This study aimed to determine the growth and carbon storage of planted Haloxylon aphyllum in the Aralkum Desert in Kazakhstan. Six sites afforested in 2000, 2005, 2009, 2010, 2013, and 2017 were selected. The root collar diameter (cm) and height (m) were measured for all H. aphyllum in 30 m×44 m plots. Biomass accumulation (g m-2) and carbon storage (C g m-2) were calculated using allometric equations and the carbon concentration data of Haloxylon species. The diameters varied from 2.5 cm to 4.3 cm and the height varied from 106.2 cm to 223.7 cm. The growth of H. aphyllum was not linearly related to the afforestation year or soil properties. Tree growth might have been influenced by variations in the microclimate, such as temperature, precipitation, and dust storms. The mean total biomass accumulation was 20.57 g m-2 and ranged from 2.42 g m-2 to 64.53 g m-2. The mean carbon storage was 9.70 C g m-2 and ranged from 1.12 C g m-2 to 30.61 C g m-2. These biomass and carbon storage estimates were smaller than those reported for other Central Asian deserts, but afforestation enabled the generation of vegetative cover and consequently, carbon sequestration in the manmade Aralkum Desert.

For electrodes in electrochemical double-layer capacitors, carbon nanofibers (CNFs) were prepared by thermal treatment of precursor polymer nanofibers, fabricated by electrospinning. Poly(acrylonitrile-co-vinylimidazole) (PAV) was employed as a precursor polymer of carbon nanofibers due to the effective cyclization of PAV polymer chains during thermal treatment compared to a typical precursor, polyacrylonitrile (PAN). PAV solutions with different comonomer compositions were prepared and electrospun to produce precursor nanofibers. Surface images obtained from scanning electron microscopy showed that their nanofibrous structure was well preserved after carbonization. It was also confirmed that electrospun PAV nanofibers were successfully converted to carbon nanofibers after the carbonization step by Raman spectroscopy. Carbon nanofiber electrodes derived from PAV showed higher specific capacitances and energy/power densities than those from PAN, which was tested by coin-type cells. It was also shown that PAV with an acrylonitrile/vinylimidazole composition of 83:17 is most promising for the carbon nanofiber precursor exhibiting a specific capacitance of 114 F/g. Their energy and power density are 70.1 Wh/kg at 1 A/g and 9.5 W/kg at 6 A/g, respectively. In addition, pouch cells were assembled to load the higher amount of electrode materials in the cells, and a box-like cyclic voltammetry was obtained with high capacitances.

Chlorella-derived activated carbon (CDAC) with a high specific surface area and hierarchical pore structure was prepared as a CO2 adsorbent and as a supercapacitor electrode material. During KOH activation of Chlorella-derived carbon, metallic K gas penetrated from the outer walls to the inner cells, and pores formed on the outer frame and the inner surface. Micropores were dominant in CDAC, contributing toward a high specific surface area (> 3500 m2/g) and a hierarchical pore structure owing to the cell walls. Consequently, CDAC exhibited a high CO2 adsorption capacity (13.41 mmol/g at 10 atm and room temperature) and afforded high specific capacitance (142 F/g) and rate capability (retention ratio: 91.5%) in supercapacitors. Compared with woody- and herbaceous-biomass-derived activated carbons, CDAC has a superior specific surface area when the precursors are used without any pretreatment under the same conditions due to their soft components such as lipids and proteins. Furthermore, developing microalgae into high-value-added products is beneficial from both economic and environmental perspectives.

In the present work, we apply a technique that has been used for the expansion of graphite to multiwall carbon nanotubes (MWCNT). The nanotubes are rapidly heated for a short duration, followed by immersion in acid solution, so that they undergo expansion. The diameter of the expanded CNTs is 5-10 times larger than that of the asreceived nanotubes. This results in considerable swelling of the CNTs and opening of the tube tips, which may facilitate the accessibility of lithium ions into the inner holes and the interstices between the nanotube walls. The Li-ion storage capacity of the expanded nanotubes is measured by using the material as an anode in Li-ion cells. The result show that the discharge capacity of the expanded nanotubes in the first cycle is as high as 2,160 mAh/g, which is about 28% higher than that of the un-treated MWCNT anode. However, the charge/discharge capacity quickly drops in subsequent cycles and finally reaches equilibrium values of ~370 mAh/g. This is possibly due to the destruction of the lattice structures by repeated intercalation of Li ions.

