• Journal of Ecology and Environment
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• 제41권12호
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• pp.336-344
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• 2017

Background: Because of climate change, interest in the development of carbon pools has increased. In agricultural ecosystems, which can be more intensively managed than forests, measures to control carbon dioxide ($CO_2$) emission and absorption levels can be applied relatively easily. However, crop residues may be released into the atmosphere by decomposition or combustion. If we can develop scientific management techniques that enable these residues to be stocked on farmland, then it would be possible to convert farmlands from carbon emission sources to carbon pools. We analyzed and investigated soil respiration (Rs) rate characteristics according to input of carbonized residue of red peppers (Capsicum annuum L.), a widely grown crop in Korea, as a technique for increasing farmland carbon stock. Results: Rs rate in the carbonized biomass (CB) section was $226.7mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$, which was 18.1% lower than the $276.9mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ from the red pepper residue biomass (RB) section. The Rs rate of the control was $184.1mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$. In the following year, Rs in the CB section was $204.0mg\;CO_2\;m{-2}h^{-1}$, which was 38.2% lower than the $330.1mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ from the RB section; the control emitted $198.6mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$. Correlation between Rs and soil temperature ((Ts) at a depth of 5 cm) was $R^2=0.51$ in the RB section, which was higher than the other experimental sections. A comparison of annual decomposition rates between RB and CB showed a large difference, 41.4 and 9.7%, respectively. The results showed that carbonization of red pepper residues reduced the rates of decomposition and Rs. Conclusions: The present study confirmed that the Rs rate can be reduced by carbonization of residue biomass and putting it in the soil and that the Rs rate and Ts (5 cm) were positively correlated. Based on the results, it was determined that approximately $1.2t\;C\;ha^{-1}$ were sequestered in the soil in the first year and $3.0t\;C\;ha^{-1}$ were stored the following year. Therefore, approximately $1.5t\;C\;ha^{-1}year^{-1}$ are expected to be stocked in the soil, making it possible to develop farmlands into carbon pools.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.52-58
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• 2023

지구 기상이변에 대해 탄소중립의 중요성이 대두됨에 따라 무탄소 연료인 수소의 에너지원으로서의 활용도 역시 증대되고 있다. 일반적으로 수소는 연료전지(FC, Fuel Cell)에 활용되고 있으나, 이는 연소를 기반으로 하는 내연기관(ICE, Internal Combustion Engine)에도 활용될 수 있다. 특히 연료전지만으로 수소 활용 및 인프라 확장이 어려운 때에 이미 생산 측면이나 공급 측면에서 인프라가 기 구축되어 있는 내연기관은 수소 에너지 저변 확대에 큰 도움을 줄 수 있다. 다만 수소를 연소기반으로 활용할 경우 고온에서 공기 중 질소가 산소와 반응하여 유해배기물질인 질소산화물(NOx, Nitrogen Oxides)이 생성될 수 있는 단점은 존재한다. 특히 냉간 (Cold Start) 운전 영역시 포함될 EURO-7 배기규제의 경우 워밍업(Warm-up) 과정에서 발생하는 배기배출물의 저감을 위한 노력도 필요하다. 따라서 본 연구에서는 2 L급 수소 직접분사방식 전기점화 (SI, Spark Ignition) 엔진을 활용하여 냉각수를 상온에서 88 ℃로 워밍업하는 과정에서 질소산화물 및 연료소모율의 변화 특성을 살펴보았다. 특히 수소는 기존의 가솔린, 천연가스, 액화석유가스(LPG, Liquified Petroleum Gas)와 달리 가연범위(Flammable range)가 넓기 때문에 공기과잉률(Excessive air ratio)을 희박하게 조절할 수 있다는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 워밍업하는 과정에 있어서 공기과잉률을 1.6/1.8/2.0으로 변화하여 그 결과를 분석하였다. 본 실험의 결과는 워밍업 시 공기과잉률이 희박해질수록 시간당 질소산화물의 배출이 적고, 열효율도 상대적으로 높으나 최종 온도까지 도달 시간이 길어짐에 따라 누적 배출량 및 연료소모율은 악화될 수도 있음을 시사한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.18-24
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• 2018

