• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.101-101
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• 2010

Anaerobic digestion(AD) is the most promising method for treating and recycling of different organic wastes, such as organic fraction of municipal solid waste, household wastes, animal manure, agro-industrial wastes, industrial organic wastes and sewage sludge. During AD, i.e. organic materials are decomposed by anaerobic forming bacteria and fina1ly converted to excellent fertilizer and biogas which is a mixture of carbon dioxide and methane. AD has been one of the leading technologies that can make a large contribution to produce renewable energy and to reduce $CO_2$ and other green-house gas(GHG) emission, it is becoming a key method for both waste treatment and recovery of a renewable fuel and other valuable co-products. Currently some 80% of the world's overall energy supply of about 400 EJ per year in derived from fossil fuels. Nevertheless roughly 10~15% of this demand is covered by biomass resources, making biomass by far the most important renewable energy source used to date. The representative biofuels produced from the biomass are bioethanol, biodiesel and biogas, and currently biogas plays a smaller than other biofuels but steadily growing role. Traditionally anaerobic digestion applied for different biowaste e.g. sewage sludge, manure, other organic wastes treatment and stabilization, biogas has become a well established energy resource. However, the biowaste are fairly limited in respect to the production and utilization as renewable source, but the plant biomass, the so called "energy crops" are used for more biogas production in EU countries and the investigation on the biomethane potential of different crops and plant materials have been carried out. In Korea, with steadily increasing oil prices and improved environmental regulations, since 2005 anaerobic digestion was again stimulated, especially on the biogasification of different biowastes and agro-industrial biomass including "energy crops". This study have been carried out to investigate anaerobic biodegradability by the biochemical methane potential(BMP) test of animal manures, different forage crops i.e. "energy crops", plant and industrial organic wastes in the condition of thermophilic temperature, The biodegradability of animal manure were 63.2% and 58.2% with $315m^3CH_4/tonVS$ of cattle slurry and $370m^3CH_4/tonVS$ of pig slurry in ultimate methane yields. Those of winter forage crops were the range 75% to 87% with ultimate methane yield of $378m^3CH_4/tonVS$ to $450m^3CH_4/tonVS$ and those of summer forage crops were the range 81% to 85% with ultimate methane yield of $392m^3CH_4/tonVS$ to $415m^3CH_4/tonVS$. The forge crops as "energy crops" could be used as good renewable energy source to increase methane production and to improve biodegradability in co-digestion with animal manure or only energy crop digestion.

• Applied Biological Chemistry
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• 제27권
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• pp.56-67
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• 1984

As in many other country, the use of organic matter in Korea has long history. Farmers understand the value of organic matter as the source of plant nutrient and soil improving agent in general. Since 50 years ago, the sources of organic matter in paddy soils were compost, rice and barly straw, green manure, animal waste, fish and beancake, etc.. Application of green manures such as vetch and chinese milk vetch showed no significant effect on the yield of brown rice in paddy soil. On the other hand, the effects of compost and rice straw showed more significant on the yield of brown rice in paddy soil. Application of rice straw in rice cultivation is commonly made at different times between harvest, early spring and several weeks before transplanting. Considering the suitable paddy soil for application of rice straw under well to moderately well drained soil, the yield was pronounced more than poorly drained soil. Based on laboratory and field experimants, application of rice straw promoted the decrease of oxidation-reduction potential in well to moderately well drained soil. This results to be enhanced the release of some mineral nutrients,. such as potassium, calcium, silicon, and increase of availability of soil phosphorus. In the field experiments, results obtained from nitrogen fraction on the immobilization-mineralization of the tracer nitrogen applied in paddy soil,the amount and index of organic nitrogen incoporated in soil was more pronounced in rice straw application than control. Rice straw and its transformation products incoporated in the soil, provided the inflow of energy necessary to maintain heterotrophic microbes activities. Rice straw and its transformation products, especially soluble carbohydrate, enhanced the population of free-living heterotrophic $N_2$ - fixing microbes. Moreover, rice straw and its transformation products in paddy soil, enhanced the activities of soil enzymes such as dehydrogenase and urease.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제58권2호
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• pp.157-174
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• 2015

