• KSBB Journal
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• 제27권6호
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• pp.352-360
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• 2012

Bacillus clausii I-52 which produced SDS- and $H_2O_2$-tolerant extracellular alkaline protease (BCAP) was isolated from heavily polluted tidal mud flat of West Sea in Incheon, Korea and stable strain (transformant C5) of B. clausii I-52 harboring another copy of BCAP gene in the chromosome was developed using the chromosome integration vector, pHPS9-fuBCAP. When investigated the production of BCAP using B. clausii transformant C5 through pilot-scale submerged fermentation (500 L) at $37^{\circ}C$ for 30 h with an aeration rate of 1 vvm and agitation rate of 250 rpm, protease yield of approximately 105,700 U/mL was achieved using an optimized medium (soybean meal 2%, wheat flour 1%, sodium citrate 0.5%, $K_2HPO_4$ 0.4%, $Na_2HPO_4$ 0.1%, NaCl 0.4%, $MgSO_4{\cdot}7H_2O$ 0.01%, $FeSO_4{\cdot}7H_2O$ 0.05%, liquid maltose 2.5%, $Na_2CO_3$ 0.6%). The enzyme stability of BCAP was increased by addition of polyols (10%, v/v) and also, the stabilities of BCAP towards not only the thermal-induced inactivation at $50^{\circ}C$ but also the SDS and $H_2O_2$-induced inactivation at $50^{\circ}C$ were enhanced. Among the polyols examined, the best result was obtained with propylene glycol (10%, v/v). The BCAP supplemented with propylene glycol exhibited extreme stability against not only the detergent components such as ${\alpha}$-orephin sulfonate (AOS) and zeolite but also the commercial detergent preparations. The granulized enzyme of BCAP was prepared with approximately 1,310,000 U/g of granule. Wash performance analysis using EMPA test fabrics revealed that BCAP granule exhibited high efficiency for removal of protein stains in the presence of anionic surfactants as well as bleaching agents. When compared to Savinase 6T$^{(R)}$ and Everlase 6T$^{(R)}$ manufactured by Novozymes, BCAP under this study probably showed similar or higher efficiency for the removal of protein stains. These results suggest that the alkaline protease produced from B. clausii transformant C5 showing high stability against detergents and high wash performance has significant potential and a promising candidate for use as a detergent additive.

• 대한환경공학회지
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• 제30권10호
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• pp.992-998
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• 2008

SND 공정은 최근에 하수내 질소제거를 위한 새로운 공법으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 이에 본 연구는 무산소조, 혐기조 및 담체를 충진한 포기조로 구성된 DMR(Daiho Microbic Revolution)공정을 이용하여 포기량을 2.0, 1.0, 0.5, 0.4 및 0.2 L/min으로 변화시키면서 영양염류 제거효율과 동시 질산화/탈질 효율을 검토하였다. 유기물제거율은 포기량에 차이를 보이지 않았으며 모든 조건에서 93%의 제거율을 얻을 수 있었다. T-N 제거효율은 포기량이 적어짐에 따라 높아져 0.2 L/min의 조건에서 80%의 효율을 얻었으며, SND효율 또한 각 조건에서 62, 65, 72 및 78%를 나타내어 포기량 조절만으로 높은 질소제거율을 얻을 수 있었다. T-P는 포기량에 따라 75$\sim$96%의 제거율을 보였지만, 0.2 L/min의 조건에서는 2차 인방출이 발생하였다. 0.5 L/min의 조건에서 슬러지의 poly-P함량은 5.08%였으며 소모된 유기물 양과 방출된 인 농도의 비는 0.72 mg P/mg HAc였다.

