• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.264-267
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• 2005

수소의 소규모 분산 생산 기술은 본격적 인 수소 인프라가 도입되기 전에 연료전지 자동차의 수소 충 전용이나 분산 발전형 연료전지의 수소 공급을 위해 필요하다. 생산 용량은 수소 기준으로 $10\~100 Nm^3/hr$ 정도로 현재로선 천연가스의 수증기 개질법이 가장 경제적인 공정으로 알려져 있다. 소규모 생산에 따른 열효율 저하를 줄이 기 위해 단위 공정들이 통합된 컴팩트 개질 시스템의 개발이 필요하다. 핵심 기술인 컴팩트 리포머의 국산화 기술 확보를 위하여 $20 Nm^3/hr$용량의 동심관형 리포머를 설계, 제작하였다. 내부구조는 제작의 단순화를 고려하여 중첩된 동심관이 배열되었고 압력 손실과 열웅력 발생을 억제하도록 유로를 배치하였다. 수증기개질 반응에 필요한 반응열은 리포머 본체에 부착된 버너를 이용하여 공급하였다. 성능 측정을 위한 부속 기기로 상온 흡착식 탈황기, 폐열 회수형 수증기 발생기, 반응물 예열을 위한 열교환기, 생성 가스 응축기를 설계 제작하여 전체 리포밍 시스템을 구성하였다. 반응 온도 $680\~720^{\circ}C$, 탄소 대 수중기 비(S/C ratio) $2.7\~3.2$ 조건에서 수증기 개질 반응을 수행하였다. 해당 반응 조건에서 메탄 전환율 $89\%$ 이상, 저위 발열량 기준 개질 열효율 $70\%$ 이상을 달성하였고 개질 생성가스 내 수소의 최대 유량은 $23.4Nm^3/h$였다. 개발된 리포밍 시스템은 고순도 수소 생산이 필요한 경우, 수소 수율 향상을 위한 고온 수성 가스 전화 반응기를 통합 가능하도록 열교환기 구성을 조정할 수 있으며 용융 탄산염 연료전지와 같이 고온형 연료전지의 경우 $550^{\circ}C$ 이상으로 개질 생성 가스를 공급하도록 구성할 수도 있다. 향후 리포머 본체의 개질 효율 향상 및 장치 소형화, 부속 기기의 최적화를 통한 전체 리포밍 시스템 개선, 스케일 업 설계를 위한 엔지니어링 설계 패키지 구성을 계획하고 있다.

• 유기물자원화
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• 제13권3호
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• pp.71-81
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• 2005

슬러지를 안정화시키기 위하여 가장 많이 적용되고 있는 공법은 혐기성 소화공법이라고 할 수 있다. 또한, 혐기성 소화는 유기성분의 효과적인 안정화와 동시에 메탄가스를 발생시켜 에너지로 이용 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 폐활성슬러지의 경우 미생물의 세포벽 때문에 일반적으로 저조한 혐기성 처리효율과 탈수능을 나타내고 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 많은 전처리공정들이 개발되거나 연구되어 왔다. 본 연구에서는 폐활성슬러지의 혐기성 소화효율과 탈수능을 향상시키기 위한 pulse power 전처리 연구를 pilot 규모로 수행하였다. Pilot plant는 기 수행된 실험실 연구결과를 바탕으로 설계 및 운전하였다. 본 연구에서는 pulse power 전처리에 의한 슬러지 특성변화를 평가하였으며, 특히 혐기성 소화시 미생물이 사용하기 용이한 기질의 증가를 의미하는 용존성 유기물질의 증가를 주요항목으로 평가하였다. 혐기성 소화조에서 발생하는 가스발생량과 메탄함량을 측정하여 혐기성 소화능을 평가하였으며, 슬러지 탈수능은 CST 및 비저항값의 측정을 통하여 평가하였다. 또한, 슬러지 처리공정에서의 전체적인 에너지수지를 계산하여 pulse power 전처리에 의한 에너지 회수율 변화를 평가하였다.

