급속열분해 기술은 바이오매스를 수송용 연료와 고품질의 석유화학 생산물로 업그레이드 할 수 있는 바이오오일을 만드는 유망한 수단으로 주목 받고 있다. 이러한 기대에도 불구하고 연료와 석유 화학 생산물의 상업성은 바이오오일의 높고 잘 변하는 점도, 많은 수분과 산소 함량, 낮은 발열량 및 산 성도와 같은 상당히 바람직하지 않은 특징 때문에 한계가 있다. 그래서 본 연구는 가압증류를 통해 바 이오오일의 품질 개선을 목표로 수행하였다. 가압증류에 따른 바이오오일의 특성 변화를 알아보기 위하 여 0.8～1.4 mm 크기의 굴참나무(Quercus variabilis) 시료 600 g을 465℃에서 1.6초 동안 급속열분해 하여 바이오오일을 제조하고, 감압증류(100hPa) 온도는 대조구, 40℃, 50, 60, 70 및 80에서 각각 30분 간 처리하였다. 급속열분해를 통해 생산된 바이오오일, 바이오차 및 가스는 각각 62.6 wt%, 18.0 및 19.3으로 나타났다. 또한 온도별로 생성된 바이오오일은 수분함량 0.9∼26.1 wt%, 점도 4.2∼11.0 cSt, 발열량 3,893∼5,230 kcal/kg 및 pH 2.6∼3.0 수준으로 긍정적 효과가 나타났다. 이러한 바이오오일 품 질개선에도 불구하고 점도는 반대로 증가했으며 여전히 높은 산소 함량, 낮은 발열량 및 산성도 때문에 바이오오일을 실용적인 연료로 사용하기 위해서는 지속적으로 품질 개선이 필요하다.

굴참나무 육종채종원에서 유전간벌 모형 및 다양한 간벌 강도에 따른 재적생장에 대한 개량효과 및 유전다양성을 추정하였다. 유전간벌 모형은 개체간벌, 가계간벌 및 가계 내 개체간벌이었으며, 간벌강 도는 개체목 기준으로 10% 단위로 적용하였다. 유효집단크기는 채종목 가계 간 유전적 유연관계를 나 타내는 공동조상도를 이용하여 추정하였다. 유전간벌 모형에 있어 개체간벌이 가계간벌 및 가계 내 개 체간벌 보다 모든 간벌강도에서 높은 개량효과가 추정되었다. 가계간벌은 모든 간벌강도에서 매우 낮은 개량효과가 추정되어 본 굴참나무 채종원의 유전간벌 방법으로 적용하기에는 부적절한 것으로 판단되었 다. 각 유전간벌 모형에 대한 유효집단크기를 추정한 결과, 가계간벌이 다른 간벌모형 보다 높은 유효 집단크기가 추정되었다. 개체간벌은 약도의 강도에서는 일정하게 유지되었으나 강도의 간벌에서는 낮게 추정되었으며, 가계 내 개체간벌은 중도의 간벌강도까지는 감소하는 경향을 나타내다가 강도의 간벌강 도에서 다시 증가하였다. 이상의 결과를 종합하며, 50% 이하의 간벌강도를 적용할 경우에는 개체간벌 이 효과적인 반면, 50% 이상의 간벌강도를 적용할 시에는 가계 내 개체간벌 방법이 효과적일 것으로 판단된다.

시료의 입경 및 투입량 차이에 따른 바이오오일의 특성변화를 알아보기 위하여 0.5~2.0 mm 크기의 굴참나무(Quercus variabilis) 시료 300~900 g을 465 ℃에서 1.6초 동안 급속열 분해하여 바이 오오일을 제조하였다. 입경 및 투입량 차이에 따른 열분해 생성물의 수율변화에는 눈에 띠는 경향은 없 었지만, 바이오오일 수율이 가장 많아 약 60.3~62.1%를 차지하였고, 미응축가스, 바이오차 순이었다. 바이오오일을 냉각관으로 응축하여 얻은 1차 바이오오일과 전기집진장치로 얻은 2차 바이오오일로 구 분하여 수율을 측정한 결과, 1차 바이오오일의 수율이 2차 바이오오일 수율의 약 2배 이상을 나타내었 다. 그러나 발열량은 2차 바이오오일이 1차 바이오오일 보다 약 2배 이상 높았으며, 최대 5,602 kcal/kg을 나타내었다. 1차 바이오오일의 수분함량이 20%이상으로 2차 바이오오일의 수분함량 10% 이 하였다. 또한 2차 바이오오일의 원소분석 결과, 1차 바이오오일보다 탄소함량이 높고, 산소함량이 낮았 기 때문에 수분함량과 원소조성 특성도 발열량에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 바이오오일의 저장온도가 높을수록 또는 저장기간이 길수록 점도가 증가하며, 2차 바이오오일의 점 도 증가 정도가 1차 바이오오일보다 컸는데, 저장기간 중에 바이오오일 성분 간의 화학적 결합에 의한 바이오오일의 고분자화가 진행되는 것으로 판단된다.

