• 한국지능시스템학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.383-388
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• 2006

축산폐수는 축사가 대부분 상수원보다 상류지역에 산재하고 있어 이를 효과적으로 관리하기 어려우나, 연속 회분식 반응기(Sequencing Batch Reactor, SBR)는 장치가 간단하고 경제성이 우수하여 축산폐수처리에서 효율적으로 적용될 수 있다. 본 연구에서는 DO(Dissolved Oxygen)과 ORP(Oxidation-Reduction Potential)을 이용하여 지식기반 고장진단 시스템을 제안하였다. 실시간으로 얻어진 ORP, DO값들을 전처리하여, [ORP], [DO]외에 [ORP DO]합성data와 ORP, DO의 특징벡터의 합에서 얻어진 fusion data의 총 4개의 data set을 이용하여 각각에 대한 진단과 분류성능을 검토하였다. 이 값을 이용하여 FCM (fuzzy C-mean) 클러스터링 한 후, K-PCA과 LDA로 차원축소시켜 특징벡터를 추출하였다. 그리고 Hamming distance로 test data와 특징벡터의 거리를 계산하여 각 class를 F1에서 F8까지 분류하였다. 그 결과 데이터를 그대로 이용하는 것 보다 차분데이터형태로 이용하는 것이 우수했으며 그 중 fusion 데이터의 결과가 다른 것들보다 향상된 결과를 보였다. 그리고 K-PCA와 LDA를 결합한 결과가 다른 방법에 비해 우수한 결과를 보였으며 fusion method를 이용한 최고인식율은 98.02%를 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권1호
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• pp.11-15
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• 2015

휴대용 고분자전해질 연료전지의 수소발생용으로써 $NaBH_4$는 많은 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 비담지 Co-B, Co-P-B 촉매의 $NaBH_4$ 가수분해 특성에 대해 연구하였다. 촉매의 BET 표면적, 수소 수율, $NaBH_4$ 농도 영향, 촉매 내구성 등을 실험하였다. 비담지 Co-B 촉매의 BET 표면적은 $75.7m^2/g$으로 FeCrAlloy에 담지한 Co-B 촉매에 비해 BET 면적이 18배 높았다. 회분식 반응기에서 비담지 촉매들은 $NaBH_4$ 20~25 wt% 사용조건에서 97.6~98.5%의 높은 수소 수율을 보였다. $NaBH_4$ 농도가 30 wt%로 증가하면서 수소수율은 95.3~97.0%로 감소하였다. 비담지 촉매의 촉매 손실율은 FeCrAlloy에 담지 촉매에 비해 낮았으며, $NaBH_4$ 농도가 증가하면서 촉매 손실율도 증가하였다. 연속 반응기에서 1.2 g 비담지 Co-P-B 촉매를 사용해서 약 $3{\ell}/min$ 발생속도로 가수분해 반응하여 90%의 수소 수율을 얻었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권11호
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• pp.1215-1221
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• 2005

본 연구는 가변형 간벽이 설치된 SBR 고도처리 공법과 기존의 단일 반응조로 구성된 SBR 고도처리 공법의 영양염류 처리효율을 비교하였으며, 또한 호기에서 무산소로의 "상" 전환속도를 비교하여 실질적인 반응시간의 차이를 검증하고자 하였다. 그 결과 SBR1의 $COD_{Cr}$ 및 $BOD_5$ 제거효율은 91.5% 및 97.5%이었으며, SBR2의 경우 90.4% 및 97.3%로 유기물 제거효율에 있어서는 큰 차이를 나타내지 않았다. 그러나 T-N 및 T-P제거효율에 있어서는 SBR1이 SBR2보다 12.1% 및 7.6% 높은 처리효율을 나타내었다. 또한 "상" 전환속도 평가 실험에서 SBR1이 SBR2보다 높게 나타났다. 기 이유는 SBR1이 한 반응조내에 연속적으로 두 개의 "상"이 존재하기 때문에 "상" 전환시 완충능력을 갖고있기 때문에 "상"전환시간을 줄일 수 있고, 또한 명확한 반응조건을 제공할 수 있는 것으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제16권1호
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• pp.51-58
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• 2010

