• Membrane and Water Treatment
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• 제14권3호
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• pp.121-128
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• 2023

This study introduces a NaOH/Zn-assisted hydrothermal method for the synthesis of zeolites derived from coal ash (CA). A zeolite/Zn adsorbent is successfully prepared by the activation of CA with NaOH and Zn; it is characterized by a high surface area and a negative surface charge.Methylene blue (MB) and methyl orange (MO) are selected as dye pollutants, and their adsorption onto the zeolite/Zn adsorbent is investigated. Results show the high adsorption capacities of MB and MO and that the negative surface charge facilitates electrostatic interactions between the adsorbates and adsorbents. The zeolite/Zn adsorbents shows the selective adsorption of positively charged dye MB via electrostatic interactions between the =NH+ group (positive dipole) and the oxygen functional group of the adsorbents (negative dipole). The selectivity for the positively charged dye is sufficiently high, with the removal efficiency reaching 99.41% within 10 min. By contrast, the negatively charged dye MO exhibits negligible absorption. These findings confirm the role of electrostatic interactions in the adsorption of MB, in addition to the effect of a large surface area. The results of this study are expected to facilitate the development of simple, eco-friendly, and cost-effective zeolite-based adsorptive composites from CA residuals for the selective removal of dye pollutants from CA waste.

• 한국분말재료학회지
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• 제30권4호
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• pp.318-323
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• 2023

The thermoelectric effect, which converts waste heat into electricity, holds promise as a renewable energy technology. Recently, bismuth telluride (Bi2Te3)-based alloys are being recognized as important materials for practical applications in the temperature range from room temperature to 500 K. However, conventional sintering processes impose limitations on shape-changeable and tailorable Bi₂Te₃ materials. To overcome these issues, three-dimensional (3D) printing (additive manufacturing) is being adopted. Although some research results have been reported, relatively few studies on 3D printed thermoelectric materials are being carried out. In this study, we utilize extrusion 3D printing to manufacture n-type Bi_1.7Sb_0.3Te₃ (N-BST). The ink is produced without using organic binders, which could negatively influence its thermoelectric properties. Furthermore, we introduce graphene oxide (GO) at the crystal interface to enhance the electrical properties. The formed N-BST composites exhibit significantly improved electrical conductivity and a higher Seebeck coefficient as the GO content increases. Therefore, we propose that the combination of the extrusion 3D printing process (Direct Ink Writing, DIW) and the incorporation of GO into N-BST offers a convenient and effective approach for achieving higher thermoelectric efficiency.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.264-269
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• 2023

Spent coffee grounds (SCG) are a ubiquitous byproduct of coffee consumption, representing a significant waste management challenge, as well as an untapped resource for economic development and sustainability. Improper disposal of SCG can result in environmental problems such as methane emissions and leachate production. This study aims to investigate the physicochemical properties of SCG and their potential as a reinforcement material in polypropylene (PP) to fabricate an eco-friendly composite via extrusion and injection molding, with SCG filler ratios ranging from 5-20%. To evaluate the effect of SCG on the morphological and mechanical properties of the bio- composite, thermogravimetric analysis, SEM, tensile, flexural, and impact tests were conducted. The results demonstrated that the addition of SCG lead to a slight increase in brittleness of the composite but did not significantly affect its mechanical properties. Impressively, the presence of a significant organic component in SCG contributed to the enhanced thermal performance of PP/SCG composites. This improvement was evident in terms of increased thermal stability, delayed onset of degradation, and higher maximum degradation temperature as compared to pure PP. These findings suggest that SCG has potential as a filler material for PP composites, with the ability to enhance the material's properties without compromising overall performance.

• Advances in nano research
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• 제14권1호
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• pp.103-115
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• 2023

Recent developments in the synthesis of nanomagnesia of controlled sizes and shapes that are suitable for various applications are reviewed. Two main methods, based on liquid-phase synthesis, i.e., chemical methods and bio-based methods, are used to synthesize nanomagnesia. Conventionally, nanomagnesia was synthesized by chemical methods such as coprecipitation, sol-gel, combustion method, and so on using different chemical agents and stabilizers which later on become responsible for several biological risks because of the toxicity of used chemicals. Bio-based protocols are growing as another environmental friend method for the synthesis of various nanostructures especially nanomagnesia using biomass, plant extracts, alga, and fungi as a source of precursor material. The ideal method should offer better control of textural properties of nanostructures and decrease the necessity for purification of the synthesized nanoproducts, which sequentially removes the use of large amounts of chemicals and organic solvents and manipulation of products that are unsafe to the environment. Finally, the broad applicability of nanomagnesia in diverse areas is presented. Employment of nanomagnesia reported in several laboratory and industrial fields are valued from the standpoint of the significance of these issues for technological requests, as described in the literature. Nanomagnesia has various applications such as antimicrobial performance, removing pollutants, batteries application, and catalysis.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권4호
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• pp.467-474
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• 2012

