• 한국결정성장학회지
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• 제23권2호
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• pp.93-100
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• 2013

지구 온난화의 대표적인 주범인 $CO_2$를 저감하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 가스 하이드레이트 형성원리를 이용한 $CO_2$ 분리 및 저장 공정이 주목을 받고 있다. 본 연구는 필름형 $CO_2$ 하이드레이트의 결정성장 거동에 관하여 성장 메커니즘을 규명하였다. 다양한 압력조건에서 반회분식 교반 반응기를 이용하여 $CO_2$ 하이드레이트를 형성시켰으며 객체가스의 용해도 차이를 최소화하기 위하여 모든 실험에서 온도는 고정하였다. 공급된 가스는 순도 99.999 %의 $CO_2$ 가스를 사용하였고, CCD 카메라(Nikon DS-5M/Fi1/2M-U2)가 장착된 광학현미경을 사용하여 관찰 결과를 실시간 기록하였다. 실험에 적용되는 압력에 따라서 하이드레이트 성장형태와 성장속도는 매우 큰 차이를 보였다. 특히 2.0 MPa 이상의 압력에서 가장 큰 변화를 관찰하였으며, 이것은 $CO_2$의 농도 차이와 모세관 힘에 의한 것으로 사료된다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제42권1호
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• pp.20-29
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• 2018

Background: For various reasons such as agricultural and economical purposes, land-use changes are rapidly increasing not only in Korea but also in the world, leading to shifts in the characteristics of local carbon cycle. Therefore, in order to understand the large-scale ecosystem carbon cycle, it is necessary first to understand vegetation on this local scale. As a result, it is essential to comprehend change of the carbon balance attributed by the land-use changes. In this study, we attempt to understand accumulated soil carbon (ASC) and soil respiration (Rs) related to carbon cycle in two ecosystems, artificially turned forest into pastureland from forest and a native deciduous temperate forest, resulted from different land-use in the same area. Results: Rs were shown typical seasonal changes in the alpine pastureland (AP) and temperate deciduous forest (TDF). The annual average Rs was $160.5mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ in the AP, but it was $405.1mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ in the TDF, indicating that the Rs in the AP was lower about 54% than that in the TDF. Also, ASC in the AP was $124.49Mg\;C\;ha^{-1}$ from litter layer to 30-cm soil depth. The ASC was about $88.9Mg\;C\;ha^{-1}$, and it was 71.5% of that of the AP. The temperature factors in the AP was high about $4^{\circ}C$ on average compared to the TDF. In AP, it was observed high amount of sunlight entering near the soil surface which is related to high soil temperature is due to low canopy structure. This tendency is due to the smaller emission of organic carbon that is accumulated in the soil, which means a higher ASC in the AP compared to the TDF. Conclusions: The artificial transformation of natural ecosystems into different ecosystems is proceeding widely in the world as well as Korea. The change in land-use type is caused to make the different characteristics of carbon cycle and storage in same region. For evaluating and predicting the carbon cycle in the vegetation modified by the human activity, it is necessary to understand the carbon cycle and storage characteristics of natural ecosystems and converted ecosystems. In this study, we studied the characteristics of ecosystem carbon cycle using different forms in the same region. The land-use changes from a TDF to AP leads to changes in dominant vegetation. Removal of canopy increased light and temperature conditions and slightly decreased SMC during the growing season. Also, land-use change led to an increase of ASC and decrease of Rs in AP. In terms of ecosystem carbon sequestration, AP showed a greater amount of carbon stored in the soil due to sustained supply of above-ground liters and lower degradation rate (soil respiration) than TDF in the high mountains. This shows that TDF and AP do not have much difference in terms of storage and circulation of carbon because the amount of carbon in the forest biomass is stored in the soil in the AP.

• 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.

• Spatial Information Research
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• 제23권2호
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• pp.11-20
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• 2015

모니터링은 북한지역을 대상으로 하는 사회공헌형 산림탄소상쇄 사업을 진행하는 과정에서 핵심요건으로 부각되고 있다. 온실가스 감축 여건에 대한 모니터링이 잘못되었을 경우, 입증수단과 방법을 사전에 점검하여 리스크와 불확실성을 최소화하여야 한다. 따라서 본 연구의 목적은 산림탄소상쇄사업에서 발생할 수 있는 입증책임에 관련된 쟁점들을 사전에 점검하고자 백두산을 대상으로 모니터링 여건(사업대상지의 적합성, 산림 바이오매스 성장에 따른 탄소축적, 바이오매스의 손실, 삼림 전용 및 훼손 여부, 환경, 사회, 경제적 영향에 의한 탄소 배출량)을 평가하였다. 인공위성 영상은 백두산의 산림현황을 가시적인 기록으로 제시하였는데, 대북 산림탄소상쇄사업에서 모니터링이 필요한 지표를 대부분 충족하는 것으로 확인되었다. 본 연구 결과는 북한에서 산림탄소상쇄 사업을 수행하려는 한국기업에게 중요한 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제16권1호
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• pp.29-38
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• 2014

