• 대한환경공학회지
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• 제29권9호
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• pp.1027-1034
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• 2007

본 연구에서는 탄화수소의 저온 화학증착 방법을 이용하여 흡착제인 pitch계 활성탄소섬유의 미세기공 또는 기공 입구의 크기를 조절한 다음 $CO_2$와 $CH_4$의 혼합 기체로 부터 $CO_2$ 또는 $CH_4$를 선택적으로 흡착 분리하는 기술에 대하여 고찰하였다. 기공 입구 크기는 조절하고자 하는 크기를 가지는 기체 분자를 흡착시키고 벤젠 또는 나프탈렌과 같은 덮개분자를 이용하여 기공의 입구를 막은 후 흡착된 기체분자를 서서히 탈착시키면서 덮개분자의 열리는 정도를 조절하였다. 기공 입구의 크기를 조절하는 실험에서 $CO_2$ 흡착 후 벤젠을 덮개분자로 하였을 때 $CO_2$가 탈착하는 온도와 벤젠이 휘발되는 온도의 차이가 크지 않아 $CO_2$와 함께 덮개분자인 벤젠도 휘발됨으로써 기공의 입구 조절이 불가능하게 되었다. 나프탈렌을 덮개분자로 사용한 실험에서 시료의 표면적은 753 $m^2/g$에서 0.7 $m^2/g$까지 줄어들어 거의 모든 기공 표면이 덮이는 것을 확인하였다. 나프탈렌은 ACF(활성탄소섬유) 무게의 약 15 wt% 정도 흡착이 가능하며, $100^{\circ}C$ 이하의 온도에서 쉽게 탈착되지 않았다. 나프탈렌으로 처리된 OG-7A 활성탄소섬유에서 $CO_2$와 $CH_4$가 50:50으로 혼합된 가스를 흡착시켰을 때 흡착압력이 증가할수록 $CO_2$의 흡착량은 증가한 반면, $CH_4$의 흡착량은 큰 변화 없이 일정하여 흡착압력이 높을수록 ACF 표면에서 화합물을 형성하는 $CO_2$의 양이 증가하는 것으로 파악되었다. 전체압력 0.4 atm에서 흡착된 $CO_2$는 동일한 진공에서 가장 많이 탈착되었고 $CH_4$는 가장 낮은 탈착량을 보여 고순도의 $CH_4$를 얻을 수 있음을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권1호
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• pp.31-38
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• 2015

현재 기후 온난화의 주요원인 이산화탄소의 배출은 전 세계적으로 문제가 되고 있다. 이에 따라, 기존에 존재하는 화력 발전소 및 철강 공장과 같은 다량의 이산화탄소를 발생시키는 공장에서는 이산화탄소의 격리와 저장 등의 기술이 필요해졌고, 현재 많은 공장에서 실제 분리가 일어나고 있다. 또한 이러한 직접적인 배출량 감소 말고도 간접적으로 이산화탄소의 배출을 줄일 수 있는 일산화탄소, 수소 등의 환원가스의 재사용에 대해서도 여러 방식으로 연구가 이루어지고 있다. 이에 따라, 대표적인 가스 분리공정 중 하나인 Pressure swing adsorption(PSA)나, 최근 몇몇 공장에서 실 사용이 이루어지고 있는 막 분리공정을 사용하여 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 분리하는 많은 연구들이 수행되어 왔다. 또한, 이 두 종류의 공정을 합친 하이브리드 공정에 대한 연구도 존재했다. 하지만 분리 목표 가스가 두 가지 이상인 다성분 기체에 대하여 연속공정 모델을 만들고, 이 모델 전체에 대해 조업 최적화 및 경제성 평가를 다룬 연구는 진행되어 오지 않았다. 본 논문에서는 이산화탄소, 일산화탄소, 수소 및 다른 기체들을 포함한 다성분 기체를 대상으로 환원가스로 사용 가능한 일산화탄소, 수소와 분리 저장이 필요한 이산화탄소를 분리하는 PSA와 막 공정을 사용한 연속공정 모델을 개발하고, 이 모델을 사용하여 가능한 시나리오들을 생성한 뒤 조업 최적화를 진행해 경제성을 평가하였다. 그 결과, 수소 가스의 조성이 초기에 14% 정도일 경우 수소를 분리하는 것보다 연료로 사용해야 하며, $CO_2$와 CO의 조성이 30% 정도로 유사할 경우 $CO_2$를 먼저 분리하는 것이 유리하다는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서 진행한 결과를 통해 분리 대상 기체의 분리 경제성을 분석하여 가스 분리 여부 결정에 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제33권6호
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• pp.472-481
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• 2000

