• Journal of Animal Science and Technology
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• 제53권5호
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• pp.475-480
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• 2011

최근 온실가스 감축에 관한 국제적인 관심이 대두되면서 반추가축의 가스발생을 조절하기 위한 연구가 다양하게 시도되고 있다. 본 실험은 섬유질배합사료를 TDN의 유지수준과 섭취수준별 가스 발생량의 증가 정도 및 절식시 감소량을 측정함으로써 반추위내 장내발효에 의한 호흡가스의 정확한 산출근거를 구명하고자 실시하였다. 실험은 43개월 령의 평균체중 $372{\pm}11.2$ kg의 Fistula가 장착된 한우 암소를 공시하여 한우사양표준(2007)에 의거하여 TDN (kg)유지수준의 성장, 200 g/일 및 400 g/일 증체수준으로 TMR 사료를 각각 2회에 걸쳐 급여하였으며 물과 mineral block은 자유 섭식하도록 하였다. 온실가스 측정은 NDIR (Non-dispersive infrared absorption) 센서를 이용한 가스다중검출기를 이용하여 이산화탄소 및 메탄가스를 측정하였으며, 호흡챔버 내 환경온도는 $20^{\circ}C$를 유지하였다. 실험결과 급이 수준별 TDN가가 높을수록 가스발생량이 증가하는 경향을 나타내었으며, 이산화탄소 발생량에서는 유지수준에 비해 200 g/일에서 21.1%, 400 g/일에서 40.6% 수준으로 가스 발생량을 나타내었다. 메탄 발생량은 유지수준에 비해 200 g/일에서 33.5%, 400 g/일에서 69.6% 수준의 가스발생량을 나타내었다. 또한 절식 대사시 3일차부터 이산화탄소 발생량은 8%와 51% 수준으로 급격한 감소를 보였으며 메탄발생량은 각각 15%와 37%의 감소를 나타내었다. 위 결과는 향후 축산분야의 온실가스를 줄이기 위한 사양체계 및 절식대사를 통해 한우의 장내발효에 의한 가스발생조절에 대한 연구의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.180-180
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• 2022

최근 하천 횡단구조물로 형성된 호소 및 저수지에는 오랜 시간동안 다양한 유기 퇴적물이 유입되고 오염되어 호소환경 및 호소 생태계에 악영향을 미칠 수 있으며, 환경 여건에 따라 메탄과 온실가스를 유발할 수도 있다. 이러한 온실가스를 검출하고 그 원인을 파악하여 감축하는 일련의 기술이 국가적인 온실가스 감축 정책과 맞물려 새로운 이슈로 등장하였다. 일반적으로 메탄가스를 측정하는 실험은 BMP(Biochemical Methane Potential)-Test이며, 수치모의에 비해 BMP-Test는 수심이 깊은 지역이나 유속이 빠른 구역에는 적용이 어려운 한계가 존재한다. 이러한 BMP-Test의 한계점을 보완하는 차원에서 사전검증된 수치모형 COMSOL Multiphysics 소프트웨어를 이용하여 메탄가스 발생기작을 재현 및 도출하고 실내 실험결과와 비교 분석하였다. 첫째, COMSOL Multiphysics가 호소에서 발생하는 메탄가스 발생기작의 재현 타당성을 입증하기 위해 동일한 조건의 인공합성된 유기물을 이용한 실내 실험에서 수행된 BMP-Test와 비교·분석을 수행하였다. 둘째, COMSOL Multiphysics에 TOC(총유기탄소), TP(총 인)에 따른 유기물 조건과 메탄 발생 화학식을 설정하여 온도에 따른 메탄 생성량과 반응상수를 산출하였고, 이를 BMP-Test 결과와 비교하였다. BMP-Test의 비교·분석 결과를 바탕으로 하천 및 호소에서 발생하는 메탄가스 발생에 대한 COMSOL Multiphysics의 활용가능성을 검증하였다. 향후 하천 및 호소로부터의 발생가능한 온실가스 감축 목표를 달성하기 위한 하천 유기물 환경의 평가 또는 최적화 조성에 유사한 검증과정을 거친 COMSOL Multiphysics를 활용할 수 있을 거라 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권12호
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• pp.867-876
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• 2013

