• 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.

• 한국기후변화학회지
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• 제9권4호
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• pp.445-452
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• 2018

The field of agriculture, forestry, and other land-use (AFOLU) is concerned with greenhouse emissions of agriculture (crop and livestock), as is the field of land-use, land-use change, and forestry (LULUCF). The 1996 IPCC guideline and the 2006 IPCC guideline are used in combination for calculation of greenhouse gas emission from the agricultural sector, and the 2003 IPCC guideline is used for that from the land-use sector. In this research, we analyzed GHG emissions of the cropland sector in AFOLU based on the 2006 IPCC guideline. The results showed that GHG emissions of 1990 was $-504Gg{\cdot}CO_2-eq$, while that of the last year was $2,871Gg{\cdot}CO_2-eq$. Compared with the 2003 methodology, total emissions according to the 2006 IPCC was lower except in 1997 and 2003. This trend is due to difference of analyzed emission sources, lower default values, and global warming potential by the 2006 IPCC. The results are estimated using limited data at the Tier 1 level and the first issue to be solved is the activity data from the land-use change matrix. Although this result should be improved, it can be used as the basis for calculating GHG emissions of the AFOLU sector.

• 자원환경지질
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• 제55권6호
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• pp.701-716
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• 2022

This study investigated the distribution behaviors of PM2.5 and PM10 at two air quality monitoring sites, Go-eup (GO) and Backseokeup (BS), located in Yangju City, South Korea. The amounts of emissions sources of pollutants were analyzed based on the Clean Air Policy Support System (CAPSS), and the contribution rates of neighboring cities were enumerated in Yangju. Yangju has a geological basin structure, and it is a city with mixed urban and rural characteristics. The emission concentration of particulate matter was affected by geological and seasonal factors for all sites observed in this study. Therefore, these factors should be considered when establishing policies related to particulate matter. Because the official GO and BS station sites in Yangju are both situated in the southern part of the city, the representativeness of both stations was checked using correlation analysis for the measurement of PM2.5 and PM10 by considering two more sites-those of Bongyang-dong (BY) and the Gumjun (GJ) industrial complex. The data included discharge amounts for business types 4 and 5, which were not sufficiently considered in the CAPSS estimates. Because the 4 and 5 types of businesses represent over 92.6% of businesses in this city, they are workplaces in Yangju that have a significant effect on the total air pollutant emission. These types of businesses should be re-inspected as the main discharge sources in industry, and basic data accumulation should be carried out. Moreover, to manage the emission of particulate matter, attainable countermeasures for the main sources of these emissions should be prepared in a prioritized fashion; such countermeasures include prohibition of backyard burning, supervision of charcoal kilns, and management of livestock excretions and fugitive dust in construction sites and on roads. The contribution rates by neighboring cities was enumerated between 6.3% and 10.9% for PM2.5. Cooperation policies are thought to be required with neighboring cites to reduce particulate matter.

• 유기물자원화
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• 제27권2호
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• pp.41-49
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• 2019

가축분뇨 유래 온실가스 배출량은 상당하며, 특히 저장 기간 중에 메탄을 포함한 상당량의 온실가스가 배출된다. 본 연구에서는 고형물 농도가 높은 우분의 저장 시 메탄 배출량 저감을 위해 낮은 온도 저장의 영향을 살펴보았다. 우분이 60일 저장되는 동안 배출된 최대 메탄의 양은 $35^{\circ}C$ 조건에서 $63.6{\pm}3.6kg\;CO_2\;eq./ton\;CM$으로 나타났으며 저장온도가 30, 25, 20, $15^{\circ}C$로 낮아질수록 각각 $51.6{\pm}1.8$, $24.1{\pm}4.4$, $14.9{\pm}0.5$, $3.7{\pm}0.1kg\;CO_2\;eq./ton\;CM$으로 감소하였다. 우분을 $35^{\circ}C$에서 저장하는 동안 30%의 COD가 감소하였지만 $15^{\circ}C$에서는 단 6%의 COD만이 감소되어 우분 내 유기물의 손실은 저장온도가 높을수록 증가하였다. 제거된 COD의 3~10%만이 메탄으로 전환이 되었으며 대부분은 호기 분해에 의해 진행된 것으로 사료된다. 우분의 주요 우점종으로는 Methanobrevibacter과 Methanolobus이 발견되었고 저장온도가 낮아질수록 저온 메탄생성균인 Methanolobus psychrophilus의 우점율(48%, $15^{\circ}C$)이 증가하였다. 수소를 이용한 SMA 실험 결과, 25, $15^{\circ}C$에서 저장한 메탄생성균의 지체기간은 10~11일, 최대 메탄생성속도는 22 mL/g VSS/d으로 $35^{\circ}C$에 저장한 경우(1일, 12~17 mL/g VSS/d)보다 지체기간은 증가하였지만 메탄생산속도는 높은 것으로 나타났다. 이런 결과로 미루어보아 저온저장은 메탄생성균에게 일시적인 저해는 줄 수 있지만, 적절한 조건이 주어지면 그 활성도는 다시 회복될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국기후변화학회지
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• 제6권3호
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• pp.233-241
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• 2015

