본 연구는 수목피도가 상이한 춘천시 내 두 주거지구를 선정하여 수목식재가 주요 온실가스인 대기 CO2의 직접적 간접적 흡수에 영향하는 효과를 비교 분석하였다 수목의 탄소저장량은 수목 피도가 약 10%인 제 1지구에서 단독 주택의 호당 평균 72kg 소목피도가 약 20%인 제 2지구에서 244kg 이었다 수목피도가 제 1지구보다 10% 차이로 더 높은 제 2지구에서 그 탄소저장량은 3배 더 많았다. 수목의 연간 직간접적 탄소흡수량은 제1지구에서 호당 평균 59kg/yr이었고 제 2지구에서는 그보다 약 2배 더 많은 110kg/yr 이었다. 연간 총흡수량중 간접적 흡수량은 연구지구에 따라 70-80%를 차지하여 직접적 흡수량보다 훨씬 많았다. 연구결과는 주거지 내 적극적인 수목식재가 대기 탄소농도를 저감하는 중요한 역할을 증진할 수 있음을 시사하였다.

인공광하의 풍동 내에서 CO2 농도와 기류속도 제어가 플러그묘 개체군의 생육에 미치는 효과를 분석하고자 시도된 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 인공광하에서 묘개체군의 줄기 길이 및 직경, 초장, 순광합성속도 등에 미치는 기류속도의 영향은 저농도의 CO2 조건보다는 고농도의 CO2 환경에서 분명하게 나타났다. 기류속도가 증가할수록 줄기 길이가 감소하였는 데, 이와 같은 결과는 CO2 농도가 높게 유지되는 조건에서 분명하게 나타났다. CO2 농도가 높은 조건에서 줄기 직경은 기류속도가 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 묘개체군의 초장은 CO2 농도가 낮게 유지되는 조건에 비해서 CO2 농도가 높게 유지되는 경우에 작게 나타났다. 묘개체군의 순광합성속도는 0.7m.s-1의 기류속도에서 최대치가 나타났으며, 이러한 결과는 CO2 농도가 높게 유지될 때 더욱 분명하게 나타났다. CO2 농도가 950μmol.mol-1를 유지할 때 묘개체군의 순광합성속도는 310μmol.mol-1인 경우에 비해서 약 46% 정도 높게 나타났다. 그러므로 인공광하에서 묘소질이 우수한 플러그묘의 육묘에 CO2시용이 효과적일 것이다.

이산화탄소 기체센서를 Li2ZrO2계에서 온도와 CO2농도의 함수로서 연구했다. Li2ZrO3를 열처리해서 합성했다. 시편은 직경 10mm, 두께 1mm의 벌크형과 알루미나 기판 위에 후막형으로 각각 제조했다. Li2ZrO3는 450˚C에서 650˚C의 온도 범위에서 0.1%에서부터 100%까지 이산화탄소 농도 변화를 감지한다. 이산화탄소 감도는 측정온도와 연관성이 있다. Li2ZrO3는 450˚C에서 650˚C의 온도 범위에서 CO2와 반응해서 Li2CO3와 ZrO2로 분해된다. 650˚C 이상에서 Li2CO3는 Li2O와 CO2로 재분해된다. Li2ZrO3센서의 재현성은 좋지 않았고, 동작온도는 550˚C 정도가 적당하였다.

본 연구는 ASKAM모델로 CO2, 광 및 엽면적지수가 단고추의 동적 광합성율에 추정가능성을 평가하기 위하여 수행되었다 CO2 농도는 2구획으로 구분된 반밀폐된 생장상에서 3수준 (400, 700 or 1000μmo1 mol-1)으로 조절하였다. 온도와 습도는 21℃ 및 80-95%로 조절하였고, 양액이 순환되는 용기내에서 재배하였다. 일태양복사, 온도 및 CO2농도의 단기 자료를 기초로 하여 일중 단기간격에 대한 작물 순CO2흡수량를 ASKAM모델로 추정하였고, 광합성 측정 중 각 구획과 기부에서의 CO2농도를 매분마다 측정하였다. 순수 CO2의 구획으로의 흐름, 지상방사, 구획내의 광합성유효방사, 은도 및 상대습도를 측정하였다. 본 작물생장모델은 작물의 광합성율을 적절하게 추정할 수 있는 것으로 평가되므로 생장해석, 작물관리 및 온실관리에 광범위하게 적용될 수 있을 것으로 판단되었다.

