[논문]축산시설 내 온실가스(CO2) 포집 및 시설하우스 공급을 통한 온실가스 저감기술 개발

나규동; 조만수

doi:10.5668/jehs.2018.44.6.599

축산시설 내 온실가스(CO2) 포집 및 시설하우스 공급을 통한 온실가스 저감기술 개발
Development of GHG Reduction Technology by Collecting Greenhouse Gas (CO2) in Livestock Facilities and Supply of Facility House 원문보기

韓國環境保健學會誌 = Journal of environmental health sciences, v.44 no.6, 2018년, pp.599 - 607

나규동 (기바인터네셔날(주)) , 조만수 (대구가톨릭대학교 산업보건학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives: Carbon dioxide ($CO_2$) may be one of the biggest causes of climate change. The purposes of this study were to reduce greenhouse gases and to increase strawberry production by developing the supply devices in livestock facilities using the membrane technology Methods: Carbon dioxide was collected from beside to livestock facilities. The injection of $CO_2$ was stopped when it reached 1,000 ppm in the facility house. Case group with injection of $CO_2$ was compared to control group with normal environment. The experiments were conducted for 8 days from December 11, 2017. Results: Total strawberry production was found to be 1,317 kg in the case group and 1,176 kg in the control group. The correlation between $CO_2$ and crop yields has led to some statistical evidence that carbon dioxide helps to grow (${\beta}=0.832$, p<0.05). Conclusions: This study identified the potential for efforts to reduce the $CO_2$ in farming households. Increased concentrations of $CO_2$ have shown that strawberries have a better growth condition. In addition, it can be explained that the plants need wide leaves to quickly absorb much $CO_2$.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Membrane system flow diagram
표 Table 1. Specification of CO₂ Collection System through Membrane
그림 Fig. 2. Installation photograph and flow diagram of carbon dioxide transfer unit
그림 Fig. 3. Compressed Container and Transfer Unit Controller Photograph and Flow Diagram
그림 Fig. 4. CO₂ change in control and experimental houses
표 Table 2. Experimental measurements and results
표 Table 3. Correlation Analysis of Two-Variates between the Experimental Variables

AI 본문요약
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문제 정의

^17,18) 농업 및 농가 자체적인 탄소순환을 수립하기 위해서는 축산에서 배출된 탄소를 식물에 공급함으로 농가의 이익 뿐만 아니라 지구 전체의 온실가스 부분의 환경부하저감을 완성할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 분리막 기술을 이용하여 축산시설 내 이산화탄소를 포집 저장후 시설 하우스에 공급하여 딸기의 생육 성장을 통해 이산화탄소 총량 감소를 확인해 보고자 한다.
본 연구는 분리막 기술을 이용하여 축산시설 내이산화탄소를 포집 저장하고 시설 하우스에 공급하는 장치 개발하였다. 그리고 시설하우스 내 딸기의 생육 성장과정을 통해 온실가스의 환경부하물질이 감소되는 것을 확인되었다.

가설 설정

4과 같이 대조군 시설하우스보다 실험군 시설하우스의 이산화탄소가 약간 높은 농도를 보였다. 대조군의 시설하우스 내 이산화탄소는 외기 이산화탄소와의 농도와 거의 차이가 없었다.

제안 방법

를 8~9 bar로 압축한다. 1~2 m³ 규모의 압축용기에 저장하여 온실에 공급할 경우 단일 장비의 활용도를 더욱 높일 수 있을 것으로 판단되기 때문에, 적정 설계 및 용량 산정을 통하여 이동 가능형 압축용기 어셈블리 및 이송용 대차를 설계하고 제작하였다. Fig.
딸기의 정식기간은 10월 4~6일까지 이루어졌으며, 3월 28일까지 재배된 총 수확량을 전자식 중량 선별기(지테크 ST III-30, 한국) 제품을 사용하여 실험 군과 대조군 시설하우스 내 딸기의 출하 누적 총량을 측정하였다.
이산화탄소의 흡수에 관한 증명을 위하여 2017년 12월 8일부터 19일까지 8일간 새벽 4시부터 3시간동안 이산화탄소를 실험군과 대조군의 시설하우스에 주입하고 처음 2일은 워밍업 기간을 거치고 8일간 연속측정 실시하였다. 온실의 실험군에 대해서는 이산화탄소 흡수가 현저하게 거시적으로 나타났으며, 온실 외부 및 대조군에서는 300~400 ppm대에서 변화가 적었다.

