• 한국농공학회논문집
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• 제62권2호
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• pp.17-29
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• 2020

The objective of this study was to find an optimum methane yield condition in anaerobic digestion of sewage sludge with microwave pretreatment. The pretreatment process was carried out using a lab scale industrial microwave unit (2,450 MHz frequency). The digestion efficiency of pretreated sludge was evaluated by biochemical methane potential (BMP) test. Box-Behnken design and Response Surface Analysis (RSA) were applied to determine the optimal combination of sludge mixing ratio (0 to 100%), power (400 to 1600 W), holding time (0 to 10 min) and pretreatment temperature (60 to 100℃). BMP test results showed that Volatile Solid (VS) removal efficiency was up to 48% at a condition of 0% for mixing ratio, 1600 W for power, 5 min for holding time, and 80℃ for pretreatment temperature. Methane production was up to 832.3 mL/g VS_removed at a condition of 50% for mixing ratio, 1000 W for power, 5 min for holding time, and 80℃ for pretreatment temperature. The results of the variance analysis (ANOVA) showed that the p-value of the power and pretreatment temperature among the independent variables were significant (p<0.05), and in particular, the pretreatment temperature significantly affected on the solubilization and methane production. The optimum condition for the maximum methane yield (847 mL/g VS_removed) was consist of 38.4% of mixing ratio, 909.1 W of power, 4.1 min of holding time, and 80℃ of temperature within the design boundaries.

• 한국대기환경학회지
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• 제26권3호
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• pp.286-297
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• 2010

This study deals with the effect of pretreatment on the $CO_2$ adsorption capacity of zeolitic adsorbents including a commercial A-type zeolite and cation exchanged adsorbents. The pre-heating could change the intrinsic properties such as specific surface area and adsorption capacity of the adsorbent. As a result of the experiment, the moisture previously filled inside might affect the potential adsorption capacity of the adsorbent, and could be disappeared throughout the heat treatment. An optimum pretreatment temperature for the test adsorbent was found to be $400^{\circ}C$, at which temperature enabled more than 90% refreshment. Precise examination through the TPD test showed that the TSA (Temperature Swing Adsorption) process would be desirable in dry adsorption of $CO_2$.

• Environmental Engineering Research
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• 제14권1호
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• pp.48-52
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• 2009

Solubilization of sewage sludge creates favorable conditions for anaerobic microorganisms to produce biogas. In this paper, we quantify the effect of heating pretreatment on the degree of solubilization of sewage sludge. The pretreatment process was carried out using a lab-scale industrial microwave unit (2450 MHz frequency). Response surface analysis was applied to determine the combination of temperature-increase rate (ramp rate) (2.9 to 17.1 ${^{\circ}C}$/min) and terminal temperature (52 to 108${^{\circ}C}$). Both ramp rate and temperature significantly affected the solubilization degree of sludge. Within the design boundaries, the conditions predicted to maximize the solubilization degree of 15.8% were determined to be 2.9 ${^{\circ}C}$/min and 104${^{\circ}C}$.

• 식물조직배양학회지
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• 제26권3호
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• pp.149-156
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• 1999

도라지 약배양에 있어서 저온처리가 화분 2형현상과 배형성에 미치는 영향을 조사하기 위해 1핵성 소포자기의 도라지 약을 0.5 mg/L NAA와 1.0mg/L BA가 첨가된 MS배지에 배양하였다. 저온전처리는 이상화분과 균등분열에 의한 B형 화분, 다핵 및 다세포 화분수를 현저하게 증가시켰는데 특히 8$^{\circ}C$에서 5일간 저온전처리는 배양 전 이상화분이 20.6%가 증가되었고 배양 중에는 54.9%의 캘러스와 9.9%의 배형성율을 나타내 가장 효과적이었다. 배양 중 소포자로부터 배는 첫째. 주로 영양세포가 분열하거나 둘째, 영양세포와 생식세포가 각각 분열하거나 셋째, 균등분열에 의한 영양핵과 동일한 크기의 두 낭세포 모두가 분열하여 배를 형성하는 3가지 경로가 관찰되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권4호
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• pp.430-435
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• 2014