토양 중금속 안정화를 위해 농축수산 부산물, 산업부산물 등과 같은 다양한 폐자원이 활용되고 있다. 일례로 석회, 패각류, 난각류, 산업부산물 등의 알칼리물질, 동물의 뼈 및 인산용액, 인광석 등의 인 함유물질, 퇴비(compost), 가축분(manure), 바이오차(biochar) 등의 유기성물질과 이 외에도 영가철, 제오라이트(zeolite) 등의 다양한 물질들을 토양 내 중금속 안정화의 소재로 활용하기 위한 효율성, 적용성 연구가 진행되고 있다. 이들 물질에 대한 토양 적용 후 중금속 안정화 기작은 일부 보고된 바 있으나 장기적 안정성과 현장 적용성을 평가한 연구는 여전히 부족한 실정이다. 본 연구에서는 여러 가지 폐자원을 활용한 선행 연구들에서 제시된 토양 중금속 안정화 관련 내용을 요약하였다.

• 한국물환경학회지
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• 제32권6호
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• pp.670-699
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• 2016

In this study, 16 antibiotics were selected from among the top 30 veterinary antibiotics sold in South Korea in 2014, as well as from among the pharmaceuticals targeted by EPA method 1694, in order to review analytical methods for the detection of trace levels of antibiotics in environmental samples: surface water, soils, animal origin foods, and manures. LC-MS/MS was heavily used. In the chromatography for the detection of the selected antibiotics, the $C_{18}$ column was mostly used at the temperature of $30{\sim}40^{\circ}C$. Water and methanol/acetonitrile were commonly chosen as a nonpolar and a polar mobile phase, respectively. Gradient elution was applied to separate multiclass antibiotics. Volatile additives, such as formic acid, acetic acid, and ammonium acetate were mixed with the mobile phase to improve the ionization efficiency of analytes and the sensitivity in MS detection. Electrospray ionization (ESI) was widely used in the LC-MS/MS and positive ionization was preferred to determine the selected antibiotics. A protonated $[M+H]^+$ molecule was selected as a precursor ion, and its two transitions were analyzed, one for quantitative measurement and the other for confirmation. This study reviewed linearity of the calibration curve, recovery, repeatability, method detection limits (MDLs), and method quantification limits (MQLs) for each target compound used to validate the developed analytical methods.

• 한국토양비료학회지
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• 제48권6호
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• pp.697-704
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• 2015

This study was carried out to assess bioenergy conversion efficiency by biogas and solid fuel production in the cattle feedlot manure discharged from beef cattle barn. Feedlot manure was sampled from the cattle farmhouse located in Yong-in, Gyeonggi during the mid-fattening stage, periodically. The chemical characteristics, BMP (Biochemical methane potential) and HV (Heating values) of feedlot cattle manures were analyzed. Total solid contents of cattle feedlot manure were in the range of 29.98~44.28%, and volatile solid contents were in the range of 23.53~24.47%. In the anaerobic digestion of cattle feedlot manure, the methane production potential has increased from 0.141 to $0.187Nm^3kg^{-1}-VS_{added}$. The methane production of fresh cattle feedlot manure showed the range $0.141{\sim}0.187Nm^3kg^{-1}$-Manure (average $0.047Nm^3kg^{-1}$-Manure), the LHVs (lower heating values) of the produced methane were in the range of $316{\sim}560kcalkg^{-1}$-Manure (average $400kcalkg^{-1}$-Manure). In the direct combustion of fresh cattle feedlot manure, the LHVs were measured in the range of $747{\sim}1,271kcalkg^{-1}$-Manure (average $916kcalkg^{-1}$-Manure), and LHVs of solid fuel which have the water content of 20% were in the range of $2,694{\sim}2,876kcalkg^{-1}$-Manure (average $2,791kcalkg^{-1}$-Manure). Then, the drying energy of average $443kcalkg^{-1}$-Manure was consumed in the production of solid fuel which has a water content of 20%. Therefore, the direct combustion of cattle feedlot manure showed about 2.3 times higher LHV than the LHV of methane produced by anaerobic digestion. And LHV of solid fuel was about 6.0 times higher than the LHV of methane produced by anaerobic digestion. Then, the production of solid fuel presented more bioenergy conversion efficiency than the biogas production in the bioenergy use of cattle feedlot manure.