본 연구에서는 유연성을 갖는 전극 제조를 위해 환원된 그래핀 옥사이드/단일벽 탄소나노튜 브 복합체를 금이 코팅된 PET 기판 위에 스프레이 코팅하였다. 제조된 플렉시블한 전극의 전기 용량 값 은 1 M의 황산 전해질과 100 mV s-1 의 주사속도에서 82 F g-1 으로 측정 되었으며, 이 용량 값은 500 번의 굽힘 시험 후에 38 F g-1 로 감소되는 현상을 확인 하였다. 또한, 이러한 결과는 정전류 충 방전과 전기화학 임피던스법을 포함한 전기화학적 분석 결과와도 부합하는 결과를 나타내었다. 유연성을 갖는 환원된 그래핀 옥사이드/단일벽 탄소나노튜브 복합체 전극은 500회의 반복적인 굽힘 시험 후에도 대략 50%의 초기 전기 용량 값을 유지 할 수 있었으며, 이러한 여러 가지 전기화학적 특성을 고려하여 볼 때 미래 개발 가능한 플렉시블한 에너지 저장 매체로써의 적용이 가능 하다는 점을 확인 할 수 있었 다.

본 연구는 전라북도 무주 지역의 36년생 리기다소나무 임분을 대상으로 임목(지상부와 지하부), 고사목, 유기물층, 토양에 대한 탄소저장량을 산출하고자 하였다. 총 3개의 표준지 내에서 11 그루의 표준목을 선정하였고 고사목, 유기물 층, 토양에 대한 시료를 채취하여 분석 자료로 활용하였다. 그 결과, 리기다소나무 임분에 대한 지상부 및 지하부 탄소저장량은 각각 51.0 ton C/ha, 29.6 ton C/ha로 나타났다. 부위별 구성비는 줄기 목질부 41.0% > 뿌리 36.8% > 가지 12.8% > 줄기 수피 6.0% > 잎 3.4% 순으로 나타났다. 고사목의 탄소저장량은 0.65 ton C/ha으로 나타났으며 유기물층 탄소저장량은 6.40 ton C/ha로 나타났다. 토양의 총 탄소저장량은 51.62 ton C/ha로 나타났으며 층위별 탄소저장량은 0∼10㎝에서 20.27 ton C/ha, 10∼20㎝에서 12.83 ton C/ha, 20∼30㎝에서 12.27 ton C/ha, 30∼50㎝ 에서 6.24 ton C/ha로 나타났다. 토양 탄소저장량은 층위가 깊어질수록 감소하는 경향을 보였으며 이는 탄소농도와 용적밀도에 의해 나타난 결과라고 판단된다. 산림생태계 탄소저장량은 총 139.27 ton C/ha로 나타났고 탄소저장량 구성비는 토양에서 37.1%로 가장 높았으며 다음으로 지상부에서 36.6%로 나타났고 지하부(21.3%), 유기물층(4.6%), 고사목(0.5%) 순으로 나타났다. 따라서 본 연구는 산림생태계 탄소저장량 산출에 기초적인 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 생태계 조절 서비스 중에 하나인 기후 조절 서 비스 산정을 위한 국내 주요 생태계의 탄소 저장 지표를 산 정하는 것을 목적으로 하였다. 국내에서 진행된 선행 연구 를 바탕으로 주요 생태계 (도시녹지, 경작지, 활엽수림, 침엽 수림, 혼효림, 초지, 담수, 연안, 해양)의 탄소 저장량을 이용 하여 탄소 저장 지표를 산정하였다. 또한 다양한 측정 방법 으로 추정된 탄소 저장 지표의 불확실도를 국제기준에 따라 산정하였다. 국내 주요 생태계의 조절 서비스를 생태계 유 형, 측정 방법 그리고 저장고별로 정량화한 결과 탄소 저장 지표는 산림 생태계에서 가장 높은 값을 보였다.

