• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.164-170
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• 2007

The Tancheon wastewater treatment plant(WWTP) in Seoul using anaerobic digestion to reduce the outlet sludge produces anaerobic digester gas which contains 65% $CH_4$ and 35% $CO_2$. The gas purification equipment was installed and operated to use Anaerobic Digester Gas(ADG) as a fuel for molten carbonate fuel cell(MCFC). The processes consist of the desulfurizer and the adsorption tower to remove $H_2S$ and siloxane in the gas. The gas purification equipment removed virtually over 95% of $H_2S$ and over 99% of siloxane. Results has demonstrated that the fuel cell can produce electrical output and hot water with negligible air emissions of CO, NOx and $SO_2$. The site provides the first opportunity in Korea for demonstrating Molten carbonate fuel cell(MCFC) which the digester gas was applied to the fuel gas.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제35권1호
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• pp.53-63
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• 2010

The performance of two serial completely stirred tank reactors (CSTRs) for treatment of swine manure (SM) with Chinese cabbage silage (CCS) was studied. The two CSTRs of 41 liters each were connected in series and first reactor was fed swine manure with Chinese cabbage silage in 3:1 proportion by VS basis. The FOS/TAC, methane content (%) and pH were utilized as the parameters for the digester stability control. The FOS/TAC value was found to be effective indicator for instant digester condition. The stability of reactors can be obtained with the FOS/TAC value up to 1.0 with accumulation of FOS value below 10,000 mg/L. Material exchange method was effective in transferring the excess volatile fatty acids (VFA) from the first reactor to the second one and maintaining stability in both the reactors. The biogas yield and the methane yield was 0.55-0.61 and 0.41-0.42 L/g VS fed, respectively, at organic loading rate (OLR) of 2.2-2.6 g VS/L with total HRT of 32 days.

• 유기물자원화
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• 제26권4호
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• pp.53-61
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• 2018

혐기성소화(AD)는 폐활성슬러지의 유기물함량을 바이오가스로 전환할 수 있는 가장 널리 이용되는 공정 중 하나이다. 그러나 현재 전통적인 혐기성소화에 의한 실제 메탄수율은 이론적인 최대 메탄수율에 미치지 못하기 때문에 메탄수율을 높일 수 있는 방안의 지속적인 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 폐활성슬러지로부터 메탄수율을 높이기 위해 생물전기화학 혐기성소화조를 이용하여 혐기성소화슬러지와 생슬러지의 혼합비율(3:7, 5:5)에 따른 메탄수율 및 유기물제거 효율에 미치는 영향에 관하였다. 그 결과 생물전기화학 혐기성소화 슬러지의 혼합비가 3:7과 비교하여 5:5일 때 가장 높은 메탄수율 294.2 mL $CH_4/L$(0.63배 증가)과 52.5%(7.5% 증가)로 유기물제거효율을 가지는 것으로 나타났으며 pH, 알칼리도와 VFAs의 농도도 안정적으로 유지되었다. 이러한 결과는 혐기성소화 슬러지의 혼합비의 증가는 생물전기화학 혐기성소화조의 안정적인 성능유지를 위해 효과적인 것으로 나타났다.

• 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.

• 한국물환경학회지
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• 제26권5호
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• pp.754-760
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• 2010

This study was carried out not only to evaluate optimal operating condition to increase biogas production, but also to estimate feasibility of renewable energy from anaerobic digester of sewage sludge. Semi- continuous Fed and Mixed Reactors (SCFMRs) were operated in various condition to quantify the reactor variables. The result of SCFMR operation showed that the biogas productivity and total volatile solids (TVS) removal of total solids (TS) 4% reactor at hydraulic retention time (HRT) 20 days with Organic Loading Rate (OLR) of $1.45kg/m^3-d$ were $0.39m^3/m^3-d$ and 26.7%, respectively which was two times higher than that of TS 2.5% reactor. Consequently the daily biogas production of $20,000m^3$ would be possible from the total volume of $52,000m^3$ of anaerobic digesters of the municipal wastewater treatment plant in D city. In feasibility study for the Biogas utilization, combined heat and power system (CHP) and CNG gasification were examined. In case of CHP, the withdrawal period of capital cost for gas-engine (GE) and micro gas-turbine (MGT) were 7.7 years and 9.1 years respectively. biogas utilization as Clean Natural Gas (CNG) shows lower capital cost and higher profit than that of CHP system. CNG gasificaion after biogas purification is likely the best alternative for Biogas utilization which have more economic potential than CHP system. The withdrawal period of capital cost appeared to be 2.3 years.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제29권4호
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• pp.586-593
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• 2016

