• 에너지공학
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• 제19권4호
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• pp.215-220
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• 2010

근래의 무분별한 화석연료의 사용은 에너지자원의 고갈과 환경오염의 문제를 야기하여 이의 해결을 위한 청정신에너지에 대한 연구가 전 세계적으로 집중되고 있다. 이 중 바이오매스는 화석연료보다 비교적 높은 H/C비를 갖기 때문에 신에너지인 수소 또는 Syngas를 생산하기 위한 가스화 특성이 우수한 특징을 가지고 있으며, 구성성분 내 중금속, 타르 질소를 거의 함유하지 않는 점에서 환경오염 저감과 동시에 대체 신에너지로써 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 목질계 바이오매스인 Wood pellet에 대하여 고정층 반응기를 이용하여 질소 분위기하에서 온도 및 Steam/Biomass Ratio(SBR)조건 변화에 따른 가스화 특성으로 고찰하는데 그 목적을 둔다. 온도의 영향에 대하여, 높은 온도 범위에서 수소 수율이 증가함을 알 수 있었다. SBR에 대한 영향으로서, 상대적 저온 조건에서는 SBR이 1 이상인 조건에서는 수소 수율이 거의 일정한 경향을 보였고, $900^{\circ}C$의 고온에서는 SBR 증가에 따라 증가하는 결과를 얻었다. 또한 $H_2$/CO ratio에 비하여 $H_2/CH_4$ ratio의 변화가 더 큰 결과로부터, 본 실험 조건에서의 반응은 Steam reforming이 Water gas shift reaction 보다 더욱 지배적임을 확인하였다. 최적의 $H_2$ 수율 생산 조건은 열분해의 경우 $800^{\circ}C$이며, 저온 스팀가스화의 경우에는 SBR=1, $900^{\circ}C$의 고온인 경우에는 SBR=3 이었으며, 최대 수소 수율은 $900^{\circ}C$, SBR=3의 조건에서 38.5 vol.%(56.01 L/min kg) 이었다.

• 한국산림과학회지
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• 제107권1호
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• pp.16-24
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• 2018

본 연구는 갯버들의 생장 특성을 기반으로 단기순환벌채림(Short rotation coppices)을 조성하고, 바이오매스 생산 및 자원화 방안을 모색하기 위하여 우수집단 및 개체를 선발하고자 수행하였다. 갯버들이 서식하는 7개 집단에서 시료를 수집하여 2개의 시험지(춘천과 용인)에 집단별로 시험구를 설치하고, 우수집단 및 개체선발에 있어서 각 요인이 미치는 유의적인 차이를 조사하였다. 수고와 근원경은 시험지, 수집집단 및 연간생장 간에 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.01). 식재 3년 후 지상부의 수확량은 춘천시험지에서는 영월집단이 개체 당 평균 4.8 kg(dw)으로 나타났으며, 이는 각 집단별 전체 평균의 2배 이상의 수확량으로 보여진다. 용인시험지에서는 홍천과 원주집단의 수확량이 개체 당 평균 3.3kg(dw)으로 가장 높게 나타났다. 두 시험지에서 수확량이 높게 나타난 집단은 일치하지 않았으나 수집 집단(Pop)과 시험지(Nur) 간의 상호작용에서 유의성이 인정되어서, 각 시험지별로 수확량이 우수한 집단을 제시할 수 있었다(F value = 3.51, p<0.01). 이러한 결과를 토대로 선발된 집단의 영양계 검정을 이용하여 목질계 바이오매스 자원화를 위한 우수 자원을 육성할 수 있을 것이다.

