• 유기물자원화
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• 제22권4호
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• pp.28-44
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• 2014

국내 경제성장에 힘입어 최근 30여 년 간에 걸쳐서 축산물 소비가 급격하게 늘어나고 있다. 이에 따라 국내 가축 규모는 전업화, 대형화 되는 추세에 있다. 가축 사육두수의 증가는 필연적으로 가축분뇨 발생량 증가를 초래하게 되었다. 농림축산 통계에 따르면 2013년 말 기준으로 약 47,235천 톤의 가축분뇨가 발생되었다. 이 분뇨를 처리하기 위해서 퇴비화, 액비화, 정화 그리고 혐기소화와 같은 다양한 가축분뇨 처리방법이 적용되고 있다. 가축분뇨를 퇴비화 처리 하는 시설에 있어서는 에스컬레이터식, 패들식, 스크루식 또는 로타리식 등의 4가지 종류의 교반시설이 적용되고 있다. 가축분뇨 액비화 시설의 경우에는 호기적 방법과 무산소적 방법 등의 2가지 시설이 운영되고 있다. 가축분뇨를 액비화하기 위해서 전국에 약 8천기에 달하는 액비화 시설이 설치, 운영되고 있다. 가축분뇨 정화처리 시설에서는 고액분리 처리, 2차 처리 그리고 고도 처리의 3가지 단계의 기술을 적용하고 있다. 2012년 말 기준으로 볼 때 혐기소화 처리방법에 의해서 처리된 돼지분뇨 슬러리는 약 21천 톤에 달한다. 가축분뇨 처리를 위해서 퇴비, 액비, 정화 시설, 혐기소화 시설 등을 선택함에 있어서 악취제거 효율을 높이는 것이 대단히 중요한 사안이 되었다. 본 연구에서는 국내에 설치된 가축분뇨처리 시설의 특징과 운영방식을 6년간에 걸친 시설 설치관련 서류 검토와 현장조사를 통하여 분석하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제39권5호
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• pp.220-228
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• 2018

The internal resistance of microbial fuel cell (MFC) using stainless steel skein for oxidizing electrode was investigated and the factors affecting the voltage generation were identified. We also investigated the effect of power management system (PMS) on the usability for MFC and the removal efficiency of organic pollutants. The performance of a stack microbial fuel cell connected with (PMS) or PMS+LED was analyzed by the voltage generation and organic matter reduction. The maximum power density of the unit cells was found to be $5.82W/m^3$ at $200{\Omega}$. The maximum current density was $47.53A/m^3$ without power overshoot even under $1{\Omega}$. The ohmic resistance ($R_s$) and the charge transfer resistance ($R_{ct}$) of the oxidation electrode using stainless steel skein electrode, were $0.56{\Omega}$ and $0.02{\Omega}$, respectively. However, the sum of internal resistance for reduction electrode using graphite felts loaded Pt/C catalyst was $6.64{\Omega}$. Also, in order to understand the internal resistance, the current interruption method was used by changing the external resistance as $50{\Omega}$, $300{\Omega}$, $5k{\Omega}$. It has been shown that the ohm resistance ($R_s$) decreased with the external resistance. In the case of a series-connected microbial fuel cell, the reversal phenomenon occurred even though two cells having the similar performance. However, the output of the PMS constantly remained for 20 hours even when voltage reversal occurred. Also the removal ability of organic pollutants (SCOD) was not reduced. As a result of this study, it was found that buffering effect for a certain period of time when the voltage reversal occurred during the operation of the microbial fuel cell did not have a serious effect on the energy loss or the operation of the microbial fuel cell.

• 한국습지학회지
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• 제19권4호
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• pp.409-422
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• 2017

