한우에게 급여하는 사료 내 에너지원의 종류에 따라 반추위 미생물의 아미노산 조성에 차이가 있는지를 조사하고자 본 연구를 수행하였다. 국내 한우 비육우 사육에 주로 이용되는 에너지원 사료인 옥수수(T1), 생미강(T2), 소맥(T3) 그리고 소맥피(T4)로 반추위 환경과 유사한 연속식 배양기를 이용하여 72시간까지 배양을 진행하였다. 배양이 진행되는 동안 6시간 간격으로 배양액의 발효 성상을 확인하였으며 pH, NH3-N이 일정하게 유지되는 것을 확인하였으며, 배양 종료 시점인 72시간대에 미생물체 단백질 합성량(MPS), 미생물의 아미노산 조성 및 미생물 균총 변화를 분석하였다. 배양액의 pH는 모든 처리구에서 배양 기간동안 5.5~7.0을 유지하였다. Total VFA 농도는 T1이 23.13 mM으로 가장 낮았고, T4가 29.93 mM으로 가장 높았다(p<0.05). A (acetate) :P (propionate) 비율은 T1이 1.48로 가장 낮았으며, T4가 2.81로 가장 높게 나타났다 (p<0.05). Butyrate는 T1이 2.37 mM으로 가장 낮았으며, T2, T3 그리고 T4는 4.37~4.58 mM으로 차이가 없었다(p<0.05). MPS는 T2 (332.5 mg/L)와 T3 (320.2 mg/L)가 높았고 T1 (137.5 mg/L)와 T4 (154.2 mg/L)로 낮게 나타났다(p<0.05). DGGE band 분석결과 모든 처리구는 57.5 % 이하의 유사도가 나타났다. 미생물의 총 아미노산 함량은 T1 (31.59 %)과 T3 (31.33 %)가 가장 높았으며, T2 (20.09 %)가 가장 낮았다 (p<0.05). 이는 급여된 사료 내 총 아미노산 함량과 반대되는 결과로 나타났다. 따라서, 본 연구에서 한우 급여 에너지원 사료에 따른 반추위 내 미생물 발효 특성과 미생물체 단백질 합성량이 미생물 군집에 영향을 미치며 이에 따라 미생물의 총 아미노산 함량에 영향을 미친다는 것을 확인하였다.

반추위 미생물체 단백질의 아미노산 조성이 한우의 에 너지원 사료에 따라 차이가 있는지를 조사하고자 본 연구 가 수행되었다. 본 실험은 국내 한우 비육우 사육에 주로 이용되는 에너지원 사료인 옥수수(T1), 생미강(T2), 소맥 (T3), 소맥피(T4)를 이용하여 in vitro 반추위 발효실험을 진행하여 발효 24시간 후 배양액의 발효 성상, 미생물체 단백질 합성량(MPS), 미생물의 아미노산 조성 및 미생물 균총 변화를 분석하였다. 배양액의 pH는 T4가 6.02로 다 른 처리구들에 비해서 가장 높았으며, T1은 4.84로 가장 낮았다(p<0.05). Total VFA 농도는 T2가 96.80mM로 다른 처리구들에 비해서 가장 높았고, T1이 53.35mM로 가장 낮았다(p<0.05). 미생물체 단백질 합성량은 T3가 222.50g/L로 다른 처리구들에 비해서 높았으며(p<0.05), T1과 T4는 유의적인 차이는 없었지만 T1이 가장 낮았다. DGGE band 분석결과 모든 처리구는 57.5% 이하의 유사도를 나타내었으며, 급여되는 사료에 따라서 미생물 군집 이 다르게 나타났다. 미생물 내 총 아미노산 함량은 T3와 T4가 다른 처리구보다 높았다(p<0.05). 미생물의 아미노산 조성 중 대부분의 필수 아미노산은 T4가 다른 처리구들에 비해서 낮았다. 하지만 methionine은 다른 필수 아미노산 과 다르게 T4에서 가장 높았다(p<0.05). 곡류 사료 위주의 급여 시 결핍되기 쉬운 lysine은 모든 처리구에서 미생물 의 아미노산 조성이 8.05~8.98%의 범위에 있었다. 따라서, 본 연구에서 반추 가축 급여 에너지 사료원에 따른 반추 위 내 미생물 발효특성과 미생물 군집의 차이가 미생물의 아미노산 조성을 변화시킨다는 것을 확인하였다.

