• 제목/요약/키워드: 토양 $CO_2$ 발생량

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GWP (Global Warming Potential)를 고려한 가시박 바이오차르의 토양 납 제거 효과 분석 (A Study of Burcucumber Biochars to Remediate Soil Pb Considering GWP (Global Warming Potential))

  • 김유진;박한;김민호;서성희;옥용식;유가영
    • 대한환경공학회지
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    • 제37권7호
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    • pp.432-440
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    • 2015
  • 유기물의 열분해로 생성되는 바이오차는 토양 탄소 저장량을 증가시킴으로써 기후변화를 완화할 수 있는 전략으로 소개되고 있다. 또한 바이오차는 토양의 흡착능을 증대시켜 중금속으로 오염된 토양을 정화할 수 있다고 보고된다. 본 연구는 두 종류 바이오차의 토양 중금속 제거 효과와 함께 기후변화 완화효과를 동시에 알아보기 위해 수행되었다. 두 종류의 바이오차는 가시박 및 차 찌꺼기 바이오매스를 열분해 하여 준비했다. 납으로 오염된 농경지 토양은 바이오차 및 바이오매스와 혼합되어 60일 동안 배양하였다. $CO_2$, $CH_4$, $N_2O$는 배양 기간 동안 주기적으로 측정되었고 토양 분석은 배양 종료 후 아세트산을 이용한 납 추출량을 비롯한 생화학적 요소에 대해 수행하였다. 그 결과, 배양 후 납의 양은 BC_Ch에서 71% 만큼 감소했다. 배양 중 $CO_2$$N_2O$ 발생은 BC_Ch, TW_Ch에서 각각 BC_Bm, TW_Bm 대비 약 24%, 34% 감소하였다. $CH_4$ 발생은 바이오차 처리에 의한 유의한 차이를 나타내지 않았다. GWP 계산 과정에서 온실가스($CO_2$, $CH_4$, $N_2O$), 토양에 처리한 가시박 및 차 찌꺼기 바이오매스와 바이오차, 토양 내 총 탄소량을 고려하였으며, 바이오차 투입으로 토양 내 납의 농도가 감소한 BC_Ch를 제외한 나머지 처리구와 대조구에 제올라이트를 투입하였다고 가정하여 GWP 계산을 수행하였다. BC_Ch가 GWP 측면에서 가장 유리한 것을 보였는데, 이는 가시박 바이오차가 높은 납 흡착과 토양 내 탄소 격리 효과를 나타냈기 때문으로 사료된다. 결론적으로, 가시박으로부터 생성한 바이오차를 투입하는 것이 토양 오염 저감과 기후변화 완화 효과를 동시에 기대할 수 있는 전략임을 시사한다.

콩의 생산과정에서 발생하는 탄소배출량 산정 및 전과정평가 (Estimation of Carbon Emission and LCA (Life Cycle Assessment) from Soybean (Glycine max L.) Production System)

  • 소규호;이길재;김건엽;정현철;유종희;박정아;이덕배
    • 한국토양비료학회지
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    • 제43권6호
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    • pp.898-903
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    • 2010
  • 투입되는 퇴구비, 무기질 비료, 농자재 (육묘용 플러그판), 에너지 (전기, 화석연료)양은 각각 3.10E+00 kg $kg^{-1}$ soybean, 4.57E-01 kg $kg^{-1}$ soybean, 6.29E-02 kg $kg^{-1}$ soybean, 8.48E-02 kg $kg^{-1}$ soybean이었고, 콩 생산단계에서 발생하는 직접 대기배출물 ($CO_2$, $CH_4$, $N_2O$)의 배출량은 1.48E-01 kg $kg^{-1}$ soybean였다. LCI 분석 결과 콩 생산체계의 탄소원단위 성적은 3.36E+00 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$ soybean였고, 온실가스 발생량 비중을 비교하면 $CO_2$가 71%, $CH_4$ 18%, $N_2O$ 11% 이었다. $CO_2$는 비료생산 (약 92%)과 콩생산 (약 7%)에서 주로 발생하였고, $N_2O$의 주요 발생원은 콩 생산 (약 67%)과 비료생산 (약 32%)순이었는데, $CO_2$, $N_2O$$CO_2$-eq. 환산 성적은 각각 2.36E+00 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$ soybean과 3.50E-01 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$ soybean였다. 전과정 영향평가 수행결과 GWP의 특성화값은 3.36E+00 kg $CO_2$-eq $kg^{-1}$였고, 콩 생산과 비료 생산이 주요한 원인이었다.