친환경자동차의 보급 확대를 위한 정책수립과 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있는 실정이나 아직까지도 내연기관이 차지하는 비중은 약 95% 차지하고 있다. 화석연료를 기반으로 하는 내연기관의 엄격한 배기가스규제를 충족시키기 위해 자동차와 선박용 후처리장치의 비중이 점차로 증가하고 있다. 천연가스는 대기환경 오염물질을 거의 배출하지 않는 청정연료이며, 주로 시내버스의 연료로 사용되어져 왔다. CNG 버스의 보급률이 계속적으로 증가하고 있으며 이에 대한 엄격한 배기규제를 충족시키고 경제적인 후처리장치의 연구개발이 필요하다. 장기적인 연구로는, CNG 버스에서 배출되는 유독성가스인 $CH_4$와 NOx를 동시저감시키는 새로운 NGOC/LNT+NGOC/SCR 복합시스템을 개발하는 것이다. 이 연구는 복합시스템 후단에 장착되는 선택적인촉매환원(SCR)의 washcoat를 세라믹과 메탈 담체에 코팅하여 $de-CH_4/NOx$ 특성을 파악하는 것이다. V, Cu-SCR 촉매는 $CH_4$ 산화반응에는 영향을 미치지 않고, 이중층으로 코팅된 2, 4번 NGOC/SCR 촉매는 $400^{\circ}C$에서 $CH_4$가 산화되기 시작하여 약 $550^{\circ}C$에서는 약 20% 수준으로 $CH_4$가 저감되었다. NGOC/SCR처럼 two layer로 코팅된 2, 4번 SCR 촉매는 $350^{\circ}C$이상에서는 마이너스(-) NOx 전환률을 나타냈다. 이는 $ NH_4NO_3$(질산염)으로 흡장되어 있는 NOx가 촉매의 반응속도가 저하됨에 따라 $N_2$로 환원되지 못하고 $NO+NO_2$로 탈착되었기 때문이다. 세라믹 기반의 복합시스템은 $400^{\circ}C$에서 약 30%, $500^{\circ}C$에서 LOT50에 이르러 메탈 기반의 복합시스템보다 약 20% CH4 정화 성능이 높았고, NGOC/LNT+Cu-SCR 복합시스템 조합이 적합하다.

• 한국환경과학회지
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• 제25권8호
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• pp.1065-1076
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• 2016

This study analyzes the $PM_{10}$ characteristics (particulate matter with aerodynamic diameter less than $10{\mu}m$), concentration, and emissions in eight large South Korean cities (Seoul, Incheon, Daejeon, Daegu, Gwangju, Ulsan, Busan, Jeju). The annual median of $PM_{10}$ concentration showed a decline of $0.02{\sim}1.97{\mu}g/m^3$ in the regions, except for Incheon, which recorded an annual $0.02{\mu}g/m^3$ increase. The monthly distribution levels were high in spring, winter, fall, and the summer, but were lower in summer for all regions except for Ulsan. These differences are thought to be due to the dust in spring and the cleaning effect of precipitation in summer. The variation in concentrations during the day (diurnal variation) showed that $PM_{10}$ levels were very high during the rush hour and that this was most extreme in the cities (10.00 and 18.00-21.00). The total annual $PM_{10}$ emissions analysis suggested that there had been a general decrease, except for Jeju. On-road mobile (OM) sources, which contributed a large proportion of the particulates in most regions, decreased, but fugitive dust (FD) sources increased in the remaining regions, except for Daegu. The correlation analysis between $PM_{10}$ concentrations and emissions showed that FD could be used as a valid, positive predictor of $PM_{10}$ emissions in Seoul (74.5% (p<0.05)), Dajeon (47.2% (p<0.05)), and Busan (59.1% (p<0.01)). Furthermore, industrial combustion (IC) was also a significant predictor in Incheon (61.7% (p<0.01)), and on-road mobile (OC) sources were a valid predictor in Daegu (24.8% (p<0.05)).

