• 유기물자원화
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• 제23권4호
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• pp.11-20
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• 2015

원지반에서의 저품위 석탄층의 생물학적 메탄 생산을 위한 기초연구를 수행하였다. 인도네시아산 갈탄을 시료로 이용하였으며, 조건을 달리하여 BMP(Biochemical Methane Potential) 실험을 수행하였다. 갈탄에 영양물질과 혐기성 슬러지만 제공한 경우, 온도(23, $30^{\circ}C$)나 석탄의 입자크기는 메탄가스 생산에 영향을 주지 않았다. 이는 가용한 용해성 유기물질이 낮기 때문이다. 외부탄소원으로 볏짚을 갈탄에 첨가한 후 BMP 실험을 수행하였으며, 60일간의 BMP 실험 후 볏짚 첨가에 의한 메탄가스 발생량은 94.4~110.4 mL/g VS이었다. BMP 실험 후 갈탄의 발열량은 볏짚 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 이는 볏짚의 혐기성 분해와 함께 갈탄의 분해가 이루어졌음을 의미한다. 따라서 원지반에서의 저품위 석탄층의 생물학적 메탄 생산의 초기 운전 시에 볏짚을 탄소원으로 사용할 수 있다.

• 유기물자원화
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• 제20권3호
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• pp.21-24
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• 2012

본 연구에서는 폐기물 자원화 공정에서 발생하는 음폐수를 UF 분리막을 결합한 혐기성 소화 파일럿 에서 처리하면서 혐기성 소화효율, 바이오가스 생산량과 운전인자를 도출하였다. 운전방식은 막내부에서 외부로 고액분리가 이루어지는 가압식이었으며, 투과 플럭스는 15∼20 LMH, 막간 차압은 $1{\sim}3 kgf/cm^2$였다. 분리막 운전은 직접순환방식으로 운전한 결과, 메탄조의 수질악화로 간접순환방식으로 운전하였다. 유입수의 TCOD 와 SCOD 는 각각 113 g/L, 62 g/L 이었고, 유출수의 TCOD 와 SCOD는 각각 25 g/L, 12 g/L 이었다. TCOD 및 SCOD 제거효율은 각각 77% 및 81%였다. 하지만 UF 공정을 추가했을 때는 제거효율이 93% 및 86%로 증가하였다.

• 유기물자원화
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• 제15권2호
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• pp.118-127
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• 2007

본 연구에서는 음식물류 폐기물의 탈리액을 이용하여 TS 농도를 변화시켜가면서 그 영향에 대하여 검토하였다. 산발효조와 메탄발효조가 연계되어진 $35^{\circ}C$의 중온소화조인 2상법 소화조(Dual digestion)에 의하여 TS 농도를 5%~10%까지 변화시켜 가면서 실험을 실시하였으며, 그 결과 원수의 투입 TS 농도가 7~8%일 때, 평균적인 제거효율 및 안정화를 나타냈으며 TS 농도 8%이후에는 대부분의 처리수 제거효율이 현저하게 감소하는 추세를 보였다. 반응조가 안정화한 단계에서 $0.3m^3/kg{\cdot}vs$이상의 가스발생량을 보였으며, 염분축적, pH상승의 등의 현상은 관찰되지 않았다. 본 연구를 통해서 음식물류 폐기물 탈리액의 혐기성소화에 있어서 TS 농도의 증가시 공정상에 처리 및 안정화에 미치는 영향이 있으나, TS 농도가 8%이상에서 그 영향이 큰 것으로 분석되었으며, 최종적으로 TS 농도를 8%이내에서 제어하면서 운전하는 것이 가장 효과적인 방법인 것으로 판단된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권5호
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• pp.585-591
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• 2014

