• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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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.

• 한국토양환경학회지
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• 제5권1호
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• pp.97-108
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• 2000

원유를 탄소원으로 이용할수 있는 그람 음성 박테리아가 도시하수 처리장의 활성슬러지로부터 단리되어 Acinetobacter속으로 동정되었다. 이 균은 원유중의 알칸과 미확인된 다종의 한화수소를 분해할 수 있었으며 소수성 기질인 알칸을 단일 탄소원으로 이용하여 증식할수 있었다. 원유중 탄소수 13-30의 알칸은 동시에 분해가 진행되었으며 한소수의 짝수, 홀수에 따른 분해특성의 차이는 보이지 않았다. 균의 선형적인 증식과 알칸 성분의 분해특성으로부터, 원유상에서 기질의 초기 산화가 진행되는 미생물부위까지 물질전달이 분해과정의 율속이 됨을 알수 있었다. 분해 진행후 반응계내 알칸의 잔류 현상이 관찰되었는데 이는 Acinetobacter 속의 특성으로 알려져있는 세포내 탄화수소 함유체의 영향으로서 원유로 부터의 물질전달을 제어하는 요인이 될수 있음을 시사하였다. 따라서 본 균은 환경중 잔류하는 소수성 오염물질의 분해메카니즘 연구에 중요한 역할을 한다고 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제3권2호
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• pp.47-57
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• 1995

본 연구의 목적은 유기성폐기물 퇴비화시 교반강도가 퇴비화공정에 미치는 영향을 알아보기 위한 것이다. 주된 연구지표는 교반강도와 초기수분함량이었다. 본 연구를 위하여 기계식 교반장치를 갖춘 실험실규모의 퇴비화반응조가 이용되었다. 실험대상폐기물은 생분뇨슬러지와 감압증발처리공정을 거친 분뇨슬러지, 그리고 돈분을 이용하였다. 초기수분함량이 60%와 63% 인 경우 연속교반시 간헐교반보다 유기물분해율이 더 높게 나타났다. 또한 시료의 물리적 성상도 연속교반이 간헐교반보다 더 균등질의 양호한 상태를 나타내었다. 한편 초기 수분함량 68%인 경우는 혼합되기 보다는 시료 일부가 반죽상태를 형성하는 문제가 발생하였으며 유기물분해율도 연속교반의 경우가 간헐교반보다 더 낮게 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제24권2호
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• pp.46-54
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• 2015

본 연구는 하수처리장에서 발생되는 생슬러지와 잉여슬러지를 대상으로 열적가용화 공정의 적용성을 평가하였다. 열적가용화 효율 및 특성평가는 각 슬러지를 대상으로 $100{\sim}220^{\circ}C$ 온도범위에서 30분간 전처리를 수행한 후 실시되었다. 그 결과, 가용화 온도가 상승함에 따라 $SCOD_{Cr}$, $NH_4{^+}$, VFAs 농도가 증가하는 경향을 확인할 수 있었다. 또한 COD 가용화효율 평가 결과, 온도 상승에 비례하는 경향이 나타나 열적가용화에 의해 가수분해 및 산발표 단계를 촉진시킨 것으로 판단된다. BMP (Biochemical Methane Potential) 실험을 통해 생슬러지의 경우 $220^{\circ}C$에서 가장 높은 biogas 생산량을 보여주었으나, 증가율은 5.6%로 열적가용화에 의한 효과가 미미한 것으로 나타났다. 반면 잉여슬러지의 경우 최대 38.8% ( $180^{\circ}C$) 증가하여, 열적가용화 공정은 잉여슬러지에 대한 적용성이 더욱 우수한 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제16권3호
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• pp.83-90
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• 2008

하수슬러지의 초음파 전처리시 용존성 유기물의 증가와 혐기성 생분해도 향상을 평가하였다. 하수슬러지의 초음파에 의한 가용화는 세포벽의 파괴로 인하여 용해성 화학적 산소요구량, 단백질 및 탄수화물의 농도 증가와 입자크기를 감소시켰다. 혐기성 생분해도 측면에서초음파 전처리는 메탄가스 발생량을 증가시켜 혐기성 생분해를 향상시키는 것으로 나타났다. 하수슬러지의 생화학적 메탄 잠재 발생량 실험결과 초음파 전처리 후 슬러지의 최종 메탄 수율은 294.3 ml $CH_4/gVS$로 나타나 전처리를 하지 않은 경우 211.3 ml $CH_4/gVS$에 비해 약 40 % 향상된 값을 보였다. 이와 같은 결과를 고려 시 하수슬러지의 가용화는 혐기성 생분해도 향상에 효과적인 것으로 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제22권3호
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• pp.157-161
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• 2007

본 연구는 수계에서의 생물학적 고찰이 거의 없었던 MEA 단독 물질을 전형적 활성슬러지와 Pseudomonas계 균주를 이용하여 분해특성을 분석한 것이다. 잠정적 결론으로서 첫째, MEA는 수계 유입 시 COD 및 $NH_4^+$ 농도의 상당한 증가를 유발하여 MEA는 $NH_4^+$로 78.1% 이상 전환되었다. 둘째, 공기 공급이 조절된 회분식 반응기에서 MEA 분해속도는 1000 mg/L에서 최대 19.23 mg/L/h, 고농도인 5000 mg/L에서 17.55 mg/L/h로서 미생물 순응이 담보되는 경우 큰 차이를 보이지 않았다. 셋째, 순차적 순응단계를 거쳐 MLVSS가 상대적으로 작은 조건 (최대 820 mg/L)에서도 약 3개월간 안정적 장기 운전이 가능하였고, 최대 분해율은 약 95%였다. 넷째, $COD_{cr}$를 기초로 한 반응속도론 분석에 의하면 MEA 생분해는 1차 반응에 부합하였다. 향후 MEA의 생물학적 공법을 확립하기 위해 활성슬러지 시스템의 미생물 효소분석을 통해 순응단계를 최적화하는 연구를 수행할 계획이다.

