• KSBB Journal
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• 제14권6호
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• pp.672-676
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• 1999

캡슐고정화 Aspergillus niger를 이용하여 산소공급이 구연산의 생산에 미치는 영향을 조사하였다. 칼슘알지네이트 캡슐에 고정화된 A. niger는 배양중 성장하여 2일 후에는 균사가 캡슐막을 뚫고 나왔으며 배양 8일 후에는 균사가 캡슐전체를 뒤덮었다. 배양액중의 질소원이 충분하거나 산소가 부족한 경우 균사가 느슨해졌다. 일정한 성장용액의 양에 미생물고정화 캡슐의 양이 많이 투입될 수록 구연산의 생산량은 감소하였다. 플라스크 배양의 경우 부피산소전달계수($K_La$)가 1.8 $hr^{-1}$에서 2.55 $hr^{-1}$로 증가하면 미생물의 성장속도는 증가하지만 구연산의 생산량에는 큰 영향이 없었다. 축중심 공기 부양반응기 내에서의 산소전달 속도증가 ($K_La=150hr^{-1}$)는 미생물의 성장속도는 크게 촉진시켰지만 구연산의 생산량은 오히려 감소시켰다. 그러나 중심축 공기 부양반응기내에서 성장배지 중의 질소원 농도를 감소시키면 플라스크 배양의 생산량보다 약 40%이상 증산할 수 있었다. 뿐만 아니라 최대생산량을 얻는 최적 발효기간도 3일 정도 단축시킬 수 있었다. 캡슐고정화 미생물의 성장이나 구연산 생산량은 중심축 공기 부양반응기의 구조변화에 큰 영향을 받지 않았다.

• 한국음향학회지
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• 제23권7호
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• pp.497-502
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• 2004

Poly (sodium 4-styrenesulfonate) 수용액에 대한 3 MHz의 초음파 음속측정과 0.2-2.2 MHz의 범위에 대한 흡수계수를 측정하였다. 음속은 펄스법을 사용하여 농도 5-25 wt%, 온도 10-90 ℃에 대하여 측정한 결과, 농도 25, 20, 15, 10, 5 wt%에 대한음속의 최대치 온도는 각각 55, 59, 63, 67, 71 ℃이였다. 흡수계수측정은 광 회절 초음파공명법을 사용하여 농도 5-25 wt%, 20 ℃에서 행하였다. 그 결과, 200 kHz부근에서 고분자 chain의 부분운동에 의한 완화현상을, 1 MHz 부근에서는 술폰기 (SO₃)의 proton의 전이에 의한 완화현상을 각각 관측하였다. 흡수계수와 점성은 농도와 함께 증가하였으나 온도증가에 대해서는 감소하였다.

• 한국수산과학회지
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• 제36권3호
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• pp.254-262
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• 2003

Effect of the air distributor pore size for the removal of aquacultural waste, such as protein, total suspended solids (TSS), chemical oxygen demand (COD), turbidity and total ammonia nitrogen (TAN) from sea water was investigated by using foam separator. With the increase of pore size of air distributor, removal rates and efficiency of protein decreased. Removal rate by commercial air stone was in the range between the removal rates by G2 and G4 sintered glass discs. Within the range of pore size distributor from Gl to G4, the removal efficiency of protein were ranged from 21 to $42\%.$ The changes of removal rates and efficiencies of TSS, COD and turbidity were similar to proteins. TAN was removed by stripping. The pore size of air distributor for a higher overall oxygen mass transfer coefficient and saturation efficiency provided the condition for higher protein removal rate. Also the foam separator could be used as an aerator.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권2호
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• pp.159-165
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• 1999

Experimental studies have been performed to observe the basic phenomena of waste bed combustion in MSW incinerator. A reduced scale apparatus was utilized to simulate the combustion behavior in real plant with 1-dimensional transient behavior at the experimental setup, which uses wet cubic wood with ash content as simulated waste. LHV (lower heating value) of solid fuel, fuel particle size and flow rate of combustion air were taken as important parameters of the bed combustion. For the quantitative analysis, FPR (flame propagation rate), TBT (total burn-out time) and PBT (particle burn-out time) was defined. LHV represent the capability of heat release of the fuel, so that a higher LHV results in faster reaction rate of the fuel bed, which is shown by higher FPR. Fuel particle size is related with surface area per unit mass as well as heat and mass transfer coefficient. As the particle size increases the FPR decreases owing to decreasing specific surface area. Air injection supplies oxygen to the reaction zone. However oversupply of combustion air increases convection cooling of the bed and possibly extinguishes the flame.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제3권4호
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• pp.292-297
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• 1993

