• 한국물환경학회지
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• 제36권1호
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• pp.55-68
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• 2020

Because of the intensified environmental problems such as climate change and resource depletion, sewage treatment technology focused on energy management has recently attracted attention. The conversion of primary sludge from the primary sedimentation tank and excessive sludge from the secondary sedimentation tank into biogas is the key to energy-positive sewage treatment. In particular, the primary sedimentation tanks recover enriched biodegradable organic matter and anaerobic digestion process produces methane from the organic wastes for energy production. Such technologies for minimizing oxygen demand are leading the innovation regarding sewage treatment plants. However, sewage treatment facilities in Korea lack core technology and operational know-how. Actually, the energy potential of sewage is higher than sewage treatment energy consumption in the sewage treatment, but current processes are not adequately efficient in energy recovery. To improve this, it is possible to apply chemically enhanced primary treatment (CEPT), high-rate activated sludge (HRAS), and anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) to the primary sedimentation tank. To maximize the methane production of sewage treatment plants, organic wastes such as food waste and livestock manure can be digested. Additionally, mechanical pretreatment, thermal hydrolysis, and chemical pretreatment would enhance the methane conversion of organic waste. Power generation systems based on internal combustion engines are susceptible to heat source losses, requiring breakthrough energy conversion systems such as fuel cells. To realize the energy positive sewage treatment plant, primary organic matter recovery from sewage, biogas pretreatment, and co-digestion should be optimized in the energy management system based on the knowledge-based operation.

• 한국환경농학회지
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• 제42권4호
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• pp.427-434
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• 2023

본 연구에서는 볏짚과 토마토와 같은 농업부산물이 우분의 혐기성 소화를 통한 메탄 생성에 미치는 영향을 알아보기 위해 각 기질을 단독 소화한 것과 혼합 소화한 것을 비교하였다. 우분의 경우 토마토와 병합 소화했을 때 우분 단독 소화 시보다 메탄 생성량이 증가하였고, 혼합 기질 내 토마토 함량이 중요한 역할을 하였다. 본 연구를 통해 농업부산물을 활용한 분뇨의 바이오가스화 향상 가능성을 확인하였다.

• 한국가금학회지
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• 제28권3호
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• pp.245-257
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• 2001

가축사육이 집단화되면서 가축배설물의 축적은 집중화 현상을 초래하게 되었고 또 계속적인 분뇨 분비물의 유출은 환경공해의 요인이 되고 있으며 이는 공공의 걱정거리로 대두되고 있다. 가축분뇨 중에서 질소와 인이 환경공해요인이 되는 가장 중요한 영양소이지만 가축이나 축산시설물에서 발생되는 냄새 역시 공해의 요인이 되고 있다. 급여되는 사료의 영양소효율을 높이는 길이 환경공해를 감소시키는 방법이다. 가장 많은 실험은 닭과 돼지를 대상으로 하여 이루어졌다. 사료첨가제의 이용, 사양방법의 수정 등으로 사료중의 영양소 이용성을 높임으로서 질소와 인의 배출감소는 물론 냄새와 분의 건물함량을 줄일 수 있었다. 1) 합성아미노산 제제를 사료 중에 첨가하고 단백질 수준을 감소시켰을 때 육계의 경우 10∼27%의 질소배출을 기대할 수 있었으며 산란계의 경우 18∼35%, 돼지의 경우 62%, 돼지에서 생성되는 냄새를 9∼43%까지 감소시키는 효과를 기대 할 수 있었다. 2) 사료 중에 효소제를 첨가하였을 때 육계 분의 건물함량을 12∼15% 감소시킬 수 있었다. 3) phytase를 첨가할 경우 분으로 배설되는 인의 함량은 양계의 경우 25∼35%,돼지의 경우 9∼43%까지 감소가 가능했다. 4) 성장촉진제를 이용할 경우 돼지에서 질소의 배설 양을 5∼30% 감소시킬 수 있었으며 냄새는 53∼55%까지 감소가 가능했다. 5) 사료배합을 요구량에 가깝게 하여 급여하였을 때 양계나 양돈의 경우 질소와 인은 각각 10∼15% 감소를 기대 할 수 있었으며 돼지의 냄새는 28∼79%까지 감소가 가능했다. 6) 기별 사양을 철저히 실시함으로서 양계와 양돈의 경우 질소는 10∼33%, 인산은 10∼13%, 그리고 성장 비육돈의 경우 49∼79% 감소를 기대 할 수 있다. 7) 닭이나 돼지의 사료를 배합시 소화율이 높은 곡류를 이용하면 질소와 인의 배설을 5% 감소시킬 수 있다.

