• Environmental Engineering Research
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• 제19권1호
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• pp.75-81
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• 2014

Methanotrophic denitrification under a non-aerated condition (without external supply of oxygen or air) was investigated in a bioreactor coupled with a membrane diffuser. Batch experiment demonstrated that both methane consumption and nitrogen production rates were not high in the absence of oxygen, but most of the nitrate was reduced into $N_2$ with 88% recovery efficiency. The methane utilized for nitrate reduction was determined at 1.63 mmol $CH_4$/mmol $NO_3{^-}$-N, which was 2.6 times higher than the theoretical value. In spite of no oxygen supply, methanotrophic denitrification was well performed in the bioreactor, due to enhanced mass transfer of the methane by the membrane diffuser and utilization of oxygen remaining in the influent. The denitrification efficiency and specific denitrification rate were 47% and 1.69 mg $NO_3{^-}-N/g\;VSS{\cdot}hr$, respectively, which were slightly lower than for methanotrophic denitrification under an aerobic condition. The average concentration of total organic carbon in the effluent was as low as 2.45 mg/L, which indicates that it can be applicable as a post-denitrification method for the reclamation of secondary wastewater effluent. The dominant fatty acid methyl ester of mixed culture in the bioreactor was $C_{16:1{\omega}7c}$ and $C_{18:1{\omega}7c}$, which was predominantly found in type I and II methanotrophs, respectively. This study presents the potential of methanotrophic denitrification without externally excess oxygen supply as a post-denitrification option for various water treatment or reclamation.

• 한국환경과학회지
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• 제25권11호
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• pp.1493-1498
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• 2016

The efficiencies of Gang-Byeon sewage treatment facilities, which are based on GPS-X modelling, were analysed and used to design recycle water treatment processes. The effluent of an aeration tank contained total kjeldahl nitrogen (TKN) of 1.8 mg/L with both C-1 and C-2 conditions, confirming that most ammonia nitrogen ($NH_3{^+}-N$) was converted to nitrate nitrogen ($NO_3{^-}-N$). The concentrations of $NH_3{^+}-N$ and $NO_3{^-}-N$ were found to be 222.5 and 227.2 mg/L, respectively, with C-1 conditions and 212.2 and 80.4 mg/L with C-2 conditions. Although C-2 conditions with higher organic matter yielded a slightly higher nitrogen removal efficiency, sufficient denitrification was not observed to meet the discharge standards. For the total nitrogen (T-N) removal efficiency, the final effluent concentrations of T-N were 293.8 mg/L with biochemical oxygen demand (BOD) of 2,500 mg/L, being about 1.5 times lower than that (445.3 mg/L) with BOD of 2,000 mg/L. Therefore, an external carbon source to increase the C/N ratio was required to get sufficient denitrification. During the winter period with temperature less than $10^{\circ}C$, the denitrification efficiency was dropped rapidly even with a high TKN concentration (1,500 mg/L). This indicates that unit reactors (anoxic/aerobic tanks) for winter need to be installed to increase the hydraulic retention time. Thus, to enhance nitrification and denitrification efficiencies, flexible operations with seasons are recommended for nitrification/anoxic/denitrification tanks.

• Environmental Engineering Research
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• 제20권2호
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• pp.175-180
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• 2015

This research focused on the solid and nitrate removal efficiency in a solid digestion-denitrification column. The 20 L up-flow column consisted of 18 L acrylic column with 2 L down-comer inlet tube located in the middle. In the first part, the wastewater with high suspended solids from the Tilapia fish tank was applied into the sedimentation unit at 5 variable flow rates i.e., 11.25, 25.71, 60, 105.88 and 360 L/h. The results indicated that the flow rate of 11.25 L/h (0.57 m/h) gave the highest solid removal efficiency of $72.72%{\pm}8.24%$. However, the total suspended solids removal was highest at 360 L/h (18.13 m/h). In the second part, methanol was added as an external organic carbon source for denitrification process in a hybrid column containing settled solids. The COD:N ratios of 0.5:1, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1 and 6:1 were investigated and compared with control without methanol addition. This experiment was operated at the HRT of 1 h with 450 L wastewater from recirculating aquaculture pond containing 100 mg-N/L sodium nitrate. The results indicated that the COD:N ratio of 3:1 gave the highest nitrate removal efficiency of $33.32%{\pm}21.18%$ with the denitrification rate of 5,102.88 mg-N/day.

