• 제목/요약/키워드: 대체 탄소원

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천마 비가림시설 내 토양소독 처리 후 미생물상 변화 및 수량성 분석 (Microbial Changes and Yield Analysis after Soil Disinfection Treatment in Rain Shelter Greenhouse Cultivation of Gastrodia elata)

  • 김창수;이은숙;정현수;유정현;최소라;송영은;서상영;안민실
    • 한국자원식물학회:학술대회논문집
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    • 한국자원식물학회 2023년도 임시총회 및 춘계학술대회
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    • pp.37-37
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    • 2023
  • 천마(天麻, Gastrodia elata Blume)는 난초과(蘭草科, Orchidaceae)에 속하는 식물로 잎과 뿌리가 없어 탄소동화능력이 없으며, 뽕나무버섯균과 공생하는 기생식물이다. 천마는 노지재배 시 혹한, 폭우 등 기상환경에 따른 연차간 수량성 차가 673~1,175kg/10a로 크고, 연작에 따른 수량성이 연작 1회 시 29%, 연작 2회 시 68%가 감소하는 경향을 보이고 있다. 최근 기후변화 대응으로 비가림시설재배가 이뤄지고 있으나, 비가림 시설재배 또한 연작장해가 발생하고 있다. 따라서, 본 연구는 비가림시설을 활용한 천마 재배의 연작장해 경감을 위해 태양열(6~10월, 비닐피복) 및 토양훈증(메탐소듐, 30 L/1,000 m2)으로 토양소독 처리를 하였고, 윤작(수단그라스)을 대조구로 설정하여 토양 화학성, 미생물상 및 수량성을 분석하였다. 토양소독 전·후 토양내 화학성을 분석한 결과, 비가림시설재배 시 토양 화학성의 변화는 거의 없었다. 토양소독 후 metagenome 분석 결과, JCR21(윤작), JCS21(태양열), JCF21(토양훈증)의 시료로부터 확보한 총 read는 598,425개였으며, 이 중에서 Eukaryota로 분류되지 않은 read는 2,397개(0.4%), no hit, not assign된 read는 17,094개 (2.9%), Bacteria로 분류된 read는 281,391개(47.0%), Eukaryota로 분류된 read는 총 297,543개(49.7%)였다. JCR21은 전체 read의 35.0%, JCS21은 34.0%, JCF21은 31.0%를 차지했고, Eukaryota는 JCR21 대비 JCS21, JCF21에서 각각 9.9%, 18.9% 낮았다. 그리고, Bacteria는 JCR21 대비 JCF21은 5.4% 감소하였으나, JCS21은 1.4% 증가하였다. 이 중 Eukaryota에서 종(species)명까지 정확하게 밝혀진 것은 27종이었고 속(genus) 으로는 18속이었다. JCF21은 전체 read의 30.2%, JCS21은 33.8%, JCR21은 36.0%를 차지했고, JCF21 포장은 토양훈증으로 JCS21에 비해 3.6%, JCR21에 비해 5.8%까지 균수가 감소함을 알 수 있었다. 대체적으로 발견된 균은 고르게 분포하고 있었으나 초작지, 연작 1회지, 연작 2회지에서는 많이 발견되지 않았던 Mucoromycota (41,490 read, 13.9%), Agaricales (10,586 read, 3.6%)가 높은 비율로 분포를 하고 있었다. 토양소독 처리에 따른 10a 당 수량을 살펴본 결과, 윤작 1,309 kg, 태양열소독 1,609 kg, 토양훈증 1,733 kg으로 나타났고, 수량지수가 윤작 처리구 대비 태양열소독은 23%, 토양훈증은 32% 높았다. 성마율은 윤작 51%, 태양열소독 63%, 토양훈증 68%으로 나타났으며, 자마율은 윤작 49%, 태양열소독 37%, 토양훈증 32%으로 나타났다. 괴경썩음 정도는 윤작 30-49%, 태양열소독 10-19%, 토양훈증 5-9%로 나타났다. 따라서, 비가림시설을 활용한 천마 재배 시 토양훈증 소독 처리를 하면 연작이 가능할 것으로 판단되었다.

