• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2018년도 춘계학술발표회
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• pp.54-54
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• 2018

억새(Miscanthus spp.)는 우리나라 등 동아시아가 원산이며 바이오매스량이 많아 바이오에너지 원료작물로서 잠재성이 크기 때문에 2세대 바이오에탄올 생산 원료로 주목을 받고 있고, 축산깔개 및 토양개량제 등으로도 이용되고 있다. 미국과 유럽 등에서는 생태계 교란 방지를 위해 4배체 물억새(M. sacchariflorus)와 2배체 참억새(M. sinensis)의 종간 교잡 이질 3배체인 불임성 억새(M. x giganteous)을 주로 재배하고 있으나, 단일 유전형의 품종으로 병해충과 자연재해에 취약하여 다양한 억새 품종의 개발이 시급한 실정이다. 본 연구는 억새를 재료로 하여 반수체 및 배수체 확보를 통한 배수성 별 특성 평가와 함께 기내배양을 통해 탈분화 및 재분화 시스템을 구축하여 억새의 육종 효율을 높이기 위해서 실시하였다. 억새 종자로부터 캘러스의 유도는 MS배지와 N6배지에 1mg/L 2.4-D를 첨가하였을 때 비배발생 캘러스(nonembryogenic callus)가 유도되었고, N6배지에 3~5 mg/L 2,4-D를 첨가하였을 때 배발생 캘러스(embryogenic callus)가 발생하였다. MS배지보다는 N6배지에서 캘러스 유도율이 높았으며, 식물생장조절제로 2,4-D와 BA 조합처리 보다 2,4-D 단용 처리하였을 때 캘러스 유도율이 더 높았다. 억새 종에 따른 캘러스 유도율은 물억새가 25.2~49.3%, 참억새는 30.3~52.0%였고 거대억새는 62.6~81.1%로 나타났다. 억새 신초 및 줄기로부터의 캘러스 유도율은 물억새가 4.4~17.2%, 참억새는 1.8~7.7%, 거대억새는 15.3~19.9%로 나타나 종자에 비해 매우 낮았다. 미성숙화기로부터의 캘러스 유도는 억새 종에 따른 차이가 없었으며, 3mg/L 2,4-D 첨가 배지에서 캘러스 유도율이 비교적 낮았고(60~80%), 1mg/L와 5mg/L의 2,4-D가 첨가된 배지에서 캘러스 유도율이 높게(90~95%) 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제26권1호
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• pp.41-50
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• 2024

식물 미생물 연료전지(P-MFC)는 식물과 근계의 미생물 군집에서 전기를 생성하는 바이오매스 활용 에너지 기술로 지속가능한 환경을 고려하는 자연기반해법의 적정기술이다. 국내 수변공간에 적합한 P-MFC 기술 개발을 위해서는 국제적인 연구 동향에 대한 분석이 선행되어야 할 필요가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 Web of Science에서 조회되는 P-MFC 관련 연구논문 총 700편을 대상으로 동시 출현단어 분석 프로그램인 VOSviewer을 사용해 핵심 키워드를 도출하고 연구 동향을 분석하였다. 분석 결과, 첫째, P-MFC 관련 연구는 1998년부터 지속적으로 증가하고 있으며 특히 2010년대 중후반부터 크게 증가 추세에 있다. 국가별 논문 투고 수는 '중국'-'미국'-'인도' 순으로 가장 많았으며 2010년대 이후 P-MFC에 관해 관심이 커지기 시작해 수변공간과 습지 환경이 풍부한 필리핀, 우크라이나, 멕시코 등의 나라에서도 게재 수가 늘어나고 있는 것으로 나타났다. 둘째, 기간별 연구 경향의 경우, 1998년~2015년에는 다양한 환경에서 미생물 연료전지의 성능 검증에 대한 연구가 주를 이루었다. 2016년~2020년에는 미생물 연료전지 사용의 구체적인 조건, P-MFC의 구조 및 발전 방식과 관련된 연구가 주를 이루었다. 2021년~2023년에는 P-MFC 발전 과정의 제약 요소와 효율성 향상을 위한 구체적인 연구가 주로 진행되었다. 본 연구를 통해 파악된 P-MFC 관련 국제적 연구 동향은 향후 국내 수변공간에 적합한 기술 개발 시 유용한 자료로 사용될 수 있을 것이다. 향후 본 연구 외에 세부 분야별 연구 동향 및 수준에 대해서도 추가적인 연구가 필요하며 국내에서 P-MFC 기술의 발전과 활성화를 위해서는 현장 적용성에 대한 연구 확대와 정책, 제도적 개선도 병행되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.50-50
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• 2022

