• 유기물자원화
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• 제31권4호
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• pp.51-58
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• 2023

본 연구에서는 혐기성소화에서 황화합물의 영향을 평가하기 위하여 탈황 슬러지 및 하수슬러지(생슬러지)를 이용한 병합소화를 진행하였다. 실험은 500 mL duran bottle을 이용한 batch test의 형태로 수행되었으며, 원료의 혼합 비율은 COD/SO₄의 비율을 기준으로 선정하였다. 실험 결과, COD/SO₄ 20 이하의 혼합 비율에서 바이오가스 발생량 및 수율의 감소가 확인되었다. 특히 COD/SO₄ 10 이하에서는 식종슬러지에서 자체적으로 발생하는 바이오가스를 보정하기 위해 원료를 투입하지 않은 seed (283.5 mL)보다 낮은 수치를 나타내었다. 메탄 수율의 경우 COD/SO₄ 50의 0.396 m³ CH₄/kg VS에 비해 COD/SO₄ 20에서 0.135 m³ CH₄/kg VS로 급격하게 감소하는 경향을 보였다. 반면, 황화수소의 수율은 COD/SO₄ 50의 0.0097 m³ H₂S/kg VS에 비해 COD/SO₄ 20의 비율에서 0.0223 m³ H₂S/kg VS로 급격하게 증가하였으며, 특히 COD/SO₄ 10에서 0.0855 m³ H₂S/kg VS로 가장 높은 결과를 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로, 혐기성소화에 있어 황화물의 영향은 COD/SO₄ 비율이 20 이하로 감소할 경우, 악영향을 줄 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권9호
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• pp.5-12
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• 2014

슬러지의 안정화, 휘발성 고형물 감소, 바이오가스 생산을 위해 혐기성 소화공정이 슬러지의 처리 방안으로 연구됐다. 본 연구에서는 하 폐수 슬러지(MWS, IWS), 혼합슬러지(Mix), 탈수슬러지(MWSC)를 대상으로 바이오가스 생산 가능성을 살펴보기 위해 Total solids, Volatile solids, 원소분석, BMP 실험을 하였다. Total solids 함량은 11.2~20.6 %의 값을 가지며 Volatile solids의 함량은 TS의 62.1~83.1 %의 값을 가지고 있다. C/N비는 4.96~8.33의 값을 나타났다. BMP test를 한 결과 혼합슬러지의 경우 약 20일, 하 폐수 슬러지의 경우 약 16~17일에 메탄발생이 종료되었다. 탈수케이크는 약 10일까지 메탄이 발생하였으며 가장 빨리 메탄발생이 종료되었다. 누적 메탄발생량의 경우 혼합슬러지가 395.50 mL $CH_4/g$ VS으로 가장 높은 누적 메탄 발생량을 가진다. 누적 이산화탄소 발생량은 탈수케이크를 제외하고 비슷한 값을 보이고 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권4호
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• pp.201-209
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• 2016

Glucose ($C_6H_{12}O_6$)의 이론적인 최대 메탄수율은 표준상태(1 atm, $0^{\circ}C$)를 기준으로 0.35 L $CH_4/g$ COD이지만, 전통적인 혐기성소화조에서 유기물이 메탄으로 전환되는 양은 연구의 방법이나 유기물의 종류에 따라 매우 다양하게 보고되고 있으며, 대부분의 연구실 규모 실험에서 안정화 후 메탄 수율은 0.35 L $CH_4/g$ COD 이하로 나타난다. 최근, 미생물 전기화학 기술(Microbial Electrochemical Technology, MET)은 지속가능한 신재생에너지 생산 기술로서 큰 주목을 받고 있으며, MET를 혐기성소화조에 적용할 경우 고농도의 유기성폐기물의 빠른 분해가 가능할 뿐만 아니라 전기화학적인 반응에 의해 휘발성지방산(VFAs)이나 독성물질, 생분해 불가능한 물질까지도 분해가 가능하며, 소화조 내 미생물의 활성을 높이고 바이오가스의 생산량을 극대화 할 수 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 MET가 혐기성소화의 메탄발생에 미치는 영향에 대하여 연구하기 위해 음식물 탈리액과 하수슬러지의 원소조성에 따른 이론적인 최대 메탄수율을 분석하였으며, BMP (Biochemical Methane Potential) 실험과 연속식 실험을 통한 메탄수율의 특성을 평가하였다. 그 결과, MET가 적용된 혐기성소화에서의 메탄수율은 일반적인 혐기성소화조에 비하여 기질에 따라 2-3배 정도 높았으며, 이론적인 최대 메탄수율에 미치지는 못하였으나 일부는 거의 근접한 결과가 도출되었다. 또한, 일반적인 혐기성소화조와 MET가 적용된 혐기성소화조의 안정화 후 바이오가스의 조성은 거의 유사하게 나타났다. 결과적으로, MET가 혐기성소화조의 유기물 제거효율을 향상시켜 메탄발생량을 증가시킨 것으로 나타났으며, 향후 추가적인 연구를 통하여 MET에서 메탄발생 메카니즘이 명확히 규명되어야 할 것이다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제50권3호
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• pp.321-330
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• 2008

