• 제목/요약/키워드: annual energy production

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상추 재배 식물공장의 환경변화에 따른 연중 에너지 요구량 분석 (Annual Energy Demand Analysis of a Lettuce Growing Plant Factory according to the Environmental Changes)

  • 최은정;김재현;이상민
    • 생물환경조절학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.278-284
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    • 2023
  • 본 연구에서는 식물공장 내·외부 환경 변화에 따라 연간 총 에너지 요구량의 변화를 분석하기기 위해, 컨테이너형 식물공장을 대상으로 해석적 연구를 진행하였다. 내부 환경 변수로는 일장, 설정 온도 및 습도를 선정하였으며, 외부 환경은 ASHRAE에서 제시한 세계 기후 ZONE에 따라 9가지 기후조건에서 연간 총 에너지 요구량의 변화를 살펴보았다. 내부환경 조건 변화에 있어서는 대전지역에서의 일장의 증가는 연간 총에너지 요구량을 증가시키고, 설정 습도의 증가는 연간 총 에너지 요구량을 감소시켰다. 설정 온도의 증가는 냉·난방 및 제습 부하의 증감량에 따라 에너지 요구량 최적점이 있었다. 외부 기후 환경의 변화에 따른 차이를 살펴보면, 식물공장의 연간 총 에너지 요구량이 최대 713.0kWh·m-2·yr-1(타이페이, 타이완, 고온·건조)이고 최저585.7kWh·m-2·yr-1(모스크바, 러시아, 저온·다습)로, 동일한 작물 재배에 최대 21.7%의 에너지 요구량 차이가 났다. 또한 각 내부 환경 변수가 기후에 따라 미치는 영향의 정도를 분석하기 위해 민감도 분석을 진행하였다. 그 결과 연간 총 에너지 요구량 중 냉방부하의 비율이 높은 더운 지역의 경우 일장 변화에 의한 에너지 요구량 변화가 컸고, 반면에 난방 부하가 큰 추운 지역의 경우 설정 습도 변화에 따른 에너지 요구량 변화가 상대적으로 더컸다. 설정온도의 변화는 난방 부하 및 냉방 부하의 상충된 영향을 미치기 때문에, 기후에 따른 냉·난방 부하 비율에 따라 최적점이 나타났다. 본 연구의 개발 모델 및 결과는 작물에 따른 최적 지역 선정 또는 지역에 따른 적정 생육환경 작물을 선정하는 데 활용될 수 있으며, 또한 작물의 생육뿐만 아니라 에너지 사용량 절감을 고려한 식물공장 재배 환경 조건 도출에 활용될 수 있다.

고구마 전분 대사공학 연구 동향 (Current status on metabolic engineering of starch in sweetpotato)

  • 안영옥;양경실;김선형;곽상수;이행순
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제36권3호
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    • pp.207-213
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    • 2009
  • Starch serves not only as an energy source for plants, animals, and humans but also as an environmentally friendly alternative for fossil fuels. Progress in understanding of starch biosynthesis, and the isolation of many genes involved in this process have enabled the genetic modification of crops in a rational manner to produce novel starches with improved functionality. Starch is composed of two glucose polymers, amylose and amylopectin. The amylose and amylopectin ratio in starch affects its physical and physicochemical properties. Alteration in starch structure can be achieved by modifying genes encoding the enzymes responsible for starch biosynthesis and starch hydrolysis. Here, we describe recent findings concerning the starch modification in sweetpotato. Sweetpotato [Ipomoea batatas (L.) Lam] ranks seventh in annual production among food crops in the world as an important starch source. To develop transgenic sweetpotato plants with modifying starch composition, we constructed transformation vectors overexpressing granule bound starch synthase I and inhibiting amylopectin synthesis genes such as starch branching enzyme and isoamylase under the control of 35S promoter, respectively. Transformation of sweetpotato (cv. Yulmi) is in progress.

