• 한국미생물생명공학회소식지:생물산업
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• 제13권2호
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• pp.30-34
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• 2000

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.763-766
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• 2007

국내에서 발생되는 고형폐기물 중 자원으로 재활용 가능한 유기성폐기물은 하수슬러지, 음식물류폐기물, 축산분뇨 등을 대표 할 수 있다. 이들 유기성폐기물은 환경적인 측면에서 볼 때 다른 유기성 폐수 및 폐기물에 비하여 오염부하량이 상대적으로 높지만, 이를 생물자원 (Biomass)으로 인식하고 이용 할 경우 지구온난화와 같은 환경문제 뿐만아니라 향후 자원고갈문제를 동시에 해결할 수 있는 대체에너지 자원이다. 유기성폐기물을 대체에너지 자원으로 효율적으로 이용하기 위해서는 우선적으로 국제적 환경규제와 에너지 정책에 능동적으로 대응할 수 있는 자원순환형 폐기물관리 시스템 구축이 필요하며, 이를 위한 체계적인 정책적 지원책과 기술 개발이 뒷받침 되어야 할 것이다. 자원 재활용과 에너지회수 기술에 있어 혐기성소화(anaerobic digestion)는 유기성폐기물의 효과적인 감량화, 재이용화, 안정화를 만족시키는 동시에 유용 에너지원인 메탄가스를 회수할 수 있는 바이오가스 전환기술로 최근에 주목을 받는 biotechnology 중의 하나로 자리매김 하고 있다. 특히, 소비자원의 대부분이 해외에 의존하는 국내현실과 최근 고유가에 따른 국가 에너지 정책을 제고해야하는 현 시점에서 유기성폐기물을 이용한 바이오가스화 기술을 널리 보급하기 위해서는 요소기술 개발과 정부의 적극적인 정책적 지원 방안이 마련되어야 할 것이다.

• 멤브레인
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• 제21권2호
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• pp.177-192
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• 2011

바이오 가스의 분리와 정제를 위해 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA) 고분자를 이용하여 중공사형 기체분리막을 상분리법에 의해 제조하고, 제조된 기체분리막을 사용하여 유효 막면적이 0.17 $m^2$인 중공사형 기체분리막 모듈을 제조하였다. 제조된 기체분리막 모듈의 순수 기체투과도틀 메탄, 산소, 이산화탄소에 대하여 측정하였다. 메탄의 투과도는 평균 0.46 GPU를 나타내었으며, 이산화탄소의 투과도는 평균 18.52 GPU였으며 이때 ${\alpha}CO_2$/$CH_4=40.4$를 나타내어 매우 높은 선택도를 나타내었다. 순수 가스 투과 테스트 후 혼합 가스에 대한 분리 정제 테스트를 4가지 모사가스에 대하여 진행하였으며 1 stage, 2 stage, 3 stage로 기체분리막 모듈을 구성하여 stage cut의 변화에 따른 각 부분에서 발생되는 기체의 농도 및 유량을 측정하였다. 1 stage에서는 stage cut이 상승함에 따라 메탄의 농도가 상승하는 것을 알 수 있었으며, 메탄 회수 효율은 떨어지는 것을 알 수 있었다. 2 stage 테스트에서는 1 stage와 유사한 거동을 보이는 것을 알 수 있었으며 메탄의 회수 효율은 1 stage보다 상승하는 것을 알 수 있었다. 바이오 가스 내에 존재하는 메탄의 손실을 줄이기 위해 3 stage 테스트를 진행하였으며, 그 결과 메탄가스의 손실율을 5% 이내로 줄일 수 있는 모듈의 배열을 찾아내었다.

• 유기물자원화
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• 제24권3호
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• pp.75-82
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• 2016

