보고서 정보
주관연구기관 |
고려기기(주) KOENCON Co., Ltd |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2002-08 |
주관부처 |
농림부 Ministry of Agriculture and Forestry |
등록번호 |
TRKO201400024065 |
DB 구축일자 |
2014-11-10
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초록
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Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
[주관기관 : 다기능 건열소독기기 개발 및 효율적 이용방안 수립](고려기기)
본 연구개발 결과 국내 기술을 이용한 소형(180 Liter), 중형(360 Liter)및 대형(2,000 Liter)의 건열처리기기를 개발하였다.
1. 야간 및 휴일에도 연속 가동되어야 하고 1회 처리되는 종자의 가격이 막대하므로 기기의 안전성 및 신뢰성을 확보하기 위하여 2중의 안전장치를 부착하였다.
2. 기존 건열소독기의 문제점인 온도 조절의 부정확 및 온도 상승시 급격한 온도 변화로 인한
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
[주관기관 : 다기능 건열소독기기 개발 및 효율적 이용방안 수립](고려기기)
본 연구개발 결과 국내 기술을 이용한 소형(180 Liter), 중형(360 Liter)및 대형(2,000 Liter)의 건열처리기기를 개발하였다.
1. 야간 및 휴일에도 연속 가동되어야 하고 1회 처리되는 종자의 가격이 막대하므로 기기의 안전성 및 신뢰성을 확보하기 위하여 2중의 안전장치를 부착하였다.
2. 기존 건열소독기의 문제점인 온도 조절의 부정확 및 온도 상승시 급격한 온도 변화로 인한 종자의 Stress, 습도 조절이 불가능하여 건열소독후의 흡습 과정을 통한 후처리 과정의 부재 등을 감안하여 1대의 Controller에서 정확한 온, 습도의 조절은 물론, 온, 습도 Program시 상승 및 하강 곡선을 간단하게 Program이 가능하도록 설계되었다.
3. 20℃ ∼ 80℃까지 광범위하고 제어조건이 고온에서 저 습도를 유지하여야 하는점 등을 감안하여 고압분사노즐을 이용한 가습장치를 채택하고 고압분사노즐을 이용한 가습장치의 문제점인 노즐의 막힘 현상, 가습 효율의 저하, 가습시 가습수의 불완전 증발로 인한 수분입자의 기기 내부 유입 등을 방지할 수 있도록 설계하였고, 또한 고온에서의 습도조절을 위한 제습기의 가동 시 제습용 Compressor의 보호를 위하여 일정온도 이상이 되면 냉매의 일부를 제습용 Compressor로 By-pass시켜 제습용 Compressor가 과열 소손되는 것을 방지할수 있는 System을 채택하였다.
4. 내부공기순환용 Motor 및 습도 Sensor는 고온에 의한 고장을 방지하기 위하여 기기 외부에 부착되도록 설계되었다.
5. 균일한 온ㆍ습도 분포 유지를 위하여 내부 공기 순환은 각 부위의 풍속, 풍량이 동일하도록 Laminar flow 구조로 설계되었다.
6. 본 시제품을 제작하여 각종 시험을 해 본 결과 개발목적과 부합되는 성공적인 결과를 얻을 수 있었다.
본 연구결과 건열처리기기의 국산화 개발이 성공하여 외국에서 생산되는 유명 메이커의 유사한 기기(예, 독일의 Weiss)의 가격에 비하여 ⅓-¼ 가격으로 공급이 가능하게 되었으나 본 기기의 실수요자인 종묘회사들이 상위 몇몇 회사를 제외하고 구매력이 약한 실정이다.
이에 건열처리기기를 독자적으로 보유할 수 없는 소규모 회사들을 위하여 정부의 융자 혜택을 실시하여 자금에 대한 부담을 덜어준다거나 보세구역 등 특정 장소에 설치하여 공동으로 이용 할 수 있는 방안을 마련한다면 우선은 해외 채종 되어 반입되는 박과 채소류의 종자전염 CGMMV 공포로부터 벗어날 수 있고 그 밖의 고추 등의 채소종자에서도 바이러스병(tobamovirus)을 격감하는데 유용하게 이용될 것이다.
