• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제27권3호
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• pp.439-446
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• 2014

Many studies on methane ($CH_4$) and nitrous oxide ($N_2O$) emissions from livestock industries have revealed that livestock production directly contributes to greenhouse gas (GHG) emissions through enteric fermentation and manure management, which causes negative impacts on animal environment sustainability. In the present study, three essential values for GHG emission were measured; i.e., i) maximum $CH_4$ producing capacity at mesophilic temperature ($37^{\circ}C$) from anaerobically stored manure in livestock category ($B_{0,KM}$, Korean livestock manure for $B_0$), ii) $EF_{3(s)}$ value representing an emission factor for direct $N_2O$ emissions from manure management system S in the country, kg $N_2O-N$ kg $N^{-1}$, at mesophilic ($37^{\circ}C$) and thermophilic ($55^{\circ}C$) temperatures, and iii) $N_{ex(T)}$ emissions showing annual N excretion for livestock category T, kg N $animal^{-1}$ $yr^{-1}$, from different livestock manure. Static incubation with and without aeration was performed to obtain the $N_2O$ and $CH_4$ emissions from each sample, respectively. Chemical compositions of pre- and post- incubated manure were analyzed. Contents of total solids (% TS) and volatile solid (% VS), and the ratio of carbon to nitrogen (C/N) decrease significantly in all the samples by C-containing biogas generation, whereas moisture content (%) and pH increased after incubation. A big difference of total nitrogen content was not observed in pre- and post-incubation during $CH_4$ and $N_2O$ emissions. $CH_4$ emissions (g $CH_4$ kg VS-1) from all the three manures (sows, layers and Korean cattle) were different and high C/N ratio resulted in high $CH_4$ emission. Similarly, $N_2O$ emission was found to be affected by % VS, pH, and temperature. The $B_{0,KM}$ values for sows, layers, and Korean cattle obtained at $37^{\circ}C$ are 0.0579, 0.0006, and 0.0828 $m^3$ $CH_4$ kg $VS^{-1}$, respectively, which are much less than the default values in IPCC guideline (GL) except the value from Korean cattle. For sows and Korean cattle, $N_{ex(T)}$ values of 7.67 and 28.19 kg N $yr^{-1}$, respectively, are 2.5 fold less than those values in IPCC GL as well. However, $N_{ex(T)}$ value of layers 0.63 kg N $yr^{-1}$ is very similar to the default value of 0.6 kg N $yr^{-1}$ in IPCC GLs for National greenhouse gas inventories for countries such as South Korea/Asia. The $EF_{3(s)}$ value obtained at $37^{\circ}C$ and $55^{\circ}C$ were found to be far less than the default value.

• 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.

• 공업화학
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• 제31권4호
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• pp.443-451
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• 2020

본 연구에서는, 축분 고형연료의 연료적 가치를 판단하기 위해 물리화학적 특성과 열분해 동역학 분석을 수행하였다. 원소분석과 공업분석결과는 축분 고형연료는 휘발성 물질(64.94%), 탄소(44.35%) 및 수소(5.54%)의 함량이 높았다. 축분 고형연료의 저위발열량(3,880 kcal/kg) 또한 가축분뇨 고형 연료 기준(3,000 kcal/kg)보다 높았다. 열중량분석결과 축분연료는 3개의 분해온도구간을 가졌다. 첫 번째 온도구간(130~330 ℃)은 추출물의 기화, 헤미셀룰로우스 및 셀룰로우스의 분해로 구성되었다. 두 번째(330~480 ℃)와 세 번째(550~800 ℃) 온도 구간들은 리그닌의 분해와 carbonaceous materials 분해에 의한 것이었다. Friedman, FWO, KAS 같은 model free 분석방법에 의해 구해진 축분 고형연료의 열분해에 대한 활성화 에너지 값은 전환율 0.1에서 0.9 범위에서 173.98에서 525.79 kJ/mol로 나타났다. 특히, 전환율이 0.6보다 높은 구간에서 활성화에너지가 크게 증가하였다. Curve fitting 방법을 사용한 동역한 분석은 축분 고형연료가 5단계의 분해 단계로 구분될 수 있는 다단계 반응에 의해 분해됨을 제안하였다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제25권11호
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• pp.1627-1633
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• 2012