• 한국물환경학회지
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• 제22권3호
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• pp.451-455
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• 2006

Heterotrophic biomass yield coefficients, $Y_H$, for aerobic, anoxic and anaerobic reactors were successfully estimated for the two wastewater treatment plants, where one plant was operating in the $A^2/O$ process and the other was operating in the 4-stage BNR process. The estimation of $Y_H$ was undertaken by plotting the biomass COD concentrations versus the soluble COD concentrations in order to calculate the ${\Delta}biomass$ COD/ ${\Delta}soluble$ COD in each batch reactor. The batch reactors employed in this study were fed by filtered influent and mixed liquors in the ratio of 10:1, and operated in the aerobic, anoxic and anaerobic conditions, which represented the actual operating conditions for the $A^2/O$ and 4-stage BNR process. The average $Y_H$ values of the aerobic, anoxic and anaerobic reactor for the $A^2/O$ process were 0.52, 0.41 and 0.18 mg COD/mg COD, respectively, and those for the 4-stage BNR process were 0.58, 0.40 and 0.20 mg COD/mg COD, respectively. The average ratio of the $Y_H$ for aerobic reactors to those for the anoxic reactors were about 1:0.79 for the $A^2/O$ process, and about 1:0.69 for the 4-stage BNR process. The experimental method for anoxic and anaerobic $Y_H$ estimation shown in this study has turned out to be simple and efficient in its practical application.

• 한국산림과학회지
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• 제65권1호
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• pp.54-59
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• 1984

물갬나무의 집약재배(集約栽培)에 의(依)한 삼림(森林) Biomass와 간재생산(幹材生産) 효율(效率)과의 관계(關係)를 구명(究明)하여 삼림(森林) 생산성(生産性) 향상(向上)을 도모(圖謀)코자 1975년(年) 경기도(京機道) 양평군(陽平郡) 청운면(靑雲面) 다대리(多大里)에 밀도별(密度別) (ha당(當) 3000, 6000, 9000 및 12000 본(本))로 시험(試驗) 조림(造林)을 실시(實施)하여 집약(集約) 관리(管理)한 결과(結果) 식재밀도(植栽密度) ha당(當) 6000 본(本) 이상(以上) 고밀도구(高密度區)의 적정(適正) 수확기(收穫期)(또는 간대시기(間代時期)는 식재(植栽) 5년후(年後)로 추정(推定)되며 지상부(地上部) biomass 량(量) 또는 단목당(單木當) biomass 량(量)의 추정식(推定式)은 $logY=b_0+b_1logd^2h$가 가장 적합(適合)하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권2호
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• pp.70-78
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• 2009

질소 스트레스 조건에서 재배된 연초 (Nicotiana tabacum L.)의 생체량 및 질소영양 상태와 원격측정센서 반사율 지표의 상호관계로부터 센서의 반사율 지표를 활용한 연초의 질소 덧거름 시비량 결정 및 수량 예측을 위한 도구로서의 활용 가능성을 평가하였다. 이식 후 30일째의 rNDVI와 gNDVI, 그리고 40일째의 반사율 지표들은 건물중 및 질소흡수량과 밀접한 정의 상관(P<0.05)을 보였다. 40일째 분광방사계의 gNDVI와 Crop Circle passive 센서의 aNDVI는 각각 건물중을 85%와 84%, 질소흡수량을 85%와 92% 설명하였다. 수량 및 수확기 질소 흡수량은 정식 후 35일, 40일, 45일, 50일, 수확기에 측정된 엽록소 측정값 및 반사율 지표와 고도로 유의성 있는 정의 상관을 보였다. 정식 후 40일째 분광방사계에 의한 gNDVI 지표는 연초 수량변동의 72% 설명 가능한 관계를 나타냈다. 따라서 연초의 경우 이식 후 40일째에 측정한 gNDVI 반사율 지표는 실시간에 비파괴적으로 수량을 예측할 수 있음을 시사하였다. 그리고 40일째 gNDVI로 계산한 충족지수는 질소시비수준의 73%를 설명할 수 있었다. 따라서 반사율 지표를 이용한 충족지수는 연초의 질소영양상태를 추정하여 위치별 변량시비가 가능한 방법으로 활용 가능할 것으로 판단되었다.

