• 제목/요약/키워드: $CO_2$fixation

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국내 산업 여건을 고려한 $CD_{2}$ 저장 방안으로서 광물 탄산화 기술의 타당성 (Feasibility of Mineral Carbonation Technology as a $CD_{2}$ Storage Measure Considering Domestic Industrial Environment)

  • 한건우;이창훈;전희동
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제49권2호
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    • pp.137-150
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    • 2011
  • $CO_{2}$를 탄산염의 형태로 고정화하는 광물 탄산화 기술은 $CO_{2}$ 지중 저장의 대안 기술의 하나로 중소규모로 $CO_{2}$ 저장을 실현할 수 있는 기술로 여겨지고 있다. 이 연구에서는 광물 탄산화 기술의 전세계적인 연구 개발 동향을 파악하고, 특히 우리 나라의 지질 및 산업 여건을 고려할 때 $CO_{2}$ 광물 탄산화가 $CO_{2}$ 저감 대책이 될 수 있는지에 대한 기술적 및 경제적 타당성을 검토하였다. 그 결과 국내에서는 연간 1,200만톤 이상의 $CO_{2}$를 고정화할 수 있는 산업 부산물이 발생하고 있으며, 이를 광물탄산화에 이용한다면 $CO_{2}$ 광물탄산화는 유망한 $CO_{2}$ 저감 방안이 될 수 있을 것으로 기대된다. 이 기술의 경제성 증대를 위해서는 산업 부산물의 전처리, 금속 용출액 및 용출 방법, 고속 탄산화 기술 개발, 공정열의 이용 극대화, 생성된 탄산화물의 부가가치 향상 등의 분야에서 향후 추가적인 연구 개발이 필요할 것으로 판단된다.

순차적화학추출법을 사용한 방사성핵종의 사암에 대한 수착유형 평가 (Differentiation of Sorptive Bindings of Some Radionuclides with Sequential Chemical Extractions in Sandstones)

  • Park, Chung-Kyun;Hahn, Pil-Soo;Park, Hun-Hwee
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제26권4호
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    • pp.461-470
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    • 1994
  • 방사성 코발트, 스트론 , 세슘의 사암에 대한 수착특성평가 실험을 수행하였다. 수착반응속도론적 평가와 더불어 수착유형 및 가역성 등을파악하였다. 수착반응은 크게 두 단계로 나눌 수 있는데, 초기 10시간 이내에 사암외부표면에 대부분의 수착이 일어나고, 이후에는 사암입자내 미세공극을 통한 내부수착 표면으로의 확산이 수착속도 결정단계로 작용하는 과정이다. 방사성핵종이 지하매질에 수착하는 주된 수착유형을 정량적으로 평가하기 위한 방법으로서 순차적화학추출법을 도입하여 방사성핵종이 수착되어 있는 사암에 대해 탈착 실험을 수행하였다. 특히 이온교환되어 있는 세슘을 탈착시키기 위해 염화칼륨 용액으로 추출하는 공정을 도입하였다. 본 연구에서 고려한 수착유형은 지하수조건에서 가역적 수착, 이온 교환, 철망간산화 /산수소화물과의 결합, 비가역적 고착등이다. 스트론튬은 사암표면에 상대적으로 반응이 빠르고 가역적인 이온교환반응을 하였다. 코발트와 세슘은 복합적인 수착반응 양상을 보였다. 코발트의 경우, 주된 수착유형은 철망간산화 /산수소화물과의 결합이고, 비가역적인 고착도 상당비율 일어났다. 세슘의 경우, 비가역적 고착이 주된 수착유형이였으며, 이온교환도 상당비율 일어났다. 그러므로, 수착반응의 가역성 및 이동성은 스트론튬 > 코발트 > 세슘 순이였다.

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보리 엽의 $^{14}CO_2$ 고정과 동화산물의 전환 ($^{14}CO_2$ Fixation and Assimilate Transformation in Barley Leaves)

  • Paek, Kee-Yoeup;Lee, Sung-Sik
    • 한국작물학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.64-69
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    • 1988
  • 보리(Hordeum vulgare)의 유묘이 $^{14}$ co$_2$를 10분 및 30분간 처리한 후 잎을 채취하여 아미노산, 당, 인산염 및 유기산과 같은 수용성 대사물질을 분석하였다. 배양기간에 따른 label 정도는 비슷하였으나 종류와 양에 있어서는 차이가 있었다. 10분 처리시에는 아미노산 분획보다 중성분회(당, 인산염에스퇴르 및 유기산)에서 label 양이 4.5배 증가하였으나 30분 처리시에는 1.7배로 감소하였다. 당분획에 있어서는 처리 시간이 길어짐에 따라 label 양이 약간 증가 하였으나 아미노산 분획에 있어서는 양과 질적으로 label 양이 현저히 증가하였다. 탄소 동화율은 10분에서 30분으로 길어질수록 현저히 감소하였다(0.125대 0.034와 0.042 mole $CO_2$/mg 엽록소/분).