This study was to evaluate the feasibility of recycling the solids separated from swine wastewater treatment process as a fuel source for heat production and to provide a data set on the gas emissions and combustion properties. Also, in this study, the heavy metals in ash content were analyzed for its possible use as a fertilizer. Proximate analysis of the solid recovered from the swine wastewater after flocculation with organic polymer showed high calorific (5,330.50 kcal/kg) and low moisture (15.38%) content, indicating that the solid separated from swine wastewater can be used as an alternative fuel source. CO and NOx emissions were found to increase with increasing temperature. Combustion efficiency of the solids was found to be stable (95 to 98%) with varied temperatures. Thermogravimetry (TG) and differential thermal analysis (DTA) showed five thermal effects (four exothermic and one endothermic), and these effects were distinguished in three stages, water evaporation, heterogeneous combustion of hydrocarbons and decomposition reaction. Based on the calorific value and combustion stability results, solid separated from swine manure can be used as an alternative source of fuel, however further research is still warranted regarding regulation of CO and NOx emissions. Furthermore, the heavy metal content in ash was below the legal limits required for its usage as fertilizer.

• 한국유기농업학회지
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• 제16권3호
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• pp.287-298
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• 2008

우분에 왕겨와 볏짚을 1:1, 1:2, 1:3의 부피비율로 혼합한 먹이조건이 지렁이의 생육, 분립생산량, 체조직으로의 유기물 전환율 및 전환효율을 조사하여, 적정 먹이조건을 추정하였다. 1. 우분+왕겨 혼합구가 우분+볏짚 혼합구보다 지렁이의 증체속도, 증식효율 및 분립생산량이 많았다. 특히 우분+왕겨 1:3 혼합비율이 지렁이 생육에 가장 알맞은 먹이조건이었다(Table 2). 2. 우분+왕겨 혼합 구에서 지렁이 체조직으로의 유기물 전환율과 전환효율이 높았던 것은 먹이 중의 휘발성 고형분과 전탄소함량이 높았기 때문이었다(Table 1, 4). 4. 지렁이 분변토는 약알칼리성이고, 전질소함량, 유효인산함량, CEC 및 치환 성 양이온 함량이 높아서 친환경 농자재로 유용하게 활용될 수 있다고 판단된다(Table 5).

• 한국축산시설환경학회지
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• 제2권2호
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• pp.123-133
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• 1996

Recently, a greater interest has been placed on the methods of acration control for management of maloders during composting. This study was performed to evaluate the influence of the intermittent aeration method on the composting temperature and chemical components. Combinatoins of cattle manure and rice hulls were placed on a batch composter(3,150-L size) practically designed. The chemical properties of the produced compost were suitable for plant growth, when composting temperature was maintained in the range from 45 to $66^{\circ}C$ for 42 days. It should be noted that cooling effect of intake air was not significant because air temperature was as high as $30^{\circ}C$. Heat and aeration loss from the composter did not affect biomass decomposition by microbes during composting. Mixtures of materials with C/N ratios higher than 30 required longer composting period.

• Advances in environmental research
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• 제6권2호
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• pp.95-111
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• 2017

The valorization of swine manure samples, i.e., de-watered cake (SMc) and solid digestate (SMd), in products with beneficial value, i.e., low cost activated carbons (ACs), is studied. For this purpose slow pyrolysis and steam activation at three different duration times are applied. Additionally, the obtained ACs are characterized and tested towards removal of Cr(VI) from aqueous solutions. It is revealed that BET surface area varies in the range of $236-267m^2/g$ for ACs prepared from SMc sample and in the range of $411-432m^2/g$ for ACs prepared from SMd sample. Despite the low determined surface area of prepared ACs, a high total Cr removal capacity is observed occurring through a "coupled adsorption-reduction" mechanism. Higher Cr(VI) removal capacity is demonstrated for ACs having higher surface area ($q_m$ is 140.9 mg/g according Langmuir modelling). Cr(VI) removal is found to be pH dependent with a maximum at pH 1. However at that pH significant amounts of Cr remain in the solution as Cr(III). At pH 2 lower amount of Cr(VI) is removed compensated by a higher removal of Cr(III) resulting in a higher amount of adsorbed $Cr_{tot}$. Therefore adsorption at pH 2 is found to be appropriate. The removal capacity of the studied ACs towards Cr(VI) is almost independent of activation time.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제16권1호
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• pp.1-12
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• 2010

