• 자원환경지질
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• 제45권2호
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• pp.105-119
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• 2012

오염환경에 서식하는 토착미생물은 환경정화에 중요한 역할을 담당하며 이 연구는 6가 크롬 오염 지하수에서 분리한 미생물을 이용해 반응성, 이동성, 발암성 높은 6가 크롬을 당대사 조효소인 3가 크롬으로 환원/침전시켜 경제적, 친환경적, 생지화학적 정화의 효율성을 알아보았다. 미생물 농화배양과 조성분석, 호기와 혐기환경의 6가 크롬 환원과 내성, 전자공여체별 6가 크롬 환원, 지화학적 변화, 미생물 외형과 Cr((III) 침전물의 광물특성을 연구한 결과, 분리한 MMPH-0(Enterobacter aerogenes)는 혐기/호기환경에서 6가 크롬 내성과 환원능(유기산 주입 1주 후 70%, 주입 안한 경우 4주 후 10 ~ 20%)이 있고, Eh는 미생물의 유기산 산화로 생성된 전자에 의해 산화에서 환원환경, pH는 중성에서 약산성으로 변화되어 $Cr(OH)_3$/Cr(III)침전물이 형성되었다. SEM/TEM-EDS 결과 $2{\sim}5{\mu}m$ 막대형 미생물과 세포 밖 Cr(III) 침전물은 지화학적 환경변화와 유기산 산화에 따른 전자공여에 의한 환원의 근거가 된다. 지화학적 촉매제 토착미생물의 활성화로 산화환원에 민감한 중금속 오염 지하수 정화에 효율적 기술 응용이 기대된다.

• 공업화학
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• 제10권1호
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• pp.24-29
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• 1999

천연 토양 속에 많이 존재하는 철광석인 goethite, magnetite와 과산화수소수를 이용해 펜톤 유사 반응(Fenton-like oxidation)을 유도하여 디젤과 등유가 같은 중량 비율로 오염된 silica sand를 회분식 시스템으로 처리하여 보았다. 과산화수소수의 pH(3, 7) 농도(0%, 1%, 7%, 15%, 35%), 초기 오염물의 농도(0.2, 0.5, 1.0 g-오염물/kg-모래), 그리고 철광석(iron minerals)의 양(0, 1, 5 wt % magnetite 또는 goethite)을 달리하여 반응조건들을 조사하였다. Silica sand-철광석-$H_2O_2$ system에서의 오염물의 분해는 잔존 Total Petroleum Hydrocarbon(TPH)의 농도를 분석하여 확인하였다. 최적 실험 pH는 3이었고, 철광석이 철공급원으로 사용된 경우가 $FeSO_4$ 용액이 철공급원으로 사용된 경우보다 과수의 소모가 적어서 더 효율적이었다. 초기 오염물의 농도 1.0 g-오염물/kg-모래(5 wt % magnetite)에 과산화수소수의 농도를 0%, 1%, 7%, 15%, 그리고 35%로 달리하여 본 결과 8일후 각각 0%, 24.5%, 44%, 50%, 그리고 70%의 TPH 감소를 보였다. 같은 오염물 농도하에서 15%의 과산화수소를 사용하고, 철광석의 양이 0, 1, 5, 10 wt %로 변화되었을 경우, 오염물의 제거량은 magnetite의 사용시 각각 0%, 33.5%, 50%, 60%, goethite의 사용시는 각각 0%, 29%, 41%, 53%이었다. Magnetite system은 iron(II)과 iron(III)이 공존하며, 미량의 철성분이 용해되므로 goethite system보다 오염물의 분해가 더 많이 일어나는 것으로 보인다. 그러나 용해된 철성분은 철광석 표면에 침전물의 형태로 쌓이게 되어 철광석 표면의 전자교환능력을 감소시키고 과산화수소수를 quenching시키는 것으로 사려된다. 그리하여 goethite system에서 과산화수소수가 적게 소모되어 magnetite system보다 나은 처리효율을 가지는 것으로 나타났다. 토양을 shaker를 이용하여 혼합시킨 결과 오염물의 제거량이 magnetite의 경우 41%, goethite의 경우 30%만큼 증가하였다. 이 연구의 결과를 통하여 볼 때 천연토양속에는 magnetite와 goethite같은 철광석이 함유되어 있으므로 별도의 철성분 첨가없이 과산화수소수의 처리만으로도 석유로 오염된 토양의 in-situ 또는 ex-situ한 처리가 가능할 것으로 보인다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권5호
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• pp.246-254
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• 2017

