• 한국축산시설환경학회지
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• 제17권sup호
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• pp.1-6
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• 2011

정부는 온실가스 감축을 위해 2011년 7월 12일 산업별 감축목표를 담은 '2020년 저탄소 녹색사회 구현을 위한 로드맵'을 발표하였다. 농식품 부문의 에너지 사용을 제외한 비 에너지 부문의 경우 2020년 BAU 대비 1,349천$CO_2$-eq.톤 (7.1%)을 감축해야 한다. 비 에너지 부문의 온실가스 감축에서 큰 부분(약 45%)을 차지하는 것이 가축분뇨에 관련한 감축량이다. 따라서 가축분뇨 처리과정에서 배출되는 온실가스 양을 정확히 평가하여 효율적 감축방안을 찾아내는 것이 중요하다. 이번 연구는 전과정평가를 통해 가축분뇨 처리과정의 온실가스 배출원을 판단하였다. 가축분뇨 처리과정에서 가장 많은 온실가스를 배출하는 시스템은 퇴/액비 및 정화처리 시스템 (1,649.45 kg $CO_2$-eq./head/year)이었고 가장 적은 온실가스를 배출하는 시스템은 폭기형 액비 시스템 (1,024.46 kg $CO_2$-eq./head/year)이었다. 전체 배출량 중 전기 사용에 의해 배출되는 온실가스의 비중이 가장 높은 시스템은 고온호기발효 시스템 (34.9%)이었다. 향후 온실가스 감축을 위해서는 가축분뇨 처리시스템을 선택할 경우 에너지 효율성도 고려해야 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권2호
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• pp.187-194
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• 2011

최근 국제법에 의해 하수처리장에서 발생되는 슬러지의 해양투기가 금지됨에 따라 하수처리 과정 중 발생된 슬러지의 처리방법이 문제가 되고 있다. 일반적으로 하수 및 슬러지는 혐기성조건에서 최종처리되며, 이과정 중 메탄$(CH_{4})$ 및 아산화질소$(N_{2}O)$가 배출되어 하수처리장은 지구온난화가스의 배출원으로 알려져 있다. 따라서, 하수처리장에서 발생하는 지구온난화 가스 배출량을 고려할 필요가 있으며, 지구온난화 가스 배출을 최소화할 수 있는 최적의 하수처리 공정 및 슬러지처리에 대한연구 필요성이 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 주요생물학적 하수처리공정에 따른 온실가스 발생량 및 슬러지 배출량을 계산하며, 이에 따라 온실가스 배출을 최소화하는 하수 및 슬러지처리방법을 제시하고자 한다. 생물학적 하수처리공정으로는 Anaerobic/Anoxic/Oxidation$(A_{2}O)$, Bardenpho, Virginia Initiative Plant (VIP), University of Cape Town(UCT)을 이용하였으며, 동력학적 하수처리모델링 프로그램인 GPS-X를 이용해 본 공정의 모델링을 수행하였다. 이를 바탕으로 하수처리과정에서 발생하는 온실가스 및 슬러지 배출량을 계산하며, 이를 통해 온실가스 배출을 최소화하는 공정을 선택하였다. 온실가스 및 슬러지 배출량은 2006 IPCC 가이드라인에서 제시한 식을 통해 계산되었다. 또한 다양한 슬러지 처리 시나리오(퇴비화, 소각, 매립)에 대한 환경성평가를 수행하였으며, 이를 통해 각 시나리오의 결과를 하나의 지표로써 비교 평가하였다. 본 연구결과, 4가지 하수처리공법 중 Bardenpho 공법에서 환경성이 가장 좋은 것으로 나타났으며, 슬러지 처리 시나리오 중 퇴비화가 온실가스를 가장 적게 배출하였다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제18권3호
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• pp.145-150
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• 2012