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Immobilization and Performance of Penicillin G Acylase on Magnetic Ni0.7Co0.3Fe2O4@SiO2-CHO Nanocomposites

  • Lv, Zhixiang;Yu, Qingmei;Wang, Zhou;Liu, Ruijiang
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제29권6호
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    • pp.913-922
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    • 2019
  • Magnetic $Ni_{0.7}Co_{0.3}Fe_2O_4$ nanoparticles that were prepared via the rapid combustion process were functionalized and modified to obtain magnetic $Ni_{0.7}Co_{0.3}Fe_2O_4@SiO_2-CHO$ nanocomposites, on which penicillin G acylase (PGA) was covalently immobilized. Selections of immobilization concentration and time of fixation were explored. Catalytic performance of immobilized PGA was characterized. The free PGA had greatest activity at pH 8.0 and $45^{\circ}C$ while immobilized PGA's activities peaked at pH 7.5 and $45^{\circ}C$. Immobilized PGA had better thermal stability than free PGA at the range of $30-50^{\circ}C$ for different time intervals. The activity of free PGA would be 0 and that of immobilized PGA still retained some activities at $60^{\circ}C$ after 2 h. $V_{max}$ and $K_m$ of immobilized PGA were 1.55 mol/min and 0.15 mol/l, respectively. Free PGA's $V_{max}$ and $K_m$ separately were 0.74 mol/min and 0.028 mol/l. Immobilized PGA displayed more than 50% activity after 10 successive cycles. We concluded that immobilized PGA with magnetic $Ni_{0.7}Co_{0.3}Fe_2O_4@SiO_2-CHO$ nanocomposites could become a novel example for the immobilization of other amidohydrolases.

2009년 우리나라 농경지 토양에서의 N2O 배출량 평가 (Assessment on Nitrous oxide (N2O) Emissions of Korea Agricultural Soils in 2009)

  • 정현철;김건엽;이덕배;심교문;이슬비;강기경
    • 한국토양비료학회지
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    • 제44권6호
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    • pp.1207-1213
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    • 2011
  • 우리나라 농경지에서의 $N_2O$ 배출량을 1996과 2006 IPCC 방법론에 준하여 직접배출과 간접배출로 구분하여 산정하였다. 배출량 산정을 위한 활동자료는 농림수산식품부의 농림수산식품통계연보를 활용하였고, 배출계수는 1996 IPCC와 2006 IPCC에서 제시하고 있는 기본계수를 활용하였다. 직접배출량을 질소 투입원별로 산정한 결과 논과 밭에서 화학비료 시용에 의한 $N_2O$ 배출량은 각각 159,579 $CO_2$-eq Mg과 976,460 $CO_2$-eq Mg이었고, 축산분뇨 시용에 따른 $N_2O$ 배출량은 1,465,363 $CO_2$-eq Mg이었다. 두과작물의 질소 고정에 따른 $N_2O$ 배출량은 52,395 $CO_2$-eq Mg이었고, 작물잔사 환원에 의한 $N_2O$ 배출량은 14,562 $CO_2$-eq Mg 이었다. 간접배출에 의한 $N_2O$ 배출량을 대기 유출과 수계 유출로 구분하여 산정된 양은 각각 1,415,881 $CO_2$-eq Mg과 1,864,043 Mg이었다. 우리나라 농경지의 $N_2O$ 총배출량은 5,948,284 $CO_2$-eq Mg으로 직접배출량은 44.9%, 간접배출량은 55.1%를 차지하였으며, 경종부문 온실가스 전체 배출량의 48.7%를 점유하였다.

실내 환경 개선에 적합한 식물 선발을 위한 온도, 광도, 이산화탄소 농도에 따른 관엽식물들의 생리적 반응 (Plant Physiological Responses in Relation to Temperature, Light Intensity, and CO2 Concentration for the Selection of Efficient Foliage Plants on the Improvement of Indoor Environment)

