• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.217.2-217.2
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• 2010

자연 상태에서의 가스하이드레이트의 존재는 물의 빙점보다 높은 온도에서 가스 수송관이 막히는 사고가 관내에 생성된 하이드레이트에 의한 것으로 규명된 이후영구동토지역이나 심해저에 부존되어 있는 막대한 매장량으로 인해 매우 활발한 연구가 최근에 진행되고 있다. 가스하이드레이트는 수분의 량에 비해 대량의 가스를 함유하므로 인위적인 가스하이드레이트를 제조하기 위하여 여러 가지 연구 중 하이드레이트 반응을 촉진하는 촉진제(promoter)와 생성을 억제하는 억제제(inhibitor)를 찾는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 계면활성제와 고분자물질이 이들의 다양한 첨가제로 현제 사용되고 있다. 이러한 연구에서 메탄가스하이드레이트 형성에 영향을 미치는 대상물질로 선택한 DME(Dimethane Ether)는 산소 함유율이 34.8wt%인 함산소연료로 최근 신에너지로 부상하고 있으며, 해외 가스전 개발과 맞물려서 상용화단계에 들어와 있다. DME의 물리화학적인 특성으로는 상온의 온도에서 약5기압의 압력으로 액화 시킬 수 있다. 마취성이 강한 디에틸에테르와는 달리 마취성이 없을 뿐만 아니라 인체에 무해한 무색기체로 세탄가가 60가까이되어 경유(세탄가 55) 대체연료로 내연기관의 실증사업이 진행되고 있다. 이러한 특성을 갖고 있는 DME가 메탄가스 하이드레이트 생성에는 어떤 영향을 미치는지를 본 연구에서는 실험을 통해서 분석을 수행하였다. 실험과정에는 세 단계로 구분하여 진행하였는데 첫 번째 단계에서는 메탄가스만으로 하이드레이트 생성조건을 실험분석하였고, 두 번째 단계에서는 DME가스를 먼저 주입한후 동일 온도에서 메탄가스를 주입시켜 하이드레이트 생성 압력을 실험측정하였다. 마지막 단계에서는 DME가스를 약 두 배 정도 많이 주입한 후 동일 온도에서 메탄가스를 주입하여 하이드레이트 생성 압력을 측정하였디. 이러한 단계별 과정을 다소 온화한 $-5^{\circ}C{\sim}4^{\circ}C$의 온도 범위에서 반복적으로 수행하였다. 실험결과에서는 메탄만의 하이드레이트 형성보다 빙점($0^{\circ}C$) 이하의 온도 범위에서는 DME가 메탄하이드레이트 형성에 촉진제 역할을 하였고, 빙점 이상의 온도에서는 억제제의 역할을 하는 것으로 측정되었다. 또한 첨가된 DME의 양에 따라 촉진제의 역할과 억제제의 역할에 확연한 차이를 보였다. 추후 실험에서는 좀더 넓은 농도, 온도 및 압력범위에서 재현성 실험을 추가로 수행할 것도 제안한다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.21 no.3
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• pp.43-52
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• 2013

In this study, various influent sludge pre-treatment methods were adopted to investigate their effects on the sludge digestion and methane production in combined mesophilic anaerobic and thermophilic aerobic sludge digestion process. A lab-scale sewage sludge digestion process was operated during 4 phases using different feed sludge pre-treatment strategies. In phase 1, feed sludge was supplied without any pre-treatment. In contrast, in phases 2, 3 and 4, thermal, thermal-alkaline and long time alkaline treatment (7 days) were applied to influent sludge, respectively. With sludge pre-treatment, TCOD removal was drastically increased from 44% to 76% from phases 1 to 4, respectively. Also, pre-treatment of feed sludge significantly improved the methane production rate of MAD, showing an increment from 101 to 165-256mL/L/day. Meanwhile, TCOD removal and methane production at phase 4 were not increased, compared to those at phase 3. Based on the experimental results, it was concluded that pre-treatment of feed sludge significantly increases the efficiency of sludge digestion and thermal-alkaline method was the most effective method among the pre-treatment methods examined.

