본 연구에서는 열 안정성 염 제거장치가 추가된 아민 재생 공정을 모사하고, 폐수 량, 열 안정성 염 제거 량, MDEA(methyl diethanolamine) 손실량을 고려한 최적 운전조건 도출 전략을 제시하였다. 산성 가스를 흡수 및 탈거하는 아민 재생공정에서 열 안정성 염은 공정 장비 및 아민 용액의 흡수 효율을 저해한다. 열 안정성 염 제거 방법 중 하나인 이온교환수지법은 NaOH와 같은 강 염기성 용액을 사용하여 중화반응을 통해 염을 제거시키는 방법이다. 공정 모델링 과정에서 산성 가스의 탈거 과정은 Radfrac 모델을 사용했고, 반응의 평형상수는 Gibbs 자유에너지를 사용하여 계산하였다. 탈거된 아민 용액의 일부는 열 안정성 염 제거 장치로 들어가게 되고, 제거 장치는 중화반응을 이용한 Rstoic 모델을 사용하였다. 실제 운전데이터와 시뮬레이션 결과를 비교하여 검증하였고, 제거 장치로 들어가는 질량 유량을 조절하여 사례연구를 하고 최적 운전 조건을 제시하였다.
원자력발전소에서 발생하는 폐수지, 잡고체, 붕산폐액을 유리화 하기 위하여 폐기물별 조성을 바탕으로 유리조성 연구를 수행하였다. 폐수지, 잡고체를 각각 유리화 할 수 있는 두 개 의 후보유리 RG-1과 DG-1 그리고 폐수지, 잡고체, 붕산폐액을 혼합하여 처리할 수 있는 후보유리 MG-1을 개발하였다. 각 후보유리에 대해 운전변수, 고화체 품질, 가용 효과를 평가하였으며 일부 특성들은 실험실적으로 확인하였다. 운전 변수 가운데 유리의 점도와 전기 전도도는 세 후보유리 모두 적정운전 범위값 내에 만족하였으며 밀도, 화학적 견고성, 상안정성 등 고화체의 품질 또한 우수하였다. 개발한 유리 조성 연구를 바탕으로 폐수지, 잡고체, 혼합폐기물을 유리화 할 경우 감용비는 각각 21, 89, 75로 평가되었다.
최근 전통적인 액체상 공정을 대체하는 기술로서 고체 담체와 단백질 사이의 '생물인식' 기능을 이용하는 새로운 생물공정기술이 개발되고 있다. 통상 고체 담체로는 표면에 특정한 기능기가 노출되어 있는 크로마토그래피용 담체를 사용한다. 단백질의 반응이나 상호작용이 단백질이 담체 표면에 부착되어 있는 상태에서 일어나기 때문에 이 '고체상 기술'은 액체상 기술에 비해 뚜렷한 장점을 갖고 있다. 고체상 재접힘은 변성제에 의해 용해된 내포체 형태의 재조합 단백질을 이온교환수지 표면에 흡착시켜 시작한다. 변성제를 단백질 주위로부터 서서히 제거시키면서 고유의 3차 구조로 재접힘시킨다. 재접힘이 완료되면 염 구배와 같은 전통적인 방법에 의해 재접힘된 단백질을 정제된 상태로 용출시킨다. 이 개념은 '확장층 흡착 재접힘'에도 연장 적용된다. 세포파쇄액에 변성제를 첨가하여 용해한 내포체 단백질은 확장층 흡착 크로마토그래피용 Streamline 담체에 흡착되고 세포찌꺼기와 불순 단백질들은 확장층 사이로 빠져 칼럼 밖으로 제거된다. 흡착된 목적 단백질은 고체상 재접힘 방법에 의해 재접힘 된 후 용출된다. 수년간 연구 발전되어 온이 새로운 재접힘 기술은 정제수율 향상, 공정 단계 감축, 공정 시간 및 부피 감소에 따라 생물의약공정의 경제성을 크게 향상시킬 수 있는 것으로 증명되고 있다. 본 논문에서는 실험실에서 수행한 여러 생물의약용 단백질들을 대상으로 한 연구 실험 자료를 바탕으로 고체상 재접힘 기술의 적용 사례를 서술하였다.