• 한국환경농학회지
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• 제22권2호
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• pp.124-129
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• 2003

광촉매 산화반응으로 인한 난분해성 유기오염물질의 분해효율을 증가시키기 위하여 산화반응의 매개체인 $TiO_2$ 광촉매의 새로운 제조방법을 개발하였고, 이를 이용하여 TCE의 효과적인 분해를 위한 광촉매 산화반응조의 최적 운영인자를 도출하였다. $TiO_2$ 광촉매는 해교제(Davan-C 0.24 wt%)와 결합제(PVA 0.16 wt%)를 첨가하여 슬립 캐스팅 방법으로 제조하였다. 촉매의 특성 변화에 따른 실험결과로 TCE 수용액의 분해효율이 가장 좋은 촉매의 상태는 $TiO_2$ 코팅 횟수가 1회이고 $TiO_2$ 슬립의 두께가 1 mm인 촉매로 확인되었다. 촉매 사용시간에 따른 비교에서는 사용시간이 250 시간인 촉매가 새로이 제작하여 사용한 촉매의 TCE분해효율보다 20% 정도 감소되었다. 광촉매 산화반응조의 물리적 운영인자 도출을 위한 실험결과로 산소의 전처리와 재순환을 실시하면 그렇지 않은 경우보다 TCE 분해효율이 증가되었다. 촉매의 단위 표면적당 수용액의 부피비가 $1.47\;mL/cm^2$ 이하에서 높은 TCE 분해효율을 보였으며 UV 광량의 조절시 광량이 $225\;W/cm^2{\times}100$에서 75.8%의 최대 TCE 분해효율을 보였다. TCE의 초기 농도를 조절했을 경우에는 농도가 2 mg/L 이하인 경우에 TCE의 분해효율이 높았다. 따라서 본 연구에서 제시한 방법으로 제조한 촉매를 이용하여 적절한 UV 광량과 상기한 운영조건하에 광촉매 산화반응조를 운영한다면 정수 및 폐수에 함유된 난분해성 유기성 오염물질을 제거하기 위한 공정으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
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• 제19권7호
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• pp.845-851
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• 2009

본 연구는 5-L 발효기를 이용하여 재조합 고스트 박테리아(E.coli $DH5{\alpha}$/ pHCE-InaN-(enolase, GAPDH, sagA or piaA)-ghost 37 SDM) 백신의 산업화를 위해 탄소원 공급조건, 교반속도, 산소공급 조건등의 최적 배양조건과 고스트 박테리아 발현 유도를 위한 온도조절 시점과 그에 따른 발현효율 최적화를 조사하기 위해 수행하였다. 각각 다른 4종의 항원 유전자를 보유한 고스트 박테리아를 LB 배지를 이용하여 배양한 결과 모두 1 g / 1 glucose, 300 rpm, 1vvm에서 최대 균주 성장을 나타내었다. 고스트 박테리아 생성 효율의 경우 초기 대수증식기(OD$_{600}$=1.0)에서 고스트 발현을 유도했을 때 각각 최대효율인 99.99%를 나타내었으나 증기 대수증식기(OD$_{600}$=2.0)와 말기 대수증식기 (OD$_{600}$=3.0)에서는 고스트 박테리아 생성이 낮은 효율을 나타내었다. 또한 SDS-PAGE 와 western blot를 이용하여 각각 다른 4종의 항원 단백질 발현 여주를 확인한 결과 enolase (78kda), GAPDH (67kda),sagA(26kDa), piaA(26kDa)에서 항원 단백질 band를 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구결과 확립된 배양 조건과 발현효율 최적화 조건은 연쇄구균증 질병에 대해 E.coli를 이용한 고스트 박테리아 백신이 양식 산업에 있어 상업적으로 유용한 백신의 최적생산을 위해 사용 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제8권1호
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• pp.9-16
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• 2002

