• 자원환경지질
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• 제53권6호
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• pp.781-792
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• 2020

망간단괴, 망간각, 해저열수광상 개발에서 필연적으로 발생하게되는 선광잔류물은 방대한 양과 잠재적인 독성으로 인해 관심이 증가하고 있지만, 아직까지 선광잔류물의 발생량, 물리·화학적 특성, 환경 유해성, 해양생태계에 미치는 영향 등에 관한 정보가 부족한 실정이다. 최근에는 선광잔류물의 친환경적인 처리 중요성이 인식되고, 그에 따른 저감/처리법이 강구되고 있다. 심해저 광물자원개발 시 선광잔류물이 선상에서 처리되지 못할 경우, 선광잔류물의 육상으로 운반 비용이 발생하고 육상 환경오염 문제를 해결해야하는 경우가 발생하게 된다. 따라서, 한국해양과학기술원에서는 1) 오염인자/환경영향, 2) 환경/생물 위해성 영향, 3) 입자 확산, 4) 선광, 5) 저감/처리(정화)를 친환경적인 선상에서의 선광잔류물 처리를 위한 주요 핵심 요소로 구분하여 선광잔류물의 유해성, 해양생태계에 미치는 영향, 오염 입자 확산 모델, 선광 및 정화처리 후보기술 등에 대한 연구를 수행하고 있다. 본 연구 결과는 향후 심해저광물자원 개발과정에서 발생할 수 있는 환경영향에 대한 과학적인 증거 확보를 통해 환경문제를 최소화 할 수 있는 연구 기반을 제시할 수 있고, 이는 다른 기원의 오염물 및 규제없이 방치되고 있는 육상 폐광산의 누출수 처리에도 적용할 수 있을 것이라 기대한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.5-13
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• 2021

인구증가와 산업발달로 산업폐기물의 발생량은 매년 증가하고 있으며, 미분된 석탄을 사용하는 화력발전소에서는 석탄의 연소 후에 많은 양의 석탄회가 발생된다. 이 중 비산재(fly ash)는 시멘트 제조 원료 및 콘크리트 혼화재 등으로 재활용되고 있으나, 약 20%는 활용되지 못하고 매립되고 있다. 이러한 많은 양의 석탄회가 지속적으로 매립됨으로 인해 매립지의 포화문제와 토양 및 수질오염 등의 환경오염 문제로 석탄회의 올바른 처리와 재활용 방안의 모색이 필요하다. 최근 지하구조물 공사와 고성토부의 교대 뒷채움 공사 등 장소가 협소하여 다짐작업이 어려운 공사가 증가하고 있으며 특히, 복토 및 뒤채움 작업은 굴착과정 중 자연지반의 교란을 수반하기 때문에 복토에 따른 철저한 다짐관리가 구조물과 지반의 안정에 필수적이다. 그러나 배후지반이 협소하거나 적절한 다짐장비의 부족, 과다짐으로 인한 구조물의 손상 등의 문제로 인하여 다짐관리가 어려운 실정이다. 따라서, 최근에는 다짐작업이 필요하지 않으면서도 적정한 강도를 발휘할 수 있는 유동성 성토재료의 사용이 증가하고 있다. 유동성 성토재료는 주재료인 토사에 물과 시멘트 등의 고화재를 혼합하여 조성된 안정처리토로서 경화되기 전에는 높은 유동성을 지니고 있어 다짐작업이 필요하지 않으며, 경화 후에는 일반 토사에 비해 높은 강도와 지중매설물에 작용하는 토압 감소효과를 얻을 수 있기 때문에 다짐이 곤란한 장소에서의 되메우기나 충전 등에 활용되고 있다. 본 연구에서는 고함수비의 점성토와 산업폐기물인 석탄회를 활용한 유동화 처리토의 사용 가능성을 평가하기 위하여 재료의 유동 특성, 강도, 지지력 특성을 분석하고 지중매설물에 적용 시 토압감소 효과를 규명하고자 한다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제27권4호
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• pp.10-21
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• 2022