우리나라에서 시행되고 있는 '온실가스 에너지 목표관리제'의 효율적인 운영을 통하여 실질적인 온실가스 배출을 감축하고 향후 예정되어 있는 '탄소배출권 거래제'의 원활한 추진을 위해서는 온실가스배출량의 정확한 산정이 요구된다. 폐기물부문에서 주요 온실가스배출원인 폐기물 매립시설에 대해서도 목표관리제 운영지침에서 온실가스배출량 산정방법이 제시되어 있으나 계산방법과 매개변수 등에 오차요인이 있어 적정 산정방법에 대해 검토 제안하고자 하였다. 그 결과, 메탄회수율 0.75를 기준으로 산정방법을 구분하고 그 단일값과 메탄회수량으로부터 메탄발생량을 계산하는 방법은 삭제하여 온실가스배출량 산정과정의 중복적용과 과대평가 발생요인을 해소할 필요가 있음을 알 수 있었다. 메탄발생량은 일차분해모델로 추정하고 메탄회수량은 매립시설에서 측정한 값을 사용하도록 하되 과거 메탄회수량 데이터를 확보하기 곤란한 경우에는 메탄회수량을 산정할 수 있도록 일일복토나 중간복토가 포설된 사용중 매립시설에서는 가스배제공과 간이소각 0.60, 강제포집 시스템 0.65로, 최종복토가 이루어진 사용종료 매립시설은 자연적인 포집이나 강제포집이 수행되면 0.90으로 국내 매립시설에 적합한 조건별 메탄회수율 기준값을 제시하였다. 주요 매개변수 중 분해 가능한 유기탄소 비율(DOC)과 메탄으로 전환 가능한 DOC 비율($DOC_f$)은 국내 폐기물의 조성별 특성을 반영할 수 있도록 국내 연구결과를 이용하여 기준값을 도출하여 사용할 수 있으며, 메탄보정계수(MCF)는 매립시설의 설계나 설치 등의 단순한 기준으로 판단할 수 없으므로 명확한 기준이 요구되는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6B호
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• pp.399-406
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• 2012

본 연구의 목적은 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량 예측모델 및 모델에 적용된 변수들의 산정방법을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 온실가스 발생예측 모델 중 1차 반응모델의 변수인 메탄잠재발생량과 메탄발생속도상수를 평가하기 위하여 수정 Gompertz 식과 Logistic 식을 미분한 2개의 식을 적용하였다. 변수들은 실제 폐기물매립지에서의 매립가스 발생량에 대한 실측값과 예측값과의 통계학적 비교를 통해 산정하였다. 매립가스 발생량에 대한 실측값과 수정 Gompertz 식 및 Logistic 식을 미분하여 나타낸 2개의 식을 이용한 매립가스 발생량 예측값에 대한 회귀분석결과 결정계수는 각각 0.92와 0.94로 나타나, 폐기물매립지에서의 매립가스 발생량에 대한 측정값이 있을 경우 회귀분석을 통해 변수를 산정할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 실측값이 없는 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량을 예측할 수 있도록 하기 위하여 수정 Gompertz 식과 Logistic 식을 미분한 2개의 식을 기초로 하여 예측모델을 개발하였으며, 이 모델들의 정확성을 평가하기 위하여 Qcs(실측값):Q(예측값)의 비에 대한 빈도분포를 평가한 결과 LandGEM 모델보다 높은 정확성을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 개발한 모델들은 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량 예측에 적합한 것으로 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제8권3호
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• pp.89-96
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• 2000