• 수산해양기술연구
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• 제51권4호
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• pp.535-544
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• 2015

본 연구에서는 가입에 따른 산란자원량의 변화를 나타내어 가입남획을 방지하는 가입당 산란자원량 모델(spawning biomass per recruit model)을 비교 분석하였다. 가입당 산란자원량 모델은 연령별 선택비를 고려하지 않는 (knife-edged selectivity) 방법과 연령별 선택비를 고려한 (age specific selectivity) 방법의 두 가지가 있으며 연령별 선택비를 고려하지 않는 방법의 경우 가입당 자원량의 식에 성숙비를 곱함으로써 가입당 산란자원량을 나타낼 수 있다. 하지만 기존의 가입당 산란자원량 추정 방법은 어구가입 이후의 모든 연령을 고려하지 않고 어구가입 연령의 성숙비만을 가입당 자원량에 곱함으로써 가입당 산란자원량을 계산하였다. 본 연구에서는 이를 수정하여 어구가입 이후의 모든 연령을 고려한, 즉, 연령별 자원량에 대해 가중평균된 성숙비를 가입당 자원량에 곱하여 가입당 산란자원량을 추정하였다. 한국 근해에서 유자망에 의해 어획되는 참조기자원을 대상으로 기존의 방법과 새로운 방법을 적용하여 추정된 가입당 산란자원량을 비교한 결과 어구가입연령의 성숙비가 1.00 이상에서는 가입당 산란자원량이 차이가 없었다. 그러나 성숙비가 1.00 미만인 연령에서는 어구가입연령이 낮을수록 오차가 크게 나타났으며 기존 방법에 의해 가입당 산란자원량이 과소 추정되었고 어구가입연령별로 가입당 산란자원량의 오차 값을 비교하였을 때, 적게는 4세 때의 0.25 g에서 많게는 1세 때의 130.69 g만큼의 오차가 나타났다. 또한 연령별 선택비를 고려하지 않는 방법과 연령별 선택비를 고려한 방법을 통해 $F_{35%}$를 비교한 결과 연령별 선택비를 고려하지 않는 방법 중 기존 방법에 의한 $F_{35%}$가 0.349/year로 나타났으며 새로운 방법에 의한 $F_{35%}$가 0.302/year로써 새로운 방법에 의한 값이 연령별 선택비를 고려한 방법에 의한 $F_{35%}$인 0.320/year와 유사하게 추정되었다. 따라서 본 연구에서 제시된 새로운 가입당 산란자원량 방법은 대부분의 어구가입연령이 2세 미만으로 낮게 나타나는 한국 연근해 어종을 대상으로 가입당 산란자원량 모델을 통해 자원평가를 실시할 경우 가입당 산란자원량과 그에 따른 적정어획수준의 오차 값을 줄여줄 것이며 기존의 방법을 통한 $F_{35%}$의 값은 과대 추정되어 남획의 위험이 있으므로 새로운 방법을 통해 적정어획수준을 추정하는 것이 옳다고 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권5호
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• pp.853-858
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• 2011

