• KSBB Journal
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• 제18권2호
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• pp.111-116
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• 2003

하수 소화 슬러지에 pH제어를 통해 메탄발생 박테리아의 활성을 저하시키는 방법으로 수소발생에 관한 실험을 실시하였다. 반응조는 2 L 운전용적으로 혐기상태로 운전하였으며 37$\pm$1$^{\circ}C$로 항온 유지하였다. pH제어는 IN NaOH를 간헐적으로 주입하였으며 연속적인 운전조작은 가스발생이 나타난 후부터 시작하였다. 슬러지의 유실을 방지하는 방법으로 PVA계 친수성 재질의 담체를 사용한 결과 PVA담체는 혐기성 미생물의 성장 시 최적의 환경을 제공하고 기질과 미생물간의 물질전달이 우수한 담체임을 확인할 수 있었다 한편 슬러지에 유무기 복합 고분자를 투입하는 방법으로 입상화 슬러지를 제조시켜 반응조에 투입하였을 때 밀도를 가진 슬러지는 고농도의 미생물유지가 가능하였다고 판단된다. 입상화 슬러지는 초기의 전형적인 혐기성색깔인 검정색에서 회색으로 변화하였으며 입경분포는 1.5~2.0 mm 정도이었다. 최대 바이오가스 생산량은 380 ml/L/hr였으며 수소가스조성은 50%에 달하였다. 입상화 슬러지는 슬러지의 유실을 방지함으로써 고농도의 미생물 유지가 가능하다고 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권1호
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• pp.61-66
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• 2006

슬러리 형태의 돈사폐수로부터 자원회수와 질소제거를 위하여 순차적으로 ADEPT(Anaerobic digestion elutriated phased treatment) 공정과 SHARON(Single reactor system High Ammonium Removal Over nitrite)-ANAMMOX(Anaerobic ammonium oxidation)공정을 결합하여 운전하였다. ADEPT 공정은 부하율 3.95 gSCOD/L-day에서 운전되었고, SCOD 생성율과 산생성율은 각각 5.3 gSCOD/L-day와 3.3 gVFAs/L-day(as COD)였다. 가수분해에 의한 VS감소와 SCOD생성율은 각각 13%와 0.19 $gSCOD_{prod}/gVS_{feeding}$였으며, 산생성율은 0.80 $gVFAs/gSCOD_{prod.}$였다. 메탄발효조에서 가스생성율과 메탄함량은 각각 2.8 L/day($0.3m^3CH_4/kgCOD_{removal}\;@STP$) 및 77%였다. 운전조건에서 $NH_4-N$ 94.1% (TKN으로서 86.5%) 및 T-P 87.3%가 제거되었다.

• 상하수도학회지
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• 제11권1호
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• pp.33-41
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• 1997

An attempt was made to enhance anaerobic treatment efficiency by adopting the anaerobic sequencing batch reactor(ASBR) process at a thermophilic temperature. Operational characteristics of the ASBR process were studied using laboratory scale reactors and concentrated organic wastewater composed of soluble starch and essential nutrients. Effects of fill to react ratio (F/R) were examined in the Phase I experiment, where the equivalent hydraulic retention time(HRT) was maintained at 5 days with the influent COD of 10g/L. A continuous stirred tank reactor(CSTR) was operated in parallel as a reference. Treatment efficiency was higher for the ASBRs because of continuous accumulation of volatile suspended solids(VSS) compared to the CSTR. However, the rate of gas production and organic removal per unit VSS in the ASBRs was much lower than the CSTR. This was caused by reduced methane fermentation due to accumulation of volatile acids(VA), especially for the case of low F/R, during the fill period. When the F/R was high, maximum VA was low and the VA decreased in short period. Consequently, more stable operation was possible with higher F/R. Effects of hydraulic loading rate on the efficiency was studied in the Phase II experiment, where the organic loading rate was elevated to 3333mg/L-d with the F/R of 0.12. Reduction of organic removal along with rapid increase of VA was observed and the stability of reaction was seriously impaired, when the influent COD was doubled. However, operation of the ASBR was quite stable, when the hydraulic loading rate was doubled and a cycle time was adjusted to 12 hour. It is essential to avoid rapid accumulation of VA during the fill period in order to maintain operational stability of the ASBR.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제20권3호
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• pp.615-621
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• 2010

The viability of low-temperature sulfate reduction with hydrogen as electron donor was studied with a bench-scale gas-lift bioreactor (GLB) operated at $9^{\circ}C$. Prior to the GLB experiment, the temperature range of sulfate reduction of the inoculum was assayed. The results of the temperature gradient assay indicated that the inoculum was a psychrotolerant mesophilic enrichment culture that had an optimal temperature for sulfate reduction of $31^{\circ}C$, and minimum and maximum temperatures of $7^{\circ}C$ and $41^{\circ}C$, respectively. In the GLB experiment at $9^{\circ}C$, a sulfate reduction rate of 500-600 mg $l^{-1}d^{-1}$, corresponding to a specific activity of 173 mg ${SO_4}^{2-}g\;VSS^{-1}d^{-1}$, was obtained. The electron flow from the consumed $H_2$-gas to sulfate reduction varied between 27% and 52%, whereas the electron flow to acetate production decreased steadily from 15% to 5%. No methane was produced. Acetate was produced from $CO_2$ and $H_2$ by homoacetogenic bacteria. Acetate supported the growth of some heterotrophic sulfate-reducing bacteria. The sulfate reduction rate in the GLB was limited by the slow biomass growth rate at $9^{\circ}C$ and low biomass retention in the reactor. Nevertheless, this study demonstrated the potential sulfate reduction rate of psychrotolerant sulfate-reducing mesophiles at suboptimal temperature.