생분해성 코팅 요소 종류별 질소 용출 및 온실가스 발생량에 미치는 영향 (Effects of biodegradable polymer coating urea to nitrogen release in the soil column)

  • 최재이;신중두;조현종;정우진;이상범;윤석인
    • 유기물자원화
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    • 제32권1호
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    • pp.49-59
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    • 2024
  • 생분해성 중합체 코팅 요소는 질소 용출을 제어하면서, 질소이용 효율을 극대화하며 농업생태계의 비점오염원을 줄여주는 역할을 한다. 따라서 본 연구의 목적은 생분해성 중합체 혼합물을 이용한 코팅 요소의 용출 패턴과 온실가스 배출량을 구명하는 것이었다. 처리내용은 속효성 비료인 요소를 대조구, 난분해성 코팅 요소(NBCF), 생분해 완효성 코팅 요소(NB60)와 생분해성 완효성 코팅 요소(MDS)를 토양에 혼합한 4가지 수준으로 구성하였다. 침출수에 대한 최대 총 질소 누적 농도는 NBCF가 NB60보다 33% 높았으며, NB60이 NBCF 보다 최대 용출 기간은 10일 지연되는 것으로 나타났다. 누적 총 질소 및 NO3-N의 용출 패턴에서 NB60과 NBCF는 일차 직선형태로 동일하였지만, 대조구와 MDS는 Sigmoid curves 형태로 누적 용출 농도는 MDS가 대조구보다 높게 나타났다. 생분해성 코팅 요소의 온실가스 발생량을 살펴보면, CH4의 발생량은 대조구 대비 NBCF, NB60, MDS 각각 0.38%, 11.36%, 5.91% 증가하였고, 또한 N2O의 발생량은 대조구 대비 각각 50.5%, 32.4%, 58.8% 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 생분해 완효성 코팅 요소는 비료 이용성을 감안하여 포장에 시용할 경우 비료 시용량뿐만 아니라 농업생태계 비점 오염원을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

강우의 토양 침투 투수성 연구(제주도 중산간 지역을 중심으로) (A Study on the Rainfall Infiltration Capacity of Soil (A Study on the Mid-Mountain Area of Jeju Island))

  • 전병추;이수곤;김성수;김기수;김남주
    • 지질공학
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    • 제29권2호
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    • pp.99-112
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    • 2019
  • 강수가 불포화대를 통해 침투하는데 관여되는 요소는 지형, 지질, 토성, 강우강도, 기온, 식생 등의 영향을 복합적으로 받으므로 실제 발생하는 침투현상은 시 공간적으로 큰 차이를 보인다. 토양의 침투능력은 지하수의 함양량 및 지표수의 이동 유출을 파악하는데 중요한 인자이고, 특정 유역 또는 지역에 따른 토성과 지질의 유형 및 토지이용형태에 따라 침투능이 다르게 나타난다. 본 연구에서는 제주도 중산간 지역인 EL. 50~300 m 임야 및 농경지를 대상으로 강우가 토양을 통해 지하수로 함양되는 중산간 지역에서 토양침투시험을 실시하였으며, 분석결과를 이용하여 Jeong et al. (1995) 및 NAS (2007)가 제시한 4개의 토양군에 따른 투수성을 분석한 결과 NAS (2007) 분류법이 제주도 중산간 지역에서는 신뢰성이 높은 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제주도 중산간 전 지역에 대한 토양별 침투실험을 실시하여 기존의 분류 방법과 비교, 검토함으로서, 향후 제주도의 지표 함양량 평가, 수리특성 평가 시 참고 지침이 될 것으로 기대한다.

