• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권4호
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• pp.589-593
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• 2016

미생물연료전지(Microbial Fuel Cell; MFC)는 전기화학활성미생물로 불리는 미생물을 촉매로 이용하여, 유/무기물의 산화환원 반응을 통해서 전기에너지를 생산할 수 있는 장치이다. 단일 MFC에서 발생하는 낮은 전기생산량을 극복하기 위해, 다수의 형태의 MFC를 직렬 또는 병렬로 연결하는 방법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 6개의 단위 막전극접합체(Separator Electrode Assembly; SEA)로 구성된 침지평판형과 직립평판형 MFC 스택을 운전하였다. 단위 MFC와 MFC 스택의 전기발생량을 비교하였으며, 이를 통해서 MFC의 최적 스택기술을 확보하기 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 모든 SEA가 산화전극부를 공유하고 있는 침지평판형 MFC의 경우, 직렬과 병렬을 함께 사용할 경우, 단일 연결 방식을 사용하는 것보다 전압의 손실이 더 크게 나타났으며, 단일 연결방법 중 병렬연결 하는 것이 손실을 최소화 할 수 있는 것으로 나타났다. 직립평판형 MFC의 경우, 산화전극부를 공유하고 있는 SEA만 직렬 연결할 경우에는 전압의 손실이 크게 나타났으며, 산화전극부를 공유하고 있는 SEA간에 병렬 연결 후, 병렬 연결된 SEA를 직렬연결하는 방식이 전압의 손실을 최소화 할 수 있을 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제29권2호
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• pp.31-38
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• 2021

본 연구는 미생물전기분해전지를 이용하여 도축부산물의 처리 가능성을 평가하였다. 도축부산물 희석액을 772, 1,222, 1,431 mg COD/L의 농도로 반응조에 주입하였으며 각 유입농도에서 인가전압 변화 (0.3, 0.6, 0.9 V)에 따른 COD 제거 및 메탄가스 발생 특성을 평가하였다. 메탄가스 발생량은 유입 COD 농도 1,431 mg/L와 인가전압 0.9 V 조건에서 최대치를 얻을 수 있었다. 모든 인가전압 조건에서 주입농도가 증가할수록 COD 제거율이 증가하였으며 평균 COD 제거율은 62.3~81.1% 이었다. 돼지 간은 난분해성 성분이 많아 혐기성소화에 적절하지 않은 기질이나 미생물전기분해전지의 생물전기화학반응을 통해 잠재적 메탄 수율의 80%인 129~229 mL/g COD의 높은 수율을 얻을 수 있었던 것으로 판단된다. 향후 반응조 형상 및 운전조건 최적화 등을 통하여 기질의 소화속도와 소화율을 보다 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제26권4호
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• pp.53-61
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• 2018

혐기성소화(AD)는 폐활성슬러지의 유기물함량을 바이오가스로 전환할 수 있는 가장 널리 이용되는 공정 중 하나이다. 그러나 현재 전통적인 혐기성소화에 의한 실제 메탄수율은 이론적인 최대 메탄수율에 미치지 못하기 때문에 메탄수율을 높일 수 있는 방안의 지속적인 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 폐활성슬러지로부터 메탄수율을 높이기 위해 생물전기화학 혐기성소화조를 이용하여 혐기성소화슬러지와 생슬러지의 혼합비율(3:7, 5:5)에 따른 메탄수율 및 유기물제거 효율에 미치는 영향에 관하였다. 그 결과 생물전기화학 혐기성소화 슬러지의 혼합비가 3:7과 비교하여 5:5일 때 가장 높은 메탄수율 294.2 mL $CH_4/L$(0.63배 증가)과 52.5%(7.5% 증가)로 유기물제거효율을 가지는 것으로 나타났으며 pH, 알칼리도와 VFAs의 농도도 안정적으로 유지되었다. 이러한 결과는 혐기성소화 슬러지의 혼합비의 증가는 생물전기화학 혐기성소화조의 안정적인 성능유지를 위해 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제32권3호
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• pp.412-417
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• 2015