축분(우분) 퇴비화시 악취 경감과 양질의 퇴비생산을 위한 적절한 공기주입율을 설정하고자, 밀폐형 반응조 (242l)에 우분과 볏짚의 혼합물(65% 수분함량)을 퇴적하고 0.09, 0.18, 0.90 및 $1.79l\;min^{-1}kg^{-1}dry-solids^{-1}$ 4처리의 공기량을 주입하여 574시간의 퇴비기간동안 퇴적물내의 산소농도 및 산소소비율의 변화와 황화합물 가스의 발생양상 및 산소농도와의 상관관계를 구명하였다. 1. 퇴적물내의 산소농도는 공기주입 즉시 급격히 감소하였으며, 공기주입을 $0.90l\;min^{-1}kg^{-1}dry-solids^{-1}$이하 처리에서의 산소제한성(산소 15%이하)은 공기주입율과 부의 지수적 관계로써 35~300시간의 범위에 있었으나 $1.79l\;min^{-1}kg^{-1}$에서는 산소제한성이 없었다. 2. 공기주입율별 산소소비율은 $0.80{\sim}1.57O_2g\;h^{-1}\;kg^{-1}VS^{-1}$ 범위로써 그 크기는 0.90> 1.79> 0.18> $0.09lmin^{-1}kg^{-1}$ 순이었고, 누적산소소비량은 $460{\sim}900O_2g\;kg^{-1}VS^{-1}$ 범위를 나타내었다. 최대 산소소비량은 공기주입율 $1.2{\sim}1.3lmin^{-1}\;kg^{-1}$ 범위로 추정되었다. 3. 황화수소, 이산화 황 및 메틸멀캅탄 가스의 배출농도는 퇴비화 초기에 극도로 높고 후기로 갈수록 급격히 감소하였으며, 처리별로는 공기주입율이 증가할수록 뚜렷이 감소하였다. 가스의 평균 배출농도는 0.03~2.18, 0~0.50, 0.07~3.38 ppm으로 각각 배출되어 그 농도의 크기는 매틸멀캅탄> 황화수소> 이산화황의 순이었다. 4. 퇴적물내의 산소농도와 황화합물 가스의 배출농도와는 1% 고도의 부의 지수적 상관이 있었으며, 황화수소와 메틸멀캅탄 가스는 산소농도 5%이하에서 급격히 증가하고 15%이상에서는 거의 배출되지 않으나 이산화황은 산소농도 29%에서도 배출되는 것으로 추정되었다.

• 청정기술
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• 제26권2호
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• pp.145-150
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• 2020

아산화질소(N₂O)는 6대 온실가스 중 하나로 이산화탄소(CO₂)의 310배에 해당하는 지구온난화지수(global warming potential, GWP)를 나타내어 N₂O를 저감하는 것은 필수적이다. 선택적 촉매환원법(selective catalytic reduction, SCR)은 대기오염 물질의 하나인 NOx의 제거를 위해 암모니아를 환원제로 사용하여 무해한 N₂ 및 H₂O로 전환하는 기술로 높은 탈질효율을 나타낸다. 본 연구에서는 NH₃-SCR반응에서 스팀 처리된 Fe-BEA 촉매가 활성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 Fe-BEA 촉매는 Fe를 이온교환하기 전, 고정층 반응기로 100 ℃에서 2 h 동안 스팀 처리 되었다. 제조된 촉매의 NH₃-SCR반응 테스트는 고정층 반응기로 WHSV = 180 h^-1, 370 ~ 400 ℃에서 수행되었다. 100 ℃에서 스팀 처리된 Fe-BEA(100) 촉매가 370 ~ 390℃에서 Fe-BEA 촉매보다 다소 높은 활성을 나타내었다. NH₃-SCR 활성에 영향을 주는 원인을 파악하기 위하여 제조된 촉매는 BET, ICP, NH₃-TPD, H₂-TPR, ²⁷Al MAS NMR을 통하여 특성분석 되었다. H₂-TPR결과를 통해 Fe-BEA(100) 촉매가 Fe-BEA 촉매 보다 isolated Fe³⁺의 환원이 더 많이 일어난 것을 확인하였으며, 스팀 처리는 활성종인 isolated Fe³⁺의 양을 늘려주어 활성이 증가한 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제27권3호
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• pp.81-89
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• 2019

