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- 저자 : 박도균(Do-Gyun Park) (검색결과 9 건)
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박도균 ( Do-gyun Park ),이종문 ( Jong-mun Lee ),강성수 ( Seong-soo Kang ),최은정 ( Eun-jung Choi ),권효숙 ( Hyo-suk Gwon ),이형석 ( Hyoung-seok Lee ),박혜란 ( Hye-ran Park ),이선일 ( Sun-il Lee ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-
바이오차(Biochar)는 산소가 없는 조건에서 다양한 유기성 바이오매스를 열분해하여 만든 탄소 함량이 높은 고형물이다. 바이오차를 토양에 투입하면 토양내 미생물 분해 안정성이 높아 100년 이상 반영구적 토양 중 탄소를 격리 및 저장할 수 있다. 또한 토양의 산화력 및 흡착능이 향상되어, 논에서 메탄, 밭에서 아산화질소 배출량을 줄여 농경지에서 배출되는 온실가스를 줄일 수 있다. 수분 보유력 증진 및 이온교환 능력 향상으로 토양개량 효과 있는 것으로도 평가되고 있다. 따라서 기후변화에 관한 정부간 협의체 (IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 토양개량형 탄소격리 소재로 인정하였으며, 2019 IPCC 개정판에서는 바이오차의 원료 및 생산과정별 탄소 고정값을 제시하였다. 우리나라는 이러한 탄소 고정값을 활용하여, 온실가스 감축 사업에 적용할 수 있는 농업·농촌 자발적 온실가스 감축 사업 방법론을 2021년 5월 등록하였다. 국내 온실 가스 배출 저감을 위한 바이오차 적용 연구 결과를 보면 벼 재배지 논에 바이오차 투입에 따라 메탄 배출은 33.4∼48.1% 저감, 옥수수 재배 밭의 경우 아산화질소 배출은 5.2∼53.3% 줄었던 연구 사례가 있다, 국외 바이오차 적용에 따른 아산화질소 배출연구를 종합적으로 평가한 메타분석 결과에 따르면, 바이오차 투입에 따른 아산화질소 배출은 32∼54% 저감 되고, 작물 생산성은 평균 11% 증가하는 것으로 평가되었다. 농업에서 토양개량제 위주로 활용되고 있으며, 최근 바이오차의 보비력, 보수력이 작물생육에 유리한 효과가 주목받으며 육묘장의 상토, 고설재배와 양액재배의 배지의 용토 등으로 활용 범위를 넓히고 있다. 2021년 바이오차의 전 세계 시장규모를 예측한 보고서에 따르면, 2026년 32억 달러, 2031년 64억 달러가 될 것으로 예측된다. 이러한 바이오차가 활용되는 시장 규모는 점점 증가할 것으로 전망된다.
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박도균(Do-Gyun Park),홍승길(Seung-Gil Hong),장은숙(Eunsuk Jang)신중두(Joung-Du Shin) 유기성자원학회 2019 유기물자원화 Vol.27 No.1
본 연구의 목적은 원예작물을 대상으로 밭에서 바이오차 시용에 따른 토마토 재배 시 바이오차의 적정 시용비율을 구명하고, 탄소 격리량을 산정하는 것이다. 바이오차는 0.01%, 0.03%, 0.05% 및 0.07%(w/w, 토양/바이오차)로 구분하여 처리하였으며, 비료는 N-P-K, 20.4-10.3-12.2 kg 10a -1 를 기비와 추비로 나누어 시용하였고, 돈분퇴비는 440 kg 10a -1 를 기준으로 전량 기비로 투입하였다. 토양 이화학성의 결과를 보면 토양중의 NO 3 -N 함량은 바이오차 처리 9일 후 가장 높게 나타났지만 처리간 유의성은 없었지만(p>0.05) NH 4 -N 함량은 바이오차 처리 후 14일 후바이오차 처리구에서 낮게 나타났다. 토양중의 P 2 O 5 함량은 바이오차 처리 후 19일 후 0.01%를 제외한 바이오차 처리구에서 낮게 나타났다. 토양 중 K 2 O 함량은 바이오차 처리 후 6일 때 대조구와 비교하였을 때 0.01%와 0.03%가 높게 났다. 하지만 다른 처리구와 비교 하였을 때 유의차가 인정되지 않았다. 질소 효율성을 보면 0.05%에서 가장 높았으며, 또한 토마토 생육도 바이오차 처리량에 관계없이 좋았다. 바이오차 0.05% 시용구에서 질소 효율성 및토마토 생육과 수량이 가장 높게 나타났다. 바이오차 투입량 변화에 따른 탄소 격리량 산정에서는 0.03% 처리에서 2.83 mg kg -1 으로 가장 높게 나타났지만, 토마토 수량 측면에서 바이오차 적정 시용비율은 0.05%라고 판단된다. Objective of this study was to evaluate an optimum biochar application rate and estimate the carbon sequestration based on the soil chemical properties and growth responses for biochar application during tomatoes cultivation. The treatments consisted of control as recommended application