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심해 환경 모니터링을 위한 미생물 연료전지 기반 자가발전 센서 개발 1. 심해 환경 모니터링의 필요성과 에너지 공급 문제    심해는 지구 표면의 70% 이상을 차지하지만, 인류가 탐사한 비율은 5% 미만에 불과하다. 이는 극한 환경과 높은 압력, 강한 해류, 낮은 온도, 그리고 빛이 거의 없는 조건 때문이며, 이러한 특성으로 인해 지속적인 환경 모니터링이 어렵다. 심해 환경을 연구하기 위해서는 수온, 염도, 용존산소량, 해양 생태계 변화 등을 감지하는 센서 네트워크가 필요하지만, 기존의 에너지원(배터리, 케이블 전력 공급 등)은 유지보수와 설치 비용이 높다는 한계가 있다. 미생물 연료전지(Microbial Fuel Cell, MFC)는 이러한 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가진 기술로 주목받는다. MFC는 심해에 풍부하게 존재하는 해저 미생물을 이용해 전력을 생산하며.. 2025. 3. 5.
우주 탐사에서의 미생물 연료전지 활용 가능성: 지속 가능한 에너지 공급의 새로운 패러다임 1. 우주 탐사의 에너지 문제와 미생물 연료전지의 필요성    우주 탐사에서는 제한된 에너지 자원을 효과적으로 활용하는 것이 가장 중요한 과제 중 하나다. 태양광 패널과 방사성 동위원소 열전기 발전기(RTG)가 주요 에너지원으로 사용되지만, 먼 우주 탐사에서는 태양광 패널이 충분한 에너지를 공급하기 어렵고, RTG는 방사성 물질을 필요로 하기 때문에 장기적인 대안이 필요하다. 이에 따라 미생물 연료전지(Microbial Fuel Cell, MFC)는 생물학적 과정을 통해 지속적으로 전력을 생산할 수 있는 가능성을 제시한다. MFC는 미생물이 유기물을 분해하면서 전자를 방출하는 원리를 이용해 전력을 생산하며, 폐기물 처리와 에너지 생산을 동시에 수행할 수 있는 점에서 우주 환경에 적합한 기술로 주목받고 있.. 2025. 3. 4.
발광 식물을 이용한 식물 면역 반응 실시간 모니터링: 생체발광 기반 면역 활성 시각화 1. 식물 면역 반응과 병원균 감지 메커니즘    식물은 동물과 달리 면역 세포나 항체를 갖추고 있지 않지만, 고유한 면역 시스템을 통해 병원균과 환경 스트레스에 대응한다. 식물의 면역 반응은 크게 두 가지로 나뉜다.    1) PAMP-triggered immunity (PTI, 병원균 연관 분자 패턴 유도 면역)  (1) 병원균이 방출하는 특정 분자(PAMPs, 병원체 연관 분자 패턴)를 감지하여 1차 방어 반응을 유도한다.  (2) 세포벽 강화를 통해 병원균 침입을 차단하고, 방어 관련 유전자 발현을 활성화한다.    2) Effector-triggered immunity (ETI, 효과기 단백질 유도 면역)  (1) 병원균이 식물 세포 내로 침입해 면역 회피를 시도하면, 식물은 특수한 저항성 단백.. 2025. 3. 3.
발광 식물을 활용한 식물 호르몬 분포 연구: 생체발광을 통한 신호 경로 시각화 1. 식물 호르몬과 생리적 조절 메커니즘    식물 호르몬은 식물의 생장과 발달을 조절하는 화학적 신호로서, 주변 환경 변화에 적응하고 생리적 균형을 유지하는 데 필수적인 역할을 한다. 대표적인 식물 호르몬으로는 옥신(Auxin), 지베렐린(GA), 사이토키닌(CK), 애틸렌(ET), 브라시노스테로이드(BR), 아브시스산(ABA), 살리실산(SA), 자스몬산(JA) 등이 있으며, 각각의 호르몬은 특정한 기능과 작용 장치를 갖는다.    -옥신(Auxin): 뿌리와 줄기의 방향성 성장(굴광성 및 중력 반응) 조절 -지베렐린(GA): 줄기 신장 및 발아 촉진 -사이토키닌(CK): 세포 분열 촉진 및 노화 억제 -애틸렌(ET): 과일 숙성 및 스트레스 반응 조절 -아브시스산(ABA): 가뭄 스트레스 대응 및 .. 2025. 3. 3.
발광 식물을 통한 식물-기생충 상호작용 분석: 생체발광을 활용한 기생 반응 시각화 1. 식물과 기생충의 상호작용 개요    식물과 기생충 간의 관계는 복잡한 생태적 상호작용을 하며, 기생충의 감염이 식물의 생리 및 대사 과정에 미치는 영향을 이해하는 것이 중요하다. 식물 기생충은 다양한 형태로 존재하며, 뿌리를 공격하는 선충류(Nematodes), 잎과 줄기에 기생하는 균류 및 원생동물, 그리고 식물 조직 내에서 영양분을 빼앗는 기생 식물(예: 겨우살이, 실새삼 등) 등이 있다. 식물은 기생충 감염에 대응하기 위해 방어 기작을 활성화하는데, 물리적 장벽(예: 세포벽 강화) 및 화학적 방어물질(예: 식물 항생물질, 피토알렉신 등)을 생성한다. 그러나 이러한 방어 반응이 어떤 신호 경로를 통해 조절되는지, 그리고 기생충이 이를 어떻게 회피하는지는 여전히 많은 부분이 밝혀지지 않았다. 최근.. 2025. 3. 2.
발광 식물을 이용한 식물 신경전달물질 연구: 신호 전달 메커니즘의 시각화 1. 식물 신경전달물질의 개념과 중요성    신경전달물질은 일반적으로 동물의 신경계에서 뉴런 간 정보 전달을 담당하는 화학적 물질로 알려져 있지만, 최근 연구에 따르면 식물 역시 신경전달물질과 유사한 역할을 하는 물질을 이용해 내부 신호를 조절하는 것으로 밝혀졌다. 식물에는 전통적인 신경계가 없지만, 전기적, 화학적 신호를 통해 세포 간 정보 전달을 수행하며, 이러한 신호는 성장 조절, 환경 반응, 상처 치유 및 병원균 감지 등에 중요한 역할을 한다. 대표적인 식물 신경전달물질로는 아세틸콜린(ACh), 가바(GABA), 세로토닌(5-HT), 도파민(DA), 글루탐산(Glu) 등이 있으며, 이는 식물의 생리학적 반응을 조절하는 주요 분자로 작용한다. 특히, 식물이 외부 스트레스(예: 물리적 손상, 병원균 .. 2025. 3. 1.