강원도 고랭지 원예작물 재배지 일대에 성행하고 있는 화강암류의 풍화모재(석비레) 성토 밭토양은 일종의 인위토(Anthrosols)를 이루고 있고. 이들은 환경훼손과 토사 및 양분유출의 문제점을 안고 있다. 이들의 이화학을 조사한 결과, 고랭지 석비 성토 밭토양의 자갈함량은 평창지역이 평균 16.7%, 홍천지역이 25.3%로 조사되었다. 평창지역 석비레 성토지의 토양 경도는 0-10 cm 깊이에서 0.04-7.48 MPa이었고, 11-40 cm 깊이에서 0,10-8.89 MPa로 표토와 심토 모두 변이가 매우 심하게 나타났으며, 용적밀도는 0-10 cm 깊이에서 평균 $1.15g\;cm^{-3}$이었으며, 11-40 cm 깊이에서 $1.32g\;cm^{-3}$이었다. 그리고 양이온교환용량과 유기물 함량은 각각 $7.1cmol_c\;kg^{-1}$과 $12.4g\;kg^{-1}$으로 낮았고, 유효인산의 함량은 $526mg\;kg^{-1}$으로 다소 높게 나타났다. 홍천지역 석비레 성토지의 양이온치환용량은 $7.0cmol_c\;kg^{-1}$으로 낮았고, 유기물함량과 유효인산은 각각 $462mg\;kg^{-1}$과 $27.4g\;kg^{-1}$으로 적정 수준이었다. 강원도 고랭지의 석비례 성토지의 이화학성을 전국 밭토양의 평균치와 비교한 결과, 유기물, 교환성양이온과 점토의 함량이 낮은 것으로 나타났고, 교환성양이온은 차이가 없었으며, 유효인산의 함량이 높은 것으로 나타났다. 화강암 풍화모재 성토지는 양이온교환용량이 낮은 입자로 이루어져 있고, 점토의 함량이 낮아서 응집력과 양분을 보유할 수 있는 능력이 대단히 취약하기 때문에 토사와 양분유실을 일으키므로 토양관리와 수질에 대한 관리가 시급한 문제로 대두되고 있다. 모재성토지에 대한 화학적 물리적 평가가 정밀하게 이루어져서 모재 성토에 대한 대안을 마련하고, 토양의 유실과 양분의 손실을 저감시킬 수 있는 방법의 개발이 빠른 시일 내에 적용되어야 모재를 성토하여 영농활동을 하는 고랭지 밭에서 환경친화형 지속농업이 실현될 수 있을 것으로 판단된다.
전기동력학적인 기술 처리가 시설재배 토양의 염류제거에도 효과를 보이는가를 검증하기 위하여 토양의 물리성, 화학성 및 작물생산성을 조사한 포장시험한 결과를 요약하면 다음과 같다. EK처리는 농가포장에 220 V 농가용 교류를 직류화하여 약 0.8 V $cm^{-1}$의 정전압으로 동전기 처리 하였다. 양전극의 길이는 20 cm로서 고규소철 (HSCI; High Silicon Cast Iron), 음전극은 철판 (Fe Plate)을 바닥에 깔았다. 하단부 흙 속에는 직경 10 cm 정도의 유공 PVC파이프를 매설하고 음 (-)극으로 몰려온 양 (+)이온들을 모아서 배출시켰다. EK처리에 따른 토양 물리성은 토양입단의 경우 파괴 효과가 크고 물의 침투 속도는 증가되었으나, 용적밀도와 공극율의 변화는 적었다. 한편, 토양의 화학성을 보면, 무처리구보다 EK처리구의 EC, $NO_3{^-}$-N, $K^+$, $Na^+$ 등의 주요 이온들이 급격히 감소되었고, pH, $P_2O_5$, $Ca^{2+}$ 등은 EK의 영향력이 적은 성분이었다. EK처리에 따른 작물재배 작기별로 토양화학성 감소율을 비교한 결과 $NO_3{^-}$-N 78.3 % > $K^+$ 72.3 % > EC 71.6 % $$\geq_-$$$Na^+$ 71.5 % > $Mg^{2+}$ 36.8 %순 이었다. EK를 작물재배 이전 즉 휴경을 하면서 처리한 시험구와 작물을 재배하면서 EK를 처리한 시험구의 화학성 감소효과를 비교한 결과 작물재배 중 처리효과가 더 높았다. EK처리 후 양분의 감소가 뚜렸한 $NO_3{^-}$-N, EC 등은 처리효과가 분명하였으나, 1회의 EK처리만으로는 염류감소 지속효과가 분명하지 않으므로 2회 이상 EK처리 후 토양화학성 검정을 계속하면서 토양검정 시비를 실시하는 것이 바람직하였다. EK처리에 따른 배추생육을 보면 1차 처리 - 2차 처리- 3차 처리구의 무처리 대비 증수율은 225.5 % - 181.0 % - 124.2%로 각각 나타났다. 1차 처리 (2011.4)시 고추는 130.0 %, 2차 처리 시 상추는 248.1 %, 3차 처리 시 열무는 125.4 % 각각 증수됨으로서 공시되었던 모든 작물에서 증수효과가 인정되었다.