• 한국대기환경학회지
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• 제24권2호
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• pp.176-188
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• 2008

Anthropogenic emissions of nitrogen oxides and sulfur dioxide in Northeast Asia are of great concern because of their impact on air quality and atmospheric chemistry on regional and intercontinental scales. Satellite remote sensing based on DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy) technique has been preferred to measure atmospheric trace species and to investigate their emission characteristics on regional and global scales. Absorption spectra obtained by the satellite-born instrument, SCIAMACHY (Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography) have been utilized to retrieve the information of $SO_2$ and $NO_2$ over Northeast Asia. $SO_2$ levels over Northeast Asia were in order of East China, Yellow Sea, South Sea and Korean Peninsula with mean vertical columns of $1.78({\pm}1.0){\times}10^{16}$, $1.11({\pm}0.67){\times}10^{16}$, $0.60({\pm}0.63){\times}10^{16}$, $0.71({\pm}0.65){\times}10^{16}\;molecules/cm^2$, respectively. $NO_2$ levels were in order of East China, Yellow Sea, Korean Peninsula, and South Sea with mean vertical columns of $1.2({\pm}0.56){\times}10^{16}$, $0.38({\pm}0.19){\times}10^{16}$, $0.48({\pm}0.28){\times}10^{16}$, $0.26({\pm}0.16){\times}10^{16}\;molecules/cm^2$, respectively. High levels of $SO_2$ and $NO_2$ were observed over East China, in particular in winter by the contribution of heating fuel combustion exhausts. The $SO_2$ and $NO_2$ levels over East China were the highest in January with 34% and 42% higher over the annual means. Low levels of $SO_2$ ranged over Korean peninsula, while $NO_2$ levels were relatively high, in particular in winter. The $SO_2$ and $NO_2$ levels over Yellow Sea were relatively higher compared to those over Korean peninsula and South Sea, which could be mainly attributed to their transport from East China.

• 한국산림과학회지
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• 제95권4호
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• pp.405-414
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• 2006

우리나라는 제2차 공약기간(2013~2017년)부터 온실가스 의무감축국에 포함될 것으로 전망된다. 본 연구에서는 향후 협상에 대비하여 현재 국제적으로 진행되고 있는 목제품 탄소계정 논의 동향 및 방법별 특정을 살펴보고, 이에 따른 국내 탄소 배출량에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과, 목제품 탄소계정 방법의 가장 큰 특정은 현행 IPCC 기본 접근법을 제외하고 목재 무역 규모에 따라 탄소 배출량에 큰 차이가 발생한다는 것이다. 축적변화 접근법은 국내에 존재하는 모든 목제품이 탄소축적 변화량으로 계정되기 때문에 순 목재수입국에 유리한 방법이다. 생산 접근법은 국내에서 생산된 목제품만을 대상으로 탄소축적 변화량을 평가하고 수입 목제품은 계정되지 않는다. 대기유출입 접근법은 목제품의 사용으로 인해 최종적으로 분해 연소가 발생하는 장소가 탄소 배출지로 평가되기 때문에 순 목재 수출국에 유리한 방법이다. 한편, 우리나라의 목제품 탄소축적 변화량을 추정한 결과, 2004년 현재 축적변화 접근법이 1.567 Tg C, 생산 접근법이 0.581 Tg C, 대기유출입 접근법이 -1.425 Tg C로, 순 목재수입국인 우리나라는 축적변화 접근법이 국내 탄소배출량 감소에 가장 유리한 방법인 반면, 대기유출입 접근법이 가장 불리한 방법이었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.1349-1358
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• 2018

화석연료로부터 기인한 환경오염에 대한 대응과 더불어 신재생에너지 공급의무화제도의 시행은 재생연료유 등 신재생에너지의 활용도를 증대시켰다. 부생연료유(2호)와 정제연료유(감압)는 국내 법령으로 엄격히 규제되고 있으며, 부생연료유(2호)를 혼합한 정제연료유(감압)의 물성변화를 시험하였다. 부생연료유(2호)를 1 : 1로 혼합한 정제연료유(감압)의 물성분석 결과, 국내 폐기물관리법에서 규정하고 있는 품질기준을 만족하였다. 다만, 연료와 관련한 추가항목 시험결과에서 높은 방향족 함량을 나타내었다. 연료 내 높은 방향족 함량은 사용기기의 고무류 파손이나 연소 시 그을음, 매연 등이 발생할 가능성이 높을 것으로 보인다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.153-160
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• 2021

