초록 ▼

Ⅰ. 서 론

바이오차(Biochar)는 임지잔재, 농수산물, 축산물 또는 음식물 폐기물 등 바이오매스(Biomass)의 열분해(Pyrolysis)를 통해 생성된 고형 부산물로 공기 공급이 제한된 조건에서 발열에 의해서 탄화가 진행되는데, 이때 열반응에 의해 바이오오일 외에 탄소함량이 많은 고체의 탄화수소 혼합물인 바이오차가 생성된다(김병문, 2012). 바이오차는 큰 표면적과 흡착용량을 가지며 열분해 조건과 원료물질에 따라 물리적, 화학적인 특성이 달라진다. 최근 기후변화 원인물질인 온실가스 저감뿐만 아니라 오염된 토양

Ⅰ. 서 론

바이오차(Biochar)는 임지잔재, 농수산물, 축산물 또는 음식물 폐기물 등 바이오매스(Biomass)의 열분해(Pyrolysis)를 통해 생성된 고형 부산물로 공기 공급이 제한된 조건에서 발열에 의해서 탄화가 진행되는데, 이때 열반응에 의해 바이오오일 외에 탄소함량이 많은 고체의 탄화수소 혼합물인 바이오차가 생성된다(김병문, 2012). 바이오차는 큰 표면적과 흡착용량을 가지며 열분해 조건과 원료물질에 따라 물리적, 화학적인 특성이 달라진다. 최근 기후변화 원인물질인 온실가스 저감뿐만 아니라 오염된 토양의 정화능력 향상 및 표토 유실방지 등에 고기능성 물질인 바이오차에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

Singh 등(2010)은 계분과 목본류에서 얻은 바이오차를 이용하여 N₂O의 배출량이 감소되는 결과를 제시한 바 있으며, 밀짚을 열분해하여 얻은 부산물인 바이오차를 이용하여 잔류성유기오염물질에 대한 흡착제거 효과가 보고된 바 있다(Yang Song 등, 2012). 또한, Dinesh 등(2007)도 목본류를 고속 열분해하여 얻은 바이오차를 이용하여 중금속들에 대한 흡착제거 효과를 제시하였으며, 가축분뇨에서 얻은 바이오차를 이용하여 납을 효과적으로 제거한 연구결과들도 보고되었다(Cao 등, 2009). Ahmad 등(2012)은 콩줄기와 땅콩껍질에서 얻은 바이오차를 이용하여 TCE 흡착제거 효과를 보고하였으며, 국내에서도 산림바이오 매스를 이용하여 이산화탄소의 고정 잠재량을 평가한 연구결과가 보고되었다(이오규 등, 2012). 또한 커피 슬러지 및 배추 등으로 제조한 바이오차를 이용하여 중금속 흡착능 평가에 대한 연구결과가 보고되었다(김병문 등, 2012; 배선영 등, 2011). 이처럼 국내·외에서 바이오차를 활용한 다양하고 광범위한 연구가 진행되고 있어 적정한 활용기법 마련에 대한 필요성이 커지고 있는 실정이다.

이에 따라 본 연구에서는 바이오차를 이용한 중금속 및 휘발성 유기물질의 흡착특성을 평가하고 온실가스 저감량을 산정하기 위한 기초실험을 통하여 바이오차의 적절한 활용기법을 도출함으로써 안전하고 지속가능한 토양환경을 구축하기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

(출처:본문 I. 서론 p.8)

Abstract ▼

The objective of this study is to establish safe and effective soil remediation technologies and GHG reduction measures. To this end, different types of biochar were used in experiments to evaluate adsorption characteristics of soil contaminants and estimate potential GHG reductions.

Accordin

The objective of this study is to establish safe and effective soil remediation technologies and GHG reduction measures. To this end, different types of biochar were used in experiments to evaluate adsorption characteristics of soil contaminants and estimate potential GHG reductions.