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.

식물 종자의 크기가 다르면 발아와 생육반응이 어떻게 다르게 나타나는지를 알아보기 위해 우리나라 산림군락의 주요 우점종인 굴참나무 종자와 일반적인 단풍나무와 다르 게 5월에 결실하는 은단풍의 종자를 3등급의 크기(대, 중, 소)로 구분하였다. 굴참나무에 대해서는 추가적으로 광을 3구배(100%, 70%, 30%)로 처리하여 온실에서 유식물의 초기 생육을 관찰하고 분석하였다. 그 결과 굴참나무는 지 상부 길이(shoot length)와 줄기높이(stem height)가 광이 70%이상인 환경에서는 종자가 클수록 길었고 줄기직경 (stem diameter)은 광이 100% 환경에서 종자가 클수록 두 꺼웠다. 큰 종자의 지상부 무게(shoot weight)는 광에 대해 영향을 받지 않았으나 중간종자와 작은 종자에서는 광이 높을수록 무거웠다. 줄기무게(stem weight)는 큰 종자와 작 은 종자에서 광에 영향을 받지 않았으나 중간종자는 광이 가장 센 100%에서 무거웠다. 잎 수(Number of leaves)는 종자가 클수록 많았으나 광량이 적을 때(30%)는 큰 종자가 가장 적었다. 잎 밀도(Leaf density)는 종자크기 별, 광구배 별 영향을 받지 않았다. 결론적으로 굴참나무의 생육반응은 광이 높거나 중간정도인 환경에서 큰 종자일수록 유리한 반면 광이 낮은 환경에서는 종자크기에 따라서 영향을 받지 않는 것으로 판단된다. 은단풍은 종자가 클수록 발아율 (Germination rate)이 높았다(대(64%)> 중(58%)>소(42%)).

경상북도 안동시 송천동 소재 안동대학교에 인접한 야산과 안동시 도산면 동부 리 소재의 야산의 굴참나무 잎에서 현재까지 알려지지 않은 충영을 발견하였다. 다 른 지역에서의 발생 여부를 문헌을 통해 확인 한 결과 같은 모양의 충영이 대전 월 평동, 일본 규슈지방에서도 발견되었다. 충영이 나타난 잎을 가지와 함께 채집해 실험실에 두면서 곤충의 우화여부를 관찰하였다. 충영에서는 혹벌류와 함께 기생 벌류도 우화하였다. 더듬이, 시맥, 흉부 등의 형태적 특징을 중심으로 비교 동정 한 결과 굴참나무잎에 충영을 만든 혹벌은 Figitidae과에 속하는 것으로 판명되었다. 현재 종 수준에서의 동정을 진행하고 있다.

한반도의 참나무 중 수분과 유기물이 많은 입지에 분 포하는 상수리나무와 수분이나 양분이 적은 척박한 건조 지에 분포하는 굴참나무를 대상으로 대기 중의 CO2 농도 와 기온이 상승하고 환경요소인 광, 토양수분, 영양소가 변화할 때 두 종의 생태 지위폭과 생태 지위 중복역에 가장 많은 영향을 미치는 요소가 어떤 것인지 알아보고 자 하였다. 유리온실 내에서 대기 중의 CO2 농도를 그대 로 반영한 대조구와 이보다 CO2 농도는 약 1.6배와 온도 는 2.2􀆆C 상승시킨 온난화처리구에서 유식물에 주요 환 경요인 중 광, 토양수분과 영양소를 각각 4구배로 처리하 여 두 종의 생태 지위폭과 생태 지위 중복역을 계산하였 다. 그 결과, 상수리나무의 생태 지위폭은 대조구와 온난 화처리구간에 통계적인 차이는 없었고, 굴참나무의 생태 지위폭은 대조구에 비해 온난화처리구의 영양소 처리구 에서 감소하였다. 상수리나무와 굴참나무의 생태 지위 중 복역은 대조구에 비해 온난화처리구의 토양수분과 영양 소 처리구에서 감소하였다. 이러한 결과는 유식물을 대상 으로 실험한 결과로 성측목에 적용하는 것은 한계가 있 으나, 지구온난화가 진행됨에 따라 상수리나무와 굴참나 무는 토양수분과 영양소 환경에 의한 경쟁이 약해질 것으로 유추할 수 있다. Cluster 분석과 PCA 분석 결과, 두 종은 CO2 농도 및 온도 증가에 의한 반응보다 광 환경에 따라 민감하게 반응하는 것으로 나타났다.