• 생태와환경
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• 제50권4호
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• pp.459-469
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• 2017

본 연구는 박테리아 탈질법을 이용하여 질산성 질소의 질소 및 산소의 안정동위원소 분석법을 연구하였으며, 시료 농도, 미생물 배양시간에 따른 분석값의 변화에 대하여 고찰하였다. 탈질미생물법을 이용하여 시료 내 질산염 농도가 $0.1mg\;L^{-1}$까지 질산성 질소의 산소 및 질소 동위원소 분석이 가능하였고, 0.2‰까지 정확도를 확보하였다. 환경시료(지하수) 내 질산염의 기원을 추적하기 위하여 잠재적 질소 오염원(합성비료, 축산비료)의 동위원소비를 조사한 결과, 합성비료(${\delta}^{15}N-NO_3$ -5~10‰, ${\delta}^{18}O-NO_3$ 0~15‰)는 축산비료(${\delta}^{15}N-NO_3$ 10~23‰, ${\delta}^{18}O-NO_3$ 0~20‰)와 동위원소비가 현격한 차이를 보였다. 연구지역 지하수 동위원소비와 비교한 결과, 계절별로 서로 다른 질소 오염원의 영향을 받는 것으로 여겨진다. 과거 질산염의 안정동위원소를 분석하기 위해서 다양한 방법이 시도되었다. Revesz et al. (1997)은 양이온 교환 수지를 이용한 분리법을 보고하였으며, Silva et al. (2000)와 Fukada et al. (2003)은 음이온 교환 수지를 이용한 분리법을 보고하였고, McIlvin and Altabet (2005)는 카드뮴을 이용한 화학적 변환 방법을 보고하였다. 하지만 이러한 방법에 사용되는 시약은 독성이 강하고 복잡한 전처리 과정으로 인한 긴 전처리 시간을 소요함으로 인하여 분석비용이 비싸다는 단점이 있었다. 하지만 탈질미생물법은 소량의 질산염을 이용하기 때문에 기존 방법에 비해 분석에 사용되는 시료의 부피를 1/100까지 감소시켜 과거 분석이 어려웠던 빙하, 공극수, 해수 등에 대한 분석이 가능한 장점이 있다. 수생태계로 유입되는 다양한 질소 기원을 파악하기 위하여 탈질미생물법으로 분석된 안정동위원소비를 활용한다면 효율적인 수질 관리를 위한 해석기능을 제공할 것이다. 또한, 국내 최초로 지하수 환경시료에 적용함으로써 오염 기원 추적 기법을 확립하는 데 목적을 두고 있으며, 추후 정립된 분석기법을 토대로 환경분야에서 질산성 질소의 오염 인자 판별 연구에 널리 활용되기를 기대한다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제29권3호
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• pp.211-216
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• 2009

