The grassland section of the greenhouse gas inventory has limitations due to a lack of review and verification of biomass compared to organic carbon in soil while grassland is considered one of the carbon storages in terrestrial ecosystems. Considering the situation at internal and external where the calculation of greenhouse gas inventory is being upgraded to a method with higher scientific accuracy, research on standards and methods for calculating carbon accumulation of grassland biomass is required. The purpose of this study was to identify international trends in the calculation method of the grassland biomass sector that meets the Tier 2 method and to conduct a review of variables applicable to the Republic of Korea. Identify the estimation methods and access levels for grassland biomass through the National Inventory Report in the United Nations Framework Convention on Climate Change and type the main implications derived from overseas cases. And, a field survey was conducted on 28 grasslands in the Republic of Korea to analyse the applicability of major issues. Four major international issues regarding grassland biomass were identified. 1) country-specific coefficients by land use; 2) calculations on woody plants; 3) loss and recovery due to wildfire; 4) amount of change by human activities. As a result of field surveys and analysis of activity data available domestically, it was found that there was a significant difference in the amount of carbon in biomass according to use type classification and climate zone-soil type classification. Therefore, in order to create an inventory of grassland biomass at the Tier 2 level, a policy and institutional system for making activity data should develop country-specific coefficients for climate zones and soil types.

본 연구는 다년생 목본작물인 과수 바이오매스 부문의 온실가스 배출･흡수량을 우리나라 국가 온실가스 인벤토리 보고 시 고려되어야 할 적정 산정 방법을 모색하고자 수행되었다. IPCC 가이드라인에 따라 적정 산정 수준을 모색한 결과, 향후 우리나라에 알맞은 적정 산정 수준 (Tier)은 국가 고유의 활동자료와 국가 고유 배출흡수계수를 활용하는 수준 2 (Tier 2)로 나타났다. 국가 고유 배출흡수계수가 없어 수준 1 (Tier 1)을 적용해야 하는 현 시점에서는 매년 활동자료인 과수 재배면적 통계를 발표하기 때문에 손실획득법보다 축적차이법으로 산정하는 것이 적정하다. 수준 2에서 시범 산정한 결과, 이 부문의 상대적으로 낮은 중요도와 산정의 단순성 및 비용을 고려할 경우, 활동자료에 있어 단순화한 하위 범주를 사용하고 성숙목과 미성숙목을 구분하지 않는 것이 적정하다. 반면 온실가스 감축정책에 따른 반응성을 고려한다면, 성숙목과 미성숙목을 구분하는 접근 방법이 적정하다. 산정된 탄소축적량의 불확도는 활동자료보다는 국가 고유 배출계수의 불확도에 의해 크게 좌우되어 향후 신뢰도 높은 국가 고유 배출계수의 개발이 필요한 것으로 나타났다.

최근 탄소 중립 정책에 따른 신재생에너지 활용을 위한 노력이 가속화되고 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 바이오매스 작물 중 하나인 케나프 (Hibiscus cannabinus L.)를 연료화하기 위하여, 미이용 목재 자원과 폐목재 자원을 혼합하여 고형연료인 펠릿을 제조하고 품질을 분석하였다. 품질을 평가하기 위해 목재 펠릿, 비목재 펠릿과 Bio-SRF의 품질기준을 통해 성형한 펠릿의 품질을 파악하였다. 케나프 펠릿의 경우 겉보기밀도, 발열량 등에서는 목재 펠릿 품질기준을 만족하였으나 회분의 함량이 기준을 초과하였다. 이를 보완하기 위해 목재 자원인 폐목재를 혼합하여 제조한 펠릿의 특성을 조사한 결과, 질소 및 겉보기밀도, 회분, 발열량 등에서 오히려 품질을 저하시키는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 한편, 미이용 목재를 혼합하여 성형된 펠릿의 품질을 조사한 결과, 겉보기밀도, 함수율, 질소, 황, 발열량의 조건에서 대부분 목재 펠릿의 품질기준을 만족하였다. 다만 회분함량의 경우 비목재 펠릿 및 Bio-SRF의 15% 이하 기준을 만족하고 있지만, 목재 펠릿의 최저 기준인 B등급 2.0% 이하 기준의 경우 만족하는 경우와 만족하지 못하는 경우가 발생하였다. 함수율 15%(w.b.)에서 케나프와 미이용 목재의 혼합비가 2:8인 경우와 함수율 20%(w.b.)에서 케나프와 미이용 목재의 혼합비가 6:4 및 2:8인 경우에 기준을 만족하였고, 그 이외에는 기준을 만족하지 못하였다. 특히, 케나프만을 사용하거나 폐목을 섞은 경우는 모두 기준을 만족하지 못하므로, 목재 펠릿의 기준을 만족하는 연료 이용을 위해서는 케나프와 미이용 목재 자원을 혼합 활용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

