한국산림바이오에너지학회 회칙 외

편집부(편집자) 한국산림바이오에너지학회 2019 산림바이오에너지 Vol.29 No.1

동적 임분생장모델을 이용한 임분 바이오매스 및 탄소흡수량 추정

서정호(Jeong-Ho Seo),손영모(Yeong-Mo Son),이경학(Kyeong-Hak Lee),이우균(Woo-Kyun Lee),손요환(Yo-Hwan Son) 한국산림바이오에너지학회 2005 산림바이오에너지 Vol.24 No.2

본 연구에서는 동적생장모델을 이용하여 산림경영(간벌작업)의 수행여부에 따른 산림의 재적변화량, 산림의 바이오매스와 탄소흡수량을 추정하였다. 간벌 수행 여부에 따른 산림의 재적 변화량을 추정한 결과, 간벌을 수행하였을 경우의 산림 재적 변화량이 현저히 높게 추정되었으며, 이로 인한 산림의 탄소흡수량의 차이도 매우 크게 추정되었다. 간벌이 이루어지지 않은 산림에서의 탄소흡수량은 0.27tC(탄소톤)/ha로 추정되었으며, 간벌이 이루어진 산림에서는 166.02tC(탄소톤)/ha(상층간벌), 163.75tC(탄소톤)/ha(하층간벌)로 각각 추정되었다. 따라서 간벌은 산림의 탄소흡수량 증진에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 판명되었으며, 각 간벌유형별 탄소흡수량은 큰 차이를 나타내지 않았다. 따라서 산림의 탄소흡수 및 탄소흡수량 증진을 위해서는 간벌작업을 통한 산림경영이 필수적인 요소라고 판단된다. This study presents a method how to estimate the change of stand volume, the stand biomass and the carbon removals, using dynamic stand growth model according to whether the practices for forest management are implemented or not. As a result, it shows that the rate of stand change was significantly high if the practices were implemented. Consequently, the change of carbon removals was also high. The carbon removals at the stand where the practices were not implemented, was estimated about 0.27tC/ha. And the carbon removals at the stand where the practices were implemented, was estimated 166.02tC/ha (thinning from above) and 163.75tC/ha (thinning from below). It is confirmed that the thinning activities has a great influence on the change of carbon removals and there was little difference of the carbon removals between thinning types. From this result, it is proved that forest management like thinning activities is prerequisite condition to improve the carbon removals of stand.

담뱃잎(Tobacco leaves)과 커피박(Coffee ground)의 급속열분해에 의해 제조된 바이오오일의 특성에 관한 연구

이재훈(Jae Hoon Lee),최인규(In-Gyu Choi),최준원(Joon Weon Choi) 한국산림바이오에너지학회 2019 산림바이오에너지 Vol.29 No.1

