• 유기물자원화
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• 제23권4호
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• pp.11-20
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• 2015

원지반에서의 저품위 석탄층의 생물학적 메탄 생산을 위한 기초연구를 수행하였다. 인도네시아산 갈탄을 시료로 이용하였으며, 조건을 달리하여 BMP(Biochemical Methane Potential) 실험을 수행하였다. 갈탄에 영양물질과 혐기성 슬러지만 제공한 경우, 온도(23, $30^{\circ}C$)나 석탄의 입자크기는 메탄가스 생산에 영향을 주지 않았다. 이는 가용한 용해성 유기물질이 낮기 때문이다. 외부탄소원으로 볏짚을 갈탄에 첨가한 후 BMP 실험을 수행하였으며, 60일간의 BMP 실험 후 볏짚 첨가에 의한 메탄가스 발생량은 94.4~110.4 mL/g VS이었다. BMP 실험 후 갈탄의 발열량은 볏짚 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 이는 볏짚의 혐기성 분해와 함께 갈탄의 분해가 이루어졌음을 의미한다. 따라서 원지반에서의 저품위 석탄층의 생물학적 메탄 생산의 초기 운전 시에 볏짚을 탄소원으로 사용할 수 있다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제9권3호
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• pp.154-159
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• 2006

본 연구에서는 생선폐기물의 혐기성 소화처리를 위한 생선폐기물의 혐기성 생분해 특성을 평가하기 위해 serum bottle을 이용한 BMP(Biochemical Methane Potential) test를 수행하였다. 어판장에서 배출되는 생선폐기물 중 고등어 손질 시 발생되는 폐기물 중 내장을 제외한 부분과 갈치손질 시 발생되는 폐기물 중 내장을 제외한 부분, 생선손질 시 발생되는 내장류 3개 군을 실험대상 기질로 선정하여 사용하였다. 각각의 생선폐기물들을 분쇄 후 serum bottle에 11 50 ml, 100 ml, 150 ml씩 혐기적으로 넣은 다음 BMP test를 실시하였으며 실험의 정확도를 위하여 동일 시료에 대하여 3개씩 중복으로 조제하여 실험하였다. 배양시간에 따른 누적 메탄가스 생성량과 메탄생성속도를 평가하였다. 이들 값들은 기질의 특성에 따라 다르기는 하나 통상 휘발성 고형물 (Volatiles Solids: VS) 1 kg당 420-470 ml의 메탄가스를 생성하는 것으로 나타났다. 기질 종류별로 볼 경우 갈치와 고등어군에 비하여 내장 군이 고형물 단위 중량당 메탄발생량과 분해속도 측면에서 모두 높은 것으로 나타났다. 대상 시료에 대해 원소분석을 실시한 결과, C/N비는 5.2로 나타났다. 원소분석 자료를 근거로 계산한 이론적인 최종 메탄생성량은 $522ml{\cdot}CH_4/g{\cdot}VS$로 나타났다. 이를 본 실험에서 구한 실제 최종 메탄생성량과 비교해 볼 때 생분해도는 0.847로 평가되었다.

• 한국물환경학회지
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• 제36권4호
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• pp.322-331
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• 2020

By introducing chemically enhanced primary treatment (CEPT) in the first stage of sewage treatment, organic matter in sewage can be effectively recovered. Because CEPT sludge contains a high biodegradable organic matter in volatile solids (VS), it is feasible to convert the collected CEPT sludge into energy through anaerobic digestion. This study examined the properties and biochemical methane potential (BMP) of the CEPT sludge obtained from a sewage treatment plant located in an ocean area. The CEPT sludge contains a VS content of 37,597 mg/L, which is higher than that of excessive sludge (ES), i.e., 33,352 mg-VS/L. In the methane generation reaction, the lag period was as short as 1 to 2 days. The BMP for the CEPT sludge was 0.57 ㎥-CH₄/kg-VS_removed which is better than that of ES, i.e., 0.36 ㎥-CH₄/kg-VS_removed. Unfortunately, the CEPT sludge showed a high salinity as 0.56~0.75% probably due to the saline sewage. Due to the salinity, repeated BMP testing in a sequencing batch reactor showed significantly low methane production rates and BMPs. Also, the ES showed a strongly reduced BMP when the salinity was adjusted from 0.20 to 0.70% by NaCl. The ES mixture with higher CEPT content showed a better BMP, which is suitable for co-digestion. Besides, anaerobic digestion for 100% CEPT sludge can be a considerable option instead of co-digestion.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제27권4호
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• pp.600-607
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• 2014

