• 대한환경공학회지
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• 제22권2호
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• pp.231-239
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• 2000

본 연구는 $A_2O$ 공정을 적용한 고정생물막법을 이용하여 고농도의 총무기성질소(TIN) 유입으로 인해 C/N비가 낮은 폐수를 처리하기 위하여 최적의 운전조건 탐색과 생물학적 호기탈질을 평가하였다. 혐기조와 무산소조에 세라믹 여재를 그리고 호기조에 PVC 여재를 충전한 실험장치는 C/N(TOC/TIN)비를 0.5로 일정하게 유지하고 알칼리도를 변화시켜 실험을 실시하였으며 그 결과는 다음과 같다. 유기물제거는 운전조건에 관계없이 96.0% 이상의 높은 제거효율을 얻었다. 유입수의 알칼리도를 약 1210mg/L(Run 5)로 운전하였을 때, $NH_4{^+}-N$와 총 질소 평균 제거효율은 각각 93.5%, 81.8%이었으며, 제거된 총 질소 중 64.9%가 호기조에서 생물학적 탈질에 의해서 제거되었다. 호기조에서 물질수지를 이용하여 질소와 알칼리도를 분석한 결과, 1mg의 $NO_2{^-}-N$가 탈질에 의해 제거될 때 2.49~3.46mg의 알칼리도가 생성되었다. 호기조에서의 생물학적 탈질은 ${\Delta}TOC/{\Delta}DEN$의 이론적인 비 1.22보다 낮은 0.84(Run 5)에서 일어났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권6호
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• pp.439-446
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• 2009

벼농사가 수질에 미치는 영향을 평가하기 위하여 지역별 논의 질소수지를 평가하였다. 질소의 유입량은 비료 시용량, 강우 및 관개에 의한 수계공급량, 토양질소의 무기화량 및 질소 고정량 등을 합하여 추정하였고, 질소의 유출량은 배출수나 지하침투수를 통한 수계유출량, 암모니아 휘산과 탈질에 의한 대기 중으로의 손실량, 무기질소의 유기화 및 작물에 의한 흡수량을 합하여 평가하였다. 지역별 환경 특성은 토양 중 유기물함량, 쌀 수확량, 관개수 중의 질소함량, 토양통 분포면적에 의한 토양침투속도 등을 이용하여 추정하였다. 지역별로 환경특성을 고려하여 벼농사가 수질에 미치는 영향을 평가한 결과 경기도와 충청남도의 질소 수지가 각각 -5.4와 $-8.3kg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$으로 이 지역에서의 벼농사는 주변 수계로부터 질소를 흡수하여 농업에 활용하는 수질정화의 기능이 다른 지역에 비해 상대적으로 큰 것으로 평가되었다. 반면 강원도와 경상남도는 각각 4.9와 $14.0kg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$ 으로 유입량보다 유출량이 오히려 많아 질소를 배출하는 것으로 평가되었다. 시비량이 $110kg\;ha^{-1}$로 동일하다는 조건하에 우리나라 관개수 중의 질소함량이 평균 $1mg\;L^{-1}$ 증가할 경우 벼농사는 $-2.9kg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$의 수질 개선효과가 있으며, 전국적으로는 벼논의 질소 흡수량이 연간 2,616 Mg이나 증가하는 것으로 추정되었으며, 농업용수의 오염도가 상대적으로 높은 도시인근 지역이 관개수가 깨끗한 지역보다 벼농사에 의한 수질정화 효과가 크다는 것을 알 수 있었다. 동일한 수확량 조건에서 시비량을 $110kg\;ha^{-1}$에서 $90kg\;ha^{-1}$으로 줄일 경우 질소정화 기능은 전국적으로 10,600 Mg이 증가하고 수질정화 기능을 수행하는 면적도 확대됨을 알 수 있었다. 또한, 쌀 수확량 $5,000kg\;ha^{-1}$을 100%로 가정할 경우 질소 시비량은 $110kg\;ha^{-1}$, 수확량이 100%인 경우 질소수지는 $-0.3kg\;ha^{-1}$이었지만 시비량을 $90kg\;ha^{-1}$으로 줄이고 수확량도 100%에서 90%와 85%로 줄이면 질소수지는 각각 -11.7, -2.3 및 $2.4kg \;ha^{-1}$으로 시비량을 줄여도 수확량을 동시에 줄이면 질수수지의 개선효과가 떨어지며, 수량을 85%로 줄이면 수질에 미치는 영향을 나타내는 질소수지는 $110kg\;ha^{-1}$을 시비할 때보다 오히려 더 나빠지는 것으로 평가되었다. 이상의 결과들로 볼 때 벼농사가 수질환경에 미치는 영향은 관개수 수질, 토양물리 및 화학성 등의 자연환경에 따라 달라지므로 지역의 자연환경 특성을 최대로 활용하여, 벼 재배에 의한 수질정화기능을 최대로 활용하는 영농기술도입이 필요한 것으로 판단된다. 또한 현재 시비량을 줄이고 이에 따라 수확량도 줄어들 것이라는 전제의 영농방법으로서는 벼농사에 의한 수질오염 방지를 효과적으로 달성할 수 없으며, 시비량은 줄이되 토양과 관개수 중의 영양물질을 최대한으로 활용하여 최고의 수확량을 유지하는 것이 벼농사의 주변 수계에 대한 오염물질 발생을 줄이고 수질정화 기능을 증대시키는 가장 좋은 친환경농업라고 판단된다.