섬유소계 바이오매스의 주요 구성요소 간의 관계에 의한 물리적, 화학적 장벽은 셀룰로오스를 발효 가능한 당으로 전환시키는 효소당화를 방해한다. 전처리의 주 목적은 셀룰로오스의 효소당화율을 향상시키기 위하여 기질로의 효소접근성을 높이는 것으로, 전처리 공정의 발전은 지속적으로 요구되고 있다. 본 연구에서는, 간단하고, 상대적으로 저비용인 암모니아수에 의한 침지공정을 전처리방법로 채택하였다. 기질로는 국내 농업 잔류물 중 생산량이 높은 볏짚을 채택하였다. 암모니아수에 의한 침지 공정은 3, 12, 24 그리고 72시간 동안 수행되었다. 그리고 동시당화발효에 미치는 전처리의 효과를 조사하기 위해, 효소당화와 동시당화발효를 30, 40 그리고 $50^{\circ}C$에서 수행하였다. 연구 결과에 따르면, 볏짚이 암모니아수에 의한 침지 처리 되었을 때, 기존의 보편적인 동시당화발효와 비교하여 상대적으로 적은 효소사용량과 낮은 온도($30^{\circ}C$) 조건에서도 당화와 동시당화발효가 수행될 수 있음을 확인하였다. 그리고 암모니아수에 의한 침지 처리는 초기 당화속도를 증가시킴으로써 24시간 이내에 발효를 종료시켰다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.114.1-114.1
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• 2011

Bioenergy production from lignocellulosic biomass and agriculture wastes have been attracted because of its sustainable and non-edible source. Especially, canola is considered as one of the best feedstock for renewable fuel production. Oil extracted canola and its agriculture residues are reuseable for bioethanol production. However, a pretreatment step is required before enzymatic hydrolysis to disrupt recalcitrant lignocellulosic matrix. To increase the sugar conversion, more efficient pretreatment process was necessary for removal of saccharification barriers such as lignin. Alkaline pretreatment makes the lignocellulose swollen through solvation and induces more porous structure for enzyme access. In our previous work, aqueous ammonia (1~20%) was utilized for alkaline reagent to increase the crystallinity of canola residues pretreatment. In this study, significant factors for efficient soaking in aqueous ammonia pretreatment on canola residues was optimized by using the response surface method (RSM). Based on the fundamental experiments, the real values of factors at the center (0) were determined as follows; $70^{\circ}C$ of temperature, 17.5% of ammonia concentration and 18 h of reaction time in the experiment design using central composition design (CCD). A statistical model predicted that the highest removal yield of lignin was 54% at the following optimized reaction conditions: $72.68^{\circ}C$ of temperature, 18.30% of ammonia concentration and 18.30 h of reaction time. Finally, maximum theoretical yields of soaking in aqueous ammonia pretreatment were 42.23% of glucose and 22.68% of xylose.

• 유기물자원화
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• 제31권1호
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• pp.27-34
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• 2023

본 연구에서는 버섯 폐배지의 혐기성소화 효율 향상을 위해 수열전처리를 실시하고, 리그노셀룰로오스계 물질의 고온 가수분해 과정에서 생성될 수 있는 중간산물이 기질의 생분해도와 바이오가스 전환 효율에 미치는 영향을 함께 판단하였다. 수열전처리 온도의 범위를 150, 180, 210℃로 설정하였으며, 모든 수열전처리 온도에서 기질의 가용화율이 향상되는 결과를 확인할 수 있었다. 추가적으로, 150℃로 버섯 폐배지를 전처리한 경우에는 혐기성소화 효율에 영향을 미칠 수 있는 C/N 비가 개선되는 효과를 함께 확인하였다. 다만 전처리 온도가 180, 210℃인 경우에는 오히려 150℃로 전처리를 수행한 경우에 비해 메탄 생성량이 저하되는 경향을 보였는데, 이는 리그노셀룰로오스 물질의 중간분해 산물인 퓨란유도체의 형성으로 인해 메탄생성균이 영향을 받은 것으로 판단된다. 결국, 수열전처리를 통해 리그노셀룰로오스계 바이오매스의 가용화율 향상을 통한 메탄 생성 향상을 기대할 수 있으나, 혐기성소화 효율을 저해할 수 있는 중간산물이 생성되지 않는 적정 전처리 온도의 확인과 적용이 중요할 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.443-447
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• 2016