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해양유출유의 형광지문에 의한 식별연구 (Identification of Spilled Oils in the Marine Environment by Fluorescence Fingerprints and Library Search System)

  • 박용철;김영희;이창섭;이기복
    • 한국해양학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.295-303
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    • 1991
  • 해양에 유출되는 유류오염의 정확하고 신속한 식별을 기하기 위하여 국내에 반입 되는 33종의 원유와 기타 6종 등 총 39종 유류의 형광특성을 연구하였다. 연구결과 각 유류는 내포되어 있는 방향족 화합물의 특성에 따라 독특한 유류지문도를 보였다. 이 들에 대한 다변량 통계분석의 결과 대체로 2개의 유류군으로 대분되었다. 이들 유류가 해양에 유출된 뒤 10일이 경과되어도 물리화학적 풍화작용과 미생물에 의한 분해작용 에도 불구하고 본 연구의 기법으로 오염 유류원을 식별할 수 있었다. 이에 반하여 GC 에 의한 조사에서는 6일 경과된 풍화유출유의 경우 탄소수가 12 이하인 화합물의 상당 부분이 소실되어 나타나 유류식별이 어려웠다. 따라서 본 연구로 해양에 유출된 유류 의 정확하고 신속한 유류원 판별 식법으로 형광지문이 검증되었으며 풍화과정이 형광 지문특성에 미치는 영향과 형광특성 측정을 이용한 응용방법이 논의되었다.

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유기폐자원을 이용한 고도하수처리 대체탄소원 개발 및 실플랜트 적용 (Development of Alternative External Carbon Source from Wasting Carbonaceous Organic Resource and Full Scale Application)

  • 정인철;김호영;강동효;정종순;이상원;임근택;김창원
    • 한국환경과학회지
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    • 제13권10호
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    • pp.911-919
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    • 2004
  • The purpose of this research was evaluated economical effect to apply alternative external carbon source. Conventional activated sludge process in municipal wastewater treatment plant was adapted and introduced to Biological nutrient removal processes to meet the newly enforced effluent quality standard for nutrient removal in Korea. Low $COD/NH_4^+-N$ ratio and higher nutrient concentration of influent characteristics force to inject external carbon source for denitrifying recycled nitrate. In the most case, methanol was used as external carbon source. But Methanol is expensive and very dangerous in handling. So we could find cheaper and safer external carbon source substituted methanol in last study. This alternative external carbon source is named RCS(recoverd carbon source) and a by-product of fine chemical product at chemical plant. When RCS was applied real municipal wastewater treatment plant, average $55\~65\%$ of T-N removal efficiency, 8.8mg/l of effluent T-N concentration, 11.3mg/l of effleunt COD concentration were obtained without effluent COD increase as against used methanol. To apply RCS in municipal wastewater treatment plant obtain approximately $\74.5%$ expenditure cost reduction in comparison with methanol dosage cost.

유산균의 산업적 배양을 위한 미역의 유용성 평가 (Application of a Undaria pinnatifida for industrial cultivation of Lactobacillus)

  • 장보윤;한지혜;김주희;차범석;안성호;김성연
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.251-255
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    • 2015
  • 산업적 유산균 배양의 가격대비 효율성을 높이기 위하여 질소원, 탄소원 및 무기염물을 기본량으로 기본배지를 제조하고, 효율적인 고농도 유산균체를 수득하기 위하여 pH 조절제로서 따로 첨가되어지는 합성 화학물질을 대신하여 미역을 실험에 사용하였다. 미역의 최적의 첨가 방법을 찾고자 추출, 착즙, 분말의 형태로 배지를 제조하여 유산균증식능 평가한 결과, 착즙의 형태에서 유산균 증식능이 가장 큰 것으로 확인되었다. 이러한 실험 결과를 통해, 폐기되어 환경오염의 원인이 되는 가식부 외 미역을 유산균 배양배지에 착즙형태로 첨가함으로서 종래 pH 조절을 위해 완충액으로 첨가되는 합성 화학물질을 대체하여 활용될 수 있음을 확인하였다. 또한 미역첨가 기본배지 선정에 따른 배지 단가를 절감하면서 높은 균체 수율을 얻는 등 충분한 경제적 장점을 기대할 수 있다. 이러한 연구결과는 미역을 이용함으로써 배양 시 해조류의 식이섬유 등이 정장작용에 유산균의 시너지 효과뿐만 아니라 폐기되는 천연 식물자원을 활용함으로써 새로운 부가가치 창출과 환경오염을 예방하는 효과를 기대할 수 있을 것이다.