• 에너지공학
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• 제4권3호
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• pp.354-363
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• 1995

차세대 연료전지인 용융탄산염 연료전지의 운전조건을 확립하기 위하여 운전변수와 단위전지 성능과의 관계를 살표보았다. 용융탄산염 연료전지에 산화제로 공기를 사용하는 경우 양극가스에 질소가 포함된다. 그리고 연료전지의 작동압력을 높이면 출력을 크게 할 수 있다. 그리하여 본 연구에서는 에너지 및 물질수지를 이용하여 양극가스내 질소 조성과 작동압력 변화에 따른 전지내의 온도분포 및 성능변화를 구하였다. 본 연구팀이 이미 발표한 용융탄산염 단위 연료전지의 전류밀도의 온도분포를 구하기 위한 수치모사가 이용되었다. 가스흐름의 형태는 십자류를 선택하였다. 양극가스내 질소의 영향은 냉각효과로 나타났다. 작동압력이 증가할수록 전지의 성능은 증가하였고, 기전력[mV]변화 대 압력[atm]의 상용대수값의 변화(즉, ΔV 대 Δ(log))의 1차함수 그래프 기울기는 79.9로 문헌상의 실험치와 유사하게 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제8권3호
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• pp.81-88
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• 2000

음식쓰레기, 슬러지 등과 같이 C/N비가 낮은 폐기물을 호기성으로 퇴비화하는 경우 질소 성분이 많이 손실될 수 있으며, 이는 비료성분의 손실, 악취를 비롯한 환경오염 발생 등을 유발할 수 있다. 본 연구에서는 퇴비화 공정에서 질소성 물질의 보존방법을 도출하기 위한 기초 연구로 음식쓰레기를 실험실 규모로 퇴비화하면서 일반적인 호기성 퇴비화 공정에서 일어나는 질소의 거동을 분석하였다. 음식쓰레기는 종이나 나무조각과 혼합하여 퇴비화하였으며, 질소성 물질의 거동을 평가하기 위해 퇴비시료에 포함된 암모니아, 산화성 질소, 유기성 질소를 측정하였다. 배가스로 손실되는 질소도 황산으로 흡수시켜 정량하였다. 퇴비화 반응의 활성화 여부가 유기성 질소의 무기화에 큰 영향을 미치는 것으로 조사되었다. 활성이 좋은 퇴비를 식종한 경우 반응 초기부터 유기성 질소의 무기화가 활발히 진행되어 많은 양의 질소가 손실된 반면 초기의 낮은 pH 기간이 길어지면 유기성 질소의 분해가 지연되는 것으로 나타났다. 암모니아 손실량은 주입된 공기량의 영향이 큰 것으로 판단되며, 암모니아 손실이 증가하면 퇴비의 암모니아 함량이 크게 감소하였다. 질소에 대한 물질수지 분석을 통하여 초기 질소의 28~38%가 암모니아로 전환되었으며, 전환된 암모니아의 77~94%가 가스로 손실된 것으로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제3권3호
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• pp.50-57
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• 2000

낙동강 하구해역에서의 물질순환과 영양염 flux의 특성을 파악하기 위해 단순박스 모델을 이용하여 담수수지, 염분수지, DIN과 DIP의 물질수지를 산정하였다. 하구와 인근해역의 염분으로 산정한 수지에 의해, 모델영역으로 유입되는 담수의 양은 0.94×10/sup 9/m³/month 였고, 해수에 의한 교환량은 2.7×10/sup 9/m³/month였으며, 담수의 체류시간은 2.03 day으로 나타났다. 영양염의 부하량은 DIN과 DIP가 각각 3.7×10³ton/month, 69.4ton/month로 나타났다. 유입 DIN의 2.6%와 유입 DIP의 8.6%가 식물플랑크톤에 의해 섭취되고 있고, 장림하수처리장에서의 영양염 부하량은 모델영역으로 유입되는 질소부하량의 16%, 인부하량의 10.2%를 차지하고 있다.

