초록

- 초본류의 온실가스 저감량 예측가능 (식 정립 및 인공위성기술 도입)
- 온실가스 저감시스템의 설계를 위한 요소기술 확보 (식생효능 D/B 화)
- 기존의 수질정화 위주의 식생활용 기술과 차별화된 대기/수질의 병합적 처리기술로 활용
- 기후변화협약에 대비한 상용화 기반 기술 확보(C-trade, Biomass 이용)
- C-trade 시장 확충 및 주도권으로 세계시장 진출 가능
- 식생능의 기초자료를 이용한 다양한 산업 창출 가능 (년 5,000 억 규모)

Abstract ▼

Global climate change is one of the most prominent environmental, economic, and political issues confronting the international community. The greenhouse effect arises because of the presence of greenhouse gases (GHGs) in the atmosphere that absorb thermal radiation emitted by the Earth’s surface and

Global climate change is one of the most prominent environmental, economic, and political issues confronting the international community. The greenhouse effect arises because of the presence of greenhouse gases (GHGs) in the atmosphere that absorb thermal radiation emitted by the Earth’s surface and, therefore, act as a blanket over the surface. If the amounts of GHGs increase due to human activities, the basic radiation balance is altered. The balance can be restored through an increase in the Earth’s surface temperature. EPA (2003) categorized that naturally occurring GHGs include water vapor ($H_2O$), carbon dioxide ($CO_2$), methane ($CH_4$), nitrous oxide ($N_2O$), and ozone ($O_3$). Several classes of halogenated substances that contain fluorine, chlorine, or bromine are also GHGs.
IPCC (2000) illustrates the carbon in the form of inorganic and organic compounds cycling between the atmosphere, oceans, and terrestrial biosphere. The largest natural exchanges occur between the atmosphere and terrestrial biota (Gross primary production, GPP about 120 Gt C $yr^-^1$; Net primary production, NPP about 60 Gt C $yr^-^1$) and between the atmosphere and ocean surface waters (about 90 Gt C $yr^-^1$).