맥주효모 추출물을 이용한 표고버섯 균사체의 심부배양에 관한 연구 (Studies on the Submerged Culture of Lentinula edodes Mycelia in Brewer's Yeast Extract Medium)

  • 이재윤;안원근;이재동
    • 한국균학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.266-275
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    • 1994
  • 본 연구에 이용된 표고버섯은 ASI 3046 균주이며 배양기질은 맥주효모 폐기물을 전처리하여 얻은 맥주효모 추출물을 사용하였다. 그 배양특성과 배지의 조성에 대한 실험결과는 아래와 같다. 1. 배양 배지로써 이용된 맥주효모 추출물은 수분함량이 50%를 차지하는 농축된 페이스트상으로 배지의 5-10%를 투입시 가장 높은 균사체의 수율효과를 거두었다. 2. 최적온도는 $25^{\circ}C$ 부근이며, 최적 pH는 약 4.5 이었다. 3. 탄소원의 보충은 오히려 생산수율을 감소시켰다. 4. 질소원의 보충도 생산 수율을 감소시키므로 첨가하지 않는 것이 유리하다. 5.무기염류로써는 calcium의 첨가시에 가장 높은 균사체의 수율을 보였다. 6. 250 ml 삼각플라스크를 이용할 때 100 ml의 배지량이 적합하며, 회전형 진탕배양기에서 100-150 rpm이 가장 적합한 통기량으로 높은 수율을 나타내었다. 7. 12일 정도 배양시에 최고 건조균체량에 가깝게 성장곡선을 나타내었으며 그 이후의 증가는 거의 없었다. 8. 아미노산 조성은 기존 외국제품의 경우보다 3배정도 높은 함량을 나타내었으며 조단백질 함량의 경우는 2배 정도 높은 함량을 나타내었다. 9. 관능검사에서는 약간의 텁텁한 맛과 함께 대체적인 고유풍미는 다소 약하게 나타났으며, 향기성분은 미약하였다. 10. 심부배양시 작은 구형을 형성하므로 균사체의 회수는 매우 용이하였다.

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EQPS 모델을 이용한 하수처리장 운전 평가 (Evaluation of Operational Options of Wastewater Treatment Using EQPS Models)

  • 유호식;안세영
    • 한국도시환경학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.401-408
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    • 2018
  • 하수처리 공정모델링 소프트웨어인 EQPS(Effluent Quality Prediction System, Dynamita, France)를 적용하여 A하수처리시설 생물반응조 설계의 적합성을 분석하였다. A하수처리장은 친수용수 수준의 목표수질을 준수하기 위하여 이차침전지 유출수 설계농도를 총질소와 총인, 각 10 mg/L, 1.8 mg/L로 설정하여 설계하였다. 4-Stage BNR 공정인 반응조의 체류시간은 총 9.6시간으로 전무산소조 0.5, 혐기조 1.0, 무산소조 2.9, 호기조 5.2시간이었다. 동절기 공정모델링 결과 친수용수 수준의 목표수질을 만족하기 위하여 혐기조의 체류시간을 0.2시간 늘렸고 당초 설계조건이던 외부탄소원 비상시 주입을 상시적으로 주입해야 하는 것으로 조사되었다. 모델링 결과의 왜곡을 배제하기 위하여 소프트웨어 제조사가 제시한 one step nitrification denitrification 모델의 Default 계수를 사용하였다. 공정모델링은 대체적으로 최적의 상태를 제시하기 때문에 생물반응조 여유율을 고려하면 4-Stage BNR의 체류시간은 9.8시간보다 증가시켜야 한다. 하수처리장 설계단계에서 공정 모델링의 정확한 사용은 하수처리장 건설 후 처리성능과 효율의 안정성을 담보할 수 있는 방법이므로 설계단계에서 철저한 평가가 필요하다.

