It was found in this study that fluorinated microporous carbon aerogels with enhanced hydrophobicity could be successfully prepared by direct fluorination to separate water-in-oil emulsions at high flux. The fluorinated carbon aerogel (F-CA) surface treated by the fluorination method had a water contact angle of 151.2° and could immediately absorb oil. In addition, the unique network structure of F-CA and its hydrophobicity allow surfactant-stabilized water-in-oil emulsions to be effectively and simply separated under gravity without requiring external forces such as vacuum or pressurization. The network structure of F-CAs consists of randomly connected spherical particles that form fluorinated permeation channels, which induce high flux during emulsion separation. The F-CA spherical particles have nanosized pores and high hydrophobicity, which repel and trap water droplets to increase the separation purity. Therefore, F-CA exhibited excellent performance, such as high filtrate purity (up to 99.9954%) and flux (up to 11,710 L/m2h). Furthermore, F-CA reusability was demonstrated as it did not lose its hydrophobicity and maintained its performance even after repeated use. This type of aerogel has great potential to be utilized throughout various environmental fields, including oil remediation.

Rivers continuously transport terrestrial organic carbon matter to the estuary and the ocean, and they play a critical role in productivity and biodiversity in the marine ecosystem as well as the global carbon cycle. The amount of terrestrial organic carbon transporting from the rivers to ocean is an essential piece of information, not only for the marine ecosystem management but also the carbon budget within catchment. However, this phenomenon is still not well understood. Most large rivers in Korea have a well-established national monitoring system of the river flow and the TOC (Total Organic Carbon) concentration from the mountain to the river mouth, which are fundamental for estimating the amount of the TOC flux. We estimated the flux of the total terrestrial organic carbon of five large rivers which flow out to the Yellow Sea, using the data of the national monitoring system (the monthly mean TOC concentration and the monthly runoff of river flow). We quantified the annual TOC flux of the five rivers, showing their results in the following order: the Han River (18.0×109 gC yr-1)>>Geum River (5.9×109 gC yr-1)>Yeongsan River (2.6×109 gC yr-1)>Sumjin River (2.0×109 gC yr-1)>>Tamjin River (0.2×109 gC yr-1). The amount of the Han River, which is the highest in the Korean rivers, corresponds to be 4% of the annual total TOC flux of in the Yellow River, and moreover, to be 0.6% of Yangtze River.

