• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제26권6호
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• pp.864-873
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• 2013

In developing countries, biogas energy production is seen as a technology that can provide clean energy in poor regions and reduce pollution caused by animal manure. Laboratories in these countries have little access to advanced gas measuring equipment, which may limit research aimed at improving local adapted biogas production. They may also be unable to produce valid estimates of an international standard that can be used for articles published in international peer-reviewed science journals. This study tested and validated methods for measuring total biogas and methane ($CH_4$) production using batch fermentation and for characterizing the biomass. The biochemical methane potential (BMP) ($CH_4$ NL $kg^{-1}$ VS) of pig manure, cow manure and cellulose determined with the Moller and VDI methods was not significantly different in this test (p>0.05). The biodegradability using a ratio of BMP and theoretical BMP (TBMP) was slightly higher using the Hansen method, but differences were not significant. Degradation rate assessed by methane formation rate showed wide variation within the batch method tested. The first-order kinetics constant k for the cumulative methane production curve was highest when two animal manures were fermented using the VDI 4630 method, indicating that this method was able to reach steady conditions in a shorter time, reducing fermentation duration. In precision tests, the repeatability of the relative standard deviation (RSDr) for all batch methods was very low (4.8 to 8.1%), while the reproducibility of the relative standard deviation (RSDR) varied widely, from 7.3 to 19.8%. In determination of biomethane concentration, the values obtained using the liquid replacement method (LRM) were comparable to those obtained using gas chromatography (GC). This indicates that the LRM method could be used to determine biomethane concentration in biogas in laboratories with limited access to GC.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권6호
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• pp.1049-1057
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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 양돈슬러리에 1% (0.5 mL), 3% (1.5 mL) 및 5% (2.5 mL) 씩 첨가 하였다. BMP 시험을 위해 60일간 배양이 지속되었고 중온소화를 위해 $38^{\circ}C$의 배양기에서 수행되었다. 실험의 결과 총 바이오가스 발생량은 5% RF와 RA+FS가 대조구에 비하여 8.1 및 8.4%로 가스발생량이 유의적으로 높았다(p<0.05). 메탄발생량은 3% 미생물 배양액 첨가구 중 M+RA+FS를 제외하고 대조구에 비하여 증가시키는 경향을 보였으며, 5% 배양액을 첨가하였을 때는 대조구에 대하여 5%의 M, FS, RF, RA, RA+FS, 및 M+RA+FS RF가 각각 12.1, 12.6, 17.3, 13.7, 17.9 및 14.7%로 메탄가스발생량을 증가시켰다 (p<0.05). TS 및 VS 분해율은 가스발생량과는 관계없이 모든 처리구에서 미생물 배양액의 첨가량이 증가하더라도 차이가 없었다. BMP 종료시 배양액내 pH는 모든 처리구가 7.527~7.657의 범위로 메탄발효에 큰 영향을 주지 않았다. 결론적으로, 본 실험에서는 양돈 슬러리의 성분특성으로 인해 가수분해단계와 메탄생성단계 모두에 첨가한 미생물 배양액이 효과가 있었으나, 5% 첨가수준을 제외하고 낮은 첨가수준에서는 첨가효과가 나타나지는 않았다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권10호
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• pp.15-21
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• 2014

본 연구는 부산시 남부하수처리장의 탈수슬러지를 이용하여 전처리에 따른 분해 및 혐기성 상태에서의 최종 메탄 및 이산화탄소 발생량을 평가하기 위해 Biochemical Methane Potential(BMP) 실험을 실시하였다. 초기 1 % TS 농도의 탈수슬러지를 각각 30분 동안 5M NaOH를 이용하여 알칼리 전처리를 실시하였고 초음파 전처리는 30분 동안 조사밀도를 1.5 W/mL로 조절하여 실시하였으며 알칼리와 초음파 전처리를 병합한 동시 전처리를 시행하였다. 그에 따라 SCOD 값이 초기 33.1 mg/L에서 최대 494 mg/L로 증가하였다. 또한 BMP 실험을 실시한 결과 31.2~84.2 mL $CH_4/g$ VS, 9.2~13.5 mL $CO_2/g$ VS로 나타났다. 영양배지와 상등액 슬러지를 주입여부에 따른 BMP 실험을 실시한 결과 각각 73.1, 73.8 mL $CH_4/g$ VS, 11.2, 13.6 mL $CO_2/g$ VS으로 나타났으며 모델값과는 큰 차이를 보이지 않았다. BMP 실험을 종료 후 VS를 분석한 결과 초기 62 %에서 33.8~45.4 %로 감소하였다. 알칼리, 초음파 전처리보다는 동시 전처리가 메탄발생량과 SCOD 값을 증가시켰으며 VS 감소율이 증가하여 혐기성 소화율이 향상되었다.