본 연구의 목적은 동남아시아 열대우림의 대표 산림 유형인 MDF, PSF 그리고 HF에서 지상부 바이오매스를 추정하는 것이다. 브루나이에서 MDF, PSF 그리고 HF를 대상으로 각각 3개 지역을 선정하여 20 m×20 m 조사구를 지역마다 9개씩 설치하고 흉고직경 10 cm 이상인 임목의 흉고직경을 측정하였다. 지상부 바이오매스는 측정된 흉고직경과 바이오매스 상대생장식을 활용하여 추정되었다. 지상부 바이오매스는 MDF, PSF 그리고 HF에서 각각 603.3±159.9, 305.9±23.4 그리고 284.3±19.3 Mg ha-1 순으로 나타났다. 산림 유형에 따라 지상부 바이오매스는 유의하게 차이가 있었으며, MDF에서 가장 높게 나타났다. 이는 흉고직경이 70 cm 이상인 거대목이 MDF에서 집중 되어 출현했기 때문이다. 이러한 연구 결과는 산림 유형에 따라 거대목의 출현빈도가 다르며, 나아가 거대목의 출현이 지상부 바이오매스 추정에 영향을 주는 요인 중 하나라는 의미를 가진다.

억새와 같은 초본계 바이오매스로부터 cellulose, hemicellulose, lignin 등 주요성분을 추출하기 위해서는 알칼리 전처리가 효율적이며, 본 연구에서는 수산화칼륨(KOH)을 이용한 전처리 조건을 최적화하였다. 전처리 변수의 최적화는 반응표면분석법(RSM)을 적용하였다. RSM의 변수는 3개였으며, 변수범위는 각각 KOH 0.2∼0.8M, 반응온도 110∼190℃ 및 반응시간 10∼90min 이었다. 억새의 알칼리 전처리를 위한 최적조건은 KOH 농도 0.47M, 반응온도 134℃ 및 반응시간 65min 이었다. 최적 전 처리 조건에 따라 전처리를 수행한 후 고형물의 cellulose 함량은 66.1±1.1% 이었으며, hemicellulose 및 lignin 함량은 각각 26.4±0.4%, 3.7±0.1% 이었다. RMS 모델식에 따라 계산된 예측값은 실제값 대비 95% 범위 내에서 유효하였다. 최종적으로 전처리물을 동시당화발효를 통해 검증한 결과 에탄올 생산 수율은 96% 이었다.

본 연구에서는 바이오매스 폐기물인 Corynebacterium glutamium을 Alg를 이용한 고정화와 PEI 표면개질 과정을 통하여 유해 미세조류인 Microcystis aeruginosa를 제거할 수 있는 흡착소재인 PEI-AlgBF를 개발하였다. 녹조의 발생단계에 상관없이 PEI-AlgBF는 수계로부터 M. aeruginosa를 성공적으로 제거할 수 있었으며 유해조류 제거과정에서 M. aeruginosa 세포의 파괴를 유발하지 않았다. 흡착소재의 표면적은 M. aeruginosa의 제거효율에 매우 큰 영향을 주는 주요인자로 확인할 수 있었다. PEI-AlgBF를 사용한 M. aeruginosa 흡착/제거 방식은 기존 기술에 비하여 환경영 향성이 낮기 때문에 보다 안전하고 안정적인 유해조류의 제어 방식이 될 것이다.

The emission of odor, characterized by the combustion conditions and biomass types resulting from the use of a biomass incinerator, was analyzed. The following biomass types were considered: bark, board waste, sawdust, wood flour, wood fiver, wastewater sludge, and timber wastewater. As a study method, the physico-chemical characteristics of each biomass type were analyzed to predict the potential substances that might be emited under incomplete combustion conditions. And, the emission components of odor emission by biomass were analyzed at the laboratory level using a combustion device. In addition, the characteristics of the contaminant (odor) emission per mixture ratio of biomass were analyzed in a stoker incinerator that is in operation in an actual establishment at a scale of 300 ton/day. In the biomass emission experiment using the combustion device at the laboratory level, the major substances such as Acetic acid, Styrene, Toluene, Benzene, Dichloromethane, etc. were analyzed, and these components were determined to increase odor index. VOCs measurement in the outlet of the stoker incinerator indicated that Acetaldehyde, Ethanol, Acetonitrile, Ethyl acetate, Toluene, etc. were detected as the major substances. These were similar to the emission substances presented by the experiment that had investigated emissions by biomass type. A study on the Effect of Operational Conditions in biomass stocker incinerator on the concentration of odorous materials emitted from stack showed a close relationship between the input by biomass type and urea, temperature in the incinerator, and the tendency to emit/produce odor.

