세계적으로 석유 기반 자원의 고갈에 따른 부족, 기후변화협약 및 환경규제 강화에 의해 세계적으로 바이오소재를 이용하고자 하는 연구와 더불어 유리강화복합재료의 대체물질로 적합한 천연섬유를 보강재로 사용하는 바이오복합재료의 연구 또한 활발하게 진행되고 있다. 최근 새로운 신재생에너지원으로 각광 받고 있는 바이오에너지 중 해조류는 가장 자연친화적이고 생산력이 뛰어난 바이오매스로 알려져 있다. 해조류는 바닷물 속에 녹아 있는 탄소를 흡수할 뿐만 아니라 광합성을 통해서도 탄소를 흡수하면서 성장하기 때문에 탄소흡수원의 역할을 하게 되며, 해조류 바이오에너지를 생산할 경우 화석연료를 대체하여 지구온난화의 주범인 온실가스를 감축하는 기능을 한다. 본 연구에서는 해조류를 이용한 바이오에너지 생산 공정에서 2차적으로 발생하는 부산물을 보강재로 사용한 바이오복합재료의 제조와 제조된 바이오복합재료의 열적 특성 및 동역학적 특성을 분석하였다. 해조류 부산물의 화학적 전처리에 따른 Thermogravimetric analysis(TGA) 분석 결과로 cellulose 함량이 가장 높고 불순물이 적은 황산 처리한 파래를 이용해 파래/Polypropylene(PP) 바이오복합재료를 다양한 보강비율 (20-50wt%)로 압축성형 하였다. 파래/PP 바이오복합재료의 저장탄성률은 파래 함량이 40wt%일 때 4.0 Gpa으로 최대값을 보였으며 이는 PP 매트릭스와 비교했을 때 약 8.1% 향상된 결과이다. 파래/PP 바이오보합재료의 열팽창 특성은 파래 함량이 증가함에 따라 열팽창계수가 낮아지는 경향으로 50wt%일 때 가장 낮은 값을 나타내었으며 이는 PP 매트릭스와 비교했을 때 약 56% 향상된 결과이다. 따라서 비생분해성 고분자에 새로운 신재생 바이오매스인 해조류를 보강재로 사용하여 열적 특성 및 동역학적 특성이 향상된 친환경적인 바이오복합재료의 제조 가능성을 확인하였다.
재조합 대장균의 성장과 그 부산물 생성 관계를 알기위하여 탄소원인 포도당의 놓도 변화와 액아당 의 농도 변화에 따른 각각의 영향들을 검토하였다. 포도당 감소 시간은 초기 포도당 농도 5gjL에서 배양 실시후 8시간 전후이었고 나머지는 배양 실시후 16시간부터 20시간이면 거의 흡수되었다. 이 결과로서 탄소원의 농도는 배양 초기에 많이 흡수되고 세 포가 짧은 시간에 성장됨을 알 수 있다. 포도당 농도변화와 맥아당 농도 변화에서 보면 세 포 최대비생산속도값이 초기 탄소원 농도가 감소됨 에 따라 반대로 높은 값으로 증가되었다. 세포 생성 최대 농도치는 탄소원 초기 농도 10.0g / jL에서 포도당은 3.33gjL이고, 맥아당은 4.06gjL 임을 볼때 비슷한 값이고 탄소원 초기농도 5.00gjL 에 서 포도당은 3.05gjL이고, 맥아당은 2.l0gjL 임 을 보면 탄소원 저농도에서는 탄소원이 포도탕 일때 더 양호하게 세포가 성장되었다. 탄소원 종류에 따른 부산물 생성으로서는 포도당 과 맥아당이 마찬가지로 lactic acid와 acetic acid 가 많이 생성되었고 propionic acid, methanol은 적 은 양으로 생성되었다. 특이하게 ethanol의 경우는 초기 포도탕 농도가 40.0g/L 일때 11.25g/L이 생 성되었고, 초기 액아당 농도가 20.0g/L 일때 4.90g / /L까지 얻어짐을 보였는데 이 현상은 균주의 활성및 대사적 특성에서 형성된 것으로 이상 발효라 할 수 있다. 그리고 탄소원 두 가지 다 그 초기 농도가 높을 때 부산물 생성이 많이 생생되었고 탄소원 농도가 낮요면 적은 양이 생성되었다. Lactic acid는 포도 당에서 더 많이 생성되었고 acetic acid는 맥아당에 서 더 많이 생성되었다. 