호소, 하천 등에 다량의 영양염류의 유입과 수문학적, 지리학적, 생물학적 요소 등으로 인해 남조류가 대량 발생하게 되며 대표적 독성물질인 마이크로시스틴-LR(MC-LR)이 증가한다. MC-LR이 포함된 지표수를 적절하게 처리하기 위하여 정수처리공정에서는 고도산화공정을 적용하고 있다. 다양한 고도산화공정 중 특히 UV, $UV/H_2O_2$, $UV/O_3$, $UV/TiO_2$ 등에 대한 연구는 꾸준히 되어왔다. 기존의 UV램프의 짧은 교체주기, 수은 폐기물 발생, 큰 열 손실 등의 단점을 보완한 UV-LED를 MC-LR제거에 적용하였다. MC-LR 초기농도 $100{\mu}g/L$을 280 nm의 파장인 LED-L ($0.024mW/cm^2$)와 LED-H ($2.18mW/cm^2$)를 이용하여 산화시켰을 때 각각 최대 약 30%, 95.9%의 MC-LR 제거율을 나타냈다. LED-H를 조사 시 자연유기물 변화는 휴믹물질, UVD, SUVA가 감소하는 경향을 보였고 방향족 유기물이 지방족 유기물로 분해되어 저분자 물질이 되었다. $LED-H/H_2O_2$($H_2O_2$: 1, 2, 5, 10 mg/L)산화반응에 의한 MC-LR제거율은 LED-H 단독에 의한 MC-LR 제거율과 유사하였다. 남조류가 발생한 낙동강 원수를 대상으로 LED-L산화를 적용하여 수질분석을 통하여 특성변화를 확인하였다. DOC 및 TOC의 변화는 거의 없었으나 SUVA와 $UV_{254}$의 감소로 인하여 유기물의 분해되었으며 조류유래물질인 용존 및 총 MC-LR, geosmin, 2-MIB농도가 시간이 지남에 따라 서서히 감소하였다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제10권1호
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• pp.1-10
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• 2004

현장규모 (8.6${\times}$2.5${\times}$2.4 m) 및 파이롯트규모 (1.39${\times}$0.89${\times}$0.89 m)의 고온호기산화장치를 이용하여 공기투입량 및 처리온도에 따른 양돈분뇨의 감량화 효율을 검토하였다. 현장규모에서 공기투입장치, 거품제거장치의 설치조건이 양돈슬러리 증발량과 처리온도에 모두 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 현장규모 연구는 3가지의 처리방법 (처리A:공기공급량 120㎥/h, 수중펌프 2대, 소포장치2대: 처리 B: 공기공급량 180㎥/h, 수중펌프 3대, 소포장치 3대; 처리C: 공기공급량 180㎥/h, 수중펌프 3대, 소포장치 4대)으로 실행되었다. 1일 5㎥ 양돈슬러리를 동일하게 투입하면서 얻어진 연구결과, 수위변화, 온도변화 및 증발량은 각각 처리A: 50∼100cm, 31∼$64^{\circ}C$, 55L/$\m^2$ㆍday, 처리B: 40∼90cm, 29∼$52^{\circ}C$, 75L/$\m^2$ㆍday, 처리C: 40∼70cm, 45∼$54^{\circ}C$, 120L/$\m^2$ㆍday이었다. 한편 파이롯트 규모 연구는 반 연속식으로 양돈분뇨를 투입하면서 매일 투입량을 처리1: 50L/2h, 처리2: 50L/3h, 처리3: 40L/3h, 처리4: 60L/4h으로 하여 최대 슬러리 감량조건을 도출하기 위해 수행하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권3호
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• pp.323-330
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• 2008

