• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권1호
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• pp.6-12
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• 2005

급격한 경제성장의 결과로서 최근까지 각종 유류관련 시설의 누출로 인한 토양 오염에 대한 관심이 고조되고 있다. 토양복원을 위하여 재래식 토양가스추출법(SVE)과 같은 공법이 사용되고 있으나 휘발성 유류성분의 제거에 적합하며 디젤, 방향족화합물 등과 같은 저휘발성 오염물의 제거에는 부적합한 결과를 보이고 있다. 본 연구에서는 디젤과 같이 저휘발성 유류성분을 제거하기 위한 효율적인 공기주입 및 SVE 공정 개발을 위해 디젤유의 개별성분들의 온도와 유량에 따른 제거효율, 수분함량에 따른 영향 평가를 실시하였다. 디젤범위의 오염성분(DROs)들은 온도의 증가에 따라 휘발성의 순서대로 제거되는 경향을 보이고 있다. 실험결과, $90\%$ 이상의 DROs 범위 내 오염물은 온도를 $100^{\circ}C$ 이상으로 유지할 경우 효과적으로 SVE 방법에 의하여 제거할 수 있다고 판단된다. 유량이 증가함에 따라 오염물이 토양 내 잔류하는 비율이 빠르게 감소하지만 유량이 40cc/min를 초과하면 감소 폭이 크지 않았으며 이는 큰 유량에 대하여 오염물이 휘발되는 속도에 있어서 물질전달상의 제한에 기인한다고 판단된다. 수분함량에 영향은 DROs성분 중 n-decane은 적은 것으로 나타났으나 다른 오염성분들은 수분이 존재함에 따라 제거효율이 좋아지는 결과를 나타내었다.

• 한국습지학회지
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• 제26권2호
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• pp.168-181
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• 2024

인공습지는(CW)는 침투, 흡착, 저류, 식물과 미생물의 증발산 등과 같은 수문학적 및 생태학적 기작에 의하여 오염물질 제거, 탄소흡수 및 저장, 생물다양성 향상 등의 생태계서비스를 제공한다. 본 연구는 수평지하흐름 인공습지(HSSF CW)의 미생물 군집과 토양의 물리·화학적 특성 및 처리효율의 상관관계를 분석하기 위하여 수행되었다. 연구를 위한 모니터링은 강우시 수질특성, 토양특성, 미생물 분석이 수행되었다. 따뜻한 계절(>15℃) 에서 TSS, COD, TN, TP 및 중금속(Fe, Zn, Cd) 제거효율이33~74% 범위로 나타났다. 그러나 추운 계절(≤15℃)에서 TOC 35%로 가장 높은 제거 효율이 나타났다. 인공습지 내 토양은 인근에서 채취한 토양의 토양유기탄소(SOC) 함량보다 3.3배 더 높은 함량을 가지고 있는 것으로 나타났다. 유입부와 유출부의 탄소(C), 질소(N) 및 인(P)의 화학양론비(C:N:P)는 각각 120:1.5:1 및 135.2:0.4:1로 나타났으며, 탄소에 비해 질소와 인의 비율이 매우 낮아 미생물 성장에 문제가 발생될 수 있다. 미생물 분석에서는 생물다양성 지수를 통해 미생물 군집의 풍부도, 다양성, 균질성 및 균일성이 따뜻한 계절이 추운 계절에 비해 높게 나타났다. 인공습지의 강우유출수 오염물질 중 질소고정 미생물인 Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, Bacteroidetes가 우점종으로 미생물 생장을 촉진하는 것으로 평가되었는데 이는 특정 토양특성 및 유입수 특성이 미생물 풍부도와 밀접한 관련이 있음을 의미한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.196-196
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• 2020

