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        • 리그닌과 셀룰로오스의 섭식 능력을 이용한 흰개미의 식용과 사료로서 활용방안에 따른 온실가스 발생량 및 질소의 순환 효율성 평가

          안혜진 ( Hye-jin Ahn ), 임성린 ( Seong-rin Lim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

          국제연합식량농업기구(FAO, United Nations Food and Agriculture Organization)의 보고서에 따르면 21세기전 세계의 인구는 2050년 약 90억에 달할 것으로 예측되며, 이러한 인구팽창으로 인한 식량부족 및 사료공급의 문제는 생산 시 야기되는 자원고갈 및 환경영향에 대한 우려와 함께 전 세계의 큰 관심사로 화두되었다. 이렇듯 현대사회가 직면한 복합적인 문제점을 해결하기 위해 전 세계적으로 새로운 미래자원에 대한 탐색이 이루어졌으며, 곤충이 하나의 유망자원으로서 새롭게 각광받기 시작하였다. 특히 목질을 섭식하는 흰개미의 경우 난분해성 물질인 리그닌과 셀룰로오스의 분해능력으로 인해 해외에서는 이미 오래전부터 흰개미의 장내 미생물을 이용하여 목질계 바이오매스로부터 바이오에탄올을 생산하는 방법에 대해 연구가 진행되어왔다. 하지만 국내에서는 흰개미를 목조 문화재를 가해하는 해충으로 분류하여 흰개미의 방제에 초점을 맞추어 연구가 많이 진행되어왔을 뿐 유용자원으로서의 흰개미의 잠재성에 대한 관심과 연구가 미흡한 실정이다. 또한, 흰개미는 우수한 단백질 공급원으로서 일부 국가에서는 식용 및 사료로서 활용하고 있지만 이에 따른 환경영향 및 효율에 관한 연구 역시 미흡하다. 따라서 본 연구는 국내에 분포하는 일본흰개미(Reticulitermes speratus kyushuensis Morimoto)를 대상으로 흰개미가 주로 섭식하는 폐목재를 먹이로 주어 사육하였을 때, 생산되는 식용과 사료의 온실가스 발생량(LCA, Life cycle assessment)과 질소의 순환효율(ROI, Return on Investment)을 정량화하여 환경적·경제적 이점을 도출하고자 하였다.정량화된 온실가스 발생량과 질소의 순환효율은 식용으로 활용할 경우 기존의 단백질원인 한우, 양돈, 육계, 대두와 비교하고, 사료의 경우 대두박과 비교하였다. 그 결과 흰개미를 식용과 사료로 이용할 경우 온실가스 발생량 측면에서 비교적 높은 값을 나타내었으며, 질소의 순환효율에서는 상대적으로 우수한 결과를 나타내었다. 미래 유망자원으로서 보다 다양한 곤충에 대한 탐색이 이루어질 필요성이 있으며, 곤충활용에 따른 환경적·경제적 이점의 정량화는 향후 곤충산업의 발전방향을 제시하고 활성화하는데 이바지할 수 있을 것으로 예상한다.