본 연구에서는 바이오매스 중 담뱃잎과 커피박을 선택하여 원료 특성을 분석하고 유동형 열분해기를 이용하여 400~500℃의 온도범위에서 급속열분해 공정을 진행하였다. 그에 따른 급속열분해 주요 산물(바이오오일, 바이오차, 가스)들 획득하였고 각 생성물의 수율과 바이오오일의 물리화학적 특성 변화를 구명하였다. 시료의 화학조성 및 원소분석을 통해 담뱃잎의 무기성분 중 칼륨 함량이 39,580 ppm으로 가장 많은 것을 확인하였다. 바이오오일의 수율은 담뱃잎이 450℃ 조건에서 33.4%, 커피박이 500℃ 조건에서 63.4%으로 최대치를 나타냈다. 담뱃잎과 커피박 유래 바이오오일은 공통적으로 고형과 액상의 분리가 뚜렷하게 나타났는데 이는 각각 오일의 높은 수분함량과 지방산에 의한 덩어리짐 현상에 의한 것으로 사료된다. 바이오오일의 발열량은 커피박 바이오오일을 단일상으로 처리하였을 때 17.4에서 18.0 MJ/kg으로 나타났다. 담뱃잎 바이오오일을 구성하는 저분자 화합물의 대부분이 nicotine이었으며 커피박 바이오오일은 다량의 지방산을 함유하는 것으로 나타났다. 담뱃잎 바이오오일은 nicotine을 활용한 바이오케미컬 원료로써, 커피박 바이오오일은 높은 발열량을 통한 친환경연료로써 연구 가치를 지닌 것으로 판단된다. Tobacco leaf (TL) and coffee ground (EFG) were used as feedstock for fast pyrolysis in the range of temperature from 400 to 550℃. We studied the effects of feedstock properties and temperature on the yields and physicochemical properties of each pyrolytic product (bio-oil, biochar, and gas). Component analysis of TL showed that 39,580 ppm of potassium presents in the feedstock. The highest yield (33.4% and 63.4%) of bio-oil from TL and CFG was shown at 450℃ and 500℃, respectively. Phase separation occurred in both TL and CFG bio-oils. It is suspected that a large amount of water in TL bio-oil or fatty acid content in CFG bio-oil is the main reason for phase separation. The higher heating values (HHV) of single-phase CFG bio-oil were estimated to be 17.4 to 18.0 MJ/kg. Nicotine is the major GC-detectable compound of TL bio-oil, about 90% of compounds in the analyzable phase, while fatty acids are the major compounds CFG bio-oil. We suggest that TL and CFG bio-oil have the potential to nicotine-based biochemical or eco-friendly fuels.

신갈나무의 지상부와 지하부 바이오매스 및 에너지량

권기철(Ki-Cheol Kwon),이돈구(Don Koo Lee) 한국산림바이오에너지학회 2006 산림바이오에너지 Vol.25 No.1

본 연구는 우리나라에서 가장 널리 분포하는 활엽수종인 신갈나무에 대해 흉고직경과 수고 인자를 이용하여 신갈나무의 지상부 및 지하부 바이오매스 상대생장식을 유도하였고, 임분의 바이오매스와 에너지량을 추정하였다. 20-60년생 신갈나무림에서 총 18본의 표본목을 선정하여 벌채하였고, 흉고직경, 수고, 연령, 각 부위(수간, 변재, 심재, 수피, 가지, 잎, 뿌리)별 바이오매스를 측정하였다. 지상부의 각 측정인자들과 지하부 바이오매스 사이에는 높은 상관관계가 나타났다. 지상부 바이오매스의 상대 생장식은 log WA = 1.469 + 0.992 log D²H (R²=0.99), 지하부 바이오매스의 상대생장식은 log WR = 1.527 + 0.808 log D²H (R² = 0.97)로 추정되었다. 변재, 심재, 수피, 잎, 뿌리의 평균 에너지량(건중량 기준)은 각각 19,594J/g, 19,571J/g, 19,999J/g, 20,664J/g, 19,273J/g으로 측정되었다. 본 연구 결과는 흉고직경과 수고 인자를 가지고 20년생부터 60년생 신갈나무 임분의 바이오매스와 에너지량을 추정하는데 이용될 수 있다. ??Quercus mongolica is the most common hardwood species distributed in Korea. This study was conducted to investigate the biomass and energy content of the belowground biomass of Q. mongolica and to obtain the regression equation for estimating root biomass using the tree height and diameter at breast height (DBH). A total of 18 sample trees ranging 20 to 60 year-old were selected in the study sites. Tree height, DBH, age, and weight of stemwood, sapwood, heartwood, stembark, branch, leaf, and root were measured for total biomass. The highly positive correlation was shown between the biomass of most of variables of aboveground components and root biomass. The regression equation of the aboveground total biomass was log WA = 1.469 + 0.992 log D²2H (R²=0.99). The regression equation of the belowground biomass was log WR = 1.527 + 0.808 log D²H (R² = 0.97). The mean energy contents of sapwood, heartwood, bark, leaf, and root were 19,594 J/g DW, 19,571 J/g DW, 19,999 J/g DW, 20,664 J/g DW, and 19,273 J/g DW, respectively. The results obtained from this study can be used to estimate biomass and energy content of belowground using easily measurable variables such as DBH and tree height ranging from 20 to 60-year-old Q. mongolica stands.