본 연구는 옥수수 재배지에서 경운방법과 가축분뇨의 시용이 사료용 옥수수의 생산성 및 질소의 용탈에 미치는 영향을 알아보기 위하여 국립축산과학원 초지사료과 시험포장(천안)에서 lysimeter를 이용하여 2008년 4월부터 8월까지 실시하였다. 시험구 배치는 분할구배치법으로 경운방법(경운과 무경운)을 주구로 하였으며, 가축분뇨의 종류(화학비료, 우분퇴비 및 돈분퇴비)를 세구로 하였다. 가축분뇨의 시용은 화학비료구는 표준시용량(N-$P_2O_5-K_2O$)으로 200, 150 및 150kg/ha을 시용하였으며, 우분퇴비와 돈분퇴비의 경우 화학비료구의 질소대비 100%를 전량 기비로 시비하였다. 경운방법에 따른 옥수수의 건물생산성과 뿌리의 무게를 측정한 결과 경운 처리구에서 무경운 처리구보다 높게 나타났으나 유의적인 차이는 없었다. 가축분뇨 시용에 따른 옥수수의 건물생산성은 화학비료 > 우분퇴비 > 돈분퇴비 순으로 유의적으로 높게 나타났으며 (p<0.05), 뿌리 무게는 화학비료구와 우분퇴비구에서 돈분퇴비구 보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 가축분뇨 시용에 따른 경직경, 당도는 화학비료구와 우분퇴비구에서 돈분퇴비구 보다 유의적으로 높았다(p<0.05). 옥수수의 생산성과 생육특성에 있어 경운방법과 가축분뇨 시용에 따른 유의적인 교호작용은 나타나지 않았다. 경운방법에 따른 평균 $NO_3$-N의 용탈은 경운 처리구에서 무경운 처리구보다 약간 높았으나, 통계적인 유의차는 없었다. 하지만 가축분뇨 시용에 따른 $NO_3$-N의 용탈은 화학비료구에 비해 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.05). 본 시험의 결과 사료작물을 재배에서 경운방법이 옥수수의 생산성 및 $NO_3$-N 용탈에 미치는 영향은 크지 않았으며, 화학비료의 질소 대비 100%의 가축분뇨를 시비하였을 경우 용탈되는 $NO_3$-N의 농도가 높지 않아 수질에 미치는 영향이 미미하였다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제10권3호
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• pp.169-174
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• 2004

양돈분뇨 발효액비를 이용하여 양액재배용 액상비료로의 전환을 위한 양액재배(수경재배) 를 수행한 결과, 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 발효액비(FLM)의 비효영양염류의 농도는 N, P, K가 각각 5,600, 98, 3,000mg/$\iota$ 정도로 저 인산의 액상물이며, pH, EC는 각각 8.75, 22.0 mS / cm 이었다. 2. 발효액비의 유해성을 검토하기 위하여 100배 희석액을 이용하여 발아실험을 한 결과, 수도수(control)보다 $125\%$의 높은 발아지수(G$\cdot$I)를 나타내어 무해함을 밝혔다. 3. 100배 희석한 발효액비를 기준으로 각각 인산염과 카리를 첨가한 FLM-2, FLM-3를 이용하여 상추 수경재배를 실시한 결과, N, P, K 모두 높은 FLM-3에서 옆장, 옆폭, 엽수, 건물중 모두 높은 성장률을 보여주었다. 이는 발효액비의 이용 시 단순이용보다는 부족분의 첨가가 전제되어야함을 보여주고 있는 것이다. 4. 발효액비의 이용 시 양액의 pH, EC의 변화는 수량 등 식물영양생리에 장해요인으로 작용할 것으로 사료되어 졌으나 약산성의 pH 유지 및 EC 2.0mS/cm 이하의 유지 등 양액재배에 따른 작물의 피해는 없는 것으로 사료되어, 적정희석만 유지되어 질 경우 양액으로서의 이용 가능성은 충분한 것으로 사료되어진다. 향후, 발효액비의 다양한 이용을 위해서는 영양염류의 흡수특성 및 최적 영양염류의 비율 등 작물영양생리학적 검토가 추가적으로 연구되어져야 할 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제31권2호
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• pp.128-136
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• 1998

