• 유기물자원화
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• 제12권4호
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• pp.121-129
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• 2004

혐기성 소화공정은 하수슬러지의 안정화와 VS 감소 및 바이오가스 생산의 장점으로 인해 가장 일반적인 하수슬러지 처리공정이다. 혐기성 소화공정에서 하수슬러지의 분해속도가 느리기 때문에 가수분해 속도를 향상시키기 위한 많은 전처리 방법들이 연구되어져 왔다. 본 연구에서는 주로 초음파의 음향강도와 조사시간에 따른 하수슬러지의 초음파 분해에 대한 영향을 검토하였다. 본 연구에서는 주로 초음파의 음향강도와 조사시간에 따른 하수슬러지의 초음파 분해에 대한 영향을 검토하였다. 실험은 초음파의 발진주파수를 40kHz로 하여 초음파 조사밀도를 각각 33W/L, 70W/L, 88W/L 및 139W/L로 변화시켜 조사하였고, 초음파 조사시간을 각각 10분, 20분, 25분, 30분, 그리고 40분으로 변화시켜 잉여슬러지와 혼합슬러지의 분해 정도를 평가하였다. 잉여슬러지와 혼합슬러지 분해에 대한 $SCOD_{Cr}/TCOD_{Cr}$비의 변화 비교에서 초음파 발진주파수가 40kHz일 때 초음파의 음향밀도가 증가할수록 그리고 조사시간이 길어질수록 $SCOD_{Cr}/TCOD_{Cr}$의 비가 증가함을 보였다. 초음파 전처리 후에 잉여슬러지와 혼합슬러지의 pH는 발진주파수 40kHz에서 음향밀도가 증가할수록 그리고 조사시간이 길어질수록 감소하였다.

• 대한화학회지
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• 제47권1호
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• pp.13-18
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• 2003

요(urine) 시료 중의 칼륨 이론을 전위차법으로 분석하기 위한 전처리 방법을 개발하기 위하여 초음파의 분해 효과를 이용하였다. $NH_4{^+}$의 농도가 상대적으로 높은 요 시료 속에서 첨가한 $K^+$에 대한 검정 곡선을 구하기 위하여 $NH_4{^+}$에 대한 $K^+$의 선택성이 좋은 N-(4'-benzo-15-crown-5)-anthracene-9-imine을 이온선택성 전극 물질로 사용하였다. 1.0M $HNO_3$으로 산성화시킨 요 시료를 초음파로 100 s 동안 전처리시키려면 요 중의 단백질을 85.1%까지 제거시킬 수 있었다. 이렇게 전처리된 시료에서 얻은 막전극의 감응 전위에 대한 기울기는 log [$K^+$]=-5~-1의 직선범위(r=0.9997)에서 54.6(${\pm}0.2,\;n=5$) mV/decade였다. $HNO_3$으로 초음파처리한 요 시료에 산화제인 $H_2O_2$를 첨가하면 $HNO_3$만으로 전처리시켰을 때보다 단백질 제거율이 10% 증가하여 최대 95%까지 제거되었다. 요 시료에 첨가한 $K^+$에 대한 감응 전위의 기울기 또한 56.7(${\pm}0.1,\;n=3$) mV/dacade로 증가하였다. 검정 곡선을 연속적으로 얻었을 때, 막전극 표면을 초음파로 세척하여 20회까지 안정한 감응 기울기를 얻을 수 있었다. 이 결과들로부터 초음파를 이용한 전처리법은 간단하고, 짧은 시간 내에 요 중의 단백질을 약 95%까지 제거시켜서 막전극의 감응 특성을 증진시킨 방법이었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권1호
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• pp.103-109
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• 2010

하폐수 처리과정에서 발생되는 슬러지는 주로 혐기소화에 의해 처리되며 슬러지를 감량하고 메탄을 생산할 수 있어 많이 이용되고 있다. 슬러지의 전처리는 혐기소화의 율속단계인 가수분해를 높여 처리속도를 향상시키므로 많은 연구가 진행 중이다. 본 연구에서는 열, 초음파, 열-알칼리의 전처리 기술에 따른 슬러지의 가수분해(가용화) 효과와 전처리한 슬러지를 혐기소화하여 메탄 생산량과 슬러지의 감량 효과를 비교하였다. 하수와 폐수 슬러지 가용화율은 열-알칼리 동시 처리한 경우에는 67과 70%로 가장 높았고 다음으로 초음파 처리와 열처리가 40% 이상의 비슷한 가용화율을 보였다. 혐기소화 가스의 메탄 함량은 45~70% 범위로 유지되었고 전처리한 슬러지가 control에 비해 높게 나타났다. 메탄 생산량은 열처리, 초음파 처리, 열-알칼리를 같이 처리한 경우가 control에 비해 각각 하수슬러지는 2.6, 2.7, 3.5배, 폐수 슬러지는 3.5, 4.1, 4.2배 증가하였다. 혐기소화 슬러지의 감량효과는 전처리한 슬러지가 control에 비해 5~19% 포인트 높게 나타났으며 열-알칼리 처리한 경우가 초음파와 열처리에 비해 우수한 감량 효과를 보였다. 위의 결과로부터 전처리가 메탄 생산량에서 뿐만 아니라 슬러지 처리처분 비용 절감에 있어서도 중요한 역할을 함을 확인할 수 있었고 열-알칼리 동시 처리가 가장 우수한 성능을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권2호
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• pp.90-95
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• 2009