• 생명과학회지
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• 제21권3호
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• pp.444-450
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• 2011

퍼클로레이트($ClO_4^-$)는 지표수 및 토양/지하수에서 검출되는 오염물이다. 독립영양방식의 퍼클로레이트-환원세균(PRB)은 기체 수소(H2)를 전자공여체로 사용하여 $ClO_4^-$를 제거한다. 철이 부식되면 $H_2$를 생성할 수 있음에 착안하여 본 연구에서는 하수처리장에서 쉽게 구할 수 있는 활성슬러지를 식종하여 영가철(ZVI)을 이용한 독립 영양방식의 $ClO_4^-$ 제거 가능성을 조사하였다. 회분반응실험을 통해 활성슬러지미생물이 ZVI가 존재할 때 $ClO_4^-$를 분해할 수 있음을 알 수 있었으며, 또한 이러한 $ClO_4^-$의 생분해는 $ClO_4^-$가 분해됨에 따라 생성되는 $Cl^-$의 몰 농도를 통해 확인 할 수 있었다. 독립영양방식의 $ClO_4^-$ 제거공정에 사용된 철 입자의 표면에 간균형태의 미생물들이 존재한다는 것을 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 그래서 철 입자가 생물막을 형성하기 위한 담체로서도 작용할 수 있다는 것을 알 수 있었다. ZVI가 첨가된 $ClO_4^-$ 분해성 농화배양으로부터 채취한 생물막의 미생물군집조성은 접종균으로 사용된 활성슬러지의 그것과는 다름이 DGGE 분석 결과 나타났다. DGGE band 중에서 생물막의 주요밴드는 Clostridia 강과 가장 관련이 있는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.269-275
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• 1993

UASB 반응조를 이용한 옥수수 전분폐수의 처리도를 연속 및 회분식실험으로 조사하였다. 옥수수 전분폐수는 제조공정에 따라 생분해도와 메탄회수율이 달랐다. 유기부하 3.2 kg $COD/m^3{\cdot}day$까지 COD 제거율은 70% 이상으로 유지되었으며, 최대 가스발생량은 부하 8.4 kg $COD/m^3{\cdot}day$에서 약 55 l/day로서 반응조 단위 체적당 약 3.5 l/day의 가스가 발생하였다. 연속실험과 동시에 수행된 회분식(SBT) 실험에 의하면 슬러지의 활성도는 운전 130일이 경과하는 동안 0.03에서 0.53g $COD-CH_4/g\;VSS{\cdot}day$으로 증가하였으며, 슬러지도 입상화되었다. SBT 실험은 처리대상 폐수에 대한 정보 뿐만 아니라, 슬러지의 활성도에 대한 유익한 정보를 제공하였다. 옥수수 전분폐수를 처리하는 과정에서 형성된 입상슬러지의 형태학적 특성은 주정폐수이나 당을 처리한 입상슬러지와 유사하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제38권6호
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• pp.601-606
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• 2014

본 연구에서는 선박에서 발생하는 오 폐수의 처리를 위하여 SBR공정에 유효미생물을 주입하는 변법을 이용하여 Lab scale 실험을 수행하였다. 유해물질 유입에 따른 생물학적 처리 장치의 효율 저하 문제를 해결하기 위하여 SBR공정에 유효미생물을 주입하는 변법은 크루즈선이라는 특수 환경과의 접목성과 생물학적 처리 시 야기될 수 있는 문제를 대비하기 위한 대안으로 선박환경에 매우 적합한 공정으로 평가되었다. 슬러지 관찰 결과 기존의 활성슬러지에 유효미생물의 주입함으로써 슬러지의 안정성을 확보할 수 있었으며, 슬러지의 EPS 함량도 40% 이상 높아진 것을 확인할 수 있었다. 또한 슬러지의 미생물 분석 결과 유효미생물 주입으로 인해 수처리에 유리한 미생물종이 다수 출현하여 휘발성 유기화합물과 같은 유기 유해물질이 생분해되어 안전한 물질로 전환되는 것을 확인할 수 있었으며. 중금속과 같은 무기 유해물질도 중금속의 종류와 유입농도에 영향을 받지 않고 70% 이상의 안정적인 처리 효율도 확보할 수 있는 것으로 확인되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권6호
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• pp.363-370
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• 2015

인공폐수로 연속회분식 하수처리시스템에서 바이오플라스틱인 PHAs의 생산에 대하여 연구하였다. 실험은 하수처리장에서 식종슬러지를 채취하고, 실험실 내에서 제작된 인공하수를 이용하여 4 L 규모의 2조의 연속회분식반응기로 수행하였다. 인공하수의 영양조건(C/N/P)은 42:10:1로 운전되었으며, 연속회분식반응기는 호기상태에서 Feast/Famine 조건을 부여하는 ADF (aerobic dynamic feeding)의 SBR 1과 혐기/호기조건에서 Feast/Famine 조건을 부여하는 AODF (anaerobic/oxic dynamic feeding)의 SBR 2로 운전하였다. PHAs의 생산은 AODF가 ADF 보다 우수하였으며, ADOF 에서 바이오매스 대비 최대 40.0%(w/w)로 높게 생산되었으며, 구조적 및 열적 물성도 우수한 것으로 나타났다.