• 한국환경농학회지
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• 제25권3호
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• pp.247-256
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• 2006

본 연구에서는 실험실 규모의 혐기성 소화 실험을 통하여 고온산발효를 거친 음식물찌꺼기 산발효액과 하수슬러지의 적정 혼합비와 유기물 부하율에 따른 반응조 운전특성을 분석하여 실제 플랜트에 적용가능성을 검토하여 얻은 결론은 다음과 같다. 음식물지꺼기 고온 산발효액과 하수슬러지를 혼합하여 반연속식으로 혐기성 소화실험을 실시한 결과 유기물 부하율 3.3 gVS/L.d(혼합비 1:1)에서 최적인 것으로 평가되었는데, 이때 SCOD 제거효율은 평균 74.2%, VS 제거효율은 73.6%, 주입된 VS당 생성된 가스량은 $0.440{\ell}/g\;Vs_{add}.d$였으며 평균 메탄 함량은 66.5%로 나타났다. 이는 기존에 음식물찌꺼기를 하수처리장의 중온 소화조에서 처리할 때의 유기물 부하보다 높아 효율성, 경제성에서 유리한 것으로 판단되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권11호
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• pp.1198-1204
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• 2005

본 연구는 메탄산화균을 분리 배양하여 생물학적 질소 및 인 제거에 응용하는데 있다. 수도권 매립지의 상부 토양으로부터 NMS (nitrate mineral salt solution)배지로 분리 배양된 메탄산화균을 이용하여 영양염 제거 및 성장특성을 분석하였다. 분리 배양된 메탄산화균은 탈질의 탄소원으로서 이용될 수 있는 메탄올, 포름알데히드, 포름산으로 구성된 상당한 양의 유기물(COD 증가)을 생산하였다. 이때 메탄올의 생성속도는 $8\;mg/L{\cdot}hr$로 나타났다. 메탄산화균의 슬러지에 함유되어 있는 질소와 인의 함량을 볼 때 메탄산화균은 탈질에 필요한 탄소원 생성 뿐만 아니라 자체적으로 질소와 인을 성장기질로서 사용하는 것으로 나타났다.

• 에너지공학
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• 제22권4호
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• pp.347-354
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• 2013

생물학적방법으로 이산화탄소를 에너지원인 메탄으로 전환하고자 hydrogenotrophic methanogen이 우점화된 실험실규모의 연속운전 반응기를 이용하여 수소의 주입비율과 EBCT에 따른 실험을 진행하였다. 수소와 이산화탄소의 주입비율을 4:1과 5:1(mol/mol)로 달리한 실험결과 두 조건 모두 주입된 수소가 대부분 소모되며 99% 이상의 전환율을 보였다. 이산화탄소의 경우 4:1에서는 $74.45{\pm}0.33$%, 5:1에서는 $95.8{\pm}10.7%$의 전환율로 이산화탄소를 모두 전환시키기 위해서는 양론식에 비해 더 많은 양의 수소가 필요한 것으로 확인되었다. 이는 hydrogenotrophic methanogen의 생장유지에 필요한 에너지원인 수소가 사용된 것에 기인한 것으로 사료된다. 체류시간별로 처리효율을 확인한 결과, 임계처리용량은 EBCT 3.3시간에서 수소(99.9%)와 이산화탄소(96.23%)의 안정적인 전환율을 보이며 $1.15{\pm}0.02m^3{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 메탄생산속도와 $2.01{\pm}0.04kg{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 이산화탄소 고정화속도를 나타내었다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제25권12호
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• pp.1768-1774
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• 2012