현대사회는 기후변화, 지구 온난화, 생물다양성 감소 등 의 환경문제를 해결하기 위한 일환으로 저탄소사회의 구현 을 지향하고 있으며, 이를 실현시킬 수 있는 저탄소도시가 새로운 패러다임으로 등장하게 되었다(Lee, 2005; Lee, 2012). 저탄소도시는 도시내 탄소 배출량을 감소시키는 것 을 목표로 자원순환, 탄소흡수원 확충, 신재생에너지, 자연 재난예방, 기후계획 등의 다양한 대안을 제시하고 있다 (Koh et al., 2011). 특히 도시내 생태조경공간은 탄소흡수 원으로서의 중요성이 더욱 강조되고 있으며, 이러한 관점에 서 탄소배출을 최소화하여 저탄소사회를 실현가능하게 하 는 요소로 이루어진 저탄소경관의 개념이 등장하게 되었다. 저탄소경관이란 기존 경관의 형성과 관련된 구성자원 중 기후변화, 특히 온실가스인 탄소에 초점을 둔 개념으로 (You et al., 2015), 저탄소경관을 창출하기 위해서는 생태 조경공간 내 시설, 재료, 식재의 탄소흡수와 배출에 대한 복합적인 관계를 시간변화에 따라 동태적으로 파악해야 할 필요가 있다. 옥상습지는 녹지가 부족한 도시에서 탄소를 저감시킬 수 있는 식생, 토양, 습지 등의 요소들로 이루어져 (Lee et al., 2013) 저탄소경관을 창출할 수 있는 공간으로 기대되고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 생태조경공간의 탄소흐름 변화에 대한 시뮬레이션 모형을 구축하기 위해, 저탄소경관 구성자원인 시설, 재료, 식재를 활용하여 옥상 습지 내 탄소흐름구조를 모형화하는 것이다. 본 연구에서는 탄소의 흐름에 대한 구조와 시뮬레이션 모형의 구축을 위해, 탄소흐름현상에 대한 인과순환적 분석 과 시간의 흐름에 따른 시스템의 동태적인 분석이 가능한시스템 다이내믹스(System Dynamics) 이론을 적용하였다 (Williams and Richard, 2010). 본 연구의 절차는 3단계에 걸쳐 이루어졌으며 시뮬레이션 모형을 구축하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 첫째, 옥상습지의 시설, 재료, 식재에 따른 탄소흐름구조를 파악하고 시뮬레이션 모형에 활용될 식과 데이터를 수집하였다. 둘째, 시뮬레이션 모형에 사용 될 변수 유형을 저량변수(Stock variable), 유량변수(Flow variable), 보조변수(Converter)로 구분하고 수집한 식과 데 이터를 변수의 유형에 맞춰 분류하였다. 셋째, 분류한 변수 를 바탕으로 전체적인 탄소의 흐름을 모형화하였다. 연구의 공간적 범위는 주변의 낮은 녹지율로 인한 생태네트워크의 단절과 지역주민들이 이용 가능한 야외녹지 시설의 부족으 로 인해 2008년 준공된 서울시 강남구청 본관의 옥상습지 로 한정하였다. 강남구청 옥상의 녹지면적(1,477m2)은 전 체 옥상의 면적(1,799.3m2)중 80% 이상의 공간에 조성되었 으며 옥상습지 내부에는 안내판, 파고라, 벤치, 조명등과 같 은 시설과 습지, 데크, 토양, 잔디와 같은 재료로 구성되어 있으며 교목, 관목, 초본류 등 다양한 수목이 식재되어 있어 탄소흐름의 시스템 구조를 파악하기 위한 대상지로서 적합 하다. 연구의 내용적 범위는 옥상습지를 중심으로 하여 일 어나는 탄소의 흐름으로 한정하였다. 먼저 옥상습지의 시설, 재료, 식재에 따라 시뮬레이션 모 형에 활용될 식과 데이터를 수집하여 분석한 결과는 다음과 같다. 저탄소경관의 구성자원 중 시설에 해당하는 건물에서 탄소를 배출하는 요소는 전력, 수도, 가스 등으로 나타났으 며, 강남구청에서 실제로 구축된 전력, 수도, 가스 사용량에 대한 자료와 2006 IPCC 가이드라인(이하 2006 IPCC G/L) 을 기준으로 사용량과 탄소배출계수를 이용하여 탄소배출 량을 산정하였다(Ahn et al., 2012). 또한 저탄소경관의 구 성자원 중 재료에 해당하는 토양에서 탄소를 흡수하고 저장 하는 요소는 토양 자체로 나타났으며 토양의 탄소저장량도 건물에서의 탄소배출량과 마찬가지로 2006 IPCC G/L에 의거하여 토지이용, 관리체계, 유기물 투입에 대한 계수들 과 각 지목의 면적을 곱하여 산정하였다(Hwang et al., 2014). 마지막으로 강남구청 옥상습지의 식재는 소나무, 황 금측백 등의 상록교목과 산수유, 자작나무, 청단풍, 홍단풍 등의 낙엽교목, 눈향나무, 영산홍, 회양목 등의 상록관목과 등나무, 병꽃나무, 백당나무, 산수국, 조팝나무, 황매화 등의낙엽관목 등으로 구성되어 있었다. 식재의 탄소 흡수와 배 출에 관한 식은 기존 교목과 관목류의 수목들을 토대로 임 목축적을 기초로 하거나 상대성장식을 활용하는 방법, 흉고 직경 또는 근원직경을 이용하여 다양하게 탄소저장량이나 흡수량을 산정하는 방법이 있지만, 본 연구에서는 수목의 흉고직경, 근원직경 및 개체수를 이용하여 수목의 탄소흡수 량과 저장량을 산정하였다(Park, 2009; Hwang and Park, 2011). 이후 탄소흐름의 식과 계수를 추정하여 시뮬레이션 모형을 구축하기 위해 시설, 재료, 식재의 변수들을 저량변 수(Stock variable), 유량변수(Flow variable), 보조변수 (Converter)로 구분하였다. 