지구온난화 완화를 위한 노력이 전 세계적으로 계속되고 있는 가운데 우리나라는 2030년 온실가스 배출량을 Business As Usual (BAU) 대비 37% 감축하는 목표를 설정하고 이산화탄소 순 배출 제로 달성을 목표로 하는 ‘2050탄소중립 시나리오’를 발표하였다. 이러한 상황에서 케나프 (Kenaf)는 높은 탄소흡수율과 빠른 성장으로 인해 대체 해결방안으로 제안된다. 시료선정에 대한 분석결과, 케나프 잎은 질소 함량이 높아 적합하지 않은 것으로 나타났고, 줄기와 잎-줄기 혼합 케나프는 Biomass-Solid Refuse Fuel (Bio-SRF) 등급을 충족했다. Bio-SRF 등급을 만족하였지만, Bio-SRF 등급으로 이용할 수 있는 활용처가 뚜렷하지 않다. 따라서 케나프의 연료품질을 반탄화 공정을 통해 개선하여 보다 효율적으로 활용하고자 한다. 반탄화 공정의 공시재료로 줄기만 사용하는 것보다 시료 이용률이 높은 잎-줄기 혼합 케나프를 선택하였다. 반탄화 공정은 여섯가지의 공정 온도 (200·210·220·230·240·250℃)와 다른 세 가지 공정 시간(20·30·40 min)에서 수행되었다. 반탄화 공정결과, 공정시간이 길수록 230℃, 240℃, 250℃ 온도에서 질량감소가 크기 때문에 에너지수율이 낮았다. 따라서 본 연구에서는 200℃·20 min, 200℃·30 min, 210℃·20 min, 220℃·20 min의 에너지 수율이 높고 질량감소가 작아 최적 반탄화 공정 조건으로 선정하였다.

국가 온실가스 인벤토리를 Tier 2 이상의 수준으로 향상시키기 위해서는 IPCC 기본값 대신 국가 고유의 배출계수가 개발 및 이용되어야 한다. 국가 고유 배출계수는 에너지원 종류, 에너지 공정, 시간 추세에 따라 달라지기 때문에, 각 에너지원별 특성값을 파악하는 것은 정확한 인벤토리 구축에 중요한 부분을 차지한다. 국내 석유계 에너지원의 물성은 시간의 경과에 따라 큰 변화는 없었으며, 국내에서 고시되고 있는 에너지원별 열량환산기준 상의 석유계 에너지원에 대한 열량 및 탄소배출계수를 2013년과 2016년에 실제 시료를 수집하여 발열량, 탄소함량 및 탄소배출계수를 산정한 결과값과의 비교분석에서는 대체적으로 일정한 값을 유지하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 석유계 에너지원별로 산출된 순발열량과 탄소배 출계수는 2006 IPCC Guideline에 나타낸 값들과 비교하였으며, 대부분의 에너지원이 2006 IPCC G/L의 기본값 및 상한, 하한 범위내의 값을 나타내었다.