In the South Korea, 47% of abandoned mines are suffering from the mining hazards such as the mine drainage (MD), the mine tailings and the waste rocks. Among them the mine drainage which has a low pH and the high concentration of heavy metals can directly contaminate rivers or soil and cause serious damages to human health. The natural/artificial treatment facilities by using neutralizers and coagulants for the mine drainage have been operated in domestic and most of heavy metals in mind drainage are precipitated and removed in the form of metal hydroxide, alumino-silicate or carbonate, generating a large amount of mine drainage treated sludge ('MDS' hereafter) by-product. The MDS has a large surface area and many functional groups, showing high efficiency on the fixation of heavy metals. The purpose of this study is to develop a ingenious heavy metal stabilizer that can effectively stabilize arsenic (As) and heavy metals in soil by recycling the MDS (two types of MDS: the acid mine drainage treated sludge (MMDS) and the coal mine drainage treated sludge (CMDS)). Various analyses, toxicity evaluations, and leaching reduction batch experiments were performed to identify the characteristics of MDS as the stabilizer for soils contaminated with As and heavy metals. As a result of batch experiments, the Pb stabilization efficiency of both of MDSs for soil A was higher than 90% and their Zn stabilization efficiencies were higher than 70%. In the case of soil B and C, which were contaminated with As, their As stabilization efficiencies were higher than 80%. Experimental results suggested that both of MDSs could be successfully applied for the As and heavy metal contaminated soil as the soil stabilizer, because of their low unit price and high stabilization efficiency for As and hevry metals.

• Design & Manufacturing
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• 제17권4호
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• pp.33-41
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• 2023

Excessive use of plastic bottles contributes to a significant environmental issue due to the high volume of plastic waste generated. To address this, efforts are needed to reduce the weight of plastic bottles. However, indiscriminate weight reduction may compromise the essential rigidity required for plastic bottles. Extensive research on rib shape for pressure vessels are exists, but there is a few research of rib shapes to enhance the stiffness of plastic bottles. The following results were obtained from the analyses conducted in this study. 1) Among the rib cross-sections of square, trapezoid, and triangle, the buckling critical load of PET bottles with square-shaped ribs is improved by about 14% compared to the buckling critical load of PET bottles without ribs. 2) The buckling critical load is improved by about 18% when a square-shaped rib with an aspect ratio of 0.2 is applied, compared to the buckling critical load of the bottle without the rib. 3) When longitudinal and transverse square ribs were applied to the axial direction of the PET bottle, the buckling critical load was improved by about 32% and 58% compared to the buckling critical load of the PET bottle without ribs, respectively, indicating that applying longitudinal ribs is effective in reinforcing the stiffness of PET bottles. 4) When 14 transverse ribs were applied, the maximum improvement was about 48% compared to the buckling critical load of the plastic bottle without ribs. 5) When 3 longitudinal ribs were applied on each side, the maximum improvement was about 76% compared to the buckling critical load of the bottle without ribs. Therefore, it was concluded that for effective stiffness reinforcement of a 500ml square bottle with a thickness of 0.5mm, 3 square-shaped ribs with an aspect ratio of 0.2 should be applied in the longitudinal direction relative to the axial direction of the bottle.

• 유기물자원화
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• 제22권4호
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• pp.21-27
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• 2014

양돈분뇨의 처리는 환경문제 해결과 자원으로서 이용 등이 중요한 의미가 있다. 따라서 본 연구는 이 두 가지 문제를 동시에 해결하고자 돈분퇴비가 시용된 논의 배수의 오염부하 저감을 위한 저류지 효과를 구명하고자 수행하였다. 경기도 수원시 권선구 서둔동 국립농업과학원 기후변화생태과 시험포장($17,15m^2$)에서 배수로 말단에 논 저류지($12m^2$)를 조성하였다. 2013년 5월부터 10월까지 영농기간 동안 강우사상시 저류지 유입 전인 논 배출수와 저류지를 통과한 배출수의 토사 및 $COD_{Mn}$, T-N, T-P의 부하량을 평가하여 저류지의 효과를 평가하였다. 영농기간 동안 논 저류지를 이용한 논의 유출량은 67.8% 저감되었고 토사를 포함한 부유물질과 $COD_{Mn}$의 총 부하량은 각각 79.8%와 71.9% 저감되었다. 또한 T-N과 T-P의 총 부하량은 각각 73.6%와 74.9% 저감되었다. 따라서 경지기반 정리되어 가축분뇨 퇴 액비 시용이 용이한 논의 경우에는 외부 수계로 배출되기 전 저류지를 설치하면 영양염류의 배출이 저감될 것으로 생각된다.

