• 한국환경보건학회지
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• 제31권4호
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• pp.322-326
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• 2005

연속반응조에서의 수소생산에 대한 수리학적체류시간(희석율, D)의 영향을 $1\%$ sucrose를 함유한 $37{\pm}1^{\circ}C$ 조건에서 조사하였다. 실험결과 수리학적체류시간(희석율)의 각각의 조건에 따라 생성된 가스중 수소성분은 $50~71\%$의 범위로 발생되었다. $H_2/CO_2$ 비율은 희석율이 증가할 때 $H_2/CO_2$ 비율도 증가하였다. 최대수소생성 수율은 희석율 0.14 l/h까지는 증가하다가 이후에는 감소하였고, 수소생성 수율은 0.81 l/g sucrose이었다. Acetate 생성 수율은 butyrate생성 수율 보다 희석율 조건변화에 민감하게 변화하였다. propionate 및 solvents는 희석율 변화에 영향을 받지 않았다 biomass 수율은 희석율이 0.2 l/h 까지는 증가하였으나, 그 이상의 조건에서는 감소하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권2호
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• pp.176-182
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• 2009

안양천 공단 주변 슬러지를 미생물 접종원으로 무기염배지에 10 g/L의 자당을 첨가하여 수소 생산 균주 MeL 6-2을 분리하였다. 분리 균주 MeL 6-2은 호기성조건과 혐기성 조건에서 모두 생장하는 통성 혐기성 균주 Rhodopseudomonas sp.였다. 유기성 폐기물 내에 다량 함유되어있는 포도당과 자당의 농도변화가 수소 생산 속도 및 수소 생성효율에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 포도당을 1~12 g/L의 범위로 첨가할 경우 lag phase 없이 생장하였으며, 첨가량이 증가할수록 단위시간 및 단위부피당 수소 생산성 이 증가하여, 10 g/L에서 최대값인 $4.2\;mmol-H_2{\cdot}L^{-1}{\cdot}h^{-1}$을 보이고 그 이후 다소 감소하는 경향을 보였다. 균체량에 대한 수소생산수율은 $0.76{\sim}2.46\;L-H_2{\cdot}g-DCW^{-1}$의 값을 보였으며, 첨가된 기질인 포도당에 의한 수소생산수율은 $2.6{\sim}3.1\;mol-H_2{\cdot}mol-glucose^{-1}$의 범위였다. 자당을 1~12 g/L의 범위에서 첨가할 경우 약 10시간의 지체기 후 원할한 생장을 보였다. 단위시간 및 단위 세포무게 당 비수소 생산속도는 및 수소 생산수율은 자당의 첨가량이 증가할수록 증가하여 각각 $163\;mmol-H_2{\cdot}mg-DCW^{-1}{\cdot}h^{-1}$ 및 $4.5\;mol-H_2{\cdot}mol-glucose^{-1}$의 최대값을 보였다.

• 유기물자원화
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• 제19권1호
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• pp.57-63
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• 2011

화석연료가 고갈되어 감에 따라 사람들은 이를 대처할 수 있는 대체에너지를 찾기 시작했다. 이 대체 에너지는 환경 친화적이며 재생 가능해야 된다는 단서가 붙는데 그 중 가장 많은 주목을 받은 것이 수소이다. 현재 수소는 다양한 방법으로 생산되고 있는데 생물학적으로 수소를 생산하는 방법이 가장 환경 친화적인 방법으로 인식되고 있다. 그러나 아직 생물학적으로 수소를 생산하는 방법은 아직 상업화하기엔 경쟁력이 많이 부족하기 때문에 많은 연구자들이 바이오 수소 생산 방법과 그 생산성 및 생산수율을 높이기 위하여 노력하고 있다. 본 고에서는 생물학적 수소생산의 다양한 개발 접근방법들의 진행 추이를 정리하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권1호
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• pp.1-9
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• 2013

혐기성 연속 회분식 반응조(Anaerobic sequencing batch reactor; ASBR)를 이용하여 혼합배양을 통한 장기간의 수소생산특성을 조사하였다. 실험에 사용된 기질은 글루코오스(8,250 mg/L)였고, pH 5.5, 온도 $37^{\circ}C$, 교반속도 150 rpm으로 설정하여 160일 동안 반응조를 운전하였다. 운전초기에 F/M비 2로 유지되어 수소생산 수율은 0.8 mol $H_2/mol$ glucose의 수소가 생산되었고, 운전 80일째 수소생산수율은 2.68 mol $H_2/mol$ glucose까지 증가하였다. 그러나 그 이후로 수소 생산량이 지속적으로 감소하여 운전 130일경 이후 수소의 생산은 없는 것으로 나타났다. PCR-DGGE분석을 통해 반응조내 미생물은 일반적인 수소생성 균으로 알려지고 있는 Clostridium sp.가 검출되었으나 반응조 운전 조건의 변화가 수소생산 저감의 주된 원인으로 밝혀졌다. 즉 반응조의 MLSS 농도가 증가함에 따라 F/M비가 감소하고 생산된 수소는 propionic acid의 생성으로 소모되는 것으로 추정할 수 있고 이는 반응조의 F/M비 0.5와 propionic acid 농도는 2,130 mg/L로 높게 유지된 것으로 확인하였다.