본 논문은 1,4-dioxane의 분해를 위한 Fe$^0$와 Fe$^{2+}$의 반응에서 UV의 영향을 평가하기 위해 반응 중 [Fe$^{2+}$]와 용액 중 총철이온 농도에 대한 [Fe$^{2+}$]의 비([Fe$^{2+}$]/[Fe(t)])의 변화를 조사하였다. UV, Fe$^0$, 그리고 Fe$^{2+}$의 단독반응에 의한 1,4-dioxane의 분해효율은 10% 이하였으며 그 반응 동안 [Fe$^{2+}$]와 [Fe$^{2+}$]/[Fe(t)]의 변화 또한 거의 일어나지 않았다. 그러나 UV 조사에 의해 Fe$^0$의 산화는 약 25% 정도 증가하였을 뿐만 아니라 1,4-dioxane의 분해 효율 또한 개선되었다. Fenton 반응($Fe^{2+}+H_2O_2$)의 경우 반응초기 90분까지는 매우 빠른 분해율을 보인 반면 90분 이후에는 1,4-dioxane의 분해가 거의 정지되었다. Fe$^{2+}$와 UV 반응에서는 [Fe$^{2+}$]/[Fe(t)]가 반응 시작부터 감소하다가 90분 이후부터 완만한 증가를 보였다. Fe$^0$와 UV 반응의 경우 반응속도 상수는 반응시작 90분 동안 1.84$\times$10$^{-3}$ min$^{-1}$에서 Fe$^{2+}$의 변화가 일어나는 시간인 90분 이후 9.33$\times$10$^{-3}$ min$^{-1}$로 큰 상승을 보였고 이 변화는 [Fe$^{2+}$]/[Fe(t)]이 감소이후에 일어났다. [Fe$^{2+}$]/[Fe(t)]는 Fe$^{2+}$와 UV 반응에서 계속적으로 감소하였다. 그러나 그 반응에 ClO$_4^-$를 첨가한 경우 [Fe$^{2+}$]/[Fe(t)]는 완만한 상승을 보였다. 이 결과들은 1,4-dioxane의 분해는 주로 Fe$^0$이 Fe$^{2+}$로 산화되는 기간이 아닌 Fe$^{2+}$가 Fe$^{3+}$로 산화, 환원되는 반응 동안 일어났음을 보여준다. 즉, 1,4-dioxane의 주요 분해는 철순환에서 생성되는 라디칼에 의한 산화작용이라 할 수 있다. 또한 UV와 ClO$_4^-$는 Fe$^{3+}$의 환원에 큰 작용을 하는 것으로 관찰되었고 이는 radical의 지속적인 생산이라는 측면에서 1,4-dioxane의 분해효율을 증가시키기 위해 매우 중요한 부분이라 할 수 있다.

• 생명과학회지
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• 제22권11호
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• pp.1477-1486
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• 2012

본 연구는 양파껍질을 발효주정 에탄올 70%와 95% 농도로 추출하여 항균활성, 항산화활성 및 비만쥐의 소화기관에 미치는 영향에 대하여 알아보고자 실시하였다. 각 주정 추출물 5%는 E. coli와 Listeria monocytogens에서 유의적인 감소를 나타내었다. 각 주정 추출물 내 총 페놀함량은 각각 $166.89{\pm}0.03$ mg/g과 $160.89{\pm}0.13$ mg/g을 나타내었다. 항산화효과를 살펴본 결과 DPPH 라디칼 소거능과 SOD 유사 활성은 100 ug/ml의 농도에서 높은 수준을 나타내었다. 고지방식이를 급여하여 유도한 비만을 유도한 마우스에 70%와 95% 주정으로 추출한 양파껍질 추출물을 1, 3, 5%의 농도로 4주간 급여한 후 체중, 사료섭취량, 사료효율, 소장무게, 길이 장내 융모의 길이, 소장 내 미생물수를 측정하였다. 각 주정으로 추출한 양파 추출물 5%의 농도로 급여하였을 때 대조군에 비해 체중이 유의적으로 낮은 수준을 나타내었으나(p<0.05) 사료섭취량은 증가함을 나타내었다. 실험동물 마우스 소장의 무게와 길이는 양파 껍질추출물 급여에 따른 유의적인 변화는 보이지 않았으나 소장 융모의 길이는 대조군보다 유의적으로 증가함을 나타내었다. 총균수, Cl.perfringenes와 E.coli는 5%의 농도로 양파껍질 주정 추출물을 처리했을 때 유의적으로 감소함을 나타내었으나 젖산균은 증가함을 나타내었다. 이러한 결과는 추후 부가적인 추가 연구가 필요하겠지만 70%와 95%의 주정으로 추출한 양파껍질 추출물을 5% 수준으로 이용하면 체중조절 첨가제로서 그리고 장의 건강을 증진시키기 위한 첨가제로 사용할 수 있는 잠재성이 있는 것으로 기대된다.

