• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.30 no.4
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• pp.67-83
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• 2022

Biochar is a carbon material produced through the pyrolysis of agricultural biomass with limited oxygen condition. It has been suggested to enhance the carbon sequestration and mineralization of soil carbon. Objective of this study was to investigate soil potential carbon mineralization and carbon dioxide(CO₂) emissions in different soils cooperated with barely straw and livestock manure biochars in the closed chamber. The incubation was conducted during 49 days using a closed chamber. The treatments consisted of 2 different biochars that were originated from barley straw and livestock manure, and application amounts were 0, 5, 10 and 20 ton ha^-1 with different soils as upland, protected cultivation, converted and reclaimed. The results indicated that the TC increased significantly in all soils after biochar application. Mineralization of soil carbon was well fitted for Kinetic first-order exponential rate model equation (P<0.001). Potential mineralization rate ranged from 8.7 to 15.5% and 8.2 to 16.5% in the barely straw biochar and livestock manure biochar treatments, respectively. The highest CO₂ emission was 81.94 mg kg^-1 in the upland soil, and it was more emitted CO₂ for barely straw biochar application than its livestock biochar regardless of their application rates. Soil amendment of biochar is suitable for barely straw biochar regardless of application rates for mitigation of CO₂ emission in the cropland.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.20 no.4
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• pp.357-365
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• 2018

This study was carried out to evaluate the weight loss rates, carbon and nitrogen dynamics of wood stakes following soil amendment treatments (CLB: compound fertilizer + lime + biochar; LB: lime + biochar) in a post-fire restoration area, Ulsan Metropolitan city, southern Korea. Soil amendments in the fire-disturbed area were applied to two-times (Mar. and Jun. 2015, 2016) during the study period. Wood stakes on Mar. 2015 were buried at a top 15cm of mineral soil in two soil amendment and control treatments of Liriodendron tulipifera, Prunus yedoensis, Quercus acutissima, Pinus thunbergii plantations and an unplanted area in the post-fire restoration area. Wood stakes were collected at Oct. 2015, Mar. 2016 and Oct. 2016 to measure weight loss rates, organic carbon and nitrogen concentrations. Weight loss rates of wood stakes were not significantly affected by soil amendment treatments. However, remaining carbon of wood stakes were lowest in the control treatment (43.7%), followed by the CLB (71.3%) and the LB (71.6%) treatments. Remaining nitrogen of wood stakes was less in the control treatment (29.7%) compared with the LB treatment (52.6%). The results indicate that carbon and nitrogen mineralization of wood stakes in post-fire restoration area were delayed by soil amendment treatments.

• Resources Recycling
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• v.18 no.3
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• pp.3-10
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• 2009

This paper will introduce the study which is the solidification and reduction of $CO_2$ green house gas, by using inorganic industrial wastes such like waste cement, steel making slag, incineration ash and so on. These inorganic wastes contain a large quantity of CaO content in common, which is easily reacted with CaO resulting in formation of $CaCO_3$. It will be suggested in this study that the necessary of the reduction and solidification of $CO_2$ gas with using industrial inorganic wastes is for building the Korea carbon storage model in this study.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.25 no.5
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• pp.165-172
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• 2021

The purpose of this study is to investigate the carbon capture capacity of various inorganic materials. For this purpose, the change in property of ordinary Portland cement (OPC), blast furnace slag fine powder (GGBS), and circulating fluidized bed boiler ash (CFBC) due to carbonation were analyzed. Carbonation curing was performed on all specimens through the accelerated carbonation experiment, and the amount of carbon capture was quantitatively analyzed by thermogravimetric analysis according to the age of carbonation. From the results, it is confirmed that the carbon capture capacity was shown in all specimens. The carbon capture amount was shown in the order of CFBC, OPC, and GGBS. The 28-day carbon capture of CFBC, OPC, and GGBS was 3.9%, 1.3%, and 9.4%, respectively. Carbon capture reaction occurred rapidly at the beginning of carbonation, and occurred slowly with increasing age. SEM image analysis revealed that an additional product generated by carbonation curing in all specimens was calcium carbonate.