• 유기물자원화
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• 제20권3호
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• pp.83-88
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• 2012

부영양화로 인한 조류의 과도한 번식은 하천과 호수의 수질에 심각한 문제를 야기하고 있다. 따라서 하천과 호수의 수질 오염 방지를 위해서는 물리화학적 또는 생물학적 처리를 통해 효과적인 조류 제거가 필요하다. 본 연구에서는 전기부상과 혐기성 수소 발효 공정의 연계를 통해 효과적인 조류 제거와 에너지를 생산하고자 하였다. Chlorophyll a를 기준으로 전기부상에 의한 조류 제거효율은 전류 증가에 따라 증가하였으며 최대 95.9%로 나타났다. 제거된 조류로부터 에너지를 회수하기 위하여 혐기성 수소 발효 타당성을 조사하였다. 조류와 초음파로 전처리를 수행한 조류의 최종 수소 수율은 각각 17.3및 61.1ml $H_2/g$ dcw(dry cell weight)로 나타났다. 조류의 초음파 전처리는 가수분해 속도를 증가시켜 최대 수소 수율을 3.4배 향상시키는 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제18권2호
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• pp.162-167
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• 2007

본 연구에서는 Clostridium beijerinckii Donker 1926을 이용한 연속식 혐기성 소화공정에서 수소 생산과 동력학적 특성을 고찰하였다. 기질은 glucose를 사용하였고, 0.5, 0.25, 0.125일의 체류시간 (hydraulic retention time, HRT)에서 실험이 이루어졌으며, 모든 HRT의 조건에서 탄산화물은 99% 이상의 제거효율를 나타내었다. 체류시간이 짧을수록, COD 제거율은 낮은 반면에, 전체 가스 중에서 수소 가스 함량과 수소 발생량이 높게 나타났다. 또한, 정상상태에서, 증식 수율과 수소가스 생성 수율은 각각 0.27 g-VSS/g- glucose, 0.26 L/g-glucose로 나타났다. 본 실험에 사용된 균주를 glucose와 같이 당 성분이 함유된 폐수처리에 적용하면 수소를 생산할 수 있으며, 이러한 실험 결과들을 잘 활용하면 대체에너지로서, 실제적인 수소가스 생산 시스템에 적용할 수 있을 것이다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2010년도 춘계학술 발표회
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• pp.192-192
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• 2010

현재 산업과 과학의 발달로 인한 무분별한 화석연료의 사용은 에너지자원의 고갈과 환경오염의 문제를 야기시켜, 이의 해결을 위한 청정 신에너지에 대한 연구가 전 세계적으로 집중되고 있다. 이 중 바이오매스는 화석연료보다 비교적 높은 H/C 비를 갖기 때문에 신에너지인 수소 또는 Syngas를 생산하기 위한 가스화 특성이 우수한 특징을 가지고 있으며, 구성성분 내 중금속, 황, 질소를 거의 함유하지 않는 점에서 환경오염 저감과 동시에 대체 신에너지로써 각광을 받고 있다. 이에 본 연구에서는 목질계 바이오매스인 Wood pellet (미송)에 대하여 고정층 반응기를 이용하여 질소분위기하에서 온도 및 Steam/Biomass Ratio(이하 SBR) 조건에 따른 가스화 특성으로 고찰하는데 그 목적을 둔다. 온도의 영향에 대하여, 높은 온도 범위에서 수소 수율이 증가함을 알 수 있었다. SBR에 대한 영향으로서, 저온 (700, $800^{\circ}C$)에서는 SBR=1에서는 수소의 수율이 증가하였으나 SBR=2, 3에서 감소하는 것을 보였다. 하지만 $900^{\circ}C$에서는 SBR이 증가 할수록 수소의 수율이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 볼륨비로 나타내었을 경우 $H_2/CO(vol/vol)$의 경우 $900^{\circ}C$, SBR=3에서 0.73%로 water gas shift reaction이 가장 잘 일어난 것을 확인했고, $H_2/CH_4(vol/vol)$의 경우 마찬가지로 위의 조건과 동일조건에서 2.59%로 steam reforming이 가장 잘 일어난 것을 확인할 수 있었다. 최종적으로 본 실험에서는 $900^{\circ}C$, SBR=3인 경우에 가장 높은 수소수율을 얻을 수 있으며, 이때 수소의 수율은 32.7 Vol%였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권12호
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• pp.865-872
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• 2014

