• 한국토양비료학회지
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• 제45권6호
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• pp.1086-1093
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• 2012

본 연구는 유기성 바이오매스의 혐기소화율 평가에 주로 이용되는 VDI4630법에 대하여 소화액에 녹아 있는 탄산이온 ($CO_3{^{2-}}$)과 혐기소화 미생물 반응에 참여하는 수분 ($H_2O$)이 유기물의 혐기적 분해율에 미치는 영향을 분석하였으며, 이를 위해 탄산이온과 수분반응물에 의한 유기물의 혐기적 분해율 산출 보정식을 개발 하고자하였다. 돼지 혈액, 돼지 내장잔재물, 돼지 장내잔재물, 소 반추위잔재물의 화학조성식은 각각 $C_{3.78}H_{8.39}O_{1.46}N_1S_{0.01}$, $C_{9.69}H_{15.42}O_{2.85}N_1S_{0.03}$, $C_{25.17}H_{43.32}O_{15.04}N_1$, $C_{27.23}H_{42.38}O_{15.93}N_1S_{0.11}$으로 나타났으며, 돼지 혈액, 돼지 내장 잔재물, 돼지 장내잔재물, 소 반추위잔재물에서 이론적으로 1 mol의 유기물이 분해되는데, 0.336, 0.485, 0.227, 0.266 mol의 수분이 참여하였다. 혐기적 유기물 분해율에서 이론적 메탄생산퍼텐셜 대비 실험적 메탄생산퍼텐셜 ($B_u/B_{th}$)의 비율로 산출한 유기물 분해율은 돼지 혈액, 돼지 내장 잔재물, 돼지 장내잔재물, 소 반추위잔재물에서 각각 82.3, 81.5, 70.8, 66.1%이었으며, VDI4630에 근거한 유기물 분해율 (AB)은 각각 72.2, 87.8, 74.2, 62.0%를 보여 이론적 메탄생산퍼텐셜 대비 실험적 메탄생산퍼텐셜 ($B_u/B_{th}$)의 비율로 산출하는 유기물 분해율과는 전체 시험구에서 통계적으로 유의성 있는 차이를 보였다. VDI4630법에 소화액 중의 알칼리도를 보정한 유기물 분해율 (AB-I)은 돼지 혈액, 돼지 내장 잔재물, 돼지 장내잔재물, 소 반추위잔재물에서 각각 72.4, 88.1, 74.5, 62.1%를 보였으며, 알칼리도와 수분 반응물을 동시에 보정한 유기물 분해율 (AB-II)에서는 각각 72.5, 88.5, 74.5, 62.3%를 보여 본 연구에서 시험한 각각의 시료에서의 유기물 분해율 AB, AB-I, AB-II 간의 평균은 통계적으로 유의성 있는 차이를 보이지 않았다. 그러나 알칼리도, 수분 반응물의 보정식은 유기물의 혐기적 분해율의 측정에서 좀 더 높은 정확도를 보일 수 있을 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제13권1호
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• pp.100-114
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• 2005

한 해 발생량이 약 1억톤(2003년도 기준)에 달하는 유기성 폐기물은 '생물에 유래한 동식물성의 폐기물로서 유기물 함량이 40%이상인 폐기물'로 정의된다. 이러한 유기성 폐기물은 종류 및 발생원이 다양하고, 관리주체가 환경부, 농림부, 산림부 등 각 기관으로 분산되어 있기 때문에 정확한 발생량조차 파악이 어려우며, 무엇보다 이처럼 다원화 된 관리주체 하에서 각 폐기물 특성에 따른 적절한 관리 및 처리가 이루어지지 않고 있는 실정이다. 유기성 폐기물의 자원화체제의 구축을 위해서는 통합관리체계의 수립이 필요하며, 여기서 말하는 통합관리시스템은 다양한 의미를 가지게 된다. 우선적으로 관리측면에서는 여러 기관으로 분산되어 통계 규제되고 있는 유기성폐기물을 일원화하는 통합관리, 둘째는 성상이 유사한 폐기물을 혼합하여 서로 특징을 상호보완하도록 하는 통합관리, 자원화시스템을 일방적인 하나의 방법이 아닌 다양한 방법을 지자체별로 설치하게 하여 자원화대상물질, 최종생성물 면에서 통합 관리하는 것을 뜻한다. 이러한 통합관리체계의 구축을 위해서는 기본적으로 통계시스템 혹은 그 외에서 관리되고 있는 유기성폐기물의 특성, 발생 및 처리현황을 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 6가지 종류(음식물류폐기물, 하수슬러지, 폐수처리 슬러지, 분뇨처리슬러지, 축산분뇨, 동식물성잔재물)의 유기성 폐기물과 이들 유기성 폐기물을 원료로 하여 생산된 3종류의 자원화 제품(퇴비, 사료, 혐기성소화 잔재물)에 대한 물리 화학적 성상 분석을 실시하였으며, 이 결과를 토대로 하여 각 폐기물 간 특성 및 상관성 분석을 통해 유기성폐기물의 통합관리 구축에 있어서 요구되는 각 폐기물의 자원화 가능성에 대해 고찰 하였다. 이러한 자료는 향후 유기성 폐기물 통합관리 구축에 있어 중요 자료로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국물환경학회지
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• 제35권4호
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• pp.362-369
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• 2019

