• 한국축산시설환경학회지
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• 제17권3호
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• pp.163-170
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• 2011

본 시험은 돈분뇨 액비에서 발생하는 온실가스 ($CH_4$, $N_2O$) 발생량을 조사하기 위해 수행하였으며, 처리구별로 메탄 및 아산화질소의 발생량을 비교한 결과는 다음과 같다. 돈분뇨 액비에서 발생하는 메탄량은 단순 저장, 폭기 1.0, 폭기 2.5, 폭기 $5.0m^3$/톤/시간 처리구에서 각각 315.6, 13.9, 17.9, $9.6{\mu}g/m^2/s$, 아산화질소량은 각각 0.173, 0.157, 0.131, $0.241{\mu}g/m^2/s$로 나타났으며, 이를 이산화탄소 발생량으로 환산하면, 각각 6,618.4, 340.8, 416.0, $276.4{\mu}g/m^2/s$였다. 또한 폭기처리 시 전기 사용에 따른 이산화탄소 발생량은 각각 0, 81.6, 204.0, $407.9g/m^2$/일로 나타났다. 따라서 전기사용량을 고려한 돈분뇨 액비화 과정의 폭기처리 수준에 따른 총 이산환탄소 발생량은 각각 577.3, 111.0, 239.9, $431.8g/m^2$/일로서 돈분뇨 액비화 처리과정시 호기적 처리를 하게 되면 단순저장에 비해서 메탄 및 아산화질소 등의 온실가스 발생량이 저감되는 것으로 조사되었으며 적절한 폭기량은 $1.0{\sim}2.5m^3$/톤/시간으로 나타났다.

• 한국유기농업학회지
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• 제21권4호
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• pp.629-646
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• 2013

본 연구는 Terpenoid 함유 식물 추출물을 이용하여 in vitro 반추위 발효성상 및 메탄생성에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였다. 반추위액은 티머시(timothy)와 농후사료를 6:4의 비율로 급여한 반추위 cannula가 시술된 한우 암소에서 채취하였다. 본 실험에 사용한 식물추출물은 박하(Mint), 소나무(Pine), 삼나무(Japan cedar), 초피나무(Sichuan pepper), 편백(Hinoki cypress) 그리고 해송(Japanese black pine)을 사용하였으며, 반추위액과 McDougall buffer를 1:2의 비율로 혼합한 배양액을 0.3g 티머시와 식물 추출물(기질의 5%)이 담긴 50ml serum bottle에 혐기상태로 15ml를 분주하였다. Serum bottle은 $39^{\circ}C$, 150rpm으로 3, 6, 9, 12, 24, 48 및 72시간 동안 배양하였다. 실험 결과 pH 값은 점점 감소하였으며, 전 배양시간에 걸쳐 대조구보다 유의적(p<0.05)으로 높았다. 건물 소화율은 배양 3시간대는 Mint 처리구만 유의적(p<0.05)으로 높았으나, 이후 24시간까지 모든 처리구에서 유의성이 없었다. 총 가스발생량은 전 처리구에서 유의적(p<0.05)으로 낮았으며, 이산화탄소 발생량은 배양 12시간대까지 감소하였으나, 그 이후는 유의적 차이가 없었다. 메탄 발생량의 경우 24시간대에 대조구에 비해 모든 첨가구에서 유의적(p<0.05)으로 감소하였다. 미생물 성장량은 첨가구에 따라 각각 다른 양상을 나타냈으나 24시간대는 모든 처리구에서 유의적(p<0.05)으로 성장량이 감소하였다. 암모니아 측정량은 배양 12시간부터 첨가구에서 증가하는 경향을 보였으나 72시간대는 감소하였다. acetic acid 및 propionic acid도 대조구보다 유의적(p<0.05)으로 높은 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로 본 실험에 사용한 Terpenoid 함유 식물 추출물 6종 모두 소화율에 영향을 미치지 않으며 메탄저감 효과를 나타내었다. 특히 Mint 및 Pine 추출물은 총 VFA, acetic acid 및 propionic acid의 생성을 증가시켰으며 상기의 결과를 종합하였을 때, 반추위 발효성상에 악영향을 미치지 않으며 메탄 발생을 저감하는 식물 추출물로는 Mint 및 Pine이 적합하다고 생각된다.

