• 대한토목학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.185-192
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• 1990

본 연구에서는 주정폐액의 고율처리를 위하여 이상 UASB 공정을 시험하였다. 상분리는 반응조의 pH를 조절하므로써 가능하였다. 유입폐수의 SS 농도가 4.1g/l일 때 산형성조는 유기부하 16.5kg $COD/m^3.day$까지 운전이 가능하였고, 이때 산생성율은 3.9g HAc/l.day를 나타내었다. 메탄형성조는 유기부하 44kg $COD/m^3.day$까지 운전이 가능하였으며, 이때 COD 제거율은 80%이었고 비가스 생성율은 16.51/l.day이었다. 두 반응조에서 입상슬러지가 형성된 이후에는 알칼리도의 주입없이 메탄조유출수의 재순환으로 산형성조의 pH를 적절하게 유지할 수 있었다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제54권1호
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• pp.15-22
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• 2012

본 연구는 거세 한우의 비육 기간에 보리나 옥수수 위주의 농후 사료를 일당 증체량 0.7 kg/일에 필요한 TDN량 6.9 kg씩 급여하였을 때 장내 발효과정에 생성되는 메탄가스를 측정하는데 그 목적이 있다. 보리나 옥수수 급여구의 건물 섭취량은 차이가 없었으나 영양소별 섭취량은 보리와 옥수수의 영양성분의 차이에 의해서 보리 위주의 농후사료 급여구가 조단백질, 조섬유, 가용무질소물, 유기물, Neutral detergent fiber와 Acid detergent fiber의 섭취량이 유의적으로 섭취량이 높았고(p<0.05), 조지방과 조회분 섭취량은 옥수수 위주의 농후사료 급여구가 유의적으로 높았다(p<0.05). 각 영양소별 소화율은 보리나 옥수수 위주의 농후사료 급여 구 모두 건물, 조단백질, 조지방, 조회분 소화율에서 차이가 없었으나 조섬유, Neutral detergent fiber와 Acid detergent fiber 소화율은 보리 위주의 농후사료 급여 구에서 유의적으로 높았다(p<0.05). 호흡가스 발생량은 옥수수 위주의 농후사료를 급여했을 때가 산소 소모량 6.4% (p=0.32), 이산화탄소와 메탄생성량은 각각 15.4% (p=0.09)와 16.8% (p=0.09) 높은 경향이 나타났고, 메탄 배출계수는 보리나 옥수수 위주의 농후사료 급여 시 각각 43.6 (kg/Head/Year)과 50.9 (kg/Head/Year)로 산출되었다. 메탄전환계수는 보리와 옥수수 위주의 농후사료를 급여하였을 때 총에너지 섭취량은 각각 35.9 Mcal/d와 35.5 Mcal/d씩 섭취했고 메탄으로 손실된 에너지는 12.2 Mcal/d와 14.9 Mcal/d로 메탄가스 생성에 의한 메탄전환계수는 보리 위주의 농후사료 급여 구에서 4% (0.04 Ym)이었고, 옥수수 위주의 농후사료 급여 구에서 5% (0.05 Ym)로 나타났다. 따라서 위의 결과는 우리나라 한우의 사양 실정에 맞게 적용한 실험으로 향후 축산분야의 온실가스 저감을 위한 사양체계 및 메탄배출계수 산출연구에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 농업생명과학연구
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• 제51권4호
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• pp.97-109
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• 2017