• 청정기술
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• 제20권2호
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• pp.189-201
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• 2014

합성가스를 생산하기 위한 부분산화, 이산화탄소 리포밍, 메탄에 의한 산화$CO_2$ 리포밍 공정들은 니켈 하이드로탈사이트($Ni_{0.5}Ca_{2.5}Al$) 촉매를 이용하여 수행되었고 안정한 이중층 구조를 형성시키기 위한 금속지지체(Mg, Ca)의 영향에 대해서도 다양한 연구가 진행되었다. 지지체전구물질(Mg, Ca)에 따라 메탄 리포밍의 안정성은 활성니켈이온과 지지체금속이온 사이의 결합강도차이에 의해 영향을 받는다. Ni-Mg-Al 구성체는 가장 안정한 하이드로탈사이트 이중층 구조이지만 Ni-Ca-Al 구성체는 그렇지 않다. 이산화탄소 리포밍 장기테스트에서 Ni-Mg-Al 촉매는 약 100시간 동안 80%의 효율을 유지하면서 탁월한 안정성을 보였지만 Ni-Ca-Al 촉매는 반응초기에 불활성화됨을 확인할 수 있었다. 활성금속 Ni과 지지체 Mg-Al 사이의 결합강도를 확인하기 위해 승온 환원(temperature-programmed reduction, TPR) 분석을 시행하였다. 이를 통해 Ni-Mg-Al 촉매가 Ni-Ca-Al 촉매보다 Ni의 환원온도가 더 높음을 확인할 수 있었다. $Ni_{0.5}Ca_{2.5}Al$ 촉매는 가장 높은 초기반응성을 보였지만 코크형성으로 인해 반응성이 빠르게 감소하였다. 결론적으로 $Ni_{0.5}Ca_{2.5}Al$ 촉매가 코크형성에 대한 강한 저항성을 갖고 있기 때문에 다른 촉매들보다 높은 반응성과 안정성을 갖는 것으로 보여진다.

• 공업화학
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• 제27권1호
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• pp.92-100
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• 2016

플라즈마와 선택적 촉매환원법이 결합된 복합공정을 이용하여 저온에서의 질소산화물($NO_x$) 저감에 대해 조사하였다. 플라즈마와 촉매가 직접 상호작용을 할 수 있도록 촉매 충진층에서 플라즈마가 생성되도록 하였다. 반응온도, 촉매의 형태, 환원제인 n-헵테인의 농도, 산소함량, 수분함량 및 에너지밀도의 변화가 $NO_x$ 전환효율에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 반응온도 $250^{\circ}C$, 에너지밀도 $42J\;L^{-1}$ 조건에서, 복합공정의 $NO_x$ 전환효율은 선형의 Ag 촉매($Ag\;(nanowire)/{\gamma}-Al_2O_3$)와 구형의 Ag 촉매($Ag\;(sphere)/{\gamma}-Al_2O_3$)를 사용한 경우에 각각 83%와 69%로 나타났으며, 플라즈마를 결합하지 않았을 때는 같은 조건에서 선형의 Ag 촉매를 사용해도 약 30%의 낮은 $NO_x$ 전환효율을 보였다. 플라즈마에 의한 촉매의 성능 향상은 플라즈마의 산화작용에 의해 NO가 반응성이 우수한 $NO_2$로 전환되고, n-헵테인이 부분 산화되어 환원력이 우수한 중간생성물을 발생시켜 선택적 환원반응을 촉진시켰기 때문이다. 에너지밀도의 증가에 따라 $NO_x$ 전환효율이 증가하는 경향을 보였으며, n-헵테인의 농도를 증가시킬수록 $NO_x$ 전환효율이 높아졌으나 $C_1/NO_x$ 비가 5 이상이 되면 더 이상 $NO_x$ 전환효율이 증가되지는 않았다. 수분은 $NO_x$와 경쟁흡착 관계에 있으므로 $NO_x$ 전환효율에 큰 영향을 미치며, 수분함량이 높을 경우 $NO_x$ 전환효율이 감소하는 현상을 보였다. 산소농도가 3~15%로 증가할수록 $NO_2$ 및 부분 산화 탄화수소의 생성 촉진으로 $NO_x$ 전환효율이 향상되었으며, 특히 낮은 에너지 밀도에서 $NO_x$ 전환효율 차이가 큰 것으로 나타났다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제9권2호
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• pp.93-102
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• 2003