본 연구에서는 수입되는 바이오매스를 대체하고 증가하는 국내 RPS의무비율을 보다 효과적으로 대응하기 위해 우드펠릿으로 사용가능한 국내 산림바이오매스 부존자원을 파악하기 위하여 선행연구 방법과 매년 추가로 성장하는 임목생장률을 기준으로 미이용 산림바이오매스의 양을 산정하였다. 그 결과, 임목가공 중 발생하는 부산물 중 20%를 우드펠릿 원료로 사용한다고 가정했을 경우 두 가지 추정 방법으로 도출된 평균값을 기준으로 우드펠릿 생산 가능량을 예측 하였다. 그 결과 미이용 부산물은 2016년 199만 톤, 2020년 228만 톤, 2030년 308만 톤이 발생되고 원목가공 과정에서 발생되는 임목부 산물(피죽, 톱밥 등) 중 20%가 우드펠릿 원료로 활용될 경우 2016년 258만 톤/년, 2020년 295만 톤/ 년 2030년 398만 톤/년의 원재료가 추가되어 미이용 부산물과 원목가공 과정 중 발생되는 부산물로 생산 가능한 우드펠릿 양은 2016년에 274만 톤/년, 2020년 314만 톤/년 2030년 423만 톤/년의 우드펠릿이 생산 가능하다는 결과를 도출 하였다.

The purpose of this study is to produce an adsorbent material with biomass by-product that are readily visible in daily life. The biomass by-product used in the study are coffee grounds, oak leaves and chestnut peels. These biomass by-products were produced with dry, carbonization and activation treatments. The equipment for the evaluation of adsorption capacity was the batch type system to measure the concentration of test gases with the odor sensor device. Biomass by-products have been shown to improve the absorption characteristics of adsorbent through carbonization and activation. The adsorbent made with coffee grounds and chestnut peels had superior adsorption capacity to hydrogen sulfide (H2S) and complex odor (H2S & NH3) in a comparison with regular activated carbon. The odor sensor device could be used to evaluate the device of adsorption capacity of the adsorbent.

신·재생에너지 보급통계에 의하면 바이오매스 발전실적은 2013년 부터 급증하고 있으며 그 중에서 가장 급격하게 증가한 연료는 Wood pellet으로 2013년 696Gwh, 2014년 2,764Gwh, 2015년에는 2,512Gwh를 발전 하였고 국내 Wood pellet 총 소비량은 2015년 기준 148만톤이며 그 중 발전용으로 소비된 Wood pellet은 108만톤으로 약 73%를 차지하고 있다. 본 연구에서 Wood pellet 소요량을 예측한 결과 국내 발전용으로 필요한 Wood pellet 소요량은 2020년 261만톤, 2025년 685만톤, 2030년 1,139만톤이 필요하며, 최적 바이오매스 발전량 산정을 위하여 바이오매스 발전소에서 국내 생산 Wood pellet 사용량을 50% 사용한다는 가정하에 기허가 신청된 발전소를 가동하기 위해서는 2021년 226만 톤의 Wood pellet이 국내에서 생산되어야 한다는 결론이 도출되었다.

This study was conducted to evaluate the effect of site quality on allometric equations, stem density and biomass expansion factors(BEFs) in a 20-year-old Machilus thunbergii plantation. The study site was located in Jindo county, Chollanam-do, southern Korea. Total 14 trees were harvested from the good site(tree height: 6.7 m) or poor site(tree height: 4.6 m) assumed by tree height growth. Allometric equations, stem density and biomass expansion factors were calculated from the sampled trees. Site-specific allometric equations of tree components were significant(p<0.05) with diameter at breast height(DBH). Also, generalized allometric equations could be applied to estimate tree biomass regardless of the difference of site quality because of no significant effect on slope of site-specific allometric equations. Aboveground tree biomass was significantly higher in the good site(81.0 Mg ha-1) than in the poor site(46.3 Mg ha-1). Stem density was not significantly different between in the good site(0.65 g cm-3) than in the poor site(0.67 g cm-3), whereas aboveground tree and leaf BEFs were significantly higher(p<0.05) in the poor site(aboveground: 2.23; leaf: 0.42) than in the good site(aboveground: 1.82; leaf: 0.23). The results indicated that aboveground Biomass and Biomass expansion factors of a Machilus thunbergii plantation were affected by site quality.

