• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.22 no.7
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• pp.1205-1212
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• 2000

The effect of temperature on the sources of organic acids and sludge when phosphorus was biologically released was evaluated in this study. The sludge used in this study was obtained from sequencing batch reactor processing the swine wastewater. Temperature is one of the most important parameters influencing the phosphorus release. As a result, the rate of phosphorus released was increased as the temperatures were increased from 5 to $30^{\circ}C$ regardless of the sources of organic acids used. Under anaerobic conditions, as acetate, propionate, glucose, and domestic wastewater were used as the sources of organic acids, the corresponding activation energy($E_a$) values were 49.83, 55.82, 54.61, and 45.44 KJ/mol, respectively. Temperature coefficient($\theta$) values were 1.0676, 1.0826, 1.0748, and 1.0698, respectively. Therefore, the rate of phosphorus released was increased as temperature was increased, whereas, the effect, of the sources of organic acids and temperature on the activation energy and temperature coefficient values were minimal. When the sludge previously adapted to acetate as external organic source was used, the activation energy and temperature coefficient values were 44.94 KJ/mol and 1.0570 respectively. The effect of temperature was minimal. These values obtained from the sludge previously adapted to acetate were smaller than those from the sludge not previously adapted to the same organic acid. This suggest that the sludge previously adapted to acetate was less dependent on temperature than that not adapted to the acetate.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.520-520
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• 2016

석유 화학공장에서 발생하는 spent sulfidic caustic (SSC) 폐수는 액화석유가스(LPG)나 천연가스(NG)의 정제과정에서 발생되는 것으로 고농도의 sulfide와 cresylic, phenolic 그리고 mercaptan 등이 포함된 독성과 냄새를 유발하는 물질이다. 이러한 물질들은 LPG나 NG의 정제과정에서 높은 산도를 가진 휘발성 황화합 물질들을 제거하기 위해 사용된 NaOH가 $H_2S$와 반응하여 발생하는 것이다. 진한 갈색 또는 검은색을 띄는 SSC 폐수는 12 이상의 높은 pH를 가지고 있으며 5~12 wt%의 높은 염분도를 가지고 있다. 또한 강한 부식성과 독성을 가진 황화합물의 농도가 1~4 wt%이며, 방향족 탄화수소 물질 (i.e. methanethiol, benzene, tolune and phenol)들도 다량 함유되어 있다. 따라서 이러한 유해 물질들은 기존의 하수처리 공정으로 방류하기 전에 완벽하게 처리해야만 하수처리 공정의 오염 부하량을 줄일 수 있다. 습식산화공정은 SSC 폐수를 처리하기 위해 흔히 사용되고 있는 물리-화학적 처리 공정이지만 고비용, 고에너지가 필요하며, 고온 및 고압에서만 작동되어 안전상의 문제점을 갖고 있다. 또한 습식산화공정을 거친 폐수는 배출허용기준을 만족하기 위해 생물학적 2차 처리가 반드시 필요하다. 철-과산화수소를 이용하는 펜톤산화 공정, 그리고 sulfide를 sulfate로 전환시키는 생물학적 처리 공정은 황화합물의 완전한 무기물화가 힘들며, 현장 적용 시 기술적 경제적 부담이 크다. 이러한 단점을 극복하고, SSC 폐수를 효과적으로 처리하기 위해 본 연구는, 높은 흡착력과 광산화력을 가진 흡착광산화 반응 시스템(Adsorption Photocatalysis System, APS)을 개발하였다. APS는 SSC 폐수를 시스템 내부로 유입하여 수중의 오염물질을 흡착광산화제로 구성된 반응구조체가 흡착하고, 흡착된 오염물질을 UV에너지와 이산화티타늄 광촉매의 광화학반응에 의해 최종적으로 무해한 물질로 환원시키는 폐수처리시스템이다. APS의 반응구조체는 태양에너지 및 인공에너지원에 의해 활용 가능하며, 난분해성 유기화합물질을 물과 이산화탄소로 분해할 수 있는 친환경적이고 경제적인 소재로서 널리 쓰이고 있는 이산화티타늄 광촉매와 화력발전소의 높은 소성온도에 의해 연소된 후 발생되는 bottom ash를 이산화티타늄의 지지체로 사용하여 높은 흡착력과 광촉매 산화력을 가진 복합물이다. 개발된 APS에 의해 SSC 폐수를 처리한 결과, COD 86.1%, 탁도 98.4%, sulfide 99.9%의 높은 처리효율을 보여주고 있다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 APS는 강한 부식성과 독성 그리고 높은 농도를 가지고 있는 SSC 폐수를 효과적으로 처리할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2014.04a
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• pp.536-539
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• 2014

