• 유기물자원화
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• 제25권1호
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• pp.35-45
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• 2017

본 연구는 하수슬러지의 혐기소화 효율 향상을 위하여 유기물 가용화를 위한 수열탄화 최적 온도조건을 규명하고자 170, 180, 190, 200, 210, $220^{\circ}C$의 수열탄화 반응에서 생성된 수열탄화액의 메탄퍼텐셜을 분석하였으며, 병열 1차 반응식(Parallel first order kinetics model)을 적용하여 수열탄화액의 유기물을 이분해성, 분해저항성, 난분해성 유기물로 분획하여 유기물의 구성 특성을 추정하였다. 하수슬러지의 누적 메탄생산곡선은 회분식 혐기반응기 운전 후기까지 지속적으로 증가하는 양상을 보였으며 병열 1차 반응식을 적용하여 합리적인 최종메탄퍼텐셜($B_u$)의 분석이 가능하였다. 하수슬러지 수열탄화액의 최종 메탄퍼텐셜은 수열탄화온도가 170, 180, 190, 200, 210, $220^{\circ}C$로 증가함에 따라 각각 0.39, 0.39, 0.40, 0.44, 0.45, $0.46Nm^3/kg-VS_{added}$로 증가하였으며, 수열탄화 반응온도의 상승은 하수슬러지의 유기물을 가용화 시켜 생분해성 유기물($VS_B$)의 함량을 증가시키는 것으로 나타났다. 이분해성 유기물($VS_e$) 함량은 수열탄화 반응온도 $200{\sim}210^{\circ}C$에서 가장 높게 나타나 하수슬러지의 유기물 가용화를 위한 최적 수열탄화 반응온도는 $200{\sim}210^{\circ}C$의 범위로 나타났다. 또한 수열탄화 반응으로 얻어지는 하수슬러지 수열탄화액에서 생분해성 유기물($VS_B$)과 이분해성 유기물($VS_e$)의 양은 수열탄화 반응온도 $200^{\circ}C$에서 가장 높게 나타나 $200^{\circ}C$의 수열탄화 반응온도가 하수슬러지의 가용화에 최적 온도조건으로 판단되었다.

• 유기물자원화
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• 제10권1호
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• pp.109-119
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• 2002

본 연구에서는 음식물쓰레기의 자원화방안으로 메탄발효를 고려하여 메탄발효과정에서 음식물쓰레기와 생분해성 음식물쓰레기 전용봉투가 투입되었을 때 실제적으로 생분해성 플라스틱이 분해가 잘 이루어지며 생분해성 플라스틱이 미생물의 활성이나 분해반응에 영향이 있는지를 연구하였다. 30%생분해성 플라스틱의 경우, 미생물에 의한 무게감량에서 중온은 최대6%, 고온은 최대 10%밖에 분해가 되지 않았다. 신장율은 중옹이 약 150%, 고온이 약 120%까지 감소하였으며, 인장강도에서는 중온이 약 $180kgf/cm^2$, 고온이 $200kgf/cm^2$ 정도 감소하였다. 대체로 온도가 높고 미생물의 활성이 좋은 고온 혐기성 소화에서 중온보다 많은 무게감소를 보였으며 HDPE계열보다는 LLDPE계열의 플라스틱이 무게감량과는 상관없이 신장율과 인장강도에서 많은 감소를 보였다. 100%생분해성 플라스틱의 경우 미생물에 의한 무게감량에서 중온은 최대 8%, 고온은 최대 33%정도 감소가 있었다. 신장율은 중온이 약 230%, 고온이 약440%까지 감소하였으며, 인장강도에서는 중온이 약 $380kgf/cm^2$, 고온이 $400kgf/cm^2$ 정도 감소하였다. 이러한 결과 30%생분해성 플라스틱은 음식물쓰레기전용봉투로의 사용이 부적합하며 100% 생분해성 플라스틱의 경우 음식물쓰레기 전용봉투로 사용이 가능하나 제품이 고가이기 때문에 경제적 부담을 줄일 수 있는 방법이 요구된다.

