• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.975-984
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• 2018

급속열분해 바이오오일은 사용 용도를 제한하는 바람직하지 않은 많은 특성을 가지고 있다. 낮은 산도, 불안정성, 수분과 산소 함량, 식성 증가, 저장동안에 중합 및 낮은 발열량이 적용을 제한하는 주요 특징이다. 에스터 반응을 이용한 공비 수분 제거는 이 모든 특성을 개선할수 있다. 본 연구에서는 바이오오일의 특성 변화를 알아보기 위하여 0.3~1.4 mm 크기의 신갈나무 시료 500 g을 $550^{\circ}C$에서 2초 동안 급속열분해하여 바이오오일을 제조하였다. 제조된 바이오오일을 감압(100 hPa) 조건에서 30 min 동안 비휘발성 알콜인 n-butanol 처리하였다. 제조 오일의 수분, 점도, 고위발열량, 산도, FT-IR 및 GC/MS을 분석하였다. 수분은 91.4 % 감소(from 31.5 % to below 2.7 %), 점도는 65.8 % 감소(from 36.5 to 12.5 cP), 발열량은 96.8 % 증가(from 3,918 to 7,712 kcal/kg), 산도는 1.3 증가했다(from 2.7 to 4.0). FT-IR 및 GC/MS 분석결과 불안정한 산성물질, 알데히드, 케톤 및 저급 알콜이 안정된 목표 물질로 변환한 것으로 나타났다. 특히 실험 수행 과정에서 급속열분해 바이오오일의 수분 함량이 상당히 감소했다. 이렇게 개선된 품질 개선된 급속열분해 바이오오일은 표준보일러와 열병합발전소(CHP)의 연료로 이용이 가능하다.

• 분석과학
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• 제32권1호
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• pp.17-23
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• 2019

질소산화물(NOx)은 인위적 배출원(화석연료 연소, 이동오염원, 산업배출원 등)과 자연배출원(번개, 생물기원 토양, 산불 등)으로부터 배출된다. 질소안정동위원소를 이용한 분석 기법은 배출원의 기여도 및 추적 인자로 활용되어 왔다. 본 연구는 NOx의 특성을 보기 위하여 ${\delta}^{15}N-NO_2$를 측정하였으며 배출원의 동위원소 특성을 파악하기 위하여 수행되었다. 시료채취가 용이한 Ogawa PAS를 이용하여 대기 중 가스상 질소를 포집하여 안정동위원소를 분석하였다. 도심지역 터널내부의 평균 $NO_2$ 농도는 $3808.8{\pm}2656.5ppbv$이며, ${\delta}^{15}N-NO_2$ 값은 $7.7{\pm}1.8$‰를 나타내며 일반적인 이동오염원의 값을 나타냈다. 고속도로의 이동오염원으로부터 거리에 따른 결과, 고속도로와 인접한 지점의 $NO_2$ 농도는 $965.4{\pm}125.2ppbv$이며 ${\delta}^{15}N-NO_2$는 $5.9{\pm}1.4$‰이었고, 1.1 km 떨어진 지점의 $NO_2$ 농도는 $372.5{\pm}95.9ppbv$이며 ${\delta}^{15}N-NO_2$는 $-11.5{\pm}2.9$‰로 고속도로인근의 값이 높게 나타내었다. 고속도로부터 이동오염원 기여율을 보기 위하여 binary mixing model을 수행하였으며 고속도로와 근접할수록 기여율, 농도 및 동위원소가 높게 나타나는 경향을 나타냈다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권2호
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• pp.197-206
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• 2023