Aspergillus niger No. PFST-38 was grown on complex media in 30L agitated fermentors at various aeration rates and stirrer speeds. We could correlate the mixing time as a function of the Reynolds number and the apparent viscosity, as follows. ${\theta}_M=2.95\;\NRe^{-0.52},\;{\theta}_M=1.88\;{\eta_a}^{0.57}$ Also, the effects of the apparent viscosity (${\theta}_a$), the impeller rotational speed (N), the air flow rate ($V_s$), and the mixing time (${\theta}_M$) on the oxygen transfer coefficient, $K_L a$ were determined experimentally, and equated as follows. $K_La=12.04N^{0.88}Vs^{0.71}{n_a}^{-0.83},\;K_La=30.2N^{0.88}Vs^{0.71}{\theta_M}^{-1.45}$ $K_La$ increased as the agitation speed and the air flow rate increased. The rate of $K_La$ increase was dependent more on the rotational speed of impeller than on the air flow rate. The glucoamylase production increased with the increase of the agitation speed upto at 500 rpm and increased with the increase of air flow rate upto at 1.0 vvm. The values calculated from the above equation confirmed that the experimental maximum production of glucoamylase was achieved when the $K_La$ and the apparent viscosity of the broth were $260\;hr^{-1}$ and 1800 cps, respectively.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.569-575
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• 2020

본 연구에서는 선박 전원용 연료전지 시스템 모델을 개발하여 순수한 산소를 공급하여 진행한 실험 결과의 비교를 통하여 연료전지 시스템 모델을 검증하였다. 검증된 모델을 활용하여 공기 압축기를 사용하여 공기를 공급할 경우에 대하여 산소를 공급한 경우와의 연료전지 출력 특성을 비교 검토하였다. 또한, 연료전지 시스템의 열물성치 변화가 스택의 출력에 어떠한 영향을 미치는지에 관하여 검토하였다. 그 결과 본 연구의 실험 범위에서 캐소드 공급 가스로 순수한 산소를 공급한 경우의 모델링을 통한 계산 결과와 실험 결과는 전 부하 영역에서 거의 동일한 전압 및 출력을 얻을 수 있었다. 560 A의 일정한 부하에서 캐소드 공급용 산소를 대신하여 공기를 공급한 경우 각각의 스택 전압은 약 14 V, 스택 출력은 약 8 kW, 스택 효율은 약 3 % 및 전체 시스템 효율은 8 % 정도 낮아짐을 알 수 있었다. 본 연구에서 검토한 열물성치 중에서 스택에 대한 냉각수의 열전달 계수가 스택의 출력에 가장 큰 영향을 미침을 알 수 있었다.

• 한국수산과학회지
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• 제25권4호
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• pp.301-306
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• 1992

초산발효능이 강하고 강호기성균인 Acetobacter aceti균의 초산발효에 있어서 교반과 통기속도를 달리했을 때의 발효에 미치는 경향을 요약하면 다음과 같다. 1) 교반 및 통기를 달리했을 때에 균의 증식, 산생성 및 기질소비는 상당한 차이가 있었으며 배양 48시간에 균체는 정체기에 도달하였다. 2) Acetobacter aceti균의 산 발효경향은 증식관 연형이었다. 3) 통기속도는 1v/v/M일 때, 교반속도 700, 500 및 300rpm에서의 최대비증식원도는 각각 $3.97\times10^{-2},\;3.82\times10^{-2}$ 및 $2.04\times10^{-2}\;hr^{-1}$이었으며, saturation constant(Ks)는 61.4, 64.6 및 69.4mg/ml, 그리고 효소이동용량계수는 각각 0.9337, 0.4468 및 $0.1701min^{-1}$이었다. 4) 교반속도 500rpm일 때, 통기속도 1.25, 1.00 및 0.75v/v/M에서의 최대비증식속도는 각각 $3.90\times10^{-2},\;3.82\times10^{-2}$ 및 $2.37\times10^{-2}\;hr{-1}$ saturation constant(Ks)는 63.4, 64.6 및 64.9mg/ml, 산소이동용량계수는 각각 0.4923, 0.4468 및$0.3509min^{-1}$다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제48권3호
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• pp.344-357
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• 2020

