• 유기물자원화
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• 제27권1호
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• pp.39-48
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• 2019

본 연구의 목적은 원예작물을 대상으로 밭에서 바이오차 시용에 따른 토마토 재배 시 바이오차의 적정 시용비율을 구명하고, 탄소 격리량을 산정하는 것이다. 바이오차는 0.01%, 0.03%, 0.05% 및 0.07%(w/w, 토양/바이오차)로 구분하여 처리하였으며, 비료는 N-P-K, 20.4-10.3-12.2kg $10a^{-1}$를 기비와 추비로 나누어 시용하였고, 돈분퇴비는 $440kg\;10a^{-1}$를 기준으로 전량 기비로 투입하였다. 토양 이화학성의 결과를 보면 토양중의 $NO_3-N$함량은 바이오차 처리 9일 후 가장 높게 나타났지만 처리간 유의성은 없었지만(p>0.05) NH4-N 함량은 바이오차 처리 후 14일 후 바이오차 처리구에서 낮게 나타났다. 토양중의 $P_2O_5$ 함량은 바이오차 처리 후 19일 후 0.01%를 제외한 바이오차 처리구에서 낮게 나타났다. 토양 중 $K_2O$ 함량은 바이오차 처리 후 6일 때 대조구와 비교하였을 때 0.01%와 0.03%가 높게 났다. 하지만 다른 처리구와 비교 하였을 때 유의차가 인정되지 않았다. 질소 효율성을 보면 0.05%에서 가장 높았으며, 또한 토마토 생육도 바이오차 처리량에 관계없이 좋았다. 바이오차 0.05% 시용구에서 질소 효율성 및 토마토 생육과 수량이 가장 높게 나타났다. 바이오차 투입량 변화에 따른 탄소 격리량 산정에서는 0.03% 처리에서 $2.83mg\;kg^{-1}$으로 가장 높게 나타났지만, 토마토 수량 측면에서 바이오차 적정 시용비율은 0.05%라고 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권5_1호
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• pp.481-493
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• 2023

고밀도 도심지의 열섬현상이 도시 기온을 더 높이고 있으며 이로부터 대기오염 악화, 냉방 에너지 소비 증가 및 온실가스 배출 증대와 같은 부정적 영향들이 발생한다. 녹지의 추가 확보가 어려운 도시 환경에서 옥상녹화는 효율적인 온실가스 감축 전략이다. 본 연구에서는 열섬현상 현황 분석에서 더 나아가 고해상도 위성자료 및 공간정보를 활용하여 연구 지역 내 옥상녹화 가용면적 산정 후 옥상녹화가 가져오는 온도 분포 예측을 통한 열섬현상 완화도 및 이산화탄소 흡수량 평가를 수행하였다. 이를 위해 WorldView-2 위성자료를 활용하여 부산시 도시열섬 지역의 기존 토지피복을 분류하고 머신러닝 기법을 적용하여 옥상녹화 전 후 온도 분포 예측 모델을 개발하였다. 옥상녹화 면적 변화에 따른 열섬현상 완화도를 평가하기 위해 랜덤포레스트 기법을 통해 온도가 종속변수인 온도 분포 예측모델을 구축하였고, 이 과정에서 랜덤포레스트 모델의 훈련자료로 사용될 고해상도 지표 온도 도출을 위해 Google Earth Engine을 활용하여 Landsat-8과 Sentinel-2 위성자료를 융합하는 다중회귀모델을 적용하였다. 또한, 옥상녹화용 초본식생별 이산화탄소 흡수량을 기반으로 녹화 면적에 따른 이산화탄소 흡수량을 평가하였다. 연구 결과를 통해 개발된 위성자료 활용 도시 열섬현상 평가 및 랜덤포레스트 모델 기반 온도 분포 예측 기술은 도시열섬 취약 지역에 확대 적용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권2호
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• pp.118-124
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• 2007