해조류를 바이오매스로 이용하는 혐기성 발효를 통해 메탄을 생성하는 연구를 수행하였다. 먼저 원소분석을 통한 다시마, 미역, 톳 등 세 종류의 바이오매스의 이론 메탄가스 전환량을 구한 결과, 분석한 세 종류의 해조류는 C 34 ~ 36%, H 5%, O 37 ~ 43%, N 2 ~ 4%, S 0.4 ~ 0.7%, ash 14 ~ 21%를 포함하고 있었으며, 이론적으로 56 ~ 60%의 메탄전환이 가능한 것으로 나타났다. 이는 g VS(고형분) 당 442 ~ 568 mL의 메탄가스를 생산할 수 있는 양이다. 생물학적메탄잠재력 (Biological Methane Potential, BMP) 시험을 통하여 실제 메탄가스를 측정한 결과, 다시마에서 최대 메탄생성수율 (52%)을 보였다. 이어서 회분식으로 메탄가스 생산에 영향을 미치는 여러 가지 인자들 (유기물 농도, pH, 염분, 입자크기, 그리고 시료전처리)에 대한 조사를 통해 최적의 메탄가스 생산조건을 구하였다. 전처리한 다시마 5 g VS/200 mL를 pH 8조건에서 염분 제거 없이 사용했을 때 이론치의 51%(197.1 mL/g VS)를 얻었고, 더욱이 습식멸균기로 해조류를 찐 경우 27% 증가한 268.5 mL/g VS 메탄가스를 생산할 수 있었다. 또한 연속반응기 (7 L 운영부피/10 L 반응기)를 이용하여 65일 간 운전한 결과 하루 최대 약 1.4 L의 메탄가스 (평균 메탄함량 70%)를 생산할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권4호
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• pp.294-300
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• 2013

혐기성 암모늄 산화공정 전처리로써 적절한 $NO_2{^-}-N/NH_4{^+}-N$ 반응비율에 맞는 유출수를 생성하기 위한 연구실 규모의 연속 회분식 반응기 시스템을 적용하였다. 부분아질산화 적용에 있어서 운전인자들을 이용하여 AOB를 활성화하고, 동시에 NOB를 억제하는 다양한 전략이 있다. 하지만 적용된 인자들은 명확히 정의되지 않고 아질산 축적에 있어서 극복할 점이 있다. 본 연구의 목적은 부분아질산화의 주 인자를 조사하여 안정적인 공정을 구축하는데 있다. 부분아질산화 시스템을 구축하기 위하여 우세적인 인자인 온도, 중탄산알칼리도, pH를 평가하고자 한다. 실험의 결과로써 알맞은 알칼리도 비가 $35^{\circ}C$와 상온 두가지 온도범위에 안정적인 50% 부분아질산화가 이루어졌다. 이는 질산화시 필요한 알칼리도를 50% 아질산화에 맞추어 주입하여 질산화과정을 억제하는 것이다. 알칼리도 비는 pH 조절없이 50% 부분아질산화의 전략으로 제안한다. 유출수의 $NO_2{^-}-N/NH_4{^+}-N$ 비가 거의 100%에 다다랐을 때 중탄산알칼리도는 각각 6.8, 6.7이 되었다. PCR-DGGE의 미생물 분석 결과 암모늄산화균이 지배적인 질산화균임을 알 수 있었으며 NOB는 억제되어 활성을 잃은 것으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권1호
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• pp.57-66
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• 2007

일반적으로 천연가스는 대부분의 $^{12}C$로 구성되어 있고 탄소 동위원소 $^{13}C$ 성분이 약 1.1％가 분포되어 있다. $^{13}C$은 안정한 동위원소로써 의학, 약리학, 농학 등 많은 분야에 트레이서 물질로 사용되는 중요한 원소이다. 따라서 가스 성분의 탄소로부터 $^{13}C$를 분리 및 농축하는 기술 개발은 고부가가치 제품을 생산할 수 있으며, 새로운 탄소 소재 산업의 개발 가능성을 부여할 것이다. 안정적인 $^{13}C$ 동위원소를 극저온 증류로 분리하는 일반적인 두가지 방법이 있는데 첫번째는 천연가스로부터 $^{13}CH_4$ 동위원소를 농축하는 방법이고 또 다른 방법은 $CH_4$와 $H_2O$의 화학 반응을 통하여 얻어진 $^{13}CO$를 증류를 통해 농축하는 방법이다. 본 연구에서는 LNG 또는 NG로부터 $^{13}C$ 동위원소를 분리 농축하기 위하여 상용 공정모사기를 사용하여 Rigorous한 극저온 증류 공정모사를 수행하고 검토하였다. $^{13}CH_4$와 $^{12}CH_4$간의 상대 휘발도나 분리도의 값이 매우 작아 공정 설계 및 $^{13}C$의 효과적인 분리 및 농축 작업은 특수한 전략 및 Feasibility Study가 필요하다. SRK 상태방정식의 Acentric factor를 증기압 데이터에 부합하는 Acentric factor 값을 구하여 농축 전략 및 Feasibility Study에 따른 최적화된 공정 조건으로 극저온 증류를 통한 $^{13}C$의 분리 효율 및 농축 경향을 예측할 수 있었다. 회분식 및 연속식 극저온 증류공정의 여러 가지 운전 전략을 연구하고 공정의 기본 설계를 제안하였다. 본 연구에서는 $^{13}C$의 극저온 분리의 효과적인 설계 및 운전 방법을 제시할 수 있었다.