• 한국작물학회지
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• 제69권1호
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• pp.34-48
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• 2024

본 연구의 목적은 다양한 생분해성 멀칭필름을 사용한 콩 재배지에서 작물 생육, 수량, 필름 분해율, 토양 화학성 및 물리성 등을 조사하여 안전하게 사용할 수 있는지를 알아보고자 수행하였다. 2022년과 2023년 콩의 초장, 분지수 및 엽록소 함량은 조사 시기에 상관없이 PE필름과 생분해성 멀칭필름 간에 유의적인 차이가 없었다. 또한 콩 수량구성 요소 및 수량은 시험기간(2022, 2023)에 상관없이 PE필름과 생분해성 멀칭필름 간에 유의적인 차이가 없었다. 생분해성 멀칭필름의 투광율은 콩 이식 후 112일에 6.4~15.8%를 보였고, 2022년보다는 2023년에 높았다. 2022년과 2023년 생분해성 멀칭필름의 붕괴정도는 콩 이식 후 20일부터 시작하였고, 시간이 경과할수록 증가하였다. 또한 콩 수확 후 포장에 잔재한 생분해성 멀칭필름은 수확 후 50일에 대부분 붕괴되었다. 콩 이식 후 112일에 생분해성 멀칭필름의 분해율의 경우 2022년에는 9.8~26.7%를 보였고, 2023년에는 13~36%을 보였다. 토양 pH와 EC는 조사 연도와 조사 시기에 따라 차이를 보였지만, 전반적으로 생분해성 멀칭필름과 PE필름 간에 유의적인 차이가 없었다. 토양 유기물, 질산태질소와 치환성양이온 함량은 생분해 필름 종류에 상관없이 PE필름과 유의적인 차이를 보이지 않았다. 그러나 유효인산 함량은 E, S 및 T 생분해성 멀칭필름이 PE필름에 비해 유의적으로 높았다. 토양 물리성(토성, 용적 밀도, 공극률 등)도 생분해성 멀칭필름과 PE필름 간의 유의적인 차이가 없었다. 2022년과 2023년 토양온도와 수분은 생분해성 멀칭필름과 PE필름 간에 차이가 없으나, 토양 온도는 무멀칭에 비해 2℃ 정도 상승하였고, 토양수분은 5~15% 정도 증가하였다. 생분해성 필름을 사용한 콩 재배지 토양에 후작물 보리 재배 시 생육에는 영향을 미치지 않았다. 따라서 본 연구에 사용된 생분해성 멀칭필름은 콩의 생육, 수량 및 토양환경에 부정적인 영향 없이 안전하게 사용할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 환경위생공학
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• 제16권4호
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• pp.47-54
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• 2001

흡착된 유기물들의 생물막상에서 오존효과(오존에 의한 생물학적 분해능)를 관찰하기 위해 파 일롯 실험이 수행되었다. 유입원수 내 용존유기물들 중에는 THM전구물질이 존재하고 염소화 정 수과정에서 생성된 THM은 원수내 염소의 양이 2배에서 5배로 증가될수록 THM중 클로로포름은 5배에서 10배 가량 증가되고 디브로모클로라이드는 5배 가량 증가된다. 이러한 THM은 활성탄에 흡착되고 생물학적 분해에 의해 제거된다는 사실이 발견되었다. 특히 암모니아성 질소는 활성탄 에서보다 생물활성탄에서 40% 가량 생물학적 제거능이 증가된다는 활성탄내부의 생분해성이 발 견되었다. 또한 본 연구의 대상인 THb7에서도 활성탄에서 보다 생물활성탄에서 미생물분해효과에 의해 제거효율이 20% 이상 증가하는 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제32권1호
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• pp.49-59
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• 2024