The aim of this study was to assess the effect of substrate to inoculum ratio (S/I ratio) on the biochemical methane potential (BMP) and anaerobic biodegradability ($D_{deg}$) of different piggery slaughterhouse wastes, such as piggery blood, intestine residue, and digestive tract content. These wastes were sampled from a piggery slaughterhouse located in Kimje, South Korea. Cumulative methane production curves for the wastes were obtained from the anaerobic batch fermentation having different S/I ratios of 0.1, 0.5, 1.0, and 1.5. BMP and anaerobic biodegradabilities ($D_{deg}$) of the wastes were calculated from cumulative methane production data for the tested conditions. At the lowest S/I ration of 0.1, BMPs of piggery blood, intestine residue, and digestive tract content were determined to be 0.799, 0.848, and $1.076Nm^3kg^{-1}-VS_{added}$, respectively, which were above the theoretical methane potentials of 0.539, 0.644, and $0.517Nm^3kg^{-1}-VS_{added}$ for blood, intestine residue, and digestive tract content, respectively. However, BMPs obtained from the higher S/I ratios of 0.5, 1.0, and 1.5 were within the theoretical range for all three types of waste and were not significantly different for the different S/I ratios tested. Anaerobic biodegradabilities calculated from BMP data showed a similar tendency. These results imply that, for BMP assay in an anaerobic reactor, the S/I ratio of anaerobic reactor should be above 0.1 and the inoculum should be sufficiently stabilized to avoid further degradation during the assay.

• 한국환경과학회지
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• 제33권2호
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• pp.121-129
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• 2024

The study investigated the effect of thermo-alkaline pretreatment on the solubilization of polyhydroxybutyrate (PHB) and its potential to enhance of thermophilic anaerobic digestion, focusing on biochemical methane potential (BMP) and methane production rate, using two different particle sizes of PHB (1500 ㎛ and 400 ㎛). Thermo-alkaline pretreatment tests were conducted at 90 ℃ for 24 hours with varying NaOH dosages from 0-80% (w/w). BMP tests with untreated PHB exhibited methane production ranging from 150.4~225.4 mL CH₄/g COD and 21.5~24.2 mL CH₄/g VSS/d, indicating higher methane production for smaller particle sizes of PHB, 400 ㎛. Thermo-alkaline pretreatment tests achieved a 95.3% PHB solubilization efficiency when 400 ㎛ PHB particles were treated with 80% NaOH dosage at 90 ℃ for 24 hours. BMP tests with pretreated PHB showed substantial improvement in thermophilic anaerobic digestion, with an increase of up to 112% in BMP and up to 168% in methane production rate. The results suggest that a combined pretreatment process, including physical (400 ㎛ PHB particles) and thermo-alkaline (90 ℃, 40-80% NaOH dosage, and 24 hours reaction time), is required for high-rate thermophilic anaerobic digestion of PHB with enhanced methane production.