[협동과제 1 : 건열처리 조건별 종자 및 유묘활력 검정과 바이러스 불활성화 정도의 판정](경희대)
1. 같은 건열처리방법을 적용하더라도 기종, 종자량, 품종 및 종자의 상태에 따라서 그 반응성에 차이가 크게 나타났다. 공시품종 중에서는 ‘FR King II'와 ’Partner'가 건열처리에 상당한 내성을 보였으나 ‘FR Gold'와 ’Power'는 민감하게 반응하여 상당한 피해를 지속적으로 보였다.
2. 건열처리 온도 상승방법에 따라서는 점진적 변화과정을 도입한 개량된 처리기기를 이용하는 것이 피해를 감소시키는데 더 효과적이기는 하였으나 처리시의 기기내의 종자량과 종자의 상태, 그리고 후처리 유무 및 그 기간에 따라서 큰 차이를 보여서 효과적으로 건열처리를 적용하기 위해서는 내성품종, 충실종자, 개량된 처리기법, 그리고 30일 이상의 후처리(conditioning treatment)를 기본으로 실시함이 권장된다.
3. 건열처리 상한온도가 상승할수록 모든 품종에서 종자발아가 지연되었고 최종발아율과 건묘율도 낮아졌다. 그러나 실용적 상한온도를 75℃ 또는 그 이하로 적용하는 경우 전혀 피해를 보이지 않는 품종, 피해는 있으나 후처리로 대폭개선되는 품종, 후처리를 하더라도 상당한 피해를 계속 보이는 품종으로 구분이 가능하였다. 건열처리를 받으면 일반적으로 하배축장이 짧아지고 하배축경은 증가하는 경향인데 이는 육묘시의 건묘 소질로는 오히려 바람직한 것으로 판단되었다.
4. 건열처리 지속기간에서는 상한온도를 75℃로 고정하였을 경우 1-4일간의 처리로는 최종발아율 등에는 거의 영향을 미치지 않았으나 5일 이상 지속되면 대부분의 품종에서 최종발아율도 저하되는 결과를 보였다.
5. 건열처리 횟수가 증가되더라도, 즉 재건열처리를 하더라도 비록 처리된 종자의 초기발아율 등은 다소 감소하였지만 최종발아와 유묘 생육에는 큰 영향을 보이지 않았다. 따라서 필요하다면 건열처리가 이미 실시된 종자라고 하더라도 재건열처리를 적용할 수 있음이 입증되었는데 이 결과 역시 품종에 따라 반응성에 상당한 차이가 있었다.
6. 통상적인 건열처리(75℃에서 3일간)를 하더라도 ELISA 양성반응은 그대로 유지되었다.
7. 건열처리나 습열처리시 그 처리상한온도를 90-100℃로 상승하면 ELISA 반응성도 매우 줄어들어 negative로 나오지만 이때는 종자도 모두 사멸하여 실용성은 없었다.
8. 적절하게 건열처리된 종자는 생물검정에서 하등의 증상을 보이지 않으므로서 종자전염 CGMMV가 완벽하게 무독화 되었음이 입증되었다.
9. 다양한 생물검정방법 중 본 실험에서는 Nicotiana benthamiana를 이용하는 생검이 정확도, 신빙성, 포괄성 등에서 가장 우수한 것으로 판단되었다.
[협동과제 2 : 최적 건열소독 공정개발을 위한 종자의 건조 및 흡습특성구명] (서울대)
본 연구는 날로 커지는 채소시장에서 대목용으로 널리 쓰이고 있는 박 종자에 이병된 CGMMV(Cucumber green mottle mosaic virus)를 효과적으로 불활성화하는 건조기 개발을 목적으로 박 종자의 평형함수율 및 건조 특성을 구명하고,이를 예측할 수 있는 모델을 개발하기 위해 수행되었다. 시료는 1998년 중국에서 채종된 바이러스 이병종자 ‘FR-King-Ⅱ’를 초기 함수율 7-9%(w.b.)로 보관된 종자를 사용하였다. 평형함수율은 상대습도 5조건의 염용액을 이용하여 온도 4조건의 항온항습기 및 건조 오븐에서 평형함수율에 도달할 때까지 무게의 변화를 살피면서 측정하였다. 건조 특성을 구명하기 위해서 주문 제작한 건조기로 온도 4조건, 상대습도 4조건의 열풍을 이용하여 건열처리 하였으며, 로드셀을 이용하여 건열처리중 시료의 무게 변화를 측정하였다. 구체적인 연구결과는 다음과 같다.