월악산 국립공원 내의 굴참나무림에서 2005년 5월부터 2009년 4월까지 4년 동안 월별 낙엽 생산량과 낙엽을 통해 임상에 이입되는 영양염류의 양을 조사하였다. 2005, 2006, 2007, 2008년의 낙엽생산량은 각각 5.181, 5.372, 5.314, 5.361 ton ha-1yr-1이었으며, 4년 동안의 평균 낙엽생산량은 5.307±0.09 ton ha-1yr-1이었다. 조사기간 동안 낙엽 구성원 중 잎, 가지, 생식기관 그리고 기타가 차지하는 비율은 각각 67.5±1.9, 13.3±0.8, 10.1±0.5, 9.1±1.2%로 잎이 차지하는 비율이 가장 높았다. 조사지소에서 4년 동안 낙엽을 통해 임상에 이입되는 질소, 인, 칼륨, 칼슘 그리고 마그네슘의 평균 이입량은 각각 44.47±6.70, 2.50±0.25, 12.26±0.30, 17.23±2.32, 9.56±0.54 kg ha-1yr-1이었다.

본 연구의 목적은 중부지방소나무와 굴참나무의 부위별 바이오매스 상대생장식 개발에 있다. 부위별 상 대생장식의 개발을 위하여 축적 및 임분의 구조를 고려하여 중부지방소나무에서 30개소 (70그루), 굴참나무에서 15개소 (32그루)를 선정하고 시료를 수집하였다. 바이오매스의 추정에 이용된 인자는 흉고직경, 흉고직경과 수고를 이용하는 두 가지이며, 지수식, 대수식, 2차방정식의 형태로 구분하였다. 최적의 상대 생장식을 도출하기 위하여 이용된 통계량은 적합도지수 (FI), 잔차의 평균 (Bias), 잔차의 표준오차 (SEE) 이다. 이를 통하여 추정된 수종별 바이오매스 상대생장식은 중부지방소나무에서 W=aDb, W=aDbHc 식이 적합하며 적합도는 0.937, 0.943이다. 반면, 굴참나무는 W=a＋bD＋cD2, W=aDbHc 식이 적합 하며 적합도는 0.865, 0.874이다. 또한, 중부지방소나무와 굴참나무의 부위별 바이오매스 상대생장식은 중부지방소나무 W=aDb이고, 굴참나무 W=a＋bD＋cD2으로 나타났다. 본 연구의 결과로 제시된 중부 지방소나무, 굴참나무의 바이오매스 상대생장식은 일부지역에 국한되어 개발되었던 상대생장식에 대한 단점을 보완할 수 있을 것이며 이들 수종에 대한 탄소량의 계정에 활용이 가능할 것이다.

지구온난화는 자연생태계에 큰 변화를 가져오고, 식물의 생육에 큰 영향을 미친다. 상수리나무와 굴참나무는 분류학 적으로 가깝고, 우리나라 산림 저지대에서 우점종이다. 본 연구는 두 종의 어린 묘목이 CO2농도와 기온이 증가하면 생육반응이 어떻게 일어나는지 알아보기 위해 CO2농도는 700~800ppm으로, 기온은 대조구보다 약 3℃높게 처리하여 생장특성을 측정하고 분석하였다. 상수리나무는 지구온난화처리구에서 뚜렷하게 차이나는 형질이 줄기 길이와 식물체 무게이고, 굴참나무는 줄기 직경과 줄기 무게이었다(p〈0.05). 또한 평균 변화율로 보았을 때 굴참나무보다 상수리나무에서 많은 종류의 형질이 크게 변화하였다. 이는 지구온난화조건이 되면 한반도 중부지방에서 굴참나무보다 상수리나무의 생육반응이 더 민감하다는 것을 시사한다. 주성분분석은 두 종이 CO2농도와 기온이 증가하면 종과 상관없이 유사한 경향성으로 배열되어 나타났다. 이러한 반응을 결정짓는 형질은 잎 수, 잎 넓이, 잎 폭, 지상부 길이, 잎 길이, 지상부 무게, 줄기 무게, 잎 무게, 지하부 무게와 식물체 무게 등 대부분의 측정된 것들과 관련이 있었다.