• 한국농공학회지
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• 제35권2호
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• pp.92-103
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• 1993

A sunday system with a horizontal bin-type composter was constructed and operated to evaluate its composting performance for four days for each test in October, 1992. A sundry system is one of popular systems for composting livestock manure, of which main benefit is to utilize unlimited, clean, and free solar radiation. A rectangular concrete bin(composter) with dimension of 300cm(length) X90cm(width) X60cm(height) was bedded alternatively with four lanes of aeration pipes and heating pipes, and was insulated at three walls with 50mm styrofoam. Each aeration pipe of a diameter of 25mm had 4mm perforated holes at every 15cm longitudinally, and supplied air of about 2m$^3$/min to the composter to maintain aerobic condition . A stirrer rotating at 1 rpm made one round trip every 20 minutes on the conveying chain along the the length of the composter. Five tests (Test 1~Test 5) were implemented to evaluate the composting effectiveness of a sundry system with a horizontal bin-type composter. Treatments of two levels of the mixture ratio of swine manure and paper sludge cakes(manure : paper sludge cakes= 1 : 4 and 1 : 2) and two levels of the water content(W/C ; 70% and 50%) were made to test the significance of the physicochemical properties for decomposition of the mixture materials. Temperature, C/N ratio, water content, microbial activity of the composting materials were taken measurements to evaluate its performance with the lapse of composting time for tests. A small-scale sundry system with a bin-type composter did not appear to be an appropriate system for composting livestock manure. Since heat generation by the composting materials could not overcome heat loss due to areation in a small-scale composter, a proper thermal enviroment could not be maintained to propagate massively thermopilic microorganism relatively in a short period of time. Different from the result of Chol et al.(1992) 6), a temperature variation of the composting materials did not show the peak clearly and C/N ratio didn't lower with time as expected. Mesophilic microoragnism seemed to play an important role for decomposition of the mixture materials. A sundry system with a bin-type composter may be good for a large-scale livestock farm household which may produce enough animal manure. Therefore a decision should be made very carefully to choose a system for composting livestock waste.

• 한국환경농학회지
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• 제27권4호
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• pp.406-412
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• 2008

Biogas plant with anaerobic digestion is receiving high attention as a facility for both livestock waste treatment and electric power generation. Objective of this study was to perform life cycle assessment (LCA) of a biogas plant which incorporates swine and food waste (7:3) as source materials for biogas production. In addition, the biogas production process was compared with the prevalent composting method as a reference in the aspects of green house gas (GHG) reduction potential and environmental impact. The biogas method was capable of reducing 52 kg $CO_2$ eq. emission per ton of swine/food waste, but the composting process was estimated to emit 268 kg $CO_2$ eq. into air. The biogas method was evaluated as more beneficial to the environment by mitigating the impact on abiotic depletion potential (ADP), global warming potential (GWP), ozone depletion potential (ODP), eutrophication potential (EP), and photochemical ozone creation potential (POCP), but not to acidification potential (AP).