The Potential of Mulberry (Morus alba) as a Fodder Crop: The Effect of Plant Maturity on Yield, Persistence and Nutrient Composition of Plant Fractions

  • Saddul, D.;Jelan, Z.A.;Liang, J.B.;Halim, R.A.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제17권12호
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    • pp.1657-1662
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    • 2004
  • The forage potential of mulberry (Morus alba) was evaluated under Malaysian conditions. The yield and nutrient composition of plant fractions of mulberry (whole plant, leaf and stem fractions) were determined at four harvest stages, namely, 3 (W3), 5 (W5), 7 (W7) and 9 (W9) weeks in a randomized block design. The study was conducted over a 9-month period to assess the persistence of the crop to repeated harvests. Fresh and dry matter (DM) yields of all plant fractions increased significantly (p<0.01) with increasing intervals between harvests, with highest DM yields at W9. The leaf to stem ratio declined significantly (p<0.01) from 5.2 (W3) to 0.9 (W9), indicating predominance of the stem fraction with advancing maturity. The nutritional composition of plant fractions was also significantly influenced (p<0.01) by advancing plant maturity at harvest. Crude protein (CP), ash and the metabolisable energy content of plant fractions declined significantly (p<0.01) from W3 to W9, while there was a corresponding significant increase (p<0.01) in the acid detergent fibre, neutral detergent fibre and acid detergent lignin. From this study it was concluded that the optimum stage to harvest the whole plant is 5 weeks, which is a compromise between yield, nutrient composition (CP and fibre components), and the annual number of cuts, with good crop persistence to repeated harvests. Fresh mulberry whole plant can provide a valuable supplemental source of nutrients to poor quality basal diets.

농촌의 전력및 전기기기의 이용특성분석 (Analysis of the Utilization Characteristics of Electrical Power and Equipments on the Farms)

  • 박승우;류한열
    • 한국농공학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.3943-3955
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    • 1975
  • The purposes of this study are to evaluate the utilization characteristics of electrical power consumption, to grasp the present trends in the use of electrical equipments, to estimate the demand factor and load factor being held, and to evaluate the efficiency of electical uses for the recently electrified farms cultivating paddy rice. For the purposes, 109 sample farms located in eleven villiages electrified in six different years from 1968 to 1973, were chosen at random and investigated on 35 items concerning to electrical uses and wiring systems. The survey was carried out in 1975, in the vinicity of Suweon city. The results are summarized as follows: i) The average annual power consumption on sample farms is considered to be low, being 242.9 Kwh. in 1974, and varied according to the different electrified year and size of cultivated land, respectively. It has significant positive correlation to the area of farm, too. ii) Between the number of year of electrical uses and the power consumption, there is very significant positive correlation, which could be expressed as Y=43.041+16.108 X, where X represents the number of years of electrical uses. The annual increment of power consumption is much greater at the beginning of the electrification than that at the later years, its average being approximately 20 percent. However, it is recommended that any estimation of long-term increments should be carefully investigated. iii) The monthly power consumption varies considerably throughout a year, in which the heaviest farm load occurs in November. Observing the seasonal variation of consumption, the winter-time is the heaviest season while the summer is the lowest. The result implies house lighting is chief contribution to the present electrical consumption on the farms. Comparing the variation of monthly consumption ratios between the sample farms and industries, the electrical uses on the farms are independant of the industrial uses, and further, the agricultural uses are of inverse pattern to the farms from the results that there is negative correlationship between them, iv) The number of electrical equipments used on the farms are occupied chiefly by lighting sources. Next to the lighting sources, household appliances of small quantity and some motors are used. The mean electrical quantity is about 1, 127.4 watt, which corresponds to about 37.6 per cent to the contracted quantity. The composition of quantity is chiefly occupied by the electrical motor of about 1.5 hp., single-phased. The number of the annual utilization hours of each equipment is tabulated in Table IV-5. In contradiction to the high utilization of lighting sources and small household appliances, the motor is poorly used for approximately 22 hours in a year. v) More than 55 per cent of farms want to purchase new electrical equipments such as small household appliances and electrical motors in their number. The impulse of purchasing such items is stimulated by the contacts to the mass media and their knowledge on such equipments. Consequently, the increase of electrical uses could be prompted by such trials as education and demonstration. vi) The demand and load factors on the farms vary considerably according to the greater variation of the power consumption, daily or monthly. The daily demand factor is 22.4 per cent and load factor 18.6 per cent, while the annual demand factor is 1.3 per cent and load factor 70 per cent approximately. Therefore, the low efficiency of construction cost requires re-evaluation of the present contracted quantity of 3 Kw. or increase of electrical uses. vii) The electrical energy on the farms devoted chiefly to lighten the farm residences does not contribute to the farm incomes. Consequently, the cost of electrical consumption presses considerably upon the farm economy. Therefore, there is great need to build up the electrical uses on the farms through the development of new works and techinques to utilize any electrical equipments on the production of farm products. Further more, such the development should be related to increase the actual income of the farm consumers.