본 연구는 토양과 온도조건이 질소무기화율, 인지질 지방산유래 미생물 분포와 군집구조에 미치는 영향을 평가하고자 수행하였다. 화산회토양 30 g에 입상유기질비료, 음식물퇴비, 돈분퇴비를 각각 2 g씩 잘 혼합한 후 $10^{\circ}C$, $20^{\circ}C$, $30^{\circ}C$에서 항온배양을 하면서 질소 무기화율과 인지질 지방산 함량을 분석하였다. 질소 무기화율은 온도와 비례하여 증가하였으며 음식물퇴비>입상유기질비료>돈분퇴비 순으로 질소무기화율이 높았다. 지방산 유래 미생물 그룹의 분포는 온도, 유기물종류에 따라 차이를 보였으며 시간이 경과 할수록 미생물의 밀도는 감소하는 경향을 나타냈다. G-/G+, F/B, Unsat/sat 비는 온도가 $10^{\circ}C$씩 올라갈수록 감소하였고 cy19:0/$18:1{\omega}7c$비는 음식물퇴비와 돈분퇴비에서 증가하였다. PLFA 함량을 이용한 주성분 분석 결과 초기 (75일)는 $10^{\circ}C$, 후기 (270일)는 $30^{\circ}C$에서 온도요인에 따라 뚜렷하게 미생물 군집을 보였으며 시간이 경과 할수록 군집이동이 나타냈다.

• 유기물자원화
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• 제23권2호
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• pp.47-52
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• 2015

미생물연료전지(MFC)는 미생물의 촉매 반응을 통해 다양한 유기물로부터 전기를 얻을 수 있는 장치이다. MFC는 여러 분야로 응용이 가능하며 현재 생산되는 전력이 낮기 때문에 상용화가 되기 위해서는 미생물연료전지의 성능을 증진시키는 연구가 필요하다. 현재 연료전지에 비해 MFC의 성능이 낮은 이유로는 미생물 분해시간이 오래 걸린다는 점과 음극에서 산소 환원의 과정에서 과전압이 상당히 높기 때문이다. MFC는 전력량이 미흡하지만 많은 요인들을 고려하면 신재생에너지로써 현재 일반적으로 사용 하고 있는 이온교환막인 Nafion 117 대비 전력밀도가 PP(Poly Propylene) 80에서 약 11배 높은 저비용의 미세 다공성 부직포로 변경하여 하 폐수를 처리하는데 드는 비용을 절감시키면서 전력을 발생시키는 친환경적인 에너지원이 될 수 있을 것이다. 모든 폐기물은 미생물의 먹이로 작용할 수 있다는 점에서 미생물 연료 전지의 지속가능성은 무한하다. 본 논문에서는 미생물연료전지의 구성, 운전 매개변수의 최적화 및 성능에 대한 최근 연구를 고찰하고 SSaM-GG(Smart, Shared, and Mutual-Green Growth) 또는 GG-SSaM =(Green Growth - Smart, Shared, and Mutual)라는 개념을 통하여 MFC의 지속가능한 발전에 대한 중간지표들을 개발하고자하는 바이다.

• 유기물자원화
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• 제28권1호
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• pp.65-72
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• 2020

본 연구는 초기 식종슬러지 종류별 CO₂의 생물학적 바이오메탄 생산 적용 가능성을 비교를 위해 국내 혐기성 소화조로부터 획득한 식종미생물을 종류에 따라 Specific methanogenic activity (SMA) test를 수행한 결과이다. 36일간의 실험 결과 CH₄ yield는 2,434-2,051mL CH₄/g COD의 범위를 얻었고 생산된 가스 내 CH₄ 분압은 맥주공장과 음식물류 폐기물 식종슬러지에서 가장 높은 89.3-91.9% CH₄ 분포를 보인 반면 하수슬러지 식종슬러지로부터 가장 낮은 효율을 나타냈다. 반응조의 CH₄ production rate/CO₂ consumption rate 비교를 통해 CH₄전환 속도 및 CO₂소비율의 간접적 물질 수지 비교가 가능했으며 SMA test 실험 기간 중 반응조 내 아세트산의 농도의 검출이 확인되었다. 이는 식종슬러지 내부의 잔류 유기물들의 분해, 식종미생물의 사멸 및 이들의 분해, Homoacetogenic bacteria의 활성에 의해 반응조 내 Metabolic pathway가 부분적으로 Hydrogenotrophic methanogenesis 단계에서 Acetoclasctic methanogenesis로의 변환됨에 따른 결과로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권6호
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• pp.581-589
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• 2005