2000년도에 COMNAP/SCAR에 의해 극지지역의 환경모니터링에 관한 표준기술지침서인 'Antarctic Environmental Monitoring Handbook'이 발간되었다. 이 지침서에 따라 남극세종기지주변지역의 토양시료중의 중금속을 분석하였다. 시료분해방법은 고압산분해 방법을 사용하였고, 분석방법으로는 동위원소희석 유도결합플라스마질량분석법을 사용하여 토양중의 Pb, Cu, Zn 성분을 분석하였다. 분석방법의 정확성을 확인하기 위해 표준시료인 NIST 2702를 분석한 결과 인증값의 99.5~100.8% 범위내에서 일치하였다. Chelex 100 이온교환수지를 사용하여 간섭이온을 제거하기 위해 매질을 분리하였다. 측정결과 인위적오염이 예상되는 기지주변지역의 중금속의 평균농도는 각각 Pb 332.9 mg/kg, Cu 95.6 mg/kg, Zn 115.3 mg/kg로 나타났으며, 기지에서 멀리 떨어진 지역의 평균농도는 각각 Pb 28.1 mg/kg, Cu 101.8 mg/kg, Zn 115.6 mg/kg로 나타났다. Pb 농도는 기지주변지역과 멀리 떨어진 지점에서 현저한 차이를 보였다.
Hydrocyclone은 높은 수면적부하율 운전이 가능하고, 구동부분이 없고, 운전 및 유지관리비가 적게 소요되어 미세입자물질제거에 효과적인 장치로 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. Hydrocyclone에 나선형 유입부를 통해 직각으로 유입되어 중력이 아닌 원심력에 의해 입자물질이 하부배출구로 분리되고 처리수는 vortex finder를 통해 배출된다. 입자분리에 hydrocyclone은 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 도시지역 강우유출수 처리사례는 드문 실정이다. 본 연구에서는 변형된 hydrocyclone과 perlite 여재를 조합한 hydrocyclone filter (HCF)을 이용하여 강우유출수내 미세입자의 제거능을 분석하였다. 입자물질들은 인공입자들을 이용하여 강우유출수내 입자농도를 모의 실험하였다. 인공입자들을 물에 분산시켜 강우유출수를 재현하였는데 사용한 입자들은 이온교환 수지, 도로측구 퇴적물질, 상업지역 맨홀퇴적물질, 그리고 실리카겔 등이다. 하부배출부와 vortex finder 구조를 달리하여 HCFopen system과 HCF-closed system으로 구분하여 처리능을 분석하였다. HCF장치는 아크릴 수지를 이용하였는데 hydrocyclone의 직경은 120 mm이고 여과조의 직경은 250 mm이고 전체적인 높이는 800 mm로 제작하였다. 운전조건별 유입수 농도와 입경을 다양하게 적용하였고 SS와 COD농도를 분석하여 처리효율을 산정하였다. HCF-open system의 경우 운전 가능한 최대 수면적부하율은 700 $m^3/m^2$/day이었고 HCF-closed system의 경우 수면적부하율 1,200 $m^3/m^2$/day까지이다. HCF-open system 운전결과 HCFclosed system에 비교하여 평균 수면적부하율은 2배 이상 높게 운전이 가능하며 처리효율도 8~20% 이상 향상되는 것으로 분석되었다. 또한 유입수 SS농도가 높을수록 처리효율이 증가하며, 입경이 클수록 수면적부하율의 변화에 대한 처리효율의 영향이 적은 것으로 분석되었다. HCF-closed system의 실험을 통한 수면적부하율 변화에 대한 실리카겔입자의 제거 효율과 CFD입자추적기법을 이용한 예측 처리효율을 비교한 결과 CFD에 예측효율이 실제실험결과와 비교하여 다소 높게 나타나지만 처리효율의 경향은 매우 유사하게 나타나 CFD추적기법을 이용한 HDS유형 처리장치 설계 시 유용한 도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
청국장(淸國醬)메주 발효과정중(醱酵過程中) 경시적(輕時的)인 시료(試料)를 체취(採取)하여 cross linkage가 각각(各各) 다른 5개(個)의 Dowex-50 resin을 충전(充塡)한 column을 통과(通過)시켜 얻은 Dowex-50의 X-16 fraction의 저급(低級) peptide의 종류(種類)를 구명(究明)하는 동시(同時)에 청국장(淸國醬)메주발효과정중(醱酵過程中)에 생성(生成)되는 저급(低級) peptide의 N-terminal amino acid 와 C-terminal amino acid를 동정(同定)하고 각(各) peptide 군(群)의 구성(構成) amino acid의 종류(種類)를 결정(決定)하여 다음과 같은 결과(結果)를 얻었다. 1. 각(各) peptide군(群)의 N 및 C-terminal amino acid 와 구성(構成)아미노산(酸은) 다음과 같다. [P]-I. Pro (Cys Ala Asp Trp Ile Val) Glu [P]-II. Val (His Arg Glu Thr Ala Met) Asp [P]-III. Glu (Cys Lys Asp Thr Met) Ala [P]-IV. Glu(His Ser Ala) Met) [P]-V. Ile (Cys Asp Arg Gly Pro T.p Phe) His [P]-VI. Gly(Asp ser) Lys [P]-VII. Thr(Pro Tyr Phe) Asp [P]-VIII. Phe(Tyr Leu Ile) Val [P]-IX. Trp (Phe lle) Thr [P]-X. Ile (Arg Leu) Phe [P]-XI. Asp (Lys His Ser Gly Glu Pro) Ala [P]-XII. Glu (Cys Asp Gly) Ser [P]-XIII. Ala (Arg Tyr) Glu [P]-XIV. Met (Glu Ala) His 2. 청국장(淸國醬)메주 발효과정중(醱酵過程中)의 경시적(輕時的)인 시료(試料)의 각저급(各低級) peptide 군(群)에는 2종(種), 3종(種) 및 6종(種)의 아미노산(酸)으로 되어있는 peptidessm 찾아볼 수 없으며 구성(構成) 아미노산(酸)도 $4{\sim}9$종의 아미노산(酸)으로 결합(結合)되어 있는 peptide 군(群)들의 혼합물(混合物)로 되어 있다. 3. Bacillus Subtilis K-27 균주(菌株)의 protease는 그 작용(作用) specificity가 Aspergillus soya 나 pepsin, chymotrypsin 및 trysin 보다 넓다.