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한국의 지역개발과 댐건설 (Regional Development And Dam Construction in Korea)

  • 안경모
    • 물과 미래
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    • 제9권1호
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    • pp.38-42
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    • 1976
  • Because of differences in thoughts and ideology, our country, Korea has been deprived of national unity for some thirty years of time and tide. To achieve peaceful unification, the cultivation of national strength is of paramount importance. This national strength is also essential if Korea is to take rightful place in the international societies and to have the confidence of these societies. However, national strength can never be achieved in a short time. The fundamental elements in economic development that are directly conducive to the cultivation of national strength can be said to lie in -a stable political system, -exertion of powerful leadership, -cultivation of a spirit of diligence, self-help and cooperation, -modernization of human brain power, and -establishment of a scientific and well planned economic policy and strong enforcement of this policy. Our country, Korea, has attained brilliant economic development in the past 15 years under the strong leadership of president Park Chung Hee. However, there are still many problems to be solved. A few of them are: -housing and home problems, -increasing demand for employment, -increasing demand for staple food and -the need to improve international balance of payment. Solution of the above mentioned problems requires step by step scientific development of each sector and region of our contry. As a spearhead project in regional development, the Saemaul Campaign or new village movement can be cited. The campaign is now spreading throughout the country like a grass fire. However, such campaigns need considerable encouragement and support and the means for the desired development must be provided if the regional and sectoral development program is to sucdceed. The construction of large multipurpose dams in major river basin plays significant role in all aspects of national, regional and sectoral development. It ensures that the water resource, for which there is no substitute, is retained and utilized for irrigation of agricultural areas, production of power for industry, provision of water for domestic and industrial uses and control of river water. Water is the very essence of life and we must conserve and utilize what we have for the betterment of our peoples and their heir. The regional and social impact of construction of a large dam is enormous. It is intended to, and does, dras tically improve the "without-project" socio-economic conditions. A good example of this is the Soyanggang multipurpose dam. This project will significantly contribute to our national strength by utilizing the stored water for the benefit of human life and relief of flood and drought damages. Annual average precipitation in Korea is 1160mm, a comparatively abundant amount. The catchment areas of the Han River, Keum River, and Youngsan River are $62,755\textrm{km}^2$, accounting for 64% of the national total. Approximately 62% of the national population inhabits in this area, and 67% of the national gross product comes from the area. The annual population growth rate of the country is currently estimated at 1.7%, and every year the population growth in urban area increases at a rising rate. The population of Seoul, Pusan, and Taegu, the three major cities in Korea, is equal to one third of our national total. According to the census conducted on October 1, 1975, the population in the urban areas has increased by 384,000, whereas that in rural areas has decreased by 59,000,000 in the past five years. The composition of population between urban and rural areas varied from 41%~59% in 1959 to 48%~52% in 1975. To mitigate this treand towards concentration of population in urban areas, employment opportunities must be provided in regional and rural areas. However, heavy and chemical industries, which mitigate production and employment problems at the same time, must have abundant water and energy. Also increase in staple food production cannot be attained without water. At this point in time, when water demand is rapidly growing, it is essential for the country to provide as much a reservoir capacity as possible to capture the monsoon rainfall, which concentarated in the rainy seaon from June to Septesmber, and conserve the water for year round use. The floods, which at one time we called "the devil" have now become a source of immense benefit to Korea. Let me explain the topographic condition in Korea. In northern and eastern areas we have high mountains and rugged country. Our rivers originate in these mountains and flow in a general southerly or westerly direction throught ancient plains. These plains were formed by progressive deposition of sediments from the mountains and provide our country with large areas of fertile land, emminently suited to settlement and irrigated agricultural development. It is, therefore, quite natural that these areas should become the polar point for our regional development program. Hower, we are fortunate in that we have an additional area or areas, which can be used for agricultural production and settlement of our peoples, particularly those peoples who may be displaced by the formation of our reservoirs. I am speaking of the tidelands along the western and southern coasts. The other day the Ministry of Agriculture and Fishery informed the public of a tideland reclamation of which 400,000 hectares will be used for growing rice as part of our national food self-sufficiency programme. Now, again, we arrive at the need for water, as without it we cannot realize this ambitious programme. And again we need those dams to provide it. As I mentioned before, dams not only provide us with essential water for agriculture, domestic and industrial use, but provide us with electrical energy, as it is generally extremely economical to use the water being release for the former purposes to drive turbines and generators. At the present time we have 13 hydro-electric power plants with an installed capacity of 711,000 kilowatts equal to 16% of our national total. There are about 110 potential dams ites in the country, which could yield about 2,300,000 kilowatts of hydro-electric power. There are about 54 sites suitable for pumped storage which could produce a further 38,600,000 kilowatts of power. All available if we carefully develop our water resources. To summarize, water resource development is essential to the regional development program and the welfare of our people, it must proceed hand-in-hand with other aspects of regional development such as land impovement, high way extension, development of our forests, erosion control, and develop ment of heavy and chemical industries. Through the successful implementation of such an integrated regional development program, we can look forward to a period of national strength, and due recognition of our country by the worlds societies.