• 한국유기농업학회지
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• 제21권4호
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• pp.629-646
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• 2013

본 연구는 Terpenoid 함유 식물 추출물을 이용하여 in vitro 반추위 발효성상 및 메탄생성에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였다. 반추위액은 티머시(timothy)와 농후사료를 6:4의 비율로 급여한 반추위 cannula가 시술된 한우 암소에서 채취하였다. 본 실험에 사용한 식물추출물은 박하(Mint), 소나무(Pine), 삼나무(Japan cedar), 초피나무(Sichuan pepper), 편백(Hinoki cypress) 그리고 해송(Japanese black pine)을 사용하였으며, 반추위액과 McDougall buffer를 1:2의 비율로 혼합한 배양액을 0.3g 티머시와 식물 추출물(기질의 5%)이 담긴 50ml serum bottle에 혐기상태로 15ml를 분주하였다. Serum bottle은 $39^{\circ}C$, 150rpm으로 3, 6, 9, 12, 24, 48 및 72시간 동안 배양하였다. 실험 결과 pH 값은 점점 감소하였으며, 전 배양시간에 걸쳐 대조구보다 유의적(p<0.05)으로 높았다. 건물 소화율은 배양 3시간대는 Mint 처리구만 유의적(p<0.05)으로 높았으나, 이후 24시간까지 모든 처리구에서 유의성이 없었다. 총 가스발생량은 전 처리구에서 유의적(p<0.05)으로 낮았으며, 이산화탄소 발생량은 배양 12시간대까지 감소하였으나, 그 이후는 유의적 차이가 없었다. 메탄 발생량의 경우 24시간대에 대조구에 비해 모든 첨가구에서 유의적(p<0.05)으로 감소하였다. 미생물 성장량은 첨가구에 따라 각각 다른 양상을 나타냈으나 24시간대는 모든 처리구에서 유의적(p<0.05)으로 성장량이 감소하였다. 암모니아 측정량은 배양 12시간부터 첨가구에서 증가하는 경향을 보였으나 72시간대는 감소하였다. acetic acid 및 propionic acid도 대조구보다 유의적(p<0.05)으로 높은 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로 본 실험에 사용한 Terpenoid 함유 식물 추출물 6종 모두 소화율에 영향을 미치지 않으며 메탄저감 효과를 나타내었다. 특히 Mint 및 Pine 추출물은 총 VFA, acetic acid 및 propionic acid의 생성을 증가시켰으며 상기의 결과를 종합하였을 때, 반추위 발효성상에 악영향을 미치지 않으며 메탄 발생을 저감하는 식물 추출물로는 Mint 및 Pine이 적합하다고 생각된다.

• 한국가스학회지
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• 제6권1호
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• pp.38-45
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• 2002

가스 하이드레이트는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등과 같은 천연가스-성분이 물에 의해 포획된 얼움형태의 고체연료로서, 세계적으로 가스 하이드레이트 추정 매장량은 기존 화석연료 매장량에 비해 약 2배 이상인 것으로 예측되어 미래의 신 에너지 자원으로 기대되고 있다. 그러나 이러한 에너지 자원측면과는 반대로 파이프라인을 통한 가스 수송과정에서 형성된 하이드레이트는 유동저해나 배관손상을 유발 할 수 있는 요인으로 영구동토지연인 시베리아는 물론이고 북해와 멕시코만 등의 여러 유전이나 가스전에서 심각한 문제를 발생시키고 있다. 해저 가스 파이프라인이나 동토지역을 통과하는 가스 파이프라인에서는 관내 압력과 온도에 따라 하이드레이트가 생성될 수 있으며, 특히 송출압력을 높게 할 경우에는 파이프라인 안에 하이드레이트가 생성될 가능성은 더욱 높아져, 플러깅 형성에 의한 유동저해 및 배관손상이 예상된다. 본 연구에서는 실제 파이프라인 내부에서 하이드레이트로 인한 플러깅 생성 메카니즘을 규명하고 이에 대한 형성조건을 측정함으로써, 그 방지기준 및 방지책을 선정하는데 활용하고자 실험실 규모의 환상형 파이프라인 실험장치를 개발하려다. 개발된 실험장치를 통해 파이프라인에서의 하이드레이트 평형조건을 도출하고, 다양한 속도 및 압력 조건하에서 하이드레이트 플러깅 형성온도를 측정하였다 이를 통해 유통속도 및 압력, 온도에 관한 상관관계를 파악하고 그 경향을 도출함으로써 실제 가스 파이프라인에의 하이드레이트 플러깅 형성조건을 파악할 수 있었다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XII)
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• pp.374-377
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• 2003

