함유하는 성분 간의 연관성에 초점을 두어 주사전자현미경과 에너지 분산 X-선 분광분석법으로 비교 연구하였다.
착생은 어떻게 구분되는가?
착생(adhesion)은 식물 종에 따라 나무의 수피와 같은 생물체 표면에서 일어나거나 바위 같은 무생물체 표면에 부착하는 형태로 구분될 수 있다. 담쟁이덩굴에서와 같이 일부 착생식물의 경우, 흡착근은 나무와 같은 생물체의 표면은 물론 벽면, 돌담 등의 무생물체의 표면에도 착생을 할 수 있다.
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