본 연구는 $CaCO_3$가 주성분인 굴 패각을 이용하여 혐기성퇴비화 반응시 율속단계의 원인인 pH저하를 감소시킴으로써 혐기성퇴비화에의 굴 패각 적용가능성에 대하여 조사하였다. 실험은 혐기성퇴비화 반응조 5기(R-l~R-5)를 제작하여 음식쓰레기와 접종을 위한 숙성퇴비를 넣은 뒤 굴 패각을 음식쓰레기 주입량에 대해 30%, 60%를 주입하여 중온에서 60일동안 실험하였으며, 메탄가스 발생량, 가스성분비, 유기물제거율 및 pH 등을 측정하였다. 실험결과 가스발생량은 R-1 $0.62{\ell}/g-VS$, R-2 $0.63{\ell}/g-VS$, R-3 $0.16{\ell}/g-VS$, R-4 $0.75{\ell}/g-VS$, R-5 $0.21{\ell}/g-VS$로 나타났으며, 메탄가스 발생량은 R-1 $0.32{\ell}/g-VS$, R-2 $0.37{\ell}/g-VS$, R-3 $0.04{\ell}/g-VS$, R-4 $0.42{\ell}/g-VS$, R-5 $0.05{\ell}/g-VS$로 나타났다. 혐기성퇴비화의 효율을 결정짓는 가스성분비는 R-2, R-4에서의 메탄가스발생량이 전체가스발생량의 55%이상으로 경제성이 있는 것으로 나타났다. pH는 굴 패각을 30% 넣어준 R-2, R-4에서 pH 6.0~8.0을 유지하였으며, 굴 패각을 60% 넣어준 R-3, R-5에서는 pH가 8.5이상으로 상승하여 미생물에 악영향을 미침으로써 혐기성 반응이 제대로 이루어지지 못하였다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제53권2호
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• pp.161-169
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• 2011

본 연구는 거세 한우의 육성기 기간에 각각 보리와 옥수수 위주의 농후사료를 급여하여 발생되는 메탄가스를 측정하는데 그 목적이 있다. 공시 사료는 보리와 옥수수 위주의 농후사료 60%와 티모시 건초 40% 비율로 급여하였고 TDN 함량은 71.4%, CP는 14.6% 이었다. 시험은 Korean Feeding Standard for Hanwoo(2007)에 따라 각각 일당 증체량 0.7 kg/일에 필요한 각각의 TDN량 2.80 kg의 공시사료를 섭취할 수 있도록 하는 tripled 2 ${\times}$ 2 Latin square design으로 수행하였다. 사료 및 환경 적응기간 총 14일과 분 뇨 가스 측정기간 4일로 하여 진행하였고, 메탄가스는 후드식 챔버에서 입식되어 하루 동안 측정하였다. 건물 섭취량은 보리 처리구에서 3.9 kg, 옥수수 처리구는 3.8 kg으로 보리처리구가 유의적으로 섭취량이 높았다(P<0.05). 보리와 옥수수 위주의 사료를 급여했을 때 사료의 특성상 보리가 옥수수보다 반추위 내 정체 시간 및 소화속도에서 차이가 있었으나 DM, CF, NFE, NDF와 ADF 소화율의 차이는 없었다. 보리와 옥수수 급여구 섭취에너지는 대사체중 당 총에너지 섭취량은 각각 337.6 kcal/$BW^{0.75}$와 337.2 kcal/$BW^{0.75}$이었다. 총 섭취에너지 중 분으로 손실된 에너지는 보리 26.5%와 옥수수 29.6% 수준이었고, 뇨로 손실된 에너지는 보리 2.8%와 옥수수 2.3% 수준이었다. 체열에 의한 손실량도 보리와 옥수수 급여구 각각 32.4%와 34.0% 이었다. 보리와 옥수수 섭취에 따른 대사율(ME/GE)은 보리 0.64(ME/GE), 옥수수 0.62 (ME/GE) 이었다. 호흡가스에 의해 발생되는 산소, 이산화탄소와 메탄생성량은 보리위주 농후사료를 급여했을 때 산소 소모량 1.89 kg/day, 이산화탄소와 메탄 생성량은 2.71 kg/day와 86.8 g/day이고, 옥수수 위주의 농후사료를 급여했을 때의 산소 소모량 1.68 kg/day, 이산화탄소와 메탄 생성량은 2.23 kg/day와 77.7 g/day 이었다. 육성기에서는 보리위주 농후사료와 옥수수위주 농후사료를 급여하였을 때 산소 소모량이 거의 같았고, 보리위주의 농후사료를 급여하였을 때 이산화탄소와 메탄생성량이 각각 19.2%와 8.2% 높았다. 메탄배출계수는 보리와 옥수수 위주의 농후사료 급여 시 31.7 $CH_4\;head^{-1}\;yr^{-1}$과 28.4 kg $CH_4\;head^{-1}\;yr^{-1}$로 나타났다. 메탄전환계수는 섭취한 사료에 대한 에너지 손실율이 보리는 보리 급여구에서 6.5% (0.065 Ym) 이었고, 옥수수 급여구에서 5.5% (0.055 Ym)으로 나타났다. 본 연구는 후드식 챔버를 이용하여 급여사료와 급여 에너지 차이가 사양시기별 한우에 의해서 배출되는 메탄가스를 측정하여 메탄 배출계수와 메탄전환계수를 예측하여 국가 온실가스 인벤토리 작성에 그 목적이 있다.

