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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 윤석인
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 원광대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수31
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메탄(CH4)은 지구온난화를 유발하는 주요 온실가스 중에 하나로, 습지의 담수(flooded) 토양과 같은 혐기적 환경에서 주로 생성된다. 미생물연료전지(MFCs)는 전기생산을 통해 토양의 혐기적 환경을 완화시킬 수 있고, 이에 따라 CH4의 생성 및 방출 그리고 양분 유효도에 영향을 줄 수 있다. 본 연구에서는 담수토양에서 미생물연료전지가 토양 환원상태 완화, CH4 생성 및 방출, 양분 유효도에 미치는 영향을 구명하고자 하였다. 처리구로는 대조구(Control), 미생물연료전지의 전극을 연결한 닫힌회로(MFC_closed), 전극을 연결하지 않은 열린회로(MFC_open)를 두었고, 157일 동안 상시 담수 환경에서 칼럼 실험을 하였다. 실험 기간 동안 MFC_open에서 전극자체의 효과로 CH4 생성 및 방출이 감소하였지만, MFC_closed에서 더욱 크게 감소하여 전자 전달 및 전기 생성에 의한 토양 환원상태의 완화 효과를 보여주었다. 대조구에 비해 MFC_closed 처리구의 CH4 생성량은 13% 감소하였고, 방출량은 67%로 더 크게 감소하였다. 이를 반영하여 CO2 생성은 대조구에 비해 MFC_closed 처리구에서 62% 증가하였으나, CO￢2 방출량은 오히려 70% 감소하였다. 이는 미생물연료전지의 작용으로 pH가 상승한 담수에 CO2가 포집되었기 때문이다. 토양 pH는 다른 처리구에 비해 MFC_closed 처리구에서 낮았고, 이는 전자전달에 의해 토양에서 전자가 산화전극으로 이동하는 반면에 양성자(H+)가 잔류한 결과이다. 이와 같이 MFCs에 의해 토양의 환원상태 완화 및 pH 증가와 같은 토양화학성의 변화는 토양 양분의 유효도를 증가시켰다. 대조구와 비교하여 MFC_closed 침출수의 N, P, Fe, Mn 등의 양분 농도는 각각 11%, 11%, 52%, 53% 증가하였다. 이와 같은 결과는 담수 논에 미생물연료전지 설치는 토양 환원상태를 완화시킴으로써 CH4 및 CO2 방출을 저감 시킬 수 있고 토양의 양분 유효도를 증가시킬 수 있음을 보여주었다.
목차
1. 서 언 32. 재료 및 방법 62.1 공시토양 62.2 담수토양 칼럼실험 82.3 분석 및 계산 112.4 통계분석 133. 결 과 153.1 담수토양에서 CH4 및 CO2 생성량 153.2 담수토양에서 CH4 및 CO2 방출량 193.3 칼럼토양의 담수 화학성 변화 233.4 칼럼토양의 침출수 화학성 변화 253.5 MFCs 설치 후 산화환원전위와 전기 발생량 변화 313.6 칼럼토양 깊이에 따른 화학성 변화 334. 고 찰 354.1 CH4, CO2의 생성 및 방출에 대한 MFCs 영향 354.2 MFCs 설치에 따른 양분 유효도 384.3 MFCs 설치에 의한 전력 생산 39
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