• 유기물자원화
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• 제25권1호
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• pp.103-110
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• 2017

우리나라 양돈 농장 내 돈사의 대부분은 고밀도 사육에 적합한 피트형 구조를 가지고 있다. 피트형 돈사는 돼지의 배설물이 바닥의 공간에 장기간 저장되는 구조로서 기존의 돈사에 비해 분뇨 처리를 위한 노동비용이 크게 절감되는 장점이 있다. 그러나 피트에 저장된 분뇨슬러리는 암모니아를 비롯하여 다양한 냄새물질을 지속적으로 배출하여 돼지와 근로자의 건강을 위협하게 된다. 축산업의 역사가 오래된 축산 선진국에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 슬러리 첨가제, 스크러버, 바이오필터 등을 개발하였으며 우리나라 역시, 점차 고밀도 사육 방식이 확산됨에 따라 냄새저감 수단에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있다. 특히 최근에는 돈사 피트에 직접 투여하는 미생물제의 보급이 빠르게 확대되고 있다. 미생물제는 구매 비용이 높다는 단점에도 불구하고 운반, 저장, 사용이 편리하고 상대적으로 유지비가 저렴하여 소규모 양돈 농가에서 많이 선택되고 있다. 이러한 미생물제와 비교하여 유사한 효과를 발휘하면서도 비용이 훨씬 저렴한 냄새저감 수단으로서 수용성 탄수화물이 있다. 수용성탄수화물이란 설탕, 포도당, 당밀과 같이 분자량이 적은 단당류 또는 이당류 등을 포함하며 분뇨슬러리에 용해된 이후 빠르게 미생물에 의해 이용될 수 있는 탄소화합물을 의미한다. 분뇨 내 미생물은 투여된 수용성 탄수화물을 분해하여 이산화탄소 및 각종 유기산을 생산함으로 슬러리를 산화시키는 효과를 발휘한다. 산화된 슬러리 내에서 비이온성인 암모니아는 이온성인 암모늄 이온으로 전환되어 휘발성을 잃게 된다. 본 연구에서 대표적인 수용성 탄수화물인 설탕을 돈분뇨 슬러리(120kg)에 0.1%(w/w) 투여함으로서 슬러리의 pH를 8.2 수준으로 유지하였고 암모니아의 휘발은 10일 평균 33% 저감하는 효과를 얻었다. 결론적으로 본 연구의 결과를 돈사 현장에서 활용한다면 미생물제에 비해 보다 저렴한 비용으로 피트 슬러리의 암모니아 휘발을 저감할 수 있을 것으로 예상된다.

• 청정기술
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• 제26권2호
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• pp.145-150
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• 2020

아산화질소(N₂O)는 6대 온실가스 중 하나로 이산화탄소(CO₂)의 310배에 해당하는 지구온난화지수(global warming potential, GWP)를 나타내어 N₂O를 저감하는 것은 필수적이다. 선택적 촉매환원법(selective catalytic reduction, SCR)은 대기오염 물질의 하나인 NOx의 제거를 위해 암모니아를 환원제로 사용하여 무해한 N₂ 및 H₂O로 전환하는 기술로 높은 탈질효율을 나타낸다. 본 연구에서는 NH₃-SCR반응에서 스팀 처리된 Fe-BEA 촉매가 활성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 Fe-BEA 촉매는 Fe를 이온교환하기 전, 고정층 반응기로 100 ℃에서 2 h 동안 스팀 처리 되었다. 제조된 촉매의 NH₃-SCR반응 테스트는 고정층 반응기로 WHSV = 180 h^-1, 370 ~ 400 ℃에서 수행되었다. 100 ℃에서 스팀 처리된 Fe-BEA(100) 촉매가 370 ~ 390℃에서 Fe-BEA 촉매보다 다소 높은 활성을 나타내었다. NH₃-SCR 활성에 영향을 주는 원인을 파악하기 위하여 제조된 촉매는 BET, ICP, NH₃-TPD, H₂-TPR, ²⁷Al MAS NMR을 통하여 특성분석 되었다. H₂-TPR결과를 통해 Fe-BEA(100) 촉매가 Fe-BEA 촉매 보다 isolated Fe³⁺의 환원이 더 많이 일어난 것을 확인하였으며, 스팀 처리는 활성종인 isolated Fe³⁺의 양을 늘려주어 활성이 증가한 것으로 판단된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제47권4호
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• pp.630-638
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• 2019