본 실험은 상추 수경재배시 지하부 환경요인이 상추의 생육에 미치는 영향을 바탕으로 식물공장에서 활용가능성이 큰 상추의 최적 근권환경을 알아보고자 수행하였다 근권부 환경조건으로는 배양액의 pH와 U를 각각 여러 가지 수준으로 실험하였다. pH 3.0을 제외한 pH 4.0~8.0에서 가시적인 생리장해 없이 양호한 생육을 나타냈으나 광합성, 증산량 및 무기이곤 흡수를 고려한 상추의 최적 배양액 pH는 pH 5.5~6.0였다. 배양액의 전기전도도는 0.8~3.6 mS.cm-1 /로 처리하였을 때, 고농도에서는 Ca결핍으로 인한 잎끝마름증이 나타나 품질이 저하되었고 생육과 광합성이 높은 EC 1.2~l.6mS.cm-1 /가 최적인 것으로 나타났다. 이런 결과는 상추 식물공장에서 상추의 주년생산, 공장적 대량생산 및 청정생산 등의 효율적인 재배를 하는데 기여 할 수 있을 것으로 보인다.

본 연구는 배양기의 환기횟수(0.1 h-1 또는 2.8 h-1), 광도(70, 150 또는 220μmol. m-2 . s-1), C O2 농도(400-500, 1000 또는 2000μmol.mo l-1)가 국화 소식물체의 기내생장에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실시하였다. MS 배지에서 혼합영양배양 상태 하에서 번식시킨 줄기 마디 절편체를 채취하여 1.25meq. L-1의 H2S O4-가 추가로 첨가된 MS 기본배지가 담긴 3.7×10-4 m3의 배양기에 용기당 4개씩 치상하였다. 환기횟수(NAEH)를 0.1 h-1에서 2.8 h-1로 향상시키기 위하여 배양용기의 뚜껑에 직경 10mm의 구멍을 뚫어 통기성의 필터를 부착하였으며, 당과 생장조절제는 첨가하지 않았다. 배양실에 C O2를 공급하기 위하여 공기 순환통로에 C O2 가스 공급구를 설치하여 액화 C O2 가스를 명기 동안에만 공급해 주었다. 생체중과 건물중, 초장, 최대근장, 엽수, 엽면적은 광도(PPF)가 높은 처리구에서, 특히 C O2 농도가 높을 때 증가되었다. 그리고 환기횟수가 낮은 처리구에서보다 높은 처리구에서 더 컸으며, 처리효과는 배양후기로 갈수록 뚜렷이 증가되었다. 국화 소식물체의 기내생육은 환기횟수가 2.8 h-1, PPF가 220μmol. m-2 . s-1, 그리고 C O2 농도가 2000μmol.mo l-1일때 가장 빨랐다.

CuxFe3-xO4 catalyst and ZnxFe3-xO4 catalyst were synthesized by the air oxidation method with various C(II) and Zn(II) weights. Activated catalysts decomposed carbon dioxide to carbon at 350℃, 380℃, 410℃ and 440℃. The value of carbon dioxide decomposition rate for Cu0.003Fe2.997O4 and Zn0.003Fe2.997O4 catslysts than was better catalysts. The decomposed rate of the catalysts is about 85%~90%. The reaction rate constant(4.00 psi1-α/min) and activation energy(2.62 kcal/mole) of Cu0.003Fe2.997O4 catalyst are better than Zn0.003Fe2.997O4

The Cuo-Magnetite and ZnO-Magnetite catalysts with various of Cuo and ZnO mole% for Carbon Dioxide decomposed reaction synthesized. The catalysts were reduced by H2 at 350℃ for 3 hours. The temperature was obtained by TGA and DSC experiments. The structures of catalysts were confirmed by X-ray diffraction experiment. The surface area of catalysts is 15~27 m2/g. The results of Carbon Dioxide decomposed ability was better H2-reduced magnetite catalysts with 0.03 mole% CuO and 0.03 mole% ZnO than others catalysts. After Carbon Dioxide decomposed reaction, catalysts were reacted H2 and created only methane.

