• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.465-469
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• 2006

Two mesophilic trickling bed bioreactors filled with two different types of media, hydrophilic- and hydrophobic-cubes, were designed and tested for hydrogen production via anaerobic fermentation of sucrose. Each reactor consisted of a column packed with polymeric cubes and inoculated with heat-treated sludge obtained from anaerobic digestion tank. A defined medium containing sucrose was fed with changing flow rate into the capped reactor, hydraulic retention time and recycle rate. Hydrogen concentrations in gas-phase were constant, averaging 40% for all conditions tested. Hydrogen production rates increased up to $10.5 L{\cdot};h^{-1}{\cdot}L^{-1}$ of reactor when influent sucrose concentrations and recycle rates were varied. Hydrophobic media provided higher value of hydrogen production rate than hydrophilic media at the same operation conditions. No methane was detected when the reactor was under a normal operation. The major fermentation by-products in the liquid effluent of the both trickling biofilters were acetate and butyrate. The reactor filled with hydrophilic media became clogged with biomass and bio gas, requiring manual cleaning of the system, while no clogging occurred in the reactor with hydrophobic media. In order to make long-term operation of the reactor filled with hydrophilic media feasible, biofilm accumulation inside the media in the reactor with hydrophilic media and biogas produced from the reactor will need to be controlled through some process such as periodical backwashing or gas-purging. These tests using trickling bed biofilter with hydrophobic media demonstrate the feasibility of the process to produce hydrogen gas in a trickle-bed type of reactor. A likely application of this reactor technology could be hydrogen gas recovery from pre-treatment of high carbohydrate-containing wastewaters.

• 대한환경공학회지
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• 제22권2호
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• pp.231-239
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• 2000

본 연구는 $A_2O$ 공정을 적용한 고정생물막법을 이용하여 고농도의 총무기성질소(TIN) 유입으로 인해 C/N비가 낮은 폐수를 처리하기 위하여 최적의 운전조건 탐색과 생물학적 호기탈질을 평가하였다. 혐기조와 무산소조에 세라믹 여재를 그리고 호기조에 PVC 여재를 충전한 실험장치는 C/N(TOC/TIN)비를 0.5로 일정하게 유지하고 알칼리도를 변화시켜 실험을 실시하였으며 그 결과는 다음과 같다. 유기물제거는 운전조건에 관계없이 96.0% 이상의 높은 제거효율을 얻었다. 유입수의 알칼리도를 약 1210mg/L(Run 5)로 운전하였을 때, $NH_4{^+}-N$와 총 질소 평균 제거효율은 각각 93.5%, 81.8%이었으며, 제거된 총 질소 중 64.9%가 호기조에서 생물학적 탈질에 의해서 제거되었다. 호기조에서 물질수지를 이용하여 질소와 알칼리도를 분석한 결과, 1mg의 $NO_2{^-}-N$가 탈질에 의해 제거될 때 2.49~3.46mg의 알칼리도가 생성되었다. 호기조에서의 생물학적 탈질은 ${\Delta}TOC/{\Delta}DEN$의 이론적인 비 1.22보다 낮은 0.84(Run 5)에서 일어났다.

• International Journal of Oral Biology
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• 제39권1호
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• pp.41-47
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• 2014

Streptococcus mutans (S. mutans) is a facultative anaerobic bacterium mainly found in the oral cavity and is known to contribute to tooth decay and gingivitis. Recent studies on intestinal microbiota have revealed that microorganisms forming a biofilm play important roles in maintaining tissue homeostasis through their own metabolism. However, the physiological roles of oral microorganisms such as S. mutans are still unclear. In our current study, we identified that constituents released from S. mutans (CR) reduce arecoline-mediated cytotoxicity without producing toxic effects themselves. Arecoline, as a major alkaloid of areca nut, is known to mediate cytotoxicity on oral epithelial cells and induces a sustained intracellular $Ca^{2+}$ ($[Ca^{2+}]_i$) increase that is cytotoxic. The exposure of human gingival fibroblast (HGF) cells to CR not only inhibited the sustained $[Ca^{2+}]_i$ increase but also the initial $[Ca^{2+}]_i$ elevation. In contrast, CR had no effects on the gene regulation mediated by arecoline. These results demonstrate that S. mutans has physiological role in reducing cytotoxicity in HGF cells and may be considered a novel pharmaceutical candidate.

• KSBB Journal
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• 제29권4호
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• pp.225-231
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• 2014

A microbial fuel cell (MFC) and bioelectrochemical systems are novel bioprocesses which employ exoelectrogenic biofilm on electrode as a biocatalyst for electricity generation and various useful chemical production. Previous reports show that electrogenic biofilms of MFCs are time varying systems and dynamically interactive with the electrically conductive media (carbon paper as terminal electron acceptor). It has been reported that maximum power point tracking (MPPT) method can automatically control load by algorithm so that increase power generation and columbic efficiency. In this study, we developed logic based control strategy for external load resistance by using $LabVIEW^{TM}$ which increases the power production with using flat-plate MFCs and MPPT circuit board. The flat-plate MFCs inoculated with anaerobic digester sludge were stabilized with fixed external resistance from $1000{\Omega}$ to $100{\Omega}$. Automatic load control with MPPT started load from $52{\Omega}$ during 120 hours of operation. MPPT control strategy increased approximately 2.7 times of power production and power density (1.95 mW and $13.02mW/m^3$) compared to the initial values before application of MPPT (0.72 mW and $4.79mW/m^3$).