아산화질소는 이산화탄소보다 약 310배 높은 지구온난화 지수를 갖는 주요 온실가스이다. 본 연구에서는 아산화질소 배출저감을 위해 고도처리슬러지를 접종원으로 이용하여 아산화질소 환원 컨소시움을 확보하였다. 이 컨소시움의 우점종은 Sulfurovum (17.95%), Geobacter (14.63%), Rectinema(11.45%)와 Chlorobium (8.24%)이었다. 아산화질소 환원 컨소시움의 활성에 미치는 C/N 비(mol·mol-1), 탄소원의 영향을 조사한 결과, C/N 비 6.3 및 아세트산을 탄소원으로 공급한 조건에서 최대 아산화질소 환원 활성을 나타냈다. 또한, 본 컨소시움의 3,000 ppm 이하의 아산화질소 농도 범위에서 아산화질소 농도가 증가할수록 환원속도도 증가하였다. 속도론적 해석 결과, 아산화질소 환원 컨소시움의 최대 아산화질소 환원 속도는 163.9 ㎍-N·g VSS^-1·h^-1이었다. 본 Consortium은 아산화질소를 N2로 환원하는데 관여를 nosZ 뿐만 아니라, 질산염을 아질산염으로 환원하는 narG, 아질산염을 일산화질소로 환원하는 nirK 유전자 및 일산화질소를 아산화질소를 환원하는 norB 유전자를 모두 보유하고 있었다. 이는 본 컨소시움은 아산화질소 제거 공정 뿐 만 아니라, 탈질공정에도 활용 가능한 유용한 미생물 자원임을 의미한다.

• 한국환경농학회지
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• 제28권1호
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• pp.20-24
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• 2009

퇴비화 과정 중 암모니아 휘산과 관련된 난분해성 및 이분해성 유기물의 역할을 재조명하기 위해 분뇨와 톱밥(난분해성) 또는 쌀겨(이분해성)를 혼합한 후 4주간 $CO_2$ 발생량과 $NH_3$ 휘산량을 조사하였다. 이산화탄소 발생량은 톱밥처리구에 비해 쌀겨처리구에서 43$\sim$122% 정도 높았으며, 이에 상응하게 최종 건물중 손실률도 쌀겨처리구가 35.1$\sim$41.5%로 톱밥처리구의 18.7$\sim$22.6%에 비해 유의하게(P$\sim$0.05) 높았다. 톱밥처리구에서는 시험기간인 4주간 암모니아 휘산이 발생하지 않았는데, 이는 톱밥의 C/N 비가 높아 질소무기화가 지체되었고 톱밥 자체가 $NH_4^+$를 흡착할 수 있는 능력이 있기 때문으로 판단되었다. 반면, 이분해성인 쌀겨 처리구에서는 퇴비화 초기에는 질소부동화에 의해 암모니아 휘산이 나타나지 않았지만, 8일 이후부터는 쌀겨처리량이 낮은 순서대로 이분해성 유기물의 고갈에 의한 질소재무기화에 의해 암모니아 휘산이 관측되었다. 따라서, 이분해성 유기물은 초기 암모니아 부동화를 통해 암모니아 휘산을 감소시킬 수 있지만, 부동화된 질소의 재무기화에 의해 퇴비화 중반기에 오히려 암모니아 휘산이 증가할 수 있는 것으로 나타났다. 반면, 난분해성 유기물인 톱밥은 암모니아 고정능이 있어 물리화학적 흡착에 의해 암모니아 휘산을 저감시킬 수 있는 것으로 판단되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권9호
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• pp.45-51
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• 2012

