• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.196-196
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• 2020

토양은 육상생태계에 있어 가장 많은 탄소를 저장하고 있으며, 대기 중 CO₂를 토양탄소로 전환하여 쉽게 방출되지 않고 토양 내에 저장하는 역할을 한다. 이렇듯 토양 유기탄소 배출관리는 기후변화에 있어 중요한 문제로 대두되고 있다. 하지만 토지이용의 변화와 무분별한 관리로 인하여 토양내에 저장되어 있는 토양 탄소배출이 지속적으로 증가 하고 있다. 따라서 토양탄소 배출로 인한 경제적 피해를 수치적으로 표현하는 가치평가가 필요하다. 현재 토양에 저장된 토양유기탄소 함량을 토양통별로 토양정보시스템에서 제공하고 있지만 국내 토양 토양탄소 저장량의 산정에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 토양 특성을 이용하여 토양 유기탄소 저장량을 산정하고, 산정된 토양 유기탄소 저장량과 정밀토양도를 이용하여 남한의 토양 유기탄소 가치평가를 실시하였다. 토양의 특성은 물리적 특성인 모래(Sand), 이토(Silt), 점토(Clay), 자갈(Gravel)함량과 화학적 특성인 유기물함량(Organic Matter)를 사용하였다. 토양 유기탄소저장량 산정의 검증을 위하여 전라남도 진도군의 토양유기탄소 저장량을 산정한 결과 486,696t으로, 선행연구와 유사한 결과를 나타내었다. 이러한 검증 결과를 바탕으로 남한의 토양 유기탄소 저장량을 산정한 결과 305.54Mt의 유기탄소가 저장된 것으로 나타났으며, 단위 면적당 유기탄소 저장량의 경우 3.11kg/㎡으로 나타났다. 또한 2019년 상반기 기준 평균 탄소거래권 가격(27,500원/톤)을 이용하여 우리나라 국토의 토양탄소 저장량 가치평가를 실시한 결과, 약 8조 4천억원의 경제적 가치가 있는 것으로 나타났다. 본 연구는 토양의 물리적·화학적 특성을 이용하여 토양의 유기탄소 저장량을 산정하였으며, 토양에 저장되어 있는 유기탄소의 가치평가를 수행하였다. 본 연구결과는 농업, 수문, 기후변화 등 다양한 분야에서 필요로 하는 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.82-82
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• 2022

최근 지구온난화로 인한 전 세계적 기후변화가 일어나고 있으며, 이러한 지구온난화 방지 대책으로 탄소의 중요성과 탄소중립을 선언하는 국가가 증가하고 있다. 탄소의 중요성이 증가함에 따라 유역 내의 탄소 중립이 중요 이슈로 떠오르고 있다. 유역 내 탄소 저장원으로는 숲, 하천, 토양 등이 존재하나 하천의 경우 탄소의 저장이 곧 수질 오염과 연결이 되기에 바람직한 방안이 될 수 없다. 그러나 토양의 경우 방대한 양의 탄소를 저장하기에 적합한 기능을 하기에 다른 저장원들에 비해 중요한 저장원으로 대두되고 있다. 토양탄소의 경우 일반적으로 유기물과 무기물의 형태로 토양에 저장된다. 이중 토양유기탄소는 장기간 토양 속에서 대기와의 탄소 조절 역할을 하기에 중요 요인으로 대두되고 있다. 하지만 기후변화로 인한 국지성 호우 및 무분별한 개발 등이 증가함에 따라 유역 내 토양 생태계의 변화가 일어나고 있으며, 이에 따른 유역 내 토양유기탄소 또한 손실이 일어나고 있다. 따라서 본 연구에서는 토양의 특성과 모델을 활용하여 유역단위 토양유기탄소량의 변화량을 산정하여 비교 및 분석을 하고자 한다. 이를 위해서 토양유기탄소의 모의가 가능한 APEX 모델을 활용하였으며, 선정된 연구 대상 지역의 토양 특성 자료를 활용하여 입력자료 전처리를 진행 후 모의를 진행하였다. 이후 선행연구 및 보고서를 통한 실측자료를 기반으로 모델 매개변수 보정을 진행하였으며, 보정된 결과를 통해 유역에 대한 토양유기탄소를 산정을 진행하였고 기간별 변화의 차이를 분석하였다. 해당 연구를 통해 유역 내 잠재되어있는 토양유기탄소량 정량화 등의 연구에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권1호
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• pp.36-42
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• 2007