• 공업화학
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• 제20권2호
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• pp.213-217
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• 2009

폐수처리와 동시에 전기를 생산할 수 있는 새로운 대체 에너지 기술로 주목받고 있는 미생물 연료전지(microbial fuel cell, MFC)는 혐기성 조건의 산화전극(anode)에서 미생물에 의한 촉매작용을 통해 유기물질을 분해하면서 화학에너지를 전기에너지로 전환시키는 장치이다. 본 연구에서는 MFC의 성능을 파악하기 위하여 도시하수를 사용하여 폐수처리 효율과 전기생산 특성을 평가하였다. 도시하수에 탄소원으로서 acetate를 주입하였을 때 COD 제거율은 75.7%에서 88.2%로 증가하였으며 전압은 0.22 V에서 0.4 V까지 급격하게 상승하였다. 다양한 외부저항 하에서 전기생산에 미치는 산화전극과 환원전극(cathode) 사이의 전극 거리에 대한 영향 및 산화전극의 표면적에 대한 영향을 조사하였다. 최고 전력밀도는 $610mW/m^2$이었으며, 전극간 거리가 가깝고 산화전극의 표면적이 작을수록 전기발생에 효과적임을 알 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권11호
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• pp.1826-1835
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• 2008

An autotrophic denitrification reactor (ADR-l) and a heterotrophic denitrification reactor (HDR-2) were operated to remove nitrate and nitrite in an anoxic environment in raw sewage. The $NO_3$-N removal rate of ADR-l was shown to range from 52.8% to 78.7%, which was higher than the $NO_3$-N removal rate of HDR-2. Specific denitrification rates (SDNR) of ADR-l and HDR-2 were 3.0 to 4.0 and 1.1 to $1.2\;mgNO_3$-N/gVSS/h, respectively. From results of restriction fragment length polymorphism (RFLP) of the 16S rRNA gene, Aquaspirillum metamorphum, Alcaligenes defragrans, and Azoarcus sp. were $\beta$-Proteobacteria that are affiliated with denitritying bacteria in the ADR-l. Specifically, Thiobacillus denitrificans was detected as an autotrophic denitrification bacteria. In HDR-2, the $\beta$-Proteobacteria such as Denitritying-Fe-oxidizing bacteria, Alcaligenes defragrans, Acidovorax sp., Azoarcus denitrificans, and Aquaspirillum metamorphum were the main bacteria related to denitrifying bacteria. The $\beta$-and $\alpha$-Proteobacteria were the important bacterial groups in ADR-l, whereas the $\beta$-Proteobacteria were the main bacterial group in HDR-2 based on results of fluorescent in situ hybridization (FISH). The number of Thiobacillus denitrificans increased in ADR-l during the operation period but not in HRD-2. Overall, the data presented here demonstrate that many heterotrophic denitritying bacteria coexisted with autotrophic denitrifying bacteria such as Thiobacillus denitrificans for nitrate removal in ADR-l. On the other hand, only heterotrophic denitritying bacteria were identified as dominant bacterial groups in HDR-2. Our research may provide a foundation for the complete nitrate removal in raw sewage of low-COD concentration under anoxic condition without any external organic carbon or the requirement of post-treatment.

• The Korean Journal of Physiology
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• 제22권2호
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• pp.307-318
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• 1988

가토 신장 피질에서 Percoll density gradient방법으로 분리한 basolateral membrane vesicle (BLMV)에서 rapid filtration technique을 이용하여 succinate의 이동 특성을 관찰하였다. $Na^+$은 succinate의 이동을 증가시켜 "overshoot"현상을 보였으며 이러한 효과는 $K^+,{\;}Li^+,{\;}Rb^+,{\;}choline$과 같은 다른 양이온들에 의해 나타나지 않았다. $Na^+$농도변화에 따른 succinate의 이동율은 sigmoid모양을 보였고, $Na^+$에 대한 Hill coefficient는 2.0이었다. soccinate의 이동은 vesicle 내부가 음전압일 때 더욱 증가되었다. BLMV에서 succinate이동은 용액내 pH변화에 따라 영향을 받았으나 brush border membrane vesicle (BBMV)에서는 영향을 받지 않았다. 동력학적 분석결과 succinate의 Km값은 $15.5{\pm}0.94{\;}{\mu}M$이었고 Vmax는 $16.22{\pm}0.25{\;}n{\;}mole/mg{\;}protein/min$이었다. succinate의 이동은 $4{\sim}5$탄소를 가진 dicarboxylate들에 의해 강력하게 억제되었으나 monocarboxylate나 다른 유기음이온들에 의해 영향을 적게 받거나 받지 않았다. succinate의 이동은 DIDS, SITS, furosemide와 같은 음이온 이동 억제제와 harmaline과 같은 $Na^+$ 이동 억제제에 의해 억제되었다. 이들 결과들은 BLMV에서 succinate는 $Na^+$에 의존하여 이동하며 다른 Krebs cycle중간 산물들과 동일한 운반기전을 이용함을 가르킨다. 또한 BLMV에서 succinate의 이동은 그 기질특이성에 있어서 다른 연구자에 의해 보고된 BBMV에서 이동특성과 유사함을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권6호
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• pp.1093-1101
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• 2000