신갈나무의 생태적 특성을 밝히기 위하여 유식물의 주요 환경요인 중 광, 수분과 영양소를 각각 4구배로 처리하고, 2007년 3월~10월까지 양묘하여 17가지의 형태 및 생태형질을 측정하여 생태적 지위폭을 계산하였다. 그리고 이 지위폭과 상수리나무와 굴참나무와의 생태적 중복역을 비교분석하여 3종의 분포적 특성과 경쟁관계를 생태적으로 해석하고자 하였다. 신갈나무의 생태적 지위폭은 환경요인 중 영양소구배에서 가장 낮았고, 수분구배에서 가장 높게 나타났다. 광

우리나라의 주요 우점종인 상수리나무, 굴참나무, 신갈나무의 생태적 특성을 밝히기 위하여 식물생장에서 가장 중요하다고 판단되는 광, 토양수분, 영양소를 이들 3종의 참나무 유식물에 각각 실내에서 처리하여 그 생육반응을 관찰하고, 분석하고자 시도하였다. 상수리나무와 굴참나무는 광이 높을수록 잘 자라는 경향이 있었고, 신갈나무만이 뚜렷한 경향이 없었다. 신갈나무는 낮은 광도에서도 생육이 크게 감소하지 않았다 굴참나무와 신갈나무는 수분구배에 따라 생육의 차이가

상수리나무와 굴참나무는 한반도 저지대 인가 근처에서 자생한다. 그러나 상수리나무는 토양조건이 양호한 곳에서 분포하나 굴참나무는 이 종에 비해 건조하고 경사가 급한 곳에 서식한다. 이러한 두 종의 분포적 특성을 밝히기 위하여 유식물에 주요 환경요인 중 광, 수분과 영양소를 각각 4구배로 처리하고, 2007년 3~10월가지 양묘하여 두 종의 생태적 지위와 생태적 중복역을 분석하였다. 상수리나무의 생태적 지위폭은 환경요인 중 수분과 영양소가 광에 비

월악산 용하계곡에 발달되어 있는 굴참나무림에서 2005년부터 2006년까지 지상부와 지하부 생물량, 낙엽층 그리고 토양의 유기탄소의 분포를 조사하였으며, 탄소수지를 파악하기 위해 토양 호흡량을 측정하였다. 지상부와 지하부 생물량에 분포된 탄소량은 각각 56.22, 13.90 ton C ha-1이 었으며, 낙엽층과 토양의 유기탄소량은 각각 4.7 ton C ha-1, 119.14 ton C ha-1 50 cm-depth-1

충청북도 충주지역에서 생육하는 굴참나무림에서 세근에 의한 지하부에서의 연간 탄소축적량을 조사하기 위하여 2001년 4월부터 11월까지 매달 토양샘플러를 사용하여 0-30cm, 30-60cm, 그리고 60-90cm 토양 깊이에서 샘플을 채취하였다. 세근에 의한 탄소생체량(fine root carbon biomass)은 다른 두 개의 조사 토양깊이에서 보다 0-30cm 토양깊이에서 가장 많은 것으로 나타났다. 세근에 의한 순탄소생산량 (kg/㏊/yr)은 0-30cm에서 671kg, 30-60cm에서 599kg, 그리고 60-90cm토양깊이에서 479kg로 나타났으며, 0-90cm토양깊이에서 세근에 의한 총 순탄소생산량은 1749kg이었다 세근고사율은 0-30cm에서 0.43, 30-60cm에서 0.96. 그리고 60-90cm에서 1.03로 나타났다. 세근고사율에 의한 토양으로의 연간 양분투입량은 N의 경우 33.9kg/㏊/yr, P의 경우 1.8kg, K의 경우 11.4kg, 그리고 Ca의 경우 20.1kg으로 나타났다.