• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.567-570
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• 2008

내경 0.109 m의 유동층에서 다입자경 모래에 대한 압력요동의 표준편차와 유속간의 선형회귀분석을 이용한 최소유동화속도 측정법의 적용성을 조사하였다. 다입자경 모래를 평균입자크기가 같은 Gaussian 분포에서 입자분포의 표준편차에 따른 최소유동화속도를 측정하고, 측정치를 타 연구자들의 식과 비교 검토하였다. 압력요동의 표준편차 값 선형회귀분석법과 층내 압력강하로부터 구한 최소유동화속도를 구하였다. 최소유동화속도 결정에서 유속 범위는 혼합도가 낮은 유속범위와 free bubbling 영역 이상을 제외한 범위값 이어야 하며, 이 유속범위에서 측정위치는 혼합이 양호한 층 중앙이 가장 적절하다.

• 환경생물
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• 제35권4호
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• pp.715-725
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• 2017

토양 유기탄소 축적량 변화와 작물의 생태계 탄소 수지를 파악하기 위하여 농업의 탄소 관리에 필요한 기초 자료 마련을 위하여 2014~2016년 (3년) 벼 재배기간 동안 토양의 유기탄소 축적량과 작물의 생태계 순 생산량을 측정하였다. 그 결과로 벼 재배지 토양 유기탄소 축적량은 NPK+볏짚퇴비 처리($3.88Mg\;C\;ha^{-1}$)에서 가장 많았고 NPK (화학비료) 처리보다 40.8%, NPK+헤어리베치 처리보다 17.0%의 축적 효과가 있었다. 그러나 NPK+볏짚퇴비 처리가 NPK+헤어리베치에 비해 토양 유기탄소 축적량이 높게 나타나 헤어리베치 시용에 비해 볏짚퇴비 시용이 농경지 내 탄소 축적량이 높은 것으로 나타났다. 벼 재배지 생태계 순 생산량은 NPK 처리($11.31Mg\;C\;ha^{-1}$)에 비해 NPK+헤어리베치 처리($14.01Mg\;C\;ha^{-1}$)에서 19.3%와 NPK+볏짚퇴비 처리($12.6Mg\;C\;ha^{-1}$)에서 10.2% 축적 효과가 있었다. 따라서 화학비료 단일 처리보다 화학비료를 절감하기 위한 유기물 처리가 토양유기탄소 축적 및 재배지의 작물 생태계 탄소 축적량을 증대시키는 효과가 있는 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권5호
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• pp.590-596
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• 2015

본 연구에서는 다양한 $CO_2$ 재활용 기술 중 경제성 및 $CO_2$ 감축량 효과가 큰 것으로 평가되는 $CO_2$ 활용 중탄산나트륨 제조기술 대상으로 상용 플랜트 운영시 전체 $CO_2$ 감축량을 산정하고자 하였다. 상기 $CO_2$ 재활용 기술은 발전소 배가스 중에 포함된 $CO_2$의 탄산화 반응을 통해 상업적으로 유용한 중탄산나트륨을 제조하는 기술로서 현재 한국동서 발전의 지원을 받아 한전 전력연구원에서 연구개발 진행 중이다(기술개발 사업명: NCCU, Non-Capture $CO_2$ Utilization). 본 기술의 $CO_2$ 감축량 산정을 위해 하루 100톤 $CO_2$ 처리 규모(연간 36,500톤 $CO_2$ 처리 가능, 발전 용량 기준 5 MW급)의 상용급 플랜트를 대상으로 공정모사 프로그램(PRO/II 9.1)을 활용한 열 및 물질 수지 분석을 수행하였으며 특히 종래 유사기술과의 비교를 통한 간접 $CO_2$ 감축량 산정을 위해 탄산나트륨 및 중탄산나트륨 등의 제조를 위한 대표적 기술인 Solvay 공정과의 에너지 사용량을 비교 분석하였다. 분석 결과 종래 Solvay 공정은 단위 중탄산나트륨 생산을 위한 에너지 사용량이 약 $7.4GJ/tNaHCO_3$으로 이를 해당 에너지를 얻기 위해 필요한 석탄 사용량 및 $CO_2$ 발생량으로 환산시 연간 약 48,862 톤 $CO_2$에 해당 된다. 반면 발전소 배가스 중에 포함된 $CO_2$를 활용한 중탄산나트륨 제조공정의 경우 탄산화 반응에 의한 $CO_2$ 직접 포집분(연간 약 36,500 톤)과 동일 화합물 생산을 위한 종래 공정(Solvay) 대비 낮은 에너지 사용량에 따른 간접적인 $CO_2$ 저감량(연간 약 46,885 톤) 효과로 전체 $CO_2$ 감축량은 약 83,385톤으로 산정되었다. 상기 분석을 통해 본 논문의 $CO_2$ 활용 중탄산나트륨 제조기술은 제품 판매에 따른 경제적 효과뿐만 아니라 종래 공정에 비해 낮은 에너지 사용으로 $CO_2$ 저감효과가 매우 높아 대규모 $CO_2$ 저장 공간이 필요한 CCS(Carbon Capture & Sequestration) 기술의 대안기술로서 유망한 것으로 분석되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권7호
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• pp.432-440
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• 2015