월동수조류의 군집에 영향을 미치는 환경요인을 파악하기 위하여 원주천을 6구간으로 나누어 조류의 군집 및 하천의 크기, 기온, 수질, 저서성무척추동물, 어류를 조사하였다. 원주천에서 수조류의 군집에 영향을 미치는 요인은 하천의 구조 및 기온, 수질이었다. 하천의 구조 중 월동수조류의 군집에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 저수로의 폭과 흐르는 물의 넓이인 유폭으로 그 넓이가 넓을수록 월동수조류의 종수와 개체수가 많았으며, 둔치의 폭이 넓어서 저수로의 폭과 유폭이 좁아질수록 개체수는 적었다. 월동기의 기온 변화는 하천의 결빙으로 이어지므로 수조류의 군집에 영향을 미쳤으며 결빙되지 않는 구간은 기온의 하강과 상승에 뚜렷한 증가와 감소를 보였다. 수질조사 항목 중 pH, 수온, COD, BOD, T-N, T-P, 총대장균의 수치는 하류로 갈수록 증가하여 월동수조류의 개체수 증가와 높은 상관성을 보였는데 하류에 위치한 하수처리장의 영향으로 S6의 수질검사 항목의 수치가 높게 나타났으며 월동수조류의 개체수 또한 가장 많이 관찰되었다. 하수처리장 배출수는 수질에 상당한 영향을 미치는 것으로 보이는데 T-N을 비롯하여 여러 항목 수치의 증가는 하천의 영양화를 촉진시키고 이로 인해 유기물질의 축적과 수서생물의 증식을 가져옴으로 이를 먹이원으로 하는 월동수조류의 증가 원인이 될 수 있을 것으로도 여겨진다. 저서성 대형무척추동물의 군집과 어류의 군집은 원주천 모든 구간에서 대체적으로 양호한 것으로 나타났으나 월동수조류의 군집과의 상관성을 보이지 않았다.

• 유기물자원화
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• 제3권2호
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• pp.103-114
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• 1995

현재 미국이나 캐나다에서는 고농도 유기성 폐수의 처리에 대한 고온 호기성 소화 공정의 여러 가지 장점으로 인하여 활발한 연구 및 적용이 진행되고 있으며, 국내에서도 고농도 유기성 폐수 처리의 여러 문제점으로 관심이 고조되고 있다. 따라서 본 연구에서는 돈 분뇨 폐수를 대상으로 고온 호기성 소화 공정의 적용 타당성을 평가하기 위한 실험을 수행하였다. 그 결과 호기성 소화 슬럿지는 악취 및 부패 등의 측면에서는 상당히 안정화됨으로서 소화슬럿지의 습식사료화 및 액비화의 가능성을 보여주었다. 그러나 습식사료화는 국내 양돈 농가가 대부분 건식 사료 급이 체제를 이루고 있으므로 사료 급이 체제의 전환이 요구되고, 액비화의 경우는 초지 확보가 가능한 단위 농장에서만 적용이 가능하리라고 사료된다. 한편 고온 호기성 소화조의 온도 상승 원인을 조사한 실험 결과에 의하면 생물학적 활성으로 인하여 발생한 에너지보다 교반 에너지에 의한 온도상승이 훨씬 큰 것으로 나타나고 있어 ATAD의 기본 원리에 어긋나고 있어 고온 호기성 소화를 거친 돈 분뇨 폐수가 습식 사료화 될 수 없는 여건하에서 단순한 폐수 처리의 목적만으로 고온 호기성 소화조를 적용하는 것은 비경제적이라고 할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제50권3호
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• pp.251-256
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• 2017

본 연구는 폐광산에서 배출되는 산성광산배수가 하천수 및 지하수에 유출되면서 발생되는 환경 오염들을 막기 위해 생물학적 자연정화 처리 방법인 연속적 알칼리도 생성 시스템의 효율을 증대 시키는 방안에 관한 연구이다. 연속적 알칼리도 생성 시스템를 이용한 산성광산배수의 처리는 대부분 황산염 환원 박테리아를 이용한 생물학적 처리 기술이며, 실제 현장 적용실험에서 그 효과가 증명되었고, 광산배수 정화 사업에 적용하도록 개발된 사례가 많다. 그러나 계절적인 온도 저하로 기온이 매우 낮은 겨울이나 초봄 동안에는 황산염 환원 박테리아가 생존은 가능하더라도 황산염을 환원시키는 활동이 거의 멈추게 되어 지속적인 산성광산배수 처리 효율에 문제점을 야기한다. 본 연구에서는 연속적 알칼리도 생성 시스템에 발광 다이오드를 접목하여 유기물 층의 황산염 환원 박테리아 활성을 증진시키고, 온도가 낮은 겨울철에도 발광 다이오드의 발열 효과를 이용하여 활성 온도를 유지 할 수 있는 방안을 제안한다. 더불어, 산성광산배수 처리 시설은 전력을 쉽게 공급할 수 없는 곳에 위치한 지리적인 특성을 고려하여, 발광 다이오드에 전원을 공급할 수 있는 전원 공급 장치로 태양 전지 모듈 사용을 제안한다. 본 방법을 통하여 추가적 연구들이 진행된다면, 태양광 에너지와 발광 다이오드를 융합한 친환경적인 방법을 이용하여 겨울철에도 산성광산배수 처리 기술의 효율을 극대화 할 수 있을 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제17권2호
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• pp.167-172
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• 1984