산림전용에 따른 폐잔목의 임산바이오에너지 잠재적 공급량 분석

권순덕(Soon-Duk Kwon),손영모(Yeong-Mo Son),박영규(Young-Kyu Park) 한국산림바이오에너지학회 2006 산림바이오에너지 Vol.25 No.2

본 연구의 목적은 산림전용에 따라 발생되는 폐잔목의 임산바이오에너지 이용 가능량을 분석하기 위한 것이다. 최근 5년간(2001-2005) 연평균 약 7,806㏊의 산림이 타용도로 전용되고 있으며, 이로 인해 연평균 266,551㎥의 입목이 벌채되었다. 산림전용에 따른 폐잔목의 임산바이오에너지 이용가능량(바이오매스)을 분석한 결과, 지난 5년간 침엽수림의 경우 연평균 약 57,945ton, 활엽수림은 44,379ton으로 나타나, 우리나라에서 전체적으로 연간 102,325ton을 이용할 수 있는 것으로 분석되었다. 산림전용시 발생하는 단위면적당 이용 가능한 임산바이오에너지량은 매년 증가추세를 보였으며, 지난 5년간 연평균 발생량은 약 13.0ton/㏊으로 나타났다. This study aimed to assess biomass energy resources available from waste wood due to forest land conversion. Forest land area of 7,806㏊ on annul average during 2001-2005 was converted to other land use and the growing stock of 266,551㎥ was felled annually due to the conversion. Biomass energy potential of waste wood due to forest land conversion was estimated to 102,325 tons of biomass on annual average during 2001-2005 of which 57,945 tons were from coniferous forest and 44,379 tons were from broadleaved forest. Biomass energy potential per unit area per year increased for the same period and was estimated to 13.0 tons of biomass on annual average.

목질바이오매스를 이용한 액체(수송용) 에너지 이용과 개발 동향

김영숙(Yeong-Suk Kim) 한국산림바이오에너지학회 2008 산림바이오에너지 Vol.27 No.1

수송용 연료로서 국내외적으로 목질바이오매스가 요구되는 배경과 목질계 바이오연료에 대한 기술개발을 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째 목질바이오매스로부터 생산되는 수송용 바이오연료는 현재 미국 등지에서 상용화되고 있는 곡물(옥수수)에탄올에 비해 지속가능한 원료공급이 가능하고, 온실감소효과가 크며, 농산촌의 지역경제 발전 등 유리한 점이 많아 제2세대 수송용 연료로의 가능성이 매우 큰 것으로 고찰되었다. 둘째, 미국, EU 및 일본 등은 자국의 국가 에너지 안보를 위해 국산원료를 사용한 에너지 국산화와 온실가스 감축의 도구로 바이오에탄올 사용을 늘이고 있고, 공격적인 시장개발에 나서고 있다. 주요 선진국의 이러한 움직임은 전 세계 에너지 시장에 크게 영향할 것으로 고찰되었다. 셋째, 수송용 바이오연료의 주요 원료는 장기적으로 비식량 원료인 목질계 바이오매스일 것으로 전망되었다. 넷째, 목질계 수송용 연료에 대한 국내외 기술개발로드맵을 분석한 결과 미국과 일본은 바이오에탄올에, EU는 바이오에탄올과 BtL의 기술개발에 비중을 두는 것으로 분석되었다. 한편 국내에서는 목질계 바이오에탄올과 부탄올, 및 BtL에 대한 중장기적 기술개발 계획이 수립되어 있어 곡물보다는 목질계 원료에 대한 기대가 큰 것으로 분석되었다. The technology development and utilization outlook on the cellulosic biofuel for transportation were concluded as follows. Firstly, it was evaluated that the biofuel for transportation made from lignocellulosic biomass would be more likely a second generation of fuel for transportation compared to corn-based ethanol commercialized in many country including USA. It is due to the facts that lignocellulosic biomass has sustainable feedstock supply, reduction of greenhouse gas emission effects, and rural area economic development effects. Secondly, it was evaluated that US, EU, and Japan have planned goal to increase the bioethanol utilization to establish their national energy securities and reduce greenhouse gas and developed markets, which would greatly affect the entire world energy market. Thirdly, it was prospected that biofuel for transportation could be categorized into the food biomass based on 1st generation biofuel and the non-food biomass based on 2nd generation biofuel, and the later would be the main source for 2nd generation biofuel. Fourthly, it was reviewed from the RD&D(Research Demonstration & Development) Roadmap for cellulosic transportation biofuel that US and Japan emphasized bioethanol while EU stressed bioethanol and BtL in the mid and long term RD&D. It was also analyzed that the domestic RD&D Roadmap on cellulosic biofuel for transportation emphasized mid and long term development of cellulosic ethanol, butanol, and BtL and conclusively prospected that cellulosic biomass would be a main feedstock for biofuel internationally.

