• 유기물자원화
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• 제26권1호
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• pp.55-64
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• 2018

본 연구는 유기성폐자원(가축분뇨, 음식물류폐기물, 음식물류폐수 등)의 바이오가스 이용에 대한 적정 설계 및 운전 기술지침서 마련하고자 현장조사와 정밀모니터링 등을 실시하였다. 정부의 중장기 바이오가스화 정책에 따라 폐자원의 자원화 시설 확충이 활발히 추진되고 있다. 하지만 생산된 바이오가스를 이용하여 발전 및 스팀으로 활용하는 시설은 효율이 아직은 저조하고 잦은 고장이 발생되고 있다. 현재 운영 중인 바이오가스화 11개소를 대상으로 바이오가스 이용 공정별 특징 및 문제점을 분석하고 혐기소화조 현장 시료의 계절별 정밀모니터링을 실시하여 바이오가스 이용 공정 흐름에 따른 설계 운영 가이드라인을 제시하였다. 현장조사 수행 결과, 바이오가스 이용 공정에서 바이오가스의 적정 제습, 황화수소 전처리, 발전시설의 적정처리 등이 주요 문제점으로 조사되었다. 따라서 유기성폐자원의 바이오가스화 시설의 단점을 보완하고 바이오가스 이용 최적화 방안을 마련하기 위하여 현장지설에 대한 정밀조사를 실시하여 공정별 문제점들을 정리하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권10호
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• pp.855-864
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• 2009

본 연구에서는 질산화 반응이 활발히 진행되고 있는 기존 하수처리장 슬러지를 이용하여 3개월 이상 농축 배양한 후에 부착 및 부유성장 상태로 적응시킨 질화균을 이용하여 독성물질에 대한 영향을 조사하였다. 본 실험의 목적은 부유 및 부착성장 질화균을 이용하여 이들의 비표면적에 따른 독성물질의 영향을 상호비교하기 위한 것이다. 이를 위하여 부유 및 부착상태의 농축 질화균의 비표면적을 다르게 하여 각각에 대한 독성물질의 영향을 조사하였다. 연구 결과 부착성장 질화균 및 부유성장 질화균의 경우 비표면적이 클수록 독성에 대한 영향을 더 많이 받는 것으로 나타났다. 부착상태와 탈착상태의 질화균을 사용한 실험에서, 독성물질에 대한 영향은 탈착상태보다 부착상태에서 독성의 영향을 적게 받았으며, Nitrosomonas의 경우에는 1.12배, Nitrobacter의 경우에는 1.09배 독성의 영향을 적게 받았다. 부유성장 질화균을 사용한 경우에는 분쇄 전보다 분쇄 후에 독성의 영향을 더 크게 받았으며, Nitrosomonas의 경우에 1.46배, Nitrobacter의 경우에 1.35배 독성의 영향을 적게 받았다. 또한, 기질에 아질산염을 주입하지 않고 실험한 결과에서도 유사한 결과를 얻었다. 부착상태와 탈착상태의 질화균을 사용한 실험에서, 독성물질에 대한 영향은 탈착상태보다 부착상태에서 독성의 영향을 적게 받았으며, Nitrosomonas의 경우에는 1.83배, Nitrobacter의 경우에는 1.78배 독성의 영향을 적게 받았다. 부유성장 질화균을 사용한 경우에는 분쇄 전보다 분쇄 후에 독성의 영향을 더 크게 받았으며, Nitrosomonas의 경우에 1.27배, Nitrobacter의 경우에 1.32배 독성의 영향을 적게 받았다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.19-25
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• 2007