        • KCI등재

          경유와 압축천연가스의 혼소 시스템에 대한 경제적 타당성 평가 분석

          조아라(A-Ra Cho), 임성린(Seong-Rin Lim) 한국청정기술학회 2018 청정기술 Vol.24 No.3

          인체의 건강뿐만 아니라 일상 활동에도 막대한 악영향을 끼치고 있는 미세먼지를 저감하기 위하여 경유자동차의 엔진에 압축천연가스(CNG)와 경유를 함께 사용할 수 있도록 하는 혼소시스템이 개발되고 있다. 본 연구에서는 CNG와 경유를 함께 사용하는 혼소시스템을 경유버스에 적용하였을 때 얻을 수 있는 경제적 비용과 편익을 실제 주행결과를 바탕으로 평가 분석하여 혼소시스템의 경제적 타당성을 검토하였다. 혼소버스의 연간 주행거리가 30,000 ㎞ 이상이거나 경유와 CNG의 연료단가 차이가 408원 이상일 때 혼소시스템의 경제성이 확보되는 것으로 나타났다. 경제성 평가의 불확도평가 결과에서는 주행거리와 연료단가 등 입력 데이터의 변동성에 대해서도 경제성이 확보될 수 있는 확률이 매우 높았다. 민감도분석 결과에서는 혼소시스템의 경제적 타당성에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 경유 연료단가로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 혼소시스템의 보급을 늘리기 위한 경제적 유인책이 분석되었다. 본 연구결과는 경유 버스에서 발생하는 미세먼지 문제를 저감하기 위한 혼소시스템의 보급을 확대시키기 위한 정책적 방안을 개발하는데 기여할 수 있을 것이다. Since particulate matter has high impacts on human health and everyday life, the dual fuel systems utilizing diesel and compressed natural gas have been developed to improve the environmental performance of diesel vehicles. The objective of this study is to estimate the economic feasibility of the dual fuel system based on real operating data of dual fuel buses and diesel buses. The system is economically feasible if the annual mileage of the dual bus is higher than 30,000 ㎞, or if the unit fuel price of diesel is higher than that of CNG by 408 won. The uncertainty analysis results show that the economic feasibility of the system is probabilistically high, regardless of the variability of input data such as mileage and unit prices for the fuels. The sensitivity analysis results show that diesel and CNG prices are the highest contributor to the net present value of the system. Based on these results, economic incentives are suggested to disseminate the systems. This study would provide valuable economic information for bus business industry and policy maker to help make decisions for applying and disseminating the dual fuel systems to mitigate particulate matter problems.

        • 질소, 인 흐름분석 및 전과정 평가를 이용한 벼메뚜기의 환경성 평가

          조아라 ( A-ra Cho ), 임성린 ( Seong-rin Lim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

          국제연합식량농업기구(FAO)는 2050년, 전 세계 인구 수가 약 90억에 이를 것으로 예측하였다. 이와 같은 인구 증가는 식량 부족, 물 부족, 기후변화, 자원고갈 등 여러 문제들을 야기할 수 있다. 또한 식량 및 에너지원 생산과정에서 자연계에 과잉으로 배출되는 질소, 인은 토양 산성화 및 부영양화 등의 환경문제를 유발할 수 있다. 이에 대한 해결책으로 FAO에서는 ‘곤충'을 자원으로 활용하는 것을 제시하였다. 이는 곤충을 식·약품, 사료, 비료 등으로 활용하는 것으로 식량 부족문제 및 환경문제 해결을 꾀하는 것이다. 현재 국내 연구는 곤충의 이용가능성 여부 및 활용기술개발 위주의 연구에 치중되어있어 곤충활용에 따른 환경성 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 식용곤충으로 인정받은 곤충 6종 중 하나인 벼메뚜기를 선정하여 벼메뚜기의 활용방안에 따른 환경성 평가를 진행하였다. 벼메뚜기는 예로부터 식품으로 이용된 친숙한 종이다. 벼메뚜기의 성분함량을 기존의 식품 및 사료와 비교하였을 때 유사하거나 높기 때문에 단백질원 및 사료로써의 이용 가능성은 충분하다. 벼메뚜기의 환경성 평가는 활용방안에 따른 질소, 인 흐름분석 및 온실가스 배출량을 산정하여 진행하였다. 이는 인간이 벼메뚜기를 단백질원으로 섭취하였을 경우와 벼메뚜기 사료로 키운 가축을 섭취하였을 경우로 나누어 분석하였다. 이를 토대로 물질흐름의 각 단계를 비료, 작물, 벼메뚜기, 가축, 사람으로 나누어 유입, 유출되는 질소와 인의 양을 산정하고 이에 따른 질소, 인 이용효율을 산정하였다. 질소와 인의 산정은 환경오염사전예방 측면에서 SCOPE 3(기타 간접 배출)에 속하는 온실가스 배출원을 포함하여 간접손실 항목에 추가하였다. 이는 기존 이용효율성 평가의 시스템 경계를 확장한 것이다. 또한 벼메뚜기 사육 시 발생하는 온실가스 량을 기존의 단백질원 생산과 비교하였다.

