• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.27 no.3
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• pp.5-13
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• 2019

This study is conducted to investigate the effects of anaerobic treatments of swine manure slurry alone and combination of livestock manure slurry and fruit pomace on biogas production. Anaerobic co-digestion was evaluated in mesophilic tank reactors for 96 day-incubation period. The organic matter loading of anaerobic digestion was 1 kg of volatile solids(VS) per $1m^3{\cdot}day$. The highest methane production was achieved from the combination of swine manure slury and mandarin pomace(70:30) treatment, whereas the lowest daily and cumulative methane yields was observed in swine manure slurry alone treatment. More than two-fold increase in bio-gas and methane production was obtained by combination of livestock manure slurry and mandarin pomace treatment, compared to the swine manure slurry alone treatment. The co-digestion of livestock manure and fruits pomace has advantages to enhance the production of methane gas, compared to digestion of swine manure slurry alone.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.127-127
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• 2017

우리나라 음식물 폐기물은 수분함량 및 유기물 함량이 높기 때문에 부패와 악취, 침출수의 원인이 된다. 하지만 이를 혐기 소화 처리한다면 구성성분에 따라 60-80%가 생분해되어(한국유기성폐자원학회, 2001) 친환경적으로 처리가능하고, 혐기소화 결과물로 발생한 메탄가스를 대체에너지로 사용할 수 있어 유기물을 효과적으로 처리할 수 있다. 그러나 유기성 폐기물은 계절 및 지역에 따라 구성성분의 비가 다르며, 성분 중 지방 함량이 많을 때 바이오가스 생산이 지연되어 생산효율 감소의 주된 원인이 된다(Kafle and Kim, 2013). 전국음식물 폐기물 중 지방함량이 높은 어육류의 발생량은 3차 조사(환경부, 2008)에 비해 2배 이상 증가하였고, 향후 음식 섭취의 서구화로 인한 육류 소비가 증가할 것으로 예상된다(환경부, 2013). 따라서 본 연구는 지방함량이 높은 유기물의 효율적 처리를 위해 지방산 종류에 따라 포화 불포화 지방산을 포함하는 부산물의 혐기소화 능력 및 바이오가스 생산 성능을 구명하는데 목적이 있다. 본 연구 결과, 불포화 지방산 함량이 높은 수준인 부산물의 바이오가스는 629.96-749.14 mL/g VS 이며, 포화 지방산 함량이 높은 수준의 부산물은 560.18-715.43 mL/g VS 였다. 불포화 지방산 함량이 25.31%-46.26%로 많아질수록 초기 순응기간은 13일에서 25일로 증가하였고, 총 바이오가스 생산량의 90%가 생산되는 기간인 T90은 57일에서 72일로 증가하여 바이오가스 생산 속도가 감소한 것으로 판단된다. 포화 지방산은 함량이 24.10-48.74%로 증가할수록 초기 순응기간의 변화는 없었고, T90은 69일에서 62일로 감소하였다. 또한 불포화 지방산이 많은 유기물은 모두 바이오가스 생산 과정에서 2단계의 지연현상을 보였지만, 포화지방산은 함량이 증가하여도 1단계의 지연현상을 보였다. 이러한 차이는 두 지방산에 관여하는 미생물의 차이(Diana, 2007)와 불포화 지방산의 굴곡된 형태가 지방산과 미생물이 상호 작용 방식에 악영향 미치기 때문으로 판단된다(Diana, 2013). 결론적으로, 두 지방산의 소화 방식은 차이가 있으며, 불포화 지방산 함량이 많은 유기물은 탄수화물 함량이 많은 유기물을 10% 이상 혼합하여 지연상을 감소시킬수 있다(Kim, 2017). 포화 지방산 함량이 많은 유기물은 초기 지연 현상 해결을 위한 연구가 추가적으로 요구된다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.19 no.3
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• pp.63-72
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• 2011

Benzalkonium chloride is most widely used in S. Korea as a disinfectant in livestock husbandry. Inhibition of biogas potentials were investigated with three different doses of benzalkonium chloride in swine slurry. The system was operated at batch mode. The inhibition rates were 10%, 30~40% and >70% at the dose of 10ppm, 40ppm and 80ppm, respectively assuming it was zero percent in case of no dose. Enzymatic activities were analyzed to determine the enzymatic type which was inhibited by benzalkonium chloride. The acid phosphatase, alkaline phosphatase and protease were shown negatively correlated with biogas potential. Correlation of ${\alpha}$-glucosidase and biogas potentials was observed not high (p<0.01, r=-0.426) while benzalkonium chloride (r=-0.853, p<0.01) and acid phosphatase (p<0.01) with biogas potentials were significantly and negatively correlated. The effect of benzalkonium chloride on Escherichia coli were also evaluated by disc diffusion method. As increase of benzalkonium concentration, inhibition zone of anaerobic bacteria was extended. It revealed that benzalkonium chloride significantly deteriorated biogas potential through inhibition of acetogenic bacteria.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.110.2-110.2
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• 2011