본 시험은 항염에 효과가 있다고 알려진 식물 추출물의 첨가가 반추위 발효와 메탄 생성에 미치는 영향을 알아보기 위해 in vitro 실험을 수행하였다. 항염과 항산화 효과가 있는 산뽕나무, 뽕나무, 예덕나무, 오동나무, 방아풀과 은행나무 6종을 선발하였다. 반추위액과 McDougall buffer 혼합액 15mL과 티모시 0.3g, 각각의 추출물을 기질의 5%로 넣고 $39^{\circ}C$에서 3, 9, 12, 24, 48 그리고 72시간 배양하였다. 항염 효과가 있는 식물 추출물의 첨가는 반추위 발효 성상(pH, 건물소화율, Glucose 농도, 암모니아 농도, 단백질 농도, 미생물 성장량, 휘발성지방산)에는 영향을 미치지 않았다. 총 가스 발생량은 각기 다른 양상을 보였으며, 이산화탄소 발생량은 48시간대에서 예덕나무와 방아풀에서 대조구에 비해 유의적(p<0.05)으로 높았다. 또한 메탄 발생량은 배양 초기에는 대조구보다 첨가구에서 유의적(p<0.05)으로 감소하였으나, 발효가 진행될수록 대조구에 비해 첨가구에서 더 많은 메탄이 발생하였다. Polyphenol과 flavonoid는 은행나무 추출물구에서 가장 높았다. 본 시험의 결과에서 항염에 효과가 있는 식물 추출물을 in vitro 반추위 배양액에 첨가하였을 때, 반추위 발효에는 영향을 미치지 않았고, 메탄은 초기 발효에 저감 효과가 있는 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.397-397
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• 2022

오늘날 급격한 인구증가 및 도시화로 인해 음식물류 폐기물 발생량이 크게 증가하였으며, 음식물류 폐기물에서 발생되는 음폐수의 적절한 처리방안에 대한 관심이 증가하였다. 혐기성 소화(Anaerobic digestion; AD)는 음폐수의 바람직한 처리방법으로 알려졌지만, 긴 처리기간 및 공정 불안정 등의 문제로 개선이 필요하며, 그 중 기존 AD에 보조 반응조를 추가한 보조 미생물전기화학적 혐기성소화(Auxiliary bioelectrochemical anaerobic digestion; ABEAD)가 적절한 개선방안으로 제시되었다. 하지만 아직 20 L 이상 용량에서의 연구는 이뤄지지 않았으며, 따라서 본 연구에서는 100 L의 용량에서 ABEAD의 성능향상을 평가하고 규모증가에 따른 성능변화를 비교하였다. 반응조는 AD와 ABEAD로 구성되었다. 유효용량 100 L, 유기물부하율 4 kg/m³/d, HRT 20 days 및 중온소화(35℃) 조건으로 운전하였으며, AD는 기계적 교반, ABEAD는 기계적 교반 및 펌프를 통한 bulk 용액 순환이 이뤄졌다. ABEAD의 전극재질은 SUS304를 사용하였고, 0.4V의 전압을 공급하였다. 성능비교는 pH, 휘발성지방산(Volatile fatty acids; VFAs), 유기물제거율 및 메탄 생성량을 비교해 수행하였다. 실험결과 AD는 pH 및 VFAs가 각각 평균 7.37 및 3,880 mg/L, ABEAD는 각각 평균 7.5 및 2,870 mg/L로 VFAs의 빠른 처리를 통해 공정안전성 향상되었고, 유기물제거율 및 메탄생성량의 경우 AD는 각각 평균 65.8 % 및 85.1 L/d, ABEAD는 각각 평균 76.1 % 및 108.1 L/d로 유기물의 빠른 처리 및 메탄전환이 이루어져 비교적 큰 규모에서도 ABEAD의 성능향상이 나타남을 확인하였다. 또한 이전 소규모 연구들과 비교를 통해 규모에 따른 성능향상폭을 비교했을 때에도 큰 차이가 나지 않는 것으로 판단되며, 따라서 ABEAD는 BEAD 기술의 상용화 및 적용에 적합한 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.129.1-129.1
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• 2010