HPLC-UVD/MS를 이용하여 triazine계 살충제인 cyromazine의 농산물 중 잔류분석법을 확립하였다. 현미, 참외, 수박, 느타리버섯 및 배추 등 농산물 시료로부터 cyromazine을 90% methanol로 추출한 후 산성화에 의하여 이온화시킨 후 dichloromethane으로 세척함으로써 대부분의 비극성 간섭물질을 분배과정에서 제거할 수 있었다. 추출액은 최종적으로 양이온교환크로마토그래피법으로 정제하여 방해물질을 최소화하였다. 극성 화합물에 대하여 긴 머무름 특성을 나타내는 $C_{18}$ 칼럼을 선정, 이용함으로써 간섭물질과의 최적 분리조건을 확립하였다. 농산물 중 cyromazine의 정량한계(LOQ)는 0.04 mg/kg이었으며 정량한계, 정량한계의 10배 및 50배 수준으로 처리한 농산물 시료로부터의 회수율은 80.2~103.3% 범위였다. 농산물 시료의 종류 및 처리수준에 관계없이 분석오차는 6% 미만이었다. 또한 LC/MS SIM을 이용한 잔류분의 재확인법을 추가로 확립하였다. 본 연구에서 확립한 triazine계 살충제인 cyromazine의 잔류분석법은 검출한계, 회수율 및 분석오차 면에서 국제적 잔류분석기준을 만족할 뿐만 아니라 분석과정의 편이성을 고려할 때 일상적 잔류량 정량 및 검사를 위한 공정분석법으로 충분히 사용이 가능할 것으로 판단된다.
국제 보건기구인 WHO는 식수의 암모니아 농도를 1.5 mg/L로 제한한다. 그러나 카트만두의 지하수 암모니아 농도는 0-120 mg/L로 그 농도가 매우 다양하고 높다(Chapagain et al., 2010). 고농도의 암모니아는 식수의 맛을 변질시키고 악취 문제가 발생하기 때문에 사전 처리가 필요하다. 카트만두에서는 인구의 절반이 식수로 지하수를 사용하고 있지만, 이 문제에 대한 심각성을 인지 못하고 있다. 이를 인지하고 있는 일부 거주자는 시중에서 판매되는 Jar Water를 사용하고 있지만, Jar Water도 WHO 표준을 충족하지 않는다. 따라서, 우리는 카트만두 지역의 고농도의 암모니아 문제를 해결하기 위해 암모니아 제거로 가장 잘 알려진 흡착 및 역삼투(RO) 기술을 사용하여 적합성을 검증하였다. 본 연구는 2 가지 암모니아 농도(15 mg/L 및 50 mg/L)의 카트만두 합성 지하수 조성에서 흡착 및 역삼투 방법의 기술적이고 경제적인 관점에서 성능을 평가했다. 결과적으로, 이온교환수지(IE)를 통한 흡착은 초기 100% 암모니아 제거 성능을 지니며, 이는 암모늄 제거가 최대 90%인 RO에 비해 비교적 우수한 제거 능력을 갖춘 기술임을 확인하였다. 또한 경제적인 측면에서는 흡착기술은 가정에서처럼 낮은 물 소비(<50 L/day)에 적합하지만, RO는 일 물 소비가 높은 곳(>50 L/day) 에서 좀 더 효율적인 기술로 확인되었다. 마지막으로, 이러한 평가결과는 네팔 카트만두에서 지속 가능한 식수 확보를 위해 Jar Water를 구입하는 것보다 적절한 가정 처리 시스템을 설치하는 것이 식수의 질 뿐만 아니라 경제적인 관점에서도 보다 효율적이라고 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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