• 유기물자원화
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• 제16권3호
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• pp.46-51
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• 2008

리그닌이 분해되려면 분자형태의 산소를 요구하므로 혐기성 조건에서는 리그닌 분해가 어려운 것으로 알려져 왔다. 리그닌의 존재는 리그닌 분해에 영향을 준다. 리그닌 분해의 초기단계에서는 촉매역할을 하는 효소에 의해 리그닌이 중간산물로 분해되어 이 단계에서는 미생물에 의한 효소생성이 제한인자로 작용하게 된다. 폐수에 영양염을 첨가하고 미생물을 식종하여 폐수 내 유기물의 혐기성 분해정도를 평가할 수 있는 BMP(biochemical methane potential)법이 혐기성 조건하에서 리그닌 분해를 평가하기 위해 이용되고 있다. BMP법에 의해 리그닌을 초기 분해한 후 미생물 활동을 선택적으로 억제할 수 있도록 3% 톨루엔 용액으로 만든다. 이 용액의 리그닌 초기 분해율과 리그닌 분해산물의 축적률을 측정해 리그린의 혐기성 분해특성을 파악할 수 있다.

• 유기물자원화
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• 제28권4호
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• pp.23-33
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• 2020

해조류는 분해에 어려움이 없고 부산물 역시 사료와 비료 등으로 이용이 가능해 에너지로의 전환율이 높으며 성장과정에서의 탄소 흡수능력과 원료 생산에 특별한 비용이 들지 않고 빠른 생장속도와 넓은 재배 면적으로 이용가치가 높은 바이오매스로 볼 수 있다. 우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸여 있어 해조류 양식 발달 되어 왔으며, 2018년 기준 해조류 생산량은 총 1,722,486ton이며 이중 96% 이상을 차지하는 다시마(Saccharina japonica), 김(Porphyra tenera), 미역(Undaria pinnatifida)은 제품화 되는 과정에서 많은 양이 부산물로 발생하고 있다. 본 연구에서는 해조류 부산물의 혐기소화를 위하여 다시마, 미역, 김의 이화학적 성상을 분석하였으며, 이론적 메탄퍼텐셜과 생물화학적 메탄퍼텐셜(BMP)을 분석하여 혐기적 메탄생산 수율을 파악하였다. 다시마, 미역, 김의 이론적 메탄퍼텐셜은 0.393, 0.373, 0.435 N㎥/kg-VS로 나타났으며, 회분식 혐기반응기를 이용한 생물화학적 메탄생산퍼텐셜을 Modified gompertz model로 분석한 결과 0.226, 0.227, 0.241 N㎥/kg-VS로 산출되었으며, Parallel first order kinetics model로 분석한 결과 0.220, 0.243, 0.240 N㎥/kg-VS로 산출되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.33-42
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• 2010

본 연구는 부산시에 위치한 하천퇴적물에 대한 현재의 오염상태와 혐기성 상태에서의 잠재메탄발생량을 평가하기 위해 실시하였다. 먼저 부산시 하천중 총 5곳을 선정하였고 대상하천의 퇴적물을 채집하였다. 그리고 퇴적물특성을 알아보기 위해 퇴적물의 화학적산소요구량, 강열감량, 총 유기탄소에 대해서 분석을 실시하였고 그 결과 각각 15.20~75.07mg $15.20{\sim}75.07mg\;g^{-1}$, 2.34~11.54%, 1.28~34.21%로 나타났다. 또한 실험실규모의 BMP Test를 실시하였고 그 결과 pH가 약간 증가하다가 약 7.11~7.35에서 평형을 이루었으며, C/N, 최종메탄 및 이산화탄소수율 그리고 생분해도는 각각 1.05~10.27, 10.1~179.4, 10.3~34.4, 4.0~30.1을 나타내었다. 그리고 최종메탄수율과 C/N비, 최종이산화탄소수율, COD, 강열감량, 총유기탄소와의 상관관계를 알아보기 위해 선형모델에 최소자승법을 적용해 평가하였고 그 결과, COD($r^2=0.7586$)와 강열감량($r^2=0.7876$)을 제외한 나머지 모든 항목에서 최종메탄수율과 높은 상관관계를 띔을 알 수 있었다($r^2=0.9795{\sim}0.9858$). 따라서 C/N 또는 TOC 분석결과를 통해 메탄발생수율을 예측 가능할 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권5호
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• pp.903-915
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• 2011

