• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권5호
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• pp.802-807
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• 2012

본 연구에서는 메탄으로부터 합성가스를 만드는 자열 개질(Autothermal reforming)반응 특성을 Ni (15 wt%)-Ru (1 wt%)/$Al_2O_3$-MgO 금속모노리스 촉매체와 전기 발열식 촉매를 사용하여 조사하였다. 자체 가동 형 반응기는 자열 개질 반응기에 $700^{\circ}C$ 반응물을 공급하는데 걸리는 start-up 시간이 2분 이내였다. 반응물의 $O_2/CH_4$와 $H_2O/CH_4$ 비가 메탄의 전환율과 반응기의 온도 분포에 미치는 영향은 매우 크다. 반응기의 온도는 $H_2O/CH_4$ 비가 감소할수록 흡열반응에서 발열반응으로 전환되어 증가한다. 또한 $H_2O/CH_4$ 비가 증가함에 따라 수성가스화 전이반응에 의하여 생성물 중에 $CO_2$양이 증가한다. $GHSV=10,000\;h^{-1}$, 반응물 조성($H_2O/CH_4=0.6$과 $O_2/CH_4=0.5$)의 자열 개질반응에서, 97%의 메탄의 전환율을 얻었으며, 반응기의 온도는 $600^{\circ}C$로 유지되었다. 이 반응조건에서 170 cc 금속모노리스 촉매체를 충진한 반응기에서 자열개질 반응으로 생성된 최대 합성가스의 유량은 $0.94\;Nm^3/h$ 이었다.

• 한국농공학회논문집
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• 제62권3호
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• pp.39-49
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• 2020

Rice paddy cultivation is one of the major sources in methane (CH₄) emission of which accurate assessment would be a prerequisite for agricultural greenhouse gas management. Biomass treatment in paddy fields is an important factor that affects CH₄ emissions and thus needs to be taken into account. The objectives of this study were to apply drone images to investigate organic matter practices and to incorporate into the estimation of CH₄ emissions from paddy fields. Three study areas were selected by one from each of the three different regions of Yeongnam, Honam and Jungbu, which are the most active region in paddy cultivation. The eBee drone was used to take images of the study sites twice a year; Jul mid-season for identifying rice cultivation area; Jan for investigating rice straw management and winter crop cultivation. Based on biomass management practices, different emissions factors were assigned on an individual paddy field and CH₄ emmisions were estimated by multiplying respective areas. The ratios of rice straw application and winter crop cultivation were 1.4% and 37.2% in Hapcheon, 1.3% and 19.8% in Gimje, and 0.0% and 0.5% in Dangjin, respectively. The CH₄ emissions estimates for respective sites were 0.40 ton CH₄/year/ha, 0.34 ton CH₄/year/ha, and 0.29 ton CH₄/year/ha. On average, estimated CH₄ emissions of this study were 28.5% less than the current Tier 2 CH₄ emission estimation method.

• 유기물자원화
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• 제27권4호
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• pp.25-33
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• 2019

하수슬러지로부터 바이오가스를 생산하기 위한 30 L 규모의 미생물전기분해전지 시스템의 초기 운전특성에 관한 연구를 수행하였다. 32일간의 식종기간동안, 운전시간이 경과함에 따라 이산화탄소 농도는 감소하고 메탄농도가 증가하였으며, 69.1%의 농도를 가진 메탄가스가 171.6 mL CH₄/L·d의 속도로 얻어졌다. 식종이 끝난 후에 6회의 운전 사이클동안 이루어진 회분식 실험에서, 66.5~77.2%의 농도를 가진 메탄을 184.9~372.9 mL CH₄/L·d의 생산속도로 얻어졌다. COD의 제거효율은 28.2~42.1%의 범위를 가지며, TS와 VS의 제거효율은 각각 20.7~37.5%와 18.5~36.9%의 범위를 가지는 것으로 나타났다. 식종 후 운전 사이클이 반복됨에 따라 시스템의 안정화가 이루어지는 것이 관찰되었다. 마지막 운전 사이클에서 메탄의 발생량과 수율은 각각 5221 mL/L와 316.7 L CH₄/kg COD_rem이었으며 에너지회수율은 73%이었다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권9호
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• pp.542-549
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• 2015