돈 슬러리(Pig slurry, PS)가 저장되는 동안 상당량의 온실가스가 배출되고 있으며 메탄($CH_4$)이 주요 온실가스로 알려져 있다. 메탄 배출을 줄이기 위해서 진한 황산을 이용하여 돈 슬러리의 pH를 5.0-6.0까지 낮춰서 저장하는 방법이 사용되고 있다. 하지만 부식성이 있고, 사람과 동물에 위험하다는 단점이 있어 사용에 한계가 있다. 본 연구에서는 돈 슬러리가 저장되는 동안 배출하는 메탄을 줄이기 위해 친환경적 방법인 설탕 첨가를 시험해보고자 한다. 설탕을 이용한 돈 슬러리의 산성화 이후, 돈 슬러리의 pH는 7.1에서 설탕의 첨가량(10, 20, 30, 40, 50 g/L)에 따라 $5.8{\pm}0.1$, $4.6{\pm}0.1$, $4.4{\pm}0.1$, $4.1{\pm}0.1$, $4.0{\pm}0.1$으로 감소하였다. 주요 유기산으로는 lactate, acetate, propionate가 검출되었으며 20 g/L 이상의 농도에서는 lactate의 비중이 전체 유기산의 42-72%(COD 기준)까지 증가하였다. 대조군을 41일 동안 저장하는 동안 $20.6{\pm}2.3kg\;CO_2\;eq./ton\;PS$가 배출되었으며 10, 20 g/L에서만 메탄이 검출되었다. 특히, 10 g/L에서는 30일 이전까지는 소량의 메탄이 배출되었으나 그 이후부터는 메탄 배출량이 증가하여 $8.7{\pm}0.4kg\;CO_2\;eq./ton\;PS$(대조군의 40%)까지 도달하였다. 이러한 현상의 원인은 돈 슬러리의 pH 상승(pH 7.0)으로 인한 메탄생성균의 활성도 회복으로 판단된다. 저장 후 돈 슬러리 내 유기물 제거율은 VS 24%, COD 27%로 나타났지만 산성화를 할 경우 유기물 손실(VS 15-4%, COD 12-17%)을 크게 낮출 수 있음 보였으며 저장하는 동안 감소한 COD의 90% 이상이 호기 분해에 의해 일어난 것으로 보인다.

• 한국조경학회지
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• 제46권6호
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• pp.85-96
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• 2018

선진국들은 지구온난화의 영향을 최소화하기 위해 1997년 '교토의정서' 채택이후 온실가스를 줄이기 위한 다양한 정책을 시행하고 있다. 우리나라 역시 2030년 온실가스 감축 목표를 배출전망치(BAU: Business As Usual) 대비 37% 줄이기 위해 산업부문, 수송부문, 건물부문의 에너지 소비량을 감축하여야 한다. 정부에서는 에너지 소비량 감축을 위한 각종 법령 및 행정규칙을 제정하여 시행하고 있으며, 특히 건물부문의 에너지 소비량을 감축하기 위하여 녹색건축물 조성지원법에 따른 '건축물의 에너지절약설계기준'을 시행하고 있다. 실내온도를 $28^{\circ}C$로 유지하기 위해 사용되는 전력량은 벽면녹화 및 옥상녹화 등으로 녹화된 건물이 녹화되어지지 않은 건축물에 비해 평균 30%의 전력사용량의 감소효과가 있다. 이렇듯 조경녹화에 대한 에너지 절감의 효과는 입증되고 있으나, 이러한 입증은 '건축물의 에너지절약설계기준'에 적합한 방법이 아니기에 에너지 절감의 실효성을 가지고 있지 못한다. 조경용 녹화가 에너지 절감에 따른 실효성을 가지려면 '녹색건축물 조성 지원법 제14조'의 '건축물의 에너지절약 설계기준'의 단열재료에 대하여 구성재료의 열전도율로 열관류율을 계산하여 '별표 1'의 기준에 적합하여야 한다. 본 연구에서는 3종류의 벽면녹화용 식생매트와 1종류의 복합매트(내부단열재+식생매트)를 제작하여 다양한 열전도율 측정 실험을 수행하고, 에너지 보존식을 이용하여 내부단열재 두께 등에 대하여 이론적인 계산을 하였다. 3종류의 식생매트의 열전도율은 0.130~0.157W/mk 정도로서 목재의 열전도율(0.170w/mk)보다 낮아 단열의 기능을 가지는 매트로써 역할을 할 수 있음을 알 수 있었다. 특히, 복합매트는 내부단열재(그라스포, 폴리우레탄 등)의 두께를 조절하면 '건축물의 에너지절약설계기준의' 단열기준 0.051W/mk에 적합한 식생매트가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국가금학회지
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• 제49권4호
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• pp.287-298
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• 2022