본연구의 목적은 국내의 기존 하 폐수처리장에 생물막을 적용하여 BNR공정으로 전환 및 개조하거나 생물막 공법을 적용한 BNR공정을 3차 처리로 적용할 수 있는 새로운 공정을 개발하는 데 있다. 우리 나라 하수의 $SCOD_{cr}/T-N(NH_4{^+}-N+NOx-N) $ 비는 다른 나라에 비하여 상대적으로 낮기 때문에 완전한 탈질화를 얻기 위해서는 외부탄소원을 반드시 공급해야만 한다. 본 연구에서의 $SCOD_{cr}/NH_4{^+}-N$비는 2.49이었으며, 실험기간 동안 유입수 $NH_4{^+}-N$농도는 25에서 37 mg/L로 변화되었다. 하수처리시 질소제거능을 향상시키기 위하여 R-1(무산소/중간침전조/호기성/무산소/호기성)과 R-2(호기성/중간침전조/무산소/무산소/호기성)의 생물막을 이용하는 두 공정을 적용하였다. 외부탄소원을 투여하지 않은 조건에서 $NH_4{^+}-N$와 T-N의 유출수질과 제거효율은 R-1공정이 R-2공정에 비하여 하수로부터 질소제거에 보다 적절한 것으로 평가되었다. 무산소 반응조의 $SCOD_{cr}/NOx-N$비와 T-N제거효율을 고려하였을 때, R-1공정이 원하수내 유기물질의 분배에 있어서 더 효과적인 것으로 사료되었다. R-1 공정과 R-2공정에서 1 g의 $NH_4{^+}-N$를 제거하는데 요구되는 알칼리도는 R-1과 R-2 각각 5.18과 5.76(g $CaCO_3/g$ removed $NH_4{^+}-N$)이었으며, 이는 활성슬러지 BNR공정에 비하여 낮았다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제43권4호
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• pp.257-267
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• 2023

본 연구는 초지 바이오매스 부문에 대한 국제적 경향과 이를 통한 국내 적용 가능성을 검토하기 위해 수행되었다. 초지 분야는 LULUCF 내 타 분야에 비해 상대적으로 연구 수준이 낮은 편으로 UNFCCC에 보고된 각 국가별 NIR을 기준으로 Approach 2 수준의 Tier 1 방법이 가장 높은 빈도로 적용되고 있었다. IPCC 가이드라인의 Tier 1 방법에서 초지 바이오매스 부문은 연 변화량을 0으로 간주하기 때문에 LULUCF 타 분야에 비해 정형화된 기본 체계가 없이 국가 상황에 따른 다양한 산정 방법을 적용하는 특징이 나타났다. 국내 초지 바이오매스에 대한 Tier 2 이상의 방법에 적용 가능한 산정 방법을 항목별로 분류하면, 인간에 의한 초지 이용 유형을 구분하는지, 초지 내 목본 식생을 포함하는지, 재해로 인한 손실량을 산정하는지, 초지 관리 방법에 따른 차이를 적용하는지 여부였다. 각 항목에서 발생하는 유의미한 차이가 국내에 적용할 수 있는지를 확인하기 위하여 국내를 대상으로 현장 조사와 활동 자료 분석을 수행하였다. 현 시점에서 국내에서 확인 가능한 항목은 초지의 정의에 따른 공간 구성과 이용 유형에 따른 탄소량 차이로 나타났다. 연구 결과, 이용 유형에 따라서 방목지, 섭식이 수행된 방목지, 채초지에서 바이오매스 탄소량의 유의미한 차이가 나타났고, 기후대, 토양형에 따른 차이도 존재하고 있었다. 따라서 IPCC 가이드라인의 기후대와 토양형을 기준으로 한 세분류가 국내에서도 타당한 초지 분류 체계로 적용될 수 있는 것으로 분석되었다. 반면, 초지 바이오매스 부문에서 활용 가능한 국가 공간 자료와 현장 자료의 불일치성이 지나치게 높아 전국 단위의 적용은 신뢰도가 낮은 상황이다. 국제 동향에서 나타난 주요 함의를 국내의 상황과 비교하였을 때, 초지 분야에 대한 더 높은 수준의 온실가스 인벤토리 작성을 위해서는 기후대-토양형 유형에 대한 국가고유계수 개발과 더불어 활용 가능한 공간자료의 마련과 이를 뒷받침할 수 있는 정책 및 제도 체계가 시급히 마련되어야 할 것이다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권4호
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• pp.31-37
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• 2017