A new methanogen was isolated from an anaerobic digester using pig slurry in South Korea. Only one strain, designated KOR-1, was characterized in detail. Cells of KOR-1 were straight or crooked rods, non-motile, 5 to $15{\mu}m$ long and $0.7{\mu}m$ wide. They stained Gram-positive and produced methane from $H_2+CO_2$ and formate. Strain KOR-1 grew optimally at $38^{\circ}C$. The optimum pH for growth was 7.0. The strain grew at 0.5% to 3.0% NaCl, with optimum growth at 2.5% NaCl. The G+C content of genomic DNA of strain KOR-1 was 41 mol%. The strain tolerated ampicillin, penicillin G, kanamycin and streptomycin but tetracycline inhibited cell growth. A large fragment of the 16S rRNA gene (~1,350 bp) was obtained from the isolate and sequenced. Comparison of 16S rRNA genes revealed that strain KOR-1 is related to Methanobacterium formicicum (98%, sequence similarity), Methanobacterium bryantii (95%) and Methanobacterium ivanovii (93%). Phylogenetic analysis of the deduced mcrA gene sequences confirmed the closest relative as based on mcrA gene sequence analysis was Methanobacterium formicicum strain (97% nucleic acid sequence identity). On the basis of physiological and phylogenetic characteristics, strain KOR-1 is proposed as a new strain within the genus Methanobacterium, Methanobacterium formicicum KOR-1.

• 대한환경공학회지
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• 제29권1호
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• pp.98-105
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• 2007

본 연구에서는 초음파 cavitation을 이용한 슬러지의 전처리가 슬러지의 가용화와 혐기성 소화조의 운전효율에 미치는 영향을 바이오가스 생성을 중심으로 알아보고, 전처리의 효과를 ADM1 (Anaerobic Digestion Model No. 1)을 이용하여 시뮬레이션 한 결과와 비교하였다. 실험결과, 초음파 전처리는 하수슬러지의 탈수성을 감소시키며 SCOD의 생성을 증가시키는 것으로 나타났다. 실험실 규모의 혐기성 소화조는 초음파 미처리 슬러지(control)와 30분, 60분, 90분간 처리된 슬러지를 대상으로 4 계열로 운전되었으며, 그 처리효율은 TCOD의 경우, 각각 31.9%, 37.9%, 38.5%, 42.2%의 제거효율을 나타내었다. 또한 TS의 감량효율은 각각 15.9%, 20.8%, 21.5%, 24.1%로 평가되어 전처리에 따른 제거효율의 증가를 확인 할 수 있었고, 슬러지 부하와 전처리 시간의 증가에 따라서 바이오가스의 생성량도 증가하는 것으로 나타났다. 슬러지 전처리에 따른 혐기성 소화조의 운전결과와 시뮬레이션 결과의 추이는 전반적으로 일치하는 경향을 나타내었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권11호
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• pp.1484-1489
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• 2014

A novel esterase gene, est01, was successfully unearthed from a biogas digester microbiota metagenomic library. The 1,194 bp est01 gene encodes a protein of 44,804 Da (designated Est01). The amino acid sequence of Est01 shows only moderate (33%) identity to a lipase/esterase. Phylogenetic analysis and biochemical characterization confirmed that Est01 is a new member of family VIII esterases. The purified Est01 from recombinant Escherichia coli BL21 (DE3) showed high hydrolytic activity against short-chain fatty acid esters, suggesting that it is a typical carboxylesterase rather than a lipase. Furthermore, the Est01 was even active at $10^{\circ}C$ (43% activity remained), with the optimal temperature at $20^{\circ}C$, and had a broad pH range from 5.0 to 10.0, with the optimal pH of 8.0. These properties suggest that Est01 is a cold-adaptive esterase and could have good potential for low-temperature hydrolysis application.