북한의 산림 황폐화는 매우 심각한 것으로 보고되고 있으 며, 이를 해결하기 위해 황폐화 방지와 온실가스 감축을 목 표로 한 REDD+ 사업에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연 구에서는 북한 황해북도에서 10,000 ha를 대상지에 대해 다 중시기 토지피복 변화를 분석하였다. 연구 대상지의 산림 황 폐화는 계속 심해져, 1989년 7,035 ha로부터 2013년 4,293 ha로 약 39%가 감소하는 것으로 나타났다. 그에 따라 산림 탄소축적량은 약 284,399 tCO2 감소한 것으로 나타났다. 기 준선을 설정하고 REDD+ 사업에 의한 산림탄소 감소방지 량 (온실가스배출감축량)을 분석한 결과 약 364,704 tCO2가 감소하지 않고 유지될 수 있는 것으로 나타났다. 현장조사 수행이 불가능한 한계점과 단위면적 (ha)당 산림탄소축적량 을 이용할 시 북한의 수종 재적 자료가 없는 제한 하에 남한 의 자료를 사용한 한계는 향후 극복하여야 할 과제라고 판 단된다. 그러나 본 연구는 향후 북한에서 REDD+ 사업을 위 해 활용될 수 있을 것이다.

소나무 및 굴참나무 임분의 지하부 탄소저장량과 영급 및 지역 간의 관계를 구명하고자 경남 서부 7개 지역(고성군, 하동군, 진주시, 산청군, 의령균, 하동군, 사천시)을 대상으로 각 영급별(Ⅲ: 평균 30년생;Ⅴ: 평균 50년생; Ⅶ: 평균 70년생)로 20 m × 20 m 크기의 조사구 18개소를 선정하였다. 선정된 조사구를 대상으로 2010년 10월 낙엽층 및 토양 0-50 cm 깊이의 탄소함량 및 저장량을 조사하였다. 토양 탄소저장량은 두 수종 모두 Ⅶ영급이 가장 높았으나 영급 간 유의적인 차이는 없으며, 낙엽층 탄소농도와 탄소저장량도 두 수종 모두 영급 간 유의적인 차이가 나타나지 않았다(P>0.05). 지역별 토양 탄소저장량은 소나무 임분의 경우 진주시가 18.13 Mg C/ha로 가장 낮았고, 하동군이 143.72 Mg C/ha로 가장 높았으며, 굴참나무 임분은 의령군이 21.92 Mg C/ha로 가장 낮았으나, 사천시는 119.9 Mg C/ha로 가장 높아 지역 간 유의적인 차이가 있었다. 낙엽층 탄소저장량의 경우도 소나무 임분의 경우 의령군이 가장 낮았고 산청군이 가장 높았으며, 굴참나무 임분은 사천시가 가장 낮았고, 고성군이 가장 높아 지역 간 유의적인 차이가 있었다. 본 연구결과에 따르면 경남 서부지역 소나무와 굴참나무 임분의 지하부 탄소저장량은 영급보다는 지역 간의 차가 크게 기여하는 것으로 나타났다.

