• 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 Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.51 no.2
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• pp.1-6
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• 2009

Acetogen과 같은 일부 혐기성미생물은 소위 acetyl-CoA 경로에 의해 아세트산, 에탄올, 그리고 몇 가지 생화학 물질을 생산한다. 이 경로에서는 일산화탄소를 기질로 이용할 수 있다. 일산화탄소 이외에 수소가 이용될 수 있다. 즉 이들 미생물은 독립영양생물로서 이산화탄소와 태양광에너지를 이용하는 녹색식물과 비유될 수 있으며, 일산화탄소는 탄소원으로서 동시에 에너지원으로서 이용된다. 본 연구에서는 혐기성 소화액 중 아세트산을 생성하는 미생물이 존재한다고 가정하고, 일산화탄소와 수소가 주 가연성분인 합성가스를 공급하면 추가의 메탄이 생성가능성을 평가하였다. 혐기성 소화과정에서 발생되는 메탄은 주로 아세트산으로부터 만들어지므로 일산화탄소를 공급하는 경우 추가로 메탄이 생성될 것으로 추측할 수 있기 때문이다. 이를 확인하기 위하여 현재 운영중인 바이오가스 생산 설비로부터 얻은 혐기성 소화액을 생물반응조에 넣은 후, 합성가스를 순환-공급하여 가스 생산량의 변화 및 조성을 분석하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 일산화탄소만을 공급했을 때에는 이산화탄소의 생성으로 가스 생산량이 증가하였으나, 수소가 포함된 합성가스를 공급하였을 때에는 이산화탄소가 탄소원이로 소비되어 가스 저장도 내의 가스량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 가스화공정에 으해 얻어지는 합성가스는 온도와 가스 조성을 고러할 때, 바이오가스 생산을 위한 혐기성 소화조와 연계하면 소화조의 가온에 필요한 열을 공급할 수 있고 바이오가스 중 이산화탄소 농도를 낮추어 발열량을 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.33 no.7
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• pp.516-522
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• 2011

The largest problem of domestic anaerobic digestion is low digestion efficiency. Reasons of the problem would be low organic matters input, low mixing efficiency in digestion tank, refractory excess sludge etc.. In this study, screw attached disk-type concentration system and a mechanical mixing system, solubilization facility improvements were performed to solve problems. Through these improvements, the sludge conc. of the concentrator increased 2.6-fold and the volume reduction efficiency was increased 3.0-fold. In addition, the dead-space is reduced by mechanical agitation. Anaerobic digester gas production in the digestion tank is increased from $193.8m^3$ to $386.0m^3$ per day. Digestion efficiency is improved to 54.6% from 47.6%. Digestion gas production is increased from $0.30Nm^3/kg$ VS to $0.42Nm^3/kg$ VS.

• Journal of environmental and Sanitary engineering
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• v.15 no.2
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• pp.75-84
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• 2000

운전 온도 $35^{\circ}C$, 평균 유기물부하 $3.1{\;}kgCOD/m^3/day$ 및 수리학적체류시간 10일에서 혐기성 연속회분식공정에 의한 분뇨처리를 수행하였다. 공정의 평가는 대조 소화조로 완전혼합형의 소화조와 병행하여 수행되었다. 본 실험에서 분뇨는 고농도의 암모니아성 질소와 침전성 고형물을 함유하고 있음에도 불구하고 희석 없이 소화가 가능하였다. 혐기성 연속회분식공정에서 고형물은 급속하게 증가하여 완전혼합형의 대조 소화조에 비하여 소화조내 고형물(biomass)의 농도가 2.4배로 증가하였고, 가스발생량에 있어서도 대조 소화조에 비해 현격한 증가를 보였으며 그 증가율은 205~220%에 달했다. 부가적인 침전 시설이 없이도 혐기성 연속회분식공정의 유출수질이 대조 소화조 보다 높게 나타났는데 상징액 기준으로 휘발성고형물 제거율은 혐기성 연속회분식공정이 대조 소화조 보다 12~14% 높았다. 한편, 혐기성 연속회분식공정의 운전인자로 반응/침강비(R/T ratio)를 조사한 결과 R/T비가 1인 경우가 3의 경우보다 가스발생량, 메탄함량 및 유기물 제거율이 약간 높았으나 큰 차이는 없었다. 위의 실험결과들로부터 혐기성 연속회분식공정은 고농도의 암모니아성 질소와 침전성 유기물을 함유하고 있는 분뇨의 처리에 효과적이고 안정적인 공정으로 판단된다.