해양은 인류가 산업활동을 통하여 방출한 이산화탄소를 대부분 흡수할 수 있으나 자연상태에서는 대기 중 이산화탄소가 해양으로 흡수되는 속도가 매우 느리기 때문에, 가시적인 대기중 온실가스농도저감을 위해서는 인공적으로 해양의 중심층으로 이산화탄소를 직접 분사시켜 해수에 용해시키는 방법을 사용할 수 있다. 화력발전소나 제철소 등 이산화탄소를 대량으로 발생시키는 곳에서 이를 직접 포집하여 선박으로 필리핀해나 일본 동쪽의 공해역으로 운송하여 중심층(수심 $2,000{\sim}3,000\;m$)에 분사시킨다면 수 백년 이상 해양에 저장할 수 있다. 해수에 용해된 이산화탄소는 분사지역을 중심으로 해수의 pH를 감소시키는데, 환경변화가 매우 적은 심해에 적응한 생물들은 작은 환경의 변화에도 큰 영향을 받을 수 있기 때문에, $CO_2$ 분사를 시행하려면 이에 의한 생태영향평가를 수행해야 한다. 생태계에 나타나는 손실이 $CO_2$ 분사에 의한 이득보다 작을 경우에만 심층 분사를 통한 해양 이산화탄소 격리가 경제적인 측면에서 유효하다.

• 한국환경과학회지
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• 제22권3호
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• pp.359-369
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• 2013

Chronic effects such as reproduction and population dynamics with elevated $CO_2$ concentration were evaluated using two representative marine benthic species, copepod (Tisbe sp.) and amphipod (Monocorophium acherusicum) adopting long-term exposure. Juvenile copepod and amphipod individuals were cultivated in the seawater equilibrated with control air (0.395 mmol $CO_2$/air mol) and high $CO_2$ air having 0.998, to 3.03, 10.3, and 30.1 mmol $CO_2$/air mol during 20 and 46 days, respectively. After the exposure period, the number of benthic invertebrate was counted with separate larval and juvenile stage such as naupliar, copepodid and adult for copepod, or neonate and adult for amphipod, respectively. The individual number of both test species at each life-stage was significantly decreased in seawater with 10.3 mmol $CO_2$/air mol or higher. Recently, the technology of marine $CO_2$ sequestration has been developed for the reduction of $CO_2$ emission, which may cause climate change. However, under various scenarios of $CO_2$ leaks during the injection process or sequestrated $CO_2$ in marine geological structure, the potential risk to organism including various invertebrates can be expected to exposure. So the results of this study suggested that the detailed consideration on the adverse effect with marine ecosystem can be prerequisite for the marine $CO_2$ sequestration projects.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권2호
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• pp.93-100
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• 2013

지구 온난화의 대표적인 주범인 $CO_2$를 저감하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 가스 하이드레이트 형성원리를 이용한 $CO_2$ 분리 및 저장 공정이 주목을 받고 있다. 본 연구는 필름형 $CO_2$ 하이드레이트의 결정성장 거동에 관하여 성장 메커니즘을 규명하였다. 다양한 압력조건에서 반회분식 교반 반응기를 이용하여 $CO_2$ 하이드레이트를 형성시켰으며 객체가스의 용해도 차이를 최소화하기 위하여 모든 실험에서 온도는 고정하였다. 공급된 가스는 순도 99.999 %의 $CO_2$ 가스를 사용하였고, CCD 카메라(Nikon DS-5M/Fi1/2M-U2)가 장착된 광학현미경을 사용하여 관찰 결과를 실시간 기록하였다. 실험에 적용되는 압력에 따라서 하이드레이트 성장형태와 성장속도는 매우 큰 차이를 보였다. 특히 2.0 MPa 이상의 압력에서 가장 큰 변화를 관찰하였으며, 이것은 $CO_2$의 농도 차이와 모세관 힘에 의한 것으로 사료된다.