미세조류 세포벽은 셀룰로오스가 주요 구성성분으로 리그닌을 포함하지 않아 낮은 온도의 전처리 조건에서도 효과적으로 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 분해가 가능하다. 차세대 바이오매스로 주목 받는 미세조류(Tetraselmis KCTC 12236BP)로부터 $120^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도 조건에서 열수전처리를 이용한 발효당 생산 증대를 위해 공정조건을 최적화하였다. 주요 공정조건인 추출온도, 황산농도와 추출시간에 따른 당화율 변화를 확인하였을 때, 온도와 황산농도가 글루코오스 생산에 큰 영향을 컸으며 당화율이 비례하여 증가하는 경향을 보였다. 경제성을 고려한 열수전처리 최적조건은 $120^{\circ}C$, 2 mol 황산, 40분으로 95.9%의 당화율을 얻을 수 있었다. 탈지미세조류의 황산 열수전처리와 효소당화를 비교했을 때, 황산 열수전처리의 당화율이 2.1배 이상 높고 전처리 시간이 짧아 황산 열수전처리가 효소당화에 비해 효과적인 공정임을 확인하였다.

• 상하수도학회지
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• 제26권6호
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• pp.807-813
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• 2012

Flocculation and flotation are used as pretreatment steps prior to the reverse osmosis (RO) process. During seawater treatment, high temperature can change the water chemistry of seawater during the process of coagulation. It also affects bubble volume concentration (BVC) and bubble characteristics. Coagulants such as alum and ferric salts at $40^{\circ}C$ can also change flux rates in the seawater reverse osmosis (SWRO) process. In this study, the bubble characteristics in dissolved air flotation (DAF), used as a SWRO pretreatment process, were studied in synthetic seawater at $20^{\circ}C$ and $40^{\circ}C$. The flux of an RO membrane was monitored after dosing the synthetic seawater with coagulants at different temperatures. Results showed that BVC increases as the operating pressure increases and as the salt concentration decreases. The bubble size released at $40^{\circ}C$ is far smaller than that at $20^{\circ}C$The addition of a ferric salt is effective for turbidity removal in synthetic seawater at $20^{\circ}C$; it is more effective than alum. When synthetic seawater was dosed with a ferric salt, the RO membrane flux increased by 27 % at $40^{\circ}C$.

• 대한환경공학회지
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• 제38권3호
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• pp.110-116
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• 2016

최근 다양한 형태의 슬러지 최종처리 기술들이 제안되고, 기존 혐기성 소화공정에서 바이오가스 생산효율을 증가시키기 위한 전처리 기술들이 개발되어왔다. 이들 기술 중 열적전처리(Thermal pretreatment) 기술은 기존 슬러지 처리방법과 다르게 입자의 유기성 성분을 용해시킴으로써 슬러지 특성을 변화시켜 감량과 재이용이 가능한 전처리 기술이다. 그러나 대부분의 연구들은 높은 온도에서 입자의 가수분해, COD 가용화부분에 중점을 두고 연구 되어졌으며, 소수의 결과들만이 물리, 화학적 특성변화에 대해서 보고되었다. 본 연구는 열적전처리 효율에 영향을 미칠 수 있는 온도, 약품이 탄소원 형성과 분율에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 그 결과 반응온도가 증가함에 따라 입자의 가수분해 속도가 증가하였으며, 산화제의 주입량이 증가 할수록 고분자 유기성 물질은 감소하고 저분자 유기성 물질(분자량 350 g/mol 이하)의 분율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이번 실험결과는 슬러지 감량화 및 재이용를 위한 열적 전처리에 의한 분자의 특성을 파악하는데 기여할 수 있을 것이라 판단한다.