바이오가스 생산은 현재 정부에서 추진하고 있는 저탄소 녹색성장으로 인해 더욱 그 가치의 중요성이 부각되고 있다. 스웨덴 Scandinavian Biogas Fuel AB(SBF) 사의 바이오 가스 생산 기술을 이용함으로 소화효율을 개선하고 바이오가스 발생량을 극대화하였다. 전국 403개 공공하수처리시설 중 소화조가 설치된 처리시설은 65 개소이며 이중 57 개소에서 총 64개 소화조를 운영 중이다. 하지만 국내 소화조의 효율은 유입수질 저하, 운영, 관리 미숙으로 인해 전진국의 1/4 수준으로 에너지 이용률이 미미한 편이다. 환경부는 2010년부터 에너지 이용, 생산사용 확대, 추진을 위해 하수처리시설별 이용 가능한 에너지 잠재력의 종류, 양, 지역 내 수요자, 공급자 의 현황 규모 등을 정리해 2012년부터 에너지 이용사업 확대를 추진한다. SBF의 기술을 바탕으로 하수처리시설에서 들어오는 하루 슬러지 $1370m^3$와 음식물쓰레기 180t을 함께 처리하며 바이오가스 생산량을 더욱 늘렸다. 각 $7,000m^3$의 달걀모양(egg shape) 소화조 2개를 운영하며 생 슬러지와 음식물 쓰레기 처리 후 바로 소화조로 투입, 혐기 소화하는 방식이며 슬러지 최종처분방법은 탈수 후 소각된다. 반입되는 생 슬러지의 평균 TS 1.7%, VS 63% 이며 농축 후에는 평균 TS 9%, VS 75% 이다. 또 소화조로 들어가는 음식물 쓰레기는 평균 TS 8%, VS 85% 이며 소화 후 평균 TS 3.6% VS 59% 이다. 그리고 소화조의 pH는 7.3~7.8,유기산의 농도는 150mg/L~350mg/L, 가스발생량은 하루 평균 $26,500Nm^3$이며 소화효율은 평균 67%이다. 혐기성소화는 산소가 없는 무 산소 상태 에서 분해 가능한 유기물을 분해시켜 메탄으로 전환시키고 우리는 현재 이 가스를 소화조 가온에 사용하고, 판매하고 있다. 소화효율을 높이기 위하여 가온과 교반이 행해지는데 가온방식은 직접가온방식(증기주입식)과 간접가온방식(열교환방식)이 있다. 그중 우리는 간접가온방식을 채택하여 소화효율을 높였고 일반중온 혐기소화온도보다 약간 높은 $38^{\circ}C$로 운전한다. 그리고 일반적으로 알려진 교반방식인 가스교반, 기계교반, 이 둘은 병행한 교반이 아닌 독자적인 방법을 이용, 소화조 내의 슬러지가 정체되어 교반되지 않는 부분을 최소화 하였다. 이때 미생물이 투입되기 힘든 소화조 아래 쪽 으로도 고루분포 되어 슬러지를 이용 하게 되고 소화조 상하부의 온도차가 $1^{\circ}C$ 이하로 거의 완벽한 교반상태를 보여 줌 으로써 소화효율을 최대한으로 한다. 더욱이 소화일수 부족으로 인한 전반적 소화효율 저하가 발생하지 않도록 input과 output 조절을 통한 적정소화일수 20~25일을 최대한 맞추어 운전하여 소화조 설계용량의 평균 90%를 활용하고 있다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.19 no.4
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• pp.66-73
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• 2011

Objective of this study was to investigate the effect of biogas production to different systems and feeding stocks. For the biogas production through operating the temperature phase anaerobic digestion(TPAD) with different feeding stocks, the stage state of biogas production with 70% of methane concentration in the thermophilic digestion tank with co-digestion of food waste and swine manure(40 : 60) was delayed at 3.5 times, but its mesophilic tank was short for 5 days as relative to the swine manure. The cumulative methane production in the thermophilic digestion tank with co-digestion of food waste and swine manure was started with greater than its swine manure at 60 days after digestion periods. However, its mesophilic tank with swine manure was great at 3 days after digestion periods. For aspect of anaerobic digestion processes with swine manure, it was appeared that the stage state of biogas production rate in TPAD was shorter than the two phase anaerobic digestion system.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.513-513
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• 2009