본 연구에서는 충전 재료의 악취흡착 능력을 구명하기 위하여 흡착능력 실험용 칼럼을 설계하고 제작하였으며, 제작되어진 칼럼으로 단일 충전재와 혼합충전재에 대하여 악취흡착 능력 실험을 수행하였다. 그리고 선발된 충전재의 악취제거 미생물균주의 정착성을 구명하기 위한 정착실험을 수행하였으며, 선발된 혼합충전재에 악취제거 미생물균주를 접종하여 악취제거 성능실험을 수행하였다. 그 연구 결과는 다음과 같다. 1. 악취흡착, 제거실험용 실험실용 Biofilter system을 설계, 제작하였으며 충전 칼럼은 설계시의 설정과 같이 내부압력과 기밀성은 문제점이 없는 것으로 나타났다. 2. 단일충전재는 암모니아 180 ppm과 황화수소 20 ppm의 악취가스에 대하여 단위체적당 악취가스 제거량은 각각 왕겨는 0.054 $\ell/\textrm{cm}^3$, 0.016$\ell/\textrm{cm}^3$, 볏짚은 0.01$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.04$\ell/\textrm{cm}^3$, 코코넛은 0.158$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.010$\ell/\textrm{cm}^3$, 펄라이트는 0.014 $\ell/\textrm{cm}^3$, 0.020$\ell/\textrm{cm}^3$, 하이로드볼은 0.004$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.003$\ell/\textrm{cm}^3$, 소나무수피는 0.112$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.015 $\ell/\textrm{cm}^3$,로 나타났으며, 혼합충전재는 암모니아 200 ppm과 황화수소 20 ppm의 악취가스에 대하여 단위체적당 악취가스 제거량은 각각 혼합재료 1은 0.045$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.014$\ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 2는 0.079$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.016$\ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 3은 0.123$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.017$\ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 4는 0.031$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.015 $\ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 5는 0.055$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.016$\ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 6은 0.111$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.020$\ell/\textrm{cm}^3$,로 나타났다. 3. 단일충전재의 악취흡착 능력은 실험결과 암모니아는 코코넛, 소나무수피, 왕겨에서 흡착 능력이 우수하게 나타났으며, 황화수소는 펄라이트, 왕겨, 소나무수피에서 상대적으로 우수한 것으로 나타났으며, 혼합충전재는 암모니아의 경우 코코넛과 펄라이트의 비율이 7：3인 혼합 재료 3번과 소나무수피와 펄라이트의 비율이 7：3인 혼합 재료 6번에서 다른 혼합 재료에 비하여 우수한 것으로 나타났다. 4. 코코넛과 소나무수피의 경우 암모니아 가스에 대한 흡착 능력은 거의 비슷한 것으로 사료되며, 코코넛의 경우 전량을 수입에 의존하고 있다는 점에서 국내 조달이 용이하며, 구입 비용도 적게 소요되는 소나무수피를 사용하는 것이 경제적이라고 사료된다. 5. 마지막으로 악취제거 미생물균주를 접종한 소나무수피 50%와 펄라이트 30%의 혼합재료를 24시간 동안 장기간 운전 실험을 수행한 결과 암모니아 99.06%, 황화수소 96.61%의 제거 효율을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권11호
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• pp.1213-1221
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• 2006

본 연구에서는 혐기성 암모늄 산화(ANAMMOX)반응을 유도하기 위해 양조폐수를 처리하는 메탄 생성 반응조의 입상 슬러지를 혐기성 반응기에 식종하였다. 암모니아성 질소($NH_4^+-N$)와 아질산성 질소($NO_2^--N$)를 1:1의 비율로 인공폐수를 조제하여 반응조를 운전하였다. 실험기간은 반응기의 유입 질소농도 조건에 따라 3개의 phase로 구분하였다. 각 phase별 유출수의 질소농도, COD, 알칼리도, 발생 가스 조성을 측정하여 처리효율을 평가하였다. Phase 1에서는 유입 $NH_4^+$-N $NO_2^-$-N를 각각 1.91 $gN/m^3{\cdot}d$부터 14.29 $gN/m^3{\cdot}d$까지 점차 높였으며 Phase 2에서 각 질소의 부하를 23.81 $gN/m^3{\cdot}d$, Phase 3에서는 19.05 $gN/m^3{\cdot}d$로 하여 운전하였다. 아질산성 질소($NO_2^-$-N)는 전 기간에 걸쳐 99%까지 제거 되었으며, 암모니아성 질소($NH_4^+-N$)의 제거율은 각 phase별로 변동폭이 높았으며 이 중 Phase 2에서 최대 75%까지 제거되었다. 한편 각 phase별 반응조의 미생물 군집 변화는 16s rDNA방법을 이용하여 분석하였다. 입상 슬러지의 접종 초기인 Phase 1의 경우 메탄생성이 일정하게 유지되었으며 메탄균과 탈질균이 공존하였다. Phase 2의 경우 아질산성 질소($NO_2^--N$)와 암모니아성 질소($NH_4^+-N$)의 제거율이 각각 99%와 75%까지 증가하였으며 이 때 ANAMMOX균의 존재가 확인되었다. Phase 3의 경우 외부 공기 유입으로 인하여 암모니아성 질소(NH4+-N)의 제거율은 급격히 감소하였으나 미생물 군집 중 여전히 ANAMMOX균이 관측되었다.