• Journal of environmental and Sanitary engineering
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• v.13 no.1
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• pp.32-43
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• 1998

혐기성대상과정중 메탄생성균(methanogenic bacteria)에 의한 메탄생성시 주요 기질인 아세트산 (acetic acid)을 분해할 경우에 여러 가지 복합기질 중 아미노산 첨가에 의한 분해속도증가에 미치는 영향과 투입한 아미노산이 미생물에 의하여 생체량으로 합성되는 정도를 고찰하였다. 실험결과 메탄생성균은 glycine, serine, threonine, aspartic acid, trytophan 등의 혐기성미생물의 생체량합성에 필요한 물질을 투입할 경우에 아세트산의 분해속도가 증가하였으며, 여러 가지 아미노산을 혼합하여 주입한 결과 분해속도가 17% 향상되었다. 한편, 메탄생성균의 lysing에 의하여 생성된 유기물은 메탄이나 이산화탄소의 최종산물로 전환되기보다는 새로운 메탄생성균의 생체량을 형성하는데 직접 이용되었으며, 아세트산의 분해속도를 52% 증가시켰다. 단순기질(sole substrate)과 복합기질(complex substrate)의 분해는 미생물의 생체량합성에 필요한 여러 가지 중간대사산물간의 상호자극효과에 의하여 복합기질이 용이한 것으로 나타났으며, 유입기질내 활성이 강한 슬러지의 농도는 혐기성처리에 매우 중요한 부분을 차지하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2007.11a
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• pp.344-346
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• 2007

본 논문은 유동층반응기에서 메탄의 열분해에 의한 수소 생산과 탄소 생성에 대한 연구를 수행하였다. 환경에 대한 영향을 최소화한 상태에서 메탄의 전환반응을 메탄 분해촉매활성에 영향을 미치는 인자에 대하여 연구하였다. 측정된 압력요동특성치의 해석을 통하여 유동층 열분해촉매의 유동화현상을 측정하였으며, 유동화특성에 따른 메탄열분해능을 측정하였다. 메탄의 분해는 생성되는 수소를 이용하였다. 유동층의 이동성, $U-U_{mf}$, 마모, 비산유출 유동화가스의 효율밀도에 따른 영향을 연구하였다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.51 no.2
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• pp.1-6
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• 2009

Acetogen과 같은 일부 혐기성미생물은 소위 acetyl-CoA 경로에 의해 아세트산, 에탄올, 그리고 몇 가지 생화학 물질을 생산한다. 이 경로에서는 일산화탄소를 기질로 이용할 수 있다. 일산화탄소 이외에 수소가 이용될 수 있다. 즉 이들 미생물은 독립영양생물로서 이산화탄소와 태양광에너지를 이용하는 녹색식물과 비유될 수 있으며, 일산화탄소는 탄소원으로서 동시에 에너지원으로서 이용된다. 본 연구에서는 혐기성 소화액 중 아세트산을 생성하는 미생물이 존재한다고 가정하고, 일산화탄소와 수소가 주 가연성분인 합성가스를 공급하면 추가의 메탄이 생성가능성을 평가하였다. 혐기성 소화과정에서 발생되는 메탄은 주로 아세트산으로부터 만들어지므로 일산화탄소를 공급하는 경우 추가로 메탄이 생성될 것으로 추측할 수 있기 때문이다. 이를 확인하기 위하여 현재 운영중인 바이오가스 생산 설비로부터 얻은 혐기성 소화액을 생물반응조에 넣은 후, 합성가스를 순환-공급하여 가스 생산량의 변화 및 조성을 분석하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 일산화탄소만을 공급했을 때에는 이산화탄소의 생성으로 가스 생산량이 증가하였으나, 수소가 포함된 합성가스를 공급하였을 때에는 이산화탄소가 탄소원이로 소비되어 가스 저장도 내의 가스량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 가스화공정에 으해 얻어지는 합성가스는 온도와 가스 조성을 고러할 때, 바이오가스 생산을 위한 혐기성 소화조와 연계하면 소화조의 가온에 필요한 열을 공급할 수 있고 바이오가스 중 이산화탄소 농도를 낮추어 발열량을 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.18 no.1
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• pp.84-89
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• 2007

