• 한국초지조사료학회지
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• 제34권3호
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• pp.193-201
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• 2014

This study was conducted to examine the effects of defaunation (removal of live protozoa) on fermentation characteristics, degradation of ryegrass hay and $CH_4$ (methane) production by rumen microbes when incubated with plant oils (SO, sunflower oil and LO, linseed oil) in vitro. Sodium lauryl sulfate (0.000375 g/ml) as a defaunation reagent was added into the culture solution and incubated anaerobically up to 24 h at $39^{\circ}C$. pH from defaunation was increased for all treatments from 6 h incubation times (p<0.01-0.001) compared with those from fauantion. Concentration of ammonia-N from defaunation is higher than that from faunation at 3 h (p<0.001), 12 h (p<0.05) and 24 h (p<0.001) incubation times. Defaunation decreased (p<0.01-0.001) total volatile fatty acid concentration at all incubation times. Molar proportions of $C_2$ (acetate, p<0.05-0.001) and butyrate (p<0.01-0.001) were also decreased by defaunation at all incubation times. Molar proportion of $C_3$ (propionate), however, was increased by defaunation at all incubation times (p<0.001). Thus the rate of $C_2$ to $C_3$ was decreased by defaunation at all incubation times (p<0.001). Defaunation decreased ED (effective degradability) of dry matter (p<0.001) and ED of neutral detergent fiber (p<0.001) of ryegrass hay. Defaunation decreased total gas, $CH_4$ production, $CH_4$ % in total gas and $CH_4/CO_2$ at all incubation times (p<0.001). Oil supplementation decreased total gas (p<0.05-0.001), $CH_4$ production (p<0.001) and $CH_4$ % in total gas (p<0.001) compared with control at all incubation times. The result of this study showed that defaunation combined with oil supplementation may cause an alteration of microbial communities and further medicate the fermentation pattern, resulting in both reduction of degradation of ryegrass hay and $CH_4$ production. No difference, however, was observed in all the examinations between SO and LO.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권6호
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• pp.774-780
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• 2019

본 연구에서는 저온에서 매립지 가스(LFG)하에서 메탄의 완전 산화 특성 분석을 위한 고성능 Pd 코팅 $La_{0.1}Sr_{0.9}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_{3-{\delta}}$ (LSCF-1928)촉매를 개발하였다. LSCF-1928 촉매를 분말형과 중공사형으로 성형한 후 중공사형의 표면을 무전해도금법으로 Pd를 코팅하였다. 성형된 촉매는 TPR을 통해 촉매에 흡착 된 산소종과 그 흡착 량을 분석하였고, SEM을 통해 중공사형 기공구조를 확인하였으며, XRD를 통해 촉매의 안정성을 확인하였다. 메탄 산화 실험 결과 LSCF-1928 촉매의 메탄 완전산화 온도는 $475^{\circ}C$ 이었으나, Pd코팅 된 LSCF-1928 촉매는 이보다 낮았으며, $O_2$ 전화 율 또한 일반 LSCF-1928 촉매보다 Pd 코팅 LSCF-1928 촉매가 높았음을 확인하였다.

• 유기물자원화
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• 제27권2호
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• pp.41-49
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• 2019