본 논문에서는 생명체 간의 상호작용으로 형성된 안정된 생태계의 요인을 분석할 수 있는 계산 시뮬레이션 모델을 제안한다. 그리고, 실제 시뮬레이션 프로그램을 개발하고 이를 통해 얻은 실험 결과를 제시함으로써, 계산 시뮬레이션 분야와 생명과학 분야의 융합 가능성을 보인다. 제시한 계산 시뮬레이션 모델은 1) 하나의 커다란 생태계로 이루어진 세계, 2) 다수의 작은 생태계로 이루어진 세계, 3) 생태계가 미형성된 세계를 유전 알고리즘을 사용하여 모델링 하였으며, 실험 결과는 2)번 모델이 생태계를 가장 안정적인 상태로 오래 유지하는 결과를 보였다. 이를 통해서 충분한 에너지가 존재하거나 공급되는 환경에서는 생물 밀도가 높으면서 에너지 순환이 빠른, 작은 규모의 생태계가 가장 안정적이라는 생물학적인 결론을 도출할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.171.1-171.1
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• 2011

폐기물의 처리방법은 중간처리와 최종처리로 구분되며, 중간처리의 방법으로는 고형화, 생물학적 처리(소화), 화학적 처리(중화/침전/추출), 자원화 및 재활용, 소각/열분해용융/가스화 등이 있다. 최종처리 방법으로는 매립, 해양투기 등이 있으며, 과거에는 폐기물의 처리 방법으로 최종처리가 많이 이용되었으나 현재에는 지속가능한발전의 이념아래 폐기물의 자원화, 청정에너지의 생산 등을 이유로 전처리 기술이 많이 보급되고 있는 추세이다. 남원시에서 발생되는 생활폐기물은 2010년 통계에 따르면 하루 평균 약 43돈에 이르고 있으며, 매립지의 사용연수를 연장하기 위한 중간처리 방법이 검토되고 있다. 생활폐기물의 가장 일반적인 중간처리 방법으로는 소각, 열분해용융, 가스화 등이 적용될 수 있으며, 이와 같은 열적처리는 폐기물의 감용 및 감량 효율이 높은 중간처리 방법에 속한다. 이러한 열적처리를 위해서는 폐기물의 물리적 특성에 대한 조사 및 검토가 가장 먼저 선행되어야 하며, 본 연구에서는 남원시에서 발생되는 생활폐기물의 성상분류, 삼성분분석, 원소분석, 발열량분석 결과를 통해 가스화에 적합한 전처리 조건을 예측하였다.

• Journal of Life Science
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• v.31 no.10
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• pp.960-968
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• 2021