1. 온도 4수준(20, 40, 60 및 72℃)의 항온항습기 및 건조 오븐에 5가지의 상대습도 값(5, 10, 20, 40 및 60%)의 염용액을 이용하여 종자의 평형함수율을 측정하고, 그 결과를 가장 적합하게 예측하는 모델을 선정하였는데, Chung-Pfost 모델이 결정계수( R2)가 0.9918, 평균제곱근오차(RMS error)는 0.0021로 가장 적합한 것으로 판명되었다. 평형함수율은 대체적인 농산물에서 볼 수 있듯이 온도가 낮고, 상대습도가 높을수록 크게 나타났다. Chung-Pfost 모델로 박층건조 실험을 통해 얻은 동적인 상태의 평형함수율과 비교하였을 때 45℃에서 (R2=0.999), 5%에서( R2=1) 가장 정확한 예측 성능을 나타내었다. 또한 동일온도에서의 예측 성능보다 동일 상대습도의 경우에 뛰어난 예측 성능을 나타내었다.
2. 건조기는 아래에서 위로 열풍이 통과하는 방식을 채택하였다. 직접 열풍을 받는 종자는 시간이 지나면서 무게변화를 보이는데 로드셀을 이용하여 측정한다. 온도 4수준(30, 45, 60 및 75℃), 상대습도 4수준(5, 15, 30 및 50%)에서 박종자의 건조특성을 구명하였고, 건조 특성을 예측하기 위해서 기존의 농산물의 건조특성을 설명하기 위해 사용되었던 모델들을 박 종자에 적용하였다. 그 결과 Page 모델이 결정계수( R2)가 0.7497, RMS error는 0.2796로 박 종자의 건조 특성을 예측하기 위해 선정한 모델 중에서 가장 적합한 모델로 판명되었다.
Abstract
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Ⅳ. Major Results and Suggestions
[ Development of Multi-purpose Dry Heat Treatment Machine and Establishment of Its Efficient Usage (Korea Environmental Control Co,.Ltd) ]
At the result of this research, 3 type machines that is small size(180 liter), medium size(360 liter) and big size(2000 li
Ⅳ. Major Results and Suggestions
[ Development of Multi-purpose Dry Heat Treatment Machine and Establishment of Its Efficient Usage (Korea Environmental Control Co,.Ltd) ]
At the result of this research, 3 type machines that is small size(180 liter), medium size(360 liter) and big size(2000 liter) were developed by domestic technology. The major results are as follows.
1. Because developed machine should be running at anytime(night and holiday) and the amount of money of processing seeds was an enormous sum, double safety equipment was attached to dry heat treatment machine.
2. The existing dry machine has some problems, that is, un-accurate temperature control, seed stress caused by sudden temperature increasing and absence of moisture absorption post-processing. The developed machine was designed to be capable of controlling temperature and humidity by one controller accurately and be programmable rising and falling curve simply.
3. As considering the temperature range(20 ∼ 80℃) and upkeep of low-humidity at high temperature, the high pressure ejection nozzle was adopted and designed to prevent blocking of nozzle, decline of humidification and inflow of moisture particle by incomplete evaporation of adding water.
And another protection system was also adopted to prevent overheating dehumidity-compressor by by-passing coolant to dehumidity-compressor which is over some temperature level when dehumidifier runs to control humidity at high temperature.
4. To prevent breakdown by high temperature, motor for internal air circulation and humidity sensor were designed to attach outside of machine.
5. Internal air circulation was designed to laminar flow structure that has uniform wind speed and airflow at any position to keep uniform temperature and humidity.
6. At final test, the developed machine was satisfied to achieve the aim of research and showed successful results.
At the result of this research, the domestic manufacturing of dry machine is possible and can supply 1/3 or 1/4 price than foreign famous company (ex, Weiss, Germany). However except for some major companies, most of companies were not rich enough to purchase this machine. For small company that cannot purchase dry machine of his own, the government loan which reduce his burden, installation at particular area (ex, bonded area) were useful to reduce tobamovirus of vegetable seed and horror of CGMMV that takes in foreign gathering of gourd.