• Korean Journal of Microbiology
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• v.48 no.2
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• pp.125-133
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• 2012

Anaerobic digestion is an alternative method to digest food wastes and to produce methane that can be used as a renewable energy source. We investigated bacterial and archaeal community structures in a three-stage methane production process using food wastes with concomitant wastewater treatment. The three-stage methane process is composed of semianaerobic hydrolysis/acidogenic, anaerobic acidogenic, and strictly anaerobic methane production steps in which food wastes are converted methane and carbon dioxide. The microbial diversity was determined by the nucleotide sequences of 16S rRNA gene library and quantitative real-time PCR. The major eubacterial population of the three-stage methane process was belonging to VFA-oxidizing bacteria. The archaeal community consisted mainly of two species of hydrogenotrophic methanogen (Methanoculleus). Family Picrophilaceae (Order Thermoplasmatales) was also observed as a minor population. The predominance of hydrogenotrophic methanogen suggests that the main degradation pathway of this process is different from the classical methane production systems that have the pathway based on acetogenesis. The domination of hydrogenotrophic methanogen (Methanoculleus) may be caused by mesophilic digestion, neutral pH, high concentration of ammonia, short HRT, and interaction with VFA-oxidizing bacteria (Tepidanaerobacter etc.).

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.17 no.1
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• pp.98-108
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• 2006

본 연구에서는 이 단계 연속 바이오 수소/메탄 생산공정의 경제성을 조사하였다. 경제적 관점에서 다양한 수소 및 메탄 발효용 생물반응기를 비교 평가하였다. 이를 바탕으로 포도당으로부터 일 단계 수소발효를 위해 고온 trickling biofilter 반응기 (TBR, $100\;m^3$ 규모)를, 일 단계 반응의 부산물로 생성된 유기산과 알콜류의 이 단계 메탄전환을 위해 고온 upflow anaerobic sludge 반응기 (UASB; $700\;m^3$ 규모)를 선정하였다. 본 이 단계 공정의 수소생산 비용은 $$\;0.26/Nm^3$으로 계산되었고, 이는 고온 TBR 반응기만을 이용한 경우보다 약 30 % 낮았다. 이 단계 공정의 낮은 수소생산 비용은 높은 에너지 회수율과 낮은 슬러지 처리비용에 의한 것이었다. 생물학적 수소 생산공정의 경제성은 탄소원의 종류, 생물반응기의 형태 등 여러 인자에 의해 변경될 수 있으나, 본 연구결과는 향후 연구를 위한 유용한 기준으로 고려될 수 있다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.25 no.6
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• pp.780-787
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• 2019

As a carbon-free, green growth alternative, internal and external interest in hydrogen energy and technology is growing. Hydrogen was added to co-axial methane, methane-propane, and methane-propane-ethane diffusion flames, which are the main ingredients of LNG, to evaluate its effect on flame formation and combustion products. The variation in combustion products produced by adding hydrogen gradually to diffusion pyrolysis at room temperature and normal pressure conditions was observed experimentally by using a gas analyzer, and the shape of diffusion pyrolysis was observed step by step using a digital camera. The experimental results showed that the production volume of nitrogen oxides tended to increase and became close to linear as hydrogen was added to the diffusion pyrotechnic. This is because the relatively high temperature of heat insulation and fast combustion speed of hydrogen facilitated the production of thermal NOx. On the other hand, CO2 production tended to decrease as hydrogen was added to reduce the overall carbon ratio contained in the mixed diffusion flame of methane, methane-propane, and methane-ethane-propane. This means that the mixed fuel use of LNG-hydrogen in ships may potentially reduce emissions of CO2, a greenhouse gas.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.29 no.5
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• pp.613-619
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• 2018

