• 유기물자원화
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• 제31권2호
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• pp.63-71
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• 2023

수계 내 질소의 증가는 부영양화나 녹조 및 적조현상을 유발하여 수계의 파괴 및 물의 자정능력을 저하시켜 전세계적으로 중요한 환경문제가 되었다. 수계 내 질소의 가장 일반적인 형태는 암모늄(NH₄⁺)이온의 형태로 폐수로부터 유입되는 가장 많은 부분을 차지하고 있으며 부영양화의 주요 원인이 되고 있어 암모늄 제거에 있어 적절한 처리 및 방안이 필요하다. 본 연구에서는 생장력이 좋은 바이오매스 중 하나인 수단그라스를 적용하여 바이오차를 생산하였으며, 200℃-400℃ 탄화 온도 조건 변화에 따른 과정에서 생성된 수단그라스 바이오차를 활용하여 암모늄 이온, 10~100ppm 농도 변화에 따른 흡착능력 분석하였으며, 이 결과를 통해 흡착제로써 활용 가능성을 평가하고자 하였다. 탄화반응으로 인해 수단그라스의 화학구조가 분해되면서 바이오차의 탄소 및 고정 탄소함량이 증가하였다. 바이오차의 pH는 탄화 온도가 높을수록 pH와 전기전도도가 높아지면서 전기전도도로 인해 양이온에 대해 높은 흡착 가능성을 보였다. 흡착실험 결과를 바탕으로 NH₄-N의 농도가 높아지면서 최대 54.5%, 최저 17.4%의 제거효율을 보였으며, 탄화 온도가 높을수록 바이오차의 기공 및 비표면적 증가로 인해 오염물질의 흡착이 용이해져 NH₄-N의 제거효율이 높아졌다. FT-IR 분석 결과, 탄화반응의 고온으로 인해 전체적인 표면 작용기의 감소가 나타났다.

• 청정기술
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• 제29권4호
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• pp.272-278
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• 2023

흡착을 이용한 오염물질 정화 방법에 많은 관심이 집중되고 있으며, 최근에는 바이오차를 이용하여 유기 및 무기오염물질 제거에도 이용할 수 있다는 연구가 진행되고 있다. 특히 폐자원 바이오매스로 폐목재는 바이오매스 재활용 방안이 필요한 상황으로 폐목재를 이용하여 생성된 바이오차를 흡착용량을 증가하기 위한 방법이 필요하다. 저온고압을 이용하여 에너지 소비가 낮고 수분 제거 전처리가 필요없는 열수가압탄화(Hydrothermal Carbonization, HTC)를 이용하여 탄화하여 바이오차를 생성하고, KOH, NaOH, ZnCl₂ 약품을 이용한 화학적 활성화법으로 생성된 바이오차를 약품별 활성화에 따른 요오드 흡착능, 비표면적, 세공크기, 세공부피, 세공분포 및 SEM을 분석하여 흡착특성을 파악하였다. HTC 300℃, 4 hr에서 생성된 바이오차를 KOH, NaOH, ZnCl₂ 약품별로 활성화로 생성된 바이오차 중 요오드흡착능이 높은 바이오차를 선정하여 비표면적, 세공부피, 세공크기 및 세공분포를 분석한 결과, 비표면적은 774~1.387 m²/g으로 활성탄과 같은 높은 비표면적을 나타냈으며, 평균세공크기 21~24 Å 범위의 미세공이 형성되었음을 확인하였다. 또한 SEM 관찰한 결과 활성화에 따라 표면이 일정한 형태의 균일한 세공이 발달되고 세공의 수가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제22권2호
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• pp.52-57
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• 2017

As livestock husbandry has broadened from family-scale to enterprise-scale, the number of farming families has decreased in contrast to the increase of the number of livestock, and the amount of livestock manure discharged per household has increased. Livestock manure is difficult to handle and its disposal in the ocean is prohibited. Moreover, facilities that compost and liquefy manure are blamed as sources of soil, ground water, and surface water pollution because the amount of manure generated from husbandry farms causes eutrophication. In this study, livestock manure was utilized as a feedstock of hydrothermal carbonization (HTC) process to produce biochar for use as an environmental medium. The biochar was tested for iodine adsorption capability and its performance was compared with other adsorbent materials.

