• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.19 no.2
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• pp.28-35
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• 2016

천연가스, 셰일가스 및 바이오가스의 주성분인 메탄은 지구온난화 가스로, 감축대상인 동시에 차세대 탄소 자원으로 주목을 받고 있다. 기존의 화학적 메탄전환방법은 대규모 설비투자가 요구되는 규모의 경제가 적용되어 소규모 한계 가스전에는 활용이 어렵다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 최근에 생물학적 전환법이 대안으로 고려되고 있다. 메탄자화균은 메탄산화효소(methane monooxygenase)를 이용하여 상온 상압에서 메탄을 탄소원으로 사용하여 생장할 수 있다. 따라서 메탄자화균의 메탄 대사경로를 기반으로 대사공학을 활용하면 메탄으로부터의 다양한 종류의 고부가가치 산물 생산이 가능하다. 본고에서는 메탄자화균을 이용한 메탄의 바이오전환 기술의 현황 및 전망에 대하여 논의하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Applied Microbiology Conference
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• 1979.10a
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• pp.240.2-241
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• 1979

이태리의 Volta(1776)가 식물성 유기물을 혐기성으로 처리하면 메탄가스가 발생된다는 사실을 발견한 이래 많은 연구자들이 메탄가스에 관심을 가졌으며 1896년 영국의 Exeter에서는 분뇨의 메탄가스로 처음 가로등을 설치하였다. 그 후 메탄가스를 이용하기 위한 여러가지의 연구와 이용시설이 개발되어 양차 세계대전중에는 연료난에 직면한 독일, 영국 불란서의 농민들은 인축분뇨로 메탄가스를 생산하여 연료 및 전기, 자동차 및 트럭타의 연료로 사용하였고 특히 독일은 당시 유럽의 메탄가스연구의 중심지였다. 그러나 종전후에는 전후의 평화와 아랍국가들의 oil boom으로 대체에너지로서의 메탄가스이용 연구는 한때 관심이 적었으나 메탄발효(혐기성발효)는 에너지를 생산할 뿐만아니라 분뇨, 도시의 오수 및 공장폐수의 공해처리와 폐자원의 활용면에서 오늘날 메탄가스의 이용연구는 세계적으로 열을 올리고 있는 연구분야이다.

• Microbiology and Biotechnology Letters
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• v.45 no.3
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• pp.185-199
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• 2017

Methane, which is emitted from natural and anthropogenic sources, is a representative greenhouse gas for global warming. Methanotrophs are widespread in the environment and play an important role in the biological oxidation of methane via methane monooxygenases (MMOs), key enzymes for methane oxidation with broad substrate specificity. Methanotrophs have attracted attention as multifunctional bacteria with promising applications in biological methane mitigation technology and environmental bioremediation. In this review, we have summarized current knowledge regarding the biodiversity of methanotrophs, catalytic properties of MMOs, and high-cell density cultivation technology. In addition, we have reviewed the recent advances in biological methane mitigation technologies using methanotrophs in field-scale systems as well as in lab-scale bioreactors. We have also surveyed information on the dynamics of the methanotrophic community in biological systems and discussed the various challenges pertaining to methanotroph-related biotechnological innovation, such as identification of suitable methanotrophic strains with better and/or novel metabolic activity, development of high-cell density mass cultivation technology, and the microbial consortium (methanotrophs and non-methanotrophs consortium) design and control technology.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.23 no.3
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• pp.78-84
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• 2015

The aim of this study was to evaluate methane emission flux based on spatial methane concentration using laser methane detector, and geospatial methodology (Inverse distance weighting) at a landfill. The obtained results showed that the spatial methane concentrations were in good agreement with the methane emission fluxes. Thus, it was concluded that the methane emission flux could be derived from spatial methane concentrations. In addition, the results of the geospatial calculations showed that 12.85% of the total area contributed more than 42.21% of total flux. This suggested that the geospatial methodology might be essential in chamber method to determine accurate methane emission fluxes from landfills.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.218.1-218.1
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• 2010