최근 국제해사기구(IMO)를 비롯한 국제사회에서 선박의 대기오염 배출 규제를 강화하고 있으며, 배기가스 배출을 줄이기 위한 친환경 선박 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 그중에서도 풍력 보조 선박추진 시스템 중 하나인 로터 세일(Rotor Sail, RS)이 다시금 주목받고 있다. RS는 선박 데크에 설치되는 원통형 실린더 장치로 마그누스 효과를 사용하여 유체 동역학적 양력을 생성하는 장치이다. 이는 차세대 친환경 보조 추진 기술 중 하나이며, RS 적용 선박을 개발한 Enercon 사(社)에서는 약 30% 이상의 연료 절감이 가능하다고 발표했다. 본 연구에서는 다중 RS를 선박에 설치할 경우 RS 간격 및 배열 형태와 같은 최적의 설치 조건을 선정하고자 하였으며, RS 배열에 따른 유동특성을 확인하기 위하여 AR(Aspect Ratio) = 5.1, SR(Spin Ratio) = 1.0 및 로터세일 지름과 엔드 플레이트 지름 비(D_e/D)= 2.0 로 고정하고 자유 유속 U = 5 m/s로 풍향은 +y 축 단방향에 대한 조건만 고려하였다. 배열 조건은 횡방향 거리는 +x 축 방향으로 3D ~ 15D까지 3D 간격으로 총 5가지 조건을, 종방향 거리는 +y 축 방향으로 5D ~ 25D까지 5D 간격으로 총 5가지 조건을 설정하였으며, 사각 형태(□)와 마름모 형태(◇) 배열에 따른 양력계수(C_L), 항력계수(C_D)와 공기역학적 효율(C_L/C_D)을 비교하였다. 결과적으로 종방향 간격에 따른 RS의 영향은 크게 차이가 없었으나, 횡방향 간격에 따른 RS 유동특성의 경우 두 RS가 바람 방향에 거의 일치할 때 RS의 상호작용 효과가 가장 크게 나타났다. 배열에 따른 RS 유동특성의 경우, 전방(0°) 방향에서 바람이 불 때 마름모 형태(◇) 배열이 RS 간의 후류 영향을 가장 덜 받는 것으로 나타났다.

• 한국석유지질학회:학술대회논문집
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• 한국석유지질학회 2001년도 제8차 학술발표회 발표논문집
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• pp.28-46
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• 2001

천연가스는 탄화수소가스와 질소$(N_2)$, 황화수소$(H_2S)$ 및 이산화탄소$(CO_2)$ 등의 혼합체로서 연소 시 공해물질이 거의 발생하지 않는 무공해 청정연료이며(Beggs, 1984), 현재 환경 문제가 전 세계적으로 급격히 대두되는 시점에서 천연가스는 그 청정성으로 인하여 사용량이 급증하고 있는 실정이다. 과거 Hubbert의 연구(Hubbert, 1974)에 의하면 천연가스는 매우 급속히 고갈되는 자원으로 평가되었으며 이러한 평가는 1980년대에 가스 가격 인상과 사용량의 제한을 유도하였다. 그 후, 지질학적 기반을 바탕으로 한 천연가스 자원 연구에서 Hubbert의 평가에 포함되지 않았던 가스 자원이 규명되었는데 이러한 새로운 가스자원은 비재래 가스 (Unconventional Gas), 기존 저류층의 추가 매장량과 심부 지역에 존재하는 심부 천연가스 (Deep Natural Gas) 등이다. 이러한 새로운 매장량의 추가로 인하여 천연가스의 미래는 밝아졌으며, 저렴한 가격의 안정된 가스 공급을 보장받게 되었다. 심부 천연가스는 15,000 ft $(4,572{\cal}m)$ 이상의 지하에 존재하는 천연가스로서 미국 지질 조사소인 U.S. Geological Survey(USGS)의 1995년 연구 결과로 볼 때, 1,412조 입방피트의 기술적으로 회수 가능한 천연가스 가운데 114조 입방피트가 심부 퇴적 분지에 존재하는 천연가스인데 이러한 심부 가스는 광범위하게 분포되어 있고 다양한 지질학적 환경을 가짐을 알 수 있다 (Kuuskraa, 1998). 심부 가스는 1995년 미국의 전체 천연가스 공급량 가운데 $6.7\%를 차지하였으며 2015년까지 $18.7\%로 증가할 전망이다 (Cochener & Brandenburg, 1998). 그러나 심부가스 개발은 성공률이 낮은 사업인데 그 이유는 투자비가 비싸고 개발하더라도 높은 비율의 비 생산정 (dry hole)이 발생하기 때문이며 그 결과 이러한 심부가스를 경제적으로 개발하기 위하여는 많은 기술적 도전을 극복하여야 한다. 본 논문에서는 이러한 낮은 성공률을 가지는 심부 가스의 개발 성공률을 증가시키기 위하여 심부 가스가 존재하는 지역의 지질학적 부존 환경 및 조성상의 특성과 생산시 소요되는 생산비용을 심도에 따라 분석하고 생산에 수반되는 기술적 문제점들을 정리하였으며 마지막으로 향후 요구되는 연구 분야들을 제시하였다. 또한 참고로 현재 심부 가스의 경우 미국이 연구 개발 측면에서 가장 활발한 활동을 전개하고 있으며 그 결과 다수의 신뢰성 있는 자료들을 확보하고 있으므로 본 논문은 USGS와 Gas Research Institute(GRI)에서 제시한 자료에 근거하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권6호
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• pp.751-755
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• 2005