터널 내로 유입되는 지하수에 의해 시멘트 수화물인 수산화칼슘$(Ca(OH)_2)$이 토중의 미생물 반응, 유기물의 산화 등에 의해 발생되는 이산화탄소$(CO_2)$와 차량의 배기가스$(SO_3)$ 등과 반응하여 그 반응물이 터널 상부에 설치된 배수공 내에 침전됨으로 인하여 배수공 클로깅 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상으로 인하여 터널 배수 시스템의 수리기능저하가 발생하게 되면 간극수압이 증가 하여 누수를 가속화 시키며, 라이닝의 열화를 초래하게 된다. 본 연구는 배수공 클로깅 현상을 방지하기 위하여 퀀텀스틱과 자화장치를 개발하였으며 서울 남산 ${\bigcirc}{\bigcirc}$ 터널과 지하철 ${\bigcirc}{\bigcirc}{\bigcirc}$ 공구에서의 현장실험을 통하여 위 기술의 현장 적용성을 규명하는데 그 목적이 있다. 배수공에 요소기술을 적용한 배수관을 삽입한 후 주기적으로 육안관측을 수행하였고 최종적으로 발생된 스케일의 SEM 및 XRD 분석을 수행하였다. 그 결과 요소기술을 적용하였을 경우 스케일 생성량이 현저히 줄었으며, 특히 퀀텀스틱이 자화장 치에 비하여 그 효과가 우수하였다. 따라서 기존의 노후터널 배수공에 퀀텀스틱 또는 자화장치를 배수공에 적용하였을 경우, 배수공 의 클로깅 현상을 어느 정도 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제28권2호
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• pp.131-137
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• 2022

현재 반도체 공정에서 다양한 by-product 및 미사용 가스가 배출되고 있다. 오염물질을 함유한 배기는 일반적으로 유기, 산, 알칼리, 열, 캐비넷 배기 등으로 분류하며, 각각의 배기 특성에 맞는 대기 방지설비에서 처리 후 배출된다. 유기 배기 물질로서 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound, VOC)은 산소 함유 탄화수소, 유황 함유 계 탄화수소 및 휘발성 탄화수소를 총칭하는 물질이고, 알칼리 배기의 주요성분은 암모니아(NH₃), 수산화테트라메틸암모늄(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH)등이 있다. 본 연구의 목적은 유기와 알칼리 배기가스를 동시에 처리하기 위해 직접 연소 및 로 내 온도를 일정하게 유지하여 연소 특성 파악하고 NO_X 저감률을 분석하고자 진행하였다. VOC는 Acetone, IPA(isopropyl alcohol), PGMEA(propylene glycol methyl ether acetate)을 사용하였으며, 알칼리 배기 대표 물질로는 암모니아를 사용하였다. 실험 변수로는 온도와 당량 비(equivalence ratio, ER)로 배기가스 특성을 살펴보았다. 물질별 단독 및 혼합 연소테스트를 진행하였다. VOC 단독 테스트 결과 당량 비 1.4 조건에서 완전 연소가 일어남을 확인하였다. 암모니아는 당량 비 감소에 따라 산소 및 질소산화물의 농도가 감소하였다. 혼합 연소 운전 결과 배기가스 조성 내 질소산화물의 대부분은 일산화질소였으며 이산화질소는 10 ppm 부근으로 검출되었다. 전체적으로 질소산화물의 농도는 반응온도가 증가하면서 산화반응이 활성화되어 감소하는 경향을 나타나지만 이산화탄소의 농도는 증가하는 경향을 확인하였다. 전기열원을 적용한 무 화염 연소 기술을 적용하였을 때 VOC 및 암모니아 연소가 원활하게 일어남으로써 현재 별도로 운전되는 유기 및 알칼리 배기 시스템보다 경제성 및 공간적인 측면에서 장점이 있다고 판단된다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제41권2호
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• pp.119-127
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• 2021