고정발생원으로 부터 배출되고 있는 이산화탄소를 분리하여 회수 및 재이용하는 기술개발이 에너지 보전 측면에서 뿐만 아니라 환경오염 문제 등을 해결할 수 있는 중요한 과제이다. 특히 내열성, 내식성 및 기계적 강도가 뛰어난 세라믹의 특성을 이용한 기체분리막을 응용한다면 고온으로부터 저온까지의 폭넓은 온도, 압력, 가스조성의 배기가스로부터 이산화탄소를 분리하는 것이 가능해 진다. 따라서 본 총설에서는 현재 일본에서 국책과제로 진행되고 있는 이산화탄소의 고온분리에 대한 연구개발(이하, 'CO2 프로젝트'로 약칭) 현황을 소개하고자 한다.

CO2gas중에서 산화된 활성탄소섬유를 77K에서 질소흡착에 의해 흡착등온곡선을 구하였다. 미세공부피와 외부표면적은 t-법으로 구하였으며, 평균기공크기와 기공분포는 Dubinin-Astakhov법으로 구하여 기공발당과정을 고찰하였다. 산화반응 초기(약 40% burn-off까지)에 섬유내부에 발달하는 미세공은 burn-off가 40%를 넘으면 서서히 큰 미세공으로 성장하며, burn-off가 약 60%이상되면 미세기공은 확대 또는 합체되어 점차 중기공으로 성장하는 것으로 관찰되었다. 또한 고온산화반응으로 발달한 기공은 저온에서 생성된 기공보다 크다.

등방성 피치계 탄소섬유를 Co2gas중에서 등온산화시켜 활성탄소섬유를 제조하였다. 산화된 섬유의 비표면적은 BET장치를 이용하여 측정하였다. Burn-off가 증가하여도 반응속도는 크게 감소하지 않았으며, 800˚C와 900˚C에서 산화된 섬유의 비표면적은 40%-60%의 burn-off에서 급격히 증가하다가 60%이상에서 감소하였다. 1100˚C에서 산화된 시편은 40%이상 burn-off되어도 비표면적은 크게 증가하지 않고 60%를 지나서도 계속해서 표면적이 증가하는 현상을 나타내었다. 1000˚C에서 60.4%의 burn-off가 일어난 산화섬유의 비표면적은 3,614m2/g로 가장 큰 값이 얻어졌다. 등방성 탄소섬유는 미세한 흑연결정립들이 무질서한 배향을 하고 있으며, 미세기공벽으로 작용할 수 있는 결정립층이 많기 때문에 활성탄소섬유 제조를 위한 원료로 적합하다고 판단된다.

이방성과 등방성을 갖는 두 종류의 피치계 탄소섬유를 TGA장치를 이용하여 CO2gas와 공기중에서 등온산화반응을 실시하였다. CO2 gas보다 공기중에서의 산화가 훨씬 빠르게 일어났으며, 600˚C공기중에서 등방성 T-10IS섬유는 이방성 HM-60섬유보다 23.9배나 빠른 산화속도를 보였다. 실험적으로 구한 활성화에너지를 저온에서 36-56Kcal/mole의 값을 가지며, 고온에서는 6-13Kcal/mole의 값을 나타내었다. 반응기구(zone 1,2,3)의 천이도는 T-10IS섬유보다 HM-60 섬유가 높았으며, 공기중에서보다 CO2 gas분위기에서 더 높게 나타났다. SEM으로 관찰된 표면상변화로부터 탄소섬유의 산화반응은 섬유의 결함을 따라 진행된다는 것을 알 수 있었다.