In this study, various influent sludge pre-treatment methods and the internal recirculation of thickened sludge from effluents using a liquid/solid separation unit were adopted to investigate their effects on the sludge digestion and methane production in a combined mesophilic anaerobic and thermophilic aerobic sludge digestion process. A lab-scale combined sludge digestion process was operated during 5 phases using different feed sludge pre-treatment strategies. In phase 1, the feed sludge was pre-treated with a thermal-alkaline method. In contrast, in phases 2, 3 and 4, the internal recirculation of thickened sludge from the effluent and thermal-alkaline, thermal, and alkaline pre-treatment (7 days) were applied to the combined process. In phase 5, the raw sludge without any pre-treatment was used to the combined process. With the feed sludge pre-treatment and internal recirculation, the experimental results indicated that the volatile suspended solid (VSS) removal was drastically increased from phases 1 to 4. Also, the methane production rate with the thermal-alkaline pre-treatment and internal recirculation was significantly improved, showing an increment to 285 mL/L/day in phase 2. Meanwhile, the VSS removal and methane production in phase 5 were greatly decreased when the raw sludge without any pre-treatment was applied to the combined process. Considering all together, it was concluded that the combined process with the thickened sludge recirculation and thermal-alkaline pre-treatment can be successfully employed for the highly efficient sewage sludge reduction and methane gas production.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.3 no.2
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• pp.256-265
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• 1992

The kinetics for the oxidative coupling of methane over NaCl(30wt%)/ZnO(60wt%)/${\alpha}-Al_2O_3$ catalyst was investigated, and then the active oxygen species were discussed. The conversion rate of methane was measured at the atmospheric pressure with various combinations of partial pressure of methane and oxygen at temperature range of $650^{\circ}C{\sim}750^{\circ}C$, at conversions less than with 10%. These rate data were then used to verify the proposed Langmuir-Hinshelwood kinetic equation. The rate limiting step appeared to be the formation of the methyl radicals by the reactin of the adsorbed methane and the adsorbed oxygen, which were adsorbed on the different active sites of the catalyst. The activation energy of the methyl radical formation was estimated to be ca. 39 kcal/mol. From the kinetic studies, the oxygen species respolsible for the formation of methyl radicals was proposed to be diatomic oxygen such as $O{_2}{^{2-}}$ or $O_2{^-}$ on the surface.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.18 no.6
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• pp.618-624
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• 2007

thermochemical methane reforming consisting of two steps on Cu/Fe/Zr mixed oxide media was carried out using a fixed bed infrared reactor. In the first step, the metal oxide was reduced with methane to produce CO, $H_2$ and the reduced metal oxide in the temperature of 1173 K. In the second step, the reduced metal oxide was re-oxidized with steam to produce $H_2$ and the metal oxide in the temperature of 973 K. The reaction characteristics on the added amounts of Cu in Cu/Fe/Zr mixed oxide media and the cyclic tests were evaluated. With the increase of the added amount of Cu in Cu/Fe/Zr mixed oxide media, the conversion of $CH_4$, the selectivity of $CO_2$ and the $H_2/CO$ molar ratio were increased, while the selectivity of CO was decreased in the first step. On the other hand, the evolved amount of $H_2$ was decreased with increasing the added amount of Cu in the second step. The $Cu_xFe_{3-x}O_4/ZrO_2$ medium added with Cu of x = 0.7 showed good regeneration properties in the 10th cyclic tests indicating that the medium had high durability. In addition, the gasification of the deposited carbon in the water splitting step was promoted with the addition of Cu in the media.

• Journal of Animal Environmental Science
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• v.17 no.3
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• pp.197-204
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• 2011

During the process of anaerobic digestion, hydrolysis of substrate is the key factor determining methane production efficiency. The hydrolysis efficiency are directly affected by biodegradability of substrate. In this study, three types of pre-treatment methods were tested to enhance biodegradability effectiveness. By the application of blender and the Cavitation treatment, the SCODcr increased from 24,723 mg/l to 24.726~29,175 mg/l and to 25,589~26,456 mg/l, respectively. In case of ozone treatment, the SCODcr decreased from 24,723 mg/l to 22.540~23,988 mg/l. In batch experiment, there was a little improvement of the biochemical methane potential (BMP) by the blender and the cavitation treatment. In contrast, the BMP somewhat decreased by ozone treatment. This result shows that higher anaerobic digestion efficiency of livestock manure could be obtained through pre-treatment of substrate.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1415-1419
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• 2006