본 연구는 국내 고유종인 한우에서 1) 농후사료 급여 후 조사료 급여, 2) 조사료 급여 후 농후사료 급여, 3) TMR 급여의 총 세 가지 형태의 사료급여가 반추위 발효성상, 총 가스 및 메탄 발생량에 미치는 영향을 in vitro로 평가하기 위해 수행되었다. 사료 급여 형태에 따라 반추위 환경이 변화할 것으로 가설을 세우고, 옥수수 (M)와 티모시 (T)를 기질로 하여 반추위액의 24시간 in vitro 배양을 실시하였다. 따라서 시험 처리구는 총 6개로 구성되었다: M1, M2, M3, T1, T2, T3. 반추위 pH는 사료 급여방식 2에서 다른 처리구보다 높았고 (P < 0.001), 티모시 기질에서 옥수수 기질보다 높았다 (P < 0.001). 휘발성 지방산 (VFA; volatile fatty acid) 조사항목들 (Total VFA, acetate, propionate, butyrate, valerate)은 사료 급여방식 1에서 가장 높았고 급여방식 2에서 가장 낮았으며 (P < 0.001), 옥수수 기질에서 더 많이 생산되었다 (P < 0.001). 반추위액 내 acetate:propionate 비율은 사료 급여방식에 따른 효과는 없었으나 (P = 0.116), 티모시 기질이 옥수수 기질보다 더 높은 값을 나타냈다 (P < 0.001). 암모니아태 질소 (NH₃-N)는 사료 급여방식 1에서 다른 처리구보다 높았으며(P < 0.001), 티모시 기질에서 높은 수치를 보였다 (P < 0.001). 총 가스 및 메탄가스 발생량은 사료 급여방식 1에서 가장 높았고(P < 0.001), 옥수수 기질에서 더 많이 생산되었다 (P < 0.001). 메탄은 이산화탄소의 20배 이상의 지구온난화효과를 갖는 것으로 알려져 있고, 반추가축이 섭취한 에너지의 손실로 작용하고 있어 장내발효 메탄 발생량을 저감하는 것은 매우 중요한 과제라 할 수 있다. 반추가축에서 사료급여 방식에 따른 메탄 발생량 차이에 대한 결론을 얻기 위해서는 보다 다각적인 형태의 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국환경농학회지
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• 제37권4호
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• pp.268-276
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• 2018

본 연구는 일반인에게 안전한 실내공기질 개선수단으로 인식되는 공기정화식물의 효율적 적용을 위해 실내공조에 요구되는 총풍량 확보가 가능한 식생기반 바이오필터 시스템을 제안하고자 했다. 시스템의 정량적 성능평가는 강의실형태의 실험실 체적 $332.73m^3$ 내 16명의 재실자 조건에서 목업단위 시스템의 공조 성능, 실내공기질 및 쾌적지표 개선효과에 대한 시계열 분석으로 진행되었다. 우선, 시스템 구동을 통해 총 $1,411.22m^3/h$의 유출 총풍량을 확보하여, 4.24 ACH의 환기율을 제공할 수 있었다. 실내온도는 $1.6^{\circ}C$, 흑구온도는 $1.0^{\circ}C$ 감소가 확인되었으며, 상대습도는 24.4% 상승한 최대 82.0%까지 증가하였다. 상대습도 급증에 따른 쾌적도 감소현상은 송풍기 구동에 따라 발생되는 실내기류로 상쇄되는 것으로 판단된다. 또한, 시스템 가동에 따른 공기질 개선지표 중 $PM_{10}$은 39.5% 감소한 평균 $22.11{\mu}g/m^3$을 기록하였다. 반면, $CO_2$는 최대 1,329 ppm까지 지속적으로 농도가 상승했는데, 이는 광도조건이 광보상점을 만족하지 못해 적용 식물과 재실자에서 방출되는 $CO_2$가 처리되지 못한 것으로 해석된다. 실내쾌적지표의 경우 PMV는 평균 83.6 % 감소된 -0.082, PPD는 평균 47.0% 감소된 5.41%에 수렴하여 식생기반 바이오필터 구동에 의해 높은 쾌적범위의 실내공간조성이 가능한 것으로 판단되었다. 본 연구의 한계는 소수 참여인원과 단기간 실험으로 인하여 시스템의 성능 규명이 제한적인 부분이었으며, 보다 장기간의 실험을 통해 바이오필터에 도입된 식생의 생육상태에 따른 압력손실 변화, 미세먼지 저감에 대한 구체적인 메커니즘 규명 등의 후속연구가 진행되어야 할 것이다.