한국농어촌공사 산하의 농업용저수지 중 3786개소에 대한 수질조사를 '19년도에 실시한 결과, TOC 기준 4등급 초과 저수지 비율은 약 20%로써, 도심 근교 저수지에서 녹조현상 빈발로 인해 수질, 악취, 미관 등의 환경문제 개선 민원이 다수 발생하고 있다. 현재 녹조 발생 사후관리를 위해 주로 사용되고 있는 대형 조류제거선은 저수심 수변부에서의 적용성에 한계가 있고, Al 기반의 응집제를 사용하여 조류를 수거해서 폐기하고 있는 실정이다. (주)이엔이티는 농어촌연구원, (주)코레드, (주)삼호인넷과 함께 호소나 정체하천의 수변지역에 적용될 수 있는 저에너지형 유해조류 포집시스템 개발과, 수거된 조류부산물을 무독화하여 농업재료로 재활용하는 방안을 연구하고 있다. 저수지나 정체수역의 녹조는 바람, 수면유동 등에 의해 수변에 집적되는 특성이 있어, 인공지능 기술로 녹조현상을 감시하여 조류 밀집구간에 접근할 수 있는 자율이동식 수상이동장치를 개발 중이다. 수상이동장치는 조류포집장치를 탑재하기 위한 부력체, 원격 운전이 가능한 무인항법장치, 수변식생대 및 저수심지역 이동을 고려한 수차방식 추진체, 전체 장치의 전원 공급을 위한 고성능 배터리 등으로 구성하여 상세 도면 설계를 진행하고 있다. 조류포집장치에는 표층에 주로 분포하는 남조류를 선택 흡입하는 포집 부표를 적용하였고, Al계 응집제 사용을 배제한 분리막 실험을 통해 침지형 막분리조 및 가압형 농축조를 설계하였다. 유해조류 포집 및 농축은 수상에서 이동체에 탑재하여 이뤄지고, 육상에서는 자원 회수가 가능하도록 회분식 응집공정으로 구분하였다. 조류 밀집지역에서 수거된 조류의 무독화 및 농업재료 자원화 타당성 평가를 위해 특용 버섯균주를 활용한 시료별 분석항목을 선정하고 실험 매트릭스에 따라 실증실험을 수행하였다. 수거조류를 전처리하여 성분 및 발열량을 분석하고 버섯재배 전후의 마이크로시스틴 독소(LR, RR, LR)를 포함한 성분 분석을 수행하여, 고체연료, 비료 및 사료로 활용방안을 검토하였다. 무인자율이동 조류포집장치는 실증화 규모로 제작하여 기선정된 테스트베드에서 현장적용성 평가를 수행할 예정이다. 본 연구를 통해 개발된 유해조류 포집 시스템은 기존의 녹조제거 방안을 보완하여 정체수역의 생태계 복원 및 친수공간의 환경개선 등에 적용되며, 무독화가 입증된 유해조류의 농업재료 자원화 기술은 고부가 상품 개발 및 환경폐기물 감축에 활용될 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권6호
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• pp.821-825
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• 2014

바이오매스의 수증기 가스화 특성을 고온 영역에서 살펴보고자 열중량 분석기(thermobalance)에서 톱밥 촤의 수증기 가스화 연구를 수행하였다. 반응 온도를 $850^{\circ}C$에서 $1400^{\circ}C$까지 수증기 분압을 0.3, 0.5, 0.7 atm으로 변화시키며 가스화 실험이 수행되었다. 반응 kinetics 해석은 기체-고체 화학반응의 세 가지 모델이 이용되었고 이 중 modified volumetric model이 중량 변화를 가장 잘 나타내었다. 가스화 온도 $900^{\circ}C$를 기준으로 diffusion control regime과 reaction control regime의 두 단계로 가스화가 구분되었으며 이때 각각의 regime에 대하여 활성화에너지와 빈도인자를 도출하고 수증기 분압의 영향을 살펴보았다. 가스화와 동시에 수성가스화 변환반응이 진행되어 생성기체의 $H_2$ 농도가 CO에 비하여 2배 정도 높은 값을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제19권2호
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• pp.179-184
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• 2008