• 환경위생공학
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• 제13권1호
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• pp.44-56
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• 1998

This study was performed to investigate the reaction characteristics of piggery wastewater for biological nutrient removal. The reaction characteristics were discussed the fraction of organics, the behavior of nitrogen, nitrification, denitrification, and the behavior of phosphorus. The fraction of readily biodegradable soluble COD was 11-12 percent. The ammonia nitrogen was removed via stripping, nitrification, autotrophic cell synthesis, and heterotrophic cell synthesis. The removal percents by each step were 12.1%, 68.9%, 15.0%, and 4.0%, respectively. Nitrification inhibition of piggery wastewater was found to occur at an influent volumetric loading rate over 0.2 NH$_{3}$-N kg/m$^{3}$/d. Denitrification rates were the highest in the raw wastewater and the lowest in the anaerobic effluent. The denitritation of piggery wastewater came out to be possible, and the rate of organic carbon consumption decreased about 10 percent. The phosphorus removed was released in the form of ortho-p in the aerobic fixed biofilm reactor, it was caused by autooxidation. The synthesis and release of phosphorus were related to the ORP and the boundary value for the phase change was about 170mV. In the synthesis phase, the phosphorus removal rate per COD removed was 0.023mgP$_{syn}$/mgCOD$_{rem}$. The phosphorus contents of the microorganism were 4.3-6.0% on a dry weight basis.

• 미생물학회지
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• 제53권2호
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• pp.129-130
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• 2017

Streptococcus gordonii는 그람 양성이면서, 통성 혐기성, 및 비운동성 구균이다. S. gordonii는 사람의 구강 내 정상세균 총의 하나이고, 치면 생체막 형성의 선구적 세균 종이다. S. gordonii는 감염성 심내막염과 패혈성관절염 뿐만 아니라 유치의 치수염에 연관이 있다. S. gordonii KCOM 1506 (= ChDC B679) 균주가 사람 급성치수염 병소에서 분리되었으며 그 유전체 염기서열을 해독하여 보고한다.

• KSBB Journal
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• 제20권4호
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• pp.253-259
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• 2005

본 연구는 고정 생물막을 이용한 혐기/무산소/호기 공정으로 구성된 반응기에서 폴리에틸렌 재질의 표면을 이온빔으로 조사하여 소수성 표면을 친수성으로 만든 표면개질담체를 호기조의 여재로 사용하고 혐기/무산소조의 여재로는 표면 개질을 하지 않은 담체를 사용하여, 외부 탄소원 대신 원수내의 RBDCOD를 탄소원으로 이용하고자 혐기조와 무산소조에 원수를 분할 주입하였을 때 나타나는 유기물 및 T-N 제거 특성을 알아보았다. 혐기/무산소조로의 원수 분배율이 각각 10 : 0, 9 : 1, 8 : 2, 6 : 4로 설정하였으며, 각각의 분배율에 대하여 $93.3\%,\;92.6\%,\;92.4\%,\;91.6\%$의 $BOD_5$ 제거율 (유기물의 제거능)을 보였다. 하지만 무산소조까지의 $BOD_5$ 제거율(유기물 이용능)은 9 : 1에서 $84.8\%$로 가장 높은 것으로 나타났으며, 분배율 10 : 0, 8 : 2는 각각 $77.0\%,\;75.3\%$로서 거의 비슷한 수준이었고, 분배율 6 : 4 경우에 $61.1\%$로 가장 낮은 수치를 나타내었다. T-N 제거율은 9 : 1의 분배율로 분할하였을 때가 $67.4\%$로 가장 제거 효율이 높았으며, 분배율 10 : 0, 8 : 2 경우는 각각 $61.3\%,\;60.7\%$로 비슷한 경향을 보였으나 분배율을 6 : 4로 하였을 때는 $55.5\%$의 제거율을 나타내 분배율 9 : 1의 경우와는 약 $12\%$의 차이를 보였다. 또한 10 : 0, 9 : 1, 8 : 2의 분배율에서는 질산화가 거의 비슷한 수준으로 발생하였지만, 6 : 4로 주입하였을 경우에는 질산화의 저해가 나타나고, 방류수 중의 대부분의 질소성분이 암모니아 성분으로 방류되었다. 이 공정에서 탄소원으로 생하수를 이용하는 것이 메탄올과 같은 독성 탄소원에 비해 독성을 지니지 않고 약품비용이 들지 않는다는 측면에서 유리할 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권3호
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• pp.565-573
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• 2000