• 한국기후변화학회지
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• 제2권1호
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• pp.15-32
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• 2011

인간 활동에 의해 증가된 온실가스로 인하여 지구촌 곳곳에서 기상이변이 속출하고 있으며, 세계적으로 온실가스 배출 감축을 위한 노력을 하고 있다. 여기에 발맞추어 우리나라 또한 녹색성장을 기조로 한 저탄소 사회 실현을 위한 노력을 하고 있으며, 이를 위해서는 녹색생활을 통한 저탄소 소비 패턴 정착이 필요하다. 이에 국민들에게 저탄소 생활로의 변화를 통해 저감되는 온실가스 배출량 정보 제공이 요구되는 바, 본 연구에서는 국내에서 소비되는 식품들 중 수입의 비중이 높은 쇠고기와 포도주를 대상으로 하여 국내외산 쇠고기와 포도주의 푸드 마일리지 및 이산화탄소 배출량을 산정하였고, 수입산과 국내산의 이산화탄소 배출량 산정 결과를 이용하여 수입산을 국내산으로 대체할 경우에 저감 가능한 이산화탄소 배출량을 평가하였다. '07년 기준으로 수입 쇠고기 10%를 국내산으로 대체하면 연간 14,000톤 만큼의 이산화탄소 감축이 가능하며, 일 년 중 하루를 수입 쇠고기 대신 국내산으로 대체했을 때에는 연간 384톤 만큼 감축이 가능한 것으로 나타났다. 같은 방법으로 수입 포도주 10%를 국내산으로 대체하면 연간 1,396톤이 감축되고, 일 년 중 하루를 수입 포도주 대신 국내산으로 대체했을 때에는 연간 38톤의 감축이 가능한 것으로 나타났다. 푸드 마일리지와 같은 정량적 지표를 사용하여 국내산 식품의 수요를 유도함으로써 국민들의 실생활 속에서 자연스럽게 저탄소 생활로의 소비 패턴이 이루어질 수 있을 것이며, 앞으로도 이러한 정량적인 이산화탄소 배출량 DB의 개발과 보급이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국유가공학회:학술대회논문집
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• 한국유가공기술과학회 2002년도 제54회 춘계심포지움 - 우유와 국민건강
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• pp.59-60
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• 2002

Edible films such as wax coatings, sugar and chocolate covers, and sausage casings, have been used in food applications for years$^{(1)}$ However, interest in edible films and biodegradable polymers has been renewed due to concerns about the environment, a need to reduce the quantity of disposable packaging, and demand by the consumer for higher quality food products. Edible films can function as secondary packaging materials to enhance food quality and reduce the amount of traditional packaging needed. For example, edible films can serve to enhance food quality by acting as moisture and gas barriers, thus, providing protection to a food product after the primary packaging is opened. Edible films are not meant to replace synthetic packaging materials; instead, they provide the potential as food packagings where traditional synthetic or biodegradable plastics cannot function. For instance, edible films can be used as convenient soluble pouches containing single-servings for products such as instant noodles and soup/seasoning combination. In the food industry, they can be used as ingredient delivery systems for delivering pre-measured ingredients during processing. Edible films also can provide the food processors with a variety of new opportunities for product development and processing. Depends on materials of edible films, they also can be sources of nutritional supplements. Especially, whey proteins have excellent amino acid balance while some edible films resources lack adequate amount of certain amino acids, for example, soy protein is low in methionine and wheat flour is low in lysine$^{(2)}$. Whey proteins have a surplus of the essential amino acid lysine, threonine, methionine and isoleucine. Thus, the idea of using whey protein-based films to individually pack cereal products, which often deficient in these amino acids, become very attractive$^{(3)}$. Whey is a by-product of cheese manufacturing and much of annual production is not utilized$^{(4)}$. Development of edible films from whey protein is one of the ways to recover whey from dairy industry waste. Whey proteins as raw materials of film production can be obtained at inexpensive cost. I hypothesize that it is possible to make whey protein-based edible films with improved moisture barrier properties without significantly altering other properties by producing whey protein/lipid emulsion films and these films will be suitable far food applications. The fellowing are the specific otjectives of this research: 1. Develop whey protein/lipid emulsion edible films and determine their microstructures, barrier (moisture and oxygen) and mechanical (tensile strength and elongation) properties. 2. Study the nature of interactions involved in the formation and stability of the films. 3. Investigate thermal properties, heat sealability, and sealing properties of the films. 4. Demonstrate suitability of their application in foods as packaging materials. Methodologies were developed to produce edible films from whey protein isolate (WPI) and concentrate (WPC), and film-forming procedure was optimized. Lipids, butter fat (BF) and candelilla wax (CW), were added into film-forming solutions to produce whey protein/lipid emulsion edible films. Significant reduction in water vapor and oxygen permeabilities of the films could be achieved upon addition of BF and CW. Mechanical properties were also influenced by the lipid type. Microstructures of the films accounted for the differences in their barrier and mechanical properties. Studies with bond-dissociating agents indicated that disulfide and hydrogen bonds, cooperatively, were the primary forces involved in the formation and stability of whey protein/lipid emulsion films. Contribution of hydrophobic interactions was secondary. Thermal properties of the films were studied using differential scanning calorimetry, and the results were used to optimize heat-sealing conditions for the films. Electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA) was used to study the nature of the interfacial interaction of sealed films. All films were heat sealable and showed good seal strengths while the plasticizer type influenced optimum heat-sealing temperatures of the films, 130$^{\circ}$C for sorbitol-plasticized WPI films and 110$^{\circ}$C for glycerol-plasticized WPI films. ESCA spectra showed that the main interactions responsible for the heat-sealed joint of whey protein-based edible films were hydrogen bonds and covalent bonds involving C-0-H and N-C components. Finally, solubility in water, moisture contents, moisture sorption isotherms and sensory attributes (using a trained sensory panel) of the films were determined. Solubility was influenced primarily by the plasticizer in the films, and the higher the plasticizer content, the greater was the solubility of the films in water. Moisture contents of the films showed a strong relationship with moisture sorption isotherm properties of the films. Lower moisture content of the films resulted in lower equilibrium moisture contents at all aw levels. Sensory evaluation of the films revealed that no distinctive odor existed in WPI films. All films tested showed slight sweetness and adhesiveness. Films with lipids were scored as being opaque while films without lipids were scored to be clear. Whey protein/lipid emulsion edible films may be suitable for packaging of powder mix and should be suitable for packaging of non-hygroscopic foods$^{(5,6,7,8,)}$.