        • 누에를 이용한 물질순환 경로의 효율성 평가 및 온실가스 배출량 평가

          최유리 ( You-ri Choi ), 임성린 ( Seong-rin Lim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

          세계 인구가 증가하면서 식량문제가 발생하며 이러한 식량을 생산하는 과정에서 발생하는 온실가스는 기후변화문제를 유발하고 있다. 질소는 단백질의 주요 요소로 동물이나 식물에게 필수적인 성분이나 과잉 공급되어 주변 수계로 배출되어 부영양화문제가 발생하고 있다. 또한 인은 계속 수요가 증가하는데 한정적인 인광석양으로 인해 자원고갈문제가 발생하고 있다. 따라서 질소와 인의 손실을 예방하고 효율적으로 이용하기 위한 흐름 파악이 필요하며 질소와 인을 효과적으로 순환시키는 것이 필요하다. 이러한 문제를 해결할 대책으로 국제연합식량농업기구(FAO)는 곤충을 적극 권장하고 있다. 누에는 다른 곤충들과 달리 오래전부터 우리나라에서 많이 길러왔으며 최근 양잠산업을 웰빙·친환경·기능성 산업으로 육성하기 위한 제2차 양잠산업 육성 5개년 계획이 확정되어 양잠산업의 규모는 점점 커질 것으로 보인다. 누에는 식품으로 이용할 수 있을 뿐 아니라 잠용박을 이용하여 사료를 만들 수도 있다. 또한 잠분은 유기질 비료로 사용할 수 있다. 최근 원유가 상승 및 원유 자원의 고갈문제가 대두되고 자연 상태에서 분해되지 않는 물질을 소각하거나 매립하면서 발생하는 환경문제가 증가하면서 원유로부터 추출한 물질로 합성하여 만든 플라스틱을 대체할 수 있는 누에의 산물인 실크 피브로인을 이용한 생분해성소재(biomaterial)개발이 활발히 이루어지고 있다. 따라서 본 연구는 누에의 활용에 따른 질소, 인 흐름을 분석하여 질소, 인 이용 효율을 평가하고 온실가스 배출량을 평가하였다. 온실가스 배출량은 전과정평가를 통해 산정하였다. 질소, 인 이용 효율은 유출량을 유입량으로 나누어 구하였다. 누에를 식용으로 사용하는 경우는 누에5령3일을 이용하여 누에가루를 만들었을 경우와 번데기를 식품으로 섭취하는 경우 모두 고려하였다. 식용으로 사용하는 경우 소, 돼지, 닭, 대두와 비교하였으며 사료로 사용하는 경우 대두박과 비교하였다. 실크의 경우 나일론, wool과 비교하였다. 누에를 활용한 질소, 인 이용효율과 온실가스배출량은 소보다 좋은 결과를 보였다.

        • 양식장 고형 오물의 재사용을 통한 어류 단백질원의 온실가스 배출량 저감과 질소, 인 이용 효율의 개선 효과 비교

          정다윤 ( Da Yoon Jung ), 임성린 ( Seong-rin Lim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

