• 한국미생물·생명공학회지
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• 제40권3호
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• pp.282-285
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• 2012

본 연구는 혐기성 소화조에서 바이오 가스 생산을 위한 바이오매스 자원으로서 Chlorella vulagaris와 Dunaliella salina의 이용능력을 확인하였다. 세포벽의 구조에 따라 전처리 후 용해성 물질의 수율이 영향을 받았는데, 이는 D. salina가 바이오 가스 생산 측면에서 C. vulgaris보다 좋은 후보라는 것을 보여준다. 혐기성 소화조에서 얻은 접종원으로부터 전처리하거나 전처리하지 않은 D. salina를 기질로서 메탄가스를 생산하는데 이용하였을 때 메탄 수율 측면에서 큰 차이가 없었다. 그러므로 D. salina는 높은 바이오매스 생산성, 단순한 전처리 필요성, 쉬운 바이오 가스전환 때문에 바이오 가스 생산을 위한 적합한 해조류 바이오매스이다.

• 공업화학
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• 제23권2호
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• pp.125-130
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• 2012

현재 화석연료사용의 급증으로 인한 지구온난화와 자원고갈의 문제가 전세계적으로 크게 대두되어지고 있다. 이를 해결하기 위해 세계적으로 재생 가능한 바이오매스의 개발에 관심을 기울이고 있다. 바이오가스는 다양한 바이오매스로부터 생산된 기체상태의 연료로 전력생산 및 기존 난방용 연료와 자동차연료로 대체할 수 있는 친환경적 석유대체연료이다. 우리나라의 유기성폐기물은 발생량의 상당부분을 차지하는 음식물쓰레기와 가축분뇨는 매년 증가 추세에 있으며, 유기성폐기물에서 발생하는 가스는 60% 이상의 고농도 메탄을 함유하고 있다. 이를 에너지원으로 이용할 경우 에너지의 효율적 이용에 큰 효과를 기대할 수 있다. 본 논문에서는 국내 신재생에너지로서 바이오가스의 현황을 살펴보고자 한다.

• Environmental Engineering Research
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• 제24권1호
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• pp.38-44
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• 2019

The Biochemical Methane Potential (BMP) of fresh leachate and domestic wastewaters codigestion was determined by laboratory Bach Tests at $35^{\circ}C$ over a period of 90 d using a wide range of leachates volumetric ratios from 0% to 100%. To simulate wastewaters plant treatment step, all the ratios were first air stripped for 48 h before anaerobic incubation. The kinetic of biogas production was assessed using modified Gompertz model and exponential equation. The results obtained showed that cumulative biogas production was insignificant in the case of wastewaters monodigestion while the codigestion significantly improves the BMP. Air stripping pretreatment had positive effect on both ammonium concentration and volatiles fatty acids with reduction up to 75% and 42%, respectively. According to the Modified Gompertz model, the optimal anaerobic co-digestion conditions both in terms of maximal biogas potential, start-up period and maximum daily biogas production rate, could be achieved within large leachate volumetric ratios from 25% to 75% with a maximum BMP value of 438.42 mL/g volatile solid at 50% leachate ratio. The positive effect of codigestion was attributed to a dilution effect of chemical oxygen demand and volatile fatty acid concentrations to optimal range that was between 11.7 to $32.3gO_2/L$ and 2.1 to 7.4 g/L, respectively. These results suggested that the treatment of fresh leachate by their dilution and co digestion at wastewaters treatment plants could be a promising alternative for both energetic and treatment purposes.

• 유기물자원화
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• 제26권2호
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• pp.95-103
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• 2018

바이오가스 이용 최적화를 위해 탈황 및 제습 전처리시설 가이드라인으로 $H_2S$ 농도는 철염으로 처리가능한 150 ppm으로 설정하고, 제습은 발전기 운전 적정수분 값이며 EU회원국에서 바이오가스 활용 시 적용하는 상대습도 60 %로 설정하였다. 국내 바이오가스 평균 온도인 $31^{\circ}C$에서 상대습도 60 %으로 적용한다면 노점온도 $22^{\circ}C$, 절대습도 $20.57g/m^3$으로 나타낼 수 있으며, 전처리 설비가 적절히 가동된다면 가이드라인에 만족하여 바이오가스의 이용이 최적화 될 것으로 사료된다. 바이오가스 이용 최적화를 위해 발전기 설비 가이드라인을 설정하고자 하였다. 바이오가스 적정 이용량으로는 전체 가스 발생량의 90 % 이상을 이용해야하며, 발전기 시설의 용량은 여유율을 10~30 %로 설정해야 한다. 발전기에 유입가스의 압력을 균등화하기 위해서는 가스 균등조(buffer tank)를 설치하며, 발전실 평균온도는 $45^{\circ}C$이하로 유지한다. 소화조에서 일정한 메탄농도로 가스가 생성되지 않아 효율이 저하되므로 메탄농도에 변화에 따른 공기연료비 제어시스템을 설치가 요구된다. 본 연구에서는 유기성폐자원의 바이오가스 생산 및 이용을 최적화를 위해 현장시설의 정밀모니터링과 시설별 에너지수지를 분석하고, 현장문제 해결방안에 대해서 조사하여 전처리시설 및 발전기 등의 설계 및 운전 가이드라인을 제시하고자 한다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권1호
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• pp.104-111
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• 2011