지구온난화, 기후변화 및 온실가스 배출 및 저감기술에 관한 많은 연구가 수행되고 있으나, 토양 내 유기탄소의 축적을 통한 온실가스 배출억제에 대한 연구는 매우 미진하며, 특별히 우리나라 농경지의 주요 이용형태인 논토양에 대해서는 유기탄소의 축적량 산정을 포함한 변동 등에 대한 연구가 매우 미흡하다. 본 연구에서는 도서를 제외한 우리나라 전국적인 논 토양 유기탄소의 연차별 모니터링을 통하여 토양에서 유기탄소의 연차간 변동을 평가하였으며 토양의 생성학적, 물리적 특성에 따라 토양유기탄소의 변화에 대한 해석을 시도하였다. 연구결과, 토양 생성분류학적으로 우리나라의 주된 논토양인 Inceptisol 에서 토양유기탄소량이 1999년에 비하여 2003년에 증가하는 경향이었던 것으로 나타났으며, 논의 이용형태별로는 염해답이나 미숙답에서 보다 보통답, 사질답, 배수불량답에서 토양유기탄소가 증가하는 것으로 나타났다. 표토의 토성별로 양토에서 보다 미사 식양토 및 미사양토에서 유기탄소의 증가가 높게 나타났다. 지형적으로는 곡간지에서 보다 평탄지에서 토양유기탄소의 증가율이 높게 나타났다. 결론적으로, 본 연구의 결과를 통하여, 1999년 이후 논토양에서 토양유기탄소의 양이 증가하는 경향을 나타내고 있으며 ($+0.11g\;kg^{-1}yr^{-1}$) 이는 대기중의 이산화탄소를, 논 토양의 유기탄소 축적기능을 통해, 토양 중에 저장함으로써 논토양이 온실가스 흡수원으로서의 역할을 하는 것으로 해석할 수 있다.

• 유기물자원화
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• 제28권1호
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• pp.73-82
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• 2020

본 연구는 토양의 탄소저장 능력과 관련하여 유기 및 관행 재배에 따른 차이를 비교분석하고, 이를 바탕으로 예측된 토양탄소 저장량에 대한 경제적 가치를 평가하고자 2018년 3월부터 5월 사이에 수행하였다. 전국 6개 지역에서 107개의 유기 및 관행 벼 재배토양을 분석한 결과 부여-I 지역을 제외하고, 나머지 5개 지역(부여-II, 김해, 산청-I, II, 순천)은 유기토양의 탄소 함량이 관행토양 탄소함량보다 높게 나타났다. 이를 바탕으로 토양탄소 저장량을 분석한 결과, 유기토양(36.1 MgC ha^-1)이 관행토양(29.4 MgC ha^-1)보다 약 23 % 많은 토양탄소를 저장한 것으로 나타났다. KOSIS (KOrea Statistical Information Service)의 탄소배출권 가격으로 추정한 유기 및 관행 재배의 단위 면적당 토양탄소 저장량에 대한 경제적 가치는 유기토양 758,100원 ha^-1과 관행토양 617,400원 ha^-1으로 나타났고, 우리나라 전체 논토양의 탄소저장량 가치는 5,281억 원이며, 이 중 친환경논토양의 가치는 367억 원, 관행논토양의 가치는 4,914억 원으로 추정되었다. 우리나라 전체 논토양의 5.7 %인 친환경논토양의 면적을 확대하는 것이 전체 논토양의 탄소저장량 가치를 향상시키는데 효과적이라 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권6호
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• pp.396-402
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• 2006

토양 유기탄소는 토양의 질 및 토양 비옥도의 평가 또는 시비량의 결정 등에 주요한 요인으로 고려되어 왔으며 온실가스의 방출 및 지구 온난화에 영향을 주고 있다. 따라서 토양 유기탄소의 적절한 관리는 토양의 질을 향상시키는 것뿐만 아니라 온실가스원을 관리하는 차원에서 중요성이 더욱 강조되고 있다. 이 연구의 목적은 압력센서를 이용한 무기탄소 측정 장치를 이용하여 토양중 무기탄소량을 측정하고 건식연소법과 습식연소법을 이용하여 석회암에서 유래된 토양의 유기탄소을 분석 비교 하고자 하였다. 건식연소법으로 측정된 총탄소의 값에서 무기탄소 측정장치를 통해 얻어진 무기탄소값을 뺀 값을 유기탄소량으로 계산하였다. 탄산석회 ($CaCO_3$)를 이용한 무기탄소 표준시료의 양과 개발된 무기탄소 측정장치 출력 값 간에 매우 유의한 직선의 관계가 얻어졌다. 충청북도 및 강원도 일대 석회암 지역에서 채취한 토양시료를 이용하여 건식연소법과 무기탄소 분석 장치를 이용하여 탄소함량을 분석한 결과 총 탄소 중량대비 약 22-28%의 무기탄소가 관측되었다. 습식연소법과 건식연소법으로 측정한 토양의 유기탄소간에 유의한 상관관계를 나타냈다. 결론적으로 개발된 토양무기탄소 분석장치는 토양 중 무기탄소의 간편한 측정을 통하여 석회암등에서 유래된 토양의 유기탄소를 효과적으로 분석하는데 기여할 수 있다.