To evaluate the potential utility of pretreatment of raw biomass with a complex microbial system, we investigated the degradation of rice straw by BMC-9, a lignocellulose decomposition strain obtained from a biogas slurry compost environment. The degradation characteristics and corresponding changes in the bacterial community were assessed. The results showed that rapid degradation occurred from day 0 to day 9, with a peak total biomass bacterium concentration of $3.3{\times}10^8$ copies/ml on day 1. The pH of the fermentation broth declined initially and then increased, and the mass of rice straw decreased steadily. The highest concentrations of volatile fatty acid contents (0.291 mg/l lactic acid, 0.31 mg/l formic acid, 1.93 mg/l acetic acid, and 0.73 mg/l propionic acid) as well as the highest xylanse activity (1.79 U/ml) and carboxymethyl cellulase activity (0.37 U/ml) occurred on day 9. The greatest diversity among the microbial community also occurred on day 9, with the presence of bacteria belonging to Clostridium sp., Bacillus sp., and Geobacillus sp. Together, our results indicate that BMC-9 has a strong ability to rapidly degrade the lignocelluloses of rice straw under relatively inexpensive conditions, and the optimum fermentation time is 9 days.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권2호
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• pp.270-279
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• 2014

Microbial community shifts, associated with performance data, were investigated in an anaerobic batch digester treating high-solid food waste under mesophilic conditions using, a combination of molecular techniques and chemical analysis methods. The batch process was successfully operated with an organic removal efficiency of 44.5% associated with a biogas yield of 0.82 L/g $VS_{removal}$. Microbial community structures were examined by denaturing gel gradient electrophoresis. Clostridium and Symbiobacterium organisms were suggested to be mainly responsible for the organic matter catabolism in hydrolysis and acidogenesis reactions. The dynamics of archaeal and methanogenic populations were monitored using real-time PCR targeting 16S rRNA genes. Methanosarcina was the predominant methanogen, suggesting that the methanogenesis took place mainly via an aceticlastic pathway. Hydrogenotrophic methanogens were also supported in high-solid anaerobic digestion of food waste through syntrophism with syntrophic bacterium. Microbial community shifts showed good agreement with the performance parameters in anaerobic digestion, implying the possibility of diagnosing a high-solid anaerobic digestion process by monitoring microbial community shifts. On the other hand, the batch results could be relevant to the start-up period of a continuous system and could also provide useful information to set up a continuous operation.

• 유기물자원화
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• 제24권2호
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• pp.59-66
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• 2016

본 연구는 음폐수를 대상으로 산발효와 메탄발효가 일체형으로 구성된 혐기성소화방식에 대한 경제적, 기술적 타당성 검토를 위함이며, 이를 위해 현재 운영 중인 24톤/일의 시설 운영현황 분석을 실시하였다. 실험 결과, 음폐수 내에 VS 기준 유기물 제거율은 73.7%로 분석되었으며, 바이오가스는 평균 $1,239m^3$/일($54.4m^3$/톤-투입음폐수)이 생산되었다. 일체형 소화조는 구조 특성상 분리형 2상 소화조 대비 설치 면적과 소요 열량이 각각 15.9%~47%, 11.6%~17.8%의 절감 효과가 있는 것으로 나타났다. 이상의 운전결과를 종합해보면, 분리형 소화 방식 대비 소요부지면적 축소, 시설비 절감 등의 이점이 기대되는 일체형 2상 혐기성소화 방식은 보다 상용화된 대형 플랜트로의 적용 타당성이 높을 것으로 판단된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권8호
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• pp.1235-1243
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• 2020

The use of microalgal biomass as feedstock for biofuels has been discussed for decades as it provides a sustainable approach to producing fuels for the future. Nonetheless, its feasibility has not been established yet and various aspects of biomass applications such as CO₂ biofixation should also be explored. Therefore, in this study, the CO₂ biofixation and lipid/carbohydrate production potential of Chlorella sp. ABC-001 were examined under various nitrogen concentrations. The highest biomass productivity and CO₂ biofixation rate of 0.422 g/l/d and 0.683 g/l/d, respectively, were achieved under a nitrogen-rich condition (15 mM nitrate). Carbohydrate content was generally proportional to initial nitrate concentration and showed the highest value of 41.5% with 15 mM. However, lipid content showed an inverse relationship with nitrogen supplementation and showed the highest value of 47.4% with 2.5 mM. In consideration as feedstock for biofuels (bioethanol, biodiesel, and biogas), the sum of carbohydrate and lipid contents were examined and the highest value of 79.6% was achieved under low nitrogen condition (2.5 mM). For lipid-based biofuel production, low nitrogen supplementation should be pursued. However, considering the lower feasibility of biodiesel, pursuing CO₂ biofixation and the production of carbohydrate-based fuels under nitrogen-rich condition might be more rational. Thus, nitrogen status as a cultivation strategy must be optimized according to the objective, and this was confirmed with the promising alga Chlorella sp. ABC-001.