산림바이오매스의 지역 에너지 이용의 경제성 분석 (Economic Feasibility of Using Forest Biomass as a Local Energy Source)

  • 민경택;안현진;변승연
    • 한국산림과학회지
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    • 제111권1호
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    • pp.177-185
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    • 2022
  • 이 연구의 목적은 산림바이오매스를 이용한 에너지 시설의 경제적 타당성을 검토한 것이다. 산림청 산림에너지자립마을 사업의 자료를 이용하여 에너지 시설의 운영 수지를 분석하였다. 에너지 시설은 열병합 발전기와 목재칩 보일러로 구성되며 목재칩을 연료로 사용한다. 목재칩은 목재펠릿보다 발열량이 낮지만 가격도 낮다. 시설 운영의 수입은 전기, 열, REC로 구성되며 추가로 화석연료 대체에 의한 탄소배출권을 고려하였다. 비용에는 연료비용과 고정비용이 포함되며, 초기 시설투자는 매몰비용으로 간주하였다. 가동률 55%, 목재칩 가격 95,000원/톤의 조건에서 에너지 시설의 연간 순수입은 양으로 나타났다. 시설 운영의 중요한 요소는 가동률과 연료비용이다. 두 요소를 조정하면서 시뮬레이션한 결과 가동률 50%, 목재칩 가격 100,000원/톤의 조건에서 연간순수입은 음으로 나타났다. 운영 수지를 개선하기 위해 가동률을 올리거나 연료 가격을 낮추는 노력이 필요하다. 탄소배출권을 판매한다면 시설 운영의 수익성을 개선한다. 또, 산림바이오매스의 에너지 이용을 촉진하기 위해 재생에너지로 공급한 열에 가격 보조를 할 필요가 있다.

반응표면분석법을 이용한 Leuconostoc mesenteroides SRCM201425의 만니톨 생산배지 최적화 (Optimization of Medium Components using Response Surface Methodology for Cost-effective Mannitol Production by Leuconostoc mesenteroides SRCM201425)

  • 하광수;신수진;정성엽;양호연;임수아;허주희;양희종;정도연
    • 생명과학회지
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    • 제29권8호
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    • pp.861-870
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    • 2019
  • 본 연구에서는 경제성 있는 생물학적 만니톨 고생산을 위해 선별균주의 만니톨 생산 최적화 배지조성을 RSM 방법을 이용하여 확립하고자 하였다. 먼저 김치로부터 분리된 10균주의 만니톨 생산량과 과당으로부터 만니톨 전환율 분석을 통하여 SRCM201425 균주를 선발하였으며, 선발균주는 16S rRNA 유전자 염기서열과 당 발효 분석을 통하여 Leuconostoc mesenteroides로 동정하였다. Plackett-Burman design (PBD)을 이용하여 만니톨 생산에 영향을 주는 배지 인자를 선별하기 위해 총 11개의 탄소원, 질소원, 무기원소의 영향을 조사하였으며, 통계학적 분석을 통하여 최종적으로 fructose와 sucrose, peptone을 선정하였다. 만니톨 생산을 위한 선별된 각 변수의 최적 농도를 결정하기 위한 방법으로 central composite design (CCD)과 반응표면 분석법을 이용하였으며, 최종적으로 CCD를 통해 만니톨 생산을 위한 배지 조성의 최적 농도는 fructose 38.68 g/l, sucrose 30 g/l, peptone 39.67 g/l으로 예측되었으며, 통계학적 분석을 통해 실험모델의 적합성을 확인하였다. 최종적으로 MRS 배지에서의 생산량의 약 20배의 만니톨을 생산할 수 있었으며, 100 g/l의 fructose가 포함된 MRS 배지 대비 97.46%의 만니톨을 생산하면서, 산업화시 기존 배지 대비 생산비용을 크게 절감할 수 있을 것으로 예상되었다. 본 연구를 통하여 만니톨 생산을 위한 배지 조성의 최적화를 확립하였으며, 만니톨을 생산하기 위한 방법으로 주로 사용되고 있는 고비용의 촉매환원 방법을 대체할 방법을 제시할 수 있는 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