본 연구는 산화제인 이산화염소 처리가 계분의 악취 저감에 미치는 영향을 평가하기 위해 수행되었다. 실험 1과 2 모두 대조구(증류수 첨가), PC(potassium monopersulfate triple salt, 상업용 살균제 첨가), T2000(2,000 ppm ClO₂ 첨가), T3000(3,000 ppm ClO₂ 첨가)로 총 4개의 처리구로 구성되었다. 실험 1과 2 모두 계분을 함유한 가스백을 밀봉하여 수행되었으며 첨가수준은 동일하나 실험 1에서는 배양 10일 동안의 첨가량을 실험 시작 시 한 번에 투여하여 10일 동안 배양하였고, 실험 2에서는 배양 동안 매일 1 mL씩 투여하여 총 14일 동안 배양하였다. 배양 기간 중 가스를 포집하여 총 가스발생량과 악취를 유발하는 NH₃와 H₂S 가스를 측정하였다. 배양 종료 후에는 가스백을 개봉하여 DM, pH, ammonia-N, VFA, 계분 내 미생물(총 미생물 수, 유산균, 효모, 곰팡이, 대장균군)을 분석하였다. 계분 내 미생물 수는 실험 1에서는 대조구와 비교하여 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 실험 2의 T3000 처리구에서 대장균군의 수가 대조구보다 낮게 검출되었으며(P<0.05) 그 외 미생물 수는 대조구와 유의적인 차이가 없었다. 그러나 실험 1과 2에서 이산화염소 처리구가 대조구보다 pH, ammonia-N, VFA, 총 가스발생량, NH₃와 H₂S 가스의 농도 및 발생량이 유의적으로 낮게 나타났다(P<0.05). 이러한 결과는 이산화염소 처리 시 대장균군의 수는 감소하지 않았으나 대장균군의 비활성화 (실험 1) 또는 대장균군의 감소(실험 2)를 통한 악취 물질 생성 감소 및 산화로 인해 악취가 저감된 것으로 판단된다. 추가적으로, 실험 1과 실험 2의 결과를 종합하였을 때 ammonia-N, VFA, 총 가스발생량, NH₃와 H₂S 가스는 T2000에서 대조구보다 낮게 검출되었으며 T3000과는 유의적인 차이를 보이지 않은 점으로 판단하건대 T2000의 첨가수준도 악취저감에 효과적이라고 사료된다. 또한, 첨가제를 한번에 투여한 실험 1과 매일 투여한 실험 2는 배양 기간이 다르므로 직접 비교할 수는 없으나 투여방법에 따른 차이는 없는 것으로 추정된다.

• 한국습지학회지
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• 제18권4호
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• pp.474-480
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• 2016

