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임건휘 ( Geonhwi Lim ),이영욱 ( Youngwook Lee ),차한준 ( Hanjun Cha ),안소민 ( An So Min ),유찬 ( Chan Yu ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0
논에서 배출되는 온실가스 배출량은 화석연료, 연료로 발전되는 전기 사용과 에너지 이용 등이 73.2%로 가장 큰 원인이지만 농업 분야와 토지이용도 18.4%로 두 번째로 큰 배출원인이다. 온실가스 종류에는 메탄(CH4), 이산화탄소(CO2) 등이 있는데, 메탄은 지구온난화 효과가 이산화탄소의 20배 정도 높은 효과를 지니고 있다. 또한 논에서 나오는 메탄은 기온이 26도일 때 배출량이 가장 많은 것으로 나타났다. 게다가 우리나라는 6, 7, 8월이 26도에서 32도 사이로 1년 중 가장 높으므로 이 시기에 메탄이 가장 많이 배출 될 것으로 보인다. 따라서 메탄 발생량을 파악하기 위해 모형챔버를 설치하여 실험을 하였다. 본 실험의 모형 챔버는 가로 180cm, 세로 240cm, 높이 280cm로 PVC(PolyVinyl Chloride) 커튼을 설치하여 공기의 순환을 차단하였다. 또한 일조량 보충을 위해 좌측에 PPFD(Photosynthetic Photon Flux Density) 조명 1개와 LED 조명 4개를 설치하였다. 초기 벼의 생장을 위해 규산 비료를 보충해 주었으며 이로 인한 챔버 내의 환경을 파악하기 위해 가스 측정기(O2, CO2, CH4), 조도계(창 안, 창 밖 제외), 온/습도계를 이용하여 측정하였고, 토층 내의 환경을 파악하기 위해 Ph-meter, Eh-meter를 이용하여 토층의 산화-환원전위를 측정하였다. 측정은 오전 오후 각각 일일 2회 측정하여 평균값을 사용하였으며, 또한 DT-80을 이용하여 HFP(Heat Flux Per Square Meter), Ten(Tensiometer),Soil Temp, VWC(Volumetric Water Content)를 측정하였다. 또한 주 1회 벼길이를 측정하여 벼 생장 변화를 기록하였다. 본 실험은 2021년 6월 1일부터 3년 동안 실시해왔다. 2023년 5월 16일부터 시작한 3차 년도 실험은 작년 실험과 달리 벼의 생장 촉진을 위해 규산 비료를 처음부터 넣었고 그에 따른 결과물은 작년대비 7월 7일부터 생장 속도가 급속도로 성장하였다. 여기에는 앞서 말한 6, 7, 8월에 월평균 기온이 가장 높은 시기인 것도 한 원인인 것으로 보인다. 또한 생장 속도가 빨라짐에 따라 메탄(CH4) 발생량이 급격히 증가하였다. 따라서 논에서 벼를 재배할 때 메탄(CH4) 발생량을 줄이기 위해서는 비료 사용량을 적정하게 줄이고 비료를 사용하지 않는 친환경적인 재배법 개발에 연구가 필요하다.
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모형실험을 이용한 벼재배 과정에서 온실가스 발생특성 고찰
최영준 ( Yeongjun Choi ),박지하 ( Jiha Park ),하수민 ( Sumin Ha ),임건휘 ( Geonhwi Lim ),유찬 ( Chan Yu ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-
최근 지구온난화로 인해 지구의 연평균 기온이 상승하고 있는데, 이에 원인으로 지목되고 있는 주요 온실가스에는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4) 등이 있다. 이와 같은 온실가스 중에서도 특히 장기체류 온실가스(Long-lived greenhouse gases, LLGHGs)인 메탄(CH4)은 이산화탄소(CO2) 보다 약 15~34배 강하게 온난화에 영향을 주는 기체이다. 1800년대 산업화 이후부터 대기 중 메탄가스 농도는 꾸준한 증가하는 추세를 보이며, 산업화 이전 722 ppb 대비해서 2020년 1,879ppb로 260% 증가하는 결과도 발표된 바 있어 CH4의 증가량은 다른 온실가스에 비해 매우 높은 수치를 나타내고 있다(Butler and Montzka, 2020; WMO, 2020). 그런데 CH4의 발생은 산업화 외에도 농업과 축산분야에서 미치는 영향이 큰데, 특히 논에서 연간 약 60Tg의 CH4가 배출되어 지구 전체 CH4 배출량의 5~30%를 차지하는 것으로 알려져 있다(Ko et al., 1998). 우리나라도 논에서 벼를 재배하는 나라로서 벼를 재배하는 기간에 발생하는 CH4의 발생현황과 감축과 관련된 대책을 고민할 필요가 있다. 본 발표에서는 아크릴로 토조를 제작하여 LED 조명으로 일사량을 조절하고, PVC필름으로 커튼을 설치하여 내부 공기의 순환을 조절할 수 있는 챔버(chamber)를 제작하여, 실제로 벼를 재배하면서 온실가스, 특히 메탄의 발생특성을 측정하여 그 결과를 고찰하였다. 벼의 생장으로 인한 가스 변화와 Chamber 내의 환경을 파악하기 위해 가스 측정기(CH₄, CO₂, O₂), 조도계, Eh-측정기, pH meter, 온ㆍ습도계를 이용하여 측정하였고, HFP (Heat Flux Per square meter), 수분장력계(Tensiometer), 토양온도계, 체적함수비(Volumetric Water Content)를 측정하였다. 온실가스 농도, 조도, pH, Eh는 일일 2회 측정하였으며, 다른 자료는 자동수집 장치를 설치하여 24시간 기록하여 분석하였다. 또한 주 1회 벼의 생장길이를 측정하였다.
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