• 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.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권5호
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• pp.794-800
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• 2011

인공습지에서 생산되는 다량의 수생식물을 재활용하기위한 방안을 마련하기 위해 수생식물의 고사체를 이용하여 종류별, 제조시간별 및 제조온도별로 biochar를 제조한 후 각 biochar의 비료학적 가치를 평가하였다. 수생식물종류별 T-N의 용출농도는 이삭사초 > 줄 ${\geq}$ 부들 > 갈대 ${\fallingdotseq}$ 물억새 순이었고, $P_2O_5$의 용출농도는 이삭사초 > 줄 >갈대 ${\geq}$ 부들 ${\fallingdotseq}$ 물억새 순이었으며, $K_2O$의 용출농도는 이삭사초 ${\fallingdotseq}$ 부들 > 줄 > 갈대 ${\fallingdotseq}$ 물억새 순으로 모든 항목에서 이삭사초가 가장 높은 용출농도를 나타냈다. Biochar 제조시간에 따른 영양염류의 용출농도는 제조 2시간 조건이 다른 조건에 비해 약간 높았으며, biochar 제조온도에 따른 영양염류의 용출농도는 biochar 제조온도가 증가됨에 따라 영양염류의 용출량은 감소되는 경향이었다. 수생식물 biochar 종류에 따른 T-N 총 용출량은 이삭사초 >줄 > 갈대 > 부들 > 물억새 순이었으며, $P_2O_5$ 총 용출량은 이삭사초 > 줄 > 갈대 > 부들> 물억새 순이었으며, $K_2O$ 총 용출량은 이삭사초 > 부들 > 줄 > 갈대 > 물억새 순으로 이삭사초의 총 용출량이 가장 많았다. 이상의 결과를 미루어 볼 때 수생식물로 제조된 biochar는 토양개량제로서 충분한 비료학적 가치가 있을 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제24권3호
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• pp.83-90
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• 2016

바이오차 시용이 토양비옥도나 온실가스 완화에 기여하는 것 외에, 경작지 시용에 따른 탄소격리 및 순익 분석이 평가된바 거의 없다. 본 연구는 옥수수 재배 기간 동안 온실가스 완화에 대한 이익을 평가하고, 탄소격리를 산정하기 위해 수행되었다. 본 실험의 처리구는 돈분처리구, 돈분을 퇴비로 시용하면서 바이오차 처리를 2,600(0.2%), 13,000(1%), 및 26,000(2%) kg/ha로 나누어 시용하였다. 바이오차 시용에 따른 탄소 격리량을 예측하기 위해 Y = 0.5523X - 742.57 ($r^2=0.939^{**}$) 일차 모형식을 유도하였으며, 본 수식을 바탕으로 바이오차 0.2, 1 및 2% 시용 시 탄소 격리량은 각각 1,235, 3,978, 및 14,794 kg/ha로 산정되었고, 온실가스 완화는 각각 4.5, 14.6, 및 54.2 ton/ha로 평가 되었다. 이에 대한 이익 평가는 적게는 $14.6, 많게는 $452로 산정되었다. 또한 한국 기후변화 시장의 이산화탄소 시장 거래가로는 바이오차 0.2, 1 및 2% 시용 시 $35.6, $115.3 및 $428.2로 나타났다. 바이오차 시용에 대한 작물 재배에 있어, 초장과 수량은 처리간에 유의차가 인정되지 않았다. 따라서 본 실험결과는 농사활동에서 바이오차를 토양에 시용함으로서 탄소 배출건 거래제가 시행된다는 전제 조건하에 기초자료가 될 것이다.