2차 오염이 없는 물리적 선박 평형수 처리 장치의 조합별 비교를 통하여 비교적 우수한 조합을 밝혀내는 것이 본 연구의 목적이다. 2008년 IMO에서는 선박 평형수 문제를 제제하기 위해 배출 선박 평형수 내 미생물의 농도를 일정 농도로 규제하게 되었다. IMO 규제 농도를 맞추기 위한 멸균 방법으로는 약품을 이용한 화학적 처리, 전기분해를 통한 차아염소산 처리, UV나 오존 및 플라즈마를 이용하는 방법, membrane을 이용하는 방법 등이 있다. 하지만 어느 방법이나 부분적으로 2차오염이나 선체부식 및 살균효율 등의 단점을 가지고 있는 실정이다. 아울러 이런 단점들을 피해가면서 조류와 미생물을 효율적으로 멸균 시킬 수 있는 방법은 현재까지 미비한 실정이다. 본 연구에서 적용된 처리장치는 전단응력을 이용하여 2차 오염을 발생시키지 않으면서 조류와 미생물을 살균시킬 수 있는 물리적 살균처리장치이다. 본 연구에서는 이 장치의 다양한 type별 조합으로 실험하여 살균 가능한 최저 회전속도에 따른 최고 유량 등을 규명하여 상업적 처리 장치의 설계를 위한 기초자료로 삼고자하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권8호
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• pp.41-48
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• 2023

미생물에 의한 탄산칼슘 침전(MICP)은 생물학적 기술로 지반의 공학적 특성을 향상시키는 개량공법이다. 본 논문에서는 식물 생장에 MICP 약액의 농도가 미치는 영향을 분석하였다. 큰김의털 종자를 주문진 표준사로 채워진 식물 용기에서 생장시킨 다음에 표면 처리법으로 MICP 약액을 살포하였다. 실험 결과는 MICP 약액이 처리된 식물의 줄기 생장은 무처리 식물과 비교하여 억제되었다. MICP 약액으로 인한 토양의 화학적 성분 변화를 분석하기 위해 pH와 전기전도도를 측정하였으며, pH는 MICP 약액 처리와 상관 없이 모든 경우에서 pH 7에 가까운 중성상태를 보였지만, 전기전도도는 MICP 약액의 농도가 높을수록 증가하였다. MICP 처리 과정에서 발생한 이온들이 식물 뿌리 주변 토양의 삼투압을 증가시켜 식물 성장에 필요한 물과 양분의 흡수를 저해하였고, 궁극적으로 식물 생장을 억제하였기 때문이다.

• 유기물자원화
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• 제27권4호
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• pp.51-59
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• 2019

실험실 규모 회분식 미생물전기분해전지 반응기 (유효부피 20 mL)를 이용하여 수소가스 생산 및 식종기간 특성을 조사하였다. 총 6 cycle 동안 0.9 V를 인가하여 식종슬러지 혼합 비율 (혐기성소화 슬러지:50 mM PBS)에 따른 수소생산 및 식종기간을 분석한 결과 혼합비 1:1 반응기에서 9.8-20.9 mL 수소를 생산하였으며, 수소함량은 66.8-79.6%로 가장 높게 나타났다. 식종기간에 있어서는 혼합비 1:1 반응기 기준으로 약 12일 정도부터는 수소생산 및 전류밀도가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 혼합비 1:2, 1:3, 1:4 반응기의 경우 cycle (2-6 cycle)에 따라 수소가스 생산량이 3.7-7.1 mL, 농도 5.8-65.8%로 변화하였으며, 혼합비 1:5, 1:6, 1:7 반응기의 수소가스 생산량은 0.5-0.7 mL, 농도 1.8-7.1%로 나타나 최대 혼합비 1:4까지 식종하는 것이 적합할 것으로 판단된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.141-141
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• 2017

국제해사기구(International Maritime Organization)는 선박 평형수로 인하여 발생하는 환경문제를 방지하기 위하여 지난 2004년 선박 평형수 관리 협약을 제정하였고, 2016년 핀란드의 비준함에 따라 2017년 9월 8일부터 발효될 예정이다. 이 협약에 대응하기 위하여 선박 평형수 처리기술이 개발되어 승인이 되었다. 이중 수중방전을 이용한 기술은 화학약품의 첨가 등이 없어 경제적이고 내부에서 발생하는 OH라디컬, 자외선, 충격파, 전기장, 오존 등에 다양한 요소들에 의하여 수처리가 가능하고, 중화를 위한 첨가제 등이 필요없어 친환경적이다. 본 연구에서는 부산 항만 근처연안에서 채취한 바닷물을 대상으로 수중방전을 이용한 방법을 연구하였다. 실험방법은 그림1과 같이 Point to Point 방식의 전극을 꾸몄고, 용액은 1L이며, 전압은 8kV, 30kHZ로 가해주었다. 광학분석장비(OES)를 이용하여 수중방전시 발생되는 빛 분석을 하였다. 실험결과 OES분석 결과 살균작용하는 OH 라디컬이 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 실험 도중 시료를 채취하여 $35^{\circ}C$ 48시간동안 배양하였다. 배양 결과 시간이 경과함에 따라 미생물의 개체가 그림 2와 같이줄어두는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국잡초학회지
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• 제31권1호
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• pp.8-23
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• 2011