• 신재생에너지
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• 제4권4호
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• pp.56-64
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• 2008

Anaerobic biodegradability (AB), which can be determined with the ultimate methane yield by the decomposition of organic materials, is one of the important parameters for the design and the operation of anaerobic digestion plant. In this study, Biochemical methane potential (BMP) test has been carried out to evaluate the methane yields of animal manures such as pig and cattle slurries, and different forage crops cultivated at the reclaimed tideland such as maize, sorghum, barley, rye, Italian ryegrass (IRG), rape, rush, and waste sludge produced from slaughterhouse wastewater treatment plant (SSWTP). In the ultimate methane yield and biodegradability of animal manure, those of pig slurry were 345 $mlCH_4/gVS_{fed}$ and 44.7% higher than 247 $mlCH_4/gVS_{fed}$ and 46.4% of cattle slurry (Cat. 2). The ultimate methane yield and biodegradability of spike-crop rye (Rye 1) were 442.36 $mlCH_4/gVS_{fed}$ and 86.5% the highest among different forage crops, those of the other forage crops ranged from 306.6 to 379 $mlCH_4/gVS_{fed}$ of methane yield with the AB having the range of about 60 to 77%. Therefore the forage crops could be used as a good substrate to increase the methane production and to improve the biodegradability in anaerobic co-digestion together with animal manure.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.79-82
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• 2008

Anaerobic biodegradability(AB), which can be determined with the ultimate methane yield by the decomposition of organic materials, is one of the important parameters for the design and the operation of anaerobic digestion plant. In this study, Biochemical Methane Potential(BMP) test has been carried out to evaluate the methane yield of animal manures, such as pig and cattle slurries, and different forage crops cultivated at the reclaimed tideland, such as maize, sorghum, barley, rye, Italian ryegrass(IRG), rape, rush and sludge produced from slaughterhouse wastewater treatment plant(SWTP). In the ultimate methane yield of animal manure, that of pig slurry(no used a EM) was 407 $mlCH_4/gVS_{fed}$ higher than 242 $mlCH_4/gVS_{fed}$ of cattle slurry. The ultimate methane yield of spike-crop rye was 442.36 $mlCH_4/gVS_{fed}$ the highest among different forage crops, the other showed the value above a methane yield of 300 $mlCH_4/gVS_{fed}$. The forage crop could be used as a good substrate to improve the methane production in anaerobic co-digestion together with animal manure.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.180-180
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• 2022

최근 하천 횡단구조물로 형성된 호소 및 저수지에는 오랜 시간동안 다양한 유기 퇴적물이 유입되고 오염되어 호소환경 및 호소 생태계에 악영향을 미칠 수 있으며, 환경 여건에 따라 메탄과 온실가스를 유발할 수도 있다. 이러한 온실가스를 검출하고 그 원인을 파악하여 감축하는 일련의 기술이 국가적인 온실가스 감축 정책과 맞물려 새로운 이슈로 등장하였다. 일반적으로 메탄가스를 측정하는 실험은 BMP(Biochemical Methane Potential)-Test이며, 수치모의에 비해 BMP-Test는 수심이 깊은 지역이나 유속이 빠른 구역에는 적용이 어려운 한계가 존재한다. 이러한 BMP-Test의 한계점을 보완하는 차원에서 사전검증된 수치모형 COMSOL Multiphysics 소프트웨어를 이용하여 메탄가스 발생기작을 재현 및 도출하고 실내 실험결과와 비교 분석하였다. 첫째, COMSOL Multiphysics가 호소에서 발생하는 메탄가스 발생기작의 재현 타당성을 입증하기 위해 동일한 조건의 인공합성된 유기물을 이용한 실내 실험에서 수행된 BMP-Test와 비교·분석을 수행하였다. 둘째, COMSOL Multiphysics에 TOC(총유기탄소), TP(총 인)에 따른 유기물 조건과 메탄 발생 화학식을 설정하여 온도에 따른 메탄 생성량과 반응상수를 산출하였고, 이를 BMP-Test 결과와 비교하였다. BMP-Test의 비교·분석 결과를 바탕으로 하천 및 호소에서 발생하는 메탄가스 발생에 대한 COMSOL Multiphysics의 활용가능성을 검증하였다. 향후 하천 및 호소로부터의 발생가능한 온실가스 감축 목표를 달성하기 위한 하천 유기물 환경의 평가 또는 최적화 조성에 유사한 검증과정을 거친 COMSOL Multiphysics를 활용할 수 있을 거라 기대된다.