본 연구는 경제적이고 효율적으로 돈 슬러리를 분리할 수 있는 새로운 고형물 분리 시스템을 개발하여 최적 시스템의 운행요건을 구명하고 1일 처리용량 200$\ell$ 규모의 pilot에서 분리 시스템의 인자도출 및 분리효율 분석결과는 다음과 같다. 1. 돈 슬러리의 고형물 분리를 위해 간이 저장조와 순환조, 고정식 생물막조로 구성되는 시스템을 개발하여 본시험에 공시하였다. 2. 시스템의 효율을 구명하기 위해서 폭기량과 스크류 배출기의 회전수를 측정한 결과 폭기량은 0.3 l /min에서 Bulking 현상이 거의 나타나지 않았으며 슬럿지 부유현상은 매우 경미하였고 침전효과가 좋았으며 스크류배출기의 회전수는 114ppm에서 고형물 수분 함량이 62%로 수분조절재 없이 축분 퇴비화할 수 있는 조간이 형성되었다. 3. 순환조의 순환 횟수에 따른 오염농도감소는 유입 슬러리의 농도가 낮고 높음에 관계없이 일정한 수준을 감소시켜 주었다. 본 시험에 이용되는 돈 슬러리의 오염농도는 BOD$_{5}$, COD/ sub Mn/, and SS가 각각 15,970($\pm$2,389)mg/l , 20,0040($\pm$5,512)mg/l 및 26,486 ($\pm$5,935)mg/ l 이었으나 순환조의 2회 순환시$BOD_5,\;COD_{Mn}$, and SS 가 각각 5,630mg/l, 5,260mg/l 및 1,250mg/l으로 감소되었다. 4. 따라서, 이 시스템을 돈 슬러리 정화의 전처리시스템으로 적용함으로서 고형물은 수분조절재가 없이 퇴비화 할 수 있고 돈슬러리를 정화처리시 고농도의 오염물질 때문에 처리효율이 떨어지는 활성오니법의 단점을 보완케 함으로서 활성오니 법을 이용한 정화 효율을 크게 높일 수 있을 것으로 사료된다.관찰되었다.3시간 SO$_2$폭로군에서 대조군에 비해 많이 증가하였고 그외의 실험군에서는 대조군에 비해 대부분의 세포에서 감소하거나 소실되었으며 대조군에서 나타나지 않던 점액화된 상피세포들은 모두 SO$_2$폭로군에서 중섬점액질만을 함유하고 있었으며 100 ppm 및 200ppm SO$_2$폭로군에서 그 양이 감소하는 경향을 나타내었다. 산성점액질의 양은 10 ppm 및 50ppm 3시간 SO$_2$폭로군에서는 대조군에 비하여 많이 증가하였으나. 그외 대부분의 SO$_2$폭로군에서는 현전히 감소하거나 소실되었다. 대조군에 비해 SO$_2$폭로군에서 강 sulfomucin은 감소하는경향을 나타내었고, 100 ppm및 200 ppm SO$_2$폭로군에서 강 sulfomucin은 소실되었으나 sialomucin은 대조군에 비해 증가하는경향을 보였다. 하비중격선의 중성점액질은 양은 대조군에 비해 SO$_2$폭로군에서 감소하는 경향을 나타내었으며 100ppm및 200ppm SO$_2$ 폭로군에서 그 감소가 아주 현저하게 대부분의 선포들에서 중성 점액질이 소실되었다. 이상의 결과로 보아 SO$_2$는 비강에 심대한 병리조직학적 변화뿐만 아니라 점액질 대사에 심대한 영향을 미쳐 심한 병변을 야기시킴을 알수 있었다. 전반적으로 SO$_2$의호흡기 영향은 고농도로 갈수록 심한 영향을 미쳤으며 저 농도 에서도 폭로시간이 길어짐에 따라 나타나는 SO$_2$의영향이 고농도와 유사한경향을 나타내며 또한 모든 SO$_2$의 농도를 비교해보면 폭로 시간이 길어질수록 그영향이 더 심하게 나타났다.ate to harvest

• 대한환경공학회지
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• 제39권8호
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• pp.462-469
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• 2017

최근 부영양화 문제, 인광석 자원이 부족해지고 있는 국제적 상황, 하수처리장 관로 스케일 문제 등에 대응하기 위하여, Struvite 결정화 공정을 하수처리장 슬러지처리 계통의 고농도 인 제거/회수에 적용하려는 시도를 하고 있다. 본 연구는 실제 국내 하수처리장 슬러지처리 계통에 대한 Struvite 결정화 공정 적용 가능성을 평가를 목표하여, 첫째, 운영자료 및 현장측정자료 분석을 통하여 실제 하수처리장 슬러지처리 계통의 인 농도 및 물질수지를 분석하였고, 둘째, 평형화학 계산 프로그램을 활용하여 Struvite 결정화 반응 포텐셜, 이에 따른 최적 $Mg^{2+}$ 주입량, pH 등에 관해 연구하였고, 셋째, 실험실규모 배치실험을 통해 실제 Struvite 결정화 반응 동역학에 대해 연구하였다. 슬러지처리 계통에서의 인 농도 및 물질수지를 분석하였을 때, Struvite 결정화 공정은 소화슬러지 및 탈리여액에 적용함이 바람직한 것으로 파악되었다. 평형화학 계산결과, 안정적인 공정 운영을 위해서는 pH 8 이상, $Mg^{2+}$ 주입량은 몰비 기준 이론 요구량의 1.2배 이상을 첨가해야 하는 것으로 파악하였다. 그리고, Struvite 결정화 반응 동역학은 1차 반응속도식을 따르고, Struvite 결정화 반응이 평형상태에 도달한 경우, 모든 pH 조건에서 인산염인 제거율이 80% 이상으로 우수하게 나타났다. Struvite 결정화 반응 시 NaOH 첨가 없이 폭기만으로 $CO_2$ 탈기를 일으켜 반응 종결 후 pH 8.7 이상까지 상승했으며, $Mg^{2+}$ 주입원의 경우 간수 등 저가 대체물질을 활용할 수 있으므로, 약품비에 의한 운영비 증대 없이 Struvite 결정화 공정을 적용할 수 있으리라 판단된다.