최근 바이오디젤의 원료로 미세조류가 많은 관심을 끌고 있다. 미세조류는 물, 이산화탄소와 태양광을 이용해 광합성 성장이 가능하며, 지질(오일) 성분이 풍부하여 바이오디젤의 원료로 이용할 수 있다. 미세조류는 단위 면적당 오일 생산량이 곡물류의 50-100배 이상이며, 이산화탄소를 기질로 이용하므로 온실가스 직접 저감이 가능하다. 또한 배양시 비경작지나 황무지를 사용할 수 있으므로 기존 식용작물과 경쟁하지 않으며, 하수, 해수, 폐수 등 다양한 물자원을 이용할 수 있다. 본 연구에서는 고농도 $CO_2$에 내성을 지닌 Chlorella sp. KR-1을 대상으로 1 L 규모 기포탑 광생물반응기에서 균체 성장 및 지질(바이오오일) 합성에 대한 $CO_2$ 농도, 가스 공급속도, 질산염 농도 등 환경 및 영향 조건의 영향을 조사하였다. 가스 공급속도 0.4 L/min에서 $CO_2$ 농도를 0.03-20% 범위에서 조사하였을 때 최대 균체성장은 $CO_2$ 10%에서 관찰되었다. 균체내 지방산 함량은 $CO_2$ 농도 0.03%에서 가장 낮았고, 5-20% 범위에서는 $CO_2$ 농도 증가에 따라 감소하는 경향이 관찰되었다. 가스 공급속도를 0.2 L/min에서 0.8 L/min으로 증가시켰을 때 최대 균체농도는 0.6-0.8 L/min의 범위에서 관찰되었고, 생체내 최대 지방산 함량은 0.4 L/min에서 관찰되었다. Nitrate 농도 1-20 mM 범위에서 최종 균체농도는 nitrate 농도 증가에 따라 10mM까지 증가하였으나 그 이상에서는 증가하지 않았다. 반면 지방산 함량은 nitrate 농도 증가에 따라 감소하는 경향이 관찰되었다. 본 실험에서 얻은 최대 지방산 생산량은 1,100 mg/L이었으며, 주요 지방산은 C10:0(1.7%), C16:0(28.5%), C18:0(11%), C18:1n9c(25.9%), C18:2n6c(26.3%), C18:3n3(6.6%)이었다. 현재 100 L 규모 광생물반응기에서 석탄발전소 배가스($CO_2$ 12-15%, SOx 50ppm, NOx 100ppm)를 이용한 바이오오일 생산 실험이 진행 중이다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.28 no.1
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• pp.83-95
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• 2020

The economic issue of the period of return versus investment has emerged to efficiently utilize the thermal energy of public resource recovery facilities using waste and private thermal source facilities using BIO-SRF. Accordingly, the optimum temperature and pressure facilities are required beyond the traditional designed, constructed and operated. In this study, we analyzed current energy output by different heat and pressure model in domestic facilities, and calculated the characteristics of green-house gas emission. In order to, utilize the thermal energy producing facilities using waste and biomass fuel more efficiently, it is temperature and pressure, which will lead to more lucrative investment and return as well.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.25 no.4
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• pp.19-26
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• 2021

In this paper, we carried out the process modelling and economical analysis of the 500 kg-H₂/d-class green hydrogen production system process based on biomethane from the Food Bio Energy Center in Chungju. As a result of economic analysis, the NPV(Net present value) after 15 years of operation is 3.831 billion won, the PI(Profitability index method) is 1.42. It was found that the project of 500 kg-H₂/d-class green hydrogen production system has a 20.25% of IRR, which is higher than social discount rate of 4.5% and feasibility is ensured.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.29 no.4
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• pp.638-652
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• 2012

This study is written by the methods of investigation of references be attached, and includes the background introduced, manufacturing processes, original properties, standards, amounts produced, market situation, ways of applied currently, and policies as a fuel manufactured by biomass on individual countries through the scope of worldwide, especially focused on bioethanol, biodiesel and biogas. It is prepared over multiple angles for the references, who want to getting information and searching desired ways in the future regarding to bioenergy. It is concluded that bioenergy is one of the useful renewable energy, and must to take a step forward by the approaching of multiple points, and finally showed some directions by the way of comparing of the situations and references nowaday.

• Journal of Energy Engineering
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• v.24 no.4
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• pp.11-17
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• 2015

This study performed acid fermentation pre-treatment to improve production efficiency of methane that is produced as a product in case of anaerobic fermentation by using food waste leachate, and attempted to confirm the acid fermentation optimum through the BMP test by using pre-treated food waste leachate to increase the yield of methane. As a result of the BMP experiment by using acid fermented food waste leachate, the highest yield of methane of 0.220 L/g VS was confirmed in the HRT three-day condition, and in the initial BMP test by pH, pH 6 was 19,920 mg/L that the highest VFA and acetic acid/TVFA(76.2%) were shown. At this time, it was confirmed that the yield of methane was mostly within 10 days that was reduced to around one-third compared to the general methane fermentation (within 30 days). As the yield of methane was 0.294 L/g VS, it showed a high efficiency of around 1.3 times compared to the control group.