• 유기물자원화
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• 제23권3호
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• pp.85-92
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• 2015

기후변화 문제와 관련하여 탄소 격리와 토양 유기물의 중요성에 대한 관심이 증가하고 있다. 토양 탄소 격리를 산정하기 위해서는 물 추출 토양 유기탄소(WESOC)와 토양 호흡에 의해 이산화탄소로 배출되는 탄소량과 같은 토양 유기탄소를 분석하는 것이 중요하다. 이러한 성분의 분석에는 시간이 많이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 분석시간이 짧게 소요되는 중적외선분광분석법으로 물 추출 유기탄소와 토양 호흡에 의한 이산화탄소량을 분석할 수 있는 가능성을 알아보았다. 토양을 $100^{\circ}C$와 $350^{\circ}C$ 건조오븐에서 처리하고 중적외선분광계로 분석하여 WESOC와 30일, 60일, 90일, 120일 간 토양호흡에 의해 발생하는 이산화탄소량과의 상관을 분석하였다. 물 추출 토양 유기탄소에 대한 예측 모델에서는 표준 일반 변수화(SNV) 전처리를 통해 0.6937의 결정 계수를 보였고 30일간의 토양 호흡 발생 이산화탄소 예측 모델에서는 $350^{\circ}C$ 건조 토양에 대해 1차 도함수 전처리를 통해 0.8933의 결정 계수를 보여 중적외선분광분석법을 사용하여 토양 중 유기탄소의 분획별 정량에 사용할 수 있는 가능성을 보였다.

• 대한공간정보학회지
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• 제18권3호
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• pp.29-35
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• 2010

토양유기탄소는 산림의 형성에 도움을 주며, 대기 중의 이산화탄소양을 조절함으로써 지구 온난화에 영향을 미치는 중요한 인자 중 하나이다. 토양에 존재하는 인자의 분포를 정확히 파악하려면 모든 지역에 대해 샘플링을 수행 해야하나 이는 매우 비현실적인 방법이다. 따라서 알맞은 모델을 제작하여 토양유기탄소의 분포를 추정할 수 있다면 그 활용도가 높을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 의사결정나무 알고리즘을 이용해 경사 데이터, 경사향 데이터, Digital Elevation Model (DEM), 식생의 형태 데이터로부터 토양유기탄소를 상대적으로 다량 함유하고 있는 환경 인자를 파악할 수 있는 모델을 제작했으며, 정확도 검증은 10 집단 교차 검정을 통해 수행하였다. 이를 위하여 See 5와 Weka 소프트웨어를 이용하였다. See5 소프트웨어의 경우, 토양유기탄소 표층에 대해 식생의 형태에 의해 토양유기탄소량이 결정되는 것으로 나타났으며, 중간층에 대해서는 DEM에 의해 토양유기탄소량이 달라진다는 결론이 도출됐다. 생성된 모델의 정확도는 표층에 대해 70.8%, 중간층에 대해 64.7%인 것으로 나타났다. Weka 소프트웨어의 경우, 토양유기탄소 샘플의 표층에 대해 See5와 동일한 결과가 도출되었지만, 중간층에 대해서는 DEM이나 식생의 형태뿐만 아니라 경사향도 영향을 미친다는 결론이 도출되었다. 생성된 모델의 정확도는 표층에 대해 68.98%, 중간층에 대해 60.65%인 것으로 나타났다. 본 연구는 토양유기탄소량의 파악 및 토양유기탄소 지도 제작에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권4호
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• pp.292-297
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• 2007