생분해성 중합체 코팅 요소는 질소 용출을 제어하면서, 질소이용 효율을 극대화하며 농업생태계의 비점오염원을 줄여주는 역할을 한다. 따라서 본 연구의 목적은 생분해성 중합체 혼합물을 이용한 코팅 요소의 용출 패턴과 온실가스 배출량을 구명하는 것이었다. 처리내용은 속효성 비료인 요소를 대조구, 난분해성 코팅 요소(NBCF), 생분해 완효성 코팅 요소(NB60)와 생분해성 완효성 코팅 요소(MDS)를 토양에 혼합한 4가지 수준으로 구성하였다. 침출수에 대한 최대 총 질소 누적 농도는 NBCF가 NB60보다 33% 높았으며, NB60이 NBCF 보다 최대 용출 기간은 10일 지연되는 것으로 나타났다. 누적 총 질소 및 NO₃-N의 용출 패턴에서 NB60과 NBCF는 일차 직선형태로 동일하였지만, 대조구와 MDS는 Sigmoid curves 형태로 누적 용출 농도는 MDS가 대조구보다 높게 나타났다. 생분해성 코팅 요소의 온실가스 발생량을 살펴보면, CH₄의 발생량은 대조구 대비 NBCF, NB60, MDS 각각 0.38%, 11.36%, 5.91% 증가하였고, 또한 N₂O의 발생량은 대조구 대비 각각 50.5%, 32.4%, 58.8% 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 생분해 완효성 코팅 요소는 비료 이용성을 감안하여 포장에 시용할 경우 비료 시용량뿐만 아니라 농업생태계 비점 오염원을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제52권3호
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• pp.192-201
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• 2019

효과적인 물환경관리계획을 수립하기 위해서는 다양한 기원의 유기물이 난분해성 유기물 농도 증가에 영향을 줄 수 있는지 여부를 파악하는 것이 중요하다. 특히 상당량의 광합성 산물은 식물플랑크톤에 의해 매일 생성되고 있지만, 이들이 수계 내 난분해성 유기물에 기여하는지에 대한 정보는 부족하다. 본 연구에서는 $^{13}C$ 및 $^{15}N$ 추적자 첨가실험을 통해 조류기원 유기물이 생분해(60일, 암배양) 및 산화제(과망간산칼륨) 처리 후 분해되지 않고 잔존하는지 여부를 확인하였다. 생분해 실험 결과 광합성을 통해 생성된 총 유기탄소($TO^{13}C$), 입자성 유기탄소($PO^{13}C$), 입자성 질소($P^{15}N$)는 각각 26%, 20%, 17%가 비 생분해성 유기물로 잔존하였다. 또한 상당량의 $PO^{13}C$가 과망간산칼륨에 의해 산화되지 않고 잔존하였다(초기: 12%, 60일 암배양 후: 38%). 이는 미생물에 의해 사용된 후 남아있는 조류기원 유기물이 난분해성 유기물에 기여할 수 있음을 의미한다. 또한 미생물에 의해 변형된 조류기원 유기물의 양은 COD 산화율 및 유기물 지표 간 격차에 영향을 줄 것으로 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제9권3호
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• pp.119-126
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• 2001

혼합배양계에서 활성오니를 이용하여 유기성폐수로부터 생분해성프라스틱 생산 공정이 연구 검토되었다. 공정은 크게 PHA를 생산할 수 있는 미생물을 선택 분리하는 선택반응기와 분리된 미생물을 이용하여 PHA를 축적 생산하는 축적반응기로 구성되었는데 선택반응기로는 연속회분식반응기(SBR)가 이용되어 초기 접종된 활성오니로부터 PHA 축적미생물을 분리하기 위해 부영양/빈영양 영역을 반복 운전하였으며 PHA 축적미생물은 어떠한 성장 제한이 없는 SBR에서 잘 성장하였으나 PHA 축적률은 미미하였다. 미생물내 PHA 축적을 증대시키기 위해서는 비탄소원의 영양원이 제한된 조건에서 배양이 필요하게되어 별도의 축적반응기를 이용 실험을 실시한 결과 산소 제한은 효율적이지 못하였고 인과 질소 성분의 제한 조건에서 PHA 축적이 비교적 높게 나타났다. 특히 질소 제한조건하의 유가식 기질 공급 실험에서 PHA가 건량기준으로 미생물내 60%까지 축적되는 결과를 보여주었고 PHA 축적속도는 미생물내 PHA 함량에 크게 의존하여 PHA의 함량이 증가됨에 따라 감소하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.17-24
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• 2020