지역적 규모의 탄소 축적량 자료는 지역적 규모의 탄소순환 형태의 이해를 위한 필수적 요소이며 지구적 규모의 탄소순환 형태 변화를 예측하는 중요한 기초 자료가 된다. 본 연구는 국내 다양한 생태계 중 자연성이 높은 국립공원지역 산림 생태계의 탄소축적량을 산정하여 자연군락이 축적 가능한 탄소축적 잠재량을 평가하기 위해 실시되었다. 연구대상지인 계룡산 국립공원은 신갈나무류군락 1,743.5 ha (38.0%), 굴참나무류군락 1,174.0 ha (25.6%), 졸참나무류군락 971.90 ha (21.2%), 소나무류군락 695.19 ha (15.2%) 등의 순으로 분포하는 것으로 분석되었으며, 이들 군락의 분포 중심으로 판단되는 지점에 정밀 조사구를 설치하여 biomass 탄소축적량 측정을 위해 매목조사를 실시하였고, 리터층 및 토양층의 탄소축적량은 조사구 내 소방형구(30cm×30cm)를 설치, 리터와 토양 (0~30 cm)을 채취하여 측정된 리터 건중량 및 토양 유기물함량을 기초로 단위 탄소값을 구한 후 해당 군락의 총 면적으로 환산하여 산정하였다. 임목 biomass 탄소축적량은 굴참나무군락이 130.1tCha-1, 소나무군락 111.1tCha-1, 신갈나무군락 76.2tCha-1, 졸참나무군락 39.0tCha-1 순으로 산정되었다. 리터층 탄소축적량은 소나무군락이 18.3tCha-1, 신갈나무군락 13.4tCha-1, 졸참나무군락 5.8tCha-1, 굴참나무군락 5.0tCha-1의 순으로 나타났다. 토양탄소축적량은 신갈나무군락이 159.7tCha-1, 졸참나무군락 121.0tCha-1, 소나무군락 110.5tCha-1, 굴참나무군락 90.8tCha-1의 순으로 산정되었다. 생태계탄소축적량은 소나무군락이 239.9tCha-1, 신갈나무군락이 235.9tCha-1, 굴참나무군락은 226.0tCha-1, 졸참나무군락은 165.9tCha-1를 나타냈고 총 867.7tCha-1로 나타났다. 각 군락의 면적 별 탄소축적량은 신갈나무가 우점하는 신갈나무류군락에서 411,200tCha-1, 굴참나무군락에서 265,300tCha-1, 소나무군락에서 166,800tCha-1, 졸참나무군락에서 161,200tCha-1로 계룡산 국립공원에서 총 1,045,400tCha-1로 산정되었다. 계룡산 국립공원의 생태계탄소축적량을 조사한 결과, 탄소축적량은 분포하고 있는 식생군락에 따라 다른 값을 보였으며, 이는 환경요인의 변화에 따른 것이다. 따라서 기후변화에 따라 식생의 분포 유형 및 종류가 변하게 되면, 생태계 탄소축적량도 변화할 것으로 예상되며, 이러한 연구를 통해 기후변화에 대한 한반도의 변화를 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 도시의 주요 상록 조경수종인 소나무와 잣나무를 대상으로, 직접수확법을 통해 탄소저장 및 흡수를 용이하게 추정하는 회귀모델을 제시하고 도시수목의 탄소저감 효과를 계량화하는데 필요한 기반정보를 구축하였다. 수종별로 유목에서 성목에 이르는 일정 간격의 흉고직경 크기를 고려하여 개방 생장하는 조경수목을 구입한 후, 근굴취를 포함하는 직접수확법에 의해 개체당 부위별 및 전체 생체량을 측정하고 탄소저장량을 산출하였다. 또한, 흉고 부위의 수간원판을 채취하여 직경생장을 분석하고 탄소흡수량을 산정하였다. 흉고직경을 독립변수로 생장에 따른 수종별 단목의 탄소저장 및 흡수를 계량화하는 활용 용이한 회귀모델을 유도하였다. 이들 회귀식의 r2는 0.98 이상으로서 적합도가 상당히 높았다. 동일 직경의 탄소저장 및 흡수량은 유목의 경우 소나무가 잣나무보다 더 많았으나, 20㎝ 이상 성목의 경우 생장량 차이에 기인하여 그 반대인 경향을 보였다. 흉고직경 25㎝인 소나무와 잣나무는 각각 115.6㎏, 130.0㎏의 탄소를 저장하고, 연간 9.4㎏, 14.6㎏의 탄소를 흡수하는 것으로 나타났다. 본 연구는 조경수목의 직접 벌목 및 근굴취의난이성에 기인하여, 생체량 확장계수, 지하부/지상부 비율, 직경생장 등 산림수목의 계수를 대용하여 대상수종의 탄소저감을 계량화한 기존 연구의 한계성을 극복할 새로운 초석을 마련하였다.