하폐수의 생물학적 고도처리 공정의 설계와 운전 최적화에 필요한 자료를 제공하기 위하여 ASM3를 이용하여 부상여재반응기(ABF)에 대한 해석을 수행하였다. 대상 반응기로서는 수중의 부유물질 제거와 질산화 반응을 위해 이용되는 호기적 부상여재반응기로 하였다. 본 연구에서는 하폐수 고도처리공정 중 활성슬러지의 생흡착반응을 이용한 전체 시스템 중에 흡착조를 거친 유출수를 부상여재를 이용하여 질산화시키는 공정에 대한 해석을 목적으로 하였다. 민감도 분석과 영향평가를 위해서 상용 수처리 공정해석 프로그램인 GPS-X(V 5.0)을 이용하였다. 민감도 분석을 통해 공정거동에 영향이 큰 매개변수($Y_A$, $k_{sto}$, ${\mu}_A$, $K_{A,HN}$)가 결정되었고, 70일간의 pilot plant 운전자료를 이용한 동적 시뮬레이션을 통해 최적화하였다. 최적화된 매개변수 값들은 $Y_A$가 0.14, $k_{sto}$는 3.5/d, ${\mu}_A$는 2.7/d, $K_{A,HN}$는 1.1mg/L로 결정되었다. 최적화된 매개변수 값들을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였고, 부상여재반응기의 수리학적 체류시간(HRT)을 10분에서 4시간으로 변화시키면서 TN, $NH_4{^+}-N$, $NO_3{^-}-N$의 변화를 예측하여 실측값과 비교한 결과 HRT가 10분 정도로 매우 짧은 운전조건에서도 60%에 가까운 질산화율을 보여주고 있었다. 짧은 HRT에서 우수한 질산화 능력을 보인 부상여재의 특성을 이용하여 유량변동이 매우 큰 현장에 부상여재반응기가 효과적으로 적용될 수 있다고 판단되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권5호
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• pp.903-915
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• 2011

최근 농산 바이오매스를 이용한 혐기적 메탄생산은 가장 실질적인 바이오 에너지 생산 방법으로 주목받고 있다. 그러나 국내의 경우 폐기물 처리 측면에서 가축분뇨, 음식물쓰레기, 하수슬러지에 대한 혐기소화 연구가 주를 이루고 있으며, 농업생산과정에서 발생하는 각종 농산 바이오매스에 대한 혐기소화 연구는 매우 미흡한 실정이다. 특히 국내에서 농산 바이오매스의 혐기적 매탄 생산 퍼텐셜은 측정 방법이 표준화되어 있지 않아 다양한 연구자들의 연구결과를 비교 활용하는데 어려움이 있어 왔다. 외국의 경우 독일은 VDI 4630, 미국은 ASTM E2170-01을 혐기적메탄 생산 퍼텐셜 및 유기물 분해율 분석의 표준분석 방법으로 활용하고 있다. 따라서 독일과 미국의 메탄생산 퍼텐셜 분석법을 비교 검토하여 메탄 생산 퍼텐셜을 정의하고, 분석방법, 영향인자, 기술적인 계산 방법등을 고찰하였다. 한편 국내외 농산 바이오매스의 메탄 생산 퍼텐셜 측정 현황을 살펴보고자, 국내의 경우에는 1980년대에 실시되었던 볏짚 등의 18종의 농산 바이오매스와 식품산업부산물 등의 연구 자료를 조사하였으며, 국외는 43개 농산바이오매스에 대하여 곡류, 채소류, 특용작물, 과수, 기타작물로 분류하고, 사료작물인 사탕수수, 사탕무, 옥수수 등은 에너지 작물로 분류하여 216건의 메탄 생산 퍼텐셜에 대한 연구자료를 조사하였다.

• 유기물자원화
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• 제27권1호
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• pp.77-85
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• 2019

바이오가스화는 유기성폐기물을 처리하는 과정에서 발생되는 메탄가스를 포함하는 환경 친화적인 연료를 생산하는 기술이다. 바이오가스화는 유기성폐기물의 해양투기 금지 이후 안정적인 육상처리일 뿐만 아니라 신재생에너지원으로 인정받으면서 세계적인 관심을 받고 있다. 최근에는 생산된 바이오가스를 고품질화하여 도시가스 및 수송용으로 이용하는 추세가 증가하고 있다. 바이오가스화 현장시설에서는 아직도 잦은 고장으로 바이오가스 생산이 저하되고, 또한 생산된 바이오가스를 효과적으로 정제하여 이용하는 것이 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 바이오가스 생산 및 이용 시설에서의 문제점들을 파악하고, 최적으로 바이오가스를 도시가스 및 수송용으로 활용 가능하기 위한 가이드라인 및 기술지침을 마련하고자 하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권1호
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• pp.42-47
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• 2006