          어류는 육상 단백질원(닭, 돼지, 소)만큼의 단백질을 포함하며 대체 단백질원으로써 잠재력을 지니고 있다. 2015년 기준 동물성 단백질 소비의 17%를 차지하고 있는 어류는 현재 소비량 및 양식 생산량이 꾸준히 증가하고 있다. 하지만 그에 따라 양식과정에서의 환경영향도 함께 증가하고 있다. 양식 중 사용되는 물질 및 에너지는 온실가스를 발생시키며, 배합사료의 주성분인 어분 확보를 위한 어류의 남획은 어류자원의 고갈과 생태계 파괴를 야기한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 사료 효율을 증가시키고 어분의 대체물질을 찾는 연구 등 양식의 전반적인 과정에서 환경영향을 줄이고자 다양한 노력들이 진행 중이다. 또한 사료의 잉여물 및 어류의 배설물 등의 고형 오물 속 질소와 인은 부영양화의 주요 원인이 되고 있다. 그러나, 고형오물은 질소와 인을 포함하고 있어 사료원료생산단계의 원료경작과정 중 비료로 사용할 수 있으며, 비료화를 통해 물질을 재사용하게 되면 소모되는 물질 및 에너지가 줄어들고 환경영향을 감소시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 어류 양식 중 양식장에서 발생하는 고형오물을 비료로 재사용하는 단계를 포함하여 양식의 전과정에서 환경영향을 비교, 평가하고자 한다. 기존의 양식과 고형오물의 비료화를 포함한 양식을 LCA(Life Cycle Assessment, 전과정평가)를 사용한 온실가스 배출량 평가와 NUE(Nitrogen Use Efficiency, 질소 이용 효율), PUE(Phosphorus Use Efficiency, 인 이용 효율)를 이용한 질소, 인 순환 흐름 분석으로 물질순환의 효율을 산정하며, 기존의 단백질원과 비교를 통해 대체 단백질원으로써 어류의 잠재력을 평가한다. 결과적으로 환경영향을 줄인 양식의 발달과 안정된 식량확보를 위한 자료로 활용하고자 한다.

        • 누에를 이용한 물질순환 경로의 효율성 평가 및 온실가스 배출량 평가

          최유리 ( You-ri Choi ), 임성린 ( Seong-rin Lim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

          세계 인구가 증가하면서 식량문제가 발생하며 이러한 식량을 생산하는 과정에서 발생하는 온실가스는 기후 변화문제를 유발하고 있다. 질소는 단백질의 주요 요소로 동물이나 식물에게 필수적인 성분이나 과잉 공급되어 주변 수계로 배출되어 부영양화문제가 발생하고 있다. 인은 계속 수요가 증가하는데 한정적인 인광석양으로 인해 자원고갈문제가 발생하고 있다. 따라서 질소와 인의 손실을 예방하고 효율적으로 이용하기 위한 흐름파악이 필요하다. 그리고 물질을 효과적으로 순환시키는 것이 필요하다. 이러한 문제를 해결할 대책으로 국제연합식량 농업기구(FAO)는 곤충을 적극 권장하고 있다. 누에는 다른 곤충들과 달리 오래전부터 우리나라에서 많이 길러왔으며 최근 양잠산업을 웰빙·친환경·기능성 산업으로 육성하기 위한 제2차 양잠산업 육성 5개년 계획이 확정되어 양잠산업의 규모는 점점 커질 것으로 보인다. 누에는 식품으로 이용할 수 있을 뿐 아니라 잠용박을 이용하여 사료를 만들 수도 있다. 또한 잠분은 유기질 비료로 사용할 수 있다. 최근 원유가 상승 및 원유 자원의 고갈문제가 대두되고 자연 상태에서 분해되지 않는 물질을 소각하거나 매립하면서 발생하는 환경문제가 증가하면서 원유로부터 추출한 물질로 합성하여 만든 플라스틱을 대체할 수 있는 누에의 산물인 실크 피브로인을 이용한 생분해성소재(biomaterial)개발이 활발히 이루어지고 있다. 따라서 본 연구는 누에의 활용에 따른 질소, 인 흐름을 분석하여 질소, 인 이용 효율을 평가하고 온실가스배출량을 평가하였다. 질소, 인 흐름 분석 시 사용하는 문헌자료 및 통계수치는 국내 자료와 외국자료를 비교하여 사용하였다. 통계자료는 최근 자료를 기준으로 사용한다. 누에를 식품화 하는 경우는 누에5령3일을 이용하여 누에가루를 만들었을 경우와 번데기를 식품으로 섭취하는 경우 모두 고려한다. 단백질 중 질소 함량은 16%로 계산하였다. 질소, 인의 흐름 분석 시 자연적, 인위적 질소, 인 모두 고려한다. 효율은 유출량을 유입량으로 나누어 구한다. 온실가스 배출량은 전과정평가를 통해 산정한다.