본 연구는 도시의 주요 상록 조경수종인 소나무와 잣나무를 대상으로, 직접수확법을 통해 탄소저장 및 흡수를 용이하게 추정하는 회귀모델을 제시하고 도시수목의 탄소저감 효과를 계량화하는데 필요한 기반정보를 구축하였다. 수종별로 유목에서 성목에 이르는 일정 간격의 흉고직경 크기를 고려하여 개방 생장하는 조경수목을 구입한 후, 근굴취를 포함하는 직접수확법에 의해 개체당 부위별 및 전체 생체량을 측정하고 탄소저장량을 산출하였다. 또한, 흉고 부위의 수간원판을 채취하여 직경생장을 분석하고 탄소흡수량을 산정하였다. 흉고직경을 독립변수로 생장에 따른 수종별 단목의 탄소저장 및 흡수를 계량화하는 활용 용이한 회귀모델을 유도하였다. 이들 회귀식의 r2는 0.98 이상으로서 적합도가 상당히 높았다. 동일 직경의 탄소저장 및 흡수량은 유목의 경우 소나무가 잣나무보다 더 많았으나, 20cm 이상 성목의 경우 생장량 차이에 기인하여 그 반대인 경향을 보였다. 흉고직경 25cm인 소나무와 잣나무는 각각 115.6kg, 130.0kg의 탄소를 저장하고, 연간 9.4kg, 14.6kg의 탄소를 흡수하는 것으로 나타났다. 본 연구는 조경수목의 직접 벌목 및 근굴취의 난이성에 기인하여, 생체량 확장계수, 지하부/지상부 비율, 직경생장 등 산림수목의 계수를 대용하여 대상수종의 탄소저감을 계량화한 기존 연구의 한계성을 극복할 새로운 초석을 마련하였다.

본 연구는 기후변화에 대응하기 위한 이산화탄소 포집 및 저장(Carbon Dioxide Capture and Storage, CCS)기술의 국내외 추진상황 및 정책마련 현황을 점검하고 국제에너지기구(International Energy Agency, IEA)가 제시한 CCS 규제 프레임워크 가이드라인을 통해 국내 이산화탄소 해양지중저장 실용화 정책에 대한 한계 및 시사점을 제시하였다. 현재 국가차원의 계획이 마련되었으나 실질적인 법개정이나 정책마련은 이루어지지 않았으며 CCS 실용화 추진을 위하여 구성된 총괄협의체는 그 협력체제 및 유연성이 부족하다. 경제성 평가 역시 CCS 과정 별로 분절적으로만 이루어지고 있으며 향후, 실증을 위한 대규모 투자가 예상되나 이를 위한 재정은 마련되지 않고 있다. 또한, CCS 관련 정보공유도 제한적이며 체계적인 대중인식 전략은 마련되지 않은 상황이다. 따라서 성공적인 CCS 실용화 추진을 위해서는 해양환경관리법을 바탕으로 한 신속한 법적체제 마련, CCS 총괄협의체 역할 조정 및 강화, CCS 전주기를 바탕으로 한 다양한 경제 시나리오 분석 및 경제적 인센티브 제도 마련, 대중인식 전략 마련, 그리고 정보교환을 위한 전문기관 설립과 같은 정책적 보완 사항들이 필요함을 본 연구에서 제시하였다.

지리산국립공원 산림생태계의 탄소 수지에 관한 기초자료를 확보하기 위해 낙엽활엽수림에 대한 탄소저장량을 추정하였다. 지리산국립공원의 대표 낙엽활엽수림 군락을 중심으로 뱀사골 지구, 중산리 지구, 성삼재 지구로 나누어 조사구 (30m×30 m, 3지점)를 설치, 식생권과 토양권의 탄소저장량을 추정하였다. 식생권의 탄소량은 107~119 tC ha-1의 범위로 평균 약 112 tC ha-1 정도의 양을 축적하고 있다. 또한 토양권의 탄소량은 64~77 tC ha-1의 범위로 평균 약 66 tC ha-1 정도의 양을 축적하고 있다. 토양권과 식생권을 포함한 생태계 전체의 탄소저장량은 167~184 tC ha-1의 범위로 평균 약 178 tC ha-1 정도의 양을 축적하고 있다. 값의 범위에서 알 수 있듯이 지구별 차이는 크게 나타나지 않았다. 다른 연구 결과와 비교하여 설악산국립공원을 비롯한 강원권 생태계를 제외하고 매우 많은 양의 탄소가 저장되어 있음을 알 수 있다.