생물학적 고도처리는 혐기, 무산소, 호기의 조건을 반복하거나 재배열함으로서 이루어지는데 이때 혐기조와 무산소조에서는 유기산이 발생한다. 여기서 발생한 유기산은 질소와 인의 제거와 슬러지침강성에 중요한 인자로 작용한다. 따라서 본 연구에서는 하 폐수 고도처리 시 F/M비 변화에 따른 유기산의 발생정도와 잔류농도 변화와 기에 따른 유기물과 질소의 제거 특성과 처리효율 및 슬러지 침강성과의 관계를 모색하기 위해 특성을 검토 하였다. 고도처리를 위해 $A^2/O$ 공정을 사용하였고 MLSS의 농도의 변화로 F/M비를 조절하였다. F/M비를 $0.16{\sim}0.08$ kg-BOD/kg-MLSS/day로 변화 시켰을 때 F/M비에 감소에 따라 회분식 반응기에 의한 유기산의 생성량의 증가하였고 잔류 유기산 농도는 감소하였다가 증가하였다. F/M비가 $0.16kg/kg{\cdot}d$ 실험 조건에서 SVI와 SS는 높게 나타났으며 F/M비가 $0.11{\sim}0.13kg/kg{\cdot}d$로 높아짐에 따라 감소하여 양호한 상태를 보이다 F/M비가 증가함에 SVI와 SS도 지속적으로 증가하여 $0.08kg/kg{\cdot}d$에서 높은 SVI와 SS 농도를 나타내었다. 무산소조의 유기산 잔류 농도 그리고 탈질률을 비교한 결과 무산소조의 유기산 잔류량이 적을수록 탈질률은 증가하였다. 슬러지 침강성과 질소 제거효율을 고려한 최적의 유기산 잔류 농도는 $1.4{\sim}2.2$ mg/L이며 이때의 F/M비는 $0.11{\sim}0.13$ kg-BOD/kg-MLSS/day범위로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제9권1호
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• pp.14-20
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• 2006

수산물 가공공장 폐수의 생물학적 처리를 위하여 미생물 강제포획방식인 EMMC 공정을 적용하여 유기물 및 질소의 동시제거 가능성을 평가하였다. 처리도 실험은 도시하수처리장에서 가져온 활성슬러지를 cellulose triacetate를 이용한 gel matrix에 고정시켜 실험을 수행하였다. anoxic조와 oxic조로 구성된 시스템에 유기물 및 질소부하 율을 증가시켜가며 실험한 결과 비교적 안정된 형태의 운전이 가능하였다. 적용 유기물부하는 $0.65{\sim}1.72kgCOD/m^3{\cdot}d$, 총질소 부하는 $0.119{\sim}1.317kgT-N/m^3{\cdot}d$의 범위에서 4단계로 나누어 적용시켰다. 본 연구에 사용한 수산물 가공공장폐수의 경우 공장폐수의 유출수 총질소 농도 규제치인 60 mg/l 이하를 기준으로할 때 T-N의 경우 한계 적용용적부하는 약 $0.3kgT-N/m^3{\cdot}d$인 것으로 나타났다. T-N의 경우는 부하율 증가에 따른 제거효율 저하가 뚜렷하였으나 ${NH_4}^+-N$의 경우는 각 단계별로 부하율을 증가시키면서 실험해본 결과 부하율 증가에도 불구하고 제거 효율 변화는 완만하여 본 실험에 적용한 시스템의 경우 질산화 반응은 부하변동에 관계없이 효율적으로 이루어지는 것으로 평가되었다. 실험 기간 중 Anoxic조의 질산성 질소 제거율은 각 단계별로 평균 $99.51{\sim}98.62%$로 나타났으며 oxic조의 질산화 제거율은 $94.0{\sim}96.9%$로 나타났다. 시스템 전체로는 적용 용적부하율하에서 화학적 산소요구량(COD: Chemical Oxygen Demand)의 경우 $94.2%{\sim}96.6%$, 총질소의 경우 $73.4{\sim}83.4%$ 의 제거효율을 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1B호
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• pp.51-60
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• 2006