3수종의 침엽수조림지내 셀룰로오스 분해와 토양 환경요인과의 관계 (Relationships between Cellulose Decomposition and Soil Environmental Factors in Three Coniferous Plantations)

  • 김춘식
    • 한국농림기상학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.39-44
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    • 2012
  • 본 연구는 1963년도에 식재된 낙엽송, 소나무, 리기테다소나무 조림지를 대상으로 셀룰로오스 분해와 토양 환경인자 사이의 관계를 구명하기 위해 수행하였다. 셀룰로오스 분해에 영향을 미칠 수 있는 토양온도, 토양 수분함량, 토양 pH, 토양 이산화탄소 방출량을 2006년 7월부터 10월까지 4개월 동안 측정하였다. 셀룰로오스 분해율은 리기테다소나무($6.5mg\;g^{-1}\;day^{-1}$), 소나무($6.2mg\;g^{-1}\;day^{-1}$), 낙엽송($6.1mg\;g^{-1}\;day^{-1}$) 순이었으나 수종간 유의적인 차이는 없었다(P > 0.05). 셀룰로오스 분해율은 20cm 깊이의 토양 온도와 양의 상관(소나무: r = 0.77, P < 0.05; 리기테다소나무: r = 0.59, P < 0.05; 낙엽송: r = 0.48, P < 0.05)을 보였으나, 토양 pH와는 음의 상관(소나무: r = -0.63, P < 0.05; 리기테다소나무: r = -0.47, P < 0.05; 낙엽송: r = -0.43, P < 0.05)이 있었다. 토양이산화탄소방출량과 셀룰로오스 분해율은 소나무(r = 0.46, P < 0.05), 낙엽송(r = 0.37, P < 0.05), 토양 수분함량과 셀룰로오스 분해율은 소나무(r = 0.53, P < 0.05)와 유의적인 양의 상관(P < 0.05)이 있었다. 본 연구 결과에 따르면 셀룰로오스 분해는 각기 다른 침엽 수종으로부터 발생하는 토양 환경요인에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다.

부산 석대 생활폐기물 매립장의 환경오염에 대한 종합적 연구 (The Synthetic Study of Environmental Contamination at the Seokdae Municipal Waste Landfill in Pusan)

  • 김병우;정상용;이민희;이병헌
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • 한국지하수토양환경학회 2001년도 총회 및 춘계학술발표회
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    • pp.98-103
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    • 2001
  • 부산 석대 생활폐기물 매립지의 환경오염 특성을 파악하기 위해 매립장 지역의 가스발생량 측정, 침출수 및 토양시료 채취, 지구통계학적, 수리지질학적 및 지구화학적 분석과 실내 주상시험을 실시하여, 침출수의 오염 부하량과 가스발생량, 가스의 농도와 지반 침하, 지질매체의 특성, 침출수의 오염 부하량과 가스발생량, 가스의 농도와 지반 침하, 지질매체의 특성, 침출수의 이동 및 확산의 관계를 고찰하였다. 그리고 물수지분석을 통하여 침출수의 발생량과 오염 부하량을 선정하였다. 매립장 A지구로부터 36개 가스정에서 획득한 가스자료를 $O_2$C $H_4$ $H_2$S, CO의 4가지 성분에 대해 지구통계학적 기법으로 분석한 결과, 다른 지점에 비해 가스의 농도가 높은 지점 주변에서 부분적으로 지반 침하가 발생하는 것으로 나타났다. Leachate-1, 2, 3에서 채취한 침출수의 화학적 분석 결과, 전기전도도와 Total Alkalinity는 높게 나타났으나, Cl, Cr, Mn, Cu, Zn, Cd, Pb 등이 과거보다 감소하였고, 수질유형은 삼각다이아그램에서 Na-HC $O_3$형으로 나타난다. Leachate-1, 2, 3에서 채취한 침출수의 화학적 분석 결과 전기전도도와 Total Alkalinity는 다이아그램에서 Na-HC $O_3$형으로 나타난다. 수질분석 결과에 의하면 생활폐기물의 생분해가 아직도 계속해서 활발히 진행되고 있는 것으로 판단된다. 물수지분석 결과, 순수하게 지하로 침투하는 침출수량은 약 465.11㎥/day이고, Cl, Mn, Fe의 순수오염 부하량은 각각 223.8kg/day, 0.2kg/day, 0.3kg/day로 추정된다. 매질에 대한 실내 주상시험에서 기반암 풍화토와 매립토에 대한 선형유속(equation omitted)은 각각 0.206cm, 0.019cm, 확산계수( $D_{ι}$)는 각각 0.234$\textrm{cm}^2$/min, 0.118$\textrm{cm}^2$/min, 종분산 지수 ($\alpha$$_{ι}$)는 각각 1.136cm, 0.095cm로 복토재로 사용된 매립토보다 기반암풍화토가 오염물질의 확산속도가 더 큰 것으로 나타났다.