In order to assess the performance of co-digester using pig slurry and food waste at the farm scale biogas production facility, the anaerobic facility that adopts the one-stage CSTR of 5 $m^3\;day^{-1}$ input scale was designed and installed under the conditions of the OLR of 2.33 kg $m^3\;day^{-1}$ and HRT of 30 days in an pig farmhouse. Several operation parameters were monitored for assessment of the process performance. The anaerobic facility was operated in three stages to compare the performance of the anaerobic co-digester. In the Stage I, that was fed with a mix of pig slurry to food waste ratio of 7:3 in the input volume, where input TS content was 4.7 (${\pm}0.8$) %, and OLR was 0.837-1.668 kg-VS $m^3\;day^{-1}$. An average biogas yield observed was 252 $Nm^3\;day^{-1}$ with methane content 67.9%. This facility was capable of producing an electricity of 626 kWh $day^{-1}$ and a heat recovery of 689 Mcal day-1. In Stage II, that was fed with a mixture of pig slurry and food waste at the ratio of 6:4 in the input volume, where input TS content was 6.9 (${\pm}1.9$) %, and OLR was 1.220-3.524 kg-VS $m^3\;day^{-1}$. The TS content of digestate was increased to 3.0 (${\pm}0.3$) %. In Stage III, that was fed with only pig slurry, input TS content was 3.6 (${\pm}2.0$) %, and OLR was 0.182-2.187 kg-VS $m^3\;day^{-1}$. In stage III, TS and volatile solid contents in the input pig slurry were highly variable, and input VFAs and alkalinity values that affect the performance of anaerobic digester were also more variable and sensitive to the variation of input organic loading during the digester operation. The biogas produced in the stage III, ranged from 11.3 to 170.0 $m^3\;day^{-1}$, which was lower than 222.5-330.2 $m^3\;day^{-1}$ produced in the stage II.

• 유기물자원화
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• 제18권3호
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• pp.50-59
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• 2010

본 연구에서는 고농도 유기성 폐기물인 음폐수와 돈분뇨를 혐기성 소화조(KH-ABC)에서 병합처리하여 대체 에너지원인 바이오가스를 생산하는 바이오가스 Pilot Plant의 성능을 검증하고 평가하였다. 그리고, 혐기성 소화 공정의 독성물질에 대한 저해 여부 가능성 및 소화액의 액비 활용 가능성에 대하여 살펴보았다. 원료 투입량, 수리학적 체류시간, 원료 배합비율(음폐수와 돈분뇨의 혼합비율) 등 운전조건의 변화에 따른 유기물(VS) 분해율, 바이오가스 생산량 및 메탄농도 등을 분석한 결과 원료의 유기물부하가 증가($1.2{\sim}2.0kg-VS/m^3{\cdot}d$)함에 따라 투입 유기물 당 바이오가스 생산량은 $0.60{\sim}0.69m^3/kg-VS_{input}$로 증가하는 경향을 보였다. 특히 원료투입량 $6m^3$/일, 원료배합비율 음폐수:돈분뇨=4:6, 수리학적 체류시간(HRT) 25일의 조건에서 유기물 분해율 70%, 바이오가스 생산량 $220m^3$/일, 메탄농도 64%로 비교적 높은 성능을 나타냈다. 그리고, 소화액을 분석한 결과 혐기성 소화공정에 저해 작용을 유발하는 양이온 및 중금속 등의 독성물질은 기준농도 이하로 존재하였으며, 소화액(원료배합비율 음폐수:돈분뇨=3:7)은 액비 활용기준인 비료공정규격을 만족하였다.

