• 환경영향평가
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• 제24권1호
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• pp.1-15
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• 2015

농업생태계에 대한 기후변화의 영향을 경감시키기 위해 토양탄소격리를 증대시키기 위한 영농관리기법 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 토양유기탄소에 대한 비종(화학비료와 퇴비), 작부체계, 작물잔사관리의 영향을 조사하였다. 화학비료와 퇴비 시험포를 조성하여 자연 강우 조건에서 옥수수-보리를 2년동안 재배하고 토양내 SOC의 분석을 위해 토양샘플링을 실시하였다. 영농관리에 따른 SOC의 장기변화 패턴을 추정하기 위해 DNDC모형을 1981년부터 2010년까지 기상자료와 실험자료 기반 매개변수로 모의하였다. DNDC 모의에 의하면 화학비료 처리구에서는 작물잔사 환원이 없으면 SOC가 감소하는 것으로 나타났다. 반면 퇴비 처리구에서는 같은 조건에서 SOC가 증가하였고, SOC의 증가는 퇴비의 시비율에 비례하였다. 또한 SOC는 투입된 퇴비량의 증가로 인해 옥수수 단작보다 옥수수-보리 작부체계에서 더 증가하였다. 비종에 관계없이 작물잔사의 토양환원은 SOC 증가를 가져왔지만, 퇴비시용의 경우 잔사환원 효과는 작은 것으로 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제47권3호
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• pp.187-190
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• 2014

The agricultural policy/Environmental eXtender (APEX) model was developed by the Blackland Research and Extension Center in Temple, Texas. APEX is a flexible and dynamic tool that is capable of simulating a wide array of management practices, cropping systems, and other land uses across a broad range of agricultural landscapes, including whole farms and small watersheds. The model can be configured for novel land management strategies, such as filter strip impacts on pollutant losses from upslope crop fields, vegetated grassed waterways in combination with filter strip impacts, and land application of manure removed from livestock feedlots or waste storage ponds. The APEX model has continually evolved since its inception, and the process of adaptation and modification will likely continue as use of the model expands for an ever-increasing range of environmental problems and conditions. Several improvements to specific model subroutines have already been initiated, while other potential improvements have been identified that will require future research and code modification efforts.

• 대한환경공학회지
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• 제35권12호
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• pp.897-905
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• 2013

본 연구에서는 불용성 토양 휴믹물질(HS)인 토양 휴민(Hu)을 대상으로 페난트린(PHE)과의 흡착상수($K_{OC}$, n)를 조사하였고, 각 휴민 분자의 물질특성과 흡착상수와의 상관관계를 조사하였다. 토양 휴민은 한라산 토양을 포함한 국내 5개 지역의 토양과 국제휴믹학회(IHSS) 표준토양 및 이탄토(Peat)에서 분리한 7종을 사용하였으며, 원소성분비 및 고체 $^{13}C$ NMR을 이용한 탄소형태별 분포(%) 등을 조사하였다. 토양 휴민은 알킬탄소를 주요 성분으로 하는 높은 지방족 탄소함량(57.1~72.3%)을 가진 분자구조 특성을 보였으며, 추출원별 알킬탄소의 함량($C_{Al-H,C}$, %)은 화강암 기원의 토양 Hu (26~42) > 화산재토양 기원의 HL Hu (23.9) > Peat Hu (14.0)의 순으로 나타났다. 토양 휴민의 물질특성과 PHE 흡착상수의 상관성 해석결과, 유기탄소 표준화분배계수($K_{OC}$, mL/g) 값은 알킬탄소 함량(%)과 높은 상관성($r^2$ = 0.77, p < 0.05)을 보인 반면, Freundlich plot을 통해 얻은 비선형 흡착상수(n)는 H,C-치환 방향족탄소 함량($C_{Ar-H,C}$, %)과 높은 상관성($r^2$ = (-)0.74, p < 0.05)을 보였다. $K_{OC}$ 값은 분자 극성도(PI, N+O)/C)와도 높은 상관성($r^2$ = (-)0.74, p < 0.1)을 보여, 분자극성도 값도 소수성유기물의 흡착능 예측에 유용한 물질특성 인자임을 확인하였다. 이상의 결과로 부터 토양휴민 분자 내 알킬탄소의 함량이 높거나, 분자극성도가 낮을수록 PHE의 흡착능이 증가하며, 방향족탄소 함량이 높을수록 흡착의 비선형성(nonlinear sorption)이 증가하는 경향이 있음을 알 수 있었으며, 이러한 토양 휴민의 PHE 흡착특성은 dual reactive mode 흡착모델에 적용하여 해석하였다.