• 청정기술
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• 제23권4호
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• pp.345-356
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• 2017

퇴비화 과정은 유기물질을 비료와 같은 유용한 자원으로 전환하는 생물학적 과정이다. 퇴비화는 유기물과 환경조건(탄질율, 온도, 습도, 산소공급, pH 등)의 변화에 적응하는 미생물 군집의 연속적인 천이과정으로 이해될 수 있다. 우리나라에서의 유기성 폐기물을 처리하는 퇴비사의 악취는 도시화 가속화에 따른 신도시개발, 공장이나 주거지역들의 생활지역 근접화에 따라 악취를 발생시키는 원인이 되어 관공서에 민원이 제기되는등 사회적인 문제가 되고 있다. 이의 저감방안으로 퇴비사에서 우점하는 미생물을 규명하고 미생물 군집의 변화를 조사, 연구하여 생장환경에 맞게 적용하는 것은 퇴비공정의 효율적인 개선과 생산된 퇴비의 품질제어, 악취저감 측면에서 매우 중요하다. 본 논문에서는 퇴비화에 있어 최적의 운용기술과 악취발생을 저감하는 방법들을 중심으로 고찰하였다. 퇴비화 공정에서 부숙활동에 효과적인 올바른 미생물종의 선택과 개체수의 빠른 증가가 부숙을 촉진시킨다. 이에 따른 미생물 분해활동을 통한 부숙 극대화를 위한 공기량(산소), 온도, 습도 등 박테리아의 최적 생장조건을 제시하였다. 악취제거 및 수분조절기능이 있는 다공성광물을 사용했더니 악취가 현저하게 개선되어 졌다. 미생물의 생장조건을 최적화 부숙환경을 개선, 부숙을 촉진시켜 악취를 저감하는 최근기술들도 제시하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권2호
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• pp.73-79
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• 2006

돈분뇨 중의 악취 성분을 제거하는 동시에 퇴비의 C/N 비를 적정 수준으로 유지하기 위한 방안으로서 축산농가에 보급을 목적으로 pilot 장치를 제작하여 돈분뇨를 호기성 액비화 처리하기 이전에 암모니아 탈기공정 실험을 수행하였다. 암모니아 탈기를 위한 pH 조정을 $Ca(OH)_2$를 이용하였으며, NaOH에 비해 훨씬 현장 적용성이 용이한 것으로 파악되었다. 암모니아 탈기공정의 적정 pH를 도출하기 위해 각각 pH를 9.3, 10.9, 12.3 으로 조절하여 탈기실험을 수행한 결과 pH가 가장 높은 12.3에서 가장 우수한 것으로 나타났고, 이때 반응온도는 $35^{\circ}C$이었다. 암모니아 탈기공정이 진행되는 동안 유리암모니아 질소의 가스상 암모니아로의 전환을 통해 발생되는 방출속도는 탈기공정 초기에는 $0.5355mole\;s^{-1}$ 이었고 탈기공정 후기에는 $0.0253mole\;s^{-1}$ 로 나타나, 주로 탈기공정 초기에 많은 양의 암모니아 가스가 방출되는 것을 알 수 있었다. 탈기공정중 C/N비 변화는 초기 돈분뇨 원수가 4.5이었고 탈기공정 초기에 6.3으로 증가한 이후에 점진적으로 증가하였다. 적정한 탈기를 위한 최적의 탈기시간은 TN과 TC의 회귀 곡선을 통해 C/N비가 6.5 부근인 약 48시간이 적합한 것으로 결론지었다. 탈기를 통해 돈분뇨 중의 암모니아성 질소성분은 79.6% 저감되었으며, 흡수액을 통해 배출된 암모니아가스의 81.3%를 제거하였다.

