• 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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• 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.

• 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.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권2호
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• pp.156-161
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• 2012

Marine biomass is considered an important substrate for anaerobic digestion to recovery energy i.e. methane. Nevertheless, marine biomass has attracted little attention by researchers compared to terrestrial feedstock for anaerobic digestion. In this study, biochemical methane potential (BMP) test was used to evaluate generation of renewable energy from starfish. A cumulative biogas yield of $748{\pm}67mL\;g^{-1}VS^{-1}$ was obtained after 60 days of digestion. The cumulative methane yield of $486{\pm}28mL\;CH_4\;g^{-1}VS^{-1}$ was obtained after 60 days of digestion. The methane content of the biogas was approximately 70%. The calculated data applying the modified Gompertz equation for the cumulative $CH_4$ production showed good correlation with the experimental result obtained from this batch study. Since the result obtained from this study is comparable to results with other substrates, marine biomass can be co-digested with food waste or swine wastewater to produce $CH_4$ gas that will help to reduce the gap in global energy demand.

• 환경영향평가
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• 제17권5호
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• pp.321-330
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• 2008

Methane is a potent greenhouse gas and methane emissions from landfills have been linked to global warming. In this study, LandGEM (Landfill Gas Emission Model) was applied to predict landfill gas quantity over time, and then this result was compared with the data surveyed on the site, Cheongju Megalo Landfill. LandGEM allows the input of site-specific values for methane generation rate (k) and potential methane generation capacity $L_o$, but in this study, k value of 0.05/yr and $L_o$ value of $170m^3/Mg$ were considered to be most appropriate for reflecting non-arid temperate region conventional landfilling, Cheongju Megalo Landfill. High discrepancies between the surveyed data and the predicted data about landfill gas seems to be derived from insufficient compaction of daily soil-cover, inefficient recovery of landfill gas and banning of direct landfilling of food garbage waste in 2005. This study can be used for dissemination of information and increasing awareness about the benefits of recovering and utilizing LFG (landfill gas) and mitigating greenhouse gas emissions.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제31권5호
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• pp.672-676
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• 2018

Objective: An experiment was conducted to study the effect of a blend of essential oils (BEO) on enteric methane emission and growth performance of buffaloes (Bubalus bubalis). Methods: Twenty one growing male buffaloes (average body weight of $279{\pm}9.3kg$) were divided in to three groups. The animals of all the three groups were fed on a ration consisting of wheat straw and concentrate mixture targeting 500 g daily live weight gain. The three dietary groups were; Group 1, control without additive; Group 2 and 3, supplemented with BEO at 0.15 and 0.30 mL/kg of dry matter intake (DMI), respectively. Results: During six months feeding trial, the intake and digestibility of dry matter and nutrients (organic matter, crude protein, ether extract, neutral detergent fibre, and acid detergent fibre) were similar in all the groups. The average body weight gain was tended to improve (p = 0.084) in Group 2 and Group 3 as compared to control animals. Feeding of BEO did not affect feed conversion efficiency of the animals. The calves of all the three groups were in positive nitrogen balance with no difference in nitrogen metabolism. During respiration chamber studies the methane production (L/kg DMI and L/kg digestible dry matter intake was significantly (p<0.001) lower in Group 2 and Group 3 as compared to control animals. Conclusion: The results indicated that the BEO tested in the present study have shown potential to reduce enteric methane production without compromising the nutrient utilization and animal performance and could be further explored for its use as feed additive to mitigate enteric methane production in livestock.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제28권2호
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• pp.188-199
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• 2015