유기물의 열분해로 생성되는 바이오차는 토양 탄소 저장량을 증가시킴으로써 기후변화를 완화할 수 있는 전략으로 소개되고 있다. 또한 바이오차는 토양의 흡착능을 증대시켜 중금속으로 오염된 토양을 정화할 수 있다고 보고된다. 본 연구는 두 종류 바이오차의 토양 중금속 제거 효과와 함께 기후변화 완화효과를 동시에 알아보기 위해 수행되었다. 두 종류의 바이오차는 가시박 및 차 찌꺼기 바이오매스를 열분해 하여 준비했다. 납으로 오염된 농경지 토양은 바이오차 및 바이오매스와 혼합되어 60일 동안 배양하였다. $CO_2$, $CH_4$, $N_2O$는 배양 기간 동안 주기적으로 측정되었고 토양 분석은 배양 종료 후 아세트산을 이용한 납 추출량을 비롯한 생화학적 요소에 대해 수행하였다. 그 결과, 배양 후 납의 양은 BC_Ch에서 71% 만큼 감소했다. 배양 중 $CO_2$와 $N_2O$ 발생은 BC_Ch, TW_Ch에서 각각 BC_Bm, TW_Bm 대비 약 24%, 34% 감소하였다. $CH_4$ 발생은 바이오차 처리에 의한 유의한 차이를 나타내지 않았다. GWP 계산 과정에서 온실가스($CO_2$, $CH_4$, $N_2O$), 토양에 처리한 가시박 및 차 찌꺼기 바이오매스와 바이오차, 토양 내 총 탄소량을 고려하였으며, 바이오차 투입으로 토양 내 납의 농도가 감소한 BC_Ch를 제외한 나머지 처리구와 대조구에 제올라이트를 투입하였다고 가정하여 GWP 계산을 수행하였다. BC_Ch가 GWP 측면에서 가장 유리한 것을 보였는데, 이는 가시박 바이오차가 높은 납 흡착과 토양 내 탄소 격리 효과를 나타냈기 때문으로 사료된다. 결론적으로, 가시박으로부터 생성한 바이오차를 투입하는 것이 토양 오염 저감과 기후변화 완화 효과를 동시에 기대할 수 있는 전략임을 시사한다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.59-71
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• 2023

온실가스 감축과 탄소 중립의 실현을 위해서 탄소의 포집, 저장(carbon capture, and storage, CCS) 기술은 매우 중요하다. CCS는 CO₂ 저장을 중점적으로 함으로써, 포획된 CO₂를 지하 저류층 내부에 영구적으로 보관하는 역할을 한다. CO₂--EOR(enhanced oil recovery)은 CCS의 한 형태로, 오일 회수 촉진을 위해 CO₂를 지하 내부로 주입시켜 잔류 오일 회수에 도움을 줄 뿐만 아니라 CO₂가 지하에 저장되어 탄소 중립에도 기여하는 기술이다. 이 CO₂-EOR은 혼화공법과 비혼화공법으로 분류하며 혼화공법의 대표적인 방식인 CO₂-WAG(water alternating gas)는 물과 CO₂를 저류층 내부에 교대로 주입하여 오일을 생산하고 CO₂를 저장하는 공법이다. WAG 방식은 주입 유체의 돌파를 조절할 수 있어 오일 회수에 유리한 특징을 보이며, 흡입과 배출 과정 중에 상대투과도의 이력현상을 유도해 CO₂의 잔류 격리량을 확대할 수 있다. 본 연구에서는 CO₂-EOR 과정에서의 석유회수증진 효과와 CO₂가 지중에 저장되는 메커니즘을 설명하였으며, CCS와 연계한 CO₂-EOR 적용 사례를 소개하였다.