가축분뇨 유래 온실가스 배출량은 상당하며, 특히 저장 기간 중에 메탄을 포함한 상당량의 온실가스가 배출된다. 본 연구에서는 고형물 농도가 높은 우분의 저장 시 메탄 배출량 저감을 위해 낮은 온도 저장의 영향을 살펴보았다. 우분이 60일 저장되는 동안 배출된 최대 메탄의 양은 $35^{\circ}C$ 조건에서 $63.6{\pm}3.6kg\;CO_2\;eq./ton\;CM$으로 나타났으며 저장온도가 30, 25, 20, $15^{\circ}C$로 낮아질수록 각각 $51.6{\pm}1.8$, $24.1{\pm}4.4$, $14.9{\pm}0.5$, $3.7{\pm}0.1kg\;CO_2\;eq./ton\;CM$으로 감소하였다. 우분을 $35^{\circ}C$에서 저장하는 동안 30%의 COD가 감소하였지만 $15^{\circ}C$에서는 단 6%의 COD만이 감소되어 우분 내 유기물의 손실은 저장온도가 높을수록 증가하였다. 제거된 COD의 3~10%만이 메탄으로 전환이 되었으며 대부분은 호기 분해에 의해 진행된 것으로 사료된다. 우분의 주요 우점종으로는 Methanobrevibacter과 Methanolobus이 발견되었고 저장온도가 낮아질수록 저온 메탄생성균인 Methanolobus psychrophilus의 우점율(48%, $15^{\circ}C$)이 증가하였다. 수소를 이용한 SMA 실험 결과, 25, $15^{\circ}C$에서 저장한 메탄생성균의 지체기간은 10~11일, 최대 메탄생성속도는 22 mL/g VSS/d으로 $35^{\circ}C$에 저장한 경우(1일, 12~17 mL/g VSS/d)보다 지체기간은 증가하였지만 메탄생산속도는 높은 것으로 나타났다. 이런 결과로 미루어보아 저온저장은 메탄생성균에게 일시적인 저해는 줄 수 있지만, 적절한 조건이 주어지면 그 활성도는 다시 회복될 수 있음을 알 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제32권1호
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• pp.13-19
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• 2024

본 연구는 온두라스 푸에르토 코르테스 매립장의 온실가스 감축 사업을 하고자 매립장 반입량 조사, 폐기물 성상조사 등 기초자료 수집 및 온실가스 배출량 산정을 하였다. 반입량과 성상조사를 바탕으로 IPCC 모형을 통한 온실가스 배출량 산정하였다. 2027년부터 2041년까지 IPCC모형의 매립가스 회수를 고려하여 산정한 결과 총 온실가스 감축량은 506,835ton-CO₂이며, 연평균 온실가스 감축량은 33,789 ton-CO₂로 산정되었다. 본 연구는 푸에르토 코르테스 매립장 온실가스 감축 사업의 타당성을 평가하고 이행 방안을 도출하기 위한 온실가스 배출량에 대한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제53권2호
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• pp.147-154
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• 2011

본 연구는 saponin 함유 식물 추출물을 이용하여 반추위 발효성상과 메탄생성에 미치는 영향을 알아보고자 실시하였다. 반추위액은 볏짚과 농후사료를 5:5 비율로 급여한 거세한우 2두의(체중: $803{\pm}0.5$ kg) 반추위 cannula를 통하여 채취하였다. 채취한 반추 위액은 buffer와 1:2 (V/V)의 비율로 혼합하여 배양액으로 사용하였으며, 15 ml 배양액에 옥수수 전분 0.2 g를 첨가하고, saponin 함유 식물 추출물 (비누풀, 오가피, 유카, 인삼 및 차나무)을 0.5% 첨가하여 $39^{\circ}C$에서 24시간동안 배양하였다. 반추위 발효성상에 있어서 pH 값은 배양 시간동안 모든 처리구가 대조구에 비해 유의적(p<0.05)으로 낮게 나타났으며, 총 휘발성 지방산의 함량은 배양 12시간부터 모든 처리구에서 유의적 (p<0.05)으로 높았다. Acetate의 농도는 배양 6시간부터 처리구에서 낮았고, propionate의 농도는 높아 역의 관계를 나타내었다. 암모니아의 농도는 최종 발효시간인 24시간에 오가피와 유카추출물 처리구는 대조구와 비슷한 수준이었지만, 다른 처리구는 유의적(p<0.05)으로 낮았다. 반추위 protozoa의 수는 비누풀 추출물 처리구를 제외한 모든 처리구에서 대조구에 비해 유의적(p<0.05)으로 적었다. 총 가스 발생량은 배양 12시간부터 처리구에서 높은 경향이었지만, 메탄 발생량은 오가피와 비누풀 추출물 처리구를 제외한 나머지 처리구에서 낮게 나타났다. 따라서 본 시험 결과를 볼 때 saponin의 첨가에 의해 메탄 발생량이 감소하는 것은 반추위 protozoa의 감소에 의해 나타난 것으로 생각된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제35권4호
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• pp.216-222
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• 2002