• 한국환경농학회지
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• 제39권3호
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• pp.222-227
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• 2020

BACKGROUND: Among the biomass conversion techniques of livestock manure, composting process is a method of decomposing organic matter through microorganisms, and converting it into fertilizer in soil. The aerobic composting process is capable of treating cow manure in large quantities, and produces greenhouse gas as CO₂ and N₂O, although it has economical benefit. By using the activated rice hull biochar, which is a porous material, it was intended to mitigate the greenhouse gas emissions, and to produce the compost of which quality was high. Objective of this experiment was to estimate CO₂ and N₂O emissions through composting process of cow manure with different cooperated biochar contents. METHODS AND RESULTS: The treatments of activated rice hull biochar were set at 0%, 5%, 10% and 15%, respectively, during composting cow manure. The CO₂ emission in the control was 534.7 L kg^-1, but was 385.5 L kg^-1 at 15% activated rice hull biochar. Reduction efficiency of CO₂ emission was estimated to be 28%. N₂O emission was 0.28 L kg^-1 in the control, but was 0.03 L min^-1 at 15% of activated rice hull biochar, estimating about 89% reduction efficiency. CONCLUSION: Greenhouse gas emissions during the composting process of cow manure can be reduced by mixing with 15% of activated rice hull biochar for eco-friendly compost production.

• 한국환경농학회:학술대회논문집
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• 한국환경농학회 2011년도 30주년 정기총회 및 국제심포지엄
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• pp.290-290
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• 2011

• 한국유기농업학회지
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• 제21권4호
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• pp.753-767
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• 2013

정화토양 RSA(remediated soil A)와 RSB(remediated soil B)의 토양 특성을 조사한 결과, 사질양토로서 작물 별 토양 특성 권장 기준에 적정 토성이지만, 높은 토양 pH와 치환성 칼슘, 다소 낮은 양이온치환용량(cation exchange capacity, CEC)과 치환성 칼륨, 매우 낮은 토양유기물 함량과 유효인산 함량을 보여 작물 생육에 적합하지 않은 것으로 판단되었다. 그러나, 친환경농자재인 부산물비료, charcoal, biochar를 토양개량제로 처리 후 토양 특성이 수준 이상의 개선을 보여준 것으로 보인다. 토양 pH 경감 효과는 볼 수 없었으나, 토양유기물 함량 증가, 유효인산 함량 증가 등의 효과가 있었으며, 총질소(total nitrogen, T-N)와 치환성 칼륨의 함량이 다소 증가하였다. 그리고, 치환성 칼슘의 함량이 작물 별 권장 기준 이상으로 높은 것을 감안하였을 때 biochar 처리구에서 치환성 칼슘 함량을 감소시킨바, 지속적인 연구 또한 필요할 것으로 판단된다. 이는 토양경작법에 의하여 정화된 토양에 대하여 부산물비료, charcoal, biochar 등의 친환경농자재를 토양개량제로 사용할 경우 토양 개선 효과가 나타난 것으로 생각되며, 특히 biochar의 경우 토양 특성 변화에 많은 영향을 주었다. 따라서, 정화토양을 지속적으로 유지하고 관리 할 경우 토양의 질을 꾸준히 증진시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제17권2호
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• pp.54-61
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• 2012

In this study, the adsorption of $Cu^{2+}$ from aqueous solution by the biochar derived from woody biomass at different pyrolysis temperatures has been investigated. The woody biomass wastes used in this study were branch of willow ($Salix$ $koreensis$ $Andersson$) and bark of chestnut ($Castanea$ $crenata$ $var.$ $dulcis$). Three biochar samples prepared by heating each biomass at temperature of $300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, and $700^{\circ}C$were tested for the adsorption capacity of Cu. Also the physicochemical properties of the developed biochars were studied using different characterization techniques such as FT-IR, SEM, BET surface area, and cation exchange capacity (CEC). The adsorption of Cu could be well described by Langmuir model for both willow and chestnut biochars with $R^2{\geq}0.98$. The maximum adsorption capacities of the biochar produced at $700^{\circ}C$ from the Langmuir equation were found to be 12.5 mg $g^{-1}$ and 16.9 mg $g^{-1}$ for willow and chestnut, respectively. Chestnut biochar was found to interact more effectively with the active sites available for Cu, resulting higher removal of Cu(II) than wiloow biochar. Ion exchange and surface complexation found to be the main mechanisms involved in the adsorption process. This study demonstrated the feasibility of the biochars derived from woody biomass to be as a low-cost potential adsorbent for heavy metals as Cu(II) removal in aquatic system.