이 현상은 균주의 대사적 특 성으로 생각되고 이 반응 기작은 더욱 연구되어야 할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 제주도에서 자생하는 준맹그로브인 황근 (Hibiscus hamabo)과 갯대추나무 (Paliurus ramosissimus)의 탄소 저장량을 원격탐사로 추정하고 기후요인에 의하여 공간변이를 예측하는 인공지능 모델을 구축하고자 하였다. 준맹그로브의 지상부 탄소 축적량은 Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) 라이다에 의하여 제공되는 지상부 생물량 밀도(aboveground biomass density, AGBD)를 Sentinel-2 영상으로부터 추출한 normalized difference vegetation index (NDVI)으로 해상도를 상향하여 추정하였다. 제주도에서 단위면적당 탄소 축적량은 황근이 16.6 t C/ha, 갯대추나무가 21.1 t C/ha이었다. 제주도 전 해안에서 준맹그로브의 탄소 축적량은 11.5 t C로 추정되었다. 환경요인에 따른 준맹그로브의 탄소 축적량을 예측하기 위하여 랜덤 포레스트 기술을 적용하였다. 제주도 준맹그로브림의 분포면적 대비 지상부 생물량의 잔차를 계산하였다. 이 잔차에 영향을 미치는 주요 환경요인으로는 가장 습한 달의 강수량, 가장 더운 달의 최고온도, 등온성 및 가장 습한 달의 평균 온도가 선정되었다. 제주도에서 랜덤 포레스트 분석으로 예측된 준맹그로브의 탄소 축적량은 12.0 t C/ha - 27.6 t C/ha 범위의 공간적 변이를 나타내었다. 본 연구에서 개발된 탄소 축적량의 원격탐사 추정법과 환경요인에 따른 인공지능 예측법은 한반도에서 탄소흡수원으로서 맹그로브의 보전과 조성에 필요한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.
식물이 생장하고 발육하며 자신의 생명을 유지해 나가기 위해서는 끊임없이 에너지를 공급받아야 하는데, 이 에너지의 공급원은 태양으로부터 오는 광에너지이다. 이러한 광에너지는 엽록소(chlorophyll)를 함유한 녹색식물의 잎이나 줄기 등에서 기공(stomata)을 통하여 흡수되는 이산화탄소($CO_2$)와 뿌리에서 주로 흡수되는 물($H_2O$)로부터 당류ㆍ전분과 같은 탄수화물을 합성하고 산소를 방출하는데 이러한 광에너지가 화학에너지로 변환되는 과정을 광합성(photosynthesis) 또는 탄소동화작용(carbon assimilation)이라고 한다. (중략)
연기후변화를 막는 데 숲은 매우 중요한 자원이다. 탄소를 흡수하기 때문이다. 이런 숲이 정작 기후변화 때문에 위태로운 지경이다. 올봄에도 수락산, 북한산 등의 수도권 인근 산을 비롯해 전국 62곳에 달하는 산에서 1만여 그루가 넘는 참나무가 잘려나갔다. 참나무의 흑사병이라고 불리는 '시듦병' 때문이다. 좀벌레들이 지구온난화에 따른 기온 상승으로 활동 주기가 빨라져 피해가 컸다고 한다. 기후변화 리더십 과정 제6강은 장마가 시작되기 하루 전인 지난 6월 16일, 서울 동대문구 회기로에 위치한 국립산림과학원 홍릉 수목원에서 진행됐다. '탄소를 담는 그릇'으로서 숲의 가치를 되짚어보는 두 전문가의 강연을 들은 뒤, 수강생들은 숲 체험 교육을 받았다. 그리고 파란 하늘 아래 신선한 녹음 속에서 힘찬 목소리로 '저탄소 경영' 선언문을 낭독했다.