• 대한환경공학회지
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• 제33권7호
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• pp.516-522
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• 2011

국내에서 운영중인 혐기성 소화조의 가장 큰 문제점은 낮은 소화효율이며, 이에 대한 원인은 낮은 유기물 투입농도, 소화조내의 낮은 교반 효율, 잉여슬러지의 난분해성 등이다. 본 연구에서는 혐기성 소화설비의 효율성을 높이기 위하여 기존의 혐기성 소화 시스템에 농축 및 교반, 오존 가용화 설비를 설치하고, 기존의 2단 소화조에서 단단소화조로 개선함으로서 소화효율 및 바이오가스의 발생량을 증대 시키고자 하였다. 이러한 개선을 통하여 농축시스템의 슬러지 농도는 2.6배 향상되었음을 확인하였으며, 농축효율은 3.0배 증가한 것으로 나타났다. 또한, 기계식 교반으로 사공간이 줄어들었음을 확인하였으며, 혐기성 소화조 내 소화가스 발생량도 평균 $193.8m^3$/일에서 평균 $386.0m^3$/일로 향상된 것을 확인하였다. 소화효율은 평균 47.6%에서 54.6%로 향상되어진 것으로 나타났으며, VS제거당 소화가스 발생량은 평균 $0.30Nm^3/kg$ VS removal에서 $0.42Nm^3/kg$ VS removal로 증대되어진 것으로 나타났다.

• Environmental Engineering Research
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• 제22권4호
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• pp.339-346
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• 2017

The objective of this study is the evaluation of the performance of a large-scale respirometer (LSR) of 17.7 L in the determination of the methane generation rate constant (k) values. To achieve this objective, a comparison between anaerobic (GB21) and LSR tests was conducted. The data were modeled using a linear function, and the resulting correlation coefficient ($R^2$) of the linear regression is 0.91. This result shows that despite the aerobic conditions, the biodegradability values that were obtained from the LSR test produced results that are similar to those from the GB21 test. In this respect, the LSR test can be an indicator of the anaerobic biodegradability for landfill waste. In addition, the results show the high repeatability of the tests with an average coefficient of variance (CV) that is lower than 10%; furthermore, the CV for the LSR is lower than that of the GB21, which indicates that the LSR-test method could provide a better representation of waste samples. Therefore, the LSR method allows for both the prediction of the long-term biodegradation potential in a shorter length of time and the reduction of the sampling errors that are caused by the heterogeneity of waste samples. The k values are $0.156y^{-1}$ and $0.127y^{-1}$ for the cumulative biogas production (GB21) and the cumulative oxygen uptake for the LSR, respectively.

• 유기물자원화
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• 제24권1호
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• pp.41-49
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• 2016

본 연구는 음식물류 폐기물 공공 자원화 시설 운영의 문제점과 제도 개선방안을 위하여 실시하였다. 기존 음식물류 폐기물 공공자원화 시설에 대한 실태조사를 통해 운영에 따른 문제를 분석하였으며, 이를 위하여 음식물류 폐기물의 발생량 및 자원화 현황, 공공 및 민간 자원화시설 현황, 전국의 주요 음식물류 폐기물 공공 자원화 시설의 실제 운영과정에서 나타난 문제점을 분석한 결과는 다음과 같다: 현재 국내 음식물류 폐기물의 분리 수거량은 약 97%인 것으로 나타났다. 그리고 대부분의 공공 자원화시설은 음식물류 폐기물의 자원화가 아닌 단순처리에 급급한 것으로 나타났으며 경제성도 없는 것으로 분석되었다. 특히, 바이오가스시설 대부분은 실시설계와는 달리 가스 생산량 및 수요량이 전혀 맞지 않는 것으로 나타났다.