무경운 재배가 논토양 온실가스 배출에 미치는 영향을 살펴보고자, 1998~2000년에 걸쳐 식질계 답토양에서 질소비종(요소, 유안, 완효성비료), 시비방법(전층시비, 표층시비), 유기물 시용(볏집시용, 무시용) 및 재배양식(건답직파, 중묘이앙) 등의 다양한 재배조건별 메탄가스 배출량을 경운과 무경운재배에서 조사하였다. 질소비종은 경운유무에 관계없이 유안시비구에서 메탄배출량이 가장 낮았다(요소 대비 26.6~41.1% 저감). 그러나 경운재배에 비해 수량이 낮은 무경운재배에서는 완효성 비료가 메탄배출량이 요소구에 비해 약간 적었고, 수량은 다른 질소비료 시비량이 80% 처리수준에서도 가장 높아 더 효율적인 비종으로 고려되었다. 시비방법에 따라서는 전층시비시 경운구에 비해 무경운구의 메탄배출량이 낮았으나 표층시비시에는 반대의 경향을 보였다. 볏짚 시용시에는 무경운에 의한 메탄배출 저감 효과가 강조되는 경향으로, 볏짚을 시용하지 않았을 때는 경운 대비 10.7% 저감되었고, $5000kg\;ha^{-1}$시용 시는 26.6% 저감되었다. 중묘이앙 재배시 무경운은 경운에 비해 26.6%의 메탄 배출 저감효과를 나타내었으나, 건답직파 재배시는 무경운에서 경운보다 메탄배출이 11.2% 증가하였는데 이는 건답직파시 논토양이 완전 담수되는 3엽기 이전에 경운에 의해 토양에 투입된 볏짚 중 상당한 양이 산화적으로 분해되어 $CO_2$로 대기중으로 배출되었기 때문이라 생각되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제47권5호
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• pp.374-380
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• 2014

To estimate greenhouse gas (GHG) emission, the inventory of rice cultivation at the farming without agricultural chemicals was established from farmers in Gunsan, Jeonbuk province in 2011~2012. The objectives of this study were to calculate carbon footprint and analyse the major factor of GHGs. To do this, we carried out a sensitivity analysis using the analyzed main factors of GHGs and estimated the mitigation potential of GHGs. Also we suggested agricultural methods to reduce GHGs that can be appled by farmers at this region. At the farming system without agricultural chemicals, carbon footprint of rice production unit of 1 kg was 2.15 kg $CO_2.-eq.kg^{-1}$. Although the amount of carbon dioxide ($CO_2$) emission was the largest among GHGs, methane ($CH_4$) emission had the highest contribution to carbon footprint on rice production system when it was converted to carbon dioxide equivalent ($CO_2-eq.$) multiplied by the global warming potential (GWP). Main source of $CO_2$ emission in the rice farming system without agricultural chemicals was combustion of fossil fuels used by agricultural machinery. Most of the $CH_4$ was emitted during rice cultivation practice and its major emission factor was flooded paddy field in anaerobic condition. Also, most of the $N_2O$ was emitted from rice cultivation process. Major sources of the $N_2O$ emission was application of fertilizer such as compound fertilizer. As a result of sensitivity analysis in energy consumption, diesel had the highest sensitivity among the energy inputs. With the reduction of diesel consumption by 10%, it was estimated that $CO_2$ potential reduction was about 2.0%. With reducing application rate of compound fertilizer by 10%, the potential reduction was calculated that $CO_2$ and $N_2O$ could be reduced by 0.5% and 0.9%, respectively. At the condition of 10% reduction of silicate and compost, $CO_2$ and $CH_4$ could be reduced by 1.5% and 1.6%, respectively. With 8 days more drainage than the ordinary practice, $CH_4$ emission could be reduced by about 4.5%. Drainage and diesel consumption were the main sources having the largest effect on the GHG reduction at the farming system without agricultural chemicals. Based on the above results, we suggest that no-tillage and midsummer drainage could be a method to decrease GHG emissions from rice production system.