탄소는 활성탄으로 제조되어 다른 재료와 접촉시에 수분을 많이 흡수하여 콘크리트와 배합시 과정이 활성적으로 진행되는 점을 이용하여 조직이 좀더 밀도 있게 콘크리트 자체의 일부 단점을 보완하여 강도개선 특히 인장강도 개선을 밝히고자 하는데 본 연구의 목적이 있다. 시행착오 방법을 사용하여 콘크리트에 배합을 해나가는 과정으로 배합비를 처음 소량에서부터 점점 증가시켜나가는 방법을 택하였다. 배합에서 비 숙련에 의한 오차를 줄이기 위해서 K 건설레미콘에서 20년 경력자에 의해서 배합관리 되었고 $17^{\circ}$$\pm$$3^{\circ}C$ 자동온도 조절기에 의해서 양생되었다.(중략)
본 연구에서는 임분 단위에서 산림의 이산화탄소 흡수 및 저장 기능을 최적화 할 수 있는 최적의 산림시업체계를 도출하고자하였고, 이를 위해 임분 생장모델과 Simulated Annealing 휴리스틱 기법을 적용하여 임분탄소 최적화 프로그램을 개발하였다. 휴리스틱 알고리즘에서 최적해를 찾기 위해 반복 실행 되는 과정에서 더 이상 최적해을 찾지 못하고 목표 값이 어떤 일정한 값(Local Optimum)에 계속 머무는 현상을 해결하기 위해 임계치를 적용하며, SA 휴리스틱 기법에서는 열균형테스트를 이용하고 있다. 개발된 프로그램을 이용하여 3가지 산림 시업 시나리오에 대한 비교 분석을 실시하기 위해 프로그램을 실행한 결과, 목재수확량의 경우 목재수확량을 최대를 목표로 한 대안이 3개 시나리오 가운데 목재수확량이 가장 높은 것으로 나타났으며, 또한 탄소저장량에서도 탄소저장량을 최적화한 대안이가 탄소저장량이 가장 높은 것으로 나타나 프로그램이 목적에 맞게 개발된 것으로 판단됐다. 또한 열균형 테스트의 온도저감율을 조정하여 프로그램을 반복실행하여 온도저감율이 프로그램 실행 시에 미치는 영향을 분석한 결과 온도저감율에 따라 출력되는 목적함수의 최적값과 프로그램 반복횟수가 영향을 받는 것으로 나타나 프로그램 실행을 최적으로 하기위해 온도 저감율의 파라미터 값을 0.1로 설정하였다.
인체의 건강과 환경 오염으로 인해 대기환경 규제가 강화되었고 배출가스 저감 목표가 높아지면서 가스 측정법에 관한 관심이 늘어나고 있다. 측정법에는 표본 방식이 주로 사용되고 있으나 공간적 시간적 측정 한계로 인해, 실시간 In-situ 방식인 레이저 흡수분광법이 주목받고 있다. 본 연구에서는 파장 변조 분광법을 연구하였고 무보정 알고리즘에 대하여 설명하였다. 개발된 알고리즘은 46개의 다중 흡수선을 반영할 수 있도록 변경하였고 가시광선과 중적외선 영역의 광 흡수 신호 분석에 적용하였다. 추가로 레이저 변조 매개변수에 대한 차이를 분석하였고 다양한 농도 조건의 O2, NO 가스 측정 실험을 통해 성능을 검토한 결과, 선형성은 R2O2=0.99999, R2NO=0.99967로 나타났다.
사염화탄소 용액중에서 thiopropionamide(TPA)와 N,N-dimethylalkylamides(DMF, DMA, DMP)간의 수소결합에 관한 열역학적 상수를 구하기 위하여 TPA의 근적외선 영역의 흡수띠 중에서 $ν_a+amide II$조합띠를 사용하여 5${\sim}$55$^{\circ}C$ 범위에서 실험하였다. TPA 단위체와 수소결합을 하고 있는 TPA의 혼합 흡수띠를 Lorentzian-Gaussian product function을 사용하여 개개의 띠로 분리하였다. 컴퓨터로 분해하여 얻은 개개의 흡수띠의 면적을 사용하여 단위체 및 1 : 1 복합체의 농도를 계산하였고 이로부터 평형상수를 구하였다. 열역학적 상수들은 온도의존 흡수띠를 분석하여 구하였다. TPA와 DMF, DMA 및 DMP간의 1 : 1 복합체의 ${\Delta}$$H^{\circ}$는 각각 -12.5, -13.5, -14.1kJ/mol이었고.${\Delta}$$S^{\circ}$는 각각 -15.2, -17.9, -22.3kJ/mol${\cdot}$deg이었다.
남한강과 낙동강의 버드나무군락에서 생태계 기능의 지표인 식물군집의 1차 순 생산량, 탄소흡수량과 낙엽분해율을 각각 측정하였다. 순 1차 생산량과 유기탄소흡수량은 각각 22.5ton/ha/yr(16.7ton/ha/yr-31.2ton/ha/yr), 9.7ton C/ha/yr(7.5ton C/ha/yr-14.0ton C/ha/yr)로서 최대값은 우리나라에서 보고된 값 중에서 가장 높았다. 이는 다른 군락보다 버드나무군락을 하천변에 조성하면, 이산화탄소를 빠르게 제거할 수 있음을 의미한다. 낙엽분해는 버드나무군락의 주변에서 가장 빠르게 분해가 일어났고, 버드나무군락 안, 초본군락 순으로 느리게 일어났다. 그 분해속도는 수생식물보다는 느리고, 육상식물보다는 빨랐다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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