폐기물 매립지에 바이오리액터 매립공법을 적용하는 것이 폐기물의 생물학적 압축 촉진에 미치는 영향을 분석하기 위하여 실내침하실험을 수행하고, 그 결과 구한 2차 압축지수(C_α)를 국외연구결과와 비교하였다. 실내침하실험의 2차 압축지수들을 분석한 결과 침출수에 음폐수를 혼합하여 재순환하는 방법은 음폐수 내 유기물질이 추가적인 생물학적 압축을 유발하며 침출수 재순환과 위생매립공법보다 폐기물 침하를 각 2배, 2.81배 가속화할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서 사용한 폐기물의 2차 압축지수는 국외연구 폐기물의 2차 압축지수보다 작았는데 그 이유는 음식물 쓰레기를 감소시키기 위한 국내 폐기물 정책에 따라 폐기물 내 유기물 함량이 감소하였기 때문이다. 생분해성 폐기물 함량과 2차 압축지수의 관계를 분석한 결과 폐기물의 2차 압축지수는 생분해성 폐기물 함량에 민감하며 생분해성 폐기물 함량이 증가할수록 커지는 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제29권4호
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• pp.55-65
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• 2021

본 연구는 독일 유기물분해율 표준시험법인 VDI4630 시험을 통해 메탄 생성 및 유기물의 분해율을 조사하였으며 시험을 위해 농업 분야의 11개의 폐기물 바이오매스를 공시재료로 선택하여 시험하였다. 본 연구의 목적은 초기에 빠르게 분해되는 생분해성 유기물과 이후 천천히 지속적으로 분해되는 유기물의 비율을 계산하기 위해 Double first-order kinetics 모델을 이용하여 유기물의 분포를 추정하고자 하였다. 그 결과로 본 연구에 적용된 모든 바이오매스는 초기 단계에서 빠른 분해를 보이다가 이후 분해 속도가 일정 시간 느려지기 시작하여 초기 분해 속도보다 10배 이상 느려지는 결과를 보였다. 이러한 분해율 변화 경향은 바이오매스 분해의 전형적인 형태이며 쉽게 분해되는 인자(k₁)는 채소 작물에서 0.097~0.152 day^-1 범위였고, 분해에 저항성을 가지는 인자(k₂)는 0.002~0.024 day^-1 사이에 위치하였다. 유기물 분해율이 높을수록 k₁ 상수 값이 더 크게 나타났으나 (0.152, 0.144day^-1) 오이와 파프리카 열매와 같이 표면에 왁스층이 존재하는 부산물은 k₁ 값이 오히려 줄기보다 낮았고 (0.002, 0.005day^-1), 무와 귤껍질도 k₁ 각각 0.097과 0.094 day^-1로 낮은 분해율과 k₁ 값을 보여 유기물의 분해율은 이분해성 유기물 분해 상수인 k₁ 값에 크게 영향을 미치는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.62-62
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• 2021

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 특히, 국내 하천에서 나타나고 있는 난분해성 유기물 오염도의 증가 추세에 대응한 실효성 있는 유기물 오염관리 정책을 수립하기 위해서는 다양한 유기물의 근원을 정확하게 파악하는 것이 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 저수지시스템에서의 유기탄소 물질수지를 해석하는 데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2017년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정을 수행하였고 2018년을 대상으로 모델을 검정하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였다. 모델은 2017년과 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수온, 수질을 적절하게 모의하였다. 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 2017년 68.4 %, 2018년은 높은 강우량의 영향으로 55.0%로 산정되었다. 내부 소멸 기작 중 침전으로 인한 손실이 가장 높은 것으로 나타났으며, 2017년과 2018년 각각 31.3%, 29.0%로 나타났다. TOC의 공간분포는 Chl-a 농도 분포와 유사하게 나타났으며, 댐 설치로 형성된 정체수역은 유역의 유기물 순환에 많은 영향을 미치는 것으로 평가되었다. TOC 관리 정책 기초자료 확보를 위해서는 향후 유역-저수지 시스템을 연계한 유기물 물질순환 심층 연구가 필요하다.