• 상하수도학회지
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• 제26권5호
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• pp.619-627
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• 2012

In order to determine reduction of greenhouse gas emissions (GHGs) when the submerged membrane bioreactor with granular sulfur (MBR-GS) is used in wastewater treatment plant (WTP), the amount of GHGs was compared and analyzed in the advanced treatment process of P wastewater treatment plant (WTP). The amount of GHGs was estimated by classifying as construction and operation phase in WTP. The amount of GHGs in construction phase was evaluated from multiplying raw materials by using carbon emission factors. Also the amount of GHGs in operating phase was calculated by using total electricity consumption and carbon emission factor. The construction of anoxic tank and secondary settling tank is unnecessary, because the MBR-GS conducts simultaneously the nitrification and denitrification in aeration tank and filtration by hollow fiber membrane. The amount of $CO_2$, $CH_4$, and $N_2O$ emitted by constructing the MBR-GS was 6.44E+06 kg, 8.16E+03 kg and 1.38E+01 kg, respectively. The result shows that the GHGs was reduced about 47 % as compared with the construction in the MLE process. In operating the MBR-GS, the electricity is not required in the biological reactor and secondary setting tank. Thus, the amount of $CO_2$, $CH_4$, and $N_2O$ emitted by operating in the MBR-GS was 7.39E+05 kg/yr, 5.80E+02 kg/yr and 2.44E+00 kg/yr, respectively. The result shows that the GHGs were reduced about 37 % as compared with the operation in the MLE process. Also, $LCCO_2$(Life Cycle $CO_2$) was compared and analyzed between MLE process and MBR-GS. The amount of $LCCO_2 $emitted from the MLE process and MBR-GS was 3.56E+04 ton $CO_2$ and 2.12E+04 ton $CO_2$, respectively. The result shows that the GHGs in MBR-GS were reduced to about 40 % as compared in the MLE process during life cycle. As a result, sulfur-utilizing autotrophic denitrification process (SADP) is expected to be utilized as the cost-effective advanced treatment process, owing to not only high nitrogen removal efficiency but also the GHGs reduction in construction and operation stage.

• 유기물자원화
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• 제9권1호
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• pp.79-89
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• 2001

본 연구에서는 유기성 폐기물의 분해시 발생되는 열을 재활용하고, 혐기성 소화액의 퇴비화를 위한 혐기성 소화 - 고온 호기법(Anaerobic Digestion-Thermophilic oxic process, ADTOP)을 고안하고, 유기물 분해와 수분의 증발 그리고 생성열의 적용성을 검토하였다. 유기성 폐기물인 중화요리 잔반은 TOP에 의해 완전처리가 가능하며, 최대 용적부하는 $55kg/m^3{\cdot}d$, 투입된 수분은 거의 완전히 증발되었으며 탄소수지에 의한 탄소성 유기물의 이산화탄소 전환율은 90.5%이었다. 고온 혐기성 소화를 위한 적정온도(약$55^{\circ}C$)를 유지하기 위한 최소용적부하는 $45.0kg/m^3{\cdot}d$이었다. 혐기성 소화조의 온도는 수리학적 체류시간이 짧아짐에 따라 지수적 온도강하를 나타내었으며 고온 혐기성소화를 위한 최소 HRT는 약 10일 정도로 판단된다. 따라서 고온 호기법을 이용한 유기성폐기물의 처리시 발생되는 열에너지는 혐기성 소화와 같은 체류시간이 비교적 긴 공정에서 효과적일 것으로 판단된다. 혐기조의 유기물 부하 $1.1kg-COD/m^3{\cdot}d$, 고온 호기조 유기물의 투입량 $50kg/m^3$, 공기 유입량 $250{\ell}/m^3{\cdot}min$의 조건에서 혐기성 소화효율은 90% 이상으로 나타났다.