[ Effects of dry heat treatment on seed and seedling vigor and inactivation of virus by dry heat treatment (Kyunghee University) ]
1. Effects of dry heat treatment on seed and seedling vigor were different depending upon machine types, seed volume, cultivars, and levels of seed maturity. Especially various cultivars showed different response to different kinds of dry heat treatments; FR king II and Partner gourds were tolerance to dry heat(DH) treatment whereas FR Gold and Power cultivars were sensitive to DHT and brought some damage on seedlings growth continuously.
2. Controlling temperature at dry heat treatment, increasing temperature gradually was effectively deduced the damage due to DH treatment. But effect of DH treatment using gradual temperature increment was different with seed volume, seed maturity, post-treatment, and duration of post-treatment. Therefore recommended DH treatment effectively have to be conducted in the condition of usage of tolerance cultivars and full mature seeds, improvement of DH treatment technique, and conditioning treatment after 30 day.
3. Seed germination was delayed according to temperature increment and germination and healthy seedling percent decreased. The practical high limited temperature was 75 C and below and seeds treated with 75C was divided 3 groups in no damaged seeds, seeds that seed vigor was improved by conditioning treatment, and seeds which seed vigor was not improved by conditioning treatment. The seedling of DH treated seeds had shorter hypocotyl and wide diameter of hypocotyls. Theses characters are desirable for healthy seedling.
4. The duration of DH treatment at 75C was optimum for 1 to 4 days.
Germination percent was not affected at those conditions, on the other hands decreased at 75C, 5 days and above.
5. The DH treatment trimes, DH re-treatment was not affected to last germination percent and seedling growth, although early germination percent was decreased. Consequently, these results showed that DH re-treatment is able to conduct to post DH treated seeds and the response of seeds to re-treatment was different with cultivars.
6. The ELISA test for seeds treated with dry heat at 75 C, 3 days was retained positive. On the other hands, DH treatment or water heat treatment with higher limited temperature at 90 to 100C made seeds to die, although ELISA test for treated seeds showed negative. These results suggested that higher limited temperature at 90 to 100C and above had no practical use to seed treatment.
7. As seeds treated with optimum conditions (75C, 3 days) showed negative for bioassay, this result provided the evidence that CGMMV could be completely inactivated by DH treatment of the seeds.
8. Various bioassays using several plants were applied. Bioassay with Nicotiana benthamiana was effective in view of its accuracy, confidence, and efficiency in diagnosing the presence of active virus.
[ Study of drying and absorption humidity characteristics of optimized dry heat treatment for development of dry process(Seoul National University) ]
High temperature dry-heat treatment is reported as an effective method to sterilize the bottle gourd seeds infected by CGMMV(cucumber green mottle mosaic virus). The bottle gourd is broadly used as a stock in grafting of watermelon.
The objective of this study was to develope an equilibrium moisture content(EMC) model and thin layer drying model of the bottle gourd seed, which are necessary for design and utilization of dry-heat treatment equipment. The bottle gourd used for the experiment was FR-King-Ⅱ which was imported from China.
EMCs were measured by keeping the seed sample at four different temperatures(20, 40, 60 and 72 ℃) and five relative humidity levels(5, 10, 20, 40 and 60%) which were made with different kinds of salt solutions. Drying tests were made at four temperature levels(30, 45, 60 and 75℃) and four RH levels(5, 15, 30 and 50%) with a laboratory scale dryer equipped with a drying chamber, herter, humidifier, fan, load cell etc, which was designed so that the sample weight could be measured automatically and continuously in the drying chamber. The results are summarized as follows:
1. EMC curves of the bottle gourd seeds showed S-shape like those of seed grains and Chung-Pfost model was the best fit indicating multiple correlation coefficient(R2) of 0.9941 and root mean square error of 0.1692. The EMCs obtained as the result of the drying tests could be predicted with some errors by the EMC model developed at static state.
2. As the result of applying the five existing grain drying models such as Lewis model, Page model, Wang model, Approximated diffusion model and Thompson model for developing a thin layer drying model of the bottle gourd seeds, Page model was the best fit showing R2 of 0.7497 and RMS of 0.2796. Further study is recommended for finding more accurate drying model.
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