rates of fertilizers, 0.01%, 0.03%, 0.05%, and 0.07% of biochar application(w/w, biochar:soil). For effects of soil chemical properties, the NO 3 -N contents in the soil were peaked at 9 days after transplanting. But there was not significant difference(p>0.05) among the treatments during cultivation periods. However, NH 4 -N contents in the biochar treatment were lower than the control until 14 days of transplanting. P 2 O 5 contents in the biochar treatments were lower than that of the control until 19 days after transplanting except 0.01% of biochar application plot. K 2 O contents in soils treated with 0.01% and 0.03% of biochar were higher until 6 days after transplanting than that in the control. For N use efficiency of biochar application, it was observed that the 0.05% biochar application plot was highest among the treatments. The highest carbon sequestration was estimated at 2.83 mg kg -1 for 0.03% of biochar application. However, it is considered that the optimum biochar application rate was 0.05% for tomato cultivation, considering the growth characteristics and yield components.
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농경지 토양별 왕겨 바이오차 적용에 따른 이산화탄소 배출
박도균(Do-Gyun Park),이종문(Jong-Mun Lee),최은정(Eun-Jung Choi),권효숙(Hyo-Suk Gwon),이형석(Hyoung-Seok Lee),강성수(Seong-Soo Kang),이선일(Sun-Il Lee) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
산업혁명 이후 온실가스 발생량 증가로 대기 평균온도는 지속해서 상승하고 있다. 이에 따라 전 지구적 기후변화로 인해 이상기상 현상에 의한 피해가 대두되고 있다. 농업 분야는 기후 기상과 밀접하게 연계되어 있기에 기후변화 대응책이 시급하다. 2018년 기후변화에 관한 정부가 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) 특별보고서에 따르면, 바이오차는 이산화탄소 제거기술로 포함되어 주목받고 있다. 따라서 본 연구는 토양 종류별 (배추 재배 밭, 간척지) 왕겨 바이오차 투입에 따른 이산화탄소 (Carbon dioxide, CO₂) 발생량을 비교·분석하였다. 왕겨 바이오차 투입 토양 누적 CO₂ 배출량은 토양 유형별로는 유의미한 차이 (p<0.001)가 있는 것으로 나타났다. 배추 재배 밭 토양에서는 왕겨 바이오차를 처리하지 않은 무처리구에서 35.10 g m<SUP>-2</SUP>로 가장 낮게 나타났고, 간척지 토양에서는 왕겨 바이오차를 10 ton ha<SUP>-1</SUP> 처리한 처리구의 누적 CO₂ 배출량이 25.36 g m<SUP>-2</SUP>로 가장 낮게 분석되었다. 토양의 T-C 함량은 토양 유형별로 유의미한 차이(p<0.000)가 있는 것으로 나타났으며, 바이오차 투입량에 따라서도 유의미하게 증가하는 것으로 나타났다 (p<0.000). 밭 토양의 T-C 함량이 간척지보다 유의미하게 높은 것으로 분석되었으며, 대조구 대비 바이오차를 20 ton ha<SUP>-1</SUP> 투입한 처리구에서 최소 4.85 g kg<SUP>-1</SUP>, 최대 10.88 g kg<SUP>-1</SUP> 까지, 증가하는 것으로 나타났다. 탄소가 많이 함유된 밭 토양에서는 CO₂ 배출이 높게 나타났으며 전반적으로 탄소가 적게 함유된 간척지 토양에서는 CO₂ 배출이 낮게 났다. 즉 본연구결과 탄소 함량이 높은 토양에서는 바이오차를 투입함에 따라, 점화효과 (Priming effect)로 CO₂ 배출은 증가하였지만, 탄소 함량이 낮은 간척지 토양에서는 바이오차 투입으로 급격한 C/N 증가 등으로 인해 CO₂ 배출량이 감소하였다. 이는 지속 가능한 농업 측면에서 바이오차가 탄소저장 및 온실가스 배출량을 줄일 수 있는 긍정적인 영향을 줄 수 있으며 향후 장기적인 연구를 통해 효과를 검증하는 연구가 필요할 것이다.