본 연구의 목적은 우리 나라 하수관거의 생 화학적 부식특성을 실험을 통하여 규명하기 위함이다. 하수관거 부식의 가장 대표적인 관정부식은 생 화학적반응에 의하여 진행되는데, 그 원인물질은 황화수소이다. 우리 나라의 경우 오수발생원에 분뇨정화조와 오수정화시설을 설치하고 있어 간선관거 및 사집관거보다는 상대적으로 지선관거가 부식에 취약한 것으로 나타나고 있으며, 이를 방지하기 위하여는 관거를 정비하여 분뇨를 직투입하므로써 관거의 수명연장이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 우리 나라 하수도 시스템에서의 황화수소 발생속도를 예측하기 위하여, 하수도 시스템의 분뇨정화조를 재현한 혐기성 반응기와 하수관거를 재현한 튜브반응기를 이용하여 실험하였다. 실험결과 황화수소 생성속도는 혐기성 반응기의 경우 $50.4mg-H_2S/g-VSS{\cdot}d$, 혐기성 막반응기의 경우(COD 150~1000 mg/L)는 $2.8{\sim}18.8g-H_2S/m^2{\cdot}d$로 나타났다. 우리 나라 하수관거의 부식양상은 외국과는 다르며 더욱 심각한 것으로 나타났다. 이러한 원인은 오수발생원에 설치된 분뇨정화조와 혐기성 오수정화시설에서 발생되는 고농도의 황화수소가 간선관거보다 상대적으로 앓은 두께를 가지는 지선을 우선적으로 부식시키기 때문이다. 따라서 관거 정비사업의 조기착수와 더불어 내식성재질의 보급 및 하수관거 설계방법의 고도화 등과 같은 부식방지 대책이 시급한 것으로 사료된다.

• KSBB Journal
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• 제21권4호
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• pp.317-323
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• 2006

본 연구는 다가올 물 부족에 따른 하나의 대안으로서 중수도 시스템에 초점을 맞추어, 생활오수를 이용하여 혐기/무산소/호기조의 $A^2O$ 생물막 공법으로 구성된 상향류식 고정상 담체 반응기로 처리한 오수를 하향류식 은나노 모래여과 반응기에 다시 연속 통과시켜 이중 처리하여 얻은 처리수를 중수도에 활용이 가능하지에 대하여 연구하였다. 이중 공정 후 배출수의 pH는 $7.39{\sim}8.06$(평균 7.84) 범위이었고, $COD_{Mn}$은 $8{\sim}18mg/L$(평균 12.1 mg/L), $BOD_5$는 $2.1{\sim}10mg/L$(평균 4.9 mg/L)로 중수도 수질 기준에 적합하였다. SS는 $3{\sim}9mg/L$의 범위로 평균 농도가 4.95 mg/L를 나타내면서 SS 제거율이 94.8%로 대부분 법적 기준치 5 mg/L 이하로 처리되어 가능성을 보여 주었다. 대장균군 수의 평균 제거율이 99.1%이었으며, 배출수의 평균 대장균 군수는 65 MPN/100mL이 검출되었으나 중수도 수질 기준에는 불검출로 되어 있으므로 완벽한 제거를 위해서는 0.2 mg/L 이상의 결합잔류염소의 양을 고려한 염소 처리를 하여야 한다. SEM 사진으로부터 은모래 표면에서는 박테리아가 존재하지 않음을 알 수 있었다. 이 외에 중수도 수질 기준에 포함될 가능성이 있는 총질소 및 총인의 제거율은 각각 50.3%와 27.2%이었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.379-388
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• 2006

Two mesophilic trickling bed bioreactors filled with two different types of media, hydrophilic- and hydrophobic-cubes, were designed and conducted for hydrogen production under the anaerobic fermentation of sucrose. Each bioreactor consisted of the column packed with polymeric cubes and inoculated with heat-treated sludge obtained from anaerobic digestion tank. A defined medium containing sucrose was fed by the different hydraulic retention time(HRT), and recycle rate. Hydrogen concentrations in gas-phase were constant, averaging 40% of biogas throughout the operation. Hydrogen production rate was increased till $10.5\;L{\cdot}h^{-1}{\cdot}L^{-1}$ of bioreactor when influent sucrose concentrations and recycle rates were varied. At the same time, the hydrogen production rate with hydrophobic media application was higher than its hydrophilic media application. No methane was detected when the reactor was under a normal operation. The major fermentation by-products in the liquid effluent of the both trickling biofilters were acetate, butyrate and lactate. In order to run in the long term operation of both reactor filled with hydrophilic and hydrophobic media, biofilm accumulation on hydrophilic media and biogas produced should be controlled through some process such as periodical backwashing or gas-purging. Four sample were collected from each reactor on the opposite hydrogen production rate, and their bacterial communities were compared by terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis of PCR products generated using bacterial 16s rRNA gene primers (8f and 926r). It was expressed a marked difference in bacterial communities of both reactors. The trickling bed bioreactor with hydrophobic media demonstrates the feasibility of the process to produce hydrogen gas. A likely application of this reactor technology can be hydrogen gas recovery from pre-treatment of high carbohydrate-containing wastewaters.