아산화질소(Nitrous oxide, N2O)는 지구온난화 물질의 하나로 이산화탄소에 비해 지구온난화효과가 310배 강하고 분해하는데 120년이 소요되기 때문에 오존층 파괴에 주범으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 N2O를 저감하기 위해 고온 열분해 기술을 적용하여 N2O 저감 공정에서 발생하는 NOx 배출 특성에 대해 조사하였다. 고온 유동장을 형성하기 위해 동축 분젠 예혼합 화염을 열원으로 채택하였으며 실험 변수로는 노즐출구속도, 동축류 속도 및 N2O 희석률로 설정하였다. 실험 결과, NO 생성률은 노즐출구속도 및 동축류 유량에 관계없이 N2O 희석률이 증가함에 따라 증가하였다. N2O의 경우에는 연소 불안정성(Kelvin Helmholtz 불안정)이 억제된 안정된 예혼합 화염에서 다량으로 배출되었는데, 이는 화염 면 부근에서 감소된 N2O의 체류시간으로 인해 열분해 시간이 충분하지 않기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 N2O의 저감 효율을 증진시키기 위해서는 K-H 불안정성이 발생되는 노즐출구속도를 선정하여 화염 면 부근에서 발생되는 와류(toroidal vortex) 형태의 유동 구조를 형성하는 것이 N2O의 체류시간을 증가시키는데 효과적인 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제24권6호
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• pp.578-592
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• 2015

본 연구는 수도권 지역 OC와 EC의 지역적, 계절적 특성을 파악하기 위하여 서울 은평구 불광동에 위치한 수도권 대기오염집중측정소에서 2014년 1월부터 12월까지 1년간 Semi-Continuous OC/EC Analyzer (Sunset Laboratory INC., USA)를 사용하여 $PM_{2.5}$ 중 OC와 EC를 측정하였다. 그 결과, 수도권 지역의 OC와 EC의 연평균 농도(${\mu}g/m^3$)는 각각 $4.1{\pm}2.7$, $1.6{\pm}1.0$으로 나타났다. 계절별로 살펴보면 봄: $4.0{\pm}2.2$, $1.8{\pm}0.8$; 여름: $3.6{\pm}2.7$, $1.4{\pm}0.9$; 가을: $3.6{\pm}2.4$, $1.3{\pm}0.9$; 겨울: $5.2{\pm}3.3$, $2.0{\pm}1.3$으로 나타나 겨울 > 봄 > 여름 > 가을 순으로 높은 농도를 나타냈으며, OC/EC 비는 2.4 ~ 3.4 수준으로 여름이 가장 높고 봄이 가장 낮은 수준을 보였다. 시간별 OC, EC 농도 변화를 살펴보면, 출 퇴근시간인 아침과 저녁에 증가하는 경향을 보였으며, OC/EC 비 역시 출 퇴근시간대의 교통량 증가로 인한 EC농도 증가로 인해 급격히 낮아지는 현상을 보여 수도권 지역의 탄소성 입자 농도에 가장 큰 영향을 주는 것은 자동차와 같은 교통수단인 것으로 판단된다. 이번 연구를 통해 수도권 지역 탄소성분의 배출특성 및 계절별 특징, 농도 수준을 파악하고, 대기질 개선 정책의 효과적인 수립을 위한 과학적인 기초자료의 제공이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국환경과학회지
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• 제12권6호
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• pp.665-676
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• 2003