        • 질소, 인 흐름분석 및 전과정 평가를 이용한 갈색거저리와 벼메뚜기의 환경성 평가

          조아라 ( A-ra Cho ), 임성린 ( Seong-rin Lim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

          국제연합식량농업기구(FAO)는 2050년, 전 세계 인구 수가 약 90억에 이를 것으로 예측하였다. 이와 같은 인구 증가는 여러 식량 및 환경 문제들을 야기할 수 있다. 또한 식량 및 에너지원 생산과정에서 자연계에 과잉으로 배출되는 질소, 인은 토양 산성화 및 부영양화 등의 환경문제를 유발할 수 있다. 이에 대한 해결책으로 FAO 에서는 ‘곤충'을 자원(식·약품, 사료, 비료 등)으로 활용하는 것을 제시하였다. 현재 국내 연구는 곤충의 이용가능성 여부 및 활용기술개발 위주의 연구에 치중되어있어 곤충활용에 따른 환경성 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 식용곤충으로 인정받은 곤충 6종 중 갈색거저리와 벼메뚜기를 선정하여 곤충의 활용방안에 따른 환경성 평가를 진행하였다. 갈색거저리는 최근 식량자원으로써 각광받고 있는 종이며 번데기까지 사용할 수 있는 완전변태 곤충이다. 벼메뚜기는 예로부터 식품으로 이용된 친숙한 종이며 대표적인 불완전변태 곤충이다. 본 연구의 목적은 곤충 분류(번데기의 유무)에 따른 활용방안의 환경성을 비교·평가하고 이를 기존 단백질원과 비교하는 것이다. 갈색거저리와 벼메뚜기의 환경성 평가는 질소, 인 흐름분석 및 전과정평가를 사용하였다. 이는 인간이 곤충을 단백질원으로 섭취하였을 경우와 곤충 사료로 키운 가축을 섭취하였을 경우로 나누어 분석하였다. 이를 토대로 물질흐름의 각 단계를 비료, 작물, 곤충, 가축, 사람으로 나누어 유입, 유출되는 질소와 인의 양을 산정하고 이에 따른 질소, 인 이용효율을 산정하였다. 또한 갈색거저리와 벼메뚜기 사육 시 발생하는 온실가스 량을 기존의 단백질원 생산과 비교 하였다.연구 결과 갈색거저리가 기존 단백질원인 한우와 벼메뚜기보다 질소, 인 이용효율이 높았으며 온실가스 발생량이 적었다. 또한 갈색거저리는 번데기까지 사료로써 이용이 가능하기 때문에 활용범위가 넓을 것이라 생각한다.

        • 스마트폰 리튬배터리의 기술개발로 인한 금속의 자원고갈 및 독성영향 평가

          팔폴메자메메자메 ( Palle Paul Mejame Mejame ), 정다윤 ( Da-yoon Jung ), 이희수 ( Hee-soo Lee ), 이대성 ( Dae-sung Lee ), 임성린 ( Seong-rin Lim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2020 No.-