대상 데이터

경상북도 군위군 군위읍 내량리 소재의 약 1,500 평(5,000 m²) 규모 면적의 딸기 농장과 옆의 돈사를 대상으로 실험하였다. 딸기 시설하우스는 총 10동으로 되어 있으며, 높이 5 m의 넓이 66 m² 형태로 되어 있는 비닐하우스 형태이며, 온도와 습도 유지를 위해 외부와 내부 공기가 통하지 않을 수 있기 문틈사이를 비닐로 끼워 넣는 등으로 완전 밀폐까지는 아니지만 밀폐 형태를 유지하려고 노력하였다.
0을 이용하여 실험군과 대조군의 비교를 위하여 T-test를 사용하였다. 딸기의 생육성장 및 온습도, 이산화탄소 농도, 출하량에 대한 상관관계를 알아보고자 매일 농장주에게 실험군의 시설하우스 내 온습도, 이산화탄소 농도, 출하량 S/W (Giva Smart V 1.0)의 통계 집계하여 데이터 수집하였다.
7’10-10 mol/m²×s×Pa의 기체 흐르게 할 수 있는 중공사형 모듈(Hollow-FiberType Module) 기체 분리막 선정하였다. 선정된 분리막은 배기의 이산화탄소농도가 높을수록 분리효율이 증가하며, 최소 20% (vol) 이상이 적합하고 75%의 CO₂/N₂ 선택도로 최대 90%의 순도를 얻을 수 있는 민감도 조사에서 15%의 CO₂농도에서 포집 효율은 50% (압축비 0.01), 30%의 CO₂에서는 80% (압축비 0.07)로 나타난 제품을 사용하였다(Table 1).
실험은 2017년 12월 8일부터 19일까지 8일간에 걸쳐 시행되었으며, 시행되기 전 2일은 워밍업으로 기기를 가동하였다.

데이터처리

딸기의 생육성장을 확인하기 위해서 데이터 취합 방법은 직독식으로서 실시간 데이터는 RS232-cable을 통해 다운로드 실시하였다. 통계분석방법은 IBM SPSS V20.0을 이용하여 실험군과 대조군의 비교를 위하여 T-test를 사용하였다. 딸기의 생육성장 및 온습도, 이산화탄소 농도, 출하량에 대한 상관관계를 알아보고자 매일 농장주에게 실험군의 시설하우스 내 온습도, 이산화탄소 농도, 출하량 S/W (Giva Smart V 1.

이론/모형

분석방법은 NDIR(Non-dispersive infrared) 비분산 적외선을 이용한 가스 센서 방법을 채택하여 농도를 산출한다. 주입은 기계 순간적인 수치에서 1,000 ppm이 되는 시점에서 중단하게 되었으며, 이산화탄소의흡수에 관한 증명을 위하여 새벽 4시부터 3시간 동안 이산화탄소를 실험군 시설하우스에 주입하고 8일간 연속측정 실시하였다.
이산화탄소 측정방법은 환경부 「실내공기질 관리법」의 실내공기질 공정시험방법을 이용하여 이산화 탄소를 측정하였다.

