• 한국농공학회지
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• 제35권3호
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• pp.81-90
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• 1993

Groundwater and animal wastes are typical example which are underutilized resources than their value in agriculture. This paper was to investigate the actual patterns of utilization of water curtain for greenhouses and methane gas utilization from swine wastes in a view point of promoting more efficient use of alternative energy. The results from measurements can be summarized as follows : 1.It was estimated that the maximum heating load per l0a was around 23,2804/hr and the heating load at January showed 3.93X 1064 respectively for strawberry greenhouses with insulation by the water curtain. 2.The average heating cost of the greenhouse with water curtain system amounted to about 75,000 Won per l0a. This result suggested that the greater cultivated area provides less heating cost. 3.The operating volume was about 73 percent of the optimum size of the digester. The net available methane gas rates of the produced gas remained close to 62 percent, But the conventional and small size of the digester was maintained at a lower level of around 20 to 29 percent. 4.It appeared that major problems of biogas production system were required to maintain the temperature of the fermentation above ambient temperature and the optimum volume of digester.

• 공업화학
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• 제32권5호
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• pp.487-496
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• 2021

Microalgae is one of the promising biodiesel feedstock with high growth rates compared to those of terrestrial oil crops. Despite its numerous advantages, biodiesel production from microalgae needs to reduce energy demand and material costs further to go to commercialization. During solvent extraction of microalgal lipids, lipid-extracted algae (LEA) cell residue is generated as an organic solid waste, about 80-85% of original algal biomass, and requires an appropriate recycling or economic disposal. The resulting LEA still contains significant amount of carbohydrates, proteins, N, P, and other micronutrients. This review will focus on recent advancement in the utilization of LEA as: (i) utilization as nutrients or carbon sources for microalgae and other organisms, (ii) anaerobic digestion to produce biogas or co-fermentation to produce CH₄ and H₂, and (iii) conversion to other forms of biofuel through thermochemical degradation processes. Possible mutual benefits in the integration of microalgae cultivation-biodiesel production-resulting LEA with anaerobic digestion and thermochemical conversion are also discussed.

• 에너지공학
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• 제28권2호
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• pp.18-35
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• 2019

한국지역난방공사에서 난지 물재생센터의 하수처리 설비로 부터 발생하는 $45,300m^3$/일의 바이오가스를 연료로 1,500 kW, 2대 규모의 엔진 발전기를 운영하고 있다. 그러나 바이오가스 발전 플랜트의 실제 운영 경험이 미미하고, 축적된 기술 및 노하우 부족으로 가스엔진의 잦은 고장과 정지로 많은 경제적 손실이 발생하고 있다. 따라서 이 발전 플랜트의 안정적인 운영을 위한 기술적 근본 대책 마련이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 난지 물재생센터의 하수처리장에서 발생하는 바이오가스를 이용한 가스엔진 플랜트의 일련의 공정상의 문제점을 확인하고, 각 단계별 문제점을 최소화 하여 실제 운전의 최적화 방안을 마련하였다. 먼저 고장 정지의 주요 원인인 발생가스의 정제를 위해 현재 사용 중인 활성탄에 대한 성분분석 및 흡착실험을 통해 활성탄의 흡착능력 품질 기준 마련을 위한 여건을 조성하였다. 또한, 불순물을 최소화하기 위한 활성탄의 교체주기의 기준수립, 황화수소 측정주기 강화, 활성탄 국산화, 설비개선 등 바이오플랜트 운영기준 강화 및 개선방안을 적용하여 실제운전에 적용하였다. 그 결과 가스엔진 1호기는 530%, 2호기는 250%의 정상운전 가동시간이 증가되는 운영실적을 보였다. 또한 통풍구의 설비개선을 통해 작업공정을 줄이고, 정상 운전시간과 가동률을 높일 수 있었다. 경제적으로도 77,000천원/년의 매출증대 효과를 나타냈다, 이와 같이 운영기준의 강화 및 개선방안을 적용하여, 바이오가스 플랜트의 고장 정지를 줄이고 가동률을 높여, 안정적인 운영을 하는 것이 현실적인 바이오가스 플랜트의 최적 운영방안으로 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제6권4호
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• pp.351-361
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• 1991