In 2014, the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) agreed to submit the Intended Nationality Determined Contributions (INDCs) at the conference of parties held in Lima, Peru. Then, the South Korean government submitted the INDCs including GHGs reduction target and reduction potential on July, 2015. The goal of this study is to predict GHGs emission and to analyze reduction potential in agricultural sector of Korea. Activity data to estimate GHGs emission was forecast by Korea Agricultural Simulation Model (KASMO) of Korea Rural Economic Institute and estimate methodology was taken by the IPCC and guideline for MRV (Measurement, Reporting and Verification) of national greenhouse gases statistics of Korea. The predicted GHGs emission of agricultural sectors from 2021 to 2030 tended to decrease due to decline in crop production and its gap was less after 2025. Increasing livestock numbers such as sheep, horses, swine, and ducks did not show signigicant impact the total GHGs emission. On a analysis of the reduction potential, GHGs emission was expected to reduce $253Gg\;CO_{2-eq}$. by 2030 with increase of mid-season water drainage area up to 95% of total rice cultivation area. The GHGs reduction potential with intermittent drainage technology applied to 10% of the tatal paddy field area, mid-drainage and no organic matter would be $92Gg\;CO_{2-eq}$. by 2030.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제55권1호
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• pp.67-74
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• 2013

우사바닥깔짚으로부터의 온실가스 배출량을 산정하기 위해 깔짚으로의 분뇨부하량을 정확히 조절할 수 있는 모의우사바닥에서의 깔짚두께별 $CH_4$와 $N_2O$ 가스 발생량을 조사하였다. 톱밥이 10, 15cm 높이로 깔린 $0.2583m^2$(L 0.63 m${\times}$W 0.41 m) 크기의 우사바닥으로의 한우와 젖소의 분뇨부하는 친환경 축사표준모델의 축사면적과 축종별 일일 분뇨배설량 자료를 기준으로 한우는 $1.586kg/m^2/d$, 젖소는 $3.588kg/m^2/d$로 정하고 24시간 주기로 분뇨를 투입/혼합하면서 깔짚으로부터 발생하는 온실가스 발생량을 조사하였다. 총 12개의 모의우사바닥을 이용하여 모든 실험은 3반복으로 3회에 걸쳐 수행되었다(5~7월, 9~11월, 2~4월). 그 결과 단위면적당 $CH_4$ 발생량은 한우, 젖소 모두에서 깔짚이 두꺼운 경우 적게 발생하는 경향을 보였으나 통계적으로 유의적인 차이가 없었으며(p<0.05), $N_2O$ 발생량의 경우에도 깔짚두께에 따른 차이가 없는 것으로 나타났다. 한우와 젖소를 비교할 때 단위면적당 온실가스 발생량은 젖소가 $CH_4$는 약 7.5배, $N_2O$는 약 1.2배 많았으며 연간 배출되는 $CH_4$는 한우 7.4 g/head/year, 젖소 130.4 g/head/year로 젖소가 한우에 비해 21배 높은 것으로 나타났다. 또한 $N_2O$는 한우 3,267 g/head/year, 젖소 14,719 g/head/year로 젖소가 약 4.5 배 많았으나 배설된 N 대비 $N_2O$-N은 한우 0.2148 kg $N_2O$-N/kg N, 젖소 0.1632 kg $N_2O$-N/kg N으로 오히려 한우가 높았으며 IPCC 2006 GL값 0.07 kg $N_2O$-N/kg N과 비교시 한우는 약 3.07배, 젖소는 약 2.33배 높은 것으로 나타났다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제18권1호
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• pp.19-24
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• 2012