• Advances in environmental research
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• 제6권2호
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• pp.127-137
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• 2017

Cotton is the major fiber crop in Pakistan that accounts for 2% of total national gross domestic product (GDP). After picking of cotton, the dry stalks are major organic waste that has no fate except burning to cook food in villages. Present research focuses use of cotton stalks as feedstock for biochar production, its characterization and effects on soil characteristics. Dry cotton stalks collected from agricultural field of Bahauddin Zakariya University, Multan, Pakistan were combusted under anaerobic conditions at $450^{\circ}C$. The physicochemical analysis of biochar and cotton stalks show higher values of % total carbon, phosphorus and potassium concentrations in biochar as compared to cotton stalks. The concentration of nitrogen was decreased in biochar. Similarly biochar had greater values of fixed carbon that suggest its role for carbon sequestration and as a soil amendment. The fourier transformation infrared spectroscopic spectra (FTIR) of cotton stalks and biochar exposed more acidic groups in biochar as compared to cotton stalks. The newly developed functional groups in biochar have vital role in increasing surface properties, cation exchange capacity, and water holding capacity, and are responsible for heavy metal remediation in contaminated soil. In a further test, results show increase in the water holding capacity and nutrient retention by a sandy soil amended with biochar. It is concluded that cotton stalks can be effectively used to prepare biochar.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제18권5호
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• pp.1-6
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• 2013

This study was performed to develop a method for quantitative analysis obtaining the amount of calcium carbonate minerals formed when Ca salts biomimetically reacted with carbon dioxide. There were two methods compared; 1) volumetric calcimeter method that determining the amount of released carbon dioxide after calcium carbonate minerals were acidified by 4N HCl and 2) Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis (TG-DTA) adopting differential decomposition temperature breaking-up the structural link within calcium carbonate minerals. The comparisons were made by batch experiment (i.e., biocalcification process) along with control (i.e., nominal concentration of $CaCO_3$ prepared). For the control, TG-DTA took a minor root mean square deviation (RMSD) of 1.1~5.9 mg, whereas volumetric calcimeter exposed a greater RMSD of 28.3 mg. For the biocalcification, the amount of $CaCO_3$ was more precisely obtained for TG-DTA rather than that of volumetric calcimeter. It was decided that TG-DTA was more successfully used for quantitative analysis to observe the amount of calcium carbonate minerals derived from biocalcification.

• 한국산림과학회지
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• 제97권5호
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• pp.492-500
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• 2008

Since vegetation significantly influences on soil carbon and nutrient storage, vegetation change has been focused on terrestrial carbon and nutrient cycling studies. In this study we investigated soil carbon and major nutrient capitals at the abandoned fields, which had different vegetation composition: a three year abandoned field ($AGR_3$), two ten years abandoned fields ($PD_{10}$ dominant with Pinus densiflora and Fraxinus rhynchophylla and $PM_{10}$ dominant with Populus maximowiczii), and an over sixty years forest ($FOR_{60}$). which were located at Hongcheon-gun, Kangwon-do, South Korea. Both main effects for organic matter (%) were significant: shallow soil > deep soil and $FOR_{60}=PM_{10}$ > $AGR_3=PD_{10}$. Nitrogen concentrations at $PM_{10}$ were the highest, while the lowest at $PD_{10}$. Available phosphorus concentrations were the highest at $PD_{10}$, which were over 10 times of site $FOR_{60}$ and $AGR_3$ at 0-10 cm soil depth. The average organic matter ($173Mg\;ha^{-1}$) and nitrogen contents ($10Mg\;ha^{-1}$) of $PM_{10}$ and $FOR_{60}$ were higher than those of $AGR_3$ and $PD_{10}$ by 57% and 42%, respectively. The available phosphorus contents above 30 cm mineral soil at $PD_{10}$ ($3.8Mg\;ha^{-1}$) and $PM_{10}$ ($1.3Mg\;ha^{-1}$) were over 120 times and 40 times more than at $FOR_{60}$. Calcium ($3.7Mg\;ha^{-1}$) and magnesium contents ($2.8Mg\;ha^{-1}$) at $FOR_{60}$ were twice or three times higher than at other sites. Organic matter amounts in 0-10 cm and 10-30 em soil had significant positive relationships with nitrogen, calcium, and magnesium contents, but not available phosphorus and potassium contents. This study could not identify the effect of chronological factor and vegetation composition on soil carbon and nutrient capital owing to diverse topography as well as limited study sites. However, this study suggests the accuracy of investigation for regional carbon and nutrient sequestration can be achieved by considering the period of abandoned time on the fields and the land use types. These results may suggest the benefits of forest restoration for soil carbon and nutrient accumulation in marginal agricultural lands in South Korea.