석탄가스화로부터 얻어진 합성가스는 CO, $H_2$가 주성분으로, 그 자체를 연료로 사용하여 발전을 하거나 또는 적절한 정제, 분리 및 합성을 통해 다양한 원료물질을 생산할 수 있다. 이러한 석탄의 청정 사용 기술은 최근의 에너지 분야에서 많은 관심을 불러일으키고 있는 고유가 현상 및 석유자원 고갈에 대비할 수 있는 현실적인 방법의 하나로 여겨지고 있다. 석유를 대체할 에너지원으로서 석탄을 이용하는 다양한 응용 방법 중의 하나로 가스화 반응을 통해 발생하는 합성가스를 이용한 SNG 제조 공정을 들 수 있는데, 이는 석탄 등의 고체 시료를 이용하여 메탄이 주성분인 연료가스를 생산하는 것이다. SNG(Synthesis Natural Gas 또는Substitute Natural Gas)는 합성천연가스 또는 대체천연가스로 불리어지는데 주로 석탄의 가스화를 통해 얻어진 합성가스(syngas 또는 synthesis gas)인 CO, $H_2$를 촉매에 의한 합성반응을 통해 얻을 수 있다. SNG 합성 반응(메탄화 반응)은 보통 수성가스 전환 공정과 가스 정제 공정을 거친 합성가스를 $CH_4$로 전환하는 것으로 석탄을 이용한 SNG 제조 공정에서 가장 핵심 공정인 메탄화 반응은 높은 발열반응으로 주로 니켈 촉매를 사용하며 $250{\sim}400^{\circ}C$에서 반응이 이루어진다. SNG 합성 반응은 공급되는 합성가스의 조성($H_2$/CO 비), 공급되는 합성가스의 유량과 반응기에 충진된 촉매의 부피와의 관계를 나타낸 공간속도, 반응온도 등의 조건에 따라 반응 특성이 달라질 수 있다. 가스화 반응을 통해 생성되는 합성가스를 이용한 SNG 합성반응(메탄화 반응)의 특성을 파악하기 위하여 Lab-scale 규모의 고정층 반응기를 이용하여 Ni 함량이 다른 2종류의 촉매를 대상으로 반응온도 및 압력에 따른 CO 전환율, $CH_4$ 선택도, $CH_4$ 생산성 변화를 파악하였다. 실험 결과 반응기의 온도가 350도 이상의 조건에서 CO 전환율은 99.8%이상, $CH_4$ 선택도는 90.7%이상으로 나타났으며, 공간속도가 2,000 1/h 이상의 조건에서는 $CH_4$ 생산성이 500 ml/g-cat, h을 만족하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.683-687
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• 2006

본 연구에서는 혐기성 소화에서 aeration이 수소생성에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 혐기성 소화슬러지를 0, 1, 3, 6, 12, 24 시간 동안 aeration 실시 후 glucose(20 g/L)를 기질로 이용하여 batch test를 실시하였다. Aeration 시간이 길어질수록 메탄가스가 감소하고, 수소가스가 증가하였으며, 6시간 동안 aeration을 실시한 반응조에서 가장 높은 수소 생성율(570 ml/L)을 나타내었다. 연속운전의 경우 aerated reactor는 메탄가스의 생성 없이 수소가 지속적으로 발생하였으며, non-aerated reactor의 경우 낮은 pH와 짧은 HRT만으로는 메탄 생성균의 활성을 완전히 저해할 수 없었다. 그러나 미생물관점에서의 보다 명확한 규명을 위해 향후 연구가 추가적으로 진행되어야 하며, 현장 적용성을 고려한 aeration 처리의 최적조건 도출도 이루어져야 할 것이다.