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톱밥으로부터 생산되는 개질 바이오오일 생산공장의 공정모사 및 경제성 분석 (Process Simulation and Economic Feasibility of Upgraded Biooil Production Plant from Sawdust)

  • 오창호;임영일
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제56권4호
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    • pp.496-523
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    • 2018
  • 본 연구의 목표는 톱밥의 건조, 급속열분해, 바이오오일 응축, 바이오오일 수첨개질, 전기생산, 폐수처리를 포함하는 2개의 바이오오일 생산공정들에 대한 경제적 타당성을 평가하는 것이다. 첫번째 공정은 수소생산을 위한 steam-methane reforming (SMR)을 포함하는 바이오오일 생산공정이다(Case 1). 두번째 공정은 SMR을 포함하지 않고 수소를 외부로부터 공급받아 수첨개질을 수행하는 바이오오일 생산공정이다(Case 2). 상용공정모사기인 ASPEN Plus를 이용하여 이두 공정에 대한 공정흐름도를 구축하였고, 물질 및 에너지 수지식을 계산하였다. 원료로서 40%의 수분을 포함하는 톱밥 100 t/d, 30% 자기자본비율, 자기자본에 상응하는 자본지출, 수소 구입가 $1,050/ton, 완전건조된 원료대비 수송용 연료 수율 20% (Case 1) 및 25% (Case 2) 로 가정하고, 4단계 경제성 분석기법인 4-level EP를 사용하여 기술경제성 분석을 수행하였다. 총투자비(TCI), 총생산비(TPC), 연간판매금액(ASR), 그리고 개질 바이오오일의 최소판매가격(MFSP)은 Case 1에 대하여 $22.2 million, $3.98 million/yr, $4.64 million/yr, 그리고 $1.56/l 이고, Case 2에 대하여 $16.1 million, $5.20 million/yr, $5.55 million/yr, $1.18/l로 산출되었다. 수소를 직접 생산하는 Case 1과 수소를 외부로 부터 공급받는 Case 2의 투자회수율(ROI)와 투자회수기간(PBP)은 큰 차이를 보여주지 않았고, Case 1과 Case 2의 원료 공급량을 1,500 t/d로 증가할 경우, ROI는 15% 이상으로 향상될 것으로 예상되었다.