동태 CGE 모형을 활용한 수소에너지 보급의 경제적 영향 추정 (Economic Impact Analysis of Hydrogen Energy Deployment Applying Dynamic CGE Model)

  • 배정환;조경엽
    • 자원ㆍ환경경제연구
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    • 제16권2호
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    • pp.275-311
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    • 2007
  • 수소에너지는 비고갈성 청정에너지로 향후 탄소기반의 에너지 시스템을 대체할 에너지로 주목받고 있다. 정부의 장기적인 비전도 수소에너지의 최종에너지 수요 비중을 2040년까지 15%로 확대한다는 것이나 이를 달성하기 위해서는 200조 원이 넘는 엄청난 비용이 수반된다. 본 연구는 동태 CGE 모형을 적용하여 수소에너지 보급에 따라 한국경제에 어떤 영향을 미칠 것인지를 분석하였다. 프런티어 기술로서 수소에너지는 학습효과와 에너지원간 상보성(complementarity)의 영향으로 정부지원 없이는 2040년 기준으로 최종에너지 수요의 6.5%에 그칠 전망이나 정부가 수소에너지에 대해 각각 10%, 20%, 30%의 가격보조 정책을 실시할 경우 9.2%, 15.2%, 37.7%로 증가할 것으로 분석되었다. 즉, 정부개업을 통해 수소기술 확산 지연 현상이 크게 완화될 수 있음을 보여주는 것이다. 한편 수소기술의 주요 응용분야인 수송부문의 성장이 두드러지나 수송 연료의 대부분을 차지하는 석유가 수소에너지로 대체됨으로써 석유부문에 대한 소비가 감소하고, 발전부문의 비중도 감소하는 것으로 나타났다. 정부의 가격보조가 가계소득에서 충당되는 것으로 가정했기 때문에 가격하락에 의한 소비증가효과가 소득감소에 따른 소비감소에 의해 상쇄되면서 가계의 최종소비도 부정적 영향을 받는 것으로 분석되었다. 그러나 전반적인 생산, 투자, 수출 증가에 힘입어 GDP 수준은 소폭 성장하다가 2040년 무렵에 소폭 감소하여 경제 전반에 미치는 영향은 미미할 것으로 분석되었다.

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열수탄화를 통해 kenaf로부터 hydrochar생산과 공정 조건에 따른 hydrochar 특성에 끼치는 영향 (Hydrochar Production from Kenaf via Hydrothermal Carbonization: Effect of Process Conditions on Hydrochar Characterization)

  • 윤희선;엄병환
    • 공업화학
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    • 제33권1호
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    • pp.28-37
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    • 2022
  • 석탄화력발전소들은 여전히 저급 석탄인 lignite와 bituminous coal을 이용한 발전이 이루어지고 있지만, 이는 CO2와 같은 GHG를 배출하는 문제를 유발하고 고갈의 위험성이 있어 이를 대체할 에너지원이 필요하다. 이를 해결하기 위해 바이오매스를 이용한 hydrochar 생산이 주목받고 있다. 본 연구에서는 고품질 hydrochar의 생산을 위해 용매열법을 열수탄화에 적용하여 에탄올 수용액을 기반으로 진행되었다. 본 실험은 다양한 조건에 따른 영향을 파악하기 위해 케나프를 이용해 고액비(1:4, 1:8, 1:2), 반응온도(150~300 ℃)와 체류시간(15~120분)을 다양하게 변화하며 진행되었다. 또한 생산된 hydrochar의 특성을 파악하기 위해 EA, FT-IR. TGA와 SEM을 이용해 분석을 진행하였다. Hydrochar의 탄소 함량은 kenaf에 비해 48.11% 증가하였고, 휘발성 물질은 39.34%가 감소하였다. 추가적으로 반응온도에 따라 연료적 특성이 강화되는 것 또한 확인하였다. 본 연구에서 나타난 결과는 kenaf가 열수탄화와 용매열법을 통해 연료 대체재로써 변화하는 것을 확인하였으며, 이는 석탄의 새로운 대체재가 될 수 있는 가능성을 보였다.