화석연료의 연소에 의해 발생하는 연소배가스에 포함된 이산화탄소는 대표적인 온실 가스로 알려졌으며 지구 온난화를 방지하기 위하여 다양한 제거 및 활용 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 연소배가스에서 분리된 이산화탄소를 마그네타이트 분말을 이용하여 재활용하기 위한 방안을 찾기 위한 노력의 일환으로 수행하였다. $FeSO_4{\cdot}7H_2O$와 NaOH 수용액을 혼합하여 알칼리도를 달리하고 산화제를 달리한 다음 합성온도를 50, 80, 90, $100^{\circ}C$로 하여 마그네타이트 분말을 제조하였으며 XRD와 SEM을 이용하여 분석하였다. 산성 영역보다 염기성 영역 그리고 합성온도가 높을수록 높은 결정성을 갖는 입방정(cubic) 형태의 스핀넬 타입 마그네타이트 분말이 합성되었다. TGA를 이용하여 합성된 분말의 수소에 의한 환원 및 이산화탄소 흡수에 의한 산화특성을 연구하였다. 그 결과, 낮은 합성온도와 산성영역에서는 입방정 형태를 갖는 분말이 생성되지 않았으며 대부분 무정형의 상만이 존재하였다. 그러나 합성온도가 높고 염기성 영역으로 갈수록 높은 결정성과 입방정 형태를 갖는 입자가 나타났다. 또한, 반응 시 산화제로 산소와 공기를 사용한 경우와 질소를 사용한 경우를 비교하였을 때, 산소 함량이 높을수록 우수한 결정성을 갖는 분말이 합성되었다. 합성된 분말을 사용하여 Redox 반응을 수행한 결과, $400^{\circ}C$ 이하에서는 수소에 의한 환원과 이산화탄소 흡수에 의한 산화 반응이 거의 일어나지 않았으나, $500^{\circ}C$에서는 환원 및 산화 반응이 잘 이루어졌다. 특히, 산소를 산화제로 사용하고 염기성영역(NaOH에 대한 $FeSO_4{\cdot}7H_2O$의 몰랄농도비=2.0)에서 $100^{\circ}C$로 합성한 분말이 반응온도 $500^{\circ}C$에서 가장 높은 27.15 wt％의 환원량과 26.75 wt％의 산화량을 보였다.

• 생명과학회지
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• 제27권10호
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• pp.1152-1160
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• 2017

단세포 녹조류 균주를 경상북도 울릉군 울릉도 거북바위 주변 조수웅덩이로부터 순수분리하여 형태적, 분자적, 및 생화학적 특성을 분석한 결과 옥세노클로렐라 프로토테코이드에 속하는 것으로 밝혀졌다. 본 종은 현재까지 한국에서 공식 기록이 없는 미기록종으로 옥세노클로렐라 프로토테코이드 MM0011 균주라고 명명하였으며, 생장, 지질/광합성 색소 조성 및 바이오매스 특성에 대해 조사를 실시하였다. 분리균주는 광범위한 온도($5-35^{\circ}C$)에서 생장할 수 있었으며 1.5 M 염화나트륨 농도까지 생존할 수 있었다. 가스크로마토그래프/질량분석기를 이용한 분석 결과, 본 균주에는 영양적으로 중요한 불포화지방산이 풍부한 것으로 나타났으며, 특히 리놀네산(27.6%) 및 알파 리놀렌산(37.2%)이 주요 지방산 성분으로 확인되었다. 따라서 본 토착 미세조류 균주는 어유 또는 식물성유를 대체할 수 있는 잠재적인 오메가-3 및 오메가-6 불포화지방산 원료가 될 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 고부가가치 항산화 물질인 루테인이 보조색소로서 본 균주에 의해 생합성 되는 것으로 밝혀졌다. 일반성분분석 결과 MM0011 균주의 휘발성물질 함량은 85.6%였으며, 원소분석 결과 총 발열량은 $20.3MJ\;kg^{-1}$으로 나타났다. 또한 배지로부터 40.5%의 전질소와 27.9%의 전인을 각각 제거할 수 있어 향후 바이오연료 원료물질 생산과 오 폐수처리를 연계할 수 있는 가능성 역시 제시하였다. 추가적으로 MM0011 바이오매스는 높은 단백질 함량(51.4%)을 갖고 있어 우수한 동물사료의 원료가 될 수 있는 가능성도 보여주고 있다. 따라서, 본 균주는 미세조류 기반 생화학 물질 생산 및 바이오매스 원료로서 상업적인 이용 가능성이 높음을 시사한다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권4호
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• pp.627-633
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• 2016