젖소를 사육하는 유우농가 마을을 대상으로 선행 국내/외 문헌자료들에 대한 고찰을 통해 탄소 유입과 배출에 따른 각 부문별 발생량 원단위에 대한 다음과 같은 결론을 도출하였다. 1. 젖소 사육과정에서 탄소 유입에 대한 발생량 원단위는 젖소의 사료 섭취에 의한 탄소 유입(${\fallingdotseq}$ 5.9 ton C/head/year), 젖소 분뇨 퇴비를 초지로 환원시 탄소 유입(${\fallingdotseq}$ 2.3 ton C/head/year), 초지가 함유하고 있는 유기탄소(${\fallingdotseq}$ 318g C/$m^2$/year), 사료작물이 함유하고 있는 유기탄소(${\fallingdotseq}$ 145 g C/$m^2$/year) 및 광합성에의한 대기 중 $CO_2$의 초지 사료작물 흡수(${\fallingdotseq}$ 17 g C/$m^2$/year)로 정리할 수 있다. 2. 젖소 사육과정에서 탄소 배출에 대한 발생량 원단위는 젖소 호흡 및 트림에 의한 대기 중으로 $CO_2$와 $CH_4$ 배출(${\fallingdotseq}$ 2,9 ton C/head/year), 젖소 분뇨내 유기탄소 분해에 의한 대기 중으로 $CO_2$와 $CH_4$ 배출(${\fallingdotseq}$ 0.4 ton C/head/year), 초지에서 대기 중으로의 $CO_2$ 배출(${\fallingdotseq}$ 440 g C/$m^2$/year), 및 초지 내 유기탄소의 지하수 용출(${\fallingdotseq}$ 0)로 정리 할 수 있다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제23권3호
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• pp.410-416
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• 2010

Methane emitted from ruminant livestock is regarded as a loss of feed energy and also a contributor to global warming. Methane is synthesized in the rumen as one of the hydrogen sink products that are unavoidable for efficient succession of anaerobic microbial fermentation. Various attempts have been made to reduce methane emission, mainly through rumen microbial manipulation, by the use of agents including chemicals, antibiotics and natural products such as oils, fatty acids and plant extracts. A newer approach is the development of vaccines against methanogenic bacteria. While ionophore antibiotics have been widely used due to their efficacy and affordable prices, the use of alternative natural materials is becoming more attractive due to health concerns regarding antibiotics. An important feature of a natural material that constitutes a possible alternative methane inhibitor is that the material does not reduce feed intake or digestibility but does enhance propionate that is the major hydrogen sink alternative to methane. Some implications of these approaches, as well as an introduction to antibiotic-alternative natural materials and novel approaches, are provided.

• 연구논문집
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• 통권30호
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• pp.33-42
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• 2000

We must stabilize quickly increasing waste matters in urban life and livestock industry. Biogas including landfill gas and digester gas is byproduct of anaerobic decomposition of organic waste matter and contains 40%-70% methane, which can be used for energy purposes. Utilization of biogas reduce the emission of methane into the atmosphere to minimize greenhouse effect and the carbon dioxide (CO2) emitted when biogas is converted to energy has been taken out of the atmosphere by growing plant. Recently, bioenergy is world-widely noticeable as all contributing to the greenhouse effect. This paper presents development process of a biogas engine for cogeneration system and results of application to digester gas and landfill gas in site. The biogas engine is a dual fuel engine operated on biogas with a diesel pilot. At present, the engine can substitute biogas for diesel fuel up to 85%. but it can be said that there is a possibility of improvement in performance.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제48권1호
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• pp.123-130
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• 2006

본 연구는 축분 퇴비화시 대기 중으로 배출되는 암모니아 발생량을 퇴비 부숙 단계에 따라 예측할 수 있는 통계적 모델을 제안하는 데 있다. 퇴비의 발아지수를 근거로 퇴비화 단계를 초기, 중기 및 후기로 구분하였으며, 퇴비화시 암모니아 발생에 기여하는 독립변수로 총 질소와 유기물 함량을 선정하였다. 암모니아 농도는 퇴비화 초기에 10ppm 정도의 낮은 농도를 보이다가 중기에 50ppm까지 증가한 후 후기에는 경시적으로 감소하여 다시 10ppm 정도로 저감되는 경향을 보였다. 총 질소와 유기물의 함량은 퇴비화 전체 기간 동안 각각 0.6 ～1.2%, 30～40%의 범위를 보였으며, 퇴비화 중기에 약간 저감되는 현상이 관찰되었으나 전반적으로 일정한 증감 변화 양상은 나타나지 않았다. 통계적 기법을 적용한 퇴비 부숙 단계별 암모니아 발생량 산정에 있어 암모니아 농도가 가장 높게 나타난 퇴비화 중기에 독립변수에 대한 계수가 가장 높은 값을 나타내었고 가장 낮았던 퇴비화 초기에 가장 낮은 값을 보였으나, 통계적 유의성은 없었다. 퇴비화시 암모니아 발생량 예측 모델을 통계적으로 유의한 수준으로 제안하기 위해서는 많은 수의 시료 채취 및 분석 자료 연구가 향후 수행되어야 할 것이다.