According to the study, more than 90% of Cd and Pb were adsorbed by biochar and soybean biochar showed the highest adsorption capacity. The adsorption rate was 1.5% higher in Pb than in other heavy metals. In the analysis of stabilizing tendency of Cd and Pb through sequential extraction, d was found in Exchangeable ions Carbonates(1st phase) in most types of biochars. With the exception of soybean biochar and commercial biochar, Pb existed in the form of Fe-Mn Oxides(2nd phase) in many cases. According to the study on stabilization of heavy metals using soil column, soybean biochar annually sequestered 0.135mg of Pb in total, exhibiting the highest stabilizing effect.

The adsorption and removal rates of TCE and PCE, volatile organic compounds, were over 90% and the rate was 1.8% higher in PCE than in TCE. The study on GHG reduction by biochar showed that addition of biochar increased CO₂ emissions and that CO₂ emissions following the use of Fumarate was higher by 9.62%, compared to the experimental plot treated with biochar. This indicates that biochar has contributed to the reduction of CO₂ emissions.

(출처:Abstract p.7)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 표목차 ... 5
• 그림목차 ... 6
• Abstract ... 7
• Ⅰ. 서 론 ... 8
• Ⅱ. 연구내용 및 방법 ... 9
• 1. 바이오차 특성 관련 자료 수집 및 분석 ... 9
• 가. 바이오차 종류, 제조방법, 이화학적 특성 검토 ... 9
• 나. 국내 Biomass 공급원 조사 ... 9
• 2. 바이오차 적용시 미치는 영향, 사례 관련 자료 조사 ... 9
• 가. 온실가스 저감, 토양오염 정화 및 표토유실방지 ... 9
• 나. 토양 이화학성, 환경용량 및 환경성 등에 미치는 영향 ... 9
• 다. 폐기물 처리, 에너지 생산 등 ... 9
• 3. 토양 정화능 및 보존성 향상을 위한 바이오차 활용성 평가·분석 ... 10
• 가. 바이오차 함유토양의 정화능 및 토양특성 변화 사전 시험 ... 10
• 4. 온실가스를 저감할 수 있는 적정 방법 도출 ... 14
• 가. 온실가스 저감 효과 평가·분석을 위한 사전 시험 ... 14
• 나. 온실가스 저감을 위한 적정 환경조건, 방법 등 제시 ... 14
• 5. 안전한 토양환경 조성을 위한 바이오차 적정 활용기법 도출 ... 14
• 가. 온실가스 저감 및 오염토양 정화에 적정한 활용기법 ... 14
• Ⅲ. 연구결과 및 고찰 ... 15
• 1. 바이오차의 특성 ... 15
• 가. 바이오차 종류, 제조방법, 이화학적 특성 ... 15
• 나. 국내 Biomass 공급원 조사 ... 17
• 다. 바이오차 적용시 경제성 평가 및 향상 방안 ... 20
• 2. 바이오차 적용시 미치는 영향 및 사례 ... 21
• 가. 온실가스 저감, 토양오염 정화 및 표토유실방지 ... 21
• 나. 토양 이화학성, 환경용량 및 환경성 등에 미치는 영향 ... 23
• 다. 폐기물 처리, 에너지 생산 등 ... 24
• 3. 토양 정화능 및 보존성 향상을 위한 바이오차 활용성 평가·분석 ... 24
• 가. 바이오차 함유토양의 정화능 및 토양특성 변화 사전 시험 ... 24
• 나. 오염 정화유발 요인, 보존력 파악 및 향상 방법 등 제시 ... 33
• 4. 온실가스를 저감할 수 있는 적정 방법 도출 ... 34
• 가. 온실가스 저감 효과 평가·분석을 위한 사전 시험 ... 34
• 나. 온실가스 저감을 위한 적정 환경조건, 방법 등 제시 ... 35
• 5. 안전한 토양환경 조성을 위한 바이오차 적정 활용기법 도출 ... 36
• 가. 온실가스 저감 및 오염토양 정화에 적정한 활용기법 ... 36
• Ⅳ. 결 론 ... 38
• 참 고 문 헌 ... 39
• 끝페이지 ... 44