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.67-83
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• 2022

바이오차는 바이오매스를 산소가 제한된 환경에서 고온(300~700℃)으로 열분해하여 얻어지는 탄소 함량이 높은 생성물이다. 최근 바이오차는 농업 부산물을 최소화하고 순환 경제의 효율성을 높이는 효과적인 도구로 농업 및 환경 분야에서 다양한 용도로 널리 사용되고 있다. 바이오차를 만드는 재료로 왕겨, 가축분, 보릿짚 등 여러종류의 유기성 부산물이 사용되고 있으며, 약 10% 바이오차 적용(wt/wt)은 작물의 수확량, 토양 탄소 격리량을 높여준다는 연구 결과가 있다. 우리나라 농경지의 경우 논에서 밭으로 토지 이용이 전환되거나 간척으로 인한 갯벌이 논으로 개간되고, 산림에서 밭이나 시설재배지로 개간되는 경우가 발생한다. 그러므로 농경지 전환으로 인한 농경지별 바이오차 적용 효과가 상이할 것으로 판단된다. 그러나 국내에서 농경지 유형별 바이오차 종류와 투입 수준에 따른 토양 탄소저장 연구는 여전히 미흡한 상황이다. 이에 본 연구는 농경지 토양별 바이오차 종류와 투입 수준에 따른 토양 탄소저장과 무기화되어 배출되는 이산화탄소(CO₂) 배출량을 정량적으로 평가하였다. 본 연구에 사용한 재료는 보릿짚, 가축분을 수거, 건조 등 전처리 과정을 거친 후 충남 예산에 있는 바이오차 제조공장 탄화로를 이용하여 TLUD (Top Lit Up Draft) 상향 통풍형 열분해 방식으로 약 500℃에서 제조하였다. Kinetic 모델 적용 결과 토양에 투입된 탄소 무기화는 바이오차를 투입하지 않으면 토양 종류별 8.2~16.5% 비율로 탄소원이 무기화 되어 이산화탄소로 배출되었다. 노지 밭 토양에서 15.5~16.5%로 가장 높았고, 간척지 토양에서 8.2~8.7%로 가장 낮았다. 이는 토양 내 탄소 함량이 높은 토양에서 유기물의 분해가 상대적으로 높아 배출되는 이산화탄소(CO₂)는 탄소 함량에 비례하여 증가하는 것으로 판단된다. 바이오차를 투입한 토양에서 탄소 함량이 증가함에도 상대적으로 무기화되는 비율은 낮아졌다. 국제 바이오차협 회에서는 H:C 비율이 0.7 이하면 100년 이상 토양 내 탄소 격리효과가 있는 것으로 인정되고 있다. 본 연구를 통해 바이오차의 원료물질이 상이한 보릿짚, 가축분 바이오차 간 탄소 무기화에 미치는 영향이 상이할 것으로 판단했지만, 각각의 바이오차 H:C 비율이 0.30~0.39로 0.7 이하임으로 토양에 혼합하였을 때 탄소 무기화의 비율이 낮고 탄소 격리의 효과가 나타났다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권2호
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• pp.337-345
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• 2005

