• KSBB Journal
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• 제18권4호
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• pp.318-323
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• 2003

본 연구는 셀룰로오스 성분의 분해가 용이하지 않은 폐지 를 이용하여 유기산 및 메탄으로 전환시킬 수 있는지의 여부 에 대하여 연구하였다. 유기산 생성 회분식 실험에서 초기 건조중량 15 g의 폐신문지와 종이박스를 음식페기불 산 발 효액과 1 1로 혼합하여 주입하였을 때 생성된 유기산의 총량은 신문지와 종이박스가 각각 2461과 4978 mg/L로 나 타났다. 메 탄발효 회분식 반응에서 초기 건조중량 15 g의 신 문지와 종이박스 폐지를 주입하였을 때 24일 후 tCOD 제거 율은 각각 60.9와 62.4%를 나타내었고 생산된 바이오 가스양 은 각각 6.95와 6.43 L이었다. 총 고형불 (TS)의 변화는 신문 지와 종이박스가 각각 34.8 과 33.4% 정도 감소함을 알 수 있었고, 휘발성 고형물 (VS)의 변화는 신문지와 종이박스가 각각 40.0 과 39.2% 정도 감소함올 알 수 있다 pH는 20일 이후부터 7.5로 일정하게 유지되어 메탄발효가 적절히 진행 되는 것으로 확인되었다. 반 연속식 실혐의 경우 산 발효조 에서 2일, 메탄 발효조에서 12일간 체류하변서 신문지와 종 이박스의 tCOD 제거 효율은 각각 64.7과 65.0%를 나타냈다. 각각의 일일 바이오 가스 생산량은 g당 0.31과 0.30 L로 나 타났으며 바이오 가스 중 메탄함량은 57.3과 56.2%로 나타났 다. 공정의 안정화가 이루어졌다고 판단되는 25일 이후의 pH 는 혐기성 산 발효조와 메탄 발효조에서 각각 5.0과 7.5로 일 정하게 나타났다

• 한국환경농학회지
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• 제30권3호
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• pp.243-251
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• 2011

간척지 논 토양에서 석고의 처리는 염의 농도에 관계없이 고염도와 저염도 전체 토양에서 무처리 대비 71.3~98.9%까지 메탄 발생을 저감 할 수 있었다. 석고 처리에 따른 황산염을 증가는 전자수용체, 즉 황산염이온의 양 증대에 따른 전자의 활성저하와 황환원균의 활성증가가 메탄 발생을 저감시키는 가장 큰 요인인 것으로 판단된다. 간척지 논에 석고를 시용할 경우 부족한 칼슘의 공급효과를 통하여 토양의 물리성 및 배수 개선을 통하여 메탄 발생 감소에 영향을 줄 수 있었다. 또한 석고의 시용은 간척지 토양의 높은 pH와 높은 나트륨 이온을 효과적으로 저감할 수 있어 식물 생육 및 수량에 긍정적인 영향을 주었으며, 물리성 개선을 통하여 메탄 발생을 저감 시킬 수 있었다. 간척지 토양에서 석고의 시용은 벼 수량을 13.2~39.1%까지 증수 효과가 있었으나, 과량 처리시 오히려 생산성을 감소시켰다. 결론적으로 간척지에서 토양 개량을 위해 사용되어 지는 석고는 토양의 물리 화학성을 개선할 뿐만 아니라 메탄 발생을 효과적으로 저감할 수 있는 우수한 토양 개량제로서 평가되었다.

• 유기물자원화
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• 제26권4호
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• pp.53-61
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• 2018

혐기성소화(AD)는 폐활성슬러지의 유기물함량을 바이오가스로 전환할 수 있는 가장 널리 이용되는 공정 중 하나이다. 그러나 현재 전통적인 혐기성소화에 의한 실제 메탄수율은 이론적인 최대 메탄수율에 미치지 못하기 때문에 메탄수율을 높일 수 있는 방안의 지속적인 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 폐활성슬러지로부터 메탄수율을 높이기 위해 생물전기화학 혐기성소화조를 이용하여 혐기성소화슬러지와 생슬러지의 혼합비율(3:7, 5:5)에 따른 메탄수율 및 유기물제거 효율에 미치는 영향에 관하였다. 그 결과 생물전기화학 혐기성소화 슬러지의 혼합비가 3:7과 비교하여 5:5일 때 가장 높은 메탄수율 294.2 mL $CH_4/L$(0.63배 증가)과 52.5%(7.5% 증가)로 유기물제거효율을 가지는 것으로 나타났으며 pH, 알칼리도와 VFAs의 농도도 안정적으로 유지되었다. 이러한 결과는 혐기성소화 슬러지의 혼합비의 증가는 생물전기화학 혐기성소화조의 안정적인 성능유지를 위해 효과적인 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제28권1호
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• pp.15-25
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• 2020