동물플랑크톤의 서식 형태에 따른 구분(부착 및 부유 성)과 월별 밀도 양상을 파악하기 위해 2011년 5월부터 10월까지 수생식물이 발달된 환경에서 동물플랑크톤 채 집을 수행하였다. 조사 기간 동안, 부착성 동물플랑크톤 은 총 24종, 부유성 동물플랑크톤은 총 30종으로 나타났 으며, 이 중 두 서식 형태 간에 일치하는 종은 20종으로 확인되었다. 부착성 동물플랑크톤은 5~7월 동안 높은밀도를 나타낸 반면, 부유성 동물플랑크톤은 9~10월 동 안 높은 밀도를 보여 상이한 계절적 차이를 보였다. 안정 동위원소 분석 결과, 부착 및 부유입자 유기물, 동물플랑 크톤, 어류의 δ13C와 δ15N 값은 계절별로 상이하였다. 부 착성 동물플랑크톤은 봄, 가을 모두 부착입자 유기물에 대한 높은 의존도를 보였으나, 가을에는 부유입자 유기물 에 대해서는 일부 의존하는 것으로 나타났다. 이는 수생 식물의 우점 등으로 인한 먹이질의 감소와 연관되어 있 을 것으로 사료된다. 그러나 부유성 동물플랑크톤은 봄과 가을 모두 부유입자 유기물에 대해서만 의존하는 것으로 나타났다. L. macrochirus는 크기에 따라 먹이원에 대한 다른 섭식 양상을 보였는데, 부착성 동물플랑크톤이 증가 된 시기(봄)에 1~3 cm 크기의 L. macrochirus는 부착성 동물플랑크톤에 대한 높은 의존도를 보였으나, 가을에 부 착성 동물플랑크톤 감소하자 부유성 동물플랑크톤에 대 한 의존도가 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 4~7 cm 크기의 L. macrochirus는 상대적으로 큰 먹이원인 부유 성 동물플랑크톤에 높은 의존도를 보였으며, 가을에 부유 성 동물플랑크톤 밀도가 증가하자 매우 높게 의존하는 것으로 나타났다. 결론적으로 습지와 같이 수생식물이 우 점되는 생태계에서 동물플랑크톤은 다양한 서식 형태(부 착 및 부유성)를 가진 군집이 출현하는 것으로 파악되었 으며, 이들은 각각 다른 먹이원에 대해 의존하는 것으로 나타났다. 또한 상위포식자인 L. macrochirus 또한 부착 및 부유성 동물플랑크톤의 계절별 밀도 양상에 따라 상 이한 의존성을 보였으며, 특히 부착성 동물플랑크톤은 봄 철 치어 성장 시기의 이들의 성장 및 발달에 매우 중요 한 영향을 미치는 것으로 사료된다.

본 연구는 인간 난관액 또는 자궁액 내에 존재하는 에너지원이 생쥐 2-세포기 배의 체외 발달에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실시하였다. ICR 암 생쥐에 5 IU hCG 주사 후 46～50시간에 2-세포기 배를 회수하였다. 회수된 배는 3가지 배양 조건 [대조군: 0 mM, Group A: glucose(G) 0.5 mM + pyruvate(P) 0.32 mM + lactate(L) 10.5 mM, Group B: G 3.15 mM + P 0.1 mM + L 5.83 mM]에서 72시간 배양하였다. 배양 24 시간에 상실배 출현율은 group A (72.3%)와 group B (56.6%)가 대조군(34.9%)보다 유의하게 높았다(p<0.05). 그러나 48시간에 배반포기 배 출현율은 대조군(51.8%)이 group A (39.8%)와 group B (28.9%)보다 유의하게 (p<0.05) 높았다. 72시간에 투명대 부착 (ZiB, 41.0～51.8%), 투명대 탈출 (ZeB, 18.1～32.5%) 및 총 배반포기 배 출현율 (68.7～73.5%)은 실험군 간에 통계적인 차이가 없었다. 배반포기 배의 평균 세포수와 ICM 세포수는 group A (70.8, 13.4)와 group B (64.4, 11.8)가 대조군 (53.1, 5.7)보다 유의하게(p<0.05) 많았고, 통계적인 유의차는 없었으나 group A가 group B보다 많은 경향이었다. 총 세포수에 대한 ICM 비율은 group A(22.9%)와 group B(23.7%)가 대조군(14.2%)보다 유의하게(p<0.05) 높았다. 영양배엽(TE) 세포수(34.1～45.1)는 실험군 간에 통계적인 차이가 없었다. ICM에 대한 TE 비율(ICM:TE ratio)은 대조군(1:6.0)이 group A(1:3.4)나 group B(1:3.4)보다 유의하게(p<0.05) 높았다. 생쥐 2-세포기 배를 배양하여 72시간까지의 배 발달율을 살펴보면 배양액에 에너지원을 첨가하는 것이 효과적이었으며, 자궁액 농도보다는 난관액 농도로 에너지원을 조절했을 때 배 발생 능력이 높은 경향을 보였다.