The degradation of phenanthrene, a model PAH compound, by microorganisms either in the mixed culture or individual strain, isolated from oil-contaminated soil in oil refmery vicinity sites, was examined. The effects of pH, temperature, initial concentration of phenanthrene, and the addition of carbon sources on biodegradation potential were also investigated. Results showed that soil samples collected from four oil refinery sites in Korea had different degrees of PAH contamination and different indigenous phenanthrene-degrading microorganisms. The optimal conditions for phenanthrene biodegradation were determined to be 30$^{circ}C$ and pH 7.0. A significantly positive relationship was observed between the microbial growth and the rate of phenanthrene degradation. However, the phenanthrene biodegradation capability of the mixed culture was not related to the degree of PAH contamination in soil. In low phenanthrene concentration, the growth and biodegradation rates of the mixed cultures did not increase over those of the individual strain, especially IC10. High concentration of phenanthrene inhibited the growth of microbial strains and biodegradation of phenanthrene, but was less inhibitory on the mixed culture. Finally, when non-ionic surfactants such as Brij 30 and Brij 35 were present at the level above critical micelle concentrations (CMCs), phenanthrene degradation was completely inhibited and delayed by the addition of Triton X100 and Triton N101.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.4-4
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• 2017

Atmospheric carbon dioxide enrichment ($eCO_2$) often increases soil nitrous oxide ($N_2O$) emissions, but the underlying mechanisms are not fully understood. Emerging evidence suggests that $eCO_2$ alters plant N preference in favor of ammonium ($NH_4{^+}-N$) over nitrate ($NO_3{^-}-N$). Yet, whether and how this attributes to the enhancement of $N_2O$ emissions has not been investigated. We examined the effects of $eCO_2$ on soil $N_2O$ emissions in the presence of two N forms ($NH_4{^+}-N$ or $NO_3{^-}-N$), using wheat (Triticum aestivum L.) as a model plant. Our results showed that N forms dominated $eCO_2$ effects on plant and microbial N utilization, and thus soil $N_2O$ emissions. Elevated $CO_2$ significantly increased the rate and the sum of $N_2O$ emissions by three to four folds when $NO_3{^-}-N$, but not $NH_4{^+}-N$, was supplied. Enhanced $N_2O$ emission was related to the reduced plant $NO_3{^-}-N$ uptake in wheat. We propose a new conceptual model in which $eCO_2$-inhibition of plant $NO_3{^-}-N$ uptake and/or $CO_2$-enhancement of soil labile C enhances the N and/or C availability for denitrifiers and increases the intensity and/or the duration of $N_2O$ emissions. Together, these findings suggest that to enhance plant N use efficiency and reduce $N_2O$ emission, crop breeding and management need to consider altered plant preference of N sources under future $CO_2$ scenarios.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권1호
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• pp.26-34
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• 2005

토양과 유기화합물의 접촉시간은 흡착과 탈착의 특성에 영향을 미치는 중요한 요소 중의 하나이다. 본 연구에서는 atrazine의 토양 흡착과 탈착에 미치는 접촉시간의 영향을 연구하였다. 등온 흡착실험을 수행하여 토양과 수용액 사이의 분배계수를 구하였고, 탈착에 대한 동력학 실험을 수행하고 three-site desorption모델을 이용, 회기분석 하여 탈착속도 계수들을 추산하였다. atrazine과 토양의 접촉시간은 2일에서부터 8개월까지 변화시켰다. 2일 흡착에 대한 atrazine의 흡착등온 곡선은 거의 선형이었고$(r^2>0.97)$, 흡착분배계수는 토양의 유기탄소 함량과 강한 양의 상관관계를 가졌으며 사용한 모든 토양에서 접촉시간이 길어질수록 증가하였다. 흡착곡선에서의 비선형성은 Houghton muck토양을 제외하고는 접촉시간에 따라 증가하지 않았다. 탈착실험 분석으로부터 접촉시간이 증가함에 따라 equilibrium site분율은 감소하고 non-desorbable site 분율은 증가함을 알 수 있었다. 사용한 모든 토양에서 토양유기탄소 함량으로 표준화한 경우 desorbable sites 에서의 atrazine농도는 접촉시간에 따라 비교적 일정한 것에 비해 non-desorbable site에서의 atrazine농도는 접촉시간이 증가함에 따라 증가하였다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제33권2호
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• pp.165-173
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• 2010