본 연구는 가지(Solanum melongena L.) 과실의 수확 후 품질보전을 위한 기술개발을 목적으로 MAP 저장 중 내 외부 저온장해의 발생에 미치는 1-MCP 및 이산화탄소의 영향을 구명하기 위하여 실시하였다. 가지의 저온장해 증상은 1-MCP 처리 후 4 및 8℃ 저장구에서 과실의 저온저장기간 경과에 따른 장해의 진전을 현저히 늦추었고 1.0μL·L-1 처리구는 8℃ 저장구에서 10일간 저온장해가 전혀 발생하지 않았고 4℃ 저장구에서는 현저히 장해의 진전을 늦추었으나 1℃ 저장 처리구에서의 장해경감 효과는 보이지 않았다. 또한 1-MCP 0.1~1.0μL·L-1 처리구의 경우, 4 및 8℃에서 15일간 저온저장 후 무처리구에 비해 감모율이 낮고 경도가 높게 유지되는 것으로 조사되어 품질적 측면에서 긍정적 효과를 보였다. 드라이아이스(5g/3과)를 이용하여 MAP 가지에 이산화탄소를 처리하였던 경우, 처리 3일 후에 저온장해가 급격히 증가하였고 1-MCP 처리는 장해의 진전을 막지 못하는 것으로 조사되었다. 반면, 가지 과실의 MAP 저장 시 이산화탄소 흡수제(5g/3과)의 단용처리 및 1.0μL·L-1 농도의 1-MCP를 복합처리 하였던 경우, 4 MAP 저장 중 과실의 외부장해는 6일간 전혀 발생하지 않았고 내부장해는 복합처리의 경우 15일간 방지할 수 있었다. 종합적으로 본 연구 결과, 가지 과실에 대한 1-MCP 및 이산화탄소흡수제 처리는 가지 과실의 품질 악화를 지연시키며 유통기간 연장을 위한 저장온도의 범위를 넓혀주는데 실용성이 높다고 판단된다.

The oxyfluorination effects of activated carbon nanofibers (OFACFs) were investigated for CO2 storage. Electrospun CFs were prepared from a polyacrylonitrile/N,N-dimethylformamide solution via electrospinning and heat treatment. The electrospun CFs were chemically activated in order to generate the pore structure, and then oxyfluorination was used to modify the surface. The samples were labeled CF (electrospun CF), ACF (activated CF), OFACF-1 (O2:F2 = 7:3), OFACF-2 (O2:F2 = 5:5) and OFACF-3 (O2:F2 = 3:7). The functional group of OFACFs was investigated using X-ray photoelectron spectroscopy analysis. The C-F bonds formed on surface of ACFs. The intensities of the C-O peaks increased after oxyfluorination and increased the oxygen content in the reaction gas. The specific surface area, pore volume and pore size of OFACFs were calculated by the Brunauer-Emmett-Teller and density functional theory equation. Through the N2 adsorption isotherm, the specific surface area and pore volume slightly decreased as a result of oxyfluorination treatment. Nevertheless, the CO2 adsorption efficiency of oxyfluorinated ACF improved around 16 wt% due to the semi-ionic interaction effect of surface modificated oxygen functional groups and CO2 molecules.

Polyacrylonitrile-based carbon nanofibers (CNFs) containing Ti and Mn were prepared by electrospinning. The effect of metal content on the hydrogen storage capacity of the nanofibers was evaluated. The nanofibers containing Ti and Mn exhibited maximum hydrogen adsorption capacities of 1.6 and 1.1 wt%, respectively, at 303 K and 9 MPa. Toward the development of an improved hydrogen storage system, the optimum conditions for the production of metalized CNFs were investigated by characterizing the specific surface areas, pore volumes, sizes, and shapes of the fibers. According to the results of Brunauer-Emmett-Teller analysis, the activation of the CNFs using potassium hydroxide resulted in a large pore volume and specific surface area in the samples. This is attributable to the optimized pore structure of the metal-containing polyacrylonitrile-based electrospun CNFs, which may provide better sites for hydrogen adsorption than do current adsorbates.

Synthesis of carbon fibers from cotton fiber by pyrolysis process has been described. Synthesis parameters are optimized using Taguchi optimization technique. Synthesized carbon fibers are used for studying hydrogen adsorption capacity using Seivert's apparatus. Transmission electron microscopy analysis and X-ray diffraction of carbon fiber from cotton suggested it to be very transparent type material possessing graphitic nature. Carbon synthesized from cotton fibers under the conditions predicted by Taguchi optimization methodology (no treatment of cotton fiber prior to pyrolysis, temperature of pyrolysis 800℃, Argon as carrier gas and paralyzing time for 2 h) exhibited 7.32 wt% hydrogen adsorption capacity.