본 조사는 경남지역 양돈농가의 분뇨자원화 실태를 조사, 분석하여 자연순환농업 활성화를 위한 방안을 제시하고자 경남지역 15개 시군 109개 양돈농가를 대상으로 직접방문조사를 실시하였다. 양돈농가 현황, 분뇨관리 실태, 자연순환농업 추진현황 등을 조사, 분석하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 경남지역 양돈농가 경영주의 연령분포는 50대 비율이 가장 높았고 다음이 60대로 전체의 1/4을 차지하였으며, 그 다음은 40대였고 40대와 50대를 합하면 67%를 차지하였다. 경영주의 교육수준을 보면 고졸학력이 가장 높은 비율을 나타내었고 그 다음이 35.8%로 고졸 이상 대학교육을 받은 것으로 조사되었다. 분뇨수거방식은 100% 슬러리인 양돈농가가 전체의 1/3을 차지하였으며, 슬러리가 50%를 넘는 양돈농가는 34.9%로 조사되었다. 분뇨처리방법은 해양배출이 조사농가의 2/3를 초과하는 것으로 나타난 반면, 분뇨의 50% 이상을 자원화 하는 농가는 8.3%로 낮은 수준이었다. 양돈농가의 분뇨처리비용은 전체 조사농가의 2/3를 차지하는 농가가 톤당 10,000원~15,000원이 소요되는 것으로 조사되었다. 가축분뇨의 해양배출 금지 이후에 양돈농가의 41.3%가 톤당 10,000원~15,000원을 분뇨처리 비용으로 기꺼이 지불하겠다고 하였다. 양돈농가의 분뇨관리를 위한 장비보유현황을 보면, 고액분리기는 72.5%의 농가에 설치되어 있으며, 로더는 44%, 분뇨수거, 운반 빛 이용을 위한 차량은 10.1% 만이 보유하고 있는 것으로 조사되었다. 또한 각종 환경개선제 사용에 대해서는 전체 조사 양돈농가의 84.1%가 어떤 종류나 형태이든 환경개선제를 사용하고 있는 것으로 조사되었다. 자연순환농업에 대하여 양돈농가의 37.6%는 인지하고 있는 것으로 나타났으나 모르고 있는 농가비율이 25.8%로 상당히 높은 편이었다. 자연순환농업과 연계하여 향후 양돈분뇨 관리방법은 개별농가 자원화와 공동자원화가 60.6%를 차지하였다. 결론적으로 경남지역 양돈농가의 양돈분뇨처리는 해양배출 의존도가 매우 높아 자원화이용 수준이 아직 낮은 편이며, 향후 각 시군의 토양과 작물재배 특성에 맞는 자연순환농업을 추진하기 위하여 지역내 양돈분뇨의 자원화 비율은 높아져야 하고 양돈분뇨 퇴 액비의 유통이 활성화 되어야 할 것이다.

• 유기물자원화
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• 제6권2호
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• pp.31-44
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• 1998

돈분 슬러리와 톱밥 혼합물을 퇴비화 급속(분해)과정의 파이로트 규모 반응조 성능 평가를 입증하기 위해 간헐통기법으로 퇴비화 처리했다. 계측은 퇴비온도, 산소와 탄산가스농도, 통기량 및 암모니아가스 배출 등의 측정으로 구성됐다. 퇴비화 급속과정의 암모니아 농도는 14일째에 수준이하(I)보다 최적수준(II)부근에서 신속하게 허용범위 34-40ppm 이내로 감소되어 짐을 알 수 있었다. 암모니아가스 저감에 있어서 수분(55-65%), 탄질비(20-40%), 수소이온농도(7-8%) 및 퇴비온도(<$60^{\circ}C$) 등의 최적수준 영향은 상업용 퇴비화에 무시 할 수 없었다.

• 한국물환경학회지
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• 제32권6호
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• pp.600-627
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• 2016

Korea is one of the countries with a large veterinary antibiotics market, although antimicrobial resistance in bacteria is becoming a serious issue in many countries. The Korean government started to take interest in estimating the effects of livestock manure on rivers and agricultural soils and in monitoring of heavy metals, organic pollutants and antibiotics in the ambient water and soil. In this paper, pre-treatment methods to separate the selected antibiotics from solid samples were reviewed. It is essential to select an efficient and appropriate procedure for pre-treatment due to the high proportion of proteins and organics in biosolid samples. Pre-treatment consists of extraction followed by clean-up. Initially, homogenized samples were extracted by sonication, mechanical agitation or pressurized liquid extraction with methanol/acetonitrile/water mixture under acidic/basic conditions depending on the compound. However, aminoglycosides and colistin were extracted with 5% trichloroacetic acid and HCl, respectively. Since the ${\beta}-lactams$ are easily decomposed in acidic and basic conditions, they were extracted in neutral pH. Filtration with a membrane (pore size, $0.2{\mu}m$) or solid phase extraction with HLB and methanol, as eluents, was normally applied for the clean-up. At least, three different pre-treatment procedures should be adopted to screen all the selected antibiotics in solid samples.