본 연구는 수소가스 생산을 위한 brown water(소변을 제외한 대변 + 대변세척수 6 L)의 혐기성 소화 시, 음식물쓰레기 혼합 효과를 평가하기 위해 실시하였다. brown water와 음식물쓰레기의 적절한 혼합 비율을 찾기 위해 회분식 실험이 수행되었고, 도출된 결과는 연속운전 세미파일럿 규모 brown water의 혐기성 소화장치의 실험에 적용되었다. 회분식 실험에서 70%의 음식물쓰레기와 30%의 brown water을 혼합하였을 때 $6.92mmol\;H_2/g\;COD_{removed}$의 최대 수소생산수율을 나타내었다. 동일한 혼합비율로 투입한 음식물쓰레기 및 brown water의 세미파일럿 규모 혐기성 소화조를 운전하였을 때, 반응조 내부에서 수소생산의 중간산물인 butyric acid의 현저한 증가를 보였다. 이 때 수소 생산의 지표인 B/P (butyrate/propionate) 비는 52.64로 나타났고, 수소생산수율은 최대 $25.03mmol\;H_2/g\;COD_{removed}$로 나타났다. 이상의 실험적 연구결과 brown water의 혐기성 수소발효에서 음식물쓰레기의 혼합은 수소발생을 촉진하기 위한 좋은 대안임을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권2호
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• pp.238-243
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• 2012

저탄소 친환경 대체 에너지의 한 분야인 수소에너지는 화석연료의 개질 및 물의 전기분해 등 다양한 방법을 통해 얻어진다. 수소를 연료로 사용하는 연료전지인 PEMFC용 1kW급 평판형 수소생산시스템을 자체 개발 중이다. 연소조건에 따른 평판형 수소생산시스템의 개질적정온도까지의 승온시간과 CO, $O_2$, $CO_2$의 평균 농도를 통해 개질기 내 연소기의 특성을 조사하여 개질기의 적정 운전조건을 확인하였다. 차후 PEMFC용 고효율 평판형 수소생산시스템의 개발에 있어 수치해석, 수소수율 및 시스템의 전체 효율을 연구하기 위해 기초연구를 진행하였다.

• 에너지공학
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• 제19권4호
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• pp.221-227
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• 2010

본 연구에서는 바이오매스 및 플라스틱에 가스화 효율을 높이기 위한 탄산염 촉매 또는 Ni based 촉매를 혼합한 시료에 대하여, 고정층 반응기를 이용하여 급속 등온 열분해 실험을 수행하여, 생성된 가스의 온도, 시료 및 촉매의 영향에 관한 분석을 통하여, 최적의 수소 생성 수율을 얻고자 한다. 고위발열량 측정 결과, 바이오매스보다 플라스틱 폐기물의 발열량이 높아짐을 알 수 있었다. 원소분석 결과로부터 수소 함량은 플라스틱 시료가 더 높았다. 계산된 활성화 에너지는 촉매 적용에 의해 감소하였고, 5 wt% 이상의 경우에는 큰 변화를 보이지 않았다. 수소수율은 플라스틱 폐기물이 포함된 시료, 온도에 대해서는 대부분 높은 온도 범위에서 최대값이 얻어졌다. 또한 대부분의 시료에서 높은 혼합비를 갖는 조건의 수소수율이 가장 높은 결과를 보였으나, 5 wt% 이상의 조건에서는 촉매 혼합비 증가의 영향은 미비하여, 활성화 에너지의 결과와 잘 일치함을 확인하였다. 전체적으로 촉매 반응이 무촉매 반응에 비하여 높은 수소수율이 얻어졌다. 촉매 종류에 대하여, 탄산염 촉매인 $Na_2CO_3$ 및 $K_2CO_3$보다 Ni-$ZrO_2$ 촉매가 수소 생산을 위한 목적에 더 적합한 촉매임을 확인하였고, 본 연구로부터의 최대 수소수율을 위한 조건은 $900^{\circ}C$, 20 wt%의 Ni-$ZrO_2$(1:9) 촉매가 혼합된 Pitch Pine, Polyethylene 시료에 대하여 65.9 vol%의 높은 수소수율의 결과를 얻었다.