최근, 하 폐수 처리에 있어서 처리수의 보다 나은 수질과 엄격한 기준의 만족을 위해 기존의 공정외에 덧붙여 막분리 공정이 이용되고 있다. 그러나, 수처리 과정에서 막분리 공정의 사용은 막의 막힘 현상과 용존 유기오염물 제거의 어려움 등의 문제점이 있다. 본 연구에서는 막분리 공정에 응집제 alum과 PAC을 이용한 응집공정을 첨가하여 막 투과유속과 처리효율을 증가시켰다. 그리고 응집제 주입효과와 최적운전조건은 투과유속, 누적부피, 막의 총저항, 입자크기, 용존성 유기오염물, 용존성 알루미늄, 처리수의 수질을 분석하여 연구하였다. alum 응집에 비교해 PAC 응집은 큰 입자를 형성하여 여과 매체의 막힘현상을 줄이고 높은 투과유속과 누적 부피량을 보였다. 또한 PAC 응집에서 낮은 용존 유기오염물과 용존성 알루미늄은 투과유속 감소율을 낮추었다. $0.2\;{\mu}m$ 막 사용시 케이크여과의 모습을 보였으며, $0.45\;{\mu}m$ 막 사용시 순환운전으로 인한 플럭 깨짐 현상으로 공극보다 작은 플럭의 투과가 발생하여 투과유속이 계속 감소하고 막의 총저항이 증가하는 모습을 보였다. PAC과 alum 모두 약 $300{\pm}50\;mg/L$가 최적 응집주입량이었으며, PAC 응집과 $0.2\;{\mu}m$ 막 사용시 처리 효율이 가장 높고, $0.45\;{\mu}m$ 막 사용시 투과수량이 가장 많았다. 처리 효율은 탁도 99.8%, SS 99.9%, $BOD_5$ 94.4%, $COD_{Cr}$ 95.4%, T-N 54.3%, T-P 99.8%이었다.

• 한국토양환경학회지
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• 제2권1호
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• pp.83-90
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• 1997

저농도의 난 수용성 VOC가스가 포함되어 있는 다량의 오염가스를 처리하기 위하여 흡수탑과 생물반응기의 결합체인 새로운 처리시스템을 제시하였다. 바이오스크러버의 스크러버에서는 세정액으로 기상중의 처리대상오염물질의 흡수가 일어나며 세정액은 생물반응기로 이송되어 호기성 미생물이 오염물을 분해시킨다. 본 연구에서는 폐가스중의 VOC분리를 위하여 재순환가능한 고비점용매를 사용하였다. 고비점용매를 포함한 세정액은 기/액 향류접촉이 이루어지는 흡수탑의 충전층에서 폐가스중의 오염물을 분리한다. 흡수탑은 Pall ring충전제로 채워 실제공정을 모사 하고자 하였다. 흡수처리후 생물반응기로 이송된 흡수액은 재생 후 다시 흡수탑으로 재 순환하였다. 실험에 사용된 대상가스는 농도가 400 mg/$\textrm{m}^3$ 인 톨루엔으로, 세정액이 가스흐름과 향류로 약 10~15L/min의 유량으로 충전층을 적시며 내려오는 충전탑내부로 약 100 L/min의 유량으로 도입하였다. VOC처리를 위해 제작된 본 바이오스크러버에서 고비점용매를 이용한 연속실험결과 최적운전 조건에서 약 80%의 처리율을 얻을 수 있었다.

• 청정기술
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• 제23권4호
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• pp.345-356
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• 2017

퇴비화 과정은 유기물질을 비료와 같은 유용한 자원으로 전환하는 생물학적 과정이다. 퇴비화는 유기물과 환경조건(탄질율, 온도, 습도, 산소공급, pH 등)의 변화에 적응하는 미생물 군집의 연속적인 천이과정으로 이해될 수 있다. 우리나라에서의 유기성 폐기물을 처리하는 퇴비사의 악취는 도시화 가속화에 따른 신도시개발, 공장이나 주거지역들의 생활지역 근접화에 따라 악취를 발생시키는 원인이 되어 관공서에 민원이 제기되는등 사회적인 문제가 되고 있다. 이의 저감방안으로 퇴비사에서 우점하는 미생물을 규명하고 미생물 군집의 변화를 조사, 연구하여 생장환경에 맞게 적용하는 것은 퇴비공정의 효율적인 개선과 생산된 퇴비의 품질제어, 악취저감 측면에서 매우 중요하다. 본 논문에서는 퇴비화에 있어 최적의 운용기술과 악취발생을 저감하는 방법들을 중심으로 고찰하였다. 퇴비화 공정에서 부숙활동에 효과적인 올바른 미생물종의 선택과 개체수의 빠른 증가가 부숙을 촉진시킨다. 이에 따른 미생물 분해활동을 통한 부숙 극대화를 위한 공기량(산소), 온도, 습도 등 박테리아의 최적 생장조건을 제시하였다. 악취제거 및 수분조절기능이 있는 다공성광물을 사용했더니 악취가 현저하게 개선되어 졌다. 미생물의 생장조건을 최적화 부숙환경을 개선, 부숙을 촉진시켜 악취를 저감하는 최근기술들도 제시하였다.