• 한국환경농학회지
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• 제31권2호
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• pp.137-145
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• 2012

간척 농경지에 밭작물을 도입하려는 노력은 쌀 과잉 생산문제와 더불어 작물 다양화를 통한 농가소득 증진을 위해 오랫동안 관심의 정책지원 대상이었다. 본 연구에서는 장래 간척 농경지 전작의 도입에 따른 수질환경 영향을 평가하기 위해 청보리를 대상 작물로 비료 종류에 따른 경지 내 비료성분 물질수지를 분석 비교하였다. 비종처리는 화학비료, 축분퇴비, 무시비 세 수준에 대해, 지표수, 토양수, 토양, 작물체 영양물질을 조사하여, 포장단위 물질수지 분석을 수행하였다. 동계 청보리 재배로 강우 유출 사상이 적어 지표 유출을 통한 비료성분 유출은 미미하였다. 토양수의 질소와 인산 농도는 각각 축분퇴비와 화학비료 시비구 표층에서 높게 나타났지만, 토심이 깊어짐에 따라 그 농도가 낮아져 70cm 깊이에서는 무처리구와 유사하여 지하침투가 크지 않은 것으로 사료된다. 축분퇴비를 시비한 경우 토양유기물 농도가 다른 처리구에 비해 증가하였고, 인산농도 또한 증가하였다. 이는 축분퇴비의 높은 유기물 함량이 토양 인산보유능력의 향상에 일부 기여하기 때문으로 사료된다. 청보리 수확량은 축분퇴비구가 10.6 t/ha로 화학처리구에 비해 약 3.7 t/ha 컸고, 질소 이용율도 52%로 화학비료 처리구 48%보다 높게 나타났다. 동계 청보리 재배에 따른 영양물질의 포장 물질수지 분석 결과 지표 유출이나 지하침투에 의한 손실은 미미하였고, 작물 흡수와 토양 축적이 주요 유출 경로이었다. 다만, 표층 토양 및 토양수의 영양물질 축적은 하계 집중 호우 시 지표나 지하로 손실될수 있어 적절한 영농관리가 필요하다. 또한 인산의 경우 질소에 비해 작물 흡수율이 낮아 토양 축적 가능성이 크고, 특히, 질소 대비 인산의 함량이 높은 축산퇴비 시용 시 토양 인산축적을 고려한 시비량 결정이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2008년도 추계학술발표논문집
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• pp.419-422
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• 2008

ETA(Ethanolamine, 에탄올아민)는 Amine의 일종으로 정밀화학 제품의 중간원료로서 화학제품 제조나 비행기 기관 및 원전 2차계통의 부식방지제, 이산화탄소와 같은 산성 성분을 흡수하는 흡수제로 각종 산업에서 다양하게 사용되고 있는 화학물질이다. 이러한 ETA는 탄소와 질소, 산소로 이루어진 매우 안정된 유기화합물로 상온에서는 휘발성을 띠지만, 산/염기 평형상수가 9 이상이므로 9 이하일 경우에는 수중에 존재하며 COD 및 T-N을 유발하므로 제거해야 한다. 따라서 본 연구에서는 수중에 존재하는 ETA를 제거하기 위해 온도와 농도에 따른 양이온교환 및 재생용액의 농도, 반응시간에 따른 양이온 교환수지 재생특성을 조사하였다. 양이온교환 수지의 이온교환능력은 ETA의 농도 및 온도에 영향을 받았으며 농도와 온도가 증가할수록 파과시간은 단축되었다. 양이온교환 수지의 재생효율은 재생액의 농도 및 반응시간에 영향을 받았으며, 재생액의 농도 및 반응시간이 증가할수록 재생효율은 증가하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권5호
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• pp.354-361
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• 2008

본 연구에서는 깔개물질에 의한 양분 유입 및 축사 내 분뇨 방치 및 퇴비화 과정 중 발생하는 양분손실이 양분순환에 미치는 영향을 조사하기 위해 전남 지역 한우 농가(사육두수 100두, 경지 면적 2.5 ha)를 대상으로 사료$\rightarrow$ 가축 $\rightarrow$ 분뇨 $\rightarrow$ 퇴비 $\rightarrow$ 토양 $\rightarrow$ 사료의 양분순환구조를 분석하였다. 분뇨에 의해 발생한 질소와 인산을 기준으로 비교했을 때, 톱밥을 깔개물질로 사용할 경우 질소 1.6%, 인산 3.1%, 왕겨의 경우 질소의 14.2%와 인산 27.4%가 추가로 공급 되는 것으로 나타났다. 따라서, 양분수지 또는 양분순 환구조 분석에서 깔개물질의 종류와 사용량도 고려할 필요가 있다. 양분순환구조의 가장 큰 특징은 우사내 분뇨의 야적기간(21일)과 퇴비화 기간(90일) 동안에 발생하는 물질과 양분의 손실이었다. 톱밥퇴비의 경우 이 기간 동안 질소의 78.4%, 인산의 9.5%가 손실되었으며, 왕겨퇴비의 경우 각각의 손실률은 81.6%와 10.3%였다. 톱밥 퇴비의 물질 및 양분 손실률이 낮은 것은 톱밥의 C/N 비와 난분해성인 리그닌 함량이 높아서 유기물 분해가 상대적으로 느리게 일어났기 때문으로 판단되었다. 기존의 양분수지 연구는 대부분 분뇨 발생 시점의 양분함량을 기준으로 계산하였지만, 본 연구의 결과에 의하면 분뇨 발생 이후부터 농 경지 시용 이전까지 발생하는 양분손실과 이에 영향 을 미치는 깔개 물질의 특성을 고려하여야만 정확한 양분수지 구명이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제7권4호
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• pp.257-266
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• 2002