슬러지 전처리 방법으로 상용화되어 있는 cavitation을 이용한 방법은 서로 다른 원리, 초음파발생기(sonotrode)와 수리동 역학을 이용하고 있지만 이들 방법의 효율을 비교한 연구는 없었다. 본 연구에서는 이 두 전처리 방법에서 슬러지 가용화 효율, 전처리 후 입경변화, 전처리 전후의 메탄 생성량 변화를 평가하였다. 두 방법에 있어서 단위 에너지 투입량 당 가용화 효율은 유사하였으며, 최대 가용화 효율은 0.18 kWh/L에서 302 mg ${\Delta}SCOD/g$ TS이었다. 전처리 초기에는 슬러지의 floc 해체가 주로 일어났고, 전처리가 진행됨에 따라 1 ${\mu}m$ 이하의 입자가 증가하여 셀이 파괴되는 것을 확인할 수 있었다. BMP 시험 결과 슬러지의 메탄가스 발생량은 전처리 방법별 차이는 없이 최대 24.3%까지 증가하였으나, 투입 에너지에 비례하여 증가하지는 않았다. 비록 두 방법의 에너지 효율을 유사하지만 운영 및 유지비와 향후 에너지효율 개선 잠재력 면에서 볼 때 수리동력학적 원리를 이용하는 방법이 현장 적용에 유리하다고 판단된다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제12권2호
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• pp.130-134
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• 2005

영지버섯(Ganoderma lucidum)으로부터 영양 및 기능성 성분의 열수추출 수율을 증대시킬 수 있는 방법을 개발하기 위하여 추출 전처리 및 방법의 효과를 비교, 검토하였다. 영지를 분쇄하여 사별하고 초음파와 마이크로파 처리를 10분 동안 실시한 후 물을 용매로 상압 및 가압추출을 각각 2시간 동안 실시하였다. 추출전 전처리를 행함으로서 총당, 단백질함량 및 페놀성물질의 추출수율을 증가시켰고, 유리기 소거능이 증가하는 경향을 보였으며 마이크로파 전처리가 초음파처리 보다 우수한 것으로 나타났다. 또한 상압추출보다 가압추출에 의해 가용성 고형물, 총당, 단백질 및 페놀성 물질의 추출수율이 증대되는 경향을 보였다. 따라서 초음파나 마이크로파 전처리와 가압추출은 영지버섯의 추출효율 향상에 유효한 방법인 것으로 판단되었다.

• 분석과학
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• 제12권5호
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• pp.447-459
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• 1999

용접 흄에 존재하는 6가 크롬의 분석방법을 평가하기 위하여 깨끗한 PVC여과지와 용접 흄 매트릭스의 여과지에 일정량의 6가 크롬과 3가 크롬을 첨가한 후 NIOSH 7600 및 7604의 알카리 추출방법, 마그네슘 첨가방법, 아세트산 나트륨 완충액 추출로 전처리를 하여 분광광도계(DPC), 유도결합플라스마-광학발광분석법(ICP-OES), 이온크로마토그래피(IC)로 분석하였다. 위 전처리 방법은 모두 부적절하여 새로운 방법으로 알카리 용액상에서 초음파 추출하는 방법을 제안하였다. NIOSH에서 추천하는 2% NaOH/3% $Na_2CO_3$ 추출방법은 6가 크롬만 있을 때 적합하고 3가 크롬이 있으면 일부가 6가 크롬으로 산화된다. 산화 경향은 용접 흄이 있을 때 크게 나타났다. 분광광도계를 이용한 diphenylcarbazide방법은 저농도와 고농도의 6가 크롬이 있을 때 부적합하고 알카리 추출을 하면 ICP-OES분석방법이나 IC분석방법이 적합하다. 용접 흄 중 6가 크롬을 전처리하는 방법으로 NIOSH 방법의 $135^{\circ}C$로 가열하는 대신 초음파처리를 하면 3가의 6가로의 산화를 훨씬 억제할 수 있다. 즉, 2% NaOH/3% $Na_2CO_3$로 초음파처리를 60분 이내에 실시하여 IC 또는 ICP-OES(또는 AAS)로 측정하면 된다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제12권2호
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• pp.146-150
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• 2005