제주도(濟州道) 화산회토(火山灰土)에서 감귤원(紺橘園)의 경작년대(耕作年代)에 따른 Al 함량(含量) 변화(變化)를 검토(檢討)하고, Al 함량(含量) 변화(變化)에 영향을 끼치는 요인(要因)들에 관하여 고찰(考察)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 활성(活性) Al 함량(含量)이 매우 높았는데, 심토(深土)에서 특(特)히 높았다. 그러나 치환성(置換性) Al 함량(含量)은 비교적(比較的) 낮아 활성(活性) Al 함량(含量)의 1/10 정도에 불과(不過)하였다. 2. 감귤원(柑橘園)의 경작년대(耕作年代)가 오래될수록 pH가 증가(增加)함에 따라 치환성(置換性) Al 함량(含量)이 감소(減少)되었다. 3. 감귤원(柑橘園)의 경작년대(耕作年代)가 오래될수록 활성(活性) Al 함량(含量)도 현저하게 감소(減少)되고 있는데, 이는 주(主)로 인산비료(燐酸肥料)의 다량(多量) 시용(施用)에 의(依)해 Al 활성(活性)이 감소(減少)되었기 때문이다. 4. 유효인산(有效燐酸) 함량(含量)이 극(極)히 낮은 심토(深土)에서는 활성(活性) Al이 유기물(有機物) 함량(含量) 및 pH(NaF)와 고도(高度)로 유의(有意)한 상관을 보였으나, 유효인산(有效燐酸) 함량(含量)이 높은 표토(表土)에서는 상관이 낮았다. 이에서 수산화물(水酸化物)의 형태(形態)로 존재(存在)하고 있는 Al이 활성(活性) Al으로 침출(浸出)되고, 인산비료(燐酸肥料)를 시용(施用)하였 때 활성(活性) Al이 시용(施用) 인산(燐酸)과 반응(反應)하여 불용화(不溶化)됨을 알 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제54권1호
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• pp.151-160
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• 2021

함암모늄 2:1 점토광물 내 암모늄 거동과 질소동위원소 특성을 살펴보기 위해 일본 남서부 해저 와카미코 화구(Wakamiko crater) 내 열수가 분출하는 두 지점에서 퇴적물 코어를 채취하여 스멕타이트로 대표되는 점토입자를 추출하였다. 점토입자 내 무기탄소 제거 후 순차적인 유기물 분해과정에서 감소하는 탄소-질소 비에 근거하여 무기질소 함량을 추정한 결과, 전질소에 대한 무기질소 비율은 SES 지점(Core#1093MG: av. 11.5%)에 비해 SWS 지점 (Core#1094MR: av. 18.2%)에서 높은 경향을 보였다. 후자에서 높은 광물 결정도를 보인 점은 상대적으로 진전된 광물화와 함께 교환성 암모늄이 비교환성 암모늄으로 전환된 결과로 해석된다. 단계적인 점토입자 내 교환성 암모늄의 제거과정에서 나타난 질소동위원소 조성 변화(SES 지점: Core#1093MG: -4.4 ~ +0.2 ‰, av. -2.4 ‰; SWS 지점: Core#1094MR: -0.7 ~ +3.0 ‰, av. +1.5 ‰)로부터 심부 마그마에서 비롯된 열류 및 열수에 의한 국부적인 온도변화는 함암모늄 2:1 점토광물의 형성에 관여한 유체 내 용존 암모늄과 암모니아 사이에서 질소동위원소 분별을 야기했을 것이다.

• 멤브레인
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• 제31권6호
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• pp.434-442
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• 2021

Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) 막은 내구성 및 열적·화학적 안정성 등의 물성은 우수하나 소수성이 커서 수투과도가 낮고 단백질 및 유기물에 의한 막오염이 쉽게 발생한다. 본 연구에서는 PVDF 막의 내오염성을 개선시키고자 바이오 기능성 물질인 𝛽-cyclodextrin (𝛽-CD)을 PVDF 막 구조 내에 분산 함침시킨 PVDF/𝛽-CD 혼합기질 비대칭막을 상변환법을 통해 제조하고, 𝛽-CD 함침량에 따른 순수 투과 유속(PWF) 측정과 BSA 용액을 대상으로 한 막여과 실험을 수행하여 내오염성 특성을 평가하였다. 이 결과 PVDF 고분자 매질 내에 𝛽-CD를 함침시키면 막의 친수성을 증가시켜 접촉각을 감소시키고 이로 인해 내오염성을 향상시킬 수 있었다. 𝛽-CD 함침량이 2 wt%인 도프용액을 사용하여 제조된 PVDF/𝛽-CD 혼합기질 비대칭막의 PWF는 64 L/m²·h, BSA 배제도는 95%를 나타내었으며, 𝛽-CD를 첨가하지 않고 제조된 pristine PVDF 막에 비해 투과 유속 향상성이 최대 80%에 달해 𝛽-CD를 첨가시킴으로서 PVDF 막의 내오염성을 증가시킬 수 있었다.