1999년 4월 17-18일 양일 간 전라북도 부안, 변산반도 남단에 위치한 곰소만의 하전 갯벌에서 3.0$\times$4.5 ㎦의 연구 지역을 설정 , box model을 이용한 물질(Chl-a, DIN, DON, TN) 수지 계산과 자정 기능의 추정을 위한 현장 조사를 실시하였다. 조사 지역의 Chl-a 소실률(-0.05mg Chl/$m^2$/hr)은 일본 아이치현 미카와만 이시키 갯벌의 7% 수준으로 나타났다. 이렇게 낮은 소실률은 낮은 식물플랑크톤 현존량, 조사 시기의 낮은 온도에 따른 대사율 감소 그리고 조사 지역의 낮은 대형저서동물량 때문인 것으로 추정되었다. 질소의 측면에서 물질 수지의 계산 결과, 13.5 $\textrm{km}^2$ 면적의 하전 갯벌에서는 하루 동안 TN및 PON의 소실률이 각각 8.36$\times$$10^{2}$, 5.36$\times$$10^{3}$kgN/day로 그리고 식물플랑크톤 소실에 따른 PON 소실률이 1.62$\times$$10^{2}$kg N/day로 추정되어 갯벌이 연안해역에서 질소 제거에 중요한 역할을 수행하고 있음을 시사하였다. 곰소만 하전 갯벌에서의 PON 소실률을 기존의 1개 하수처리장 평균 처리비용과 비교 할 때 13.5$\textrm{km}^2$ 면적의 하전 갯벌의 수질 정화기능은 대규모 하수처리장 2개 이상에 상당하는 경제적 가치를 지니는 것으로 나타났다

• The Korean Journal of Ecology
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• 제25권3호
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• pp.189-195
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• 2002

생태계의 필수원소이고 대기오염의 주물질인 질소와 황의 유입량, 유출량과 연물질 수지를 밝히기 위하여 집수역의 특성이 알려지고, 수문학 연구시설이 구비된 산림청 임업연구원 중부시험장내 광릉시험림의 침엽수림과 활엽수림 소유역 생태계에서 강수량과 유출수량을 측정하고, 이 속에 있는 두 물질의 함량을 분석하고 이를 수문학적 자료와 통합하였다. 광릉의 연평균 강수량은 $12,916\;ton{\cdot}ha^{-1}{\cdot}yr^{-1}$이었고, 연평균 유출량은 각각 5,094(39%)와 $7,467\;ton{\cdot}ha^{-1}{\cdot}yr^{-1}$(59%)로서 침염수림이 활엽수림보다 더 낮았다. 강수에 의한 $N({NO_3}^-+{NH_4}^+)$와 ${SO_4}^{2-}$의 연 평균 유입량은 각각 12.50과 $81.72\;kg{\cdot}ha^{-1}{\cdot}yr^{-1}$ 이었다. 유출수를 통하여 생태계로부터 유출되는 $N({NO_3}^-+{NH_4}^+)$와 ${SO_4}^{2-}$의 유출량은 침엽수림소유역에서 각각 0.06과 $39.23\;kg{\cdot}ha^{-1}{\cdot}yr^{-1}$이었고, 활엽수림소유역에서 각각 0.15, $55.46\;kg{\cdot}ha^{-1}{\cdot}yr^{-1}$로서 질소와 황은 생산성이 높은 천이초기 단계에 있는 침엽수림이 극상단계에 있는 활엽수림 소유역보다 적었는데 이는 물질생산에 의하여 이들 물질이 생물체의 조직에 축적되었음을 시사하였다. 이 결과로부터 계산한 $N({NO_3}^-+{NH_4}^+)$와 ${SO_4}^{2-}$의 연수지는 침엽수림소유역 에서 각각 +12.46, $+42.49\;kg{\cdot}ha^{-1}{\cdot}yr^{-1}$ 활엽수림소유역에서 각각 +11.35, $+26.26\;kg{\cdot}ha^{-1}{\cdot}yr^{-1}$로서 두 생태계에 축적되었다.