본 연구는 각종 유기성 폐기물의 혐기소화시 혐기성 분해 특성에 대해 알아보고자 하였다. 실험에 적용된 유기성 폐기물의 종류는 음식폐기물, 축산폐기물, 농산부산물 이었으며 기질과 접종액을 1:1로 혼합하여 회분식으로 실험을 수행하였고, 이때 발효조내의 TS, VS, sCOD 변화 및 가스발생량을 측정하였다. 음식폐기물의 경우 실험초기에 혐기성 분해가 일어났으며, 농산부산물의 경우 실험 종반부에 혐기성 분해가 일어났다. 반면 축산폐기물의 경우 실험초기에 한차례 혐기성 분해가 이루어지고 종반부에서 다시 혐기성 분해가 이루어짐을 알 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제24권1호
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• pp.31-40
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• 2016

본 연구에서는 침출수 재순환 시스템을 적용한 중온 혐기성소화를 이용하여 음식물류 폐기물을 분해하여 메탄가스를 생산하였다. 실험은 $36^{\circ}C$로 유지되는 항온수조 내에 생물반응조와 침출수 저장조로 구성된 2개의 동일한 시스템(System A, System B)을 사용하였고, 생물반응조 하단 30 mm위에는 스크린이 있어 고액분리를 하여 침출수 저장조로 침출수를 이송하였다. 침출수 재순환은 매일 수행하였으며, 침출수 재순환 시에는 생물반응조 하단에서 침출수 저장조로 2.5 L를 30분간 이송한 뒤 다시 침출수 저장조에서 생물반응조 상부로 2.5 L를 30분간 주입하였다. 주입된 음식물류 폐기물은 수집되기 전 한 번 세척하였으며 반응조에 주입되기 전에 $36^{\circ}C$로 온도를 올렸다. System A에 49.1 g VS, System B에 54.0 g VS을 2주 간격으로 투입하였다. 저해인자로 측정된 항목은 $NH_4{^+}-N$과 염도였으며, 두 가지 항목의 농도 모두 시스템에 끼친 영향은 없는 것으로 나타났다. System A는 112일간, System B는 140일 동안 운전하였는데, 각 시스템에서 인발된 슬러지는 없었다. 음식물류 폐기물의 혐기성 소화를 통한 평균 메탄 발생량은 System A의 경우 0.439 L $CH_4/g$ VS, System B의 경우 0.368 L $CH_4/g$ VS로 나타났다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제54권5호
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• pp.363-368
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• 2012

본 실험은 in-vitro 실험을 통해 반추위 발효 성상에서 채소류 및 약용식물 중 사료 소화율을 저해시키지 않고 $CH_4$ 발생의 저감효과를 보인 마늘과 산사를 시험물질로 선정하여 섬유질배합사료로 공시한 후 $CO_2$ 및 $CH_4$ 발생량에 미치는 영향을 조사하기 위해 실시하였다. 시험기간은 3개월간 진행되었으며 반추위 cannula가 장착된 한우 암소 4두를 공시하였다. 호흡가스의 측정은 Hood-type chamber를 이용하여 다중가스검출기를 통해 24시간 동안의 호흡대사시험을 실시하였으며 챔버 내 환경온도는 $20^{\circ}C$를 유지하였다. 시험처리는 마늘과 산사를 첨가하지 않은 시판 섬유질배합사료를 급여한 대조구 (C), 마늘을 건물기준 0.5% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T1), 마늘을 건물기준 1% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T2), 산사를 건물기준 0.5% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T3), 산사를 건물기준 1% 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T4), 마늘 및 산사를 0.5%씩 혼합 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T5), 마늘 및 산사를 1%씩 혼합 첨가한 섬유질배합사료 처리구 (T6)으로 구분하였다. 실험결과 $CO_2$와 $CH_4$ 발생량은 전체적으로 대조구보다 낮았다. 산사를 0.5% 단일 첨가한 처리구 3에서 가장 낮았으며 (p<0.05) 시간당 발생패턴도 타 처리구들에 비해 가장 변화가 적었다. 다음은 마늘을 1% 단일 첨가한 처리구 2에서 낮게 나타났으며 (p<0.05), 사료급여 후 1시간동안 급격한 변화를 나타내다가 2시간 이후부터 차츰 감소하였으며 하루 중 변화패턴과 유사하였다. 마늘 및 산사분말의 혼합으로 $CH_4$ 저감의 시너지 효과를 보기 위해선 첨가수준에 따른 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 멤브레인
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• 제21권2호
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• pp.148-154
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• 2011