In this study, biodegradation efficiency improvement of mixed sludge for the anaerobic digestion process in wastewater treatment plant was investigated. In order to release the organic material contained in the sludge cell and promote the hydrolysis step, mixed sludge of 7% TS (Total Solids) was physically shear-treated at a shear strength of 1,000 ~ 4,000 rpm and a maximum of 120 mins. As a result of the comparison between mixed sludge before and after the treatment, the concentration of $SCOD_{Cr}$(Soluble Chemical Oxygen Demand-chromium method) was increased through the conversion of granular organic matter into dissolved organic matter as shear strength and treatment time increases. The solubilization efficiency increased rapidly after 30 min of solubilization application time, and they were 11.23 %, 20.10 %, 22.52 % and 25.43% at 120 min for each shear strength conditions, respectively. Additionally, the BMP(Biochemical Methane Potential) test was conducted with the optimized samples to determine the increase of methane production by the shear pre-treatment. Consequently, methane production of each samples were 0.275, 0.310, 0.323 and $0.335m^3/kg\;VS_{add}$, which indicates that methane production was increased to a maximum of 21.28% compared to the control without the solubilization process ($0.262m^3/kg\;VS_{add}$). As a result, the physical shear-treatment is a promising process for sewage sludge pre-treatment to reduce the organic waste and increase the energy production.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제28권2호
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• pp.280-289
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• 2015

Anaerobic digestion is an efficient and renewable energy technology that can produce biogas from a variety of biomasses such as animal manure, food waste and plant residues. In developing countries this technology is widely used for the production of biogas using local biomasses, but there is little information about the value of these biomasses for energy production. This study was therefore carried out with the objective of estimating the biogas production potential of typical Vietnamese biomasses such as animal manure, slaughterhouse waste and plant residues, and developing a model that relates methane ($CH_4$) production to the chemical characteristics of the biomass. The biochemical methane potential (BMP) and biomass characteristics were measured. Results showed that piglet manure produced the highest $CH_4$ yield of 443 normal litter (NL) $CH_4kg^{-1}$ volatile solids (VS) compared to 222 from cows, 177 from sows, 172 from rabbits, 169 from goats and 153 from buffaloes. Methane production from duckweed (Spirodela polyrrhiza) was higher than from lawn grass and water spinach at 340, 220, and 110.6 NL $CH_4kg^{-1}$ VS, respectively. The BMP experiment also demonstrated that the $CH_4$ production was inhibited with chicken manure, slaughterhouse waste, cassava residue and shoe-making waste. Statistical analysis showed that lipid and lignin are the most significant predictors of BMP. The model was developed from knowledge that the BMP was related to biomass content of lipid, lignin and protein from manure and plant residues as a percentage of VS with coefficient of determination (R-square) at 0.95.This model was applied to calculate the $CH_4$ yield for a household with 17 fattening pigs in the highlands and lowlands of northern Vietnam.

• 유기물자원화
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• 제21권4호
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• pp.72-81
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• 2013

본 실험에서는 돈분뇨의 혐기소화 과정에서 발생하는 소화폐액을 액비로 자원화하기 위해 기존의 SCB 기법(퇴비단 여과)을 적용하여 그 효과를 검토하였으며, 여과재의 선택과 여과단 구성방법이 여과작용에 어떠한 영향을 미치는 지를 평가하였다. 주요 결과를 요약하면 (a) 퇴비단 여과상을 이용하여 돈분뇨 슬러리 혐기소화폐액을 여과하였을 경우, EC, BOD, SS는 낮아지고 T-N, T-P는 상승하는 것을 확인하였으며, 이러한 변화는 여과액이 액비로서 지니는 가치를 상승시키는 효과라고 볼 수 있다. (b) 3가지의 퇴비단 조합들(T1, T2, T3)을 비교해 볼 때 대부분의 지표에서 별다른 차이를 보이지 않았다 따라서 값비싼 원료인 톱밥을 저가의 왕겨 또는 목편으로 일부 대체하였을때 퇴비단의 여과 능력에는 큰 변화가 없을 것으로 판단된다. (c) 초기 여과액에서는 BOD가 매우 높게 유지되었으나 여과상의 미생물이 충분히 증식함에 따라 하향 안정되었다. 반면 T-N, T-P의 경우 초기에는 낮은 수준을 유지하다가 15일 이후 원수와 비슷한 수준으로 유지되었다. 이 결과에서 퇴비단 운영 시작 후 20일 이내에 얻어진 여과액은 액비로 사용하기에는 적합하지 않으며 사용을 제한할 필요가 있다고 판단된다. (d) 계절적인 영향에 의한 외기온도의 저하로 퇴비단 내부 온도가 저하되었으나 여과효율에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.25-33
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• 2018