Enhancing Water Solubility of High-Molecule-Weight Lignin through Sulfomethylation

Liangliang An,Yong Sik Kim 한국산림바이오에너지학회 2019 산림바이오에너지 Vol.29 No.2

The water solubility and charge density of high-molecule-weight lignin were enhanced through sulfomethylation. Acetone lignin which is the high-molecule-weight fraction extracted from kraft lignin was reacted with CH₂O to and Na₂SO₃ to introduce sulfonic acid groups into lignin macromolecule. Gel permeation chromatography (GPC), Fourier-transform infrared spectroscopy(FT-IR), elemental analysis, and sulfonic acid group content analysis were performed to confirm the successful sulfomethylation of lignin. The thermal property, electrochemical property, and water solubility were further discussed. The results showed the highest content of sulfonic acid groups in sulfomethylated lignin is up to 1.481 mmol/g and its sulfur content is 1.9%. The number-average molecular weight was increased from 1850 g·mol<SUP>-1</SUP> to 2110 g·mol<SUP>-1</SUP> as a result of the introduction of sulfomethyl groups which was confirmed by the analyses of FT-IR. Although the thermal stability decreased slightly, the water solubility was increased from 6.5% to 49% and charge density was increased from 0.10 meq/ g to 4.81 meq/ g, which indicated the high-molecule-weight lignin is promising as a dispersant and plasticizer in concrete preparation.

소경재를 이용한 집성 arch재의 강도 특성 ( Strength properties of arch type laminated lumber produced from domestic small lumbers )

박준철,홍순일 한국산림바이오에너지학회 2001 산림바이오에너지 Vol.20 No.1

Alkaline Hydrogen Peroxide 전처리가 신갈나무의 탈구조화 및 효소당화에 미치는 영향

김종화(Jong-Hwa Kim),최준호(June-Ho Choi),조성민(Seong-Min Cho),김종찬(Jong-Chan Kim),이다송(Da-Song Lee),박상우(Sang-Woo Park),정한섭(Hanseob Jeong),최인규(In-Gyu Choi) 한국산림바이오에너지학회 2020 산림바이오에너지 Vol.30 No.1