본 연구는 흑운모 분말 급여시 육성돈에 생산성, 면역관련 혈액학적 지표, 혈청 내 스트레스 농도 및 분내 유해가스 발생에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다. 시험 동물은 [(Landrace ×Yorkshire)×Duroc] 3원 교잡종 육성돈 96두를 공시하였으며, 시험 개시시의 체중은 29.45±1.35kg으로 사양시험을 42일간 실시하였다. 시험설계에서 공시돈은 돈방당 4두씩 1) CON(Basal diet), 2) Solt2(Basal diet+Solto-B 0.2%), 3) Solt4(Basal diet+Solto-B 0.4%) 및 4) Solt6 (Basal diet+Solto-B 0.6%)로 4처리구에 각각 6돈방씩 완전 임의배치 하였다. 질소 소화율에서는 solt4 처리구가 CON과 solt2 처리구에 비해 유의적으로 높게 나타내었다(Linear effect = 0.016). 총 에너지에서는 Solt4와 Solt6 처리구가 CON 처리구에 비해 유의적으로 높게 나타내었다(Linear effect=0.008, Quadratic effect=0.019). 면역 및 스트레스 관련 혈액성상에서는 처리간의 차이가 없었다. 황화수소는 5 day와 10 day에서 대조구에 비해 Solt 처리구가 유의적으로 감소를 하였다(5 day, Linear effect=0.009, Quadractic effect=0.037; 10 day, Linear effect = 0.009). 아세트산는 5 day에서 대조구에 비해 Solt 처리구가 유의적으로 감소를 하였다(Linear effect <0.001, Quadractic effect < 0.001). 15 day에서도 CON과 Solt6 처리구가 Solt2와 Solt4 처리구에 비해 유의적으로 감소를 하였다(Quadractic effect=0.023). 메캅탄은 5 day와 10 day에서 CON 처리구에 비해 Solt 처리구가 유의적으로 감소를 하였다(5 day, Linear effec= 0.029, Quadractic effect=0.037; 10 day, Linear effect=0.029). 암모니아는 5 day, 10 day 및 15 day에서 Solt2와 Solt4 처리구가 CON과 Solt6 처리구에 비해 유의적으로 감소하였다(5 day, Quadractic effect=0.038; 10day, Quadractic effect = 0.045; 15day, Quadractic effect = 0.038). 결론적으로, 육성돈에 흑운모 분말 급여시 분내 유해가스 함량에 유의적인 감소를 나타내었다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제44권3호
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• pp.305-314
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• 2002