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 환경기술개발사업 최종보고서.초록 ... 2
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 초록 ... 4
• Abstract ... 8
• 목 차 ... 19
• 표 목 차 ... 23
• 그 림 목 차 ... 25
• 제 1 장 서론 ... 37
• 제 1 절 연구개발의 중요성 및 필요성 ... 37
• 1. 기술적 측면에서의 검토 ... 37
• 2. 사회ㆍ경제적 측면에서의 검토 ... 37
• 3. 탄소 흡수원(Carbon sink)으로서의 식생 비중의 증대 ... 38
• 4. 연구 배경 ... 39
• 가. 지구적 기후 변화 와 온실가스 배출량 ... 41
• 나. 지난 몇 년간 탄소 예산과 그것의 변화 ... 46
• 다. CH4 의 원천과 흡수원 ... 48
• 라. N2O 의 원천과 흡수원 ... 48
• 마. 습지와 온실가스 축적 ... 49
• (1) 전형적인 습지와 그 역할 ... 50
• (2) 온실 가스 축적, 원천과 흡수원으로써 습지 ... 53
• 바. 온실가스 배출량의 완화와 토양 에코 시스템에서 탄소제거 ... 55
• 사. 식생정화 기술 ... 60
• (1) 연구 된 식물들의특징 ... 62
• (가) 초본류 식물 ... 62
• (나) 수생초본식물의 특징 ... 62
• (2) 수질오염 정화를 위한 식생처리 시스템 ... 65
• 아. 탄소순환을 측정하기 위한 기술 ... 67
• (1) 탄소 유량의 측정 ... 72
• (가) 소규모 (1km2 이하) ... 73
• (나) 원격 탐사 ... 76
• 제 2 절 연구개발의 국내외 현황 ... 80
• 1. 국외 연구개발 현황 ... 82
• 가. 정책동향 ... 82
• 나. 연구기술동향 ... 83
• (1) 식생생태계에서의 온실가스(CH4) 순환 ... 83
• (2) 식생생태계에서의 주요 메탄발생 영향인자 ... 84
• (3) 탄소 플럭스(carbon flux) 측정 기술 ... 88
• (4) CO2 증가의 영향 및 식생에 의한 환경정화 ... 88
• 2. 국내 연구개발 현황 ... 90
• 제 3 절 연구개발대상 기술의 차별성 ... 92
• 1. 기술의 차별성 ... 92
• 2. 주관기관의 관련기술 보유현황 ... 92
• 제 2 장 연구개발의 목표 및 내용 ... 93
• 제 1 절 연구의 최종목표 ... 93
• 제 2 절 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 ... 94
• 1. 연도별 연구개발의 목표 ... 94
• 2. 연도별 평가방법 및 기준 ... 95
• 제 3 절 연도별 추진체계 ... 96
• 1. 연구개발의 연도별 추진체계 ... 96
• 2. 연도별 연구수행 방법 ... 97
• 제 3 장 연구개발 결과 및 활용계획 ... 99
• 제 1 절 연구개발 결과 및 토의 ... 99
• 1. 초본 식물에 의한 탄소 관리 ... 99
• 가. 수생식물과 육상초본식물의 온실가스 저감률 ... 99
• (1) 재료 및 방법 ... 99
• (가) 식물반응기(Phytoreactors) ... 99
• (나) 식물의 유형과 영양물질의 특징 ... 100
• (2)수생식물의 이산화탄소 저감 효율성 batch 실험 ... 129
• (가) 이산화탄소 환원에 의한 식물 종의 영향 ... 129
• (나) 식물 이산화탄소 저감률 측정 ... 157
• (3) 한국과학기술연구원 식물자료 (KIST Phyto-database) ... 212
• (가) 데이터베이스의 구성 ... 212
• (나) 식물의 이산화탄소와 영양물질 저감에 관한 검색 형태 ... 214
• (4) 실내 식물반응기와 이산화탄소 저장과 광원을 결합한 식생정화 시스템의 이산화탄소 저하 효율의 영향에 관한 연구 ... 216
• (가) 반응기 설치와 운용 시스템 ... 216
• (나) 식생정화의 이산화탄소 저감에 따라 CO2 와 광원의 효과 ... 219
• (다) 관계된 매개 변수의 수학적 모델 ... 222
• (라) 식생정화에 의한 이산화탄소 저감 평가를 위한 동역학 식의 적용 ... 227
• (마) 실내 식물반응기의 다단계 처리 수행 ... 230
• 나. 자연 식림지 에서의 초본식물에 의한 이산화탄소 저감의 현장 측정 ... 233
• (1) 이동식 광합성측정기에 의한 초본식물의 현장 광합성률 관찰: KIST 실험실 내의 결과와 양수리 주변의 자연식림지 에서의 실험결과의 비교 ... 240
• (가) 식물반응기 법과 이동식 광합성 분석기 방법 간의 초본식물의 C 획득률 비교 ... 244
• (나) 탄소 용량(C-content)와 생물량 성장률에 의한 초본식물의 탄소 획득률 판단 ... 247
• (다) 초본식물을 통한 CO2 저감량 측정과정 중 토양 및 미생물의 영향 ... 249
• 2. 양수리의 온실가스(CO2, CH4) 현장 관찰 ... 250
• 가. 온실가스 (CO2, CH4) 감측 시스템 ... 250
• 나. 온실 내와 외부의 온실가스(GHGs) 농도의 변화 ... 253
• (1) 온실 내와 외부의 CO2와 CH4 농도 ... 253
• (2) 온실 내부와 외부의 CO2와 CH4 농도의 계절 변화 ... 260
• (3) 온실 내부와 외부의 CO2 농도의 일일 변화 ... 262
• 다. 양수리 온실 내의 CO2 저감율의 추산 ... 268
• 3. 현지의 CO2 제거율의 평가 ... 333
• 가. 서울시 주변의 식림지를 위한 사례연구 ... 333
• 나. 양수리 온실 주변의 자연식림지를 위한 사례연구 ... 337
• 다. 초본식물 분류를 위한 고해상도 위성활용 ... 342
• 제 2 절 연구개발 결과(요약) 및 결론(제언) ... 349
• 1. 연구개발 결과(요약) ... 349
• 2. 연구개발 결론(제언) ... 351
• 제 3 절 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 353
• 제 4 절 연도별 연구성과(논문∙특허 등) ... 354
• 제 5 절 관련분야의 기술발전 기여도 ... 357
• 제 6 절 연구개발 결과의 활용계획 ... 359
• 1. 강 수변구역 초본식림지를 위한 C-trade 방법의 발전 ... 359
• 가. IPCC LULUCF 개요 ... 359
• 나. 초본류의 탄소량을 측정하는것에 대한 제안된 방법론 ... 364
• (1) 수생식물과 토양식물의 이산화탄소탄소 제거율에서 KIST 식생 데이터베이스 이용 ... 364
• (2) 이산화탄소저감의 계산값을 위한 데이터베이스의 적용 ... 371
• (3) 탄소함유량과 평균 식물성장률에 기반을 둔 방법 ... 373
• (4) 두 방법의 비교: 저감률에 기반한 방법과 수정된 IPPCC-LULUCF에 기반한 방법 ... 383
• 2. 식생 D/B 활용을 통한 이산화탄소 저감량의 탄소거래제로의 활용 ... 386
• 제 4 장 참고문헌 ... 389
• 부 록 ... 397
• 1. 식물 탄소저감 Batch 실험 DATA ... 399
• 2. 식물 온실가스 저감지표 Database ... 871