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.588-597
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• 2016

본 연구는 유기성폐기물의 혼합슬러지를 개량형 단상 혐기성 소화공정에서 각각의 혼합비율에 따른 바이오가스 생산효율 향상에 관한 연구로, 연구에 사용된 유기성폐기물의 종류는 하수 생슬러지, 음폐수 및 가축분뇨이다. BMP test를 통해 잠재적 메탄발생량을 확인한 결과 단일시료의 경우 가축분뇨가 $1.55m^3CN4/kgVS$로 가장 높게 평가되었고, 혼합시료(생슬러지, 음폐수, 가축분뇨)의 경우는 각각의 비율을 50% : 30% : 20%로 하였을 때 $0.43m^3CN4/kgVS$로 가장 높게 나타났다. 반면 실증플랜트에서 혼합슬러지 최적 혼합비율은 생슬러지(68.5) : 음폐수(18.0) : 가축분뇨(13.5)로 나타나 BMP test와 다소 상이한 결과를 보였다. 이는 혼합슬러지 성상변화와 체류시간 등 소화조 운전조건 변화에 기인한 결과로 판단되며, 단상 혐기성 소화조의 바이오가스 생산량이 $2,514m^3/d$, 메탄함량 62.8%로 조사되어 설계능력인 바이오가스 생산량 $2,319m^3/d$ 기준으로 볼 때 최대성능을 발휘하는 것으로 평가되었다. 아울러 본 연구를 통해 혐기성 소화방식에 있어 소화조의 안정적인 운영과 소화효율 측면에서 고효율 방식인 2상 소화방식을 도입하는 것이 유리하나 기존의 단상 소화방식에 있어서도 소화효율 개선 및 성능향상이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국유기농업학회지
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• 제13권3호
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• pp.315-332
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• 2005

본 연구는 환경오염원으로 대두되고 있는 생활 폐기물인 남은 음식물에 미생물 lactobacillus와 bacillus를 3:7의 비율로 첨가하여 발효공정을 거친 후, 일부원료와 혼합하여 돼지 사료원으로서 영양적 가치 및 안전성을 검사하였고, 이들 발효 남은 음식물을 양돈사료에 직접적으로 이용하기 위해 완전혼합사료를 제조하여 돼지에게 급여했을 때 돼지의 생산성, 도체특성 및 경제성을 조사하기 위하여 실시하였다. 실험처리군은 발효 남은 음식물을 구성하는 발효펠렛사료와 시판사료를 다양한 비율(T1: 펠렛사료 $100\%$, T2: 펠렛사료 $75\%$+시판사료 $25\%$, T3: 펠렛사료 $50\%$+시판사료 $50\%$, T4: 펠렛사료 $25\%$+시판사료 $75\%$, T5: 시판사료 $100\%$)로 혼합하여 처리군당 육성돈을 4두씩 배치하여 총 20두의 돼지가 본 연구에 사용되었다. 사양시험기간은 10주간 지속되었다. 본 연구에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1 발효 남은 음식물의 수분과 단백질 및 에테르추출물함량은 각각 56.7, 19.5 및 $19.5\%$로 높은 비율을 나타내었고, 염분함량은 $0.39\%$로 나타났다. 2. 발효 남은 음식물 내에서 유해미생물인 살모넬라 및 대장균이 검출되지 않았고, 중금속 및 아플라톡신 B1은 기준치 이하로 나타났다. 3. 발효 남은 음식물 펠렛사료의 영양소 함량은 한국사양표준의 요구량을 $100\%$이상 충족시켰다. 4. 사양시험 성적은 남은 음식물 펠렛사료 혼합비율이 증가함에 따라 사료섭취량이 유의하게 감소하였고(P<0.05), 경제성과 증체율을 고려하면 $75\%$ 혼합비율이 가장 이상적이었다. 5. 도체성적은 발효 남은 음식물 펠렛사료 $50\%$ 혼합구에서 도체율이 가장 높았고, 도체등급은 펠렛사료 $25\%,\;50\%,\;75\%$군에서 모두 A등급을 나타내었다. 6. 제조된 발효 남은 음식물 펠렛사료의 가격은 167.95원으로 일반 시판사료 350원/kg의 약 $52\%$로 사료비 절약효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 결과는 발효 남은 음식물사료가 농가의 사료비감소에 효과적인 것으로 나타났다. 이상의 결과로부터 남은 음식물의 사료로서 이용은 환경오염감소와 유기축산의 실천에 기여할 것으로 사료된다. 하지만, 본 연구결과에서 과도한 양의 발효 남은 음식물의 급여는 기호성 감소 및 돼지의 성장지연을 초래할 수 있음을 보여주었다.