Nineteen tanniferous browse plants were collected from South Africa to investigate their digestibility, gas production (GP) characteristics and methane production. Fresh samples were collected, dried in forced oven, and ground and analyzed for nutrient composition. In vitro GP and in vitro organic matter digestibility (IVOMD) were determined using rumen fluid collected, strained and anaerobically prepared. A semi-automated system was used to measure GP by incubating the sample in a shaking incubator at $39^{\circ}C$. There was significant (p<0.05) variation in chemical composition of studied browses. Crude protein (CP) content of the species ranged from 86.9 to 305.0 g/kg dry matter (DM). The neutral detergent fiber (NDF) ranged from 292.8 to 517.5 g/kg DM while acid detergent fiber (ADF) ranged from 273.3 to 495.1 g/kg DM. The ash, ether extract, non-fibrous carbohydrate, neutral detergent insoluble nitrogen, and acid detergent insoluble nitrogen and CP were negatively correlated with methane production. Methane production was positively correlated with NDF, ADF, cellulose and hemi-cellulose. Tannin decreased GP, IVOMD, total volatile fatty acid and methane production. The observed low methanogenic potential and substantial ammonia generation of some of the browses might be potentially useful as rumen manipulating agents. However, a systematic evaluation is needed to determine optimum levels of supplementation in a mixed diet in order to attain a maximal depressing effect on enteric $CH_4$ production with a minimal detrimental effect on rumen fermentation of poor quality roughage based diet.

• 한국대기환경학회지
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• 제21권6호
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• pp.649-655
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• 2005

Automotive exhaust is suspected to be one of the main reasons of the rapid increase in greenhouse effect gases in ambient air. Although methane emissions are generally orders of magnitude lower than emissions of $CO_{2}$, the global warming potential (GWP) of methane is greater than that of $CO_{2}$. The environmental impact of methane emissions from vehicles is negligible and is likely to remain so for the foreseeable future. In this study, in order to investigate greenhouse gas emission characteristics from gasoline passenger cars, 20 vehicles were tested on the chassis dynamometer and methane emissions were measured. The emission characteristics by model year, mileage, vehicle speed were discussed. Test mode is CVS-15 mode that have been used to regulate for light-duty vehicle in Korea. It was found that $CH_{4}$ emissions showed higher for cold start, old model year and long mileage than hot start, new model year and short mileage, respectively. These results were compared with IPCC emission factors and the overall our results were anticipated to contribute for domestic greenhouse gas emissions calculation.

• 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.

• KSBB Journal
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• 제11권6호
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• pp.642-648
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• 1996

본 연구에서는 에탄 자화균인 Methylosinus trichosporim OB3b를 이용하여 메탄으로부터 에탄올 생성에 관한 실험을 수행하였다. 에탄으로부터 에탄올을 생성하기 위해서는 메탄 산화과정 중 두번 째 효소인 methanol dehydrogenase 효소의 활성을 부분 저해해야 하므로 이를 위해 EDTA를 사용한 결과 EDTA가 methanol dehydrogenase의 저해제 임을 확인하였고 배지에 6mM EDTA를 첨가하였을 때 전혀 첨가하지 않았을 때와 비교하여 메탄올 생 성이 약 5배 정도 증가되어 lOmmole/L의 에탄율을 얻을 수 있었다. 또한 Cu의 존재유무가 에단올 생성 에 미치는 영향을 실험한 결과 ImM Cu 존재시 $5\mu\textrm{M}$ Cu 존재하에 비해 메탄올 생성이 약 2.5배 증가되어 약 11mmole/L의 메탄올을 얻을 수 있었는데 이는 Cu 존재가 입자상(particulate) MMO의 생성을 촉 진시키며 생성된 이 세포 단위중량당 MMO 활성이 높은 pMMO가 에탄으로부터 에탄올의 생성을 촉진 시키는 것으로 생각된다. 그리고 온도가 에탄올 생 성에 미치는 영향을 실험한 결과 온도가 3TC에서 $30^{\circ}C , 25^{\circ}C$ 로 낮아점에 따라 생성 메단올 농도가 증 가하여 15.5mmole/L에 이르렀고 메탄 소비속도도 증가됨을 알 수 있였다. 또한 메단과 산소의 구생성 분비가 에탄올 생성에 미치는 영향을 실험한 결과 산소대비 에탄 농도가 증가할수록 생성 에탄올의 농 도 및 세포농도가 증가됨을 알 수 였다. 그리하여 50% 메탄, 50% 산소 존재하에 비해 70% 에탄, 30% 산소 경우에는 약 50% 증가된 15.3 mmole/L 농도의 머l단올을 얻을 수가 있였으며 세포농도도 많이 증가됨을 알 수 있다.