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농경지 온실가스 배출 관련 바이오차의 효과: 메타분석 연구
이종문 ( Jong-mun Lee ),정현철 ( Hyun-cheol Jeong ),권효숙 ( Hyo-suk Gwon ),이형석 ( Hyoung-seok Lee ),박혜란 ( Hye-ran Park ),김근식 ( Guen-sik Kim ),박도균 ( Do-gyun Park ),이선일 ( Sun-il Lee ) 한국환경농학회 2023 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2023 No.0
농업분야에서 바이오차 적용은 온실가스(Greenhouse gases, GHGs)를 완화할 수 있는 잠재적 해결책으로 떠오르고 있다. 그러나 바이오차 적용이 농업분야에서 GHGs 배출에 미치는 영향은 수많은 연구들 사이에서 가변적으로 나타나며 여전히 불확실하다. 이를 종합적으로 정량화하기 위해 세계적인 단위에서 메타분석이 실시되었으나, 기후대, 경작 방식, 토양 및 바이오차 특성 등의 차이로 인하여 메타분석 연구들도 다소 차이가 발생한다. 이를 보완하기 위해서는 지역적인 단위에서 경작 방식이 비슷한 연구들에 대한 종합분석이 필요하다. 따라서, 이 연구에서는 국내와 유사한 동아시아 국가들을 대상으로 농경지에서 배출되는 온실가스 관련 바이오차의 투입 효과를 종합적으로 분석하고자 하였다. 이를 위해 2010년부터 2022년 3월까지 발표된 바이오차 관련 연구들을 Science Direct, Google Scholar, SCOPUS, PubMed, KCI (Korea Citizenship Index)에서 수집하였고, 메타분석에 필요한 평균값, 표준편차, 표본 수 등의 조건을 만족하는 90개 논문을 최종 선정하여 사용하였다. 온실가스 배출에 영향을 미치는 잠재적인 요인의 효과 평가를 위해서 실험 조건, 바이오차 특성, 토양 특성으로 범주를 구분하였다. 농경지에서 바이오차를 투입하였을 때, 논의 경우 이산화탄소(CO<sub>2</sub>)는 5.8%, 아산화질소(N<sub>2</sub>O) 6.8%, 메탄(CH<sub>4</sub>) 25.9%의 감축 효과가 있는 것으로 분석되었다. 밭에서는 CO<sub>2</sub>가 2%, N<sub>2</sub>O 29.5%를 감축하는 것으로 나타났다. CH4는 31% 증가하는 것으로 분석되었으나, 통계적으로 유의하진 않았다. 더불어, 토양유기탄소(Soil organic carbon) 축적과 작물 생산 관련 바이오차의 효과를 분석한 결과, 논에서 SOC가 40.5% 증가하였으며, 작물 생산량은 1% 증가하는 것으로 분석되었다. 밭에서는 SOC가 43.3%, 작물 생산량이 4.1% 증가하는 것으로 나타났다. 전반적으로 농경지에 바이오차 투입은 온실가스 배출을 억제하는 효과가 있으며, 토양에 탄소를 축적하는 효과가 매우 높은 것으로 나타났다. 또한, 작물 생육 측면에서도 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다.