Direct decomposition of hydrocarbon (methane, propane) was studied using a thermal plasma to produce high purity hydrogen and carbon black. Thermodynamic equilibrium compositions were calculated based on the minimization of Gibb's free energy, and decomposition experiments were performed on the basis of calculation results. The purity of hydrogen was found to be depended strongly on the flow rate of hydrocarbon. The decomposition conditions for high purity hydrogen were investigated. The purity of hydrogen produced from methane decomposition was higher than that from propane. In the case of propane, it was investigated that by products such as methane, acetylene, and ethane etc., by radical recombination under thermal plasma were produced more than that of methane. Produced carbon blacks were characterized by material analyses, such as XRD, Raman spectroscopy, SEM, and particle size analysis. In both methane and propane decompositions, well-crystallized carbon blacks were produced and showed uniform and sphere-like morphologies. The size of carbon black synthesized from methane was observed to be smaller than that from propane.

• Clean Technology
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• v.12 no.3
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• pp.138-144
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• 2006

Conversion of methane to synthesis gas in a capacitive rf plasma at low pressure was experimentally studied. In this plasma, electrons which had sufficient energy-level collided with the molecules of methane or oxygen-containing gas, which were than activated and converted to synthesis gas. The effect of input power, various oxygen-containing gas and composition of the gas mixture were investigated. The conversion of methane reached up to 100%. In all cases, hydrogen and carbon oxide were produced as primary products, and other compounds was generated. The conversion of methane and the yield of hydrogen and carbon oxides were increased with increasing the input power. Depending on the oxygen-containing gases, the composition of synthesis gas was varied.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.10 no.1
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• pp.96-101
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• 2002

This research was conducted to find the optimal condition in codigestion of food waste and sewage sludge with various mixing ratios. The analysis of degradation characteristics were based on the variations of methane production as well as methane production rate (MPR). BMP values were getting higher as the addition of foodwaste increased. But the lag-phase were prolonged when the foodwaste was over 40%, Nonlinear regression was conducted with the cumulative methane production data. Not only thermophilic but mesophilic condition, 40% of foodwaste addition showed maximum MPR. Higher mixing ratio which is over 50% were unprofitable in gaining higher MPR values. The most important factor in thermophilic co-digestion was substrate concentration. But in mesophilic co-digestion, both substrate concentration the mixing ratio had major effects on MPR. The most probable reasons of the synergetic effects in co-digestion of foodwaste and sewage sludge were the balanced nutrient expressed as C/N ratio and increased kinetic constants of hydrolysis by the mixed co-substrates.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.11
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• pp.1198-1204
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• 2005

The objectives of this study were to isolate and culture methanotrophs and to apply them for biological removal of nitrogen and phosphorous. Methanotrophs (dominant species: Methylomonas methanica) were isolated from a landfill cover soil, cultured in a NMS medium, and analyzed to reveal their characteristics of growth and nutrient removal. The methanotrophs themselves can produce substantial amount of organic substances(as COD) including methanol, formaldehyde, and formate, as carbon sources required for denitrification. For instance, the production rate for methanol was $8\;mg/L{\cdot}hr$. Moreover, the analysis of nitrogen and phosphorous in the sludge suggested that the methanotrophs assimilate nitrogen and phosphorous as growth substances.