• 대한환경공학회지
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• 제27권2호
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• pp.151-157
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• 2005

본 연구에서는 퇴적물에서 일어나는 유기물 분해과정 중 이용된 전자 수용체와 분해과정에서 생산된 환원 물질의 농도 변화를 적절히 파악하고 정량화하기 위한 수치모델을 개발하였다. 퇴적물에 서식하는 미생물이 전자 수용체를 이용하여 유기물을 분해하는 반응들은 전자 수용체의 종류에 따라서 다음과 같이 6가지 형태로 구분 할 수 있다: (1) 호기성 분해(Aerobic Respiration), (2) 탈질(Denitrification), (3) 망간 환원(Manganese Reduction), (4) 철 환원(Iron Reduction), (5) 황산염 환원(Sulfate Reduction), (6) 메탄 환원(Methanogenesis). 이와 같은 6가지 반응은 양론(Stoichiometry)적으로 표현되어지며, 여기에 관여하는 3개의 고형물질(침전성 유기물질, manganese oxides, iron oxides)과 8개의 용존물질 (oxygen, nitrate, sulfate, ammonia, dissolved manganese, dissolved iron, sulfide, methane)의 움직임은 1차원 물질수지 방정식으로 모델에서 재현되어졌다. 퇴적물에서 미생물에 의한 유기물 분해 반응은 Monod 반응식을 이용하여 간단히 표현되어졌다. 퇴적물에 포함된 물질들에 대한 물질수지 방정식들은 Monod 반응식에 포함된 비선형성을 제거하기 위해서 다단계의 반복적인 수치해석법에 의해 안정적인 해를 구할 수 있었다. 모델의 타당성을 검토하기 위하여 Sweert et al.(1991a)이 Netherland의 Veluwe 호수의 퇴적물에서 조사한 자료에 모델결과를 비교하였고, 결과로써 산출된 전자 수용체와 환원 물질의 수직적 분포형태는 관측간과 비교적 잘 부합하였다. 그러나 모델을 통하여 예측된 $NH_4^+$의 농도는 측정된 농도보다 훨씬 낮은 것이 관찰이 되었는데, 이는 모델에서 유기물질을 표현할 때 사용한 Redfield의 유기물식이 본 연구에 적용된 퇴적물에서의 높은 질소 함유율을 적절히 표현하지 못한 결과로 해석되어 질 수 있다. 퇴적물 깊이에 따른 전자 수용체와 환원된 물질의 분포변화는 중금속의 재용출과 생물이용도를 조절하는 주요인이 되기 때문에, 이 연구에서 개발된 수치모델은 퇴적물에서 일어나는 미량 오염 물질의 거동을 파악하기 위해 유용하게 사용되어질 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권9호
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• pp.894-899
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• 2010

슬러지 감량 효율을 높이기 위해 오존전처리와 고 액분리조를 이용한 이상 혐기성 소화 공정 통해 다음과 같은 결과를 얻었다. 오존전처리를 통한 슬러지의 고형물 농도는 평균 TSS $8.3{\pm}2.0%$, VSS $9.2{\pm}2.8%$의 감소율을 나타내었다. 유기물 농도인 TCOD는 평균 $5.1{\pm}2.4%$ 감소하는 반면 SCOD는 평균 $72.0{\pm}6.5%$ 증가하였는데, 이는 오존으로 인해 세포내의 고분자 유기물이 용출되어 가용화되었기 때문이다. 이상 혐기성 소화 공정의 반응조별 소화가 진행됨에 따라 평균 TSS $21.5{\pm}3.4%$, VSS $20.2{\pm}8.4%$, TCOD $32.1{\pm}7.9%$, SCOD $22.1{\pm}7.2%$의 농도가 감소하였다. 최대 메탄생성량은 177.6 mL $CH_4/g$ TSS, 210.8 mL $CH_4/g$ VSS, 127.0 mL $CH_4/g$ TCOD, 1452.0 mL $CH_4/g$ SCOD이었다. 이상 혐기성 소화와 MLE 하수처리 공정의 연계처리 후 고형물 물질수지 결과 TSS 93.8%, VSS 92.0%의 감소율을 보였다. 이상 혐기성 소화 공정은 슬러지 처리 문제 해결과 신 재생에너지인 바이오가스 회수의 가능성을 보여줌으로서 향후 슬러지 감량에 해결책이 될 수 있을 것으로 사료된다.