• 한국자원식물학회지
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• 제13권3호
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• pp.162-170
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• 2000

본 연구는 한국과 일본의 특정 도시내 주거녹지의 미기후개선 및 $CO_2$ 농도저감 효과를 계량화하였다. 또한, 도시수목에 의한 화재방지의 효과를 검토하고, 그들 효과를 함께 증진하기 위한 녹지계획 및 관리 전략을 제시하였다. 수목 생장기간 중 평균 온도는 수목피도 12% 및 22%인 지구에서 녹지부재의 지구보다 각각 0.5$^{\circ}C$, 1.2$^{\circ}C$ 더 낮았다. 수목의 호당 연간 $CO_2$, 흡수량과 $O_2$, 생산량은 수목피도가 2배 더 높은 지구에서 3배 더 많았다. 수목피도 22% 지구의 수목은 광합성과 에너지 절약을 통해 지구 총 $CO_2$배출량의 약 3%를 해마다 상쇄시켰고, 지구내 거주민 모두가 연간 필요로 하는 산소량의 약 10%를 생산하는 중요한 역할을 담당하였다. 흉고직경 15cm인 느티나무 한 그루의 8월 하루 증산량은 7,100kca1/h(사무실 24평용) 냉방능력을 가진 냉방기를 12시간 동안 약 3대 가동하는 효과와 같았다. 또한, 그 수목은 해마다 32리터의 휘발유 소비에 따른 $CO_2$, 배출량을 상쇄시켰고, 한 사람이 68일간 호흡하는데 필요한 산소량을 생산하였다. 화재 방지를 비롯한 미기후개선 및 $CO_2$ 농도저감의 효과를 증진하기 위해, 수종선정 , 건물주변 식재기법, 녹지확충, 식생관리 등과 관련된 도시 주거녹지의 적정한 계획 및 관리전략을 제시하였다. 제안한 전략은 현존 단독주거지에서는 물론 새로운 주거단지를 조성하는데 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권1호
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• pp.10-18
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• 2006

물로 포화된 이방성 사암에 기체상, 액체상, 그리고 초임계상의 $CO_2$를 주입하면서 P 파의 속도 변화를 측정하였다. 층리면에 수직한 방향과 수평 방향을 따라 시추한 2 개의 원통 모양의 Tako 사암들에 압전 송수신 배열 시스템을 이용하여 P 파 속도를 측정하였다. $CO_2$ 주입으로 인한 속도 변화는 일반적으로 -6%의 평균값을 보였으며 초임계상의 $CO_2$를 주입하는 경우에 약 -16%의 최대값을 나타냈다. 차분도착주시법(differential arrival-time)으로부터 얻은 P 파 속도 토모그램은 $CO_2$의 유동이 층리면에 평행할 때보다 수직한 경우 $CO_2$의 이동 양상이 더 복잡하다는 것을 명백히 보여주고 있다. 또한 P 파 속도 영상의 차이가 $CO_2$의 상과 암석내 공극분포의 불균질성과 관련되었음을 발견하였다. 초임계상의 $CO_2$를 주입한 경우, 탄성파 영상은 기체상과 액체상의 $CO_2$를 주입한 경우에 비해 가장 큰 속도 감소를 보였다 이 결과는 지중 격리시 $CO_2$ 모니터링에 대한 탄성파 방법의 효용을 확신시켜 줄 것이다.

• 환경생물
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• 제39권2호
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• pp.225-235
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• 2021

본 연구는 북한 산림복원을 생태계 서비스의 관점에서 비용-편익 기반 경제적 가치로 확인하였고, 산림복원 형태에 따른 경제성을 비교하였다. 특히 산림복원에 따른 편익을 탄소저장, 수자원공급, 토양유실방지, 재해저감 등 생태계 서비스로 분류하고 경제적 가치로 환산하여 종합적 편익을 산출하였다. 산림복원 시나리오에서는 최근의 북한 조림실적과 산림정책을 고려하여 '단독조림 시나리오'와 '산림협력 시나리오'를 구성하여 동일한 복원기간이나 조림의 양적 물량 차이를 시나리오로 도출하였다. 단독조림 시나리오에서는 향후 20년 동안 3조 8,294억원의 비용으로 80만 ha의 산림을 복원하여 6조 8,684억원의 편익이 발생할 것으로 산출되었다. 순현재가치로 경제성을 평가하였을 때, 3조 390억원으로, BCR은 1 이상이었다. 산림협력 시나리오에서는 10조 531억원의 비용으로 220만 ha의 산림을 복원하여 18조 8,909억원의 편익이 발생할 것으로 산출되었다. 마찬가지로 순현재가치로 경제성을 평가하였을 때, 8조 3,599억원이며, BCR은 1 이상이었다. 두 시나리오에서 모두 BCR은 1 이상으로 경제성을 갖는 것으로 도출되었으나, 예상되는 편익의 양에는 큰 차이가 있었다. 다만, 조림면적에 따른 단순화된 비용-편익 분석이므로, 경제성(BCR)이 유사하게 나타나는 한계가 있으며, 조림속도나 생물리적 차이를 고려하지 않았다. 결론적으로 산림복원은 비용보다 편익이 높은 사업이 될 수 있으며, 산림협력을 통해 그 가치를 증진시킬 수 있다. 장기적으로 이러한 경제성이 근거가 되어 기업과 국제·민간기구 등의 협력을 통해 다양한 형태의 산림협력이 추진되길 기대한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권1호
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• pp.30-36
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• 2006