• JOURNAL OF ELECTRICAL WORLD
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• s.313
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• pp.75-80
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• 2003

에너지와 환경을 조화시킨 자원순환형 사회의 실현을 위해 하수처리장에서도 하수열이나 소화가스 등의 미이용(未利用)네어지의 유효활용이 기대되고 있다. 소화가스는 하수처리장에서 발생하는 에너지 중에서는 큰 비중을 차지하고 있으나 소화조의 가온을 위해 사용되고 있는 정도로 반드시 유효하게 활용되고 있다고는 말할 수 없다. 또 가스엔진의 코제너레이션에 의해 유효하게 할용되고 있는 처리장도 있으나 메인터넌스 비용 등의 문제로 보급되고 있지 않은 것이 실제의 상황이다. 한편, 마이크로가스터빈은 그 구조의 심풀성 때문에 가스엔진과 비교하여 메인터너스 비용의 저감이 기대되고 있어, 소화가스를 연료로 하는 코제너레이션 시스템으로서 앞으로의 보급이 기대되는 발전시스템이다. 그래서 소화가스의 마이크로가스터빈용 연료로서의 적용을 위한 검증과 운영상의 과제를 밝힐 것을 목적으로 북견시 정화센터의 처리장 내에 설치하여 실증시험을 하고 있다. 지금까지 약 4,000시간의 운전실적에서 소화가스에 기인하는 본질적인 문제도 없고 시스템이 안정되게 동작하는 것을 확인하였다. 또한 실증시험설비에는 마이크로가스터빈의 운전상태를 24시간 리모트 감시하는 리모트감시장치를 설치하고 있는데, 운전데이터의 파악과 이상 발생시의 고장진단/기술검토에 유효하게 사용되었다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.22 no.2
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• pp.57-66
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• 2014

The leachate recirculation anaerobic digestion system has the advantage of stable methane gas generation compared with existing one phase systems. In this study, an anaerobic digestion system fed with source separated food waste from school cafeteria was studied with different food waste/inoculum anaerobic sludge volume ratios (8:2, 3:7, 2:8). From this study, leachate recirculation anaerobic reactor with food waste/inoculum anaerobic sludge volume ratio of 2:8 that is 9 gVS/L of OLR(Organic Loading Rate) had the highest gas production. Also this anaerobic reactor showed daily decrease of H2S and NH3 contents in produced gas. Average biogas yield was 1.395 m3 Biogas/kg VS added. Other anaerobic reactors with food waste/inoculum anaerobic sludge volume ratio of 8:2 and 3:7 stopped methane gas production.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.15 no.1
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• pp.585-592
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• 2014

Mixing effect on anaerobic digestion of livestock wastewater was different results depending on the researchers have been reported. The purpose of this study was to understand application of Korea livestock waste it was necessary to determine the effect of mixing. 4 anaerobic reactors were operated mesophilic and thermophilic temperature with continuous mixing or non mixing condition, respectively. Experimental result showed If temperature was same, TCOD removal efficiency of continuous mixing reactor was 0.11-0.58% higher than non mixing reactor. Different mesophilic and thermophilic temperature, there was no significant difference of TCOD removal efficiency. Continuously mixed digester gas production was 1.7-4.6% higher than non mixed digester. In addition, mesophilic digester gas production was 29.1-32.1% higher than the thermophilic digester. It was due to the thermophilic digester believe the inhibition of ammonia. This study suggest that the optimized operation condition of anaerobic digestion for livestock wastewater treatment was mesophilic continuous mixing state.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.11 no.3
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• pp.75-86
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• 2003

In the near future, the capacity of conventional anaerobic digester is thought to be insufficient because of the increase of the total solids from expansion of intercepting sewer, sewage quantity and direct input of night soil from near apartment districts. The objectives of this study was to investigate the improvement of digestion efficiency using microbial agent(Bio-dh). The system was a pilot-scale, two-staged, anaerobic sludge digestion system. The first-stage digester was heated and mixed. The agitation velocity of the first-stage digester was 120rpm. The second-stage digester was neither heated nor mixed. The Digestion temperature was kept at $35{\pm}1^{\circ}C$ The detention time of digester was 19 days. The dosage of sewage sludge and microbial agent were $0.65m^3/day$ and $0.5{\ell}/day$, respectively. The experiments was run for 25days. Three times a week, $COD_{Mn}$ and SS of effluent, TS, VS, and biogas production rate were measured. Temperature, pH, and alkalinity were measured daily. The results were as follows ; Without microbial agent, digestion efficiencies ranged 46.0%~50.9%(mean=48.6%), with microbial agent(Bio-dh), digestion efficiencies ranged 52.8%~57.3%(mean=54.2%). Consequently, microbial agent(Bio-dh) increased the sludge digestion efficiency about 12%. Also, Without microbial agent, the mean concentration of $COD_{Mn}$ and SS of second-stage digester effluent were 1,639mg/L, 4,888mg/L respectively. With microbial agent, the mean concentration of $COD_{Mn}$ and SS of second-stage digester effluent were 859mg/L, 2,405mg/L respectively. Consequently, microbial agent(Bio-dh) increased the removal efficiency of $COD_{Mn}$ and SS about 47.6% and 50.8%, respectively.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.37 no.1
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• pp.1-6
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• 2015

The purpose of this study is to suggest the effective operation method by developing prediction model for the gas production rate, an indicator of the effectiveness of anaerobic digestion tank, using data mining. At the result, gas production estimate model is developed by using ANN within 10% error. It is expected to help operation of anaerobic digestion by suggesting selected parameter. Meanwhile case based reasoning is applied to develop dewatering cake management technology. Case based reasoning uses the most similar examples of past when a new problem occurs, therefore in this study, management measures are developed that proposes dewatering cake minimization with the minimum change by applying the case based reasoning to sludge disposal process.

• Environmental engineer
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• v.24 s.256
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• pp.56-60
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• 2007