본 연구에서는 우분뇨와 폐잔디를 이용한 혐기소화 잠재성을 단독 및 병합 조건에서 평가하였다. 두 종의 유기성 폐자원은 휘발성고형분(VS) 기준 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100의 다섯 가지 혼합비 조건에서 회분식 BMP(biochemical methane potential) 테스트를 통해 바이오가스 생산을 측정하였다. 또한, 서로 다른 3개의 온도조건(25℃, 30℃, 35℃)을 적용하여 총 15개 실험 조건을 비교하였다. 실험 결과, 반응 온도가 높을수록, 폐잔디의 혼합비가 높을수록 더 높은 메탄 수율과 최대 메탄 생산율이 관측되었다. 실험 결과를 바탕으로 유효체적 240(농장규모) 또는 2,400(마을 규모) ㎥의 가상의 혐기소화조를 가정하여 서로 다른 조건에 따른 에너지 수지를 비교하였다. 예측된 에너지 생산량은 반응 온도가 높을수록 더 많았으나 소화조 가온 등에 따른 에너지 소모량을 고려한 에너지 순생산량은 30℃, 35℃, 25℃ 순으로 높게 예측되었다. 따라서 에너지 순생산량을 최대화하기 위한 조건 도출을 위해서는 메탄 수율 등의 실험적 측정 외에도 구체적인 소화조의 설계 인자를 고려해야 하는 것으로 평가되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권5호
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• pp.341-345
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• 2009

음식물쓰레기와 종이류로 구성된 유기성고형폐기물(고형물 함량 30% TS)을 대상으로 중온 건식혐기성소화를 시도하였고, 연속 운전 중 수리학적 체류 시간(HRT)을 150일, 100일, 60일, 40일로 감소시켰다. 기질의 고형물 농도를 30% TS (Total Solids)로 고정하였기 때문에 각각의 HRT에 해당하는 고형물 부하는 2.0, 3.0, 5.0, 7.5 kg TS/$m^3$/d였다. HRT를 줄임에 따라 단위용적 당 바이오가스 생산 속도는 증가하였고, HRT 40일에서 3.49${\pm}$0.31 $m^3/m^3/d$로 가장 높은 성능을 보였다. 이 때, 76%의 휘발성 고형물(VS) 분해율이 유지되었고, 0.25 $m^3$/kg $TS_{added}$의 메탄 생산 전환율을 보였으며, 이는 기질의 67.4%에 해당하는 에너지가 메탄 가스로 전환된 것을 의미한다. HRT 100일에서 0.52 $m^3$/kg $TS_{added}$로 가장 높은 바이오가스 전환율을 보였지만, 모든 HRT에서 0.45${\sim}$0.52 $m^3$/kg $TS_{added}$로 큰 차이가 나지 않았다. 고형물 함량이 높은 기질의 원활한 주입을 위해 소화조 발효액의 일부를 기질 투입구로 반송하여 기질과 혼합 후 주입하였다. 주입하고자 하는 기질의 5배에 해당하는 양의 소화조 발효액을 반송하여 혼합하였을 때, 가장 효과적인 기질 주입이 이루어졌다. 중온 건식 조건에서 서식하는 메탄 소화균의 활성도를 측정한 결과, 아세트산, 뷰틸산, 프로피온산을 이용할 경우 각각 2.66, 1.94, 1.20 mL $CH_4/g$ VS/d였다.

• 청정기술
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• 제24권2호
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• pp.99-104
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• 2018

본 연구에서는 합성천연가스(synthetic natural gas, SNG)를 생산하기 위한 공정 개발을 위해 RIST-IAE에서 제안한 공정의 4차 반응기에 대하여 합성가스($H_2/CO_2$)를 이용하여 메탄화 반응을 수행하였다. 실험의 조건은 온도, 압력, 공간속도 등을 변화시켰으며, 이때 $CO_2$ 전환율, $CH_4$ 선택도, 반응 후 $H_2$의 농도에 대해 고찰하였다. 그 결과 $CO_2$ 메탄화반응에 의한 $CH_4$의 선택도는 공간속도가 낮을수록, 그리고 압력이 높을수록 증가하였다. 한편, 온도의 경우에는 $320^{\circ}C$에서 최대 값을 보였다. 이러한 결과로부터 SNG 공정에 적합한 4차반응기의 최적 조건을 얻을 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제28권1호
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• pp.65-72
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• 2020