임분 밀도가 410tree $ha^{-1}$이며 평균 흉고직경이 $29.1{\pm}5.2cm$인 경기도 태화산의 V영급 잣나무 조림지에서 흉고직경을 독립변수로 하고 부위별 바이오매스를 종속변수로 하는 상대생장식을 만들었다. 잣나무 넓적 잎벌 피해로 인해 잎의 바이오매스가 낮게 나타났으나, 총 바이오매스에 미치는 영향은 미미하였다. 그간의 연구를 종합한 결과, 개체목 지상부 상대생장식(logY=a+blogX)의 모수 a는 평균 흉고직경과 임분밀도에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났으나 b는 영향을 미치는 인자를 찾을 수 없었다. 임분 단위에서는 부위별로 잎은 6.68Mg $ha^{-1}$, 가지는 18.82Mg $ha^{-1}$, 줄기는 101.02Mg $ha^{-1}$로 나타났으며 이를 합한 지상부 총 바이오매스는 126.53Mg $ha^{-1}$로 나타났다. 국내 잣나무 임분의 지상부 바이오매스는 임령보다는 평균 흉고직경과 임분 밀도에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며 두 인자를 사용하여 국내 잣나무 임분 바이오매스를 98% 이상 설명하는 간단한 회귀식을 도출할 수 있었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제18권4호
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• pp.348-356
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• 2016

본 연구는 국내 사과원 생태계에 대한 $CO_2$ 및 에너지(현열, 잠열) 플럭스를 에디공분산 기법으로 정량화하고 이들의 계절적 변화를 분석하였다. 2006년 국내 사과원 생태계의 누적 NEE는 $-396.9g\;C\;m^{-2}$으로, 유사한 환경 조건에서 수행된 이탈리아의 사과원 생태계의 NEE ($-380.0g\;C\;m^{-2}$)와 아주 비슷한 것으로 분석되었다. 또한 양국의 사과원 생태계에서 일 최대 NEE는 6월 하순에 관측되었다. 다만, 국내 장마기간에 해당되는 7월의 NEE는 양국의 과수원 생태계에서 다른 양상을 나타내었다. 이와 같이 과수원 생태계와 같은 집약적으로 관리되는 생태시스템에서도 NEE의 변화가 관개 등 영농활동에 의해서 큰 영향을 받지만, 기온, 강수량 등 환경조건에도 영향을 많이 받는 것으로 조사되었다. 국내 사과원 생태계의 탄소 흡수능력에 대한 보다 정확한 평가를 위해서는 3년 이상의 장기적인 플럭스 자료를 토대로 추가적인 연구가 요구되며, 상호 검증과 탄소수지 평가를 위해서는 챔버방식의 생태학적 접근도 추가로 필요할 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제2권1호
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• pp.103-114
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• 2001

본 연구에서는 근래에 퇴적된 습지토양의 유기물질에 느린 흡착부분이 존재하는지 살펴보기 위해 흡착실험을 행하였다. 최근 퇴적된 민물 습지토양에서의 소수성 유기화합물 (chlorobenzene and phenanthrene)의 흡착 특성을 회분식 흡착법을 사용하여 결정하였다. 유기물질의 나이의 상대 척도로서 산소/탄소 원소비 등을 포함한 여러 방법으로서 평가하였다. 토양의 나이가 유기화합물의 습지토양에서의 흡착에 차이를 유발하는지에 대해 조사하기 위하여 습지 토양의 표층부(상층부 0-2cm, 5년 미만)과 하층부(below 10cm, 20년 이상)에 대한 느린 흡착 특성을 상대적으로 오래된 PPI(Petro Processors, Inc. Superfund site), BM(Bayou Manchac) 토양과 비교하였다. 느린 흡착모델 변수의 비선형성(KF와 N)의 증가로서 느린 흡착부분이 존재함을 알 수 있었다. 느린 흡착모델의 분석결과 상당한 크기의 느린 흡착부분이 존재하였으며 습지 토양의 경우 흡착된 chlorobenzene의 25.4-263%가 phenanthrene의 경우 흡착된 양의 1.4-1.9%(phenanthrene)가 각각 느린 흡착 부분에 해당하였으며, PPI 토양과 BM토양의 경우 흡착된 chlorobenzene의 40.0-55.93%와 흡착된 phenanthrene의 2.9-3.19%가 각각 느린 흡착 부분에 해당하였다. 느린 흡착 부분은 상층부 < 하층부 < PPI < BM 토양의 순으로 증가하였는데 이것은 토양 유기물질의 나이가 증가할수록 느린 흡착부분의 크기가 증가함을 나타낸다.