천연가스를 대체하며 21세기 신 에너지원으로 기대되고 있는 메탄 하이드레이트가 주목을 받게된 것은 1930년대 시베리아의 화학 플랜트에서 고압의 천연가스 수송용 파이프라인이 막히는 사고가 빈번하게 발생하여 그 원인을 조사한 결과, 파이프 내에서 가스와 물이 결합하여 하이드레이트를 형성하고, 그것이 파이프의 내벽에 부착되어 파이프를 막고 있다는 것으로 밝혀지면서 천연가스 하이드레이트가 주목을 받게 되었다. 또한 메탄 하이드레이트의 경우 46개의 물분자에 8개의 메탄가스 분자가 포획된 구조로, 그 분자식은 $CH_4{\cdot}5.75H_2O$이다. 따라서 메탄가스와 물의 이론적 용량비가 216:1로써, 표준상태에서 $1m^3$의 메탄 하이드레이트는 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해된다. 만약 이와 같은 특징을 역으로 이용할 경우 메탄을 주성분으로 하는 천연가스를 물에 포집시켜 인공적으로 하이드레이트를 제조할 수 있기 때문에 천연가스 수송 및 저장의 수단으로써 그 중요성이 커지고 있으며, 액화수송보다 18-24%의 비용절감이 이루어진다고 보고하였다. 그러나 인공적으로 메탄 하이드레이트를 제조할 경우 가스 포집율의 예측이 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 동일한 조건에서 메탄 하이드레이트 형성의 반복성 실험을 10회 수행한 결과 과냉도가 클수록 최대최소차이가 줄었고 또한 교반을 시킬 경우도 최대최소차이가 줄어 들었다.

• KSBB Journal
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• v.18 no.6
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• pp.473-478
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• 2003

The purpose of this study is to look for the optimal conditions of methane production. The conditions tested for methane production enhancement were temperature, pH, carbon source, nitrogen source, and inhibitor which can affects methane production. As a result, optimal conditions for methane production were 30$^{\circ}C$, neutral pH, methanol as a carbon source, NH$_4$Cl as a nitrogen source. 2-Bromoethanesulfonic acid was used as an inhibitor which can affects methane production. Existence in broth less than 10mM, inhibited methane production. Organic acid measurements revealed that formic acid exists in broth as majority.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.699-702
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• 2009

가스하이드레이트(Gas Hydrate)는 특정한 온도와 압력조건하에서 물분자로 이루어진 공동 내로 메탄, 에탄, 프로판 등의 가스가 들어가 물분자와 상호 물리적 결합으로 형성된 외관상 얼음과 비슷한 고체 포유물로 자연상태에 존재하는 하이드레이트의 주 성분이 메탄(Methane)인 경우가 대부분인 까닭에 메탄 하이드레이트라고도 불린다. 표준상태에서 $1m^3$의 메탄하이드레이트는 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해된다. 그러나 메탄 하이드레이트를 인공적으로 만들경우 물과 가스의 반응율이 낮아 하이드레이트 생성시간이 상당히 길고 가스 용해율도 낮다. 따라서 하이드레이트를 빨리 만들며 가스충진율도 증가시킬 수 있는 방법으로 가스 흡착성이 있는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube)를 기계적 분산방법인 초음파 분산(Dispersion)과 화학적 개질에 의한 분산방법인 산화처리분산을 사용하여 탄소나노튜브와 산화탄화나노튜브를 순수한물에 분산하여 나노유체를 만들고, 나노유체와 메탄가스를 반응시켜 메탄하이드레이트를 생성시키는 실험을 수행하였다. 나노유체와 순수한물의 상평형(Phase Equilibrium)은 비슷하였으며, 탄소나노튜브를 0.0005Vol%를 분산한 나노유체와 순수한물의 메탄가스 소모량의 비교한결과 나노유체의 가스소모량의 순수한물보다 ${\Delta}T_{sub}$=0.5K에서는 2배 ${\Delta}T_{sub}$=9.7K에서는 1.6배 증가하였다. 또한 산화나노유체와 나노유체의 메탄 가스소모량은 산화나노유체가 0.01 ~ 0.02mol정도 높았으나 그 효과가 미미하였고, 교반기를 사용하여 RPM300으로 교반시켰을 경우 역시 메탄 가스소모량은 큰 차이가 없었으나 산화나노유체의 경우 메탄 가스소모량이 나노유체보다 급격히 증가함을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.622-625
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• 2005