일본의 첫 번째 파일럿 규모의 $CO_2$격리실험이 Nagaoka 에서 약 1,100m 깊이의 육상 대수층에 10,400 톤의 $CO_2$를 주입하면서 행해졌다. 주입된 $CO_2$ 의 모니터링을 위해서 그 지역에서 행해진 다양한 측정들 중, P 파 속도의 변화를 이용하여 2 개의 관측정 사이에서 대수층 내의 $CO_2$ 분포를 알기 위해 시간차 시추공간 탄성파 토모그래피가 실시되었다. 이 논문은 탄성파 토모그래피에 대한 예비적인 결과들이다. 시추공간 탄성파 토모그래피 측정이 3 회에 걸쳐 실시되었는데, 한 번은 기준 조사로서 주입 전에, 나머지 두 번은 모니터링 조사를 위해 주입 중에 이루어졌다. 모니터링 조사로부터의 속도 분포도를 기준 조사 속도 분포도와 비교하여 속도 차 분포도가 만들어졌다. 속도 차 분포도는 주입된 $CO_2$가 퍼져있다고 예상되는 주입정 주변 대수층 부분에서 소도 감소 지역을 보여준다. 비록 탄성파 토모그래피가 $CO_2$주입에 따른 속도 감소 지역을 제공할 수 있었지만 속도 차 분포도에서 다소 이상한 속도 분포 지역이 관측되었다. 그러한 현상의 발생을 조사하기 위해서 조사 지역을 모사하는 수치모형 실험을 수행하였다. 그 결과 우리는 속도 차 분포도에서 발생한 이상한 속도 분포는 인위적인 오차이거나 이 지역에서 행해진 시추공간 탐사의 송수신기 배열에 의한 고스트라고 확신할 수 있었다. 토모그래피에 의해서 얻어진 최대 속도 감소 비율은 음파검층에 의해 관측된 것보다 아주 작았다. 비록 탄성파 토모그래피에 대한 수치모형 실험에 의해서도 불일치가 확인되었으나 음파검층에 의해 획득한 속도 값에 비교될 수 있는 좀 더 정확한 속도 값을 얻기 위해 앞으로 더 많은 연구가 필요하다.

• 지질공학
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• 제28권2호
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• pp.133-160
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• 2018

신기후체제 출범 이후 온실가스 감축목표 달성을 위한 대규모 $CO_2$ 직접 감축의 거의 유일한 방안으로 알려져 있는 대용량 $CO_2$ 지중저장의 중요성이 강조되고 있다. 포항 분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증사업은 대규모 $CO_2$ 저장 사업에 필요한 핵심 기술을 우선적으로 확보하기 위해 추진하고 있는 연구개발 사업이다. 국내 저장 실증을 위한 $CO_2$ 저장소 확보를 위해 2010년부터 3년간 육상-연안 $CO_2$ 저장소 탐사 연구 과제를 수행하여, 한반도 동남부 육상 및 연안에 걸쳐 발달하고 있는 포항분지를 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 후보지역으로 선정한 바 있다. 2013년부터는 포항분지 해상 지층을 대상으로 저장소 탐사, 탐사시추, 저장소 특성화, 저장 설계, 플랫폼 설계 및 설치, 주입공 시추 및 완결, 주입설비 설치, 주입 및 모니터링 등의 개별 기술 개발을 수행하였으며, 2017년 초 국내 기술력을 기반으로 해저 실증 저장소에 국내 최초로 $CO_2$ 시험주입 실증에 성공하였다. 향후에는 $CO_2$ 저장소 연속 운전 실증을 위한 수송체계 구축과 저장소 운영체계 확립 연구를 진행할 계획이다. 안전하고 효율적인 저장소 운영을 위해 상시 주입 모니터링 및 정기적인 거동 누출 환경 모니터링을 수행할 계획이며, 이를 위한 주입 전 모니터링을 완수하고 모니터링 체계를 구축하였다. 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구를 통해 국내 대규모 CCS 통합실증 및 상용화 사업에 필요한 핵심적 $CO_2$ 저장 기술을 자립화 하였고, 성공적인 시험 주입으로 대규모 $CO_2$ 지중저장 사업의 기술적 경험적 기초를 확보하였다. 또한 본 연구 사업은 국제적으로 점차 확대되고 있는 $CO_2$ 지중저장 기술 시장에서 우리나라의 기술 경쟁력을 확보하는데 기여할 것으로 기대된다.