최근 농산 바이오매스를 이용한 혐기적 메탄생산은 가장 실질적인 바이오 에너지 생산 방법으로 주목받고 있다. 그러나 국내의 경우 폐기물 처리 측면에서 가축분뇨, 음식물쓰레기, 하수슬러지에 대한 혐기소화 연구가 주를 이루고 있으며, 농업생산과정에서 발생하는 각종 농산 바이오매스에 대한 혐기소화 연구는 매우 미흡한 실정이다. 특히 국내에서 농산 바이오매스의 혐기적 매탄 생산 퍼텐셜은 측정 방법이 표준화되어 있지 않아 다양한 연구자들의 연구결과를 비교 활용하는데 어려움이 있어 왔다. 외국의 경우 독일은 VDI 4630, 미국은 ASTM E2170-01을 혐기적메탄 생산 퍼텐셜 및 유기물 분해율 분석의 표준분석 방법으로 활용하고 있다. 따라서 독일과 미국의 메탄생산 퍼텐셜 분석법을 비교 검토하여 메탄 생산 퍼텐셜을 정의하고, 분석방법, 영향인자, 기술적인 계산 방법등을 고찰하였다. 한편 국내외 농산 바이오매스의 메탄 생산 퍼텐셜 측정 현황을 살펴보고자, 국내의 경우에는 1980년대에 실시되었던 볏짚 등의 18종의 농산 바이오매스와 식품산업부산물 등의 연구 자료를 조사하였으며, 국외는 43개 농산바이오매스에 대하여 곡류, 채소류, 특용작물, 과수, 기타작물로 분류하고, 사료작물인 사탕수수, 사탕무, 옥수수 등은 에너지 작물로 분류하여 216건의 메탄 생산 퍼텐셜에 대한 연구자료를 조사하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권4호
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• pp.515-523
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• 2012

본 연구는 메탄생성에 직접적으로 관여하는 혼합 메탄균과 셀롤로스 등의 고분자 물질의 가수분해 반응에 활성이 뛰어난 반추위 내 혐기성 섬유소분해균 중에서 대표적인 Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus flavefaciens 및 Ruminococcus albus를 biochemical methane potential (BMP) 시험에 첨가하였을 때 메탄 발생에 미치는 영향을 조사하고자 수행되었다. BMP시험은 멸균증류수를 첨가한 control과 각각의 미생물 배양액을 첨가한 혼합 메탄균 첨가구 (M), F. succinogenes 첨가구 (FS) R. flavefaciens 첨가구 (RF), R. albus 첨가구 (RA) 및 RA+FS 혼합첨가구와 M+RA+FS 혼합 첨가구로 총 7개 처리구로 각 처리구별 3반복으로 진행되었다. 미생물 배양액의 첨가량은 식종액과 기초혐기배지 (anaerobic basic medium) 혼합액 50 mL에 1% (0.5 mL), 3% (1.5 mL) 및 5% (2.5 mL) 씩 첨가 하였고 배양을 위한 기질로는 cellulose ($2.0g\;VS\;L^{-1}$)이 이용되었다. BMP 시험을 위해 40일간 배양이 지속되었고 중온소화를 위해 $38^{\circ}C$의 배양기에서 수행되었다. 실험의 결과 총 바이오가스 및 메탄 발생량은 5% FS에서 다른 처리구와 비교하여 각각 10.4~22.7% 및 17.4~27.5% 높았다 (p<0.05). 총고형물 (TS) 분해율도 가스발생 결과와 유사하였는데, 전반적으로 FS가 높게 나타났으며, 5% FS에서 64.2%로 가장 높았다. 휘발성 고형물 (VS) 분해율은 5% FS와 5% RF가 각각 68.4 및 71.0%로 가장 높았다. BMP 종료시 배양액내 pH는 모든 처리구가 6.4이상으로 메탄발효에 큰 영향을 주지 않았음을 알 수 있었다. 결론적으로 본 실험의 결과 혐기소화에 대한 회분식 배양에서는 메탄생성단계보다는 가수분해단계에서 특히, F. succinogenes 배양액의 첨가량이 증가할수록 메탄의 생성량을 증가시킴을 알 수 있었다.