• 유기물자원화
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• 제1권1호
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• pp.85-102
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• 1993

본보는 분뇨처리장에서 잉여 슬러지로 발생하는 유기성 슬러지를 지렁이 먹이로 활용하여 처리하는 폐기물 자원화 기술의 하나인 Vermicomposting 방법을 효율적으로 운영관리하기 위한 온도, pH, 사육밀도의 적정사육조건과 Vermicomposting 의 부산물인 분변토의 비료성분과 안전성을 조사하였는데 지렁이 생존율은 온도 $10-15^{\circ}C$ 에서 98.3%, pH 5.8-7.5에서 75% 및 밀도 $1/79.8cm^3$에서 100%였다. 지렁이 생체량 변화는 온도 $10-15^{\circ}C$에서 266%, pH 5.8-7.5에서 227% 및 밀도 $1/79.8cm^3$에서 325% 로 많이 증가하였으며, 지렁이 분변토 발생량은 온도 $20-25^{\circ}C$에서 0.06 g/cap./day, pH 5.8-7.5에서 0.065 g/cap./day 및 밀도 $1/79.8cm^3$에서 0.1 g/cap./day로 많이 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 지렁이 난포 생산은 온도 $10-15^{\circ}C$에서 3.8 ea./cap./6weeks, pH 5.8-7.5에서 2.95 ea./cap./6weeks 및 밀도 $1/79.8cm^3$에서 3.16 ea./cap./6weeks로 많이 생산되었으며, 지렁이의 먹이로 공급된 슬러지와 먹고 배설한 분변토의 pH는 6.2에서 5.7로 낮아지며 휘발성 고형물질은 2.9% 감소되는 것으로 나타났다. 또한 $NH_3-N$는 $6.984{\mu}g/g$에서 $0.991{\mu}g/g$으로 감소한 반면, $NO_3-N$는 $3.213{\mu}g/g$에서 $7.706{\mu}g/g$으로 증가되는 것으로 나타났다. 그리고 지렁이 분변토 중의 분원성 대장균은 슬러지에서 보다 88.6-99.1% (평균 95.7%) 정도 감소되는 것으로 조사되었으며 병원성 장내세균인 Salmonella, Shigella, Vibrio 등은 검출되지 않았다. 이와 같은 결과로 미루어 볼 때 Vermicomposting 기술은 유기성 슬러지를 재이용함과 동시에 폐기물을 처리하는 효과가 있으며 앞으로 이를 보급함으로써 폐기물 처리에 중요 분야가 될 수 있을 것으로 판단되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권4호
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• pp.289-299
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• 2011