토양은 육상생태계에 있어 가장 많은 탄소를 저장하고 있으며, 대기 중 CO₂를 토양탄소로 전환하여 쉽게 방출되지 않고 토양 내에 저장하는 역할을 한다. 이렇듯 토양 유기탄소 배출관리는 기후변화에 있어 중요한 문제로 대두되고 있다. 하지만 토지이용의 변화와 무분별한 관리로 인하여 토양내에 저장되어 있는 토양 탄소배출이 지속적으로 증가 하고 있다. 따라서 토양탄소 배출로 인한 경제적 피해를 수치적으로 표현하는 가치평가가 필요하다. 현재 토양에 저장된 토양유기탄소 함량을 토양통별로 토양정보시스템에서 제공하고 있지만 국내 토양 토양탄소 저장량의 산정에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 토양 특성을 이용하여 토양 유기탄소 저장량을 산정하고, 산정된 토양 유기탄소 저장량과 정밀토양도를 이용하여 남한의 토양 유기탄소 가치평가를 실시하였다. 토양의 특성은 물리적 특성인 모래(Sand), 이토(Silt), 점토(Clay), 자갈(Gravel)함량과 화학적 특성인 유기물함량(Organic Matter)를 사용하였다. 토양 유기탄소저장량 산정의 검증을 위하여 전라남도 진도군의 토양유기탄소 저장량을 산정한 결과 486,696t으로, 선행연구와 유사한 결과를 나타내었다. 이러한 검증 결과를 바탕으로 남한의 토양 유기탄소 저장량을 산정한 결과 305.54Mt의 유기탄소가 저장된 것으로 나타났으며, 단위 면적당 유기탄소 저장량의 경우 3.11kg/㎡으로 나타났다. 또한 2019년 상반기 기준 평균 탄소거래권 가격(27,500원/톤)을 이용하여 우리나라 국토의 토양탄소 저장량 가치평가를 실시한 결과, 약 8조 4천억원의 경제적 가치가 있는 것으로 나타났다. 본 연구는 토양의 물리적·화학적 특성을 이용하여 토양의 유기탄소 저장량을 산정하였으며, 토양에 저장되어 있는 유기탄소의 가치평가를 수행하였다. 본 연구결과는 농업, 수문, 기후변화 등 다양한 분야에서 필요로 하는 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국조경학회지
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• 제43권6호
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• pp.16-24
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• 2015

본 연구는 국내 4대강 유역에 조성된 수변녹지를 대상으로 탄소의 저장 및 연간 흡수를 계량화하고, 수변녹지의 탄소저감 효과를 증진하기 위한 조성방안을 모색하였다. 표본 선정한 40개소 연구 대상지의 녹지구조 및 식재기법은 흉고직경이 평균 $6.9{\pm}0.2cm$이고 식재밀도가 $10.4{\pm}0.8$주/$100m^2$로서, 소형 수목의 저밀 단층식재로 대표된다. 식재수목에 의한 단위면적당 탄소의 저장량과 연간 흡수량은 각각 평균 $8.2{\pm}0.5t/ha$, $1.7{\pm}0.1t/ha$/년이고, 식재밀도가 높을수록 증가하는 경향을 보였다. 토양의 유기물함량과 단위면적당 탄소저장량은 각각 $1.4{\pm}0.1%$, $26.4{\pm}1.5t/ha$이었다. 대상지의 수목과 토양은 1ha당 약 61kL의 휘발유 소비에 상당하는 탄소량을 저장하고, 수목은 해마다 1ha당 3kL의 휘발유 소비에 기인한 탄소배출량을 상쇄하는 효과를 나타냈다. 이 탄소저감은 식재 후 5년 이상~10년 미만 생장한 효과로서 식재수목의 생장과 더불어 훨씬 더 증가할 것으로 예측된다. 연구 대상지와 상이한 식재기법의 조성모델들을 선정하여 향후 30년 동안 수목생장에 따른 연간 탄소흡수량의 변화를 비교 시뮬레이션하였다. 그 결과, 경과년도별 누적 탄소흡수량은 식재규격이 더 크고 식재밀도가 더 높은 다층 군식의 생태식재모델에서 저밀 단층식재인 대상지보다 10년 및 30년 경과시 각각 약 1.9배, 1.5배 더 많았다. 수변녹지의 탄소저감 효과를 증진하기 위해서는 규격이 상대적으로 큰 수목을 혼식하는 다층 군식, 속성수를 포함하여 연간 생장률이 양호한 자생수종의 중 고밀 식재, 식재수종의 정상적 생장에 적합한 토양조건 구비 등이 요구된다. 본 연구결과는 조성 초기단계인 수변녹지 사업에서 수질보전 및 생물서식에 부가하여 탄소흡수원의 역할을 제고하기 위한 실용적 지침이 될 것으로 기대한다.

• 한국농림기상학회지
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• 제9권2호
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• pp.109-120
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• 2007

한국 산악 경관에서의 물과 탄소의 순환을 이해하고 예측하기 위해서는 물과 탄소의 유역 내 이동 경로, 저류, 체류시간 및 상호작용에 대한 정보가 선행되어야 한다. 이와 관련하여 본 논문에서는 HydroKorea 및 CarboKorea 연구에서 사용하고 있는 연구 방법들과 현재까지의 주요 결과를 소개한다. 유역 내 다양한 수문순환 과정을 이해하기 위해 지하수위 변동, end-member mixing model, 교차상관 분석, 대기 기원의 천연방사성 동위원소를 이용하였다. 광릉 산림 유역에서는 지표유출의 기여도가 상대적으로 높았고, 강수량과 강수강도 및 패턴의 변화가 물의 유출경로와 체류 시간에 영향을 주었다. 특히, 몬순으로 인한 강수형태와 유역 내 수문과정의 변화가 탄소 순환에 영향을 미쳤는데, 지속적인 강우의 유입이 산림토양의 표층에 분포하는 고농도의 용존유기탄소의 유출을 증가시켰다. 본 연구를 통하여 시도된 수문순환과정에 대한 정량적인 규명은 기후 변화가 수자원 관리와 산림유역 탄소순환에 미치는 영향을 예측하기 위한 과학적 방법론을 확립하는데 기여할 것으로 기대된다.