• Korean Journal of Agricultural Science
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• v.22 no.2
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• pp.134-142
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• 1995

In order to elevate the efficiency of methane fermentation using the paper mill sludge, this experiment was conducted at two temperature conditions($35^{\circ}C$ and $60^{\circ}C$), and overlooked the addition effects of ethyl acetate as a substrate, nickel as a constituent of $F_430$, and sulfur as a cell growth factor and reductant. The cellulose of paper mill sludge was degraded to lower molecular materials by heating at $60^{\circ}C$ and NaOH treatment. Methane forming rates were 4.8% from NaOH-treated paper mill sludge added with ethyl acetate, 16.5% with sodium sulfide, 19.8% with nickel trioxide, 31.9% with mixture, and 9.6% with control at $60^{\circ}C$, but 0.21% with ethyl acetate, 2.14% with nickel acetate, 3.02% with nickel sulfate, 3.34% with nickel trioxide and 0.62% with control at $35^{\circ}C$. Therefore, methane yield was increased by approximately 10-fold at $60^{\circ}C$ than $35^{\circ}C$, and fermentation liquid added with mixture(nickel trioxide+ethyl acetate+sodium sulfide) at $60^{\circ}C$ showed the medium pH(7.0), higher COD value and lower nitrogen content.

• Journal of Life Science
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• v.21 no.9
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• pp.1315-1322
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• 2011

This study was conducted to investigate the effects of several herbal extracts (obtusifolia, cinnamon, chinese pepper, licorice root) on the characteristics of rumen fermentation in vitro. Soybean meal was used as a substrate for fermentation in vitro. Herbal extracts were supplemented to media by 10% of the substrate. The substrates supplemented to Dehority artificial media with herbal extracts were fermented in 30ml serum bottles for 0, 3, 6, 9, 12 and 24 hr at $39^{\circ}C$. Cumulative gas production was significantly (p<0.05) greater in the herbal extract supplements than in the control, in the order of licorice root, chinese pepper, cinnamon and obtusifolia. Methane proportions of the herbal extracts were significantly (p<0.05) higher than that of the control. Licorice root extract supplementation resulted in the lowest methane proportion at 3 hr fermentation. Proportion of hydrogen was significantly (p<0.05) higher in the herbal extract supplements than in the control at 12 hr fermentation. Compared to the control, ammonia concentration in the licorice root was significantly higher at 3 hr fermentation, but lower at 12 hr fermentation (p<0.05). Based on these results, supplementation of the herbal extracts used in this experiment resulted in increased cumulative gas production and stimulating methane production in vitro rumen fermentation.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2007.05a
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• pp.526-529
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• 2007

본 연구에서는 일정선량(600kGy)에서 전자빔 에너지(0.7, 1, 2 MeV)를 달리하여 조사한 $Ni/g-Al_2O_3$ 촉매를 이용하여 세 가지 다른 종류의 합성가스 전환반응(메탄의 이산화탄소 개질반응, 메탄의 수증기 개질반응, 메탄의 부분산화반응)을 수행하였다. 전자빔 조사는 He 분위기, 실온에서 수행하였으며, 조사된 촉매의 표면상태 변화를 살펴보기 위하여 XRD, XPS 분석을 수행하였다. 고에너지 전자빔 처리된 $Ni/g-Al_2O_3$ 촉매의 표면 특성분석 결과 촉매 표면의 Ni종은 metallic Ni, NiO, $NiAl_2O_4$의 3가지 상태로 존재함을 알 수 있었으며, 전자빔 에너지 증가에 따라 촉매 표면의 전체적인 Ni 함량과 촉매 표면의 Ni 분산도를 나타내는 Ni/Al ratio가 증가하였다. 또한, 전자빔 에너지 증가에 따라 Ni에 결합된 산소가 더 크게 감소되어 표면에서 산소 vacancy가 증가하는 결과를 가져왔으며, 이는 결국 세 가지 Ni의 상태 중 metallic Ni과 $NiAl_2O_4$를 증가시켰다. 이러한 결과들은 메탄의 이산화탄소 개질 반응과 메탄의 수증기 개질반응에서 반응물($CH_4$, $CO_2$)의 전환율과 생성물(CO, $H_2$)의 수득율을 증가시켰으며 메탄의 부분산화반응은 반응의 특성상 메탄의 전환율은 증가하나 생성물인 CO, $H_2$는 오히려 감소하는 결과를 가져옴을 알 수 있었다.