화석 연료의 고갈과 온난화 현상으로 인해 새로운 에너지원에 대한 관심이 급증하고 있다. 그 중에서 바이오가스는 유기성 폐기물 및 바이오매스를 혐기성 소화과정인 가수분해(hydrolysis), 산발효(acidogenesis), 유기산발효(acetogenesis), 메탄발효(methanogenesis)의 단계를 거쳐 발생되기 때문에 친환경적인 에너지자원으로 각광받고 있다. 그러나 바이오가스는 기존의 정제설비로는 제거할 수 없는 높은 미세분진 및 수분 함량으로 인해, 직접연소, 도시가스, 자동차용 연료 등 효율적인 이용을 위해서 정제시스템이 필요하다. 따라서 본 연구는 미세분진과 수분을 동시에 제거할 수 있는 정제과정의 전처리 방법으로써 원심력을 이용하는 냉각공정을 설계하였다. 원심력을 이용하여 분진을 제거하는 Cyclone 내 외부에 열교환기와 ID fan을 구성하여 주입되는 가스를 어는점 이하로 냉각시킴으로써 물안개를 형성시켜 분진입자를 제거하고, 일부 가스를 ID fan을 이용하여 재순환시켜 제거하는 고효율 냉각제어공정을 개발하였다. 수분제거는 유량(25~150L/min) 및 상대습도(60~95%)의 조건에서 시험하였다. 수분제거율은 상대습도 $95{\pm}5%$일 때 평균 80.8%, 입자제거율은 입자크기 $2.5{\mu}m$에서 평균 99.78%의 제거효율을 보였고, 수분과 입자의 동시제거효율은 수분 70.86%, 입자 99.67%의 평균값을 보여주었다.

• 유기물자원화
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• 제18권4호
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• pp.31-37
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• 2010

가축분뇨는 적절하게 처리되기만 하면 가치 있는 자원이 될 수 있다. 년간 42백만톤에 달하는 가축분뇨의 84%가 퇴비와 액비 생산에 이용되고 있으며 최근에는 혐기소화를 통한 바이오가스 생산에 대한 관심이 고조되고 있으나, 혐기소화액의 농업적인 활용은 아직 인증되지 않은 실정이다. 본 연구에서는 가축분뇨와 음식물류폐기물을 혼합하여 소화시킨 통합혐기소화액을 이용하여 벼 재배시 생육과 논토양 환경에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 통합혐기소화액은 돈분과 음식물류 폐기물을 70:30(v/v)으로 혼합하여 HRT(Hydro-logic retention time) 14일의 고온혐기소화공정을 거쳤으며, 안전성을 평가하기 위해 모니터링을 수행하였다. 질소전량 기준으로 통합혐기소화액을 와그너 포트에 시용하고 침출수를 채취하여 양분의 용출과 생육을 조사하였다. 통합혐기소화액을 시용한 처리구에서는 토양중 치환성 칼륨, 구리, 아연 등이 증가하였으며, 통합혐기소화액 처리후 침출수 중의 질산태 질소 농도는 처리 농도가 증가할수록 높았으며 모든 처리구에서 2주 만에 침출되어 빠져나가는 것으로 나타났다. 생육반응에 있어서 분얼수는 처리간에 차이가 없었으며, 초장은 통합혐기소화액을 추천시비량 질소 기준으로 2배 시용한 처리구에서 가장 높았으나, 벼의 생육을 고려하면 오히려 도복의 위험이 높은 것으로 나타났다. 토양중 염류 집적을 고려하여 추천시비량 질소 기준에 맞게 시용하는 것이 바람직하며, 통합혐기소화액이 화학비료 대체제로서의 가치가 있는 것으로 판단되었다. 향후 장기적인 면에서 통합 혐기소화액의 논토양 환경에 미치는 영향에 대한 연구가 더 필요할 것으로 사료된다.