This study is on the investigation of hydrogen production and substrate removal by photosynthetic bacteria. After using of Rhodospillum rubrum KS-301 and IFO 3986, which are photosynthetic bacteria as strains, R. rubrum KS-301 was turned out a better strain. And result of experiment in which glucose and sodium lactate, components of wastewater, were used limiting substrates, showed that the productivity of hydrogen was indifferent with the kind of substrates. In batch experiments using free cells and immobilized whole cells, the decrease in hydrogen productivity was observed in the latter case. From the results of these experiments, specific growth rate of cells, specific utilization rate of glucose, and specific production rate of hydrogen were calculated. And each rate was expressed in the form of Monod equation of which parameters were estimated. Also the optimum condition of hydrogen production for free cells was $30^{\circ}C$, pH 7, and 12,000 Lux, and the optimum immobilized condition was as follows: initial immobilized cell concentration 1.0g/L, sodium alginate concentration 2% and light intensity 12,000 Lux.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제30권6호통권113호
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• pp.354-359
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• 2005

This is a fundamental study to develop a bio-gas utilization technology using livestock manure. Especially, this study was carried out to develop an engine using bio-gas. A bio-gas engine was designed and manufactured by modification of a diesel engine of 3 cylinders powering 13.31 kW/2800 rpm, changing the fuel supplying system fit for bio-gas. The result showed that, when the Air/Fuel ratio was controlled with fixed spark timing, the power of biogas-fueled engine is about $10.6{\~}14.6\%$ lower then that of LNG-fueled engine because of low volumetric efficiency. The engine output and torque was $11.85{\~}13.3$ kW, $39.5{\~}40.8\;N{\cdot}m$, respectively at the engine speed of 2600 rpm. Bio-gas consumption rate was 260.20 g/kW/hr, 315.20 g/kW/hr in engine speed or 1000 rpm, 2800 rpm, respectively.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제30권8호
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• pp.1198-1205
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• 2017

Objective: An experiment was conducted to isolate and identify new methanogens in Korea from an anaerobic digester that uses pig slurry. Methods: An anaerobic digestate sample was collected from an anaerobic digester using pig slurry. Pre-reduced media were used for the growth and isolation of methanogens. Growth temperature range, pH range, NaCl concentration range, substrate utilization, and antibiotic tolerance were investigated to determine the physiological characteristics of isolated methanogens. The isolates were also examined microscopically for their morphology and Gram-stained. Polymerase chain reaction of 16S rRNA and mcrA gene-based amplicons was used for identification purpose. Results: Four strains, designated KOR-3, -4, -5, and -6, were isolated and were non-motile, irregular coccoid, and 0.5 to $1.5{\mu}m$ in diameter. Moreover, the cell walls of isolated strains were Gram-negative. KOR-3 and KOR-4 strains used acetate for methane production but did not use $H_2+CO_2$, formate, or methanol as a growth substrate KOR-5 and KOR-6 strains utilized acetate, methanol, and trimethylamine for methanogenesis but did not use $H_2+CO_2$ or formate as a growth substrate. The optimum temperature and pH for growth of four strains were $39^{\circ}C$ and 6.8 to 7.2, respectively. The optimum concentration of NaCl for growth of KOR-3, KOR-5, and KOR-6 were 1.0% (w/v). The optimum NaCl concentration for KOR-4 was 0.5% (w/v). All of the strains tolerated ampicillin, penicillin G, kanamycin, streptomycin, and tetracycline; however, chloramphenicol inhibited cell growth. Phylogenetic analysis of 16S rRNA and mcrA genes demonstrated that strains KOR-3, -4, -5, and -6 are related to Methanosarcina mazei (M. mazei, 99% sequence similarity). Conclusion: On the basis of physiological and phylogenetic characteristics, strains KOR-3, -4, -5, and -6 are proposed to be new strains within the genus Methanosarcina, named M. mazei KOR-3, -4, -5, and -6.