• Proceedings of the Korean Society of Organic Agriculture Conference
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• 2009.12a
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• pp.300-300
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• 2009

화학비료를 이용할 수 없는 유기농업에서의 양분관리를 위해서 녹비, 퇴비, 유박 등을 주 원료로 하는 유기질비료 등 다양한 유기물이 농경지에 투입되고 있다. 그러나 다양한 성분 및 탄소/질소비로 이루어진 유기물은 토양 중에서 분해되는 속도가 다르고, 토양수분함량, 통기성, 온도 등과 같은 토양조건에 따라서도 분해속도가 크게 차이가 난다. 본 실험에서는 유기농업에서 시비원으로 자주 이용하는 퇴비, 유박비료, 녹비조건의 알팔파 등을 이용하여 무기화율 및 양분이용률을 화학비료와 비교하였다. 농경지 투입시 유기물은 질소양분양(21kg N/10a)을 동일하게 투입하였으며 화학비료는 기비(전체량의 1/3)만을 투입하였는데 알팔파, 유박비료의 경우 노지조건에서 토양처리 후 1달 내에 가장 높은 무기화율을 보였으며 수분조건이 제한된 무기화통내에서의 무기화도 2개월 내에 대부분 이루어지는 것으로 나타났다. 수딘그라스를 2개월 재배한 결과 화학비료 질소 양분이용율은 70%, 탄질비가 낮은 유박 및 알팔파는 40%내외, 탄질비가 높고 분해가 어려운 가축분 왕겨퇴비는 10%에 불과했다. 즉 화학비료 대비 유기물 양분(질소)의 비효화 율은 알팔파는 60%, 유박비료는 54%, 퇴비는 14% 였다. 또한 화학비료(100%) 대비 인산 이용률(유박: 296%, 알팔파: 660%, 퇴비: 36%로, 인산의 이용율이 높은 것은 유기물로 투입된 인산의 량이 화학비료보다 낮아 상대적으로 유기물질에 의한 작물의 인산이용율이 높고, 화학비료는 토양중 고정화가 작물생육 초기에 일어나는데 비하여 유기물질은 서서히 분해되면서 작물에 흡수되어 인산이용율이 높은 것으로 추정된다. 수단그라스 1차수확 후 포장침수로 인한 생육불량으로 전 생육 과정을 통한 양분흡수율은 측정할 수 없었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.148-148
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• 2023

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 한편, 우리나라와 같이 몬순 기후대에 속한 댐 저수지의 경우 강우시 유입하는 탁수에 의해 다량의 유기물과 인이 유입되기도 하지만 식물플랑크톤의 제한요인 중 광량에 많은 영향을 미친다. 식물플랑크톤의 광합성은 수체 내 유기탄소 내부생성에 매우 중요한 요소이나 점 단위의 실험적 방법을 활용한 유기탄소 순환 해석은 저수지의 시·공간적인 변동성을 고려하기에 한계가 있다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 탁수가 저수지에서의 유기탄소 순환에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2018년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정 및 검정을 수행하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였으며 유기탄소순환 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였으며 탁수의 영향을 분석하기 위해 탁수 포함여부 시나리오를 구성하고 유기탄소 생성 및 소멸기작별 변동성을 비교 분석하였다. 모델은 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 수온 및 탁도 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수질을 적절하게 모의하였다. 탁수를 고려하였을 시 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 56% 수준이였으나 탁수를 배제한 경우 내부기원 부하량은 82%로 나타났다. 특히, 연평균 Chl-a 농도가 44~48% 차이가 발생하면서 1차생산량이 약 4배가량 증가하였다. 몬순지역에서의 탁수는 체류시간이 긴 성층 저수지에서 식물플랑크톤 성장제어에 큰 영향을 미쳤으며 전반적인 유기탄소 순환을 해석하는데 있어 매우 중요한 인자로 작용하였다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.33 no.7
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• pp.816-822
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• 1996

Dependence of graphitic structure on oxidation of carbon materials was discussed using furan resin-derived carbon with inorganic compounds such as SiC and TiO2 Oxidation of carbon was governed by active site. I. e surface area regardless of the degree of graphitization. When oxidation was considered for not unit weight but unit area graphitization was important factor for oxidation so that the degree of graphitization increased the oxidation rate was delayed. Graphite (tiO2 addition) and turbostratic graphite(SiC addition) were oxidized through the same mechanism. In carbon materials with different structure components more than 2 oxidation of each component was different and amorphous component without the influence of additives on the surface was selectively oxidized in the intial oxidation stage.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.22 no.3
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• pp.33-40
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• 2014