유동층가스화기는 경제적으로 기술적으로 입증된 기술로서 가장 상용화에 가까운 가능성을 보여주고 있다. 그러나 한국에서는 설계, 현장문제 해결뿐 아니라 파일럿 규모의 설비 운전 등이 부족하 여 상용화에 이르지 못하고 있다. 본 연구에서는 바이오매스의 가스화를 위하여 3 MWth 급 순환유동 층(CFB) 반응기를 개발하여 운전하였다. 유동층반응기는 순환유동층 반응기와 기포유동층 반응기로 구 성되었으며 타르와 산성가스를 제거하기 위하여 세라믹필터, 급속냉각, 습식스크러버를 사용하였다. 3 MWth 급 바이오매스 가스화기의 최적 운전조건을 도출하기 위하여 equivalence ratio에 따른 영향을 조사하였다

본 연구는 바이오매스를 열분해하여 생성된 수상오일(water soluble oil)을 얻었다. MDO (Marine Diesel Oil)와 수상오일을 유화시켜 생성된 에멀젼 연료의 특성과 배출가스를 연구 하였다. 바 이오매스로는 톱밥을 사용하였고 500 ℃에서 열분해하여 생성된 물과 탄화수소를 응축시켜서 수상오일 을 얻었다. 수상오일을 MDO에 10∼20% 까지 혼합 후 유화시켜 에멀젼 연료를 만들었다. 엔진 배출가 스 측정은 엔진 dinamometer로 실시하였다. 유화연료는 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 smoke를 감소시킨다. 그리고 물이 연소실내의 기화열을 빼앗아 연소실 내부의 온도를 낮추 어 NOx 생성을 억제하는 효과를 갖는다. ND-13모드의 각 모드별 배출가스온도가 MDO에 비해 유화 연료를 사용했을 때 낮게 나온 것으로 뒷받침 될 수 있었다.유화연료의 함수율이 증가함에 따라 NOx와 smoke의 배출량은 줄어들었으며, 출력도 함수율 증가에 따라 유화연료 자체의 발열량 감소로 인하여 줄어든 것으로 판단된다.ND-13모드에서 MDO 유화연료를 시험한 결과 바이오매스오일 함유량 20%인 유화연료의 NOx 감 소량은 약 25%, smoke의 총감소량은 약 60%, 그리고 약 15%의 출력손실을 확인하였다.

수변완충림으로 조성된 4년생 포플러 5수종들에 대하여 바이오매스 및 적응능력을 조사하였다. 포플러들의 생존율은 평균 85.7%로 나타났고, 미루나무 교잡종 Dorskamp클론이 91.6%로 가장 우수하였다. 포플러 수종별 지상부 바이오매스는 미루나무 교잡종 97-19클론이 54.6 ton/ha으로 가장 높게 나타났으며, 수원포플러 Suwon클론은 17.7 ton/ha으로 다른 클론들에 비해 저조하게 나타났다. 식엽충에 의한 잎 피해는 미루나무 교잡종 97-19클론이 4.7로 나타나 가장 피해가 적었으며, 수원포플러 Suwon클론이 3.4로 피해가 가장 큰 것으로 나타났다. 생존율, 지상부 바이오매스, 수세 및 피해조사 등의 특성을 이용하여 산출한 포플러 수종별 수변지에 대한 적응능력은 미루나무 교잡종 97-19클론이 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로 Dorskamp클론이 높게 나타났다. 따라서, 미루나무 교잡종 97-19 및 Dorskamp클론이 수변완충림 조성에 적합한 포플러 수종으로 판단된다.