본 연구에서는 시화호 연안오염총량관리제 도입시 과학적인 기초자료를 제공하기 위하여 하천을 통해 시화호로 유입되는 수질오염물질의 농도 특성을 조사하였다. 시화호 유역 하천수 내 부유물질(SS), 화학적 산소요구량(COD), 용존영양염($NO_2$, $NO_3$, $NH_4$, $PO_4$, $SiO_2$), 총인(TP) 및 총질소(TN) 등을 분석하였으며 조사시기별 및 지역별(산업지역, 도시지역 및 농업지역) 하천수의 오염물질 농도 특성을 비교하였다. 12월 조사 결과가 다른 조사 시기에 비해 모든 수질항목에서 상대적으로 높은 농도를 나타냈다. 산업지역 내 하천수에서의 COD의 평균값은 12.6 mg/L로 도시지역(6.6 mg/L) 및 농업지역(5.9 mg/L)에 비해 약 2배 높은 농도를 나타냈다. 총인 농도는 COD와 유사하게 산업지역 내 하천수에서 가장 높았고 농업지역 내 하천에서 상대적으로 낮은 농도를 보였으며 용존 인산염($PO_4$)이 약 21%를 차지하고 있었다. 총질소는 산업지역, 도시지역 및 농업지역에서의 평균농도가 각각 5.89 mg/L, 3.02 mg/L 및 5.27 mg/L로 산업지역과 더불어 질소계 비료의 사용의 영향으로 농업지역에서도 높은 농도를 보였다. 조사시기 및 지역에 따라 차이는 있으나 총질소 중 질소화합물의 평균비율은 $NH_4$ (35.1%) > $NO_3$ (30.0%) > DON (22.8%) > PON (8.9%) > $NO_2$ (3.2%)의 순으로 나타났고 약 70%가 용존무기질소($NH_4$, $NO_3$, $NO_2$)의 형태로 존재하고 있었다. 하천수의 용존영양염, 총인 및 총질소 농도는 시화호 표층수에 비해 3.2~37.2배 높았으며 이는 많은 양의 오염물질이 처리과정 없이 하천을 통해 시화호로 유출되는 것을 시사하고 있다. 특히 시화산단을 관통하는 군자천 중류지역에서 상류 또는 하류지점에 비해 높은 농도를 나타내 산업단지에서 발생한 하수와 폐수 일부가 관로 오접 및 무단 방류되어 하수구를 통하여 유입되고 있어 하천수에 대한 하수처리시설로의 이송 및 환경기초시설 증대 등의 대책이 필요한 것으로 사료된다. 본 연구결과는 향후 시행 예정인 시화호 연안오염총량관리제의 기본계획 및 시행계획 수립시 오염부하량 산정과 삭감계획 수립에 유용한 정보로 사용될 수 있을 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권7호
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• pp.432-440
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• 2015

유기물의 열분해로 생성되는 바이오차는 토양 탄소 저장량을 증가시킴으로써 기후변화를 완화할 수 있는 전략으로 소개되고 있다. 또한 바이오차는 토양의 흡착능을 증대시켜 중금속으로 오염된 토양을 정화할 수 있다고 보고된다. 본 연구는 두 종류 바이오차의 토양 중금속 제거 효과와 함께 기후변화 완화효과를 동시에 알아보기 위해 수행되었다. 두 종류의 바이오차는 가시박 및 차 찌꺼기 바이오매스를 열분해 하여 준비했다. 납으로 오염된 농경지 토양은 바이오차 및 바이오매스와 혼합되어 60일 동안 배양하였다. $CO_2$, $CH_4$, $N_2O$는 배양 기간 동안 주기적으로 측정되었고 토양 분석은 배양 종료 후 아세트산을 이용한 납 추출량을 비롯한 생화학적 요소에 대해 수행하였다. 그 결과, 배양 후 납의 양은 BC_Ch에서 71% 만큼 감소했다. 배양 중 $CO_2$와 $N_2O$ 발생은 BC_Ch, TW_Ch에서 각각 BC_Bm, TW_Bm 대비 약 24%, 34% 감소하였다. $CH_4$ 발생은 바이오차 처리에 의한 유의한 차이를 나타내지 않았다. GWP 계산 과정에서 온실가스($CO_2$, $CH_4$, $N_2O$), 토양에 처리한 가시박 및 차 찌꺼기 바이오매스와 바이오차, 토양 내 총 탄소량을 고려하였으며, 바이오차 투입으로 토양 내 납의 농도가 감소한 BC_Ch를 제외한 나머지 처리구와 대조구에 제올라이트를 투입하였다고 가정하여 GWP 계산을 수행하였다. BC_Ch가 GWP 측면에서 가장 유리한 것을 보였는데, 이는 가시박 바이오차가 높은 납 흡착과 토양 내 탄소 격리 효과를 나타냈기 때문으로 사료된다. 결론적으로, 가시박으로부터 생성한 바이오차를 투입하는 것이 토양 오염 저감과 기후변화 완화 효과를 동시에 기대할 수 있는 전략임을 시사한다.