This study were conducted to evaluate the N mineralization and nitrification rates and to estimate the losses of total carbon and nitrogen by runoff water in soils cooperated with organic composts and bio-char during corn cultivation. For the experiment, the soil texture used in this study was clay loam, and application rates of chemical fertilizer and bio-char were $230-107-190kg\;ha^{-1}$($N-P_2O_5-K_2O$) as recommended amount after soil test and 0.2% to soil weight. The soil samples were periodically taken at every 15 day intervals during the experimental periods. The treatments were consisted of cow compost, pig compost, swine digestate from aerobic digestion system, and their bio-char cooperation. For N mineralization and nitrification rates, it was shown that there were generally low in the soil cooperated with bio-char as compared to the only application plots of different organic composts except for 47 days after sowing. Also, they were observed to be highest in the application plot of swine digestate from aerobic digestion system. For loss of total carbon by run-off water, it was ranged from 1.5 to $3.0kg\;ha^{-1}$ in the different organic compost treatment plots. However, Loss of total carbon with bio-char could be reduced at $0.4kg\;ha^{-1}$ in PC treatment plot. Also, with application of bio-char, total nitrogen was estimated to be reduced at 4.2 (15.1%) and $3.8(11.8%)kg\;ha^{-1}$ in application plots of pig compost and swine aerobic digestate, respectively.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.62-62
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• 2021

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 특히, 국내 하천에서 나타나고 있는 난분해성 유기물 오염도의 증가 추세에 대응한 실효성 있는 유기물 오염관리 정책을 수립하기 위해서는 다양한 유기물의 근원을 정확하게 파악하는 것이 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 저수지시스템에서의 유기탄소 물질수지를 해석하는 데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2017년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정을 수행하였고 2018년을 대상으로 모델을 검정하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였다. 모델은 2017년과 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수온, 수질을 적절하게 모의하였다. 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 2017년 68.4 %, 2018년은 높은 강우량의 영향으로 55.0%로 산정되었다. 내부 소멸 기작 중 침전으로 인한 손실이 가장 높은 것으로 나타났으며, 2017년과 2018년 각각 31.3%, 29.0%로 나타났다. TOC의 공간분포는 Chl-a 농도 분포와 유사하게 나타났으며, 댐 설치로 형성된 정체수역은 유역의 유기물 순환에 많은 영향을 미치는 것으로 평가되었다. TOC 관리 정책 기초자료 확보를 위해서는 향후 유역-저수지 시스템을 연계한 유기물 물질순환 심층 연구가 필요하다.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.38 no.4
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• pp.262-268
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• 2019

BACKGROUND: To investigate mineralization characteristics of organic resources in the soil, five materials (rice straw, cow manure sawdust compost, microorganism compost, mixed oil-cake, and amino acid fertilizer) were treated according to the nitrogen content, and an indoor incubation experiment was conducted for 128 days. The results of this analysis were applied to determine the nitrogen mineralization pattern of these organic resources. METHODS AND RESULTS: During the constant temperature incubation period, the nitrogen net mineralization rate of the organic resources was the highest in the amino acid fertilizer with the highest nitrogen content, and the lowest in the rice straw with the lowest nitrogen content. A positive correlation (0.96) was observed between the potential nitrogen mineralization rate and total nitrogen content. The mineralization rate constant, k, was negatively correlated with the organic matter (-0.96) and carbon content (-0.97). The nitrogen mineralization rate during the first cropping season, as estimated by the model, was 6.6%, 11.6%, 30.9%, 70.7%, and 81.0% for the rice straw, the cow manure sawdust compost, the microorganism compost, the mixed oil-cake, and the amino acid fertilizer, respectively. CONCLUSION: The nitrogen mineralization rate varies depending on the type of organic resources or the nitrogen content; thus, it can be used as an index for determining the nitrogen supply characteristics of the organic resource. Organic resources such as compost with low nitrogen content or those undergoing fermentation contain organic nitrogen. Organic nitrogen is stabilized during the composting process. Therefore, as the nitrogen mineralization rate of these resources is lower than that of non-fermented organic resources, it is desirable to use the fermented organic materials only to improve soil physical properties rather than to supply nutrients for the required amount of fertilizer.