대기 중의 탄소량과 토양에 저 장되는 탄소량, 그리고 식물이 저장하는 탄소량은 물리적으 로 축적이 계속 이루어지므로 저량변수(Stock variable)로 설정하였으며, 건물에서 배출되는 탄소량과 토양과 식생이 흡수하거나 저장하는 탄소량의 변화는 물리적인 축적이 일 어나게 하는 흐름이므로 유량변수(Flow variable)로 설정하 였다. 마지막으로 이러한 흐름변수를 결정짓는 계수나 상수 등의 값들은 보조변수(Converter)로 설정하였다. 이를 통해 강남구청 옥상습지의 시설, 재료, 식재의 탄소흐름 관계 파 악을 위한 변수들 간의 관계를 통합하여 옥상습지 전체의 탄소흐름을 모형화하였다. 본 연구는 생태조경공간인 강남구청 본관 옥상습지에서 저탄소경관 구성자원인 시설, 재료, 식재의 탄소흐름과 그 변수에 투입될 식 또는 계수를 탐색하여 탄소흐름 시뮬레이 션 모형 구축을 위한 기초연구를 수행하였다. 이를 위해 옥 상습지 시설의 탄소 배출량에 대한 산정식을 파악하였고 재료에 해당하는 토양의 탄소 흡수량 및 저장량과 옥상습지 식생의 탄소 흡수량과 저장량을 산정하였다. 아울러 시설, 재료, 식재와 같은 단일 구성자원들 간의 관계를 하나의 모 델로 통합하여 시간에 따른 변화 양상에 대한 모형을 구축 하기 위한 기초연구를 진행하였다는데 의의가 있다. 향후, 본 연구에서 구축한 기초모델에 대한 타당성 검토를 통해 탄소의 흐름이나 패턴, 변화가 모델에서 적절하게 구현되었 는지에 대한 검증작업을 수행할 예정이다. 궁극적으로는 옥 상습지의 탄소흐름 모델링을 통해 저탄소경관 창출을 위한 디자인요소를 개발할 수 있을 것으로 기대한다.

In this study, we analyzed seasonal variations in carbon dioxide fluxes, concentrations, and soil temperatures over three years in unvegetated tidal flats in the Beolgyo area. We also investigated the correlations between carbon dioxide fluxes and influencing factors. The average carbon dioxide flux was positive in summer and autumn but negative in winter and spring. A positive correlation was observed between carbon dioxide flux and soil temperature in spring whereas a negative correlation was noted in summer. In summer and autumn, as the soil temperature increased, the carbon dioxide flux decreased. In contrast, in spring and winter, as the soil temperature decreased, the carbon dioxide flux increased. Overall, this study reveals the significant influence of soil temperatures on carbon dioxide fluxes between the surface layer of the tidal flat and atmosphere.

In order to analyze the sensitivity of carbon dioxide flux by soil temperature in the grassplot, carbon dioxide flux and soil temperature were observed 24 times from March, 2010 to March, 2011 at nine sites in the grassplot. The average of CO2 in the grassplot is 2.2~36.7℃, the highest in August, the lowest in January, and the average of carbon dioxide flux is 12~1479 mgCO2·m-2·hr-1, and the carbon dioxide emission from the grassplot to the atmosphere was 10 times higher in summer than in winter. The temperature response coefficient estimated by the exponential function of carbon dioxide flux according to soil temperature was ranged from 0.1065 to 0.1274, and the increase tendency of CO2 flux with soil temperature was linear at 0~2 0℃and exponential at 20~40℃. The Q10 values for each of nine observation sites on the grassplot was in the range of 2.901 ~ 3.575, and the Q10 value using the total data observed in the lawn was estimated to be 3.374. In the homogeneous grassplot area, the average of Q10 values by observation point and the Q10 value by the total data were estimated similarly.