본 연구는 초기 식종슬러지 종류별 CO₂의 생물학적 바이오메탄 생산 적용 가능성을 비교를 위해 국내 혐기성 소화조로부터 획득한 식종미생물을 종류에 따라 Specific methanogenic activity (SMA) test를 수행한 결과이다. 36일간의 실험 결과 CH₄ yield는 2,434-2,051mL CH₄/g COD의 범위를 얻었고 생산된 가스 내 CH₄ 분압은 맥주공장과 음식물류 폐기물 식종슬러지에서 가장 높은 89.3-91.9% CH₄ 분포를 보인 반면 하수슬러지 식종슬러지로부터 가장 낮은 효율을 나타냈다. 반응조의 CH₄ production rate/CO₂ consumption rate 비교를 통해 CH₄전환 속도 및 CO₂소비율의 간접적 물질 수지 비교가 가능했으며 SMA test 실험 기간 중 반응조 내 아세트산의 농도의 검출이 확인되었다. 이는 식종슬러지 내부의 잔류 유기물들의 분해, 식종미생물의 사멸 및 이들의 분해, Homoacetogenic bacteria의 활성에 의해 반응조 내 Metabolic pathway가 부분적으로 Hydrogenotrophic methanogenesis 단계에서 Acetoclasctic methanogenesis로의 변환됨에 따른 결과로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권12호
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• pp.1268-1272
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• 2008

부분산화가 적용된 저온플라즈마는 메탄으로부터 합성가스를 생산하는 기술이다. 저온 플라즈마 기술은 수증기 개질, 이산화탄소 개질을 이용한 개질기 보다 소형화와 시동특성이 우수한 장점을 가지고 있으며 다양한 분야에 적용이 가능하다. 본 연구에서는 GlidArc 방전을 이용한 저온플라즈마 개질기를 제안하였다. 개질 특성을 파악하고자 변수별 연구로서 가스 조성비율(O$_2$/CH$_4$), 수증기 주입량, 니켈과 철 촉매의 비교 및 이산화탄소 주입량에 대해 실험을 수행하였다. 최적의 수소 생산 조건은 O$_2$/C비가 0.64, 주입 가스유량은 14.2 L/min, 촉매의 반응기의 내부 온도는 672$^{\circ}C$, 주입 가스 량에 대한 수증기 유량 비율은 0.8 그리고 유입전력이 1.1 kJ/L일 때, 41.1%로 최대 수소 농도를 나타냈다. 그리고 이때 메탄의 전환율, 수소 수율 그리고 개질기 열효율은 각각 46.5%, 89.1%, 37.5%를 나타냈다.

• 유기물자원화
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• 제31권4호
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• pp.13-28
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• 2023

본 연구에서는 초본계 바이오매스인 잔디 예지물의 혐기소화 원료 가치를 평가하기 위하여 잔디 3종 (Poa pratensis, PP; Zoysia japonica, ZJ; Agrostis stolonifera, AS)의 생화학적 메탄퍼텐셜을 측정하였으며, 사일리지 저장기간 (0, 30, 60, 90, 120, 180일)에 따른 잔디 예지물 (PP)의 생화학적 메탄퍼텐셜 변화를 분석하여 사일리지 저장기간이 잔디 예지물의 혐기소화에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. Parallel first-order kinetics model에 의한 생화학적 메탄퍼텐셜 (B_u-P)은 PP, ZJ, AS에서 각각 0.330, 0.297, 0.261 Nm³/kg-VS_added이었으며, PP의 잔디 예지물이 메탄생산을 위한 혐기소화 원료로서 가장 적합하였다. PP의 잔디 예지물 사일리지의 B_u-P는 저장기간 0일 0.269 Nm³/kg-VS_added에서 저장기간 180일 0.217 Nm³/kg-VS_added로 약 19% 감소하였다. 또한, 잔디 예지물 사일리지 저장기간 0일에 NDF, ADF, BP 함량은 각각 67.59, 39.68, 3.02%인 반면, 180일에는 각각 77.12, 54.65, 6.24%로 나타나 저장기간 180일에 잔디 예지물 사일리지에서 세포벽 구성 물질의 함량이 크게 증가하였다. 잔디 예지물을 효율적으로 혐기소화 하기 위해서는 사일리지 저장 방식 외에도 사일리지 제조과정에서 초기 수분함량, 효소 또는 알칼리 처리와 같은 전처리 방법, 잔류 농약에 의한 혐기소화 저해 영향 등에 관한 추가적인 연구가 요구된다.

• 유기물자원화
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• 제18권3호
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• pp.38-49
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• 2010

유기성 폐기물의 혐기성발효공정에 의한 바이오가스 연구가 다양한 목적으로 활발하게 진행되고 있다. 혐기성공정 또는 매립지에서 생성되는 바이오가스의 주요 조성은 메탄, 이산화탄소와 미량의 황화수소와 암모니아로 구성되며, 생산지에서 불순물을 정화시킨 후 바로 사용하거나 혹은 파이프라인을 통해 천연가스처럼 사용할 수 있다. 생산된 바이오가스는 열과 스팀생산, 전기생산, 자동차용 연료 및 화학물질 생산 등에 사용되어질 수 있다. 바이오가스는 사용 용도에 따라 여러 나라들의 관련 규정들이 정비되고 있지만 아직까지 국제적으로 공인된 표준 규격은 없다. 본 논문에서는 세계 각국의 바이오가스 용도별 품질특성을 살펴보았다.