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토양에 살포된 축산 분뇨로부터 암모니아 방출량 예측을 위한 인공신경망의 초매개변수 최적화와 데이터 증식 (Hyperparameter Optimization and Data Augmentation of Artificial Neural Networks for Prediction of Ammonia Emission Amount from Field-applied Manure)

  • 정평곤;임영일
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제61권1호
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    • pp.123-141
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    • 2023
  • 인공신경망을 이용한 모델 개발에서 데이터의 품질은 모델 성능에 큰 영향을 주고, 양질의 충분한 데이터가 인공신경망 훈련을 위해 필요하다. 하지만, 공학 분야에서는 적은 양의 데이터로 모델을 개발해야 하는 경우가 자주 발생한다. 본 논문은 토양에 살포된 축산 분뇨로부터 암모니아 방출량에 대한 적은 수의 데이터(83 개)를 사용하여 인공신경망 모델의 예측 성능을 향상할 수 있는 방안을 제시하였다. Michaelis-Menten 식으로 표현되는 암모니아 방출량 문제는 11개 입력변수에 대하여 2개 출력변수로 구성되었다. 출력변수는 최대 질소 발생량(Nmax, kg/ha)과 Nmax의 절반에 도달하는 시간(Km, h) 이다. 범주형 입력변수에 대해 다차원 등간격 기법인 one-hot encoding 을 이용하여 데이터 전처리를 수행하였고, 훈련데이터 66개에 대하여 generative adversarial network (GAN)을 이용하여 13개 데이터를 추가로 보강하였다. 또한, 인공신경망의 초매개변수인 은닉층 수, 각 은닉층 내 뉴런 수, 활성화 함수의 최적 조합을 찾기 위하여 Gaussian process (GP)를 사용하였다. 기존의 인공신경망 구조(Lim et al., 2007) 는 17개 평가데이터에 대하여 mean absolute error (MAE)는 Km에서 0.0668, Nmax에서 0.1860이었다. 본 연구에서 제시된 인공신경망 모델은 Km에서 0.0414, Nmax에서 0.0818로 MAE 가 기존 모델 대비 각각 38%, 56% 감소하였다. 본 연구에서 제시된 방법은 적은 양의 데이터를 갖는 문제에서 인공신경망 성능을 향상하기 위하여 활용할 수 있을 것이다.

지구온난화에 따른 수문환경의 변화와 관련하여 : 2. 물수지 모형을 이용한 대청댐 상류 유역 수문환경의 변화 분석 (On the Change of Hydrologic Conditions due to Global Warming : 2. An Analysis of Hydrologic Changes in Daehung Dam Basin using Water Balance Model)

  • 안재현;윤용남;유철상
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제34권5호
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    • pp.511-519
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    • 2001
  • 1900년대 이후 지구의 대기 중에서 뚜렷하게 나타나고 있는 현상은 산업화에 따른 온실가스의 증가인데, 이와 같은 온실가스의 증가는 지구온난화 현상을 야기해서 지구의 기후를 변화시키고 있는 것으로 알려지고 있다. 그러나, 지구온난화 현상이 지구환경에 미치는 영향에 대한 정확한 분석은 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 지구온난화에 따른 한반도 수문환경의 변화를 분석 및 예측하고자 하였다. 이를 위해 국지규모 수문-대기 모형을 통해 모의된 지구온난화에 따른 한반도의 기상 및 수문 특성의 변화를 고려하여 본 연구의 대상 유역으로 선정된 대청댐 상류 유역의 강수량과 기온 변화를 파악하였고, 물수지 모형을 이용하여 이에 따른 토양함수비, 증발산, 유출량 등의 변화에 대한 분석을 시도하였다. 이를 통해 지구온난화 현상이 심화될 경우 토양함수비가 감소하여, 증발산량은 약간 증가하면서 가을철의 증가와 봄철의 감소가 두드러질 것으로 예측되었고, 유출량도 여름철을 제외하고는 감소할 것으로 분석되었다. 또한, $CO_2$배증에 따른 강수량과 유출량의 변동은 건기의 감소와 우기의 증가 추세가 뚜렷하게 나타났다. 따라서, $CO_2$증가에 따른 지구온난화 현상이 심화될 경우, 한반도에서는 가뭄과 홍수와 같은 극치 기상이 지금보다 더욱 빈번하게 발생할 가능성이 높은 것으로 예측되었다.