본 연구의 목적은 동해 울릉분지 천부퇴적층의 공극수와 메탄의 특징 및 상호작용을 규명하는데 있다. 울릉분지에서 채취한 코어에서 공극수를 추출하여 분석한 결과, 공극수의 황산염 농도가 퇴적물의 심도가 증가할수록 감소하며, 감소하는 경향은 크게 세 가지 (직선성, concave down, upward kink)로 나뉨을 알 수 있었다. 이는 모든 코어에서 황산염 환원작용이 일어나고 있음을 지시한다 황산염 농도의 수직적 구배를 이용하여 SMI (sulfate-methane interface) 심도를 계산하면, 남부울릉분지가 북부울릉분지보다 낮은 값을 갖는다. 반면에 메탄 농도는 퇴적물의 심도가 증가할수록 전반적으로 증가하며, 공간적으로는 남부 울릉분지가 북부울릉보지보다 높다. 또한 남부울릉분지에서 메탄가스 농도는 SMI 심도 아래에서 급격히 증가한다 메탄가스의 탄소 안정동위원소$(\delta^{13}C)$ 분석 값들은 대부분 $-60\%_{\circ}$이하로서 이는 메탄가스가 열기원 보다는 박테리아기원임을 지시해준다 또한 남부 울릉분지에서 메탄의 탄소 안정동위원소 분석 값들은 메탄농도가 증가할수록 낮은 값을 보여 주는 데 이러한 결과들은 남부 울릉분지에서 무산소 메탄 산화작용이 일어나고 있음을 지시하고, 메탄의 상향 분산 (diffusion)량이 북부 울릉분지보다 많이 일어난다는 것을 의미한다. 공극수내 황산염 이온 농도 구배와 메탄가스 농도를 종합적으로 고려할 때, 울릉분지에서 가스하이드레이트의 부존가능성은 북부 울룽분지보다 남부 울릉분지가 높은 것으로 추정된다.

• Korean Journal of Microbiology
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• v.46 no.4
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• pp.319-325
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• 2010

The purpose of this study is to investigate the soil compositions, methane production, the number of methanogens, and the community structure of methanogens in rice paddy soils and dry field farming soils in the summer and autumn seasons. As a result of the analysis of soil compositions, any regular tendency to increase or decrease has not been found in most soil samples due to the change of seasons. It has also been found that more methanogens exist in the rice paddy soil that utilize organic farming practices and emptiness farming practices than in the dry field farming soil. The fewer numbers of methanogens utilizing the acetate have been found than those of the methanogens utilizing the hydrogen or the formate. In an experiment of methane production, the methanes increased for two weeks when the acetate was added, but they continued to increase for seven weeks more when the formate and the hydrogen were added. In the phylogenetic analysis using the mcrA gene, the methanogens had diverse clusters in the rice paddy soil, whereas the methanogens were concentrated only in a few clusters in the dry field farming soil.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.21 no.3
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• pp.91-102
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• 2016

The spatio-temporal variations of the dissolved methane concentration were investigated and the methane budget was estimated in the Nakdong Estuary in January, September, and November of 2014. Dissolved methane showed seasonal variation (21~874 nM) with high concentration in summer due to enhanced temperature and fresh water discharge. Decreasing trends of dissolved methane from the river to the estuary were consistent in all seasons showing the main source of the estuarine methane is river discharge. However, the decreasing trends were modified seasonally due to the local sources such as organic-rich sediments in intertidal zone or near the estuarine barrage. Dissolved methane concentration in the Nakdong Estuary was high, compared to other estuaries probably due to the well developed wetland in Nakdong-river system and stagnation effect from barrages and dams. Dominant sink for the Nakdong estuarine methane was outflux into the atmosphere. Relatively long residence time (produced by barrier island and estuarine dam) in the estuary might provide the enough time for the outgassing.