Global warming and climate change have been caused by combustion of fossil fuels. The greenhouse gases contributed to the rise of temperature between $0.6^{\circ}C$ and $0.9^{\circ}C$ over the past century. Presently, fossil fuels account for about 88% of the commercial energy sources used. In developing countries, fossil fuels are a very attractive energy source because they are available and relatively inexpensive. The environmental problems with fossil fuels have been aggravating stress from already existing factors including acid deposition, urban air pollution, and climate change. In order to control greenhouse gas emissions, particularly CO2, fossil fuels must be replaced by eco-friendly fuels such as biomass. The use of renewable energy sources is becoming increasingly necessary. The biomass resources are the most common form of renewable energy. The conversion of biomass into energy can be achieved in a number of ways. The most common form of converted biomass is pellet fuels as biofuels made from compressed organic matter or biomass. Pellets from lignocellulosic biomass has compared to conventional fuels with a relatively low bulk and energy density and a low degree of homogeneity. Thermal pretreatment technology like torrefaction is applied to improve fuel efficiency of lignocellulosic biomass, i.e., less moisture and oxygen in the product, preferrable grinding properties, storage properties, etc.. During torrefacton, lignocelluosic biomass such as palm kernell shell (PKS) and empty fruit bunch (EFB) was roasted under an oxygen-depleted enviroment at temperature between 200 and $300^{\circ}C$. Low degree of thermal treatment led to the removal of moisture and low molecular volatile matters with low O/C and H/C elemental ratios. The mechanical characteristics of torrefied biomass have also been altered to a brittle and partly hydrophobic materials. Unfortunately, it was much harder to form pellets from torrefied PKS and EFB due to thermal degradation of lignin as a natural binder during torrefaction compared to non-torrefied ones. For easy pelletization of biomass with torrefaction, pellets from PKS and EFB were manufactured before torrefaction, and thereafter they were torrefied at different temperature. Even after torrefaction of pellets from PKS and EFB, their appearance was well preserved with better fuel efficiency than non-torrefied ones. The physical properties of the torrefied pellets largely depended on the torrefaction condition such as reaction time and reaction temperature. Temperature over $250^{\circ}C$ during torrefaction gave a significant impact on the fuel properties of the pellets. In particular, torrefied EFB pellets displayed much faster development of the fuel properties than did torrefied PKS pellets. During torrefaction, extensive carbonization with the increase of fixed carbons, the behavior of thermal degradation of torrefied biomass became significantly different according to the increase of torrefaction temperature. In conclusion, pelletization of PKS and EFB before torrefaction made it much easier to proceed with torrefaction of pellets from PKS and EFB, leading to excellent eco-friendly fuels.
기존의 하수슬러지 소각재를 용융하여 경량 골재로 재활용하는 기술은 물성이 일정하지 않으며, 또한 하수슬러지만 소각 용융한 경우에는 물성이 경량골재 기준을 만족하지 못해 사용이 제한적인 실정이다. 따라서 본 연구에서는 30%의 함수율을 가진 건조 하수슬러지를 대상으로 굴 패각, 폐 주물사, 쇠의 녹과 같은 무기성 폐기물 첨가제를 이용해 CaO/SiO$_2$, SiO$_2$/Al$_2$O$_3$, Fe$_2$O$_3$/SiO$_2$비를 조절하여 낮은 용융온도에서도 균일한 품질의 골재용 슬래그를 생산하고자 하였다. 1,400$^{\circ}C$에서 20분간 용융하였을 때, 굴패각 첨가실험에서는 CaO/SiO$_2$ 비 1.00, 폐 주물사 첨가 실험에서는 SiO$_2$/Al$_2$O$_3$ 비 3.0 그리고 쇠의 녹 첨가 실험에서는 Fe$_2$O$_3$/SiO$_2$비 0.6에서 밀도가 각각 2.24 g/cm$^3$, 2.45 g/cm$^3$, 2.73 g/cm$^3$였으며, 24시간 수 흡수성은 각각 4.72%, 1.44%, 0.37%로 가장 우수한 슬래그 생산이 가능한 것으로 판단되었다. 폐기물 첨가제를 첨가한 용융슬래그를 생산함으로써 자원순환 및 환경오염 방지 효과가 기대된다.