  • 박신애;김민지;류명화;오명민;손기철
    • 원예과학기술지
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    • 제28권6호
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    • pp.928-936
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    • 2010
  • 본 연구는 관엽식물 8종을 선정하여 온도, 광도, 이산화탄소 농도에 따른 식물의 광합성률을 포함한 생리반응을 살펴 보고, 그에 따른 실내 환경 개선에 효과적인 식물을 구명하고자 실시하였다. 식물재료로는 헤데라, 벤자민 고무나무, 파키라, 스파티필름, 시서스, 디펜바키아, 스킨답서스, 싱고니움을 사용하였으며, $16^{\circ}C$$22^{\circ}C$ 온도조건하에서 광도는 PPFD 0, 25, 50, 75, 100, 150, 300, 또는 $600{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 수준으로, 이산화탄소 농도는 0, 50, 100, 200, 400, 700, 또는 $1,000{\mu}molCO_2{\cdot}mol^{-1}$의 수준으로 조절하여 휴대용 광합성 측정기(Li-6400, Li Cor, USA)로 관엽식물들의 광합성 효율과 증산율을 측정하였다. 광도, 엽육내 이산화탄소 농도 변화, 그리고 온도에 따른 관엽식물들의 광합성 반응은 매우 다양했다. 약광(PPFD $0-100{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)에서의 광합성 능력을 나타내는 순양자수율은 디펜바키아를 제외한 대부분의 종에서 높게 나타났으며, 고광(PPFD $200-600{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)에서는 헤데라, 벤자민 고무나무, 파키라, 스파티필름이 높은 광합성능력을 나타내었다. 이산화탄소를 고정하는 암반응과 관련된 탄소고정효율은 시서스와 싱고니움을 제외한 6종의 관엽식물들에서 비교적 높게 나타났다. 고농도의 이산화탄소에서 광합성률이 높은 식물은 헤데라와 스파티필름이었으며, $22^{\circ}C$에서 자란 벤자민 고무나무와 파키라도 높은 광합성률을 보였다. 한편, 헤데라, 스파티필름은 증산율도 높게 나타났다. 따라서 저광, 고농도의 이산화탄소, 낮은 상대습도가 특징인 일반 가정이나 사무실 같은 실내 환경을 고려했을 때 헤데라, 벤자민 고무나무, 파키라, 스파티필름 등을 이용하는 것이 실내 환경 개선에 효과적이라고 판단되었다.

촉매를 이용한 이산화탄소 고정화 및 고리형 카보네이트 합성반응에 대한 계산화학적 해석 (Computational Chemistry Study of CO2 Fixation and Cyclic Carbonate Synthesis Using Various Catalysts)

  • 안혜영;김민경;정희철;엄기헌;원용선
    • 청정기술
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    • 제22권1호
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    • pp.35-44
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    • 2016
  • 본 연구에서는 이론화학 또는 분자모델링이라 불리는 계산화학을 기존에 연구된 촉매반응 실험결과를 해석하는 데 접목시켜 보았다. 온실효과의 주범인 이산화탄소를 에폭사이드와 반응을 통해 고정화하고 카보네이트를 생성하는 반응을 선택하였는데 이 반응은 활성화 에너지(55~59 kcal/mol)가 높아 촉매의 사용이 불가피하다. 많은 기존 연구들 중에 ZIF-90/ionic liquid immobilized ZIF-90 (IL-ZIF-90), polystyrene-supported quaternized ammonium salt, KI/KI-glycine, dimethylethanolamine (DMEA)를 촉매로 사용한 경우에 대해 반응의 각 단계를 계산하여 반응의 경로를 예측하고 단계별로 구한 에너지를 바탕으로 에너지도를 구성함으로써 실험결과를 열역학적으로 해석하였다. ZIF-90/IL-ZIF-90과 KI/KI-glycine의 경우는 실험적으로 후자들이 상대적으로 높은 수율을 얻었는데 계산 결과 활성화에너지가 낮아진 이유가 아니라 전자들의 경우 반응 중간체가 높은 에너지를 가져 반응물로 되돌아가는 역반응에 의해 정반응의 진행이 방해를 받은 것으로 밝혀졌다. DMEA를 촉매로 사용하였을 경우는 활성화 에너지를 ~42 kcal/mol로 낮춰줌으로써 금속이나 할로겐염 없이도 촉매의 활성이 잘 일어남을 증명하였다. 폴리스티렌(polystyrene)으로 지지된 quaternized 암모늄염 촉매의 경우 클러스터 가정을 사용하여 계산을 진행하였으며 암모늄염의 -NH기와 에폭사이드의 O 원자 사이의 상호작용의 가능성을 확인할 수 있는 반응경로를 제시하였다.