• 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.

• 환경생물
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• 제37권4호
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• pp.554-567
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• 2019

최근 농경지 투입양분으로 인한 환경영향의 우려와 함께 하천 등으로 유출되는 양분의 오염부하 관리가 요구되고 있다. 이에 정부는 국내 농지의 양분 과잉 투입 문제를 해결하기 위해 농경지의 양분관리 목표를 설정하여 관리하는 양분관리제도의 도입을 추진하고 있다. 본 연구는 국내 합리적인 양분관리제도 도입을 위한 양분관리 지표 기준을 설정하고자 도 단위의 양분부하와 양분수지 지표를 분석하고 지표별 특성을 비교 검토하였다. 도 단위 질소와 인성분의 양분부하와 양분수지 분석에서 지역별 양분부하 순위와 양분수지 순위가 다르게 나타나, 지역의 양분수준을 평가하는데 있어 양분부하와 양분수지의 두 지표는 서로 상이한 지표 값을 도출하는 것으로 나타났다. 양분부하와 양분수지 간의 상관관계 분석에서 질소성분의 경우 상관관계 계수(r)는 0.2504로서 5% 유의수준에서 통계적 유의성이 없었으며, 인성분의 경우 상관관계 계수(r)가 0.7375로서 5% 유의수준에서 통계적 유의성이 인정되었다. 따라서 양분관리 지표활용에 있어 인성분의 경우 양분부하와 양분수지 간의 상호 호환성이 나타났으나, 질소 성분의 경우 양분부하와 양분수지 간의 상호 호환성이 없는 것으로 나타났다. 따라서 지역의 양분관리 지표로서 농업환경 특성을 반영하는 양분수지 지표의 활용이 합리적인 것으로 평가되었다.

• 유기물자원화
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• 제17권2호
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• pp.51-58
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• 2009

본 논문에서는 제주지역에서 발생하는 주요 biomass에 대한 통합관리 및 자원순환체계에 대하여 검토하였다. 제주지역에서 발생하고 있는 주요 biomass는 슬러지가 년간 10,818톤, 음식물쓰레기가 61,284톤, 가축분뇨 1,519,000톤으로 발생하고 있으며, 슬러지의 경우에는 해양배출, 음식물쓰레기는 자원화, 축산분뇨는 발생원에서 처리되어 액비 등의 형태로 재활용되고 있다. Biomass자원의 순환관리 체계를 구축할 수 있는 방안으로는, 일본 오이타현 Hita-city에서 적용하고 있는 biomass town을 조성하고 관리하는 체계를 도입함이 적합한 사례라고 사료되었으며, 자원화체계를 구축하는 모델을 설정하여 경제성을 검토한 결과 시설규모에 차이가 있으나, 4년 이내 흑자로 전환되어 경제성이 있는 것으로 확인되었다. 제주지역의 Biomass자원의 순환관리 체계 구축에 있어서, 우선적으로 가축분뇨가 고려되어야하는 것으로 판단되어, 본 연구에서는 가축분뇨처리에 대한 문제점과 향후 과제에 대해서 제시하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.221-226
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• 2015

Ru catalysts supported on $CeO_2$ were synthesized by an impregnation method and characterized by numerous analytical techniques including X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET), transmission electron microscopy (TEM), and scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS). Upon utilization of these catalysts for methane dry reforming with a $CH_4/CO_2$ ratio of 1:1 at different temperatures ranging from 550 to $750^{\circ}C$, the $Ru/CeO_2$ catalysts have shown to be active. In particular, Ru(0.55wt%) supported on $CeO_2$ (1) prepared by a hydrothermal method exhibited excellent activity with the conversion of > 75% at $750^{\circ}C$. In addition, the catalyst also proved to be highly stable for at least 47 h without catalyst deactivation under the dry reforming conditions.