• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권5호
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• pp.850-859
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• 2012

목질계 바이오매스의 가스화 및 열분해 공정에서 탈휘발 과정은 매우 중요한 메커니즘 중의 하나이며, 공정 설계 시 반드시 반영되어야 한다. 바이오매스 입자의 탈휘발에 대한 많은 경험식이 존재하지만, 다양한 특성의 바이오매스를 특정 실험조건에서 도출한 경험식에 의존하기는 힘들다. 본 연구는 유동층 가스화 분위기에서의 바이오매스 단일 입자의 탈휘발 과정을 수학적 모델을 통하여 예측하였다. 모델은 다양한 형태의 입자를 구형태로 변환한 뒤, 입자 내부의 drying, shrinkage, heat generation을 고려하여 1차원으로 해석하였다. 또한 탈휘발 과정에 영향을 주는 입자의 크기, 반응온도, 초기 수분함량, 열전달 계수, 반응모델 등 다양한 변수에 대한 변화를 관찰하였다. 탈휘발 완료시간은 입자의 크기가 커질수록, 초기 수분함량이 높을수록 증가하였으며, 반응온도가 높을수록 선형적으로 감소하였다. 또한 외부 열전달 계수가 300 $W/m^2K$ 이상일 경우 큰 변화는 나타나지 않았지만, 입자의 크기가 작을수록 외부 열전달 계수의 영향은 크게 나타났다. 모델 예측값과 문헌의 실험값은 대체로 비슷한 경향을 나타내었으며, 오차 ${\pm}10%$ 이내로 근접하였다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제27권2호
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• pp.99-106
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• 2004

동해안 산불피해지역 중 시급한 복구계획을 요하는 사면지역에 대한 산불 후 경과 년 수에 따른 일반적인 식생발달 모형을 개발하였다. 또한 산불피해지역을 관리하기 위한 기법 개발에 사용될 매개변수로서 식생지수들의 발달모형을 제시하였다. 산불 피해지역에서 맹아로 재생하는 목본 식물량을 추정하기 위하여 총 17종의 상대 생장식을 구하였다. 산불 경과 후 교목층, 아교목층, 관목층 및 초본층의 4층 구조를 갖춘 완전한 형태의 숲으로 회복되는데 약 20년이 경과해야 하는 것으로 추정되었다. 산불 후 경과 년 수에 따라 최상층부 식생의 키, 목본의 기저면적 및 지상부 목본 식물량은 직선적인 증가 경향을 나타내었고, 전체 지상부 식피율과 낙엽층은 대수적인 증가 경향을 나타내었다. 식생지수 중 Ivc와 Ivcd는 산불 후 경과 년 수에 따라 대수적인 증가 경향을 그리고 Hcl과 Hcdl은 직선적인 증가경향을 나타내었다. 특히 산불 피해 후 2차 재해가 예측되는 초기 5년차 이내에서는 모든 식생 요인들이 입지요인이나 지력에 따라 공간적 이질성이 큰 것이 확인되었다. 식생 지수 중 Ivc와Ivcd는 산불 초기의 공간적 이질성을 표현하기에 적당한 지수이었고, Hcl과 Hcdl은 장기적인 식생구조의 발달을 예측하는데 유용한 지수로 판단되었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제34권4호
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• pp.37-45
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• 2006

생태건축에서 주로 사용되는 목재는 자연환경에서 쉽게 생분해되기 때문에 목재의 내구성 향상을 위하여 각종 방부제나 방화제 또논 도료를 사용한다. 그러나 이들 약품 중에는 살균 및 살충을 위한 각종 독성 중금속이 함유되어 있다. 특히 비바람과 토양에 직접 접촉하는 지반(foundation)과 외장벽(exterior wall)에 사용되는 목재는 인체에 독성이 강한 CCA (chromated copper arsenate)로 처리하는 경우가 많다. 더욱이 건축 폐재는 법률적으로 소각하도록 규정되어 있어 재활용되지 않는 한, 소각 시 발생하는 배출물질 중 대기환경을 오염시키는 다양한 물질을 방출하여 호흡기 질병을 유발하고, 토양 매립시는 용출되어 토양을 오염시킨다. 따라서 건축용 목재로 사용되는 편백나무와 CCA처리된 미국산 Hemlock외에, 목재로부터 제조되어 시판되고 있는 유기질 비료와 하수 슬렷지, 건류목탄과 백탄에 함유된 중금속이온을 분석한 결과 다음과 같았다. 1) 미량원소분석을 위하여 시료 용해에 사용된 분석시약과 용수 중에 함유된 불순물이 분석결과에 영향을 미치기 때문에 체계적이고 전문적인 분석시스템 개발과 전문가가 필요하였다. 2) 특히 생화학적으로 전처리된 유기질비료와 슬렷지 또는 열화학적으로 전처리된 건류목탄과 백탄은 [$HNO_3+HF$] 혼합액으로 3회이상 처리하여도 완전 용해되지는 않았다. 3) 약품 전처리가 없는 목재의 경우, 열처리한 목탄이나 유기질퇴비는 환경오염을 초래하지 않았다. 4) 목재의 내구향상을 위하여 CCA 처리 목재는 유기질 비료 기준과 토양 환경 기준치를 크게 초과하여 토양에 매립하면, 심각한 토양오염을 야기할 것이다. 따라서 CCA처리된 토목건축용 목재는 특정 폐기물로 규정하여 별도 처리가 필요하고, 최종 처리될 때는 환경 친화적 소각이나 매립을 위하여서는 오염된 중금속을 분리한 후 목재성분만을 이용하는 바이오메스 폐기기술개발이 필요한 반면, 미래에는 환경 친화적인 저독성 또는 무독성 목재 방부제 개발이 필요하다.

• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제36권2호
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• pp.91-112
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• 2020

In Ethiopia, dry land vegetation including the fairly intact lowland and western escarpment woodlands occupy the largest vegetation resource of the country. These forests play a central role in environmental regulation and socio-economic assets, yet they received less scientific attention than the moist forests. This study evaluated the woody plant species composition, population structure and carbon sequestration potential of the A. senegal woodland across three distance gradients from the settlements. A total of 45 sample quadrants were laid along a systematically established nine parallel transect lines to collect vegetation and soil data across distance gradients from settlement. Mature tree dry biomass with DBH>2.5 cm was estimated using allometric equations. A total of 41 woody plant species that belong to 20 families were recorded and A. senegal was the dominant species with 56.4 IVI value. Woody plant species diversity, density and richness were significantly higher in the distant plots compared to the nearest plots to settlement (p<0.05). The cumulative DBH class distribution of all individuals had showed an interrupted inverted J-shape population pattern. There were 19 species without seedlings, 15 species without saplings and 14 species without both seedlings and saplings. A significant above ground carbon (5.3 to 12.7 ton ha^-1), root carbon (1.6 to 3.6 ton ha^-1), soil organic carbon (35.6 to 44.5 ton ha^-1), total carbon stock (42.5 to 60.7 ton ha^-1) and total carbon dioxide equivalent (157.7 to 222.8 ton ha^-1) was observed consistently with an increasing of distance from settlement (p<0.05). Distance from settlement had significant and positive correlation with species diversity and carbon stock at 0.64^⁎⁎ and 0.78^⁎⁎. Disturbance intensity may directly influence the variation of species composition, richness and density along the A. senegal woodland. The sustainability of the A. senegal woodland needs urgent protection, conservation and restoration.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제26권4호
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• pp.43-49
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• 1998

The availability of large quantities of waste woods provides an impetus for investigating woody biomass potential uses. Polyurethane (PU) foams are prepared with reacting isocyanates and polyols, and are used. in various industry fields. Thus, lignocellulosic waste raw-materials are proposed as replacement for synthetic polyol to PU foam formulation. In this study PU foams were manufactured from liquefied woods, methanediisocyanate(MDI), catalyst, foaming stabilizer, and viscosity aids. The polyol content, isocyanate.hydroxyl group (NCO/OH) ratio, and water content were varied to evaluate their effects on the foaming and water absorption of the PU foams. Less than 400 Molecular weight. of polyethylene glycol(PEG) and 1 to 3 solvent to woody raw-material ratio were desirable for liquefying woody materials. Liquefying rate was increased with more than 3 % addition of inorganic and organic catalysts and raising reaction temperature more than $150^{\circ}C$. Addition of starch enhanced liquefying of woody materials. Fourty percents of starch resulted in about 90% liquefying rates. Foaming rates were increased with increasing moisture contents of liquefied wood. Moisture contents of 0.6% resulted in 5 time-foaming rates, and seven percents of moisture contents more than 30 time-foaming rates. But, an increase in water content may result in a decrease in cross-links between wood polyol and isocyanate, because the NCO/OH ratio is constant. Increasing moisture contents have significantly decreased density of PU foams. The optimum water content should be about 2.5% or less in this adopted condition.