본 연구의 목적은 자돈시기에 있어서는 열 안정성을 갖는 Saccharomyces cerevisiae (SC)를 첨가하여 성장 및 분중 미생물의 변화에 미치는 영향을 조사하고, 비육돈시기에 있어서는 복합생균제 (complex probiotic : CPB, Phichia anomala ST, Galactomyces geotrichum SR59, Thiobacillus sp.)를 첨가하여 성장 및 분중 가스 발생에 미치는 영향을 평가하기 위하여 실시하였다. 시험 1은 3원 교잡종 자돈 72두를 공시하였으며, 시험개시시 체중은 10.53${\pm}$0.02kg이었다. 시험설계는 옥수수－건조유청－대두박 위주의 사료인 대조구 (CON; 기초사료), 대조구 사료내 SC를 0.2% (SC0.2)와 0.4% 첨가한 구 (SC0.4)로 하였다. 전체 사양시험 기간동안, 일당증체량, 일당사료섭취량 및 사료효율에 있어서는 처리구간에 통계적으로 유의적인 차이를 보이지 않았다. 사양시험 개시 후, 7일과 14일에 채취한 분내 젖산균 균수에 있어서는 SC의 첨가 수준이 증가함에 따라 분내 젖산균 균수가 유의적으로 증가하였다 (linear effect, P$<$0.01). 또한, 대장균수에 있어서는 사양시험 개시 후 7일령에서 SC의 첨가 수준이 증가함에 따라 유의적으로 감소하였다 (linear effect, P$<$0.02; quadratic effect, P$<$0.03). 시험 2는 3원 교잡종 비육돈 45두를 공시하였으며, 시험개시시 체중은 49.71${\pm}$0.45kg이었다. 시험설계는 옥수수－대두박 위주의 사료인 대조구 (CON; 기초사료), 대조구 사료내 CPB를 0.2% (CPB0.2)와 0.3% 첨가한 구 (CPB0.3)로 3개 처리로 하였다. 사양시험기간동안 CPB0.3 처리구가 다른 처리구와 비교하여 일당증체량이 유의적으로 증가하였다 (P$<$0.05). 그러나, 일당사료섭취량 및 사료효율에 있어서는 처리구간에 통계적으로 유의적인 차이를 보이지 않았다. 또한, CPB0.3 처리구가 대조구와 비교하여 건물 및 질소 소화율이 통계적인 차이를 보이면서 높게 평가되었다 (P$<$0.05). 암모니아태 질소 함량에 있어서는 CPB 첨가구가 대조구와 비교하여 유의적인 차이를 보이면서 감소하였으며 (P$<$0.05), 휘발성 지방산중 propionic acid에 있어서는 CPB0.3 처리구가 대조구와 비교하여 통계적인 차이를 보이면서 감소하였다 (P$<$0.05). 결론적으로, 생균제 (SC)의 첨가는 자돈시기에 있어서는 분내 젖산균수의 증가와 대장균수의 감소효과에 영향을 주는 것으로 사료되며, CPB는 비육돈 시기에 있어서 성장 및 영양소 소화율을 향상시키고 분내 가스 발생작용을 감소시키는 것으로 사료된다.

• 한국가금학회지
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• 제47권3호
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• pp.169-180
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• 2020

본 연구는 복합생균제(L. plantarum, B. subtilis, Saccharomyces cerevisiae)를 0%(CON, 대조군), 0.25%(PC1) 및 0.5%(PC2) 수준으로 급여하여 육계의 생산성, 장기 무게, 혈액 생화학적 성상 및 면역지표, 소화효소 활성도, 분의 미생물 군락 및 유해가스 발생에 미치는 영향을 조사하기 위해 실시되었다. 복합생균제 급여는 체중 등과 같은 생산성에는 유의적 영향을 미치지 않았다. 간과 흉선 무게는 복합생균제 급여에 따른 영향이 없었으나, 소장 점막세포 무게는 PC1군에서 유의하게(P<0.05) 증가하였다. Glucose, cholesterol, AST, ALT 등과 같은 혈액 생화학성분은 복합생균제 급여에 따른 변화가 없었다. 분비형 면역글로불린 A(sIgA) 수준은 PC2군에서 대조군과 비교해 소장 점막세포에서 유의하게(P<0.05) 증가하였으며, 혈액에서도 PC2군에서 대조군보다 약 20% 증가하는 경향을 보였다. 혈액과 소장 점막세포의 IL-1β 수준은 복합생균제 급여에 따른 차이가 없었다. 또한, 복합생균제 급여가 소장 점막세포의 maltase, sucrase 및 leucine aminopeptidase 활성도에는 영향을 미치지 않았다. 한편 Lactobacillus 및 Saccharomyces cerevisiae cfu 수준은 복합생균제 0.5% 급여군에서 대조군보다 유의하게(P<0.05) 증가하였고, E. coli cfu 값은 감소하였다(P<0.05). 복합생균제 0.5% 급여 시 분에서 황화수소(H2S) 발생량은 유의하게(P<0.05) 감소하였으며, 메틸메르캅탄(CH3SH) 발생량 역시 50% 수준으로 낮았다. 결론적으로 복합생균제 급여(0.25% 및 0.5%)는 육계의 생산성에는 영향을 미치지 않았지만 0.5% 수준으로 급여할 경우 소장 점막세포의 sIgA 증가와 유익 미생물 균총의 증식을 유도하여 분의 유해가스 발생을 감소시키는 것으로 나타났다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제44권2호
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• pp.99-105
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• 2024