단수수[Sorghum bicolor (L)]는 당류가 풍부한 사탕수수, 사탕무와 같은 주요 바이오연료 작물 중의 하나이다. 단수수 착즙액은 단수수 줄기를 압착하여 추출하며 주요 성분는 glucose와 fructose 그리고 sucrose로 구성되어 있다. 에탄올은 효모발효공정을 통하여 단수수 착즙액으로부터 쉽게 생산할 수 있다. 단수수 착즙액은 당류 뿐만 아니라 질소나 인산과 같은 다양한 무기영양원도 함유하고 있어 종균 배지로 활용성이 높다. 상업적인 에탄올 생산 공정에서 종균배양은 중요한 발효공정 중의 하나이며 공정비용 절감을 위해 최적화된 배지가 필수적이다. 본 연구에서는 섬유질계 바이오에탄올 생산을 위한 종균의 배지로서 단수수 착즙액의 특성을 평가하였다. 단수수착즙액의 발효기질 적합성을 평가하기 위해 YPD 및 억새 당화액을 비교하여 실험하였으며, YPD배지 중 yeast extract 와 peptone은 각각 5 g/L의 농도로 사용하였다. 각각의 기질들은 당 농도가 2%, 5%, 10%가 함유되도록 제조하여 발효를 통한 균체농도를 측정하였다. 그 결과 YPD와 단수수착즙액을 배지로 사용하였을 때 발효 24시간 후에 최대 $2.5{\times}10^8CFU/mL$ 이상의 균체농도를 나타내었다. 결과적으로 단수수착즙액은 12시간 발효 후에 $1.0{\times}10^8CFU/mL$ 균체를 생산하여 섬유질계 바이오에탄올 생산을 위한 종균 배지로서 YPD를 대체하여 사용할 수 있음을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제22권2호
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• pp.132-138
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• 2016

상용 발전소에서 LNG를 제외한 대부분의 연료 연소시 SO₂의 배출은 필연적이며, 이는 NOx 저감용 SCR촉매의 내구성에 영향을 미치므로 저온영역에서 SO₂에 대한 내구성과 NOx 저감 성능이 우수한 SCR촉매 개발을 목적으로 Sb₂O₃의 함침량을 달리하여 metal foam 지지체에 코팅하여 촉매를 제조하였다. 실험실 규모의 상압반응기를 이용하여 NOx 저감 성능 시험을 수행하였고, 제조된 촉매의 특성은 Porosimeter, BET, SEM (scanning electron microscope), EDX (energy dispersive X-ray spectrometer), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) 기기를 이용하여 분석하였다. 촉매의 특성분석결과 비표면적은 Sb₂O₃의 함침량에 따라 증가하였고, NOx 전환활성 효율은 Sb₂O₃를 2 wt% 함침한 촉매가 가장 우수한 것으로 측정되었다. 또한 Sb₂O₃를 첨가한 촉매는 SO₂에 장시간 노출 시켰을 경우에도 NOx 전환활성 효율이 유지되는 것으로 나타났고, 활성온도영역과 SO₂의 존재 유무에 따라 Sb₂O₃ 함량을 조절함으로써 효율적인 촉매의 제조가 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제18권4호
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• pp.327-336
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• 2016