열 에너지 그리드 연계운전의 운전 거동 특성 분석을 위한 방법론에 관한 연구 (A Study for the Methodology of Analyzing the Operation Behavior of Thermal Energy Grids with Connecting Operation)

  • 임용훈;이재용;정모
    • 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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    • 제1권3호
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    • pp.143-150
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    • 2012
  • 본 연구에서는 스마트 열 그리드의 운영 특성 분석을 위한 기초적인 방법론과 해당 방법론에 근거한 열 그리드 연계운전 분석 시뮬레이션 프로그램에 대해 소개하고자 하며, 특히 기존의 광역 열에너지네트워크에 해당하는 집단에너지 시스템 인근에 소규모 열 그리드가 신규로 연계되어 운전될 경우에 대한 각 시스템별 운영특성 및 주요 운전 변수에 대한 상호 영향에 대해 면밀히 살펴볼 수 있는 시뮬레이션 방법론에 대해 고찰해보고자 한다. 본 연구에서 열 그리드 간 연계운전에 따른 기존의 규모가 큰 열 그리드에 대한 영향은 해당 그리드의 연간 시각별 운영 실적 데이터를 바탕으로 한 경험적 상관관계식을 도출하여 간략히 모델링하고자 하였으며, 신규 그리드에 설치, 운영되는 열원 설비들에 대한 운전 특성은 실제 제품의 운전부하별 운전효율 자료에 대한 DB를 구축, 사용함으로서 시뮬레이션 분석 결과의 신뢰도를 제고하고자 하였다. 또한 본 시뮬레이션 프로그램에서는 해당 수요처의 에너지부하 예측에 있어 건물 유형별로 연간, 시각별로 실측한 데이터를 기반으로 수립된 단위 에너지부하 모델을 이용, 예측함으로써 운전시뮬레이션을 통한 최적화 분석 결과의 신뢰성을 확보하고자 하였다. 본 연구에서 기 제안된 방법론 및 이에 근거한 시뮬레이션 분석 결과로부터 그리드 상호간 열 거래에 기반한 복수의 열 그리드 운전 특성 분석 방법의 효용성을 확인할 수 있었으며, 향후 수요자 및 열 에너지 공급자간 다양한 정보의 공유를 근간으로 하는 IT 기반 스마트 열 그리드 최적화 분석으로의 확장을 위한 기초 자료를 확보할 수 있었다.

PVC재질 프로파일의 생산, 발생 및 재활용, 처리에 기반한 물질흐름도 검토 (Investigation on Material Flow Diagram for PVC(poly vinyl Chloride) Profile Based Production, Generation, Recycling and Treatment)

  • 배재근;정오진
    • Elastomers and Composites
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    • 제47권2호
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    • pp.129-140
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    • 2012
  • 본 연구에서는 현실적으로 실현가능한 플라스틱 제품의 재활용률을 산정하기 위하여 PVC프로파일에 대한 물질흐름도를 작성하는 것을 목적으로 연구가 수행되었다. 이를 위해 합성수지 및 제품별 생산 현황 조사, 폐기물 발생 및 재활용 현황 조사, 재활용 실태 현황 조사, 제품별 물질흐름 검토를 거쳐 내구성 플라스틱의 발생부터 폐기까지의 조사를 실시하여 물질흐름도를 작성하였다. 제품별 재활용이 가능한 비율을 산정한 결과, PVC바닥재와 PVC프로파일의 경우 국내에서 사용된 제품의 내수량의 합이 525,448톤이고, 폐기물 배출량은 105,853톤으로 나타났다. 재생제품과 재활용원료의 생산량 합계는 76,004톤으로 제품의 내수량에 대비하면 2009년 의무량 8.5%에 비교하여 연구를 통한 재활용량은 추정량 14.46%로 산출되었다. 향후 각 품목의 연도별 사용량은 해당제품의 생산량이 현재와 크게 차이가 없을 것으로 가정하고 연도별 생산량에 대입한 후 5~20년 뒤의 물질수지도를 작성한 결과, 재활용률은 지속적으로 상승하여 바닥재 및 프로파일은 2013년에 20% 수준의 재활용률에 도달될 것으로 예측되었다.