최근, 유연하며 몸에 부착 가능한 소자들에 대한 관심이 늘어나고 있다. 이런 관심을 뒷받침 하여 이와 관련된 다양한 연구들이 진행되고 있는데, 기존 딱딱한 성질을 가진 소자에 사용되던 무기물 기반의 재료의 경우 유연 소자로 만들기에 여러 가지 제약이 있어 유연하게 제작할 수 있는 유기물 반도체나 탄소 나노튜브 필름 등을 이용한 소자들이 주로 연구되고 개발되어 왔다. 하지만 이런 재료들을 이용한 소자의 경우 유기물 분자와 분자 사이 또는 탄소 나노튜브와 나노튜브 사이에서 전하들이 산란되는 등 재료 자체의 한계로 인해 기존의 재료를 사용한 소자들보다 전기적 성능이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 이런 단점들을 해결하기 위하여 이 연구에서는 수직 정렬된 반도체 결정 어레이를 투명 유연한 폴리머와 결합하는 방법을 이용, 고품질 나노/마이크로 반도체 결정을 유연한 기판으로 전사 시킬 수 있는 방법을 제시한다. 위와 같은 구조는 재료에 가해지는 힘을 완화 시켜줄 수 있으며, 이로 인해 큰 변형에도 재료의 손상이 없는 소자 제작이 가능하다. 이런 구조를 구현하기 위해 위치 및 크기가 정교하게 제어된 ZnO 나노막대 단결정을 저온에서 용액공정을 통하여 합성시킨다. 이후 성장시킨 ZnO 단결정 어레이와 polydimethylsiloxane (PDMS) 폴리머를 결합시킨 후 단단한 기판에서 기계적으로 박리시켜 ZnO/폴리머 복합체를 분리해 낸다. 추가적으로 전사된 ZnO의 결정성을 확인하기 위하여 photoluminescent 분석을 진행하였으며, ZnO/폴리머 복합체를 이용한 외부 힘에 반응하는 압력 센서를 제작하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제29권3호
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• pp.221-226
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• 2010

축산폐수는 고농도의 유기물 및 질소를 함유하고 있으므로 적절한 처리 방법이 요구된다. 본 연구는 황을 이용한 독립영양 탈질 방법으로 질산성 질소에서 질소가스로의 탈질이 아닌 아질산성질소에서의 황산화 탈질을 연구하였으며 탈질 미생물의 최적 성장 조건을 찾고자 하였다. 초기 알칼리도가 충분한 조건에서는 아질산성질소 탈질 저해가 관찰되지 않았으며 실험온도가 $20^{\circ}C$인 경우에도 $30^{\circ}C$와 비교할 때 큰 저해 없이 탈질이 진행되었다. 하지만 초기 아질산성질소의 농도 300 mg/L 이상에서 lag phase가 늘어나 기질저해가 나타났다. 알칼리도가 충분하지 않은 조건에서 질산성질소의 탈질효율은 10%인 반면 아질산성질소의 탈질의 95% 이상이었다. 산소가 존재할 경우 산소를 이용하여 탈질이 이루어지지 않았음에도 불구하고 황산화 미생물이 산소를 이용하여 황산염의 농도가 증가하였다. 아질산성질소 탈질 시 알칼리도의 소모가 관찰되었으나 질산염 탈질시 보다 알칼리도의 소모가 적었으며 황산염 생성 또한 적었다. 황이용 아질산성 질소 탈질은 외부탄소원의 추가적인 주입 없이 저렴한 황입자를 이용하며 질산성질소 황산화 탈질의 단점인 알칼리도 파괴, 황산염이온 생성의 단점을 보완할 수 있는 효과적인 탈질 방법이 될 것으로 기대된다.