한우 깔짚 더미에서 배출되는 $CH_4$의 일별 배출량은 측정 시작일의 273.013 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}1.047{\mu}g\;m^{-2}s^{-1}$)을 최대로 하여 점차 감소하여 측정 마지막 일에는 2.309 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}0.061{\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$)이었다. $N_2O$의 일별 배출량은 $CH_4$의 배출량과 달리 측정 시작일에는 0.267 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}0.018{\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$)로 미미하였으나 시간이 지남에 따라 지수적으로 증가하여 시험 시작 후 43일째에 3.596 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}0.454{\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$)로 최대를 기록한 후 서서히 감소하여 마지막 일에는 1.888 ${\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$ (SE : ${\pm}0.012{\mu}g\;m^{-2}\;s^{-1}$) 이었다. 지구온난화지수를 이용한 $CH_4$과 $N_2O$ 배출량을 $CO_2$-eq로 환산했을 때, 시험첫 날 $CH_4$에 의한 $CO_2$-eq가 전체 환산량의 약 99%였다. 이후 $CH_4$의 배출량이 감소하고 $N_2O$의 배출이 증가하면서 34일 째에 $CH_4$과 $N_2O$에 의한 CO-eq 비율이 50:50이 되었으며 이후 $N_2O$의 영향이 더 컸다. $CH_4$과 $N_2O$의 배출량 변동성을 보기 위해 $CH_4$과 $N_2O$의 일 평균 배출량에 대한 일별 표준오차의 비율을 계산하였다. $CH_4$의 경우 그 비율이 11일째까지는 1.0% 이하였으나 시간이 지날수록 증가하여 57일 후에는 10.9%까지 증가하였다. $N_2O$의 경우 $CH_4$에 비해 그 비율이 컸는데 (0.4%~51.0%), $CH_4$의 경우와 달리 초기에 높았으며 시간이 지날수록 줄었다. $CH_4$과 $N_2O$의 생성이 활발할 경우 일 평균 배출량에 대한 일별 표준오차의 비율이 적으나 그렇지 않을 경우 비율이 높아졌는데 이는 배출장소의 비 균질성에 기인한다고 볼 수 있다. 따라서 퇴비화 과정의 온실가스 배출량을 줄이기 위해서는 $CH_4$ 감소를 위해 초기 공기 공급을 늘리며, 교반 등을 통해 비균질성을 감소시켜야 한다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권12호
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• pp.913-921
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• 2011

본 연구는 저탄소 녹색마을을 Y군의 협조를 얻어 A, B, C마을에 설치한다는 전제에서 환경성, 경제성, 에너지자립도 등을 분석하여 종합적인 타당성을 검토하였다. 대상 바이오매스의 종류 및 양은 가축분뇨 28톤/일, 과수전정지 2톤/일로 하루 30톤 규모로 시설용량을 설정, 시설은 습식계(가축분뇨) 바이오매스를 이용한 바이오가스화 시설과 건식계(전정가지) 바이오매스를 이용한 화목보일러 시설, 열병합발전기, 퇴비화시설 등으로 구성하였다. 구성된 시스템을 운전하였을 때, 전기생산량은 540,540 kWh/년, 열에너지 생산량은 1,762 Gcal/년으로 분석되었다. 대상마을 가구(129가구)에서 기존에 사용하고 있는 전기에너지는 309,600 kWh/년으로 시설에서 생산된 전기에너지를 공급하면 대상지역의 전기에너지 자립률은 100%가 되며, 잉여전력은 230,940 kWh/년이었다. 또한 열에너지는 대상마을의 비닐하우스에서 소요되는 양을 산정하였으며, 기존 사용량 1,415 Gcal/년으로 열에너지 자립률 역시 100%가 되며, 잉여량은 347 Gcal/년이 되었다. 경제성은 시설설치비용 504,000만원, 운영비 48,509만원, 수익 33,712만원으로 연간 약 1억 4천만원 적자, 15년 동안 약 22억원의 적자이나, 환경성 분석에서 원유대체효과 약 178백만원, 온실가스감축효과 약 92백만원으로 연간 총 2억 7천만원의 환경적 편익이 발생되어, 종합적으로는 연간 약 1억 3천만원 정도의 편익이 발생되었다. 정부 및 지자체의 예산지원을 통하여 진행되더라도 경제성, 환경성, 에너지자립도를 종합하여 볼 때, 충분한 타당성이 있는 사업이라고 판단되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권2호
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• pp.194-199
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• 2011