• 유기물자원화
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• 제26권2호
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• pp.11-18
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• 2018

다양한 농업 부산물을 열분해하여 바이오차를 생산하고 이를 밭 농경지에 투입함에 따라 토양 화학적 변화와 온실가스 발생량에 대해 비교하여 평가하였다. 실내 인큐베이터 실험으로 항온조건은 미생물 활성이 가장 활발한 조건인 수분보수력 70%, 온도는 $25^{\circ}C$ 조건에서 8주간 실험을 수행하였다. 그 기간 동안 주기적으로 가스시료를 채취하여 온실가스를 각각 분석하였다. 누적 이산화탄소 발생량은 바이오차를 투입하지 않은 대조구에서 $258.6g\;CO_2/m^2$ 그리고 바이오차를 투입한 처리구에서는 207.1에서 $255.2g\;CO_2/m^2$의 범위로 발생하였다. 즉 바이오차가 투입됨에 따라 이산화탄소 발생량이 증가하지 않고 비슷하거나 조금 감소하는 경향을 나타냈다. 아산화질소의 누적 발생량은 대조구에서 $2,890.6mg\;N_2O/m^2$ 그리고 바이오차를 투입한 처리구에서는 379.7에서 $525.2mg\;N_2O/m^2$ 의 범위로 발생하였다. 바이오차가 투입됨에 따라 아산화질소 발생량은 80% 이상 감축할 수 있었다. 따라서 바이오차를 밭 농경지에 적용한다면 아산화질소 발생량을 감축할 수 있는 소재로 활용할 수 가 있을 것이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권6호
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• pp.69-75
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• 2006

지하 저장 탱크로부터의 유류 유출로 인하여 전세계적으로 넓은 지역의 토양 및 지하수가 오염되고 있다. Methyl tert-butyl ether(MTBE)는 대기 오염 감소를 위하여 널리 사용되고 있는 유류 첨가제이지만 토양 및 지하수로 유입되어 섭취 되었을 때 발암 가능성이 있는 유독 물질이다. 본 연구는 고도 산화 처리 기법 중 유기 오염물의 분해에 높은 효율을 나타내는 고전적 Fenton reaction의 최대 단점인 강한 산성(pH 2.5-3) 의존성을 극복한 새로운 산화 처리 기법을 개발하여 고농도의 MTBE를 효과적으로 분해 하는 것을 그 목적으로 하여 자연 친화적인 chelating agents를 사용하여 중성 영역에서 Fenton reaction을 가능하게 하는 기법인 Modified Fenton reaction과 Ultra Violet light(UV)를 이용하여 분해효율을 극대화 하는 Photo-assisted Fenton reaction을 응용한 Modified Photo-Fenton reaction system을 개발하여 최적 반응 조건 및 반응 차수, 반응 메커니즘을 밝혀내었다. 낮은 독성과 높은 생분해성을 나타낸 Citrate ion을 chelating agents로 선정하였으며 최적 반응 조건은 [$Fe^{3+}$] : [Citrate] = 1 mM : 4 mM, 3% $H_2O_2$, 17.4 kWh/L UV dose, 초기 pH 6.0이며 이 조건에서 1000 ppm MTBE를 분해한 결과 6시간 후 86.75%, 16시간 후 99.99%의 높은 분해율을 나타냈으며 최종 pH는 6.02로 안정적이었다. 또한 Modified Photo-Fenton reaction을 이용한 MTBE 분해 반응은 유사 1차 반응을 나타내었으며 methoxy group이 ${\cdot}OH$ radical과 주로 반응하여 tert-butyl formate(TBF)가 주요 분해 산물이 되는 분해 경로를 따른 다는 것이 밝혀졌다. 본 연구로 개발된 Modified Photo-Fenton reaction에서 발생되는 산화제인 ${\cdot}OH$ radical의 비선택적 반응성을 고려할 때 본 system은 다른 종류의 유기 오염물 분해에도 효과적일 것으로 판단된다.