• 한국임산에너지학회:학술대회논문집
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• 한국산림바이오에너지학회 2011년도 정기총회 및 학술연구발표회
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• pp.45-48
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• 2011

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제45회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.201-204
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• 2012

Combustion characteristics of boiler fuels made of bio-oil and light-oil were experimentally investigated. Bio-oil was obtained by fast pyrolysis of woody biomass. Emulsion fuel made by mixing bio-oil (up to 30wt%) with light-oil and surfactant was completely burnt, resulting in the formation of combusted gas containing CO concentration less than 10ppm. Simple mixtures of bio-oil and light-oil with separate delivery lines also gave nice combustion characteristics.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.102.1-102.1
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• 2010

바이오매스(Biomass)는 지구상에서 에너지원으로 이용될 수 있는 모든 식물과 미생물을 총칭하는 의미로 사용된다. 최근 바이오매스를 에너지자원화 시키는 방법으로 주목받는 열화학적 전환(Thermo-chemical conversion) 반응은 산소가 없이 혹은 희박한 조건에서 바이오매스에 열과 압력을 가하거나 공기나 수증기 등의 가스화제와 반응하여 바이오오일(Bio-oil) 및 합성가스(Syngas)로 변화하는 프로세스를 의미한다. 바이오매스로부터 바이오 DME(Di-Methyl Ether) 생산을 위한 합성가스를 제조하기 위해서 국내 산림자원을 대상으로 열분해반응 특성연구를 수행하였다. 또한 이들 물질로부터 바이오 DME 합성을 위해 최적의 합성가스 제조를 위한 타당성 연구를 수행하였다. 반응온도 $800{\sim}900^{\circ}C$에서 가스화 수율은 78~80%, 촤 수율은 17~20%, 타르 수율은 4~10%였고, 합성가스($H_2$/CO)비는 0.9~1.6였다.

• Journal of Microbiology
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• 제45권6호
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• pp.485-491
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• 2007

The effects of biological pretreatment on the Japanese red pine Pinus densiflora, was evaluated after exposure to three white rot fungi Ceriporia lacerata, Stereum hirsutum, and Polyporus brumalis. Change in chemical composition, structural modification, and their susceptibility to enzymatic saccharification in the degraded wood were analyzed. Of the three white rot fungi tested, S. hirsutum selectively degraded the lignin of this sortwood rather than the holocellulose component. After eight weeks of pretreatment with S. hirsutum, total weight loss was 10.7%, while lignin loss was the highest at 14.52% among the tested samples. However, holocellulose loss was lower at 7.81 % compared to those of C. lacerata and P. brumalis. Extracelluar enzymes from S. hirsutum showed higher activity of ligninase and lower activity of cellulase than those from other white rot fungi. Thus, total weight loss and changes in chemical composition of the Japanese red pine was well correlated with the enzyme activities related with lignin- and cellulose degradation in these fungi. Based on the data obtained from analysis of physical characterization of degraded wood by X-ray Diffractometry (XRD) and pore size distribution, S. hirsutum was considered as an effective potential fungus for biological pretreatment. In particular, the increase of available pore size of over 120 nm in pretreated wood powder with S. hirsutum made enzymes accessible for further enzymatic saccharification. When Japanese red pine chips treated with S. hirsutum were enzymatically saccharified using commercial enzymes (Cellulclast 1.5 L and Novozyme 188), sugar yield was greatly increased (21.01 %) compared to non-pre treated control samples, indicating that white rot fungus S. hirsutum provides an effective process in increasing sugar yield from woody biomass.

• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제31권2호
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• pp.78-90
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• 2015

Short rotation woody crops belonging to the genera Populus L., Salix L., Pinus L., and Eucalyptus L'Her. have provided broad economic and ecological benefits throughout the world, including afforestation and reforestation along urban to rural gradients. Within the genus Populus, cottonwoods, poplars, aspens, and their hybrids (hereafter referred to as poplars) have been shown to exhibit favorable genotype ${\times}$ environment interactions, especially in the face of changing climates. Similar growth responses have been reported for Pinus, especially with white pine (Pinus strobus L.) in the North Central United States. This has led to current research priorities focused on ecosystem services for both genera. The Millennium Ecosystem Assessment (2005) defines cultural, supporting, provisioning, and regulating ecosystem services. The overarching objective of this paper was to synthesize information about the potential of poplars to provide multiple ecosystem services when grown at sites with varying soil and climate conditions across landscape gradients from urban to rural areas. Specific objectives included: 1) providing background of the United States Forest Service and its Research and Development branch, 2) integrating knowledge of current poplar breeding and development with biomass provisioning and carbon regulating ecosystem services as they relate to changing climates in the North Central United States, and 3) providing a case study illustrating this integration through comparisons of poplar with white pine. Our results were evaluated in the context of climate change mitigation, with specific focus on selection of favorable genotypes for sequestering atmospheric carbon and reducing fossil fuel carbon emissions.