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이선일(Sun-Il Lee),이종문(Jong-Mun Lee),최은정(Eun-Jung Choi),권효숙(Hyo-Suk Gwon),이형석(Hyoung-Seok Lee),박도균(Do-Gyun Park),강성수(Seong-Soo Kang),최우정(Woo-Jung Choi) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
바이오차 (Biochar)는 바이오매스 (biomass)와 숯 (charcoal)의 합성어로, 식물 잔사 등 바이오매스를 산소가 없는 조건에서 열분해하여 제조한 고형물로 탄소 함량이 높다. 바이오차 원료 중 탄소는 열분해를 거치면서 안정된 형태의 방향족 구조로 재배열돼 토양 미생물에 의해 쉽게 분해되지 않는다. 바이오차를 토양에 투입하면 탄소를 반영구적으로 저장해 토양 속에서 탄소를 격리할 수 있다. 이처럼 바이오차를 토양에 투입·저장하면 대기 중 이산화탄소 농도를 줄일 수 있어 기후변화 완화기술로 주목받고 있다. 바이오차는 탄소격리 효과 이외에도 온실가스 감축, 토양개량을 통한 작물 수확량 증진 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 기후변화 완화를 위한 농업 분야 대응 기술로 주목받고 있는 바이오차의 토양 온실가스 저감 및 탄소저장 효과를 조사하기 위해 수행되었다. 연구 대상 농경지는 밭 (과수원 포함) 토양으로 한정하였으며, 온실가스는 이산화탄소 (CO₂)와 아산화질소 (N₂O)를 대상으로 하였다. 연구는 1) 농경지 바이오차 투입에 따른 토양 탄소저장, 온실가스 감축 및 작물생육: 한·중·일 문헌 연구, 2) 바이오차 종류별 농경지 온실가스 배출 특성 비교, 3) 콩대 바이오차 투입에 의한 밭 토양 탄소 증진 효과, 4) 과원 전정 가지 바이오차 투입에 따른 토양 탄소 및 온실가스 배출량 비교 등 4가지로 구성하였다. 문헌 연구 결과에 의하면, 바이오차 농경지 투입에 따른 탄소저장, 온실가스 저감 그리고 작물 수확량 증진 연구는 2007년 이후 급격히 증가하였다. 우리나라와 농업 환경이 유사한 중국, 일본 등 동북아시아 지역에서 수행된 연구 결과에 의하면, 바이오차의 탄소는 미생물에 분해에 대한 저항성이 있어 바이오차 투입량에 비례하여 토양 탄소저장량이 증가하였다. 그리고, 대부분 연구에서 바이오차 투입에 따른 농경지에서 배출되는 온실가스인 N₂O 배출량은 감소하였고, 작물 수확량은 증가하였으나, 실험 조건에 따라서 그 반대의 경향도 보고되었다. 따라서, 바이오차에 의한 온실가스 저감과 작물 수량 증대 효과는 기후, 토양, 작물 등 다양한 요인에 영향을 받는 것으로 해석되었다. 대표적 농업부산물인 왕겨, 콩대 그리고 배 전정 가지를 열분해하여 바이오차를 생산하고 밭 토양에 적용하여 온실가스 발생량에 대해 비교 평가한 실험 연구에서, 바이오차 투입으로 CO₂ 발생량은 바이오차 종류에 따라 1.3 ∼ 19.9% 범위로 감소하였고, N₂O의 발생량은 바이오차 종류와 상관없이 80% 이상 감축되었다. 콩대 부산물 바이오차를 콩 재배 농경지에 투입하고 토양 탄소 저장량 및 수확량을 비교검토한 결과, 문헌조사 결과와 유사하게 토양 탄소 함량은 바이오차 투입량에 비례하여 증가하였지만, 수량 증대 효과는 인정되지 않았다. 배 과원의 전정 가지 부산물로 생산한 바이오차를 토양에 환원하여 토양탄소 저장량과 토성별 온실가스 배출량을 비교 검토한 결과에 의하면, 토양 탄소저장량은 바이오차 투입량에 따라 유의성 있게 증가하였다. 또한, 바이오차에 의해 N₂O 발생이 양토에서 12.6 ∼ 31.9%, 사양토에서 27.9 ∼ 48.1% 줄이어 토성에 따라 줄이는 효과가 상이하였지만 줄이는 효과는 바이오차 투입량과 상관관계가 있었다. 본 연구 결과는 우리나라 농업 환경 여건에서 바이오차에 의한 온실가스 배출 저감과 토양 탄소 함량 증진 효과를 실험적으로 검증함으로써 향후 저탄소 농업실천 기술로서의 바이오차 활용 가능성과 방법을 제시한다.
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