하수 슬러지의 생물전기화학 혐기성소화에 대한 인가전압의 영향을 0.2-0.4 V에서 수행하였다. 인가전압 0.3 V에서 pH와 VFAs는 7.32, 760 mg COD/L로 매우 안정한 값을 유지하였다. 이때 비메탄생성량은 $1.32L\;CH_4/L.d$이었으며, 바이오가스의 메탄함량은 73.8%로서 생물전기화학 혐기성소화조에 0.3 V의 낮은 전압을 인가하여도 혐기성 소화의 성능을 크게 향상 시킬 수 있었다. 0.4 V를 인가하였을 때, VFAs 성상의 포름산과 프로피온산 비율이 증가하였으며, 비메탄 생성량과 바이오 가스의 메탄함량은 각각 $1.24L\;CH_4/L.d$ 및 72.4%로 약간 감소하였다. 인가전압 0.2 V에서 pH는 6.3으로 감소하였으며, VFAs 농도는 5,684 mg COD/L로 크게 증가하였다. 또한, VFAs 구성성분 중에서 프로피온산과 뷰티르산의 비율이 급격히 증가하였고 비메탄생성량과 메탄함량이 크게 감소하였다. 인가전압 0.2 V에서 생물전기화학 혐기성 소화조의 성능 저하는 이산화탄소의 환원반응에 대한 열역학적인 전위구동력의 부족에 기인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권4호
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• pp.201-209
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• 2016

Glucose ($C_6H_{12}O_6$)의 이론적인 최대 메탄수율은 표준상태(1 atm, $0^{\circ}C$)를 기준으로 0.35 L $CH_4/g$ COD이지만, 전통적인 혐기성소화조에서 유기물이 메탄으로 전환되는 양은 연구의 방법이나 유기물의 종류에 따라 매우 다양하게 보고되고 있으며, 대부분의 연구실 규모 실험에서 안정화 후 메탄 수율은 0.35 L $CH_4/g$ COD 이하로 나타난다. 최근, 미생물 전기화학 기술(Microbial Electrochemical Technology, MET)은 지속가능한 신재생에너지 생산 기술로서 큰 주목을 받고 있으며, MET를 혐기성소화조에 적용할 경우 고농도의 유기성폐기물의 빠른 분해가 가능할 뿐만 아니라 전기화학적인 반응에 의해 휘발성지방산(VFAs)이나 독성물질, 생분해 불가능한 물질까지도 분해가 가능하며, 소화조 내 미생물의 활성을 높이고 바이오가스의 생산량을 극대화 할 수 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 MET가 혐기성소화의 메탄발생에 미치는 영향에 대하여 연구하기 위해 음식물 탈리액과 하수슬러지의 원소조성에 따른 이론적인 최대 메탄수율을 분석하였으며, BMP (Biochemical Methane Potential) 실험과 연속식 실험을 통한 메탄수율의 특성을 평가하였다. 그 결과, MET가 적용된 혐기성소화에서의 메탄수율은 일반적인 혐기성소화조에 비하여 기질에 따라 2-3배 정도 높았으며, 이론적인 최대 메탄수율에 미치지는 못하였으나 일부는 거의 근접한 결과가 도출되었다. 또한, 일반적인 혐기성소화조와 MET가 적용된 혐기성소화조의 안정화 후 바이오가스의 조성은 거의 유사하게 나타났다. 결과적으로, MET가 혐기성소화조의 유기물 제거효율을 향상시켜 메탄발생량을 증가시킨 것으로 나타났으며, 향후 추가적인 연구를 통하여 MET에서 메탄발생 메카니즘이 명확히 규명되어야 할 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권6호
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• pp.911-916
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• 2010

농업활동 중 경종분야인 벼재배와 작물잔사 소각은 온실가스인 메탄의 주 발생원이다. 이번 연구는 1990년부터 2008년까지 우리나라 경종분야에서 발생하는 메탄 배출량을 평가하기 위해 수행되었다. 우리나라에서 벼 재배에 의한 메탄 배출량은 1990년 395 천 톤에서 2008년 297 천 톤으로 벼 재배면적의 감소에 따라 지속적으로 감소하는 경향을 보였다. 작물잔사 소각에 의한 메탄 배출량은 1990년 2,502 톤에서 2008년 2,726 톤으로 작물별 차이는 있었으나 연도별 전체 배출량에는 큰 변화없이 일정한 값을 유지하였다. 작물잔사 소각에 의한 메탄 배출은 경종부분 전제 배출량에는 큰 영향을 미치지 않았다. 벼재배와 작물잔사 소각에 의한 총 메탄 배출량을 이산화탄소로 환산한 값은 1990년 8,356 천 톤 $CO_2$-eq.에서 2008년 6,287 천 톤$CO_2$-eq.로 나타났다. 농업부문의 온실가스 배출량 평가의 정확도 제고를 위해서는 활동자료의 신뢰성 확보가 무엇보다도 중요하다. 2010년부터 농촌진흥청과 통계청이 공동으로 활동자료의 공식적인 조사를 시작하였으며, 이러한 체계적인 활동량 조사는 농업부문 온실가스 배출량 평가의 신뢰도 향상과 불확도 저감에 크게 기여할 것으로 예상된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권4호
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• pp.717-724
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• 2016