• 한국토양비료학회지
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• 제18권4호
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• pp.325-335
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• 1985

농산폐유기물(農産廢有機物)을 원료(原料)로한 메탄가스시설(施設)을 Philippine소재(所在) 국제미작연구소(國際米作硏究所)에 설치(設置)하여 가스발생량(發生量 ) 시험(試驗)을 한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 원료(原料) 자원별(資源別) 메탄가스발생량조사(發生量調査) 가. 볏짚, 왕겨, 옥수수줄기 및 야자수열매껍질은 분요혼합(糞尿混合)으로 가스발생량(發生量)이 증대되었음. 나. 야자수열매껍질을 1주일(週日) 호기발효(好氣醱酵)시킨후(後) 메탄발효원(醱酵源)으로 활용(活用)한 결과(結果)는 무처리(無處理)에 비(比)하여 가스발생량(發生量)이 증대되었음. 다. 볏짚을 메탄발효원료(醱酵原料)로 활용(活用)한 결과(結果) 전처리(前處理)한 볏짚에 비(比)해 가스발생량(發生量)이 증대되었으며 발생기간(發生期間)도 연장(延長)되었음. 라. 질소함량(窒素含量)이 높은 Azolla는 분뇨대신(糞尿代身) 메탄발효원(醱酵源)으로 활용(活用)이 가능(可能)하였음. 마. 메탄발효액(醱酵液)의 pH 6이하(以下)에서는 가스발생(發生)이 어려웠음. 2. 취사용(炊事用) 매탄가스시설(施設) 가스발생기간(發生期間) 연장시험(延長試驗) 가. 볏짚괴(塊)(Compact straw)분뇨혼합처리(糞尿混合處理)는 볏짚 (Loose straw)분뇨혼합처리(糞尿混合處理)에 비(比)하여 원료(原料) 투입(投入) 및 제거작업(除去作業)이 용이(容易)하였으나 가스발생량(發生量)이 다소(多少)낮았음. 나. 볏짚분뇨(糞尿)를 혼합(混合)하여 메탄발효(醱酵)시킨 결과(結果), 6인가족(人家族) 취사이용(炊事利用)이 가능(可能)한 가스는 70일(日) 발생(發生)되었음. 다. 발효조(醱酵槽)를 지하(地下)에 매설(埋設)하고 그늘시설(施設)을 한 결과(結果) 발효액온(醱酵液溫)이 일정(一定)하게 유지(維持)되어 가스발생량(發生量)이 증대되고 발전기간(發全期間)도 연장(延長)되었음. 3 경제성분석(經濟性分析) 가. 3,600Kcal로 환산한 메탄가스 생산비용(生産費用)은 0.14불(弗)/$m^3$로 같은 열량(熱量)인 LPG 0.54불(弗)/kg, 석유(石油) 0.32불(弗)/kg보다 낮았음. 나. 메탄발효(醱酵)로 유기질비료생산(有機質肥料生産), 공해방지(公害防止) 및 가스사용(使用)이 편리(便利)한 점(點)을 감안한다면 메탄가스는 타연료(他燃料)에 비(比)해 가장 유효한 대체(代替)에너지임.

• Environmental Engineering Research
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• 제17권1호
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• pp.41-46
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• 2012

In this study, the performance of new digestion system (NDS) for the treatment of food waste leachate was evaluated. The food waste leachate was fed intermittently to an anaerobic reactor at increasing steps of 3.3 L/day (hydraulic retention time [HRT] = 30 day), 5 L/day (HRT = 20 day), and finally 10 L/day (HRT = 10 day). In the anaerobic reactor, the pH and alkalinity were maintained at 7.6 to 8.2 and 8,940-14,400 mg/L, respectively. Maximum methane yield determined to be 0.686L $CH_4$/g volatile solids (VS) containing HRT over 20 day. In the digester, 102,328 mg chemical oxygen demand (COD)/L was removed to produce 350 L/day (70% of the total) of biogas, but in the digested sludge reduction (DSR) unit, only 3,471 mg COD/L was removed with a biogas production of 158 L/day. Without adding any chemicals, 25% of total nitrogen (TN) and 31% of total phosphorus (TP) were removed after the DSR, while only 48% of TN and 32% of TP were removed in the nitrogen, phosphorus, and heavy metals (NPHM) removal unit. Total removal of TN was 73% and total removal of TP was 63%.