• 유기물자원화
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• 제26권1호
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• pp.55-64
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• 2018

본 연구는 유기성폐자원(가축분뇨, 음식물류폐기물, 음식물류폐수 등)의 바이오가스 이용에 대한 적정 설계 및 운전 기술지침서 마련하고자 현장조사와 정밀모니터링 등을 실시하였다. 정부의 중장기 바이오가스화 정책에 따라 폐자원의 자원화 시설 확충이 활발히 추진되고 있다. 하지만 생산된 바이오가스를 이용하여 발전 및 스팀으로 활용하는 시설은 효율이 아직은 저조하고 잦은 고장이 발생되고 있다. 현재 운영 중인 바이오가스화 11개소를 대상으로 바이오가스 이용 공정별 특징 및 문제점을 분석하고 혐기소화조 현장 시료의 계절별 정밀모니터링을 실시하여 바이오가스 이용 공정 흐름에 따른 설계 운영 가이드라인을 제시하였다. 현장조사 수행 결과, 바이오가스 이용 공정에서 바이오가스의 적정 제습, 황화수소 전처리, 발전시설의 적정처리 등이 주요 문제점으로 조사되었다. 따라서 유기성폐자원의 바이오가스화 시설의 단점을 보완하고 바이오가스 이용 최적화 방안을 마련하기 위하여 현장지설에 대한 정밀조사를 실시하여 공정별 문제점들을 정리하였다.

• 공업화학
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• 제26권2호
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• pp.178-183
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• 2015

바이오매스 자원은 고체, 액체, 기체 등의 다양한 형태의 에너지 자원으로 전환되어 이용될 수 있기 때문에 필수적인 재생에너지 자원으로 여겨지고 있다. 더불어 바이오매스는 화석 연료의 고갈과 지구 온난화를 해결할 수 있는 방법으로도 각광을 받고 있다. 바이오매스 에너지 전환 플랜트의 규모를 결정하고 경제성을 분석하기 위해서는 지역 내의 바이오매스 에너지 잠재량과 에너지 밀도에 대한 정보가 유용하게 이용될 수 있다. 농업 폐기물, 임업 폐기물, 축산 폐기물, 도시생활 폐기물 등의 국내 에너지 잠재량과 에너지 밀도를 정부 및 연구 기관들이 발표한 최신 자료를 수집하여 분석되었다. 바이오매스 자원을 확보하기 위한 지역이 증가할수록 에너지 잠재량은 증가하나 에너지 밀도는 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제13권3호
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• pp.465-470
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• 2011

액비와 퇴비 형태로 발생되어지는 양돈 분뇨는 발생량의 대부분이 농지에 적용되어지고 있다. 과잉으로 적용된 양돈 퇴, 액비는 수계의 영양소 과잉의 주원인으로 알려지고 있는데 양돈 퇴, 액비의 질소, 인 물질이 농지로부터 지표수와 지하수로 전달되어지는 경로를 파악하는 것이 본 연구의 주목적이다. 인공 강우 시험을 통해 농지로부터 양돈 퇴비와 액비가 각각 적용되어진 농지에 대해 지하수와 지표수로 유출되는 양을 조사하였는데 질소의 경우 지하수로 유출되는 부분이 가장 많은 반면 인의 경우 토양에 흡착되는 부분이 가장 많은 것으로 나타났다. 토양에 대한 인의 평균 흡착 양은 21.5 mg P/kg soil 로 나타났다.