This study was conducted to evaluate methane ($CH_4$) and nitrous oxide ($N_2O$) emissions from livestock agriculture in 16 local administrative districts of Korea from 1990 to 2030. National Inventory Report used 3 yr averaged livestock population but this study used 1 yr livestock population to find yearly emission fluctuations. Extrapolation of the livestock population from 1990 to 2009 was used to forecast future livestock population from 2010 to 2030. Past (yr 1990 to 2009) and forecasted (yr 2010 to 2030) averaged enteric $CH_4$ emissions and $CH_4$ and $N_2O$ emissions from manure treatment were estimated. In the section of enteric fermentation, forecasted average $CH_4$ emissions from 16 local administrative districts were estimated to increase by 4%-114% compared to that of the past except for Daejeon (-63%), Seoul (-36%) and Gyeonggi (-7%). As for manure treatment, forecasted average $CH_4$ emissions from the 16 local administrative districts were estimated to increase by 3%-124% compared to past average except for Daejeon (-77%), Busan (-60%), Gwangju (-48%) and Seoul (-8%). For manure treatment, forecasted average $N_2O$ emissions from the 16 local administrative districts were estimated to increase by 10%-153% compared to past average $CH_4$ emissions except for Daejeon (-60%), Seoul (-4.0%), and Gwangju (-0.2%). With the carbon dioxide equivalent emissions ($CO_2$-Eq), forecasted average $CO_2$-Eq from the 16 local administrative districts were estimated to increase by 31%-120% compared to past average $CH_4$ emissions except Daejeon (-65%), Seoul (-24%), Busan (-18%), Gwangju (-8%) and Gyeonggi (-1%). The decreased $CO_2$-Eq from 5 local administrative districts was only 34 kt, which was insignificantly small compared to increase of 2,809 kt from other 11 local administrative districts. Annual growth rates of enteric $CH_4$ emissions, $CH_4$ and $N_2O$ emissions from manure management in Korea from 1990 to 2009 were 1.7%, 2.6%, and 3.2%, respectively. The annual growth rate of total $CO_2$-Eq was 2.2%. Efforts by the local administrative offices to improve the accuracy of activity data are essential to improve GHG inventories. Direct measurements of GHG emissions from enteric fermentation and manure treatment systems will further enhance the accuracy of the GHG data.

• 지질공학
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• 제24권3호
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• pp.423-429
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• 2014

본 연구에서는 국내 비전통에너지자원인 셰일가스, 석탄층메탄가스(CBM) 및 가스하이드레이트 개발사업의 정확한 매장량을 위해 온도와 압력을 실시간으로 기록하는 DLS (Data Logging System)가 내장된 저류층 PCS (Pressure Core Sampler)를 개발하여 국산화시키고, 지하심부의 시료가 채취된 순간부터 시료의 압력을 유지함으로써 시료 내 가스의 손실 없이 시추코어를 회수하는데 있다. 저류층 PCS는 일반적인 코어 샘플러와는 달리 입구 부분에 볼밸브와 같은 개폐 장치가 있어 일정 길이의 코어 샘플이 채취되면 입구를 밀폐하여 원위치 상태의 압력이 그대로 유지되게 하는 기능을 갖고 있다. 이것은 특히 셰일가스나 석탄층메탄가스 및 가스하이드레이트와 같은 기체를 포함한 시료의 정확한 분석을 위해 아주 중요한 역할을 하게 된다. 현재 PCS 장비 및 이를 활용한 기술은 미국과 유럽 등에서 독점하고 있는 상황이다. 이에 따라 기존 PCS의 동작원리 및 메커니즘 분석과 상세설계를 수행하여 저류층PCS를 개발중이며, 성능은 PCS 최대 사용압력 100 bar, PCS 최대 사용온도 $-20{\sim}40^{\circ}C$, PCS 압력 손실율 10%를 목표로 하고 있다.

• 공업화학
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• 제4권2호
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• pp.365-372
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• 1993

양이온이 교환된 Y형 제올라이트에 담지된 니켈촉매상에서 이산화탄소의 메탄화반응을 상압과 $200{\sim}550^{\circ}C$의 온도범위, 수소와 이산화탄소의 몰비가 4인 조건에서 수행하였다. Y형 제올라이트에 이온교환된 양이온에 따라 이산화탄소와 니켈간의 결합력의 차이를 보였으며, TPD(Temperature-programmed desorption) 결과 Ni/NaY>Ni/MgY>Ni/HY 순으로 결합력이 작아지는 것으로 나타났고, TPSR(Temperature-programmed surface reaction)의 결과로부터 이산화탄소와 니켈의 결합력이 강할 때 반응의 활성이 좋음을 알 수 있었다. 니켈의 환원온도가 높을수록 반응활성이 증가하는 것으로 보아 이산화탄소의 메탄화반응은 환원된 니켈금속입자가 커질수록 유리한 것으로 나타났고, 니켈의 담지량이 3.3wt%일 때 최대의 활성을 나타내었다. 반응온도 조건의 전범위에서 일산화탄소가 부생성물로 생성되었으며, 반응물과 촉매의 접촉시간이 길어질수록 생성물질중의 일산화탄소가 감소하는 것으로 미루어 이산화탄소가 일산화탄소를 경유하여 메탄으로 전환됨을 알 수 있었다. $410{\sim}450^{\circ}C$의 온도범위에서 메탄의 생성속도는 이산화탄소의 분압에 대하여 3.3에서 -0.5 지수승에 비례하고 수소의 분압에 대하여 1.4에서 3.6 지수승에 비례하며, 이산화탄소와 수소가 경쟁적으로 니켈에 흡착함을 알 수 있었다.