본 연구는 서울지역의 PM$_{2.5}$의 화학적 조성을 조사하기 위하여 2000년 10월 1일부터 200l년 9월 26일까지 계절별(봄, 여름, 가을 겨울)로 PM$_{2.5}$ dichotomous air sampler를 이용하여 포집한 후, ICP-MS를 이용하여 검출한계 이상인 13가지의 중금속 성분(Al, As, Ba, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Pb, Si, V, Zn)과 IC를 이용하여 5가지의 수용성 이온성분($Na^{+}$, NH$_4$$^{+}$, Cl￣, NO$_3$$^{-}$ , SO$_4$$^2$￣)을 측정/분석하였다. 분석결과에 얻어진 PM$_{2.5}$의 농도와 화학적 성분의 농도를 계절별로 비교하였으며, 중금속 성분의 정성적인 발생원의 기여도를 파악하기 위하여 주성분 분석을 실시하였다.1) 조사기간 중 PM$_{2.5}$의 계절별 농도는 겨울(33.91 $\mu\textrm{g}$/㎥) > 봄(28.79 $\mu\textrm{g}$/㎥) > 가을(18.62 $\mu\textrm{g}$/㎥) >여름(14.92 $\mu\textrm{g}$/㎥) 순으로 조사되어 주로 겨울철에 대기중 PM$_{2.5}$의 농도가 높은 것을 확인할 수 있었다. PM$_{10}$에 대한 PM$_{2.5}$의 기여도는 33.7~83.5 %로 나타났으며, PM$_{2.5}$PM$_{10}$의 평균비는 0.54로 조사되었고, 회귀분석에서 PM$_{10}$=4.20PM$_{2.5}$+.9.91, $R^2$=0.73 (p < 0.05)의 회귀관계식을 나타나 PM$_{2.5}$로 PM$_{10}$을 73% 수준에서 설명할 수 있었으며 통계적으로 유의한 값을 보였다. 2) PM$_{2.5}$의 중금속 성분은 Si > Fe > Al> Zn >Ca>Ba>V>Pb>As>Cu>Cr>Cd 순으로 높은 농도를 보였다. 중금속 성분의PM$_{2.5}$PM$_{10}$의 비는 인위적인 발생원에서 기인하는 Cd, Cr, Pb, V, Zn과 같은 중금속 성분의 비율이 높은 조사되었고, 자연적인 발생원에서 기인하는 Al, Ca, Fe, Mn, Si와 같은 중금속 성분의 비율이 낮게 조사되었다 특히 Al, Ca, Fe의 비율이 봄철에 높아 중국에서 발생한 황사의 영향을 받은 것으로 사료된다. 3) PM$_{2.5}$ 중 이온 성분의 농도는 NO$_3$￣ > SO$_4$$^2$￣ > Cl￣ > NH$_4$$^{+}$ 순으로 조사되었으며, PM$_{2.5}$PM$_{10}$의 비를 조사한 결과, NO$_3$￣,SO$_4$$^2$￣, Cl￣의 비율이 높아 PM$_{10}$에 포함되어 있는 PM$_{2.5}$가 산성오염물질에 많은 영향을 받는 것으로 조사되었다 4) PM$_{2.5}$의 정성적인 발생원을 추정하기 위해 중금속 성분에 대한 주성분 분석의 결과 3개의 주성분으로 나누어 졌으며, 주요 발생원은 자연발생원인 토양성분과 석유연료 연소에서 배출되는 성분으로 추정되어 이 발생원이 중금속 성분 농도에 영향을 미치는 것으로 사료되며, PM$_{2.5}$의 화학적 성분은 지역여건과 기상조건, 계절변동에 많은 영향을 받는 것으로 사료된다. 이상의 연구결과에서 PM$_{10}$에 비해 인체에 유해한 화학적 성분(중금속, 이온 성분)이 포함되어 있는 PM$_{2.5}$에 대한 철저한 관리 및 규제 설정이 요구되며, 측정지점의 특성상 자동차 배기가스와 금속제련 및 가공에 의한 영향을 주로 받는 것으로 추정되었다 또한 지역여건과 기상조건에 영향을 많이 받는 PM$_{2.5}$에 대한 지속적인 연구와 자료축적이 요구되고 발생원에 대한 정량적인 기여도를 평가하기 위한 연구가 필요하다고 생각된다. 연구가 필요하다고 생각된다.기 위한 연구가 필요하다고 생각된다. 연구가 필요하다고 생각된다.