• 한국해양학회지:바다
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• 제8권3호
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• pp.295-306
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• 2003

산업혁명 이후 인류가 과량으로 방출한 이산화탄소가 지구환경에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 해양이 흡수하는 탄소량의 크기가 얼마인지에 대한 연구들이 진행되고 있다. 대양과 비슷한 순환 특징을 가지고 있는 동해가 이산화탄소 증가와 지구온난화에 대해 어떻게 반응하는지를 알아보기 위한 연구계획의 일환으로 탄소순환에 중요하게 기여하는 생물펌프의 크기를 간단한 상자모형을 적용시켜 추정하였다. 매개변수로는 인산염을 사용하였는데, 동해에서 일어나고 있는 수층 구조의 변화를 고려해서 해수 수지와 용존산소 수지를 맞춘 다음에, 인산염의 과거 자료를 바탕으로 인의 순환 플럭스를 모사하였다. 1952년부터 2040년까지 모사해 본 결과, 동해에서 생물펌프는 점차 강화되고 있고, 현재 0.0156 Pg C yr$^{-1}$ 정도를 해양 내부로 내보내고 있는 것으로 추정된다. 한편 동해의 해수순환은 저층수를 만드는 것이 줄어드는 반면 중앙층으로 유입이 증가하는 추세이다. 산소가 풍부한 표층수가 중앙층으로 유입되면서 유광층에서 하강한 생물입자들의 분해가 이 층에서 활발해져서 영양염을 표층으로 되돌리는 것이 강화될 것으로 보인다. 이렇게 되면 생물에 의한 탄소제거가 늘어나게 될 깃이다. 지난 50년간의 생물펌프 변화로 블 때 산업혁명 이후 생물에 의한 동해의 인류기원 이산화탄소 흡수량은 0.025 Pg C 정도로 추정된다.

• 환경생물
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• 제34권4호
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• pp.257-263
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• 2016

본 연구는 영년생 작물 중 배 재배지의 탄소수지 평가를 위하여 전남 나주 욱곡리 배 재배지에서 토양호흡, 초본류의 생태계순생산량 그리고 배 과수의 바이오매스와 배 재배지에서의 생태계순교환량을 측정하였다. 2015년 배 재배지의 연간 토양호흡량은 약 $25.6ton\;CO_2\;ha^{-1}$이었다. 바이오매스 측정을 통해 측정된 배나무 수체에 저장된 $CO_2$ 양은 $(-)27.9ton\;CO_2\;ha^{-1}$이었으며, 전정된 가지에 저장된 $CO_2$ 양은 약 $(-)12.6ton\;CO_2\;ha^{-1}\;yr^{-1}$이었다. 배 재배지 임상 하부에 자생하는 초본류 광합성에 의해 흡수된 $CO_2$ 양은 $(-)5.2ton\;CO_2\;ha^{-1}\;yr^{-1}$이었다. 이를 배 재배지 단위에서의 $CO_2$ 배출량과 흡수량으로 구분하여 보면, 연간 1 ha당 약 25.6 ton이 대기 중으로 배출되었으며 대기로부터 흡수된 $CO_2$는 약 (-)45.7 ton이었다. 이를 합산하면 연간 약 (-)20.1 ton의 $CO_2$가 대기 중으로부터 배 재배지로 흡수되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 미기상학적인 방법을 이용하여 측정한 배 재배지 대기와 작물 및 토양권 간의 연간 $CO_2$ 교환량 $(-)17.8ton\;ha^{-1}$와 큰 차이를 보이지 않았다. 이러한 다양한 접근 방법을 이용한 연구는 배 재배지뿐만 아니라 영년생 작물 재배지 단위에서 농업생태계 구성요소들 간의 $CO_2$ 흐름을 파악하여 보다 효율적인 탄소수지 평가 연구를 위한 방법론을 제시하고 향후 농업생태계가 탄소 흡수원으로서 인정받기 위한 후속 연구의 기초 데이터로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.