• 유기물자원화
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• 제20권3호
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• pp.15-20
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• 2012

유기성폐기물의 처리 방식은 친환경적이고 지속가능한 에너지 회수 및 슬러지 발생량의 저감이 가능한 혐기성 소화를 통한 에너지화로 전환되고 있다. 본 연구에서는 PFR 흐름(Plug Flow Reactor)과 수직 다단형 구조로 고농도 고형분과 높은 유기물 부하에 견딜 수 있도록 개발된 ECOPAD(ECOdays' Plug-flow Anaerobic Digster) 혐기성 소화 공법의 음식물 폐기물과 도계폐수에 대한 적용성과 효율을 파악하였다. 적용사례별 ECOPAD의 처리효율을 분석한 결과 P시와 S시의 음식물 폐기물 처리시설의 유기물 제거효율은(VS 기준 P시 84%, S시 88%) 였으며, 이때 발생하는 바이오가스량(P시: $1.1Nm^3/kg$-VSrem, S시 $1.0Nm^3/kg$-VSrem)과 메탄가스의 함유량(P시 70%, S시 71%)은 유사하게 측정되었다. 도계 폐수 슬러지의 경우 VS당 가스발생량은 $1.6Nm^3/kg$-VSrem로 측정되었으며, 메탄 함량은69%로 측정되었다.

• 생태와환경
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• 제51권2호
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• pp.160-167
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• 2018

본 연구에서는 몬순 기후지역에 위치한 대형 인공호(소양호)로 유입하는 유기탄소의 양의 시간적 변화와 호수로 유입 후의 침강하는 탄소의 양을 계산하였다. 또한 이렇게 침강한 유기물이 심층 혐기성 분해 후 발생하는 메탄의 양을 측정하였다. 조사 결과 몬순 강우의 영향으로 여름철 많은 양의 유기탄소가 유입수를 통해 호수로 유입하는 사실을 확인하였고, 침강하는 유기탄소 양 또한 상당함을 확인할 수 있었다. 또한 유기탄소의 순환 및 온실가스 방출연구에 중요한 부분인 메탄 방출량을 측정한 결과 그 양이 이미 조사된 다른 호수와 비교했을 때 더 많은 양의 탄소가 메탄의 형태로 배출됨을 알 수 있었다. 향후 온실가스 저장소(inventory) 대상 선정에 있어서도 인공호의 중요성을 무시할 수 없음을 확인했다. 그러나 호수의 메탄 발생량을 정량하기 위해 메탄 기포 발생의 산발적인 특성을 고려하고 시공간적 발생의 특징을 연구하는 것은 향후 필수적이다. 더욱이 현재 우리나라 호수를 대상으로 한 메탄가스 발생의 연구는 극히 드물기 때문에 더 많은 관심이 필요하다.