성능/효과

본 연구는 분리막 기술을 이용하여 축산시설 내이산화탄소를 포집 저장하고 시설 하우스에 공급하는 장치 개발하였다. 그리고 시설하우스 내 딸기의 생육 성장과정을 통해 온실가스의 환경부하물질이 감소되는 것을 확인되었다.
시설하우스 내 실험군과 대조군의 측정 결과 이산화탄소 농도는 실험군이 평균 693.21±133.26 ppm, 대조군이 평균 450.77±25.85 ppm로 나타났다(Table 2).
실험군의 시설하우스 내 이산화탄소는 흡수량이 약 90~100분간 현저하게 거시적으로 나타났으며, 400 ppm 농도 부근에서는 실험군 시설하우스의 이산화탄소량은 변화가 적었다. 온실 외부 및 대조군 시설하우스에서는 400 ppm대에서 변화가 적었다 (Fig.
이산화탄소의 흡수에 관한 증명을 위하여 2017년 12월 8일부터 19일까지 8일간 새벽 4시부터 3시간동안 이산화탄소를 실험군과 대조군의 시설하우스에 주입하고 처음 2일은 워밍업 기간을 거치고 8일간 연속측정 실시하였다. 온실의 실험군에 대해서는 이산화탄소 흡수가 현저하게 거시적으로 나타났으며, 온실 외부 및 대조군에서는 300~400 ppm대에서 변화가 적었다. 이산화탄소 농도가 증가할수록 딸기 재배에 도움이 될 것이라 판단된다.
총 수확량은 실험군이 1,317 kg으로 조사되었으며, 대조군은 1,176 kg으로 조사되었다. 전체적으로 실험군과 대조군의 수확량을 비교 확인하였을 때 실험군의 총 누적 중량이 12% 정도 높게 수확되었다.

후속연구

이산화탄소 농도가 증가할수록 딸기 재배에 도움이 될 것이라 판단된다. 다만, 통상적인 농도에서는 크게 개선되지 않으므로 분리막을 통한 압력을 통해 농축하여 시설하우스 내 주입을 통하여 탄소를 감축하는 것이 필요할 것으로 사료된다. 또한, 식물의 경우 이산화탄소를 많이 또 빨리 흡수하기 조건은 C3 식물의 잎이 넓은 식물이 필요하다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	(본 실험에서) 분석방법은 어떤 방법을 이용하여 무엇을 산출하였는가?	분석방법은 NDIR(Non-dispersive infrared) 비분산 적외선을 이용한 가스 센서 방법을 채택하여 농도를 산출한다. 주입은 기계 순간적인 수치에서 1,000 ppm이 되는 시점에서 중단하게 되었으며, 이산화탄소의흡수에 관한 증명을 위하여 새벽 4시부터 3시간 동안 이산화탄소를 실험군 시설하우스에 주입하고 8일간 연속측정 실시하였다.
	캘빈 회로에서 Rubisco를 통해 6개의 탄소로 만들어진 6탄당의 에너지가 무엇으로 변화하는가?	19) 일반적으로 식물이 ATP (Adenosine Triphos Phate, 가수분해 유기산물)를 얻어 에너지로 전환시키기 위해서는 이산화탄소에서 받아드린 무기물 탄소를 유기물 탄소로 변환시켜야 한다. 먼저 캘빈 회로의 첫번째 탄소의 합성을 위해 산화제를 통 한 대사과정이 필요한데 Rubisco (Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase oxygenase)를 통해 6개의탄소로 만들어진 6탄당의 에너지를 2개의 3탄당 또는 농축에 의한 4탄당으로 변화하게 된다.20) 이들은 C3 (이산화탄소 벼, 콩, 밀, 보리 등, 95% 이상의 식물), C4 (이산화탄소를 농축하고 고정시켜 저장하는 시스템이 있는 식물 고정을 할 때 낮에도 밤에도 기공을 닫아 이산화탄소가 식물로부터 빠져나가는 것을 방지하는 식물(옥수수, 사탕수수, 참억새 등, 1~2% 의 식물)), CAM ((Crassulacean acid metabolism) 낮에는 기공을 닫고 밤에는 기공을 열어 이산화탄소를 보다 효율적으로 시간을 조정해서 고정하는 식물(선인장, 파인애플, 난초 등, 3~4%의 식물))이다.
	축산분야에서 탄소배출을 줄이기 힘든 이유는 무엇인가?	10) 전 세계의 온실가스 배출에 축산분야는 9%를 차지하고 있다.11) 그러나 자동차 및 중화학공업보다는 배출량이 많지 않으며, 축산이라는 분야가 인간의 수요에 의해서 생산되기 때문에 인간의 식량문제와 연결되어 탄소를 감축하기에는 여간 어렵지 않다.12) 환경분야에서도 Life Cycle Assessment (LCA)라는 분야를 볼 때 「요람에서 무덤까지라」는 테마로 탄소배출권의 소비와 생산이 동시에 될 수 있는 시스템을 설계해야 하고 종합적 으로 탄소배출 저감은 환경부하저감이라는 내용을 담고 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
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