과거에는 생활폐기물을 처리하기 위한 방법으로 매립, 소각, 등의 방법이 주로 사용되었으며, 이와 같은 방법은 부산물 발생으로 2차 환경오염을 유발하여 지구온난화와 같은 기후변화에 영향을 주는 것으로 보고되고 있다. 기존의 소각 및 매립시설을 보완하기 위해 정책과 R&D 사업을 통해 다양한 방법을 비교분석하여 2007년부터 가정, 사업장 등에서 발생되는 폐기물에서 자원화 및 에너지화 가능한 물질을 최대한 회수하여 소각 및 매립량을 최소화 할 수 있는 생활폐기물 전처리시설이 도입되기 시작하였으며 현재는 전국에 약 20여기가 가동 및 건설 진행 중에 있다. 그러나, 현재 가동 중에 있는 전처리시설에서 자원화 및 에너지화 물질을 회수한 나머지인 저품위 혼합폐기물 약 40%이상이 고함수율(40%이상) 상태로 배출되고 있어 지역에 따라 소각 또는 매립처리되고 있다. 저품위 혼합폐기물의 배출상태는 대부분 입도 선별된 물질과 기계선별이 되지 않은 물질들로 구성되어 있어 입도가 작고, 유기물이 엉켜있어 수분이 높은 상태로 유지되고 있다. 이러한 저품위 혼합폐기물내에는 기계식 선별장치로 선별되지 못한 가연물이 다량으로 포함되어 있어 이를 에너지원으로 활용할 수 있다면, 기존 시설을 보완하여 소각 및 매립되는 폐기물 양을 현저히 저감할 수 있을 뿐만 아니라, 소각 및 매립으로부터 발생되는 2차 환경오염을 저감할 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구에서는 이러한 저품위 혼합폐기물을 대상으로 건조공정 이후 간단한 기계식 선별로 가연물을 회수한 다음 회수된 가연물로부터 에너지원 활용 가능성 여부를 알아보았다.

발생 폐목재는 점진적으로 증가하고 있으나 국내 낮은 재활용 기술 수준과 관리체계가 미흡하여 적절한 분리, 수집이 이루어지지 않고 일부만 재활용 한 후 버려지는 문제점이 있으며 혼합폐기물의 형태로 발생하여 불법 매립 및 소각에 의하여 처리되고 있는 실정이다. 단순 소각 보조재로 사용하고 있는 폐목재를 에너지 회수에 가치가 있는 대상으로 하여, 물리･화학적 성상을 조사하여 2차 환경오염 유발에 대한 기초 조사와 에너지화시설 설치 등의 방안을 제안하는 것이 연구의 시작점이다. 대전광역시에서 발생하는 폐목재의 발생량 및 성상을 분석하고 이를 통하여 안정적인 처리 방안과 다방면의 활용 방안, 그리고 가연성 폐자원 에너지 회수 방안을 검토한 결과 다음과 같은 결론을 도출할 수 있다. 첫 번째, 대전광역시 내 발생되는 폐목재는 평균 약 40톤/일로 발생되며 발생원에서 1차적으로 각 구에서 운영하는 재활용 센터로 반입되어 1차적 재활용 및 간이 파쇄를 거쳐 남은 폐목재는 구분 없이 최종 처리장인 폐목재 파쇄장으로 반입되어 처리 된다. 두 번째, 폐목재 파쇄장에서 파쇄 후 야적된 폐목재를 채취하여 분석한 결과 수분 전체 평균 13.3%, 가연분 80.0%, 회분 6.7%로 나타났으며 원소분석 결과 C 46.3%, H 5.8%, O 36.5%, N 2.1%, S 0.1%, Cl 0.3%로 나타났다. 세 번째, 폐기물 내 중금속 분석을 시행한 결과 전체 평균 Hg 0.1mg/kg, Cd 0.1mg/kg, Pb 3.9mg/kg, As 1.4mg/kg, Cr 5.1mg/kg으로 분석되어 중금속 용출 등에 대한 우려는 발생하지 않는 것으로 판단된다. 네 번째, 발생 폐목재에 대한 저위 발열량 분석을 수행한 결과 이론적 저위발열량은 전체 평균 3,860kcal/kg으로 분석되었으며, 열량계 측정 결과 3,955kcal/kg으로 분석되었다. 이론적 발열량과 열량계 측정 결과의 차이는 약 100kcal/kg으로 채취된 시료의 수분함량의 변화에 따라 다소 차이가 나타난 것으로 사료된다. 발생 폐목재의 특성과 대전광역시 내 발생되는 폐목재의 특성을 고려한 분석 결과를 기준으로 폐목재만을 처리하는 전용 보일러 설치로 여열 회수 등의 에너지화 방법을 통하여 처리 효율 및 경제성 등이 적절하다고 사료된다.