오가피(Acanthopanax senticosus)로부터 영양 및 기능성 성분의 열수추출 수율을 증대시킬 수 있는 방법을 개발하기 위하여 추출 전처리 및 방법의 효과를 검토하였다. 오가피를 분쇄, 체질$(8\~20\;mesh)$하고 초음파(20 kHz), 마이크로파 (2,450 MHz) 또는 볶음$(180^{\circ}C)$ 처리를 10분 동안 실시한 후 물을 용매로 상압$(100^{\circ}C)$ 추출과 가압$(121^{\circ}C)$ 추출을 각각 2시간 동안 실시하였다. 전반적으로 전처리는 성분들의 추출수율과 유리기 소거능을 증가 시키는 경향을 보였다. 특히, 가용성 고형물, 총당 및 페놀성 물질의 추출수율은 마이크로파와 초음파에 의해, 단백질의 추출수율과 유리기 소거능은 볶음처리에 의해 더욱 증가됨을 보였다. 상압추출보다 가압추출에 의해 가용성 고형물, 총당, 단백질 및 페놀성 물질의 추출수율이 증대되는 경향을 보였다. 이로써 초음파, 마이크로파 및 볶음 전처리 및 가압추출은 오가피의 추출효율 향상에 유효한 방법인 것으로 판단된다.

• 한국음향학회지
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• 제41권1호
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• pp.9-15
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• 2022

기존의 나노입자 현탁액의 분산과정의 한계를 극복하여 단분산된 나노입자만으로 이루어진 현탁액을 얻기 위하여, 기존의 방법으로 전분산 처리된 현탁액을 다시 초음파 무화효과 및 사이클론을 이용하여 여과하는 방법을 제안하였다. 평균직경 250 nm인 Al₂O₃나노입자로 0.5 wt%인 현탁액을 만들어 초음파세척기 및 호모지나이저를 이용하여 각각 전처리 분산된 현탁액에 대하여 제안한 여과법을 적용하였다. 그 결과 초음파세척기로 전처리 분산한 경우 단분산된 나노입자 현탁액으로 여과하기 위해서는 종속 연결된 사이클론이 3개가 요구되는 반면, 호모저나이저로 전처리 분산된 현탁액의 경우는 2개의 사이클론으로도 가능함을 확인 하였다. 초음파 무화기 주파수의 조정과 사이클론의 설계 변경에 의해 다양한 종류의 나노입자에 대한 여과가 가능할 것으로 기대된다.

• 유기물자원화
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• 제19권3호
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• pp.79-89
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• 2011

강원도에서 확보한 폐옥수수대는 글루칸 44.6 %, 자일란 23.8 %, 리그닌 23.8 %, 회분 4.5 %, 기타 8.1 %로 이루어져 있다. 묽은 황산을 이용한 전처리 공정을 통계적 방법인 완전요인배치으로 분석한 결과 온도가 가장 중요한 변수로 나타났으며 자일로스 수율 기준으로 처리 시간과 농도에 비해 각각 3.5배와 3.2배 큰 영향력을 보여주었다. 포도당 수율에 대해서도 온도의 영향력이 가장 큰 것으로 나타났지만 포도당 수율은 전체적으로 5 % 이내의 낮은 값을 나타내었다. 마이크로웨이브와 초음파 각각을 이용한 전처리 공정은 그 효과가 크지 않거나 미미하였으나 묽은 황산처리와 복합적으로 적용했을 때는 그 효과는 상당히 큰 것으로 나타났다. 특히 마이크로웨이브와 묽은 황산처리를 순차적으로 적용했을 때 자일로스 수율은 2배 넘게 향상되었다. 향후에는, 다양한 복합 전처리 공정에 대한 심도있는 연구와 더불어 전처리와 효소당화 공정의 최적화에 대한 연구를 수행할 계획이다.

• 유기물자원화
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• 제19권3호
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• pp.35-43
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• 2011

본 연구에서는 하수슬러지를 전처리 과정을 통해 가용화한 후 혐기성 생물학적 분해를 실시하였다. 산 또는 알칼리 조건과 초음파처리를 복합적으로 적용하여 전처리 후 슬러지의 가용화율을 비교하였으며 알칼리 조건에서 초음파처리를 병행하였을 때 최대 가용화율을 얻을 수 있었다. 가용화된 슬러지의 생물학적 유용성은 복합전처리를 실시한 경우 빠른 생물학적 분해와 더불어 총 가스 발생량은 10배 이상 증가하였으며 가용화된 슬러지에서 바이오가스 생산 가능성을 확인 하였다. 전처리를 실시한 슬러지를 이용하여 생물학적 분해를 실시하였을 때 약 50%정도 높은 수소생성율의 지표가 되는 B/A비를 확인할 수 있었으나 수소생성에 저해가 되는 lactic acid와 propionic acid가 검출되는 것으로 보아 후속연구가 필요할 것으로 판단되었다.