금속-세라믹 복합 분리막은 특히 석탄가스화 공정이나 메탄 개질에서 발생되는 혼합가스로부터 수소를 분리하기 위해 개발되어졌다. 수소투과 금속인 팔라듐과 세라믹 지지체로 $Y_2O_3$-stabilized $ZrO_2$ (YSZ)를 이용하여 cermet 수소분리막을 제조하였다. 이렇게 제조된 분리막은 팔라듐의 연속상이 잘 발달된 치밀 구조를 보였다. Pd/YSZ 분리막의 수소 투과량은 100% 수소를 흘려 0.5~2 atm에서 측정되었다. 수소 투과량은 $450^{\circ}C$, 2 atm에서 0.333 mL/$min{\cdot}cm^2$를 보였다. 수소 투과 후 분리막의 표면과 단면에서 균열이 형성되었다.

• 아시안잔디학회지
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• 제26권2호
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• pp.129-134
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• 2012

경기도 여주군의 R골프장에서 페어웨이 건설 시 토양조사 및 적절한 토양개량이 실시되지 않아 배수불량 지역이 발생하였다. 2003년과 2008년에 토양물리 화학성검사를 실시하여 배수불량의 원인 분석과 토양개량 실시여부에 대한 배수능력 개선 결과와 토양물리성 변화에 대한 분석을 실시하였다. 배수불량지역은 분석결과 표토 5 cm~8 cm 구간이 토양 경화로 인해 토양 물리성이 악화되어 약 3,000 Kpa의 높은 경도를 보였고, 그에 따른 낮은 투수율에 의해 토양 하부층으로의 배수능력이 저조하여 배수 불량의 직접 원인이 되어있었다. 반면 토양갱신구역은 토양 경도가 양호하며 깊이에 큰 영향 없이 1,500 Kpa 이하로 대체적으로 균일한 것으로 나타났다. 토양수분을 측정한 결과도 비슷한 경향을 보였는데 배수불량지역은 토양하부 5~15 cm 지역은 20~30%의 수분량을 보인 반면 토양개량이 성공한 지역은 8~12%의 이상적인 수분분포를 보였다. 또 토양개량을 실시한 지역이더라도 식재된 보식용 잔디의 식재층에 실트와 점토가 많이 함유되어 이식 지역의 토양과 식재층이 다르면 이식 후 토양층에 이질층이 형성되어 수분의 이동이 원활하지 못해 배수 불량의 원인이 되었다. 배수불량으로 인해 토양 내 토양이 환원 상태가 되면서 혐기성 미생물의 생육이 증가하고, 메탄가스가 55 ppm 정도로 축적되고 토양의 공기순환이 자유롭지 못해 식재된 잔디의 뿌리 생장에 악영향을 주어 결과적으로 잔디 생육이 불량하게 되는 연쇄적인 문제가 발생하였다.

• 유기물자원화
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• 제9권3호
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• pp.104-110
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• 2001

본 연구에서는 음식물 쓰레기의 혐기성 소화 슬러지의 탈수 효율을 증대시키기 위하여 응집제 및 응집보조제의 선정 및 탈수 특성을 규명하고자 하였다. 본 연구에서 사용한 혐기성 슬러지는 음식물 쓰레기를 $55^{\circ}C$에서 15일간 소화시켜 얻었으며 이 때의 평균 가스 발생량 및 메탄 함량은 각각 $1.1m^3/kg$ VS 및 63%였으며 소화액의 성상은 각각 pH 7.8, 총고형물 1.5%, CODcr 18,500mg/L이었다. 또한, TKN과 TP는 각각 2,800mg/L과 582mg/L이었으며 암모늄 이온과 인산이온은 2,077mg/L과 415mg/L이었다. 이러한 혐기성 소화액에 각종 응집제를 투입하여 응집 실험 결과, $FeCl_3$와 강양이온계 고분자 응집제만이 응집 효과가 있었으며 $FeCl_3$와 강양이온계 고분자 응집자의 적정 투입 농도는 각각 500mg/L과 50 - 100mg/L였다. 또한, $FeCl_3$ 500mg/L을 첨가하여 1차 얻은 혐기성 슬러지에 고분자 응집제의 농도를 달리하면서 CST(Capillary Suction Time)를 측정한 결과, 강양이온계 고분자 응집제 80mg/L을 혼합하였을 때 최적의 탈수 조건이 형성됨을 알 수 있었다.