• Environmental Engineering Research
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• 제8권3호
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• pp.107-115
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• 2003

• 한국가스학회지
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• 제15권5호
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• pp.25-30
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• 2011

바이오가스는 Biomass, 유기성 폐기물 등의 혐기소화 공정을 통해 얻을 수 있는 대표적인 신재생연료로 저발열량에도 불구하고 탄소중립적인 특성이 있기 때문에 이를 엔진에 적용하여 에너지를 생산하고자 하는 노력이 계속되어왔다. 바이오가스는 원료의 종류 및 혐기소화 공정 조건에 따라 그 연료 조성이 달라질 수 있는데, 이러한 조성 변화는 엔진 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 이번 연구에서는 다양한 발열량을 갖는 바이오가스를 연료 내 불활성가스 비율을 변화시켜 모사하고 이를 이용하여 바이오가스 내 불활성가스 비율의 변화, 즉 발열량의 변화가 엔진 성능 및 배기 특성에 주는 영향을 파악하였다. 실험결과로 각 불활성가스 함량에 따른 최적 점화시기를 결정하였으며, 발열량 변화가 엔진 출력, 효율, 배기 성능에 미치는 영향을 제시하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제29권2호
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• pp.197-205
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• 2010

돈분 슬러리를 이용한 혐기성 소화과정에서 유기물 농도 및 식종슬러지의 식종비율, 소화조의 혼합강도 등의 최적 실험조건을 도출하고, 돼지의 성장에 따른 사료 급여 특성과 분뇨의 성상이 바이오가스 발생에 미치는 영향을 관찰하였다. 식종슬러지 비율 50%와 TS 농도 1% 수준에서 메탄함량은 45%이었고, 유기물 함량이 3~7 %로 증가할수록 메탄가스 함량도 증가되었다. 반응조의 혼합강도에 따른 총 누적가스 발생량은 식종슬러지의 식종비율에 따른 영향은 관찰되지 않았고, TS 농도 3%와 5%에서 혼합강도를 증가시켰을 때(80 $\rightarrow$ 160 rpm) 바이오가스 발생량도 증가되었다. 돈분폐수의 혐기소화 실험시 바이오가스를 회수하고자 하는 최적의 운전 조건은 투입되는 TS 농도 3~5% 정도의 유기물 농도와 50% 수준의 식종슬러지의 식종비율 그리고 반응조의 적절한 교반강도(120 rpm) 따라 결정될 수 있다. 돈분뇨 종류에 따른 가스발생량은 분만돈 분뇨의 바이오 가스 발생량이 높았고, gas 발생의 peak(20일)도 짧게 나타나 분해율이 가장 좋은 것으로 나타났다. 돼지의 사육 및 소비 형태에 따라 돼지의 사육 환경이 변화되며, 투입되는 사료의 급여 특성도 달라져 바이오가스 발생 특성도 차이가 있는 것으로 나타났다.

• 한국환경농학회지
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• 제26권1호
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• pp.1-6
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• 2007

본 연구에서는 바이오가스의 연소엔진을 이용한 에너지 전환시에 발생되는 $NO_x$와 CO의 배출특성을 분석하고 나아가 배출계수를 산정하고자 하였다. 바이오가스의 주성분인 메탄을 70%로 한 합성가스를 이용하여 실험한 결과 연소엔진의 표준상태에서 $NO_x$와 CO가 각각 4 ppm과 100 ppm의 배출농도를 나타내었고, 이는 1.29g/MMBtu와 30.86 g/MMBtu의 배출계수 값을 산정할 수 있었다. 바이오가스의 주성분인 메탄을 60%로 한 약간의 과잉공기의 상태에서는 $NO_x$와 CO가 각각 2 ppm과 200 ppm의 배출농도를 나타내었고, 이는 정격 조건에 비해 투입열량이 적어져 연소온도의 저하로 인하여 열적 반응에 의해 생성되는 $NO_x$는 줄고, CO는 증가함을 알 수 있었다. 미국 EPA의 배출계수를 비교하기 위하여 투입된 연료의 열량을 기준으로 비교해 볼 때 본 연구의 결과가 $NO_x$의 경우 근사한 값을 보여 주었고, 이는 국내 바이오 가스 연소시의 오염배출계수로 잘 적용 가능함을 보여 주었다. 본 연구에서 사용한 가스엔진이 오염배출 측면에서 대기 환경보전법상의 배출 허용기준 내에서 가동됨을 알 수 있었고, 가동조건에 따라 연소온도를 증가시킴으로서 CO의 발생을 저감시킬 수 있으리라 사료된다.