기후변화 협약과 관련된 교토 의정서를 계기로 산림의 탄소 축적량을 조사하기 위하여 전국 규모의 산림 바이오매 스 추정에 대한 연구가 진행되고 있다. 전국 규모의 산림 바이오매스 추정은 일반적으로 임업통계상의 임목축적 자 료를 이용하고 있으며, 산림바이오매스는 줄기의 건중량 대 재적 비인 줄기밀도와 임목전체 건중량 대 줄기 건중량 비 인 바이오매스 확장계수에 의하여 산출할 수 있다. 본 연구 는 전남지역 밤나무를 대상으로 줄기밀도와 바이오매스 확 장계수를 조사 분석하여 밤나무의 바이오매스 추정에 대한 정보를 제공하는데 목적이 있다. 동일한 수종일지라도 임령과 지역에 따라 줄기밀도와 바 이오매스 확장계수가 다른 것을 고려하여, 전라남도 순천지 역에서 1개 임분과 광양지역에서 2개 임분으로 총 3개 임분 을 조사지로 선정하였다. 임분별 20m×20m 조사구를 설치 하여 매목조사를 한 후 흉고직경급이 고르게 분포하도록 임분별 5주씩 총 15주의 표본목을 선정하였다. 선정된 표본 목을 벌목하여 줄기, 가지, 잎으로 구분한 후 다음의 각 항목 을 조사하였다. 줄기는 지상 0.2m 높이에서 2m 간격으로 절단하여 생중량을 측정한 후 2m 길이로 절단한 각 통나무 의 중앙부에서 5cm 두께의 원판을 채취하였다. 지상 0.2m 이하의 부분은 인접한 통나무에 포함시켰다. 원판은 생중량 을 측정한 후 수피내직경, 수피외직경, 수피재적, 연륜수 등 과 수간석해용 자료를 측정하였다. 그리고 85℃에서 항량 이 될 때까지 건조시켜 건중량을 측정한 후 수피를 분리하 여 수피건중량을 측정하였다. 측정치에 의하여 각 원판의 건중량대 생중량비, 수피건중량대 수피재적비 등을 산정하 였다. 가지와 잎은 표본목별 생중량을 각각 측정한 후 각각 1,000g 정도의 시료를 취하여 건중량대 생중량비를 구하였 다. 뿌리는 임분별 표본목의 뿌리를 굴삭기로 가급적 전량 굴취하여 생중량을 측정하고 시료를 채취하여 건중량 대 생중량 비를 산정하였다. 각 표본목의 줄기 건중량은 2m 길이의 통나무 생중량과 중앙부 원판의 건중량대 생중량비 에 의하여 산출된 통나무 건중량의 합으로 하였다. 수피의 건중량은 원판 측정치에 의하여 산출된 통나무의 수피재적 과 원판의 수피건중량대 수피재적비에 의하여 산출된 각 통나무의 수피건중량을 합산함으로써 구하였다. 목질부 건 중량은 줄기의 건중량에서 수피건중량을 뺀 값으로 하였다. 가지, 잎, 뿌리의 건중량은 각각의 생중량과 시료의 건중량 대 생중량비에 의하여 산정하였다. 임분별 표본목의 지상부 부위별 건중량 구성비와 뿌리/지상부 비의 평균값 및 Duncan의 다중검정결과로 지상부 건중량 구성비 중 줄기 35.2-41.8%, 가지 48.2-54.3%, 잎 4.2-13.1%이었다. 뿌리/ 지상부 건중량비는 0.371-0.482이었다. 임분별 표본목의 줄 기밀도와 바이오매스 확장계수 평균값 및 Duncan의 다중 검정결과로 줄기 밀도는 0.488-0.534로 유의적인 차이가 없 었으며, 임령이 증가할수록 높아지는 경향이었다. 지상부 바이오매스 확장계수는 2.425-3.001이었고, 임목전체 바이 오매스 확장계수는 3.310-4.687이었으며, 임분간 유의적인 차이가 없었다.

본 논문에서는 바이오매스로부터 급속열분해를 통해 난방용, 발전용 및 수송용 연료로 사용하 기 위해 바이오오일을 생산하는 기술개발 현황을 나타내었다. 바이오매스를 작은 규모의 액체연료로 전 환하기 위해 가장 효율적인 방법 중 하나는 급속열분해이다. 급속열분해를 통한 바이오오일은 450 ℃ ~ 600 ℃ 온도에서 바이오매스가 신속히 열분해 되어 증기 급냉를 위해 외부 산소가 없는 조건에서 생산 된다. 이 바이오오일은 최초 건조 바이오매스 기준 최대 75 무게%까지 생산할 수 있지만, 일반적으로 60-75 무게% 수준이 적합하다. 본 연구에서는 바이오매스의 원료특성, 바이오오일 생산원리, 바이오오 일의 특성 및 활용분야에 대한 최근의 개발현황을 살펴보았다.

In biomass gasification, efficiency of energy quantification is a difficult part without finishing the process. In this article, a radial basis function neural network (RBFN) is proposed to predict biomass efficiency before gasification. RBFN will be compared with a principal component regression (PCR) and a multilayer perceptron neural network (MLPN). Due to the high dimensionality of data, principal component transform is first used in PCR and afterwards, ordinary regression is applied to selected principal components for modeling. Multilayer perceptron neural network (MLPN) is also used without any preprocessing. For this research, 3 wood samples and 3 other feedstock are used and they are near infrared (NIR) spectrum data with high-dimensionality. Ash and char are used as response variables. The comparison results of two responses will be shown.