Methane (CH₄) is the most abundant component in natural gas. To reduce its harmful environmental effect as a greenhouse gas, CH₄ can be utilized as a low-cost feed for the synthesis of methanol by methanotrophs. In this study, several methanotrophs were examined for their ability to produce methanol from CH₄; including Methylocella silvestris, Methylocystis bryophila, Methyloferula stellata, and Methylomonas methanica. Among these methanotrophs, M. bryophila exhibited the highest methanol production. The optimum process parameters aided in significant enhancement of methanol production up to 4.63 mM. Maximum methanol production was observed at pH 6.8, 30℃, 175 rpm, 100 mM phosphate buffer, 50 mM MgCl₂ as a methanol dehydrogenase inhibitor, 50% CH₄ concentration, 24 h of incubation, and 9 mg of dry cell mass ml^-1 inoculum load, respectively. Optimization of the process parameters, screening of methanol dehydrogenase inhibitors, and supplementation with formate resulted in significant improvements in methanol production using M. bryophila. This report suggests, for the first time, the potential of using M. bryophila for industrial methanol production from CH₄.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2000년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2020-2022
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• 2000

The cross-linked polyethylene(herein after XLPE) insulated power cable emit the methane($CH_4$)gas in the course of chemical cross-linking process. The general stranded conductor easily discharge this methane gas through the gap of each stranded wires. But the special stranded conductor that filled with semi-conducting rubber compound to prevent water penetration which is applied to water proof type of cable(22.9kV CN/CV-W), disturb the methane gas emission. The pre-mold type cable joint shall be expanded gradually by emit of gas left in XLPE insulation. For example, sometimes the corona problem outbreak on a new power distribution line, resulted from the gap between the sleeve and semi-conductive layer of cable joint. If above mentioned problem especially happened on the way of operating. We have to shut down the line and try to discharge the methane gas in cable joint. In this point, we would like to explain the mechanism of methane gas & cable joint and our test result briefly. At last, we are pleased to introduce the solution for preventing reoccurrence of this problem.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제28권2호
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• pp.280-289
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• 2015

Anaerobic digestion is an efficient and renewable energy technology that can produce biogas from a variety of biomasses such as animal manure, food waste and plant residues. In developing countries this technology is widely used for the production of biogas using local biomasses, but there is little information about the value of these biomasses for energy production. This study was therefore carried out with the objective of estimating the biogas production potential of typical Vietnamese biomasses such as animal manure, slaughterhouse waste and plant residues, and developing a model that relates methane ($CH_4$) production to the chemical characteristics of the biomass. The biochemical methane potential (BMP) and biomass characteristics were measured. Results showed that piglet manure produced the highest $CH_4$ yield of 443 normal litter (NL) $CH_4kg^{-1}$ volatile solids (VS) compared to 222 from cows, 177 from sows, 172 from rabbits, 169 from goats and 153 from buffaloes. Methane production from duckweed (Spirodela polyrrhiza) was higher than from lawn grass and water spinach at 340, 220, and 110.6 NL $CH_4kg^{-1}$ VS, respectively. The BMP experiment also demonstrated that the $CH_4$ production was inhibited with chicken manure, slaughterhouse waste, cassava residue and shoe-making waste. Statistical analysis showed that lipid and lignin are the most significant predictors of BMP. The model was developed from knowledge that the BMP was related to biomass content of lipid, lignin and protein from manure and plant residues as a percentage of VS with coefficient of determination (R-square) at 0.95.This model was applied to calculate the $CH_4$ yield for a household with 17 fattening pigs in the highlands and lowlands of northern Vietnam.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권6호
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• pp.1220-1225
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• 2011

논토양 종류가 메탄배출에 미치는 영향을 구명하기 위하여 적황색토인 화동통과 회색토인 신흥통을 공시하여 벼 재배기간중 메탄배출량, 산화환원전위 및 토양중 산화물 함량을 분석하였다. 적황색토에서 메탄배출이 회색토에 비해 유의하게 낮았으며, 산화환원전위는 상대적으로 높았다. 적황색토는 회색토에 비해 쉽게 환원될 수 있는 Active oxide 함량은 낮은 반면, 상대적으로 안정성이 높은 Free oxide의 함량이 높았다. 따라서 논토양 종류별 메탄배출은 벼 재배기간중 산화환원전위와 토양중 Geothite, Hematite 등과 같은 메탄산화제의 함량에 영향을 받는 것으로 나타났다.