토양의 질소 중 대부분은 유기태 질소이며, 아미노산은 유기태 질소의 주된 분획물이다. 부산물 비료는 토양에 유기물을 공급해 주며 부식산은 유기물의 주된 구성성분이다. 아미노산은 분해되어 유효태 질소로 전환되기 때문에 토양비옥도 측면에서 중요한 역할을 한다. 본연구에서는 제조원료가 상이한 11종류의 시관 부산물 비료로부터 부식산을 추출하고, 부식산에 함유되어 있는 아미노산의 함량 및 분포를 조사했다. 공시재료로 사용한 부산물비료의 대부분은 비료공정규격을 충족시켰으나, 일부 비료는 유기물함량이 낮고, C/N비가 너무 높아 부숙되지 않은 채 판매되고 있었다. 수피비료의 경우 부숙이 진행될수록 부식산, 훌부산 함량, ${\Delta}KogK$값이 감소되었고, 부식산/훌부산 비, RF값은 증가되어 이론과 일치했다. 부식산의 형태는 Rp형태에서 B형태로 전환되었다. 부산물비료 부식산 중 총 아미노산 함량은 1.2~5.6%였고, 이중 중성 아미노산이 0.8~4.5%로 가장 높았다. 부엽토, 톱밥, 수피등 식물성원료로 제조한 부산물비료의 경우 중성>산성>염기성 아미노산의 순서였고, 계분, 돈분등 동물성원료로 제조한 부산물비료의 경우 중성>염기성>산성 아미노산의 순서였다. 부산물비료를 비교할 때, 총 아미노산 분포는 부엽토>톱밥>돈분>계분>니토 순(順), 산성아미노산은 수피>톱밥>부엽토>니토 순(順)이었다. 염기성 아미노산 분포는 산성 아미노산과 역순이었다. 중성아미노산은 부엽토>톱밥>수피>니토의 순이었다. 수피비료의 경우, 부숙이 진행될수록 산성 아미노산함량은 증가했으나. 염기성 및 중성아미노산 분포는 감소했다. 부산물비료의 원료 및 부숙정도에 따라 아미노산의 함량 및 분포는 다름을 알 수 있었다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제30권1호
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• pp.15-24
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• 2010

본 연구는 돈분의 발효 형태에 따른 추가적인 화학비료가 옥수수의 생산성과 이에 의한 환경오염에 미치는 영향에 대한 연구로서 lysimeter에서 옥수수에 대한 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분 단독시용 및 추가적인 요소의 시용수준에 따라 $NO_3$-N $NH_4$-N 및 $PO_4$-P 용탈에 의한 환경오염에 미치는 영향을 정확히 규명하여 가축분뇨의 자원화는 물론 가축분뇨에 의한 환경오염 방지대책 수립을 하고자 수행하였다. 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 첨가에 따른 옥수수의 건물수량은 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분 단독시용구보다 유의적으로 증가하였으며 추가적인 요소시용수준의 증가에 따라 증가하는 경향이었다. 톱밥발효돈분 및 액상발효돈분에 요소 100 kgN/ha 시용했을때의 건물수량은 화학비료 시용구와 비슷한 경향을 보였으며 50 kgN/ha 시용했을때 보다는 현저하게 높았다. 톱밥발효돈분 및 액상발효돈분 단독시용했을때의 건물수량은 팽연왕겨발효돈분 단독시용구보다 현저하게 증가하였다. 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 첨가에 따른 옥수수내 전질소 함량은 돈분뇨의 단독시용구보다 현저하게 증가하였다. 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 첨가에 따른 전질소함량은 화학비료처리구 보다 낮았으나 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 100 kgN/ha 첨가구는 화학비료 처리구와 비슷한 경향을 나타냈다. 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 첨가에 따른 용탈수에서 $NO_3$-N 농도는 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분 단독처리구와 화학비료 처리구의 보다 유의적으로 증가하였다. 톱밥발효돈분 및 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 100 kgN/ha 첨가에 따른 용탈수에서 $NH_4$-N 농도는 화학비료처리구와 비슷한 경향을 보였으나 추가적인 요소의 50 kgN/ ha 처리구보다 증가하였다. 톱밥발효돈분, 팽연왕겨발효돈분 및 액상발효돈분에 각각 추가적인 요소의 첨가에 따른 용탈수에서 $PO_4$-P 농도는 돈분뇨 단독처리구보다 증가하였다 그리고 화학비료 처리구와 액상발효돈분에 추가적인 요소 100 kgN/ha 처리구는 비슷한 경향을 보였다. 그리고 $NO_3$-N $NH_4$-N 및 $PO_4$-P 농도는 추가적인 요소시용수준이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으며 시험기간동안 최고 $NO_3$-N $NH_4$-N 및 $PO_4$-P 농도 각각 3.46 mg/L, 1.11 mg/L and 0.14 mg/L를 나타냈다.