본 실험은 NFT재배에서 배양액내 NO3-N과 NH4-N의 비율과 CO2 시용이 결구상추의 생육, 수량 및 품질에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였는데, 그 결과는 다음과 같다. 1. 배양액의 pH와 EC를 보정하지 않았을 경우, NO3-N:NH4-N이 100:0인 구에서의 pH는 점차적으로 증가하였고, NH4-N의 비율이 높을수록 급격히 저하하여 pH4.0까지 낮아졌다. 2. 배양액을 보정하지 않은 상태에서 NO3-N 및 NH4-N의 일 변화를 측정하여 본 결과, NO3-N의 흡수율은 NO3-N:NH4-N이 75:25, 50:50 처리구에서 각각 27.7%, 26.1% 였으나 NH4-N의 흡수율은 87.9%, 71.2%로 결구상추는 NH4-N을 우선적으로 흡수하였다. 3. 엽내 무기성분 함량에서 T-N는 NO3-N과 NH4-N 비율에 따른 큰 차이를 보이지 않았으나, P2O5, K2O, CaO, MgO는 생육이 가장 좋았던 CO2 1500ppm 시용과 NO3-N:NH4-N이 100:0에서 높게 나타났다. 4. CO2 시용에 의한 각 처리별 CO2 동화율도 수량과 같은 경향을 나타내어 CO2 1500ppm 시용과 NO3-N:NH4-N이 100:0 처리에서 가장 높았고, 배양액의 NH4-N비율이 높아질수록 현저히 떨어졌다. 5. 결구상추의 생육은 CO2 1500ppm 시용과 NO3-N:NH4-N이 100:0 처리에서 가장 좋았고, CO2 무처리구에 비하여 CO2 1500ppm 처리구에서 대체로 양호하였으나, NO3-N:NH4-N이 75:25, 50:50인 처리에서는 CO2 시용에 의한 수량의 증가가 경미하여 처리간 차이가 인정되지 않았다. 6. 엽중 nitrate함량은 배양액의 NO3-N함량과 비례하여 NO3-N:NH4-N 이 100:0에서 가장 높았고, vitamin C 함량은 NO3-N:NH4-N이 100:0인 처리에서 가장 낮고, NH4-N의 비율이 많을수록 높아졌다. CO2 시용에 의하여 엽중 질산염함량은 경감할 수는 있었으나 그 효과는 경미하였다.다.

DLC 박막을 RF 플라즈마 화학증착법(PECVD)을 이용하여 CH4와 CO2기체로부터 합성하였다. 증착압력, CH4와 CO2가스의 조성비, 바이어스 전압(-VB) 등의 증착조건 변화에 따른 증착속도는 증착층의 두께를 알파스텝으로 측정하여 결정하였으며, 박막의 구조 변화에 따른 증착속도는 증착층의 두께를 알파스텝으로 측정하여 결정하였으며, 박막의 구조 변화는 FTIR 분광분석을 이용하여 분석을 행하였다. 이 연구로부터 얻은 실험 결과는 다음과 같다: 1) 증착속도는 증착압력 및 바이어스 전압의 증가에 따라 증가한다. 2)바이어스 전압 300V이상에서, CO2량 증가는 순증착속도를 증가 시킨다. 3) 순수한 CH4가스를 사용할 경우에는 바이어스전압(-VB)이 증가함에 따라 박막내 수소의 함량과 sp3/sp2비는 감소하는 경향을 나타낸다. 4)증착압력이 증가함에 따라 박막내 수소함량은 증가하며, sp3/sp2비는 감소한다. 5)50mTorr의 증착압력에 증착시, CH4-+Co2 혼합가스에서 이산화탄소의 부피분율에 따라서는 박막내 수소함량은 감소하며, sp3/sp2비는 증가한다.

이산화탄소를 포함하는 기체혼합물의 분리를 위해 액체막을 기반으로 하여 관련된 많은 연구가 시도되어 왔다. 폐가스로부터 이산화탄소를 분리하기 위해 본 연구에서는, 흡수제(absorbent)가 흡수(absoption)모듈과 전공조작식 탈착(desorption)모듈간을 계속 순환하는, 보다 개선된 형식의 순환식 중공사 막흡수기(circulatory HFMA)를 새로이 구성하고 분리성능에 관한 기초적인 해석을 하였다. 기-액 물질전달 모델식에 수치해를 적용하여 중공사 막 내부에서의 액상에 대한 농도분포를 정량적으로 예측하였고, 순환하는 흡수제의 유속에 따른 투과플럭스와 선택도의 변화거동을 살펴보았다. CO2/N2 원료혼합기체와 흡수제로서 반응이 없는 순수(pure water)에 대해 계산을 수행하였다. 결과로 흡수제의 유량이 증가함에 따라 투과플럭스는 증가하는 반면에 종전 방식에 비해 졸은 값을 나타낸 선택도의 경우는 점차 감소하였다. 한편 투과플럭스는 진공조작변수인 탈착모듈에서의 기상압력(p4 )에 크게 좌우됨을 보았다. 기존의 평판형 막모듈과의 비교로부터 예상했던 바와 같이 본 연구에서의 중공사 막모듈이 우수한 투과율을 나타냄을 확인할 수 있었다. Circulatory HFMA의 실제 설계를 위한 기초해석이 본 연구가 갖는 의의이다.