Soil respiration ($R_S$) is a critical component of the annual carbon balance of forests, but few studies thus far have attempted to evaluate empirical regression models in $R_S$. The principal objectives of this study were to evaluate the relationship between $R_S$ rates and soil temperature (ST) and soil water content (SWC) in soil from a cool-temperate deciduous broad-leaved forest, and to evaluate empirical regression models for the prediction of $R_S$ using ST and SWC. We have been measuring $R_S$, using an open-flow gas-exchange system with an infrared gas analyzer during the snowfree season from 1999 to 2001 at the Takayama Forest, Japan. To evaluate the empirical regression models used for the prediction of $R_S$, we compared a simple exponential regression (flux = $ae^{bt}$Eq. [1]) and two polynomial multiple-regression models (flux = $ae^{bt}{\times}({\theta}{\nu}-c){\times}(d-{\theta}{\nu})^f:$ Eq. [2] and flux = $ae^{bt}{\times}(1-(1-({\theta}{\nu}/c))^2)$: Eq. [3]) that included two variables (ST: t and SWC: ${\theta}{\nu}$) and that utilized hourly data for $R_S$. In general, daily mean $R_S$ rates were positively well-correlated with ST, but no significant correlations were observed with any significant frequency between the ST and $R_S$ rates on periods of a day based on the hourly $R_S$ data. Eq. (2) has many more site-specific parameters than Eq. (3) and resulted in some significant underestimation. The empirical regression, Eq. (3) was best explained by temporal variations, as it provided a more unbiased fit to the data compared to Eq. (2). The Eq. (3) (ST $\times$ SWC function) also increased the predictive ability as compared to Eq. (1) (only ST exponential function), increasing the $R^2$ from 0.71 to 0.78.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.123-127
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• 2003

Changes in pyrene partitioning due to mineral surface adsorptive fractionation processes of humic substances (HS) were examined in model environmental systems. For purified Aldrich humic acid(PAHA), carbon-normalized pyrene binding coefficients ( $K_{oc}$ ) for the residual (i.e., nonadsorbed and dissolved) PAHA components were different from the original dissolved PAHA $K_{oc}$ , value prior to contact with mineral suspensions. A positive correlation between the extent of pyrene binding and weight-average molecular weight (M $W_{w}$) of residual PAHA components was observed, which appeared to be unaffected by the specific mineral adsorbents use and fractionation mechanisms. A similar positive correlation was not observed with the adsorbed PAHA components, suggesting that conformational changes occurred for the mineral-associated components upon adsorption. Nonlinear pyrene sorption to mineral-associated PAHA was observed, and the degree of nonlinearity is hypothesized to be dependent on adsorptive fractionation effects and/or structural rearrangement of the adsorbed PAHA components.s.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제2권2호
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• pp.105-108
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• 1997

A search was undertaken to screen microorganisms that produce an enzyme capable of deacylating glutary1-7-amincephalosporanic acid to 7-aminocephalosporanic acid in soil samples. The screening was carried out by preparing enrichment cultures containing glutary-7ACA and cephalosporin C as selective carbon sources. A non-${\beta}$-lactam model compound,, glutary-p-nitroanilide, was synthesized as a substrate suitable for the rapid screening of microorganisms isolated from the enrichment cultures. Two isolates exhibiting acylase activity, designated BY7.4 and BY8.1, were identified as strains of Pseudomonas species. Pseudomonas BY8.1 showed higher acylase activity toward G1-7ACA than Pseudomonas BY7.4. Environmental conditions for the optimal acylase activity of Pseudomonas BY8.1 were shown to be pH9 and 30$^{\circ}C$.