관형 광생물 반응기에서의 Spirulina platensis 성장 특성 연구 (The Growth Characteristics of Spirulina platensis in Cylindrical Photobioreactor)

  • 김용상;박호일;김동건;박대원
    • KSBB Journal
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    • 제18권4호
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    • pp.277-281
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    • 2003
  • 관형 광생물 반응기를 이용하여 반응기내로 들어가는 $CO_2$ 혼합기체의 농도와 유속에 따른 S. platenis 성장 특성을 분석하였다. S. platensis 성장 곡선을 분석한 결과 3% $CO_2$ 혼합기체를 150 ml/min의 유속으로 흘려 줄 때 가장 빠른 성장 특성을 보여 주었다. 반면 6% $CO_2$ 혼합기체 50 ml/min 경우는 본 실험 조건 중 S. platenis 성장에 유리하지 않음을 알 수 있었다. 시간에 따른 접종 배지의 pH 변화를 분석한 결과 관형 광생물 반응기내로 흘려주는 유속에 상관없이 $CO_2$ 혼합기체 농도에 따라 일정한 pH를 형성함을 알 수 있었다. 이는 접종 배지내에 일정하게 흘려주는 $CO_2$ 기체로 인해 배지내에 탄산염 시스템이 형성됨을 예측할 수 있었다. 또한 시간에 따른 비성장 속도를 분석한 결과 모든 실험 조건에서 지수성장기 동안 비성장 속도가 감소하는 경향을 보였으며 이는 광합성 미세조류인 S. platenis의 농도 증가가 오히려 관형 광생물 반응기로 복사되는 빛 에너지의 투과도를 약화시켜 S. platenis의 성장을 저해 한다고 볼 수 있다.

흰가루병에 대해 성체식물 저항성을 지닌 봄보리에서 $^{14}CO_2$ 동화와 $^{14}C-$동화산물의 대사 ([ $^{14}CO_2$ ] Assimilation and Metabolism of $^{14}C-$Assimilates in Whole Plants of Spring Barley In Relation to Adult-Plant Resistance to Powdery Mildew)

  • 황병국;이벤탈;하이테프스
    • 한국식물병리학회지
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    • 제2권1호
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    • pp.22-30
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    • 1986
  • 흰가루병에 대하여 감수성인 봄보리품종 Peruvian과 성체식물 저항성품종 Asse의 4엽기에서 흰가루병에 감염되었을 때 $^{14}CO_2$동화와 $^{14}C-$동화산물의 대사변화를 연구하였다. 건전식물에서는 Peruvian과 Asse간에 $^{14}CO_2$동화와 $^{14}C-$동화산물 대사에서 차이가 어 없었다. 감염된 엽수가 늘어남에 다라 이들 두 품종에서 $^{14}CO_2$ 동화와 동화산물의 이행량은 감소하였다. 감염정도가 같을때도 Asse보다 Peruvian에서 $^{14}CO_2$동화가 더 감소되었다. 흰가루병이 감염되지 않은 제4엽에서도 $^{14}CO_2$고장이 줄어들었고, Peruvian에서 더 줄었다. 아래 3엽이 감염되었을 때 감염되어 있지 않는 상위 제4엽에서 fructose, glucose등의 탄수화물로 $^{14}C$가 결합되는 것을 억제하였고 Asse보다 Peruvian에서 억제가 더 컸다. 감염된 제3엽에서도 탄수화물내에 $^{14}C$이 줄어들었으나 Peruvian에서 $^{14}C$로 표식된 fructose, glucose함량이 더 높았다. 모든 식물기관에 $^{14}C$-유기산합성이 촉진되었고 Asse보다 Peruvian에서 합성이 더 뚜렷하였다. 감염된 제3엽이나 건전제4엽에서 $^{14}C$이 아미노산으로 결합되는 것이 증가하였으나 엽초로 이동은 감소되었다. 이들 잎에서 어떤 $^{14}C$-아미노산은 Asse보다 Peruvian에 더 많이 축적되었다.

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A Model for Predicting the Effect of Increasing Air Temperature on the Net Photosynthetic Rate of Quercus mongolica Stands

  • Ihm, Byung-Sun;Lee, Jeom-Sook;Kim, Jong-Wook;Kim, Joon-Ho
    • Journal of Ecology and Environment
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    • 제30권1호
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    • pp.1-7
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    • 2007
  • A model was developed to predict the effects of rising air temperature on net photosynthetic rate of Quercus mongolica stands at Mt. Paekcheok-san, Kangwon-do in South Korea. The PFD (Photon flux density) and air temperature were determined from weather data from the research site and the Daegwallyeong meteorological station and gas exchange or release responses of each tree component were measured. Using these data, we simulated the effects of increases in mean annual air temperatures above current conditions on annual $CO_2$ budget of Q. mongolica stands. If mean annual air temperature is increased by 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 or $3.0^{\circ}C$, annual net photosynthetic rate will be increased by 8.8, 12.8, 14.5, 12.6, 9.2 and 1.0 ton $CO_2\;ha^{-1}yr^{-1}$ respectively. Simulations indicate that changes in air temperature will have a major impact on gas exchange and release in Q. mongolica stands, resulting in a net increase in the rate of carbon fixation by standing crops.