본 연구의 목적은 농업에서 발생하는 식물체 잔사 종류별 투입비율에 따른 메탄 잠재 발생량을 예측하는 것이다. 바이오가스를 생산하기 위하여 보릿짚 및 유채대 등의 식물체 잔사를 다양한 투입율로 사용하여 세륨병에서 실험을 수행하였다. 표면 방법론의 운동방법을 통하여 메탄 생산은 Gomperz 수식에 적합한 것으로 나타났다. 중온소화 시 식물체 잔사별 바이오가스 생산에 있어, 최대생산량은 보릿짚 및 유채대 투입율 1%로 혐기소화 후 각각 6.8일에 37.2 mL/g과 7.5일에 28.0 mL/g로 나타났다. 중온소화 시 메탄 함량은 보릿짚 및 유채대 투입율 5%로 혐기소화 후 각각 5.5일에 61.7%와 3.4일에 75.0%로 가장 높게 관측되었다. 중온 소화시 최대 메탄 잠재발생량은 1% 보릿짚 투입율에서 159.59 mL/g 와 3% 유채대 투입율에서 156.62 mL/g로 산정되었다. 전반적으로 중온소화 시 바이오매스 투입율은 유채대 3% 및 보릿짚 1%를 투입하는 것이 적정 비율인 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제31권1호
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• pp.27-34
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• 2023

본 연구에서는 버섯 폐배지의 혐기성소화 효율 향상을 위해 수열전처리를 실시하고, 리그노셀룰로오스계 물질의 고온 가수분해 과정에서 생성될 수 있는 중간산물이 기질의 생분해도와 바이오가스 전환 효율에 미치는 영향을 함께 판단하였다. 수열전처리 온도의 범위를 150, 180, 210℃로 설정하였으며, 모든 수열전처리 온도에서 기질의 가용화율이 향상되는 결과를 확인할 수 있었다. 추가적으로, 150℃로 버섯 폐배지를 전처리한 경우에는 혐기성소화 효율에 영향을 미칠 수 있는 C/N 비가 개선되는 효과를 함께 확인하였다. 다만 전처리 온도가 180, 210℃인 경우에는 오히려 150℃로 전처리를 수행한 경우에 비해 메탄 생성량이 저하되는 경향을 보였는데, 이는 리그노셀룰로오스 물질의 중간분해 산물인 퓨란유도체의 형성으로 인해 메탄생성균이 영향을 받은 것으로 판단된다. 결국, 수열전처리를 통해 리그노셀룰로오스계 바이오매스의 가용화율 향상을 통한 메탄 생성 향상을 기대할 수 있으나, 혐기성소화 효율을 저해할 수 있는 중간산물이 생성되지 않는 적정 전처리 온도의 확인과 적용이 중요할 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제25권4호
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• pp.19-26
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• 2021

본 연구에서는 충주시의 음식물바이오에너지센터로부터 음식물류페기물의 혐기발효 처리 후 발생되는 바이오 가스를 전처리 및 고질화공정을 통해 이산화탄소 및 불순물을 제거한 바이오메탄을 원료로 그린수소를 생산하는 수소추출시스템 공정을 모델링하고 경제성 분석을 수행하였다. 고질화된 바이오메탄은 개질 및 정제공정을 통해 하루 약 500 kg의 고순도 수소가 생산되며, 공정모델의 수소생산량 결과를 토대로 현재 실증을 위해 구축하고 있는 그린수소충전소 수소추출시스템의 경제성 분석을 수행하였다. 경제성 분석 결과, 수소추출시스템의 구축년도를 제외한 15년의 사업운영 후 순현재가치는 38억3천1백만 원, 수익성지수법 1.42 및 내부수익률 20.25%로 사회적 할인율 4.5%를 상회하므로 타당성 확보가 가능하다 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.71.1-71.1
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• 2013

메탄가스와 이산화탄소는 지구온난화 가스이기 때문에 배출규제가 점차 강화될 것으로 전망되고 있다. 또한 이들 가스는 매립지 또는 바이오 공정을 통해 발생되는 가스이기 때문에 단순히 배출을 억제하는 데 그치지 않고 보다 적극적으로 활용해야할 필요성이 있다. 현재 메탄과 이산화탄소를 동시에 활용하는 기술로는 촉매공정을 통해 메탄과 이산화탄소를 수소와 일산화탄소로 전환하는 방법이 대표적이나, 본 공정은 $800{\sim}900^{\circ}C$의 고온조건을 필요로 하고 고압조건에서 다량으로 생성되는 탄소에 의한 촉매 활성도의 저하문제로 인해 해당 기술의 실제 보급에 어려움이 있는 것으로 알려져 있다. 한편, 플라즈마를 활용한 메탄가스 개질(reforming) 기술은 고온 플라즈마인 경우 60~70년 전부터 상용화 사례가 있으며, 저온 플라즈마의 경우는 약 10여 년 전부터 개질반응의 공정온도를 낮추려는 연구를 중심으로 기초연구가 수행되어왔다. 이들 플라즈마를 활용한 메탄개질 기술은 메탄의 직접분해, 부분산화, 수증기 개질 및 건식개질 등으로 분류되는 데, 최근 지구온난화가스인 이산화탄소의 처리에 대한 관심이 높아지면서 이산화탄소를 활용하는 건식개질 기술에 대한 관심이 높아지고 있는 상황이다. 현재 플라즈마 건식개질기술에서 주된 이슈는 높은 전력비용이고, 이를 낮추기 위해 촉매를 활용하거나 플라즈마 발생을 최적화하려는 연구가 진행되고 있다. 본 발표에서는 플라즈마를 활용한 건식개질 기술의 장단점, 실용화 가능성 및 향후의 과제를 다루고 있으며, 이를 위해 기계연구원에서의 연구결과 및 국내외 연구실의 결과를 살펴보았다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XII)
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• pp.367-370
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• 2003