우리나라는 에너지의 97%를 수입하고 있어 에너지 의존도가 매우 높으나 폐기물의 발생량은 점차 증가하고 있어 효율적인 처리방안 강구가 시급한 실정이며 폐기물 에너지화 기술의 발전 및 증가추세 등을 감안할 때 그 중요성이 점차 증가하고 있다. 과거 폐기물 연료인 폐기물 고형연료(RDF), 폐플라스틱 고형연료(RPF) 폐목재(WCF), 폐타이어(TDF) 등으로 세분화되어 폐기물 운송에 따른 비산먼지와 제조 시 보관처리에 따른 악취 및 오염 또는 고형연료 연소 시 대기오염에 따른 다이옥신, 중금속 문제 등으로 사용 및 품질기준이 엄격히 제한되는 동시에, 낮은 효율 및 과다한 예산 등의 문제로 인해 연료로 사용하는데 많은 제약이 따르고 있다. 그러나 2013년 4월부터 모든 폐기물재활용 연료를 일반 SRF(Solid Recovery Fuel)와 바이오 SRF로 이분화하여 품질등급기준이 완화되었다. 그러므로 단순소각, 연료화, 물질 재활용 등 사용량에 급격한 증가가 예상되므로 전국 주요도시에서 발생하는 폐목재의 SRF로써의 잠재성을 평가하여 활용가능성을 진단하는 역할이 시급하다고 사료된다. 따라서 본 연구에서는 대전광역시에서 발생되는 폐목재의 에너지화를 통한 잠재력 분석 및 활용가능성 그에 따른 경제성을 평가하여 RPS(Renewable Portfolio Standard) 정책에 부응하는데 그 목적이 있다. 대전광역시에서 발생되는 폐목재는 임시보관장에서 해체작업을 거쳐 금고동 위생매립장의 폐목재 파쇄장에서 파쇄처리 후 음식물 퇴비화 수분조절제(톱밥) 및 소각장의 보조연료로 사용되고 있다. 이러한 용도로 사용되고 있는 대전광역시 내 폐목재에 대한 삼성분, 중금속 용출시험, 원소분석, 발열량분석 등을 통하여 대전광역시에서 발생하는 대형폐기물의 SRF적합성을 평가한 결과 수분함량이 평균 13.4wt.%로 성형품의 기준10 wt.% 이하를 초과하는 문제가 예상되나 임목폐기물(17.5 wt.%)를 제외하고 폐목재와 가구류만의 평균 11.35 wt.%로 충분한 시간 보관하여 자연건조 한다면 수분량이 기준이하로 감소 될 것으로 판단되고, 중금속, 원소분석, 발열량 검사결과 SRF기준에 부합하여 고형연료제품으로의 사용이 가능 할 것으로 사료된다. 이와 같은 대전광역시 발생 폐목재를 이용한 SRF를 이용하여 RDF 전용발전소･신형폐기물소각･신일동소각로의 발전효율을 비교한 결과 RDF 전용발전소 > 신일동소각로 > 신형폐기물소각순으로 절감효과를 기대할 수 있으나 “설치비용과 운전관리비용 등을 고려할 때 SRF를 제조하고 열에너지 이용을 위해 새롭게 전용보일러를 설치하는 것보다 기존 대형소각로를 대상으로 에너지 회수 효율을 높이거나 발전설비를 부착･보완하는 방안의 검토와 아울러 민간기업에 위탁하여 RDF 전용발전에의한 에너지를 절감 하는 것이 바람직하다”판단된다.