본 연구에서는 국내에서 이용되는 호밀의 조사료 가공방법에 따른 영양소 함량, 반추위 내 소화율, 발효특성 및 온실가스 발생량을 평가하기 위해 수행되었다. 출수기에 수확한 호밀은 청초, 건초 및 사일리지로 제조하여 시험에 이용하였다. 조단백질, 조회분 및 ADF 함량은 사일리지에서 가장 높았고, 청초에서 가장 낮았다. NFC 함량과 RFV는 청초에서 가장 높았고, 사일리지에서는 가장 낮았다. 한편 호밀 조사료를 72시간 동안 한우의 반추위 내에서 in vitro 발효하였을 때, IVDMD는 청초가 건초와 사일리지에 비해 높았으나, IVNDFD 소화율은 시험구간 차이가 없었다. 반추위 내 propionate 함량이 사일리지에서 가장 높았으며, 이로 인해 A:P ratio는 가장 낮았다. IVDMD 기준 total gas와 CH₄ 발생량은 사일리지가 가장 낮았으며, CO₂ 발생량은 생초가 낮았다. 한편 IVNDFD 기준 total gas, CO₂ 및 CH₄ 발생량은 사일리지가 가장 낮았다. 이상의 결과에서, 호밀은 사일리지로 제조하는 것이 온실가스 저감에서 유리할 것으로 사료된다.

• 한국환경농학회지
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• 제21권4호
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• pp.255-260
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• 2002

가축분뇨를 혐기소화하여 메탄가스를 생산하고 난 다음 혐기성 소화액비를 비료자원으로 활용하기 위하여 농가포장에서 액비의 시용기준을 구명하였다. 벼 생육상황은 분얼기및 출수기에 액비 70%+화학비료 30% 및 액비 100%구의 경수만 타 처리구보다 약간 많았다. 시기별 식물체 중 전질소 함량은 표준시비구가 생육초기에 기비 및 분얼비의 영향으로 타 처리구보다 높았다. 벼 수량은 액비 70%+화학비료 30% 및 액비 100%구가 표준시비구보다 약간 증수되었으나, 액비 50%+화학비료 50%구는 표준시비구보다 약간 낮았다. 수확기 질소흡수량, 시비질소 효율 및 시비질소 이용율은 수량이 많았던 액비 70%+화학비료 30% 및 액비 100%구에서 높았다. 시기별 토양 중 $NH_4-N$함량 및 $NO_3-N$함량 변화는 표준시비구 및 액비 50%+화학비료 50%구가 생육초기에만 타 처리구보다 약간 높았다. 시기별 관개수 중 $NH_4-N$함량 변화는 분얼비의 영향으로 급격히 증가하였다가 급격히 감소하였는데 증가한 시기에는 표준시비구 > 액비 50%+화학비료 50%구가 타처리구보다 높았으나, $NO_3-N$함량은 처리 간 차이가 없었다. 시기별 침투수 중 $NH_4-N$함량 및 $NO_3-N$함량 변화는 무비구가 생육초기에 타 처리구보다 약간 높았는데, 이것은 벼 생육불량에 의한 양분흡수가 적어지면서 상대적으로 지중으로 침투가 많았기 때문인 것으로 생각다. 따라서 혐기성 소화액비의 적정 시용기준은 표준시비량의 질소성분 70%을 액비로서 전량기비로 시용하고, 나머지 30% 질소성분을 화학비료로 분얼비 10% 수비 20% 시용하는 것이 효과적이었다.