본 연구는 당화 후 잔류하는 폐지 슬러지를 이용하여 메탄으로 전환시킬 수 있는 가능성에 대하여 연구하였다. 회분식 반응에서 초기 건조중량 15g의 신문지와 종이박스 폐지를 주입하였을 때 24일후 tCOD 제거율은 각각 60.9와 62.4%를 나타내었고 생산된 바이오 가스양은 각각 6.95와 6.43L 이었다. 총 고형물(TS)의 변화는 신문지와 종이박스가 각각 34.8와 33.4% 정도 감소함을 알 수 있었고, 휘발성 고형물(VS)의 변화는 신문지와 종이박스가 각각 40와 39.2% 정도 감소함을 알 수 있었다. pH는 20일 이후부터 7.5로 일정하게 유지되어 메탄발효가 적절히 진행되는 것으로 확인되었다. 반 연속식 실험의 경우 산 발효조에서 2일, 메탄발효조에서 12일간 체류하면서 신문지와 종이박스의 tCOD 제거 효율은 각각 64.7과 65.0%를 나타냈다. 각각의 일일 바이오가스 생산량은 g당 0.31과 0.30L로 나타났으며 바이오가스 중 메탄함량은 57.3과 56.2%로 나타났다. 공정의 안정화가 이루어졌다고 판단되는 25일 이후의 pH는 혐기성 산발효조와 메탄 발효조에서 각각 5.0과 7.5로 일정하게 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제18권4호
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• pp.318-323
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• 2003

본 연구는 셀룰로오스 성분의 분해가 용이하지 않은 폐지 를 이용하여 유기산 및 메탄으로 전환시킬 수 있는지의 여부 에 대하여 연구하였다. 유기산 생성 회분식 실험에서 초기 건조중량 15 g의 폐신문지와 종이박스를 음식페기불 산 발 효액과 1 1로 혼합하여 주입하였을 때 생성된 유기산의 총량은 신문지와 종이박스가 각각 2461과 4978 mg/L로 나 타났다. 메 탄발효 회분식 반응에서 초기 건조중량 15 g의 신 문지와 종이박스 폐지를 주입하였을 때 24일 후 tCOD 제거 율은 각각 60.9와 62.4%를 나타내었고 생산된 바이오 가스양 은 각각 6.95와 6.43 L이었다. 총 고형불 (TS)의 변화는 신문 지와 종이박스가 각각 34.8 과 33.4% 정도 감소함을 알 수 있었고, 휘발성 고형물 (VS)의 변화는 신문지와 종이박스가 각각 40.0 과 39.2% 정도 감소함올 알 수 있다 pH는 20일 이후부터 7.5로 일정하게 유지되어 메탄발효가 적절히 진행 되는 것으로 확인되었다. 반 연속식 실혐의 경우 산 발효조 에서 2일, 메탄 발효조에서 12일간 체류하변서 신문지와 종 이박스의 tCOD 제거 효율은 각각 64.7과 65.0%를 나타냈다. 각각의 일일 바이오 가스 생산량은 g당 0.31과 0.30 L로 나 타났으며 바이오 가스 중 메탄함량은 57.3과 56.2%로 나타났 다. 공정의 안정화가 이루어졌다고 판단되는 25일 이후의 pH 는 혐기성 산 발효조와 메탄 발효조에서 각각 5.0과 7.5로 일 정하게 나타났다

• 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.