숙신산은 식품, 의약, 화장품 등의 생산에서 중요한 화학물질로 부각되고 있으며, 향후 많은 분야에 사용될 가능성이 큰 원료물질이다. 일반적인 화학합성법과는 달리, 바이오매스와 환경 친화적 생물공정에 의해 생산되는 숙신산은 주로 염의 형태로 존재하므로 무기이온 제거를 위한 후속공정으로 전기투석공정이 반드시 필요하다. 전기투석 공정의 최적화를 위해 전압, 농도, pH 등의 인자 중에서 반응변수(response)인 탈염도 및 에너지 소비량에 영향을 주는 인자 선정 및 그 중요도 분석을 실험계획법을 이용하여 수행하였다. 2 수준 3인자 완전 요인 설계표에 의거하여 실험을 수행하였고, 실험결과의 미니탭 분석을 통해 전압이 가장 중요도가 큰 인자임을 알았다. 또한, 반응변수 최적화 도구를 이용하여 반응변수의 목표 값을 만족시키는 인자의 최적 조합을 찾고자 하였다. 한편, 전하를 띄지 않는 발효잔류물이 탈염에 미치는 영향을 조사하기 위해 농축 발효 옥수수 침출물, 이스트 추출액, 덱스트로즈 등의 함량에 따른 숙신산염의 탈염도 변화를 고찰하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제57권6호
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• pp.9-20
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• 2015

The demand of renewable energy is expected to grow in the long run in spite of current stable lower oil prices. Energy consumption for heating in horticulture greenhouse is large and affects the profits of the farms. This study analyzed the availability of biomass in rural area and proposed the strategies for utilizing the biomass for greenhouse heating. Data reveal the annual average fuel consumption in greenhouses is about 78 TOE/ha. Considering biomass resource in rural areas, agricultural residues are not sufficient to meet the biomass demand from greenhouses. Therefore it is recommended to secure further biomass including wild herbaceous biomass and woody biomass from forest. Based on the conditions of biomass gasification equipment investment and fuel prices, maximum allowable price of biomass turned out about 100,000 KRW/t to be competitive to kerosine. Biomass supply chain should be established for facilitating biomass trading between biomass consumers and biomass producers such as farmers who provide crop residues. An online trading system is an example of the system where consumers who utilize biomass make payments to suppliers and get the information about the biomass. Intermediate collection storages are required to store biomass from distributed sources. Operation of biomass heating systems in demonstration greenhouses is necessary to get information to refine and further develop commercial biomass heating systems. Relatively large greenhouses are desirable to have biomass heating systems for economic viability. The location of the greenhouse farms should be selected within the area where enough biomass resources are available for feeding the biomass facility.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.465-469
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• 2013

본 연구는 반탄화된 OPF(oil palm fronds)의 연료로써 이용가능성을 알아보았다. OPF는 200, 250, 300, $350^{\circ}C$에서 각각 1시간과 2시간 동안 반탄화를 진행하였다. 반탄화된 OPF는 온도가 높아짐에 따라 그리고 반탄화 시간이 증가됨에 따라 발열량이 증가하였다. 또한, 반탄화 시간보다는 반탄화 온도가 더 중요한 요소였다. 하지만 반탄화 온도가 높아질수록 반탄의 수득률이 감소함으로 적절한 반탄화 온도가 요구되었다. $250^{\circ}C$에서의 반탄화로는 헤미셀룰로오스의 분해가 상당히 진행되고 $300^{\circ}C$에서는 셀룰로오스의 분해까지도 거의 진행됨을 OPF의 열분해 거동으로부터 알 수 있었다. 또한, 반탄화된 OPF는 바이오매스의 grindability를 향상시킴으로 분쇄에 소모되는 에너지를 감소시킴을 예측할 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.321-326
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• 2022

이 연구는 바이오매스를 원료로 사용하여 에너지화하는 열병합 발전소가 최근 전 세계적으로 많은 관심을 받고 있고 국내에서도 점차 증가하고 있는 추세에 있으며 이로 인하여 발생하고 있는 바닥재를 콘크리트용 잔골재로서 활용하기 위한 가능성을 확인하기 위하여 기초 물성 및 안정성 평가 실험을 수행하였다. 표준사 28일 기준 압축강도와 비교하여 목재칩 골재는 111 %, 표준사 56일 기준 길이변화율과 비교하여 목재칩 골재는 89 %, 폐기물공정시험 결과 폐기물관리법 시행규칙에 따른 유해물질의 기준 미만을 모두 충족하여, 열병합발전소로 인하여 발생하는 바닥재를 콘크리트용 잔골재로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국작물학회지
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• 제56권4호
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• pp.299-307
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• 2011