          스마트폰의 기술 개발로 인하여 전 세계적으로 스마트폰 사용량이 크게 증가하면서 첨단 스마트폰을 지원하기 위한 효율적이고 안전한 리튬배터리가 개발되고 있다. 리튬이온 배터리는 많은 장점들을 가지고 있다. 먼저 부피에 비해 에너지 밀도가 높아 소형, 경량화가 가능하고, 메모리효과가 없어 배터리의 수명이 길며 에너지 손실이 적다. 새로운 스마트폰이 계속해서 개발됨에 따라 리튬 배터리 또한 지속적으로 개발되고 있기 때문에 리튬 배터리는 금속의 자원고갈문제와 환경 독성문제를 미칠 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 배터리 기술 개발의 환경적 영향을 파악하기 위해 배터리의 기술 개발에 따른 모델의 교체를 고려하여 스마트폰 리튬 배터리의 금속 물질의 환경 영향을 평가하고 비교하였다. 먼저 배터리의 금속 농도를 분석하여 배터리를 유해 폐기물로 분류할 것인지 여부를 결정하였으며 금속의 자원고갈, 인체독성 및 생태독성을 평가방법으로 전 과정평가 방법을 사용하였다. 연구 결과에 따르면 리튬 배터리의 유해성 폐기물의 발생 잠재력은 기술의 발전에 따라 증가함을 보여주었다. 하지만 배터리 모델 교체에 따라 금속의 질량은 전반적으로 감소했기 때문에 자원 고갈 및 독성 영향이 크게 감소하였다. 본 연구는 리튬배터리 제조업체들이 환경영향이 적은 리튬 배터리를 생산하고 전자폐기물 관련 정책의 입안자들이 폐배터리의 유해물질과 독성 금속을 효과적으로 관리 하고 회수할 수 있도록 환경 정보를 제공하여 도움이 될 것이다.

        • 리그닌과 셀룰로오스의 섭식 능력을 이용한 흰개미의 오일, 식용으로서 활용방안에 따른 온실가스 발생량 및 탄소와 질소의 순환 효율성 평가

          안혜진 ( Hye-jin Ahn ), 임성린 ( Seong-rin Lim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

          국제연합식량농업기구(FAO, United Nations Food and Agriculture Organization)의 보고서에 따르면 21세기전 세계의 인구는 2050년 약 90억에 달할 것으로 예측되며, 이러한 인구팽창으로 인한 식량부족 및 사료공급의 문제는 생산 시 야기되는 탄소, 질소의 손실로 인한 자원고갈 및 환경영향에 대한 우려와 함께 전 세계의 큰 관심사로 화두되었다. 또한, 대두, 유채, 팜을 이용한 식물성 바이오오일의 생산은 식량작물을 에너지작물로 활용함에 따라 개발도상국의 식량부족 문제를 심화시키는 악효과를 야기했다. 이렇듯 현대사회가 직면한 복합적인 문제점을 해결하기 위해 전 세계적으로 새로운 미래자원에 대한 탐색이 이루어졌으며, 곤충이 하나의 유망자원으로서 새롭게 각광받기 시작하였다. 다양한 곤충 중 흰개미의 경우, 분류계통상 고등 및 하등 흰개미로 분류되는데 종류에 따라 섭식대상이 다양하며 소화기작에서도 약간의 차이를 보인다. 특히 목질을 섭식하는 흰개미는 난분해성 물질인 리그닌과 셀룰로오스의 분해능력으로 인해 해외에서는 이미 오래전부터 흰개미의 장내 미생물을 이용하여 목질계 바이오매스로부터 바이오에탄올을 생산하는 방법에 대해 연구가 진행되어왔다. 하지만 국내에서는 흰개미를 목조 문화재를 가해하는 해충으로 분류하여 흰개미의 방제에 초점을 맞추어 연구가 많이 진행되어왔을 뿐 유용자원으로서의 흰개미의 잠재성에 대한 관심과 연구가 미흡한 실정이다. 또한, 흰개미는 우수한 단백질 공급원으로서 일부국가에서는 식용 및 사료로서 활용을 하고 있지만 이에 따른 환경영향 및 효율에 관한 연구 역시 미흡하다. 따라서 본 연구는 국내에 분포하는 흰개미 중 일본흰개미(Reticulitermes speratus kyushuensis Morimoto)를 대상으로 흰개미가 주로 섭식하는 폐목재를 먹이로 주어 사육하였을 때, 생산되는 오일과 식용의 온실가스 발생량과 탄소와 질소의 순환효율을 정량화하여 흰개미를 산업용으로서 활용하는 것에 대한 타당성과 전체 탄소와 질소의 물질흐름에 있어서 환경적·경제적 이점을 정량화하고자 하였다.

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