본 연구에서는 hollow fiber 막모듈을 통한 순수 CH4, CO2 기체와 CH4/CO2혼합기체의 투과 특성을 살펴 보고, 이를 모사값과 비교하여 보았다. 순수 기체의 투고율은 온도에 따라 Arrhenius type으로 증가하였으며, 활성화에너지는 CO2는 6.61kJ/mol, CH4는 25.26kJ/mol로 나타났다. 혼합기체의 투과에 있어서 투과부의 유량과 CO2 조성, 그리고 배제부의 CH4조성은 cut의 증가에 따라 증가하였다. 분리인자는 5~20atm의 압력과 cut이 20으로 고정된 상태에서 20~40의 범위에 있었으며, 압력이 증가하고 온도가 감소할수록 증가하는 경향을 나타내었다. 실험결과와 모사결과는 투과부 유량과 CO2조성의 경우 8% 이내에서, 배제부의 CH4조성의 경우 15% 이내에서 일치하였다.

유리전이온도가 95℃인 폴리스티렌 균질막에서 CO2의 수착과 투과실험을 온도는 60℃, 수착실험은 1.6 MPa 범위, 투과실험은 2.5 MPa 범위 내에서 각각 행하였다. 낮은 기체압력하에서는 수착등온선이 dual-mode sorption model에 일치하였으나 1.3 MPa 이상에서는 직선이었고, 직선부분은 원점까지 외삽되었다. 평균투과계수의 압력의존성은 dual-mode mobility model로부터 위로 편기되었다. 수착등온선으로부터 폴리스티렌 막은 1.3 MPa의 기체압력에서 수착된 CO2의 가소화거동에 의해서 유리전이가 일어난다는 것을 알았고, 이는 평균투과계수의 증가와 일치하였다.

탄산가스는 탄소나 그 화합물이 완전연소할 때, 생물이 호흡할 때, 발효 등에 의하여 생성되는 무색, 무취의 기체로 분자식은 CO2(이산화탄소)이며, 분자량은 44, 비중은 공기 1에 대하여 1.529이다. 식물은 탄산가스와 물을 원료로 태양에너지를 이용하여 탄수화물을 합성하므로 탄산가스는 광합성에 절대적으로 필요하며, 탄산가스가 충분하게 공급되지 않으면 광합성이 원활하게 이루어질 수가 없다. 일반적으로 식물은 대기중의 농도(0.03%)보다 높은 농도에서 포화점을 갖고 있으므로 대기중에서의 탄산가스의 농도는 식물의 광합성작용에 충분하지 못하며, 생육촉진을 위해서는 인위적인 방법으로 탄산가스 농도를 증가시키는 방법이 실용화되고 있다.(중략)

Carbon dioxide enrichment for greenhouse crops has generally been a standard commercial practice for many years. Vegetable crops such as tomato, cucumber, and lettuce respond positively to the CO2 enrichment. But improper CO2 enrichment leads to physiological damage and economical loss. This study was carried out to develop a CO2 concentration control algorithm considering growth stage and efficiency. The measurand was CO2 consumption rate and top fresh weight that represents growth stage. The weight of top fresh lettuce as a whole in the tray was measured through a non-destructive method. The demand in CO2 concentration according to growth stage was investigated. The results are summarized as follows. 1. The CO2 consumption rate could be measured within the error of ± 15.4mgCO2/hr in the range of CO2 concentration of 500-1500ppm. 2. The weight of top fresh lettuce could be measured within the error ± 4.3g in the range of 0-1400g. 3. The CO2 control model developed could determine an economical CO2 supply rate considering CO2 consumption rate and leakage rate. 4. The CO2 control algorithm based on the control model was composed of feedforward control for maintaining a stable CO2 concentration level, and feedback control with CO2 consumption rate and top fresh weight for adapting to the change in CO2 demand by growth stage. 5. For the performance test with the developed control algorithm on lettuce the decrease in CO2 supply rate was obtained without a significant decrease in top fresh weight.