본 연구는 수도권 매립예정 간척지 중 대규모의 유휴지에 농촌진흥청 국립식량과학원에서 특허 출원한 물억새의 일종인 거대억새1호, 간척지 자생 물억새 및 자생 갈대의 에너지 작물을 바이오에너지 생산 목적으로 쓰레기 매립 예정지에서 재배한 최초의 연구로서 매립예정 간척지의 적응성 및 활용가치가 높은 에너지 작물을 선정함과 동시에 간척지 토양의 하수슬러지 고화물 처리로 인한 에너지 작물의 생육 상태 모니터링 및 토양화학성의 변화를 조사하였다. 1. 각 시험구의 토양 pH범위는 6.7~8.3이었으며 하수슬러지 고화물을 처리한 시험구는 원지반토보다 낮은 pH를 나타내었다. 원지반토의 염농도는 하수슬러지 고화물을 처리한 시험구에 비해 높은 치환성 나트륨 함량을 보이며 높은 염농도를 나타내었다. 2. 하수슬러지 고화물 처리구의 토양 유기물 함량은 재식 초기에는 원지반토에 비해 4배와 7배 높았고, 생육후기에도 2.9~5.6%로 원지반토의 0.75%에 비해 많았다. 3. 각 시험구의 에너지 작물 생육조사결과 거대억새1호가 다른 에너지 작물에 비해 간척지 토양에 하수슬러지 고화물을 투입한 시험구에 대한 적응력이 우수한 것으로 판단되었다. 4. 간척지에 하수슬러지 고화물의 투입으로 인하여 염해 완충능이 향상되는 등 토양이화학성이 개선되었으며, 에너지 작물의 생육이 원지반토에 비해 양호했던 점을 보아 매립예정 간척지의 토양 복토제로서 활용 가능성을 확인하였다. 5. 각 시험구의 에너지 작물 수확 후 마른줄기 수량을 조사한 결과 거대억새1호는 타 에너지 작물에 비해 가장 높은 바이오매스량을 나타내며, 거대억새1호는 바이오에너지 생산을 위한 최적의 에너지 작물임을 확인하였다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.34-34
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• 2017

목질계바이오매스 중 목재펠릿은 '탄소중립(Carbon Neutral)' 연료로써 온실가스 감축 의무에 대응 가능한 에너지원이다. 하지만 목질계바이오매스 연소 시 발생되는 타르는 보일러 내부에 누적되어 효율을 감소시킨다. 타르 및 연소 불꽃에 의한 효율 감소를 최소화하기 위해 반대측면에 내화재(Castable)를 적용하여 실험하였으며 시뮬레이션을 이용하여 구조변경 분석이 실시되었다. 적용된 내화재는 비중이 낮고 단열성이 우수하여 열손실을 막아 연료비 절감의 효과를 가져 오며, 연소실 내부 청소 면적 감소로 인한 경제적 효과도 기대 할 수 있다. 분석결과를 이용하여 최적화된 펠릿보일러가 제작되었으며, 실험을 통하여 200시간 가동 후 열효율 감소량이 나타났다. 단위시간별 동일한 외부환경(산화제량, 부하, 주변 온도, 펠릿소비량)에서 실험이 진행 되었으며, 타르생성이전(Non-tar), 이후(Tar-existence) 보일러의 열효율 성능 비교실험이 실시되었다. 실험결과 타르생성이전 조건에서 구조변경 전 후 보일러의 열효율은 각각 91.87%, 90.73%로 확인되었으며, 타르생성이후 조건에서 각각 82.68%, 83.27%의 열효율을 확인하였다. 타르생성이전 대비 이후 조건에서 열효율 감소량은 각각 9.19%p, 7.46%p로 구조변경 전 대비 변경 후 보일러의 열효율이 약 1.73%p 더 적게 감소됨을 확인되었으며, 시뮬레이션 결과 타르생성이전 조건에서 구조변경 전 후 보일러의 효율은 각각 91.83%, 92.05%로 확인되었으며 타르 생성이후 조건에서 각각 85.25%, 87.43%의 열효율을 확인하였다. 타르생성이전 대비 이후 조건에서 열효율 감소량은 각각 6.58%, 4.62%로 구조변경 전 대비 변경 후 보일러의 열효율이 약 1.96%p 더 적게 감소됨을 확인하였다.