• 한국유기농업학회지
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• 제32권1호
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• pp.75-90
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• 2024

바이오차란 바이오매스를 산소가 제한된 조건에서 열분해하여 만든 탄소함량이 높은 고형물로서 토양환경 개선 효과로 탄소중립을 위한 친환경 토양개량제로 주목받고 있다. 본 실험에서는 멜론 시설재배지 바이오차의 시용량별 토양 이화학성 및 미생물 군집의 변화를 평가 하였고 이에 따른 멜론의 생육 특성 및 수량성을 조사하였다. 토양의 물리성은 바이오차 시용량이 증가함에 따라 용적밀도는 감소하고 공극률이 증가하여 토양의 통기성이 개선되는 효과가 있었다. 토양의 화학성은 바이오차 시용량이 증가할수록 pH가 증가하고 유기물 및 유효인산 함량이 증가하는 경향이었다. 멜론의 생육은 무처리 대비 바이오차 10,000 kg/ha 처리까지 시용량이 증가할수록 멜론의 만장, 엽장, 엽폭이 증가하는 경향이었다. 또한 멜론의 생산량도 시용량에 따라 증가하여 바이오차 10,000 kg/ha 처리에서 무처리 대비 13~16% 높았다. 바이오차 시용에 따른 토양 미생물 군집의 차이를 비교해 본 결과, 우점 유익균의 비율이 증가하는 결과를 보였다. 본 연구는 멜론 시설재배지 바이오차의 처리가 토양의 이화학적 특성 및 미생물군집 개선의 결과를 나타내며 효과적인 토양개량제로서의 가능성을 보여주었다.

• 유기물자원화
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• 제11권3호
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• pp.87-95
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• 2003

그동안 유기성폐수에 대해서는 다양한 연구가 시도되었지만, 유기성고형폐기물에 대해서는 보도된 바가 없다. 그러므로 본 연구는 열처리된(heat-shocked) 혐기성슬러지를 식종한 침출상(leaching-bed) 반응조에서 다양한 희석율(dilution rate; D)에 대하여 음식물쓰레기로부터의 수소생산 효율을 살펴보았다. 반응조의 성공적인 운전은 적절한 희석율의 선택에 달려있는데, 높은 희석율에서는 미생물의 유실이 발생하는 반면 낮은 희석율에서는 유기산의 축적으로 product inhibition이 발생한다. 따라서 이러한 요인들이 높은 효율의 수소생산을 제한하게 된다. 모든 반응조들은 희석율에 관계없이 다음과 같은 경향을 보여주었다. 운전 초기 3일 동안, 수소생산이 활발하였으며 유기산의 농도가 에탄올보다 높게 유지되었다. 유기산 중에는 락트산이 초기 잠깐동안 높은 값을 유지했을지라도, 전체 운전기간 내내 뷰틸산과 초산이 유기산의 주요성분이었다. 다른 희석율에 비해 희석율 $4.5d^{-1}$는 발효가 진행되는 동안 가장 높은 뷰틸산/초산 (B/A) 비율을 보여주었는데, B/A 값의 경향은 수소생산의 경향과 매우 유사하여 뷰틸산의 형성이 수소생산에 매우 호의적임을 나타내준다. 에탄올은 수소생산이 멈춘 4일째부터 크게 증가하였는데, 이것은 열처리된 슬러지가 대사흐름을 수소 및 유기산생성경로(hydrogen-and acid-producing pathway)에서 알콜 생성경로(alcohol-producing pathway)로 전환시킬 수 있음을 보여준다. 희석율 $4.5d^{-1}$의 COD 제거효율은 58%로 다른 희석율(2.1, 3.6 및 $5.5d^{-1}$)의 제거율(51.5, 55.3 및 53.7%)보다 높았으며, 이때 제거된 COD는 수소(10.1%), 유기산(30.9%), 에탄올(17.0%)로 전환이 되었다.