• 한국기후변화학회지
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• 제3권2호
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• pp.129-142
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• 2012

본 연구는 벼 생산에 필요한 농자재의 제조와 벼 재배과정 그리고 농자재의 폐기과정에서 발생되는 탄소성적을 산정하고, 주요한 온실가스인 메탄의 발생 저감을 위한 재배기술을 비교평가하기 위해 수행되었다. 벼 생산 단계에서 탄소 발생량은 투입된 농자재의 물량을 기준으로 농자재와 에너지의 제조단계에서 탄소발생량, 농작물 생육 단계에서는 시비질소 유래 아산화질소 발생량과 에너지 소비에 탄소 발생량, 농법에 따른 메탄발생량 그리고 농자재의 폐기에 따른 탄소발생량의 합으로 산정할 수 있다. 벼 1 kg 생산 단계에서 발생되는 이산화탄소는 1.40 kg이었으며, 발생된 온실가스 배출비율은 벼 생육 단계에서 메탄 유래 탄소발생량이 71.1%로 가장 많았고, 다음으로 시용된 질소에 의한 아산화질소 유래 탄소발생량이 11.8%였으며, 복합비료 제조단계에서 발생된 탄소발생량이 7.6%에 달하였다. 벼 재배기술 별 메탄 발생량을 비교한 결과, 중만생종 대비 조생종 품종재배로 44.4%, 늘 물대기 대비 중간 물떼기로 43.8%, 암거배수처리로 38.7%, 이앙재배 대비 직파재배로 32.0%, 경운 대비 무경운 재배로 20.9%의 감축 효과가 있는 것으로 나타났다. 향후 전과정 지구온난화 평가방법을 이용하여 온실가스 감축 실적의 측정-보고-검증 체계 구축이 필요하며, 이는 탄소배출권 거래제나 저탄소농산물 인증제의 과학적 근거를 제시하는 데 기여할 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제16권2호
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• pp.281-291
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• 2014

2013년 3월과 8월 사이 총 3회에 걸쳐 챔버를 이용하여 충남 태안 소근리 갯벌 퇴적물에서 가스들(메탄, 휘발성 유기화합물, 이산화탄소, 산소 및 가연성 가스)의 방출량을 측정하였다. 챔버 내에서 채취된 메탄의 농도는 가스크로마토그래피를, 그 외 가스종은 Multi-gas monitor를 이용하여 측정하였다. 각 가스 종들의 배출량(+) 또는 흡수량 (-)은 농도의 시간 변화율을 구한 후 1차 함수의 기울기를 이용하여 계산하였다. 다른 변수(퇴적물 함수율, 온도, 총유기탄소, 평균입도크기 및 챔버 내 온도) 또한 같은 장소에서 측정하였다. 메탄은 $+0.06{\sim}+0.60mg/m^2/hr$, 이산화탄소는 $+58.45{\sim}+95.58mg/m^2/hr$, 산소는 $-0.02{\sim}-0.20mg/m^2/hr$ 및 휘발성 유기화합물은 $-0.60{\sim}+0.65mg/m^2/hr$을 방출하거나 흡수하였다. 특히, 메탄은 여름철 높은 표층 퇴적물 온도($32.0{\sim}36.8^{\circ}C$)에서 양($+0.06{\sim}+0.18mg/m^2/hr$)보다 봄철에는 상대적으로 낮은 온도($14.5^{\circ}C$)에서 더 많은 양($+0.60mg/m^2/hr$)이 방출되었다. 퇴적물로부터 메탄의 방출량은 플럭스에 대한 표층퇴적물 입도 크기와 챔버 내부 온도와의 상관계수($R^2$)는 각각 -0.97, -0.89를 보였다.