중부지역에서 파종방법에 따른 녹비작물들의 biomass, 질소 생산성 및 벼 이용 효과를 구명하기 위하여 국립식량과학원 벼 연구포장 (신흥통)에서 2007년 10월부터 2008년 10월까지 수행하였다. 녹비작물 파종은 벼 수확전 입모중 파종과 벼 수확 후 부분경운 파종으로 구분하였다. 시험에 사용된 녹비작물은 두과는 헤어리베치, 자운영, 크림손클로버 3종과 보리, 호밀, 귀리, 들묵새 화본과 4종을 재배하였다. 입모중 파종은 두과는 수확 2주전, 화본과 는 1주일 전에 파종하였다. 벼 수확 후 부분경운 파종은 두과와 화본과 모두 벼 수확 익일에 파종하였다. 10a 당 파종량은 입모중 및 부분경운파종 모두 헤어리베치는 9kg, 자운영과 크림손클로버는 3kg를 파종하였고 볏과는 보리, 호밀, 귀리는 15kg, 들묵새는 3kg을 파종하였다. 녹비작물들의 환원은 2008년 5월 15일에 트랙터로 로터리 경운을 하였다. 벼 품종은 풍미벼로 2008년 6월 5일에 중묘기계 이앙하였다. 두과 녹비작물 중에서는 헤어리베치의 생초중이 10a 당 2,418~2,826 kg, 건물중이 507~692 kg으로 가장 높았고 입모중보다 부분경운파종이 좋았다. 화본과 녹비작물 중에서는 호밀의 생초중이 10a 당 1,187~1,296 kg, 건물중 562 kg으로 가장 높았고 파종방법 간에 유의적 차이가 없었다. 헤어리베치와 호밀의 두 파종 방법 모두에서 둑새풀인 잡초의 발생은 가장 적었다. 호밀과 헤어리베치를 제외하고는 biomass가 적었고 잡초인 둑새풀의 발생이 많았다. C/N율은 헤어리베치가 14.1로 낮았고 호밀이 56.5~74.2로 높았고 파종방법 간에는 차이가 없었다. 녹비작물 환원 후 벼 재배 중 토양 암모니아태 질소의 함량은 이앙 후 14일과 42일 모두 헤어리베치 투입구에서 관행시비구보다 유의적으로 높거나 차이가 없었다. 쌀 수량도 헤어리베치 투입구에서 관행시비와 유의적으로 차이가 없어서 중부지역에 답리작에서 적합한 녹비작물은 헤어리베치가 가장 우수하였고 그 효과는 부분경운 파종이 입모중 파종보다 높았다. 호밀은 생육이 빠르고 biomass은 약간 많으나 C/N율이 높아서 쌀수량이 낮았다. 그 외 두과인 크림손클로버, 자운영과 화본과인 보리, 들묵새는 biomass 및 N 생산성이 적어서 중부지역에서 벼 재배 시 화학비료를 대체하기에는 부적합하였다.

• 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.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제37권4호
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• pp.233-244
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• 2012

Purpose: The kinetic evaluation was performed for swine manure (SM) degradation and biogas generation. Methods: The SM was anaerobically digested using batch digesters at feed to inoculum ratio (F/I) of 1.0 under mesophilic conditions ($36.5^{\circ}C$). The specific gas yield was expressed in terms of gram total chemical oxygen demand (mL/g TCOD added) and gram volatile solids added (mL/g VS added) and their effectiveness was discussed. The biogas and methane production were predicted using first order kinetic model and the modified Gompertz model. The critical hydraulic retention time for biomass washout was determined using Chen and Hashimoto model. Results: The biogas and methane yield from SM was 346 and 274 mL/ TCOD added, respectively after 100 days of digestion. The average methane content in the biogas produced from SM was 79% and $H_2S$ concentration was in the range of 3000-4108 ppm. It took around 32-47 days for 80-90% of biogas recovery and the TCOD removal from SM was calculated to be 85%. When the specific biogas and methane yield from SM (with very high TVFA concentration) was expressed in terms of oven dried volatile solids (VS) basis, the gas yield was found to be over estimated. The difference in the measured and predicted gas yield was in the range of 1.2-1.5% when using first order kinetic model and 0.1% when using modified Gompertz model. The effective time for biogas production ($T_{Ef}$) from SM was calculated to be in the range of 30-45 days and the critical hydraulic retention time ($HRT_{Critical}$) for biomass wash out was found to be 9.5 days. Conclusions: The modified Gompertz model could be better in predicting biogas and methane production from SM. The HRT greater than 10 days is recommended for continuous digesters using SM as feedstock.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제5권4호
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• pp.238-240
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• 1995

A novel and simple purification method for microbial $poly-{\beta}-hydroxybutyrate$ (PHS) was developed. Sodium hydroxide was found to be efficient for digesting cell materials. Initial biomass concentration, NaOH concentation, digestion time, and incubation temperature were optimized. When 40 g/l of biomass was incubated in 0.1 N NaOH at $30^{\circ}C$ for 1 h, PHB purity of 88.4% with a weight average molecular weight ($M_w$) of 770,000 and a polydispersity index (PI) of 2.4 was recovered with a yield of 90.8% from the biomass which initially contained PHB of a $M_w$ of 780,000 and a PI of 2.3.