산업활동으로 인해서 발생하는 제강슬래그와 최근 선진국에서 환경개선 및 오염방지를 위한 용도로 활용하고자 활발히 연구되고 있는 제올라이트 등의 다공성 재료를 오염된 하천의 정체수역에 설치하여 저비용으로 수질을 개선시킬 수 있는 기법은 폐기물의 재이용 측면과 하천수질개선 측면에서 매우 필요하다. 현재 제철소에서 발생하는 부산물인 제강슬래그의 화학적성분은 주로 CaO, $SiO_2$, $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$ 등으로 이루어져 있으며, 침전유발물질 및 흡착성물질이 함유되어 있다. 제강슬래그는 다공질 형태의 비표면적을 가지고 있어서 정화용 필터나 흡착재로 이용하기에 좋은 이점을 지니고 있다. 그리고 제올라이트는 양이온 교환특성, 흡착특성, 촉매특성, 탈수 및 재흡수특성 등의 이점을 지니고 있어서 축산농가의 환경개선, 도시의 생활하수의 처리, 공업폐수 처리, 음료수 수질개선, 방사성폐기물 처리 및 방사성 물질의 오염방지 등에 응용되고 있다. 그러므로 제강슬래그나 제올라이트를 Mattress/Filter의 채움재 및 수질정화용 여재로 활용함으로써 수질개선 등 효과를 동시에 얻을 수 있다. 본 연구에서는 제강슬래그와 제올라이트가 정체수역에 설치되는 Mattress/Filter시스템의 채움재로 활용할 때 공극률에 따른 수질개선효과를 파악하기 위하여 공극률을 38.6%인 P1, 45.8%인 P2 및 49.8%인 P3로 변화시켜 각각의 유입수와 유출수의 pH, DO, T-N, T-P 등을 측정하여 비교하였다. 수질개선에 사용된 Mattress/Filter시스템은 오염된 하천수가 Mattress/Filter시스템의 공극사이를 통과하면서 채움재에 형성된 다공질에 의한 여과작용과 생물막에 의한 접촉작용, 흡착작용 및 생물분해작용 등을 촉진시키는 기능을 가지고 있음을 알 수 있었다. 제강슬래그 및 제올라이트를 채움재로 사용한 Mattress/Filter 시스템은 쉽게 생물막을 형성시키고 유기물의 흡착을 촉진시켜 오염물질을 정화하는데 필요한 자정작용의 효과를 증대시키고 수질개선을 촉진시킬 수 있는 자연환경에서 하천정화에 이용될 수 있는 시스템임을 확인할 수 있었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제38권6호
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• pp.307-312
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• 2005

고령지의 대표지인 강원도 평창 지역의 밭은 석비레 사양토로 객토 및 성토를 하고 다량의 부산물 퇴비를 투입하여 영농활동을 하는 곳이 많다. 석비레 사양토에 부산물퇴비를 처리하여 퇴비의 종류별 유출수와 유거수의 양분농도를 경시적으로 조사하였다. 전기전도도는 유거수 ($0.9-2.0dS\;m^{-1}$)와 침출수 ($0.8-2.2dS\;m^{-1}$)에서 모두 계분퇴비 처리구에서 가장 높은 값을 보였고, 총질소 ($25-75mg\;L^{-1}$)와 총인 ($0.12-0.43mg\;L^{-1}$)의 농도도 처리한 부산물 중에서 계분퇴비 처리구가 가장 높은 것으로 나타났다. 시험기간 동안 전기전도도는 지속적으로 증가하는 경향을 보였고, 총질소와 총인의 농도는 감소하는 경향을 보였다. 우분과 계분을 톱밥과 혼합해서 만든 퇴비 처리구와 음식물퇴비 처리구, 맥주공장의 폐수오니를 처리한 시험구에서 발생한 유거수의 평균 총질소 농도는 각각 41, 34, $37mg\;L^{-1}$이었고, 침출수의 평균 총질소 농도는 35, 28, $34mg\;L^{-1}$이었으며, 총인 농도는 처리간에 비슷한 경향을 보였다. 전체적으로 전기전도도는 침출수가 높았고, 총질소의 농도는 유거수에서 다소 높게 나타났다. 본 시험 결과 고령지 농경지의 대표지인 평창지역에서 성토로 많이 이용하고 있는 석비레 사양토에 부산물퇴비를 과량 투입하여 영농활동을 하게 되면 물에 의한 총질소와 총인의 이동이 다량 발생할 수 있음을 알 수 있었고, 특히 계분퇴비에서 유출이 높게 나타나 계분퇴비의 사용법에 대한 연구가 시급한 것으로 판단되었다.