Streptococcus zooepidemicus 유래의 세포외 고분자물질인 히알루론산(hyaluronic acid) (HA)을 대량 생산하기 위해, 균주 개량, 생산배지 및 배양공정 개발에 관한 연구를 수행하였다. HA 고생산성 변이주를 선별하기 위해 약 99%의 사멸률을 보이는 ethylmethane sulfonate (EMS) 처리조건을 적용해서, 지속적인 random screening 방법으로 고생산성, 고안정성의 변이주들을 선별할 수 있었다. HA를 고농도로 생산하기 위해서는, 이 균주의 생화학 및 배양생리적 특성에 기반한 최적 배지개발이 필수적이라고 판단하여, one-factor-at-a-time (OFAT), full factorial design (FFD), steepest ascent method (SAM) 및 response surface method (RSM) (반응표면분석법)을 순차적으로 적용하여 통계적 배지 최적화 실험을 수행하였다. 최적 배지조성에서 플라스크 배양에 의한 HA 생산성은 5.38 g/l로서, 이전 배지(3.54 g/l)에 비해 약 52% 향상된 생산량을 얻을 수 있었다. 또한 선별된 우량균주와 최적화된 생산배지를 이용하여 5 L 발효조에서 배양공정 최적화 연구를 수행하였다. 이 균주의 생리학적 특성을 고려할 때, HA 생산성을 높이기 위해서는 (배양 중 HA 축적으로 인해 고점도를 띠는) 배양액으로의 충분한 용존산소 공급이 매우 중요한 요인인 것으로 판단되었다. 따라서 용존산소 공급과 밀접하게 관련있는 발효조의 교반시스템(교반 날개 종류, 크기 및 배치 등) 및 교반속도에 대한 최적화 연구를 수행하였다. 그 결과, 교반축 하부에는 Rushton turbine-type, 상부에는 marine-type의 확장된 교반날개(기존 대비 직경 1.3배 확장)가 설치된 경우, 450 rpm에서 강화된 혼합력과 충분한 용존산소 공급으로 인해 HA 생산성이 기존 플라스크 배양 대비 약 1.8배(9.79 vs. 5.38 g/l) 더 높은 것으로 확인되었다. 최종적으로 HA 배양공정의 scale-up 가능성을 확인하기 위해, pilot 규모의 50 L 발효조 배양을 최대 300 rpm의 교반속도에서 수행하였다. 처음으로 시도한 50 L 배양임에도 불구하고, HA 최대 생산성 면에서 볼 때, 5 L 발효조 결과와 거의 동일한 수준(98.5%) (9.11 vs 9.25 g/l)의 생산량을 얻을 수 있었다. 반면 지수기 성장단계인 배양 15시간까지의 50 L 배양의 HA 평균생산속도(r_p)는 0.46 g/l/hr로서 0.62 g/l/hr인 5 L 배양 대비 약 74% 정도에 머무는 것으로 나타났다. 따라서 생산 발효조의 scale-up 시, 생산균주의 전단응력 민감성(shear damage)을 함께 고려하면서, 산소전달계수(k_La)를 기반으로 하는 교반시스템에 대한 체계적인 연구가 진행된다면, HA 생산속도도 증가될 수 있는 긍정적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• KSBB Journal
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• 제17권3호
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• pp.241-246
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• 2002

오늘날 섬유 염색공정에서 발생하는 염색폐수로 인해 많은 문제점들을 야기한다. 염색폐수에는 난분해성의 EG, PVA, TPA, 여러 종류의 계면활성제가 포함되어 있어 완전하게 처리하기가 어렵다. 현재 일반적으로 사용하고 있는 물리화학적 처리와 활성오니공정의 처리성을 향상하기 위하여 jet-loop reactor (JLR)와 물리화학적 처리를 결합한 새로운 공정을 개발하였다. JLR의 부피산소전달계수는 air-lift 반응기에 비해 아주 우수하였다. 또한 좀더 효율적인 처리를 위하여 JLR에 활성탄 담체를 적용하여 (JLRAS) 실험하였다. 체류시간이 8시간일 때 BOD, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$, 색도 제거율은 각각 99, 86, 84, 83%로 우수하였다. JLRAS 성능은 $COD_{Mn}$의 부하 변동에도 아주 빠르게 회복되었다. 2차 물리화학적 응집처리의 최적 응집제로는 폴리황산제2철이며 130 mg/L 투입하였을때 $COD_{Mn}$과 색도의 제거율은 자각 85, 73%였다. 결론적으로 이 공정으로 난분해성의 많은 유기물을 효율적으로 처리할 수 있으며 운전비용도 감소시킬 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.373-373
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• 2009

Relative humidity, membrane conductivity and water activity are critical parameters of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) for high performance and reliability. These parameters are closely related with temperature. Moreover, the ideal values of these parameters are not always identical along the channels. Therefore, the cooling channel design and its operating condition should be well optimized along the all location of the channels. In the present study, we have performed a numerical investigation on the effects of cooling channels on performance of a PEMFC. Three-dimensional Navier-Stokes equations are solved with the energy equation including heat generated by the electrochemical reactions in the fuel cell. The present numerical model includes the gas diffusion layers (GDL) and serpentine channels for both anode and cathode gas flows, as well as cooling channels. To accurately predict the water transport across the membrane, the distribution of water content in the membrane is calculated by solving a nonlinear differential equation with a nonlinear coefficient, i.e., the water diffusivity which is a function of water content as well as temperature. Main emphasis is placed on the heat transfer between the solid bipolar plate and coolant flow. The present results show that local current density is affected by cooling channels due to the change of the oxygen concentration and the membrane conductivity as well as the water content. It is also found that the relative humidity is influenced by the generated water and the gas temperature and thus it affects the distribution of fuel concentration and the conductivity of the membrane, ultimately fuel cell performance. Unit-cell experiments are also carried out to validate the numerical models. The performance curves between the models and experiments show reasonable results.