• 신재생에너지
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• 제10권1호
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• pp.30-40
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• 2014

The main object of this study was to offer information about incoming waste in landfill and to evaluate biochemical methane and hydrogen sulfide potentials of landfill wastes. We examined brick, soil, mixed waste (C&D waste and MSW) samples for the study. The leaching experiments showed that BOD, COD and sulfate were determined in the range of 0~18,816 mg/kg, 85~21,100 mg/kg and 160~1,205 mg/kg, respectively in 6hr extraction test. An accumulated extraction tests for 140day were determined BOD 226~197,219 mg/kg, COD 436~242,588 mg/kg and Sulfate 1,090~25,140 mg/kg. Also, BMP (biochemical methane potential) tests were carried out to examine methane and hydrogen sulfide yields for the 3 different wastes. As a result, methane yield was determined to 262.68 mL $CH_4/g$ VS of MSW and 0~17.75 mL $CH_4/g$ VS in brick, soil and C&D waste. Higher hydrogen sulfide yield was observed to 0.079mL $H_2S/g$ VS in C&D waste. This result indicate that brick and soil could be sources of sulfate, and higher production of hydrogen sulfide could be odor problem and inhibitor of methane production.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.514-517
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• 2009

Anaerobic biodegradability(AB), which can be determined with the ultimate methane yield by the decomposition of organic materials, is one of the important parameters for the design and the operation of anaerobic digestion plant. In this study, Biochemical Methane Potential(BMP) test has been carried out to evaluate the methane yield of agro-industrial biomasses such as cattle manure, Italian ryegrass(IRG), Oats, Rye and Barley as the forage crops, Rush, the sludges produced from milling and slaughterhouse wastewater treatment plant(SMWTP, SSWTP). In the condition of thermophilic anaerobic digestion, the ultimate methane yield and anaerobic biodegradability of forage crops ranged from 0.367 to $0.452LCH_4$/gVS of methane yield with AB having the range of about 77.0 to 87.3%. On the other hand, that of other substrate showed low figures compared with the forage crops because of low VS content and C/N ratio. Therefore, the forage crops could be used as a good substrate to produce much more the methane in anaerobic digestion.

• 대한환경공학회지
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• 제39권4호
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• pp.186-193
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• 2017

마이크로웨이브(MW)는 유전가열에 의한 열적, 비열적 그리고 이온성 전도 효과를 가지며 높은 에너지 효율을 보이므로 유기성 폐기물의 가용화에 대해 효과적인 방법이다. 본 연구는 고형물 함량이 높은 우분을 대상으로 MW를 이용하여 가용화 최적 조건을 도출하고 이를 토대로 MW의 유전가열 특성을 향상시키기 위해 화학적 촉매물질인 $H_2SO_4$과 NaCl을 첨가하여 우분의 가용화율과 가용화 방법에 따른 biochemical methane potential (BMP)을 평가하였다. 우분 고형물 농도 12%와 MW 출력 800 W 및 설정온도 $40^{\circ}C$ 조건에서 70.5 mg $SCOD_{increased}/kJ$로 에너지 대비 최대 가용화율을 보여주었으며, 이때의 SCOD 농도는 원시료 대비 53.2% 증가하였다. 가용화 최적 조건에서 화학적 촉매로 $H_2SO_4$를 주입하였을 경우 MW 단독 처리 대비 SCOD 농도는 36% 증가하였으며, NaCl을 주입하였을 경우 22.7% 증가하였다. BMP test에서도 우분 원시료 대비 MW를 이용한 가용화는 메탄 생성량이 6.7%, $H_2SO_4$를 주입한 MW 가용화는 13.3%, NaCl을 주입한 MW 가용화는 11.3% 증가하였다. 따라서 마이크로웨이브는 우분의 가용화 전처리에 효율적인 수단이며, 마이크로웨이브의 가용화 효율을 높이기 위해서는 화학적 촉매를 이용할 필요가 있다.

• 유기물자원화
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• 제16권3호
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• pp.83-90
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• 2008

하수슬러지의 초음파 전처리시 용존성 유기물의 증가와 혐기성 생분해도 향상을 평가하였다. 하수슬러지의 초음파에 의한 가용화는 세포벽의 파괴로 인하여 용해성 화학적 산소요구량, 단백질 및 탄수화물의 농도 증가와 입자크기를 감소시켰다. 혐기성 생분해도 측면에서초음파 전처리는 메탄가스 발생량을 증가시켜 혐기성 생분해를 향상시키는 것으로 나타났다. 하수슬러지의 생화학적 메탄 잠재 발생량 실험결과 초음파 전처리 후 슬러지의 최종 메탄 수율은 294.3 ml $CH_4/gVS$로 나타나 전처리를 하지 않은 경우 211.3 ml $CH_4/gVS$에 비해 약 40 % 향상된 값을 보였다. 이와 같은 결과를 고려 시 하수슬러지의 가용화는 혐기성 생분해도 향상에 효과적인 것으로 나타났다.