• 환경생물
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• 제31권4호
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• pp.471-477
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• 2013

Biochar amendment to agricultural soil is regarded as a promising option to mitigate climate change and enhance soil quality. It could sequester more carbon within the soil system and increase plant yield by changing soil physicochemical characteristics. However, sustainable use of biochar requires comprehensive environmental assessment. In this sense, it is important to measure additional greenhouse gas emission from soils after biochar addition. We investigated emissions of $CO_2$, $N_2O$, and $CH_4$ from incubated soils collected from rice paddy and cultivated grassland after amendment of 3% biochar (wt.) produced from rice chaff. During incubation, soils were exposed to three wet-dry cycles ranging from 5~85% soil gravimetric water content (WC) to investigate the changes in effect of biochar when influenced by different water levels. The $CO_2$ emission was reduced in biochar treatment compared to the control at WC of 30~70% both in rice paddy and grassland soils. This indicates that biochar could function as a stabilizer for soil organic carbon and it can be effective in carbon sequestration. The $N_2O$ emission was also reduced from the grassland soil treated with biochar when WC was greater than 30% because the biochar treated soils had lower denitrification due to better aeration. In the rice paddy soil, biochar addition resulted in decrease in $N_2O$ emission when WC was greater than 70%, while an increase was noted when WC was between 30~70%. This increase might be related to the fact that available nutrients on biochar surface stimulated existing nitrifying bacterial community, resulting in higher $N_2O$ emission. Overall results imply that biochar amendment to agricultural soil can stabilize soil carbon from fast decomposition although attention should be paid to additional $N_2O$ emission when biochar addition is combined with the application of nitrogen fertilizer.

• 환경생물
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• 제35권4호
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• pp.715-725
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• 2017

토양 유기탄소 축적량 변화와 작물의 생태계 탄소 수지를 파악하기 위하여 농업의 탄소 관리에 필요한 기초 자료 마련을 위하여 2014~2016년 (3년) 벼 재배기간 동안 토양의 유기탄소 축적량과 작물의 생태계 순 생산량을 측정하였다. 그 결과로 벼 재배지 토양 유기탄소 축적량은 NPK+볏짚퇴비 처리($3.88Mg\;C\;ha^{-1}$)에서 가장 많았고 NPK (화학비료) 처리보다 40.8%, NPK+헤어리베치 처리보다 17.0%의 축적 효과가 있었다. 그러나 NPK+볏짚퇴비 처리가 NPK+헤어리베치에 비해 토양 유기탄소 축적량이 높게 나타나 헤어리베치 시용에 비해 볏짚퇴비 시용이 농경지 내 탄소 축적량이 높은 것으로 나타났다. 벼 재배지 생태계 순 생산량은 NPK 처리($11.31Mg\;C\;ha^{-1}$)에 비해 NPK+헤어리베치 처리($14.01Mg\;C\;ha^{-1}$)에서 19.3%와 NPK+볏짚퇴비 처리($12.6Mg\;C\;ha^{-1}$)에서 10.2% 축적 효과가 있었다. 따라서 화학비료 단일 처리보다 화학비료를 절감하기 위한 유기물 처리가 토양유기탄소 축적 및 재배지의 작물 생태계 탄소 축적량을 증대시키는 효과가 있는 것으로 나타났다.

• 한국기후변화학회지
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• 제6권4호
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• pp.357-366
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• 2015

This study was conducted to estimate carbon stocks of Quercus serrata with drawing volume of trees in each tree height and DBH applying the suitable stem taper equation and tree specific carbon emission factors, using collected growth data from all over the country. Information on distribution area, tree number per hectare, tree volume and volume stocks were obtained from the $5^{th}$ National Forest Inventory (2006~2010), and method provided in IPCC GPG was applied to estimate carbon storage and removals. Performance in predicting stem diameter at a specific point along a stem in Quercus serrata by applying Kozak's model,$d=a_1DBH^{a_2}a_3^{DBH}X^{b_1Z^2+b_2ln(Z+0.001)+b_3{\sqrt{Z}}+b_4e^Z+b_5({\frac{DBH}{H}})}$, which is well known equation in stem taper estimation, was evaluated with validations statistics, Fitness Index, Bias and Standard Error of Bias. Consequently, Kozak's model turned out to be suitable in all validations statistics. Stem volume tables of Quercus serrata were derived by applying Kozak's model and carbon stock tables in each tree height and DBH were developed with country-specific carbon emission factors ($WD=0.65t/m^3$, BEF=1.55, R=0.43) of Quercus serrata. As a result of carbon stock analysis by age class in Quercus serrata, carbon stocks of IV age class (11,358 ha, 36.5%) and V age class (10,432; 33.5%) which take up the largest area in distribution of age class were 957,000 tC and 1,312,000 tC. Total carbon stocks of Quercus serrata were 3,191,000 tC which is 3% compared with total percentage of broad-leaved forest and carbon sequestration per hectare(ha) was 3.8 tC/ha/yr, $13.9tCO_2/ha/yr$, respectively.