• 한국환경기술학회지
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• 제19권6호
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• pp.550-555
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• 2018

국제 해사기구 (IMO)에서 MARPOL 73/78은 조문과 여섯 개의 부속서로 구성되어 있다. Annex IV는 선박의 하수를 규제한다. 2012년 제 64회 결의안에서 선박에서 배출되는 하수 중 영양염류를 제거하도록 규제하였다. 2014년 해양수산부의 지원으로 영양염류를 제거 할 수 있는 대용량 폐수처리 장치를 개발하였다. Sequence Batch Reactor (SBR)와 Membrane Bio Reactor (MBR)를 결합한 새로운 공정이 개발되었다. 현존하는 SBR 공정의 사이클에서는 침전을 제외하고 통기 및 교반만을 사용하였고, 상기 막은 처리 된 물을 배출 시키는데 사용하였다. 본 연구에서는 MACROGEN 사의 NGS 분석 기술을 이용하여 Bench 규모 폐수처리 설비를 이용한 하수처리장 원수를 처리하기 위한 최적 운전조건에서 폭기조 내 미생물의 우점종을 분석하였다. 그 결과 Bacteroidetes는 호기성 박테리아의 27.1 %를 차지했으며 Gammaproteobacteria는 혐기성 박테리아의 16.8 %를 차지하였다. Operational taxonomic unit ratio에 Others 항목이 차지하는 비율도 상당하다고 볼 수 있는데 기존의 오수처리를 위해 필요했던 미생물 외에 아직 NCBI (National center for Biotechnology Information)에 등록되지 않은 미생물일 가능성이 있어 추후 연구가 필요하다고 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권9호
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• pp.1035-1043
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• 2007

본 연구는 침출수 재순환 공법과 산소요구량과 탄소요구량의 절감이 가능한 단축질소제거공법(shortcut biological nitrogen removal: SBNR)을 병합하여 침출수중의 암모니아와 유기물을 효과적으로 제거하는 방안에 대해 부피 약 200 $m^3$의 pilot 규모 매립지를 만들어 연구하였다. 매립지에서 발생한 침출수는 연속회분식반응기(sequencing batch reactor: SBR)형태의 on-site reactor에서 암모니아성 질소를 아질산으로 부분질산화 시킨 후 매립지로 재유입 시켜 지중탈질(in-situ denitrification)을 유도하였다. 침출수는 매립면적에 따른 년평균 강우량을 기준으로 약 221 L/cycle을 주당 3회 재순환 하였다. 그 결과 반응시간은 약 6시간으로 운전하였을 때 $NO_2^{-}-N/NO_x-N$의 비는 약 0.8에 이르러 효과적인 아질산 축적을 이룰 수 있었으며 온도저하로 인해 질산화의 저해가 일어나기 이전의 질산화 효율은 약 80%에 달하여 단축질소제거공정을 위한 아질산 축적이 가능함을 보여주었다. 이와 같이 SBR을 통해 질산화하여 재순환한 침출수의 $NO_x$-N는 모형 매립지 내에서 모두 제거할 수 있었으며, 침출수에 비교적 높은 농도의 황산염이 존재하여 황산염환원 및 황을 이용한 독립영양탈질반응이 매우 중요한 반응기전이 되는 것으로 나타났다. 따라서 침출수 재순환 공법과 단축질소제거공법을 병합한 조기안정화 기술은 매립지의 조기안정화와 침출수의 질소제거에 효과적인 공법으로 사용할 수 있을 것이라 사료된다.