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Soil column중 제초제 bentazon의 용탈 행적 (Leaching behavior of the herbicide bentazon in soil column)

  • 경기성;오경석;안기창;권정욱;이재구
    • 농약과학회지
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    • 제2권1호
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    • pp.59-64
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    • 1998
  • 토양의 물리화학적 특성에 따른 제초제 bentazon의 용탈행적을 구명하기 위하여 3종의 토양을 soil column(내경 5 cm ${\times}$ 길이 34 cm)에 30cm 높이까지 충전하고 [$^{14}C$]bentazon을 처리한 후 벼(Oryza sativa L.)를 9주간 관행법에 따라 재배하였다. 용탈된 $^{14}C$ 방사능의 양은 벼를 재배하지 않은 경우는 토양의 물리화학적 특성에 관계없이 총처리 방사능의 약 $91{\sim}92%$이었으나 벼를 재배한 경우는 $21{\sim}50%$로서 $^{14}C$ 용탈량이 현저히 감소하였으며, pH가 높고 유기물 함량이 낮은 토양에서 더 많았다. $^{14}CO_{2}$의 발생량은 총처리방사능의 0.2% 미만으로 매우 적었고 유기물 함량이 높은 토양일수록 뿌리를 통한 지상부로의 이행율이 적었다. Soil column으로부터 모은 용탈수의 $^{14}C$ 방사능이 수상에 분포하는 양은 용탈기간과 벼의 생육에 따라 증가하였으나 토양의 이화학적 특성에 따른 영향은 나타나지 않았다. 토양결합잔류물의 양은 벼를 재배하고 유기물 함량이 높은 토양에서 증가하였다.

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백세주 주정박이 벼의 생육과 토양비옥도 개선에 미치는 영향 (Effects of Distiller Solubles(Bekseju) Application on the Growth of Rice Plant(Oryza sativa L.) and Improvement of Soil Fertility)

  • 김인수;류수진;최영환;박용구;김계원;배중호
    • 한국유기농업학회:학술대회논문집
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    • 한국유기농학회 2009년도 하반기 학술대회
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    • pp.306-306
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    • 2009
  • 본 실험은 백세주 주정박이 벼의 생육과 토양 비옥도 개선에 미치는 영향을 조사하였다. 백세주 주정박은 압착된 주박을 재 발효시켜 단식증류기로 증류하여 알코올을 회수 후 발생된다. 실험 처리구는 무시용, 요소, 주정박 처리구로 하였고, 벼 질소비료 표준시비량 11kg N/10a를 기준으로 하여 전량 기비로 사용하였다. 백세주 주정박의 유효성분과 유해성분을 분석하였고, 토양에 주정박을 시용 전 후의 이화학적 분석을 하였다. 벼 실험 품종은 오대벼(Oryza sativa L.)이고, 벼의 생육과 수량 및 미질을 분석하였다. 백세주 주정박의 pH는 3.60, 유기물함량 90.12%, 염농도 0.72ds/cm, 수분함량 88%, 질소 0.21%, 인산 0.24%, 칼리 0.09%로 나타났다. 유해성분(중금속)분석결과 비소 0.03ppm, 크롬 0.09ppm, 구리0.91ppm, 납 0.05ppm, 니켈 0.05ppm, 아연 1.30ppm, 망간 3.28ppm, 철 34.86ppm로 나타났다. 토양이화학적 분석결과 주정박 시용처리구의 유기물함량과 질소 및 인산은 각각 23.0g/kg. 0.11%, 89mg/kg로 무시용과 요소처리구에 비해 유의한 차이를 보였다. 벼 이식 후 140일째 생육분석결과 초장 82.60cm, 옆폭 1.40cm, 옆장 37.70cm, 지상부건물중 59.21g로 다른 2개 처리구에 비해 유의한 차이를 보였다. 벼의 수량은 주정박 시용 처리구가 449.0kg/10a로 무시용 89.66kg/10a와 요소 401.66kg/10a에 비해 유의적인 차이를 보였다. 백세주 주정박 시용을 통해 토양 개량 효과를 기대할 수 있고, 공시 토양의 토양 개량 효과가 벼의 생육에 긍정적인 영향을 끼치는 것으로 나타남에 따라 백세주 주정박의 토양개량제로서의 활용 가능성을 확인하였다.

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