본 연구에서는 지구적 차원에서 생물다양성의 성립 배경과 그동안 일어난 변화 그리고 기후변화가 생물다양성 및 인간에 미치는 영향을 밝히고 그 영향을 줄이기 위한 대안을 제시하였다. 생물다양성은 생명체의 풍부한 정도이며, 생물을 구분하는 모든 수준에서의 다양성을 종합적으로 의미한다. 즉, 생물다양성은 유전자, 종 그리고 생태계 전반과 그들의 상호작용을 아우른다. 이는 생태계의 기반을 구성하며, 모든 사람들이 필수적으로 의존하는 서비스를 제공한다. 그럼에도 불구하고 오늘날 생물다양성은 주로 인간 활동에 의해 점점 더 위협받고 있다. 지구상의 생물은 생명이 탄생한 이래 약 40억년의 역사를 통해 다양한 환경에 적응하고 진화한 결과, 약 1000만 내지 3000만종으로 추정되는 다양한 생물이 존재하게 되었다. 생물다양성을 구성하는 무수한 생명들은 각각의 고유한 특성을 가지고 있으며 다양한 관계 속에 얽혀 있다. 우리들이 현재 생활하고 있는 지구의 환경도 이러한 생물체의 방대한 연관성과 상호작용에 의해 긴 세월 동안 만들어져 왔으며, 인류도 하나의 생물로서 다른 생물들과 관계를 맺으며 살아가고 있다. 이러한 주위의 생물들이 없다면 사람도 살아갈 수 없다. 그러나 인류는 최근 수 백 년 간 과거의 평균 멸종속도를 1000배 가량이나 가속시켜 왔다. 우리는 미래 세대의 풍요로운 삶을 위해서라도 생물다양성을 보전하는 한편, 지속가능하게 이용할 책임이 있다. 우리나라는 세계 어느 국가보다도 빠른 경제 성장을 이루어왔으나, 동시에 이는 남북으로 길게 뻗은 반도 국가라는 지리적 특성에 의해 본래 풍부했던 생물다양성을 빠르게 소실시키는 결과를 야기하였다. 한국인은 오랫동안 농업, 임업 그리고 어업을 해오는 과정에서 자연과의 공존을 통해 독특한 고유의 문화를 창조하였다. 그러나 근래 서구문명의 유입과 과학 기술의 발전 과정에서 이러한 자연과의 관계는 멀어지게 되었으며, 자연과 문화 사이의 조화로운 조합에 의해 창출된 고유한 풍토는 점점 더 사라지고 있다. 한국의 인구는 세계 인구가 지속적으로 증가하는 것과는 반대로 점차 줄어들 것으로 예측되고 있다. 이 시점에서 우리는 인구 감소에 의한 자연의 회복에 발맞추어 급속한 인구 증가 및 경제 성장으로 인해 훼손된 생물다양성을 복원할 필요가 있다. 지구상에 생명이 탄생한 이래 다섯차례의 대멸종이 있었다. 현대의 대멸종은 매우 급속히 진행되고 있으며, 인간 활동에 의한 영향이 주요 원인인 점에서 이전의 것과 구분된다. 기후변화는 실제로 일어나고 있으며, 생물다양성은 이러한 변화에 매우 취약하다. 만약 생명체가 변화하는 환경에서 '진화를 통한 적응', '생존가능한 다른 지역으로의 이주' 등과 같은 생존 방법을 찾아내지 못한다면 이들은 절멸할 것이므로, 기후변화가 지속된다면 생물다양성은 극도로 훼손될 수 밖에 없다. 따라서 우리는 이러한 훼손정도를 최소화하기 위해 기후변화가 생물다양성에 미치는 영향을 보다 적극적이고 심도있게 파악할 필요가 있다. 생물계절의 변화, 식생 이동을 비롯한 분포 범위의 변화, 생물 간 상호작용의 부조화, 먹이 사슬 이상에 기인한 번식 및 생장률 감소, 산호초 백화현상 등이 기후변화에 미치는 영향으로 등장하고 있다. 질병의 확산, 식량 생산 감소, 작물 경작지 범위 변화, 어장 및 어업시기의 변화 등은 인간에 대한 영향으로 나타나고 있다. 기후변화 문제를 해결하기 위해 우선, 우리는 온실 가스 배출량을 감소시켜 기후변화 완화를 시도할 필요가 있다. 그러나 현재 우리가 온실가스 배출을 당장 멈추더라도, 기후변화는 당분간 지속될 전망이다. 이런 점에서, 기후변화 적응 전략을 준비하는 것이 더 현실적이 될 수 있다. 생물다양성에 대한 기후변화 영향의 지속적 모니터링 및 보다 적합한 모니터링 체계 구축이 선행과제가 될 수 있다. 생물다양성이 성립할 수 있는 생태적 공간의 확보, 이동 보조 및 남북을 이어주는 수평 및 저지대와 고지대를 이어주는 수직적 생태네트웍이 기후변화에 따른 생물다양성의 적응을 돕는 대안으로 추천될 수 있다.