본 연구에서는 alkaline hydrogen peroxide (AHP) 전처리를 통해 신갈나무(Quercus mongolica)의 탈구조화를 수행하였으며 이후 효소 당화를 적용하여 당 수율을 평가하였다. 반응온도는 저온(상온, 50℃), 고온(150℃, 160℃, 170℃) 2구간으로 설정하였으며 저온 구간의 경우 반응시간을 24시간, 고온 구간의 경우 반응시간을 10분으로 설정하였다. 과산화수소 농도는 2, 4, 8%(w/w)으로 변화를 주었으며 NaOH를 투입하여 pH를 11.3으로 유지하였다. AHP 전처리 결과 고형 잔사 내 헤미셀룰로오스와 리그닌이 분해되어 그 함량이 감소하였으며 헤미셀룰로오스의 경우 올리고머, 다당류의 형태로 액상에 유리되었다. 전처리 조건이 가혹해질수록 헤미셀룰로오스와 리그닌의 분해정도가 증가하였으며 동시에 셀룰로오스의 분해도 증가하였다. AHP 전처리 액상 내에는 포름산, 아세트산과 같은 유기산이 주로 생성되었으며 반응조건이 가혹해질수록 생성되는 유기산의 함량이 증가하였다. 한편, 효소 당화를 통한 당 수율은 리그닌의 제거정도가 높을수록 증가하였으며 반응온도 150℃, 8% 과산화수소 농도 조건에서 최대 78%의 당 수율을 보였다. In this study, oak wood (Quercus mongolica) was treated with alkaline hydrogen peroxide (AHP) to observe the degree of it’s structural deconstruction and AHP-treated oak wood was subjected to enzymatic hydrolysis to analyze glucose yield. AHP pretreatment was operated at several temperature conditions: room temperature(RT), 50, 150, 160, 170℃. Reaction time was set as followed; 24h for RT and 50℃; 10min for 150, 160, 170℃ and hydrogen peroxide concentration was 2, 4, 8%(w/w). The pH of the reaction solution was adjusted with aq. NaOH to ca. 11.3. After AHP pretreatment, contents of hemicellulose and lignin in solid residue were decreased. Degradation rate of hemiceelulose and lignin increased as reaction condition became severer. Organic acids such as formic acid and acetic acid were released into liquid hydrolysate and contents of organic acids also increased with the reaction severity. Enzymatic hydrolysis of AHP-treated oak wood revealed that glucose yield increased as lignin was more destructed. Maximum glucose yield (78%) in this research was accomplished in 150℃ of reaction temperature and 8% of hydrogen peroxide concentration.

국산 참나무屬 數種의 위스키 원액 저장용 목통으로의 활용성 평가

김남훈(Nam-Hun Kim),황원중(Won-Joong Hwang),최인화(In-Hwa Choi) 한국산림바이오에너지학회 2002 산림바이오에너지 Vol.21 No.2

위스키 숙성용 木桶으로서 한국산 참나무속 목재의 이용 가능성을 검토하기 위하여 도관직경, 방사조직 밀도, 방사조직 높이, 타일로시스의 존재 유?무 등 해부학적 특성과 알콜 침지 중의 밀도, 색농도 변화 및 흡수량을 조사하였다. 본 실험에 사용된 참나무속 목재는 모두 환공재였고, 단열방사조직과 광방사조직으로 구성된 복합방사조직을 가지고 있었으며, 방사유세포는 대부분이 평복세포였다. 타일로시스는 루부라참나무를 제외한 공시재 모두에서 존재하였다. 목재 밀도는 알콜 침적 후 많이 감소하였다. 알콜 색 농도는 떡갈나무와 갈참나무가 다른 수종보다 더 짙은 황갈색을 나타냈다. 흡수량은 변재가 심재보다 높았고, 특히 red oak가 white oak보다 더 크게 나타났다. 결론적으로 국산 참나무속 수종은 위스키 숙성용 木桶으로 사용될 수 있을 것으로 판단되었다.<br/> This paper describes experimental results on the utilization of some Korean oak woods for whisky aging barrel.<br/> Some anatomical characteristics as vessel diameter, ray spacing, ray height, existence of tyloses, water absorption and color change of alcohol during immersing of wood samples were examined. The oak woods used in this study were ring-porous. The type of ray was a compound ray consisted of uniseriate ray and broad ray. The ray parenchyma cells were almost procumbent, tyloses were presented in white oak(Quercus aliena, Quercus variabilis, Quercus dentata, Quercus mongolica), but absented in red oak(Quercus rubura). Density of wood samples decreased during immersing in alcohol.<br/> Alcohol color in Quercus dentata and Quercus aliena presented more darker than other samples. Water absorption of sapwoods was higher than that of heartwoods. Especially, red oak showed more higher water absorption than white oak. Consequently, Korean white oak woods can be used as the whisky aging barrel. <br/>