이산화탄소 등 온실가스의 농도 증가로 인한 지구온난화 에 따른 기후의 변화 및 환경적 영향이 증가하고 있으며 토양내 유기탄소의 축적을 통해 대기 중 이산화탄소등 온실 가스의 감축을 효과적으로 제어할 수 있는 방법들이 연구되어 보고되고 있으나, 우리나라의 논의 경우에는 토양유기탄소의 토양 축적에 관한 연구가 매우 적게 보고되고 있다. 따라서 우리나라 주요 경지 이용형태인 논에 대해서도 토양중 탄소를 축적할 수 있는 토양관리 방법의 연구가 매우 필요하게 되었다. 본 연구는 농촌진흥청 농업과학기술원 동일비료 및 개량제 처리 장기시험 포장에서 퇴비, NPK 비료, 석회, 및 규산등의 처리구별 토양유기탄소의 동태를 분석하였다. 연구결과 인산, 칼리 및 석회의 시용은 장기간 시용한 이후에 처리한 구에서 미처리구에서 보다 토양유기탄소의 함량이 높게 나타났다. 한편 퇴비 시용구의 경우 퇴비 미시용구에서 보다 퇴비 시용구에서 토양유기탄소의 함량이 지속적으로 증가하는 것으로 나타났으며 시간이 지날수록 유기탄소축적비율도 증가하는 것으로 나타났다. 결론적으로 단일 논 작부체계하에서 장기간 지속적인 퇴비의 시용 결과 토양 중 유기탄소의 효과적인 축적이 이루어 졌다. 따라서 우리나라 논에서 중 유기탄소의 축적을 위하여 퇴비의 지속적인 시용을 제안하고자 한다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권12호
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• pp.861-866
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• 2013

본 연구의 목적은 가축사체 매몰지 토양에서 추출된 미생물을 이용하여, 가축사체 매몰지 오염 토양 유래 유기탄소의 분해 효과를 분석하고, 분해에 관여하는 미생물의 종을 규명하는 것이다. 경기도 안성에 위치한 가축 매몰지 토양 유래 용존 유기탄소를 대상으로 토양 서식 미생물의 생분해율을 평가한 결과(56일 동안), 1번 용액(초기 용존 유기탄소 농도 = 19.88 mg C/L)에서는 13일 이내에 48%의 용존 유기탄소가 감소하였으며, 56일째 용존 유기탄소는 $8.8{\pm}0.4$ mg C/L로 56% 분해되었다. 2번 용액(초기 용존 유기탄소 농도 = 19.80 mg C/L)에서도 초기 13일 이내에 용존 유기탄소 농도가 급격히 감소하였으며, 56일째 용존 유기탄소는 $6.0{\pm}1.6$ mg C/L로 70%가 분해되었다. 생분해 실험과정에서, 전체 유기탄소 물질에서 방향족 탄소구조의 비율을 나타낸 지표인 $SUVA_{254}$값은 용존 유기탄소와는 다르게, 일정기간(21일) 동안 증가하다가 감소하는 경향을 나타냈다. $SUVA_{254}$값은 1번 용액과 2번 용액 모두, 21일째 가장 높은 값을 나타내었다. 생분해 실험 14일째 미생물 분석 결과, 토양에서 쉽게 발견되는 Pseudomonas fluorescens, Achromobacter xylosoxidans, Nocardioides simplex, Pseudomonas mandelii, Bosea sp. 등 미생물이 검출되었다. 그리고, 56일째 미생물 분석 결과, Pseudomonas veronii가 우점종으로 나타났다.

• 미생물학회지
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• 제52권3호
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• pp.365-374
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• 2016

고위도에서의 온도 상승은 $0.6^{\circ}C$/10 년으로, 이는 토양 유기 탄소에 대한 미생물의 분해 활성 증가를 유도한다. 게다가, 분해된 토양 유기 탄소는 이산화탄소 또는 메탄 같은 온실가스로 전환, 방출되어 기후 변화를 가속화시킨다. 따라서, 토양 유기 탄소 분해와 관련된 미생물의 다양성 및 기능 이해를 위한 토양 해동 모델 연구가 필요하다. 이러한 연구를 위하여 Alaska Council의 두 깊이의 토양(SPF와 PF라 각각 명명한 30-40와 50-60 cm 깊이의 토양)을 $0^{\circ}C$에서 108일 동안 배양하였다. 환경 모사 실험 동안 pyrosequencing을 수행하였고, metagenome을 분석하여 총 111,804개의 미생물 sequence를 얻었다. 이 중, 574-1,128개의 세균 operational taxonomic unit (OTU)과 30-57개의 고세균 OTU를 확인하였다. 토양 배양에 따라 두 토양 모두에서 Crenarchaeota phyla의 상대적 분포가 증가하였으며, Actinobacteria와 Firmicutes phyla의 분포가 SPF와 PF에서 각각 크게 증가하였다. 추출한 토양 유기 탄소에 대한 무게 측정 및 gel permeation chromatography를 통해, 환경 모사 실험이 진행되는 동안 토양 유기 탄소의 주요 구성 성분인 부식산(humic acids)이 중합화(humification)되는 것을 확인하였다. 결론적으로, 냉대 툰드라 동토의 해동은 Crenarchaeota, Actinobacteria 및 Firmicutes phyla의 증가를 야기시키며, 미생물에 의한 토양 유기 탄소 분해 및 이용을 야기시키는 것으로 예측된다.