• 유기물자원화
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• 제1권1호
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• pp.103-113
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• 1993

우리나라에서 년간 3,367만톤(1991년) 배출되는 생활쓰레기의 28% 이상이 주방폐기물로 통칭되는 음식찌꺼기, 채소류등으로 구성되는데 수분함량이 75~85%로 높고 발열량 낮아 혐기성 소화에 의한 처리법은 폐기물의 안정화 및 메탄가스 회수를 통한 효율적인 자원화가 가능하여 매우 실용적인 것으로 고려된다. 그러나, 주방폐기물은 셀룰로즈, 단백질등의 복잡한 고분자 고형물질들로 구성되어 있어 혐기성 소화시 가수분해반응이 율속단계로 인식되고 있으며, 이로 인한 유기물 부하율이 작고 반응조 용적이 커져 경제적이지 못한 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 셀룰로즈 등의 고분자물질의 가수분해 반응에 활성이 뛰어난 rumen 미생물을 이용하여 주방폐기물의 혐기성 소화의 효율을 증진시키기 위한 연구가 600 mL의 회분식반응조에서 수행되었다. 주방폐기물의 가수분해 및 산생성 반응에 대한 중온산생성균과 rumen 미생물의 산생성반응 효율을 비교하였으며, rumen 미생물을 이용한 산형성 반응에서 pH, 온도, 고형물 농도등 환경인자의 영향을 평가하였다. Rumen 미생물을 이용한 주방폐기물의 산형성 반응에서 최종휘발산수율은 이론치의 약 95%에 해당하는 8.4meq/g VS를 보여 중온산형성균을 이용하였을 때와 비슷하였으나, 산생성반응의 속도는 중온산형성균을 이용했을 때 보다 약 2배 이상 빨랐다. Rumen 미생물을 이용한 주방폐기물의 산생성 반응에 대한 기질 농도의 영향에서는 TS 15%일 때 급격한 pH저하 및 비이온화된 VFA 등의 저해작용으로 휘발산수율은 TS 1%인 반응조에서의 절반이하의 값을 보여 유출수의 연속적인 희석이 중요한 인자임을 알 수 있었다. Rumen 미생물을 이용한 산생성 반응의 최적 pH 및 온도 범위는 각각 6.0~7.5, $35{\sim}45^{\circ}C$였다. 이상과 같은 결과로부터 rumen 미생물을 주방폐기물의 혐기성소화 공정에 이용할 경우 혐기성 반응의 율속단계로 고려되는 가수분해 및 산형성 반응의 속도를 증가 시킬 수 있어 반응조 용적 감소 및 유기물 부하 증가 등의 소화 효율향상이 가능함을 알 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제18권4호
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• pp.515-521
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• 2008

본 연구는 반추위 미생물 발효에 있어서 계면활성제의 이온성 여부가 발효시간별 in vitro 건물소화율, 미생물 성장량, pH 변화, Cas 발생량 및 SEM에 의한 미생물 부착 양상을 조사하기 위해 수행되었다. 1 mm 입자도의 볏짚을 기질로 하여 Holstein 젖소 위액을 이용한 Dehority's artificial medium에 대조구를 비롯하여 비이온성 계면활성제(NIS)로서 시판되고 있는 Tween 80과 SOLFA-850 2종류, 그리고 양쪽(+/-) 이온성 계면활성제(ZIS)로서 3-(Dodecyldimethylammonio) propanesulfanate (DDAP) 1 종류를 이용하여 각각 0.05% 및 0.1% 수준으로 첨가함으로써 총 7처리를 두었다. 발효시간은 6, 12, 24, 48 및 72시간으로 설정하여 각 처리 당 3반복으로 시험을 수행하였다. In vitro 건물 소화율은 NIS인 Tween 80 첨가구에서 48시간 및 72시간 발효 시, 타 처리구에 비해 유의적(P<0.05)으로 높았으나, ZIS인 DDAP 첨가구는 발효 24시간이후 부터 대조구보다도 건물소화율이 낮게 나타났다(P< 0.05). 가스 발생량은 NIS 두 처리구 모두, 대조구나 ZIS 처리구보다 유의적(P<0.05)으로 많았으며, 발효시간의 경과함에 따라 증가하였다. 미생물 성장량은 NIS인 Tween 80 첨가구에서 가장 많았고, 다음으로 SOLFA 850 첨가구 순이었으며, ZIS인 DDAP 첨가구는 대조구보다도 적었다(P<0.05). 전자현미경으로 관찰한 미생물 부착 양상에서 NIS 첨가구는 무처리구에 비해 미생물 군집이 현저히 많았으나 ZIS첨가구는 오히려 적은 것으로 나타났다. 따라서 양쪽(+/-) 이온성 계면활성제는 반추위 발효 작용과 미생물 성장에 긍정적인 효과가 없는 것으로 사료된다.