Since microalgae research started on late 18 century, they have been recognized as one of the most important bioresources used in bioindustry. Owing to the large efforts paid to industrial application of this microorganisms, their importance on food/feed and bioactive compounds has been further extending into the environmental research areas including alternative energy resources, mitigation of the carbon emission, and waste-water treatment. However, despite the importance on their industrial application, the fundamental research field related to the long-term preservation of microalgae culture has not received much attention. However, a less labor intensive and cost-efficient preservation technology enabling biologically active and stable microalgae-culture provides a key success factor in the biotechnological application. Therefore, this study investigated various cutting-edge microalgae cryopreservation technologies currently developed so far, mainly targeting Chlorophyta, which occupies the largest taxon in the classification system of microalgae. In addition, for the development of successful cryopreservation technique, the key factors such as temperature control effect and preservative effect during cryopreservation of microalgae culture were investigated. In addition, the problems with current preservation technology that is being used in Korean domestic biological resource banks and the international microalgal resource banks are described. According to our investigation, currently no standard method for long-term preservation of microalgae is available due to their various morphological and physiological characteristics. To overcome such issues, much more efforts on fundamental research area on the identification of specific biomarker used for microalgae taxonomical classification and further systemic approaches based on strain-specific cryopreservation methods needed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.292-292
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• 2022

가뭄은 사회기반시설, 인적 자본 등과 같은 자산에 직접적인 영향을 미치지 않으나 물을 중요한 투입재로 사용하는 농업부문에 피해가 집중된다. 가뭄 재해는 준비와 대응에 따라 피해에 큰 차이가 크기 때문에 다른 재해와는 달리 강도뿐만 아니라 지속기간을 고려해야 한다. 효과적인 가뭄 위험 관리를 위해서는 가뭄의 특징과 가뭄 준비 및 대응 수단에 따른 환경 및 경제적 영향을 평가할 수 있는 모형 구축과 다양한 농업자원을 동시적으로 연계 평가하여 지속가능성을 판단할 수 있는 기술 개발이 필요하다. 이에 본 연구에서는 기후변화 등의 외부요인을 반영한 물-에너지-식량 (Water-Energy-Food, WEF) 넥서스 기반 농업 가뭄 평가 플랫폼 설계를 제안하고자 한다. 이를 위해 물-에너지-식량 넥서스 연계 해석 고도화 기술을 개발하고, 생물-물리학적 모델 및 경제학적 모델 연계형 기후-토양-물-에너지-식량 넥서스 (CS-WEF NEXUS) 플랫폼을 구축하여, 최종적으로 기후변화 및 농업부문 가뭄 준비 및 대응 수단의 영향 평가를 바탕으로 한 의사결정 지원 도구를 제시하는 것이 최종 목표이다. 본 연구에서 구축된 플랫폼은 넥서스 연계 해석을 통해 농업 가뭄 대응을 위한 식량 및 에너지 안보 정책에도 미칠 수 있는 영향을 분석할 수 있으며, 다양한 식량-물-에너지 정책들이 타 요소들에 미치는 영향을 쉽게 평가할 수 있다는 점에서 정책적 의사결정 지원 시스템으로서 활용도가 높을 것으로 예상한다.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.18 no.3
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• pp.223-229
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• 2007

여과막 생물반응기를 이용하여 $60^{\circ}C$에서 혐기 세균 복합체가 포도당으로부터 수소를 생산할 수 있는 최적조건을 연구하였다. 여과막 생물반응기는 연속교반 탱크반응기와 외부에 장착된 PVDF (polyvinylidene fluoride) 중공사막 여과장치로 구성되었다. 접종슬러지는 하수처리장 소화 슬러지조에서 얻었고, 포자형성 수소생산 미생물을 얻기 위해 $90^{\circ}C$에서 20분 간 열처리하였다. 16S rRNA PCR-DGGE(polymer chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis) 분석을 통해 열처리 전후의 미생물상 변화를 조사하였다. 열처리 후 DGGE 밴드의 수는 감소하였고, 주요 밴드는 Clostridium perfringens와 유사한 염기서열을 나타내었다. 운전 기간 동안 바이오가스 내 수소함량은 60%(v/v)를 유지하였고, 메탄은 검출되지 않았다. 연속교반 탱크반응기를 여과막 없이 수력학적 체류 4시간에서 운전하였을 때 공급된 포도당의 95.0%가 제거되었고, 이때 균체농도 및 수소생산속도는 각각 1.35 g cell/L 및 7.4 L $H_2$/L/day이었다. 동일한 체류시간에서 PVDF중공사막 여과장치를 장착하여 연속교반 탱크반응기를 운전하였을 때, 균체농도는 1.62 g cel/L로 증가하였고 높은 포도당 제거율(99.5%) 및 수소생산속도(8.8 L $H_2$/L/day)가 관찰되었다. 40 nm 및 100 nm의 공극크기를 가진 여과막은 균체농도 및 수소생산 측면에서 유사한 성능을 나타내었다. 여과막 생물반응기는 여과막의 반복적인 세척을 통해 30일 이상 안정적으로 운전될 수 있었다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.32 no.2
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• pp.37-48
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• 2024