유기농 재배에서 이용되고 있는 잡초방제 기술 및 연구 동향을 검토하고 앞으로 방향을 제시하기 위하여 화학적 방제를 배제하고 기계적 방제, 경종적 방제, 생물적 방제를 포함한 종합방제 기술에 대한 문헌을 정리하고 분석하여 유기농업에서의 새로운 잡초 관리방안을 전망하고자 하였다. 물리적 방법은 기계적 방법, 열, 광선, 전기충격, 압축공기, 로봇잡초방제기술, 그리고 경종적 방법은 멀칭, 경운, 윤작, 피복식물, 경합을 이용한 방법이 포함된다. 생물적 방제는 미생물제초제, 대량증식 생물제제, 광역 생물제제, 상호대립억제물질 등이 개발되거나 또는 이용되고 있다. 유기농재배에서 성공적인 잡초방제를 위하여 물리적 방법과 경종적 방법은 제초제 사용이 제한된 조건에서 가장 중요한 잡초방제 수단이므로 기계적, 경종적 방법을 근간으로 하고 생물적 방법이 조화롭게 보완되는 종합잡초관리방법이 요구된다. 그리고 유기농 재배에서 수익을 창출하고 적합한 장기적 잡초관리 방안을 도출하기 위하여 잡초관리 결정에 도움이 되는 모델의 개발도 필요하다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권9호
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• pp.17-23
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• 2009

자외선 살균기술을 바탕으로 한 수처리 분야에 대한 관심이 최근 증가하고 있다. 수처리분야에서 살균처리방식의 효율은 유체 살균챔버나 살균강도 그리고 미생물의 불활성역학에 따라 수처리 성능이 결정된다. 광산화법에 이용되는 빛은 주로 자외선이 이용되며 매우 깨끗하고 높은 에너지를 가지고 있어 화학살균방법에 비해 잔류물이 없고 높은 안정성으로 최근 관심이 높아지고 있다. 그러나 자외선살균방식은 조사시간과 조사량에 직접적인 영향을 받아 이를 위한 최적의 설계가 이루어져야 한다. 본 연구에서는 유수살균장치의 챔버 내의 자외선 램프와 유수에 대한 3D-CFD discrete ordinates model 모델을 제시하고 이를 시뮬레이션을 통해 설계방식의 최적화 여부를 검증하고 향후 유수형 자외선살균방식의 시뮬레이션방법을 제안하고자 한다.

• 한국물환경학회지
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• 제32권3호
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• pp.297-302
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• 2016

Microbial electrochemical technology (MET) has recently been studied to improve the efficiency of a traditional anaerobic digestion (AD). The purpose of this study was to investigate the impact of MET in the system when MET was combined with traditional AD (i.e., AD-MET). Electrodes used in the MET were Cu coated graphite electrodes. They were supplied with a voltage of 0.3 V. AD started to generate methane in 80 days. But AD-MET started to generate methane from the initial operation after the system started. It was observed that AD-MET reached steady state faster and produced higher methane yield than AD. During the steady state, the average daily methane productions in AD and AD-MET were 2.3L/d and 4.9L/d, respectively. Methane yields were 0.07-CH₄/g‧CODre in AD and 0.25L-CH₄/g‧CODre in AD-MET. In AD-MET, the production rates of total volatile fatty acids (TVFAs) and soluble chemical oxygen demand (SCOD) were 0.12 mg TVFAs/mg VS‧d and 0.35 mg SCOD/mg VS‧d, respectively. They were significantly (p < 0.05) higher than those in AD. However, the concentrations of residual TVFAs in both systems were not significantly (p > 0.05) different from each other, confirming that methane conversion in AD-MET was greater than that in AD.