덕평통에서 화봉벼를 재배하여 암거배수시 토양 및 식물체 무기성분, 벼의 도복 관련형질과 수량을 비교 분석한 결과는 다음과 같다. 시험전 토양의 화학성은 암거구가 무암거구보다 유기물, 유효인산, 치환성 칼리 등의 함량이 다소 많았으며 벼 재배기간 동안의 평균 감수심은 암거배수구에서 $15.28mm\;day^{-1}$, 무암거구에서 $7.90mm\;day^{-1}$을 보였으며 시험후 물리성은 토심 20cm 이하에서는 암거구에서 가비중이 낮았고 공극률은 증가하는 경향이었다. 시험후 pH는 표토에서는 암거구가 높았으나 심토에서는 무암거구가 높았고 O.M은 표토, 심토 모두 무암거구가 높았다. Av. $P_2O_5$는 표토에서는 무암거구와 암거구가 비슷하였으나 심토에서는 암거구가 높은 경향이었고 치환성 칼리는 pH와 유사한 경향을 나타내었고 토양 중 $NH_4{^+}-N$은 초기에는 차이가 없었으나 유수형성기 이후에는 암거구가 높았다. 주요 시기별 벼 생육은 분얼기에는 차이가 없었으나 유수형성기 이후에는 무암거구 보다 암거구가 초장, 경수 엽색도 및 건물중이 높은 경향이었고 시비조건간에는 관행과 완효성비료와 비슷한 경향이었고 주요 시기별 식물체 무기성분중 전질소는 전 생육기간 동안 암거구가 높았고 $K_2O$의 함량은 분얼기에는 차이가 없었으나 유수형성기 이후에는 암거구가 높았고 CaO는 큰 차이가 없었으나 출수후 벼 뿌리의 T-N, $P_2O_5$, $K_2O$ 등의 함량이 암거구가 무암거구보다 높았다. 벼의 도복 관련 형질중에서 중심고가 암거구가 무암거구보다 높았고 2, 3절간이 더 신장하였으나 Pulling force는 암거구가 무암거구보다 높게 나타났다. 수량은 암거구의 도복으로 무암거보다 적었으나 암거 무비구의 수량은 무암거 무비구 보다 높아 논토양에서 암거배수시 감비재배를 시사하였다.
토양비옥도(土壤肥沃度)가 비교적(比較的) 높은 토양(土壤)에서 유기질비료(有機質肥料)(대풍표(大豊標)) 시용(施用)이 배추와 무우의 생육(生育)과 수량(收量) 및 토양(土壤)의 이화학적(理化學的) 성질(性質)에 미치는 영향(影響)을 밝히고져 포장(圃場)과 실내(室內)에서 시험(試驗)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 배추와 무우의 생육(生育)과 수량(收量) 가. 시험포장(試驗圃場)의 비옥도(肥沃度)가 높아 유기질비료(有機質肥料) 시용(施用)이 배추나 무우의 수량(收量)에 현저(顯著)한 영향(影響)은 못 미쳤다. 이는 공시토양(供試土壤)의 유기물(有機物) 함량(含量)이 상당(相當)히 높았던 때문인 것 같다. 나. 유기질비료(有機質肥料) 시용(施用)은 특(特)히 배추의 가리농도(加里濃度)를 높게 했으며, 무우의 경우(境遇) 엽중(葉中) 가리농도(加里濃度) 증가(增加)는 무우의 엽(葉)/근(根) 비(比)를 낮게 했고 낮은 엽(葉)/근비(根比)는 근중(根重)을 낮게한 경향(傾向)이었다. 2. 토양(土壤)의 이화학성(理化學性) 가. 유기질비료(有機質肥料) 시용(施用)은 토양(土壤)의 공극율(空隙率)을 높이고 가비중을 낮게 하여 토양(土壤)의 물리성(物理性)을 개선(改善)하는 효과(效果)가 있는 것으로 나타났다. 나. 유기질비료(有機質肥料) 시용(施用)은 내수성(耐水性) 대립단(大粒團)의 발달(發達)을 돕는 것으로 나타났다. 다. 유기질비료(有機質肥料) 시용(施用)은 유기물(有機物) 함량(含量)과 토양총질소(土壤總窒素)의 함량(含量)을 증가(增加)시키는 경향(傾向)이나 1 회시용(回施用) 으로는 그 증가량(增加量)은 적은 것으로 나타났다. 라. 유기질비료(有機質肥料) 시용(施用)은 토양(土壤)의 pH를 낮게 하는 경향(傾向)인데 이는 이 비료중(肥料中)의 질소(窒素)가 유안(硫安)의 형태(形態)로 들어 있기 때문인 것으로 풀이 할 수 있을 것 같다. 3. 본(本) 비료(肥料)는 유기물(有機物)과 질소(窒素)를 함유(含有)하는 비료(肥料)이므로 유기물(有機物) 함량(含量)이 낮은 척박지 에서 효과(效果)가 기대(期待)되며 그 효과(效果)를 구명(究明)하는 시험(試驗)이 바람직하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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