Wastewater treatment plants (WWTPs) are obligated to reduce carbon emissions as a part of public sector greenhouse gas (GHG) emission reduction targets. However, Sewage Statistics(2022) shows that CO₂ emissions per wastewater treatment volumes have decreased by only 3.03 % compared to 2020, which is far from enough to meet the Nationally Determined Contribution (NDC) targets. This study aimed to find operational conditions of biological reactors that minimize total carbon footprint (CFP). Total CFP considers both direct emissions from biological processes and indirect emissions from energy consumption. A study was conducted using a computer simulation program which is called as EQPS for a 4-stage BNR WWTP. The results showed that total CFP was reduced by 10.97% compared to the design condition when the mixed liquor recirculation (MLR) was set to 100 % of the influent flow. The N₂O emission factor (EF) of the target WWTP was calculated to be 0.138-0.199 %, which is significantly lower than the IPCC default value of 1.6 %. This study proposes a method to minimize total CFP in WWTPs by optimizing biological reactor operation and emphasizes the need for further research on N₂O emission reduction.

• Journal of Life Science
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• v.27 no.6
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• pp.708-725
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• 2017

Ionizing radiation is enough energy to interact with matter to remove orbital electrons, neutrons, and protons in the atom. Ionizing radiation like this leads to oxidizing metabolism that alter molecular structure through direct and indirect interactions of radiation with the deoxyribonucleic acid in the nucleus and cytoplasmic organelles or via products of cytoplasm radiolysis. These ionization can result in tissue damage and disruption of cellular function at the molecular level. Consequently, ionizing radiation-induced modifications of ion channels and transporters have been reported. When the harmful effects exceed those of homeostatic biochemical processes, induced biological changes persist and may be propagated to progeny cells. Also, Reactive oxygen species formed on the effect of ionizing radiation can get across into neighboring cells through the cell junctions that are responsible for intercellular chemical communication, and may there bring about changes characteristic to radiation damage. Depending on radiation dose, dose-rate and quality, these protective mechanisms may or may not be sufficient to cope with the stress. This paper briefly reviewed reports on ionization radiation effects on cellular level that support the concept of radiation biology. A better understanding of the biological effects of ionizing radiation will lead to better use of and better protection from radiation.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.3 no.2
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• pp.103-114
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• 1995

Since autoheated thermophilic aerobic digestion (ATAD) process has various advantages for the treatment of high-strength organic wastewater, active research and field application has been applied in U.S.A. and Canada, recently and the interest in ATAD process has been elevated for treating high-strength organic wastewater efficiently in Korea. Therefore, various experiments were carried out to evaluate the feasibility of ATAD process for the treatment of pig manure wastewater. The results of this study showed possibility to reuse pig manure wastewater as wet fodder or liquid compost, since ATAD process led excellent stabilization on the basis of odor and putrefaction. However. digested sludge can not be provided as wet fodder to most of hog farms without changing dry feeder system into wet system and as liquid compost to hog farms not having their own grass land. Since the results showed that the increase of temperature in reactor was resulted not from energy by biological activity. but from mechanical mixing energy. the reactor investigated in this study was against the principle of ATAD process. Therefore. if pig manure wastewater treated by ATAD can not be utilized as wet fodder. it is not economical to adopt ATAD process only for the treatment of wastewater.