미얀마 중부지방에 위치한 바간(Bagan)은 지난 10년간 평균 연 강수량이 약 600 mm에 지나지 않는 건조지역으로 산불, 지역 주민의 방목 및 연료목 사용 등으로 인한 산림 훼손이 심각한 지역이다. 이에 훼손된 건조지의 복원을 위한 노력의 일환으로 조림 사업이 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 첫째, 이 지역의 주요 조림 수종을 대상으로 수분이용효율이 양호하여 조림에 적합한 수종을 선발하고, 둘째, 조림이 해당 지역의 미세기후변화에 미치는 영향을 구명하는 것이다. 5개 주요 조림 수종(Azadirachta indica, Acacia catechu, Eucalyptus camaldulensis, Acacia leucophloea, Albizia lebbek)을 대상으로 각각 1년생 유묘와 2005년에 이식한 11년생 성목의 생장을 측정하고, 양엽에서 추출한 탄소동위원소함량(${\delta}^{13}C$, ‰)을 분석하여 수종별, 생장단계별 수분 이용효율 변화를 분석하였다. 한편 조림이 건조지의 미세기상변화에 미치는 영향을 구명하기 위해 Ngalinpoke 산지에 2005년 조림된 A. indica 숲과 전광 노출지를 대상으로 미세기상특성을 측정하였다. 2015년 2월부터 이듬해 7월까지 기온, 상대습도, 토양온도 및 토양수분 함량 등을 측정하였으며, 특히 조림에 따른 지표면의 복사열 차이를 구명하기 위해 지면으로부터 60 cm, 2 m 높이에서의 기온과 상대습도를 측정하였다. 위의 주요 조림 수종 중에 수분이용효율이 상대적으로 높은 수종은 A. indica와 A. lebbek였으며, E. camaldulensis은 수고 생장이 좋은 반면 수분이용효율이 가장 낮았다. 지상 2 m 높이에서는 기온 및 상대습도가 조림지와 노출지 사이의 차이를 보이지 않았으나, 토양온도는 두 지역간 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 지상 60 cm 높이에서는 기온 및 상대습도가 조림지에서 노출 전광지에 비해 낮았다. 한편, 조림지에서의 토양수분함량은 전광 노출지에 비해 월별 변동폭이 컸으며 2015년 10월에는 전광 노출지에 비해 약 4배 상승하였다. 결과적으로 이 지역에서의 조림은 지표 온도를 낮추고 지표에서의 직접적인 증발을 막아줌으로써 토양 내 수분 보존에 기여하는 것으로 사료된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권6호
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• pp.1185-1194
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• 2011

시설재배 상추생산체계에 대한 LCI DB를 구축하고 상추의 탄소성적산정과 전과정 영향평가를 위하여 전과정평가를 수행하였다. 상추재배에 관련된 농작업 투입물과 산출물에 대한 GTG 목록작성결과 시설상추 1 kg 생산하는데 투입되는 물질 중 유기질비료와 화학비료가 각각 $7.85E-01kg\;kg^{-1}\;lettuce$, $4.42E-02kg\;kg^{-1}\;lettuce$로 비료의 투입량이 가장 높았다. 비료와 에너지의 투입이 시설상추 생산에 가장 높은 비중을 차지하는 물질이었다. 영농단계에서 발생하는 직접 대기배출물 $CO_2$, $CH_4$, $N_2O$ 배출량의 합은 $3.23E-02kg\;kg^{-1}\;lettuce$이었다. 시설 상추 1 kg을 생산 전과정 중 발생하는 온실가스를 LCI 분석한 결과 시설상추 생산체계 전과정을 통하여 상추 1kg 생산에 발생하는 온난화 가스는 $CO_2$가 $8.65E-01kg\;CO_2\;kg^{-1}$로 가장 많았고, $CH_4$와 $N_2O$가 각각 $8.59E-03kg\;CH_4\;kg^{-1}$, $2.90E-04kg\;N_2O\;kg^{-1}$이었다. 전체적으로 온실가스 배출에 가장 크게 기여하는 공정은 비료생산으로 나타났고, 특히 아산화질소 발생에서 상추재배단계가 차지하는 비중이 높게 나타났는데 이것은 질소 비료 시용에 의한 아산화질소의 대기배출 때문으로 판단되었다. 각 온난화 가스들의 발생량을 $CO_2$-eq.로 환산하여 시설 상추 생산체계에서 발생하는 온실가스 배출량을 탄소 성적값으로 산정하였다. 시설상추 생산체계의 탄소 성적값은 1.14E+00 kg $CO_2$-eq. $kg^{-1}$였다. $CO_2$-eq.로 환산된 탄소 성적에 $CO_2$는 발생 비중이 총 온실가스 배출량에 약 76%, $CH_4$는 16%, $N_2O$는 8%를 차지하였다. LCI 분석결과 영농작업 단계에서 배출되는 온난화 가스의 주요원인은 농기계사용으로 인한 화석연료의 연소 중에 발생하는 이산화탄소, 메탄, 아산화질소와 질소비료 시용에 기인한 아산화질소의 대기 발생이었다. 전과정 영향평가 영향범주 중 포장에서 배출되는 $CO_2$, $CH_4$, $N_2O$와 직접적으로 관련된 영향범주는 지구온난화 영향범주와 광화학적 산화물 생성 범주 이며, 평가결과 지구온난화 영향범주의 특성화 값은 1.14E+00 kg $CO_2$-eq. $kg^{-1}$이었고, 광화학적 산화물 생성 범주 특성화 값은 9.45E-05 kg $C_2H_4$-eq. $kg^{-1}$이었다. 대부분 영향범주에서 비료생산에 의한 환경영향 기여도가 가장 높았고, 그다음으로 농자재생산 공정과 에너지생산 공정이 환경영향에 대한 기여도가 높았다.