• 생태와환경
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• 제34권4호통권96호
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• pp.261-266
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• 2001

이산화탄소 농도가 증가할 때에 북구 이탄 습지에서 나타나는 생지화학적 변화과정을 살펴보았다. 표면 식생을 포함한 온전한 코어를 북웨일스의 이탄습지로부터 채취하여, 높은 이산화탄소농도(700ppm)와 자연상태 (350ppm)환경에서 4개월간 배양하였다. 배양 후, 화학적인 저해제를 이용하여 습지 토양에서 미량기체의 생성과 소비를 측정하였다. 메탄의 경우, 불화메탄($CH_3F$)를 이용하여 메탄 산화율을 결정하였고, 질산화와 탈질작용을 측정하기위해 아세틸렌($C_2H_2$)저해 방법을 적용하였다. 이를 위해, 먼저 각 측정 방법을 습지 시료에 적합하도록 최적화 시켰고, 둘째로 두 수준의 이산화탄소에서 배양한 시료에 이 방법들을 적용하였다. 높은 이산화탄소 농도는 메탄의 생성량을 증가 시켰으나(210대 $100\;ng\;CH_4 g^{-1}\;hr^{-1}$), 메탄 산화의 양도 증가시켜서 (128대 $15\;ng\;CH_4 g^{-1}\;hr^{-1}$) 결국에는 순메탄 방출량에는 변화가 없었다. 아산화질소의 경우에는 증가된 발생량이 탈질 보다는 질산화 과정에서 생성된 것으로 사료된다. 이러한 변화들은 높은 이산화탄소 하에서 조류의 성장이 증가되어 야기된 것으로 추측된다.

• 공업화학
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• 제18권2호
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• pp.136-141
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• 2007

본 연구에서는 열플라즈마를 이용하여 클로로메탄 즉 사염화탄소($CCl_4$), 삼염화탄소($CCl_3H$), 이염화탄소($CCl_2H_2$)를 분해하는 실험을 수행하였으며 열플라즈마분해공정의 특성에 대한 연구를 진행하였다. Factsage program을 이용하여 열역학적 평형조성을 알아보았으며, 또한 Gas chromatography를 이용하여 농도, 캐리어 가스의 유량 및 quenching 속도등 세가지 변수의 변화에 따른 분해율을 살펴보았다. 실험 결과 92%이상의 높은 분해율을 얻었다. FT-IR을 이용하여 최종 생성물을 확인한 결과 중성 분위기에서는 주로 카본, 염소, 염화수소가 생성되었고 산화 분위기에서는 카본의 생성이 억제되었으며 주로 이산화탄소, 염화수소, 염소가 생성되었다. FT-IR생성물에 대한 분석과 Factsage program에 의한 온도 분포 별 생성된 라디칼 및 기타 입자의 종류와 결부하여 이에 따른 분해 메커니즘에 대해 알아보았다. 분해 경로는 주로 라디칼에 의한 산화반응과 전자 부착에 의한 분해 반응으로 이루어짐을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권1호
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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.

• 공업화학
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• 제5권4호
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• pp.580-587
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• 1994

고정층 상압 유통식 반응기에서 메탄의 전화율 10% 미만의 범위에서 $Na^+(50wt%)/MgO$ 촉매를 사용하여 반응온도 710, 730, 750, 770, $790^{\circ}C$에서 메탄과 산소의 분압을 변화시켜 가면서 메탄의 oxidative coupling반응을 수행하여 이산화탄소와 에탄의 생성속도를 구하고 curve fitting으로 속도식을 증명하였다. Langmuir-Hinshelwood, Rideal-Redox, Eley-Rideal형 반응 메카니즘 중에서 Langmuir-Hinshelwood형 반응 메카니즘이 실험 결과와 가장 잘 일치하였으며, $CH_3{\cdot}$의 생성에 관여하는 산소종은 촉매 표면의 $O_2{^-}$ 또는 $O_2{^{2-}}$으로 제시할 수 있었고, 이때의 활성화 에너지는 약 39.3kcal/mol이었다. 또한, curve fitting결과 $CO_x$을 생성하는 산소의 화학 양론계수 x는 약 1.5이었으며, 이로부터 $CH_3{\cdot}$의 일부가 표면산소에 의해서 산화반응을 거쳐 $CH_3O_2{\cdot}*$ 형성을 추측할 수 있었다.