본 연구는 시설 하우스 재배에서 돈분뇨 액비와 화학비료의 관비처리가 오이 생육, 무기성분 함량, 수량, 양분흡수량 및 이용률, 토양 화학성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행되었다. 오이 재배 양식은 반촉성과 억제재배이며 시험 처리는 무비, 질소 기준으로 돈분뇨 액비 $26mg\;L^{-1}$, $52mg\;L^{-1}$ 및 화학비료 $52mg\;L^{-1}$ 4처리를 하였다. 돈분뇨 액비와 화학비료 처리는 초장에 차이가 없으나 돈분뇨액비 $26mg\;L^{-1}$ 처리에서 줄기와 뿌리의 생체중과 건물중이 많았다. 잎의 칼슘함량은 돈분뇨 액비 처리에서 낮았으며 뿌리의 칼륨함량은 화학비료 $52mg\;L^{-1}$ 처리에서 낮았다. 줄기의 칼슘함량은 화학비료 $52mg\;L^{-1}$에서 가장 낮았고 과실의 무기성분 함량은 처리간에 차이가 없었다. 돈분뇨 액비 및 화학비료를 처리에서 총수량은 반촉성재배에서 화학비료 $52mg\;L^{-1}$ 처리가 적었으며 비상품과 수량은 돈분뇨 액비 처리에서 적었다. 양분 이용률은 질소 4.2~13.0%, 인산은 1.9~2.0%, 칼륨은 8.3~30.9%로 칼륨, 질소, 인산 순이다. 토양 화학성 중 pH는 돈분뇨 액비 처리가 화학비료 처리보다 높았고 EC 및 질산태 질소함량은 화학비료 처리가 돈분뇨 액비 처리보다 많았다. 치환성 칼륨함량은 돈분뇨 액비 $52mg\;L^{-1}$ 처리구가 높았으며 칼슘과 마그네슘은 처리간에 차이가 없었다. 결과적으로 오이 관비 재배에서 토양 검정에 의한 돈분뇨 액비 시용은 화학비료 질소와 칼리를 대체할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국유기농업학회지
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• 제14권1호
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• pp.55-67
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• 2006

유기농업을 수행하고 있는 지역 내에서 재배작물, 유기재배 형태, 경지면적, 가축사육현황, 유기물 활용실태 등을 조사하고 유기재배 농가단위의 양분수지를 산출하여 합리적인 유기자원 사용과 적정 유기물 시용에 의한 토양의 양분관리를 체계화하여 지속적인 유기농산물 생산을 위한 유기물 적정사용 기술개발을 목적으로 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 유기농업 경력이 $8{\sim}20$년 되고 유기농산물 품질인증을 받은 31농가를 대상으로 작물별 유기물 시용량을 조사한 결과 과수>엽채류, 과채류>벼 순으로 많았으며 채소류 재배시에는 ha당 40톤 정도를 시용하였다. 또한, 엽채류는 축분에 톱밥을 혼합하여 제조한 퇴비를 주로 사용하였으며 볏짚, 파쇄목, 쌀겨, 산야초 등 다양한 유기물 자원을 시용하는 반면에 과채류는 시용하는 유기물 원료가 단순하고 비교적 질소성분이 적은 볏짚과 우분퇴비를 영양생장기에 시용하고 생식생장기에는 양분함량이 다소 많은 유박과 산야초를 시용하였다. 상추, 신선초, 케일을 1년에 3기작으로 유기농업을 하는 농가에서 작물재배 기간 중에 생산한 수량을 기초로 하여 양분수지를 계산한 결과 상추 재배시기에 3요소 성분이 과다한 것으로 나타나 신선초 재배 후 상추와 케일 재배시는 시판퇴비의 시용량을 줄여야할 필요가 있었다. 유기농으로 벼를 재배하는 양평군 용문면 화전리 지역에서 시용한 유기물 총과 벼 생산량을 이용하여 삼요소의 양분 수지를 조사한 결과 벼 재배 표준시비량보다 질소-인산이 각각 29-10kg 과다하게 시용되고 있었다. 또한 우리나라 유기농 재배농가의 유기물 시용량은 전체적으로 과다하게 투입되는 경향이었고 이에 따라 토양의 이화학성은 벼 재배지역에서는 적정기준치에 적합하였으나 시설채소재배지에서는 적정기준치와 상당한 차이를 보였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 보다 정적 유기물 시용을 통한 지속적인 유기농산물 생산이 가능하도록 하기 위해서는 시용하려는 유기물 자원의 화학성과 재배토양의 화학성을 분석하여 과부족한 성분이 없도록 적당한 유기물 시용량을 결정하여야 할 것으로 판단이 된다.