2012년과 2014년 봄철 동해 남서부 해역 유색용존유기물의 분포 및 특성 비교 (Comparison of Distribution and Characteristics of CDOM in Spring 2012 and 2014 in the Southwestern East Sea of Korea)

  • 박현실;박미옥
    • 해양환경안전학회지
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    • 제24권5호
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    • pp.553-568
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    • 2018
  • 해양환경에서 유색용존유기물은 자외선과 가시광선을 흡수하는 주요한 역할을 하며, 표층에서 광분해 과정을 통해 이산화탄소로 산화됨으로써 해양환경의 생지화학적 탄소순환에도 중요한 역할을 한다. 최근 봄철 유색용존유기물을 포함한 해수의 혼합층에서 순수한 해수에 비해 약 40 % 이상 열에너지를 흡수한다는 점도 알려지면서, 유색용존유기물이 기여하는 해수 수온상승에 대한 역할의 중요성이 알려졌다. 본 연구는 봄철 동해 남동부해역의 해수표층에서 빛에너지 흡수의 원인이 되는 유색용존유기물에 의한 흡광도와 흡광 특성을 측정하였다. 봄철 동해 남서부해역에서 2012년과 2014년에 측정된 유색용존유기물의 분포를 비교하고 공급원을 파악하고자 S값을 이용하였다. 그 결과, 두 해의 표층수 중 유색용존유기물의 흡광계수는 평균값이 $0.237m^{-1}$($0.009{\sim}0.988m^{-1}$)이고, S값은 $16{\mu}m^{-1}$로서 연안수의 특성을 보였다. Chl a와 유색용존유기물 사이에 약한 양의 상관관계를 보였으며($r^2=0.34$), 특히 외양에 비해 연안 쪽 정점들이 더 강한 상관관계를 보였다. 봄철 혼합층에서 2014년 유색용존유기물의 농도는 $0.299m^{-1}$로서 2012년의 $0.180m^{-1}$에 비해 약 40% 높게 측정되었다. 두 해의 유색용존유기물이 흡광계수의 차이는 연 변화 이외에도 측정시기의 차이에서 2012년 봄철 진행된 성층화와 일조량 증가에 의한 광분해의 결과로 보인다. 이는 간접적으로 표층 해수 표면을 통한 광산화과정에 의한 대기로의 이산화탄소 유입 가능성을 시사한다.

우리나라 산림 바이오매스 추정 (Estimation of Forest Biomass in Korea)

  • 손영모;이경학;김래현
    • 한국산림과학회지
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    • 제96권4호
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    • pp.477-482
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    • 2007
  • 지구환경문제 등의 대두 및 친환경 에너지원으로 산림 바이오매스 자원에 대한 관심의 증폭에 따라 현재 우리나라 산림 바이오매스에 대한 정확한 추정 및 정보 관리프로그램 제작을 위하여 본 연구가 수행되었다. 2005년 말 현재 우리나라 총 산림 바이오매스량은 520,852천톤이며, 이들 중 실제 바이오매스 생산이 가능한 시업지를 대상으로 바이오매스량을 산정한 결과 402,795천톤이었고, 목재이용 가치가 가장 높은 경제림단지에 대한 바이오매스량은 200,768천톤으로 추정되었다. 또한 국내 산림에서 연간 임목의 생장에 의해 생산가능한 바이오매스량을 계산한 결과 20,340천톤이었고, 이를 화석연료로 대체할 수 있는 척도인 발열량으로 전환하여 보면 94,290Gkal로서, 이를 당시의 실내등유가로 환산하면 약 90억원에 달하는 양이다. 산림 바이오매스의 주기별 변화 추이는 '85년 말부터 '05년 말 현재까지 10년 주기로 4.95%, 5.30%, 4.46%로 '95년을 정점으로 바이오매스 생장율이 감소추세에 있음을 알 수 있었다. 한편 산림축적을 바이오매스로 전환하는 현재의 계수들이 임상별로 되어 있기에 수종별로는 계산이 곤란하므로 이에 대한 계수 개발이 요구되며, 아울러 직경 및 수고 인자 등을 이용하여 바이오매스를 추정하기 위한 함수식 개발도 필요한 시점이다.