메탄을 탄소원 및 에너지원으로 이용하는 메탄산화균은 물질대사과정 중에 다량의 세포외 고분자물질인 Extracellular polymeric substances(EPS)를 생성하는데, EPS는 카르복실기와 같은 표면흡착 기능을 가지고 있어 생체흡착제로 사용이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 메탄산화세균을 이용하여 중금속인 Cd의 흡착성능을 파악하여 활성슬러지의 흡착능과 비교하고, EPS 농도별, pH별 흡착량의 변화를 실험한 후 Freundlich 흡착모델식에 적용하여 흡착공정의 기본적인 설계인자를 도출하고자 하였다. 실험에 사용한 메탄산화세균은 매립지 복토층 상부 토양에서 분리하여 실험실에서 대량으로 배양하였으며, EPS 생성을 위해 메탄을 Head space의 20%를 주입하고 $30^{\circ}C$, 150rpm에서 질소원이 부족한 조건으로 48hr 동안 배양하였다. Cd의 흡착실험은 용액의 pH를 3에서 8까지 변화를 주면서 활성슬러지와 메탄산화세균의 시간별 흡착능을 측정하였다. 또한 중금속의 농도별 흡착능을 측정하여 흡착평형 상수를 파악하였으며, 중금속 흡착 전, 후 미생물의 SEM 촬영, FT-IR 분석, 전자현미분석(EPMA)을 통하여 무기성분 분석 및 표면관찰을 수행하였다. 실험결과 메탄산화세균에 의해 생성된 EPS 물질은 중금속에 대한 강한 결합능력이 있으며, Cd에 대한 최고 흡착능은 26mg Cd(Ⅱ)/g VSS의 값을 보였다. 이러한 미생물의 EPS의 흡착능은 pH와 칼슘이온의 영향을 많이 받았으며, 메탄산화세균의 FT-IR 분석결과 EPS에는 sulfate ester, pyruvate 등과 같은 작용기와 amino sugar, carboxyl 작용기들이 많이 존재하여 활성슬러지에 비해 중금속의 흡착능이 높은 것으로 사료되었다.X>${\mu}_{max,A}$는 최대암모니아 섭취률을 이용하여 구한 결과 $0.65d^{-1}$로 나타났다.EX>$60%{\sim}87%$가 수심 10m 이내에 분포하였고, 녹조강과 남조강이 우점하는 하절기에는 5m 이내에 주로 분포하였다. 취수탑 지점의 수심이 연중 $25{\sim}35m$를 유지하는 H호의 경우 간헐식 폭기장치를 가동하는 기간은 물론 그 외 기간에도 취수구의 심도를 표층 10m 이하로 유지 할 경우 전체 조류 유입량을 60% 이상 저감할 수 있을 것으로 조사되었다.심볼 및 색채 디자인 등의 작업이 수반되어야 하며, 이들을 고려한 인터넷용 GIS기본도를 신규 제작한다. 상습침수지구와 관련된 각종 GIS데이타와 각 기관이 보유하고 있는 공공정보 가운데 공간정보와 연계되어야 하는 자료를 인터넷 GIS를 이용하여 효율적으로 관리하기 위해서는 단계별 구축전략이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 인터넷 GIS를 이용하여 상습침수구역관련 정보를 검색, 처리 및 분석할 수 있는 상습침수 구역 종합정보화 시스템을 구축토록 하였다.N, 항목에서 보 상류가 높게 나타났으나, 철거되지 않은 검전보나 안양대교보에 비해 그 차이가 크지 않은 것으로 나타났다.의 기상변화가 자발성 기흉 발생에 영향을 미친다고 추론할 수 있었다. 향후 본 연구에서 추론된 기상변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.는 초과수익률이 상승하지만, 이후로는 감소하므로, 반전거래전략을 활용하는 경우 주식투자기간은 24개월이하의 중단기가 적합함을 발견하였다. 이상의 행태적 측면과 투자성과측면의 실증결과를 통하여 한국주식시장에 있어서 시장수익률을 평균적으로 초과할 수 있는 거래전