• 미생물학회지
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• 제46권4호
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• pp.319-325
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• 2010

여름과 가을의 논과 밭 토양의 토양성분과 메탄 생성, 메탄 생성세균의 분포, 그리고 메탄생성세균의 군집구조를 조사하였다. 토양성분을 분석한 결과, 전체적으로 계절에 따라 큰 변화는 나타나지 않았다. 메탄생성세균의 분포조사에서 밭 토양보다 유기농법과 무농약농법을 사용하는 논 토양에 메탄생성세균이 더 많이 존재하였고, 수소와 포름산을 이용하는 메탄생성세균에 비해 아세트산을 이용하는 메탄생성세균 수는 상대적으로 적은 것으로 확인되었다. 메탄생성 실험에서 아세트산을 첨가한 경우 배양 2주까지 메탄생성이 증가되었고, 포름산과 수소를 첨가한 경우 배양 7주까지 메탄생성 양이 증가되었다. mcrA 유전자를 이용한 계통학적 분석에서 논에는 다양한 메탄 생성세균의 cluster가 분포하는 반면, 밭에는 일부 cluster에 집중되어 분포함을 확인하였다.

• 미생물학회지
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• 제45권1호
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• pp.17-25
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• 2009

농법에 따른 토양의 토양 성분과, 메탄생성량, 메탄생성 세균의 수, 그리고 terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) 패턴을 계절별로 조사하였다. 조사기간 동안의 대부분 토양 성분은 큰 차이를 나타내지 않았고, 토양내 물 함량은 5월 시료 보다 10월 시료가 높게 나타났다. 그리고 most probable number (MPN) 방법을 이용한 메탄생성 세균 계수에서, 모든 논토양에 메탄생성 세균이 비교적 많이 존재하였으나 수소를 이용하는 메탄생성 세균과 포름산을 이용하는 메탄생성 세균에 비해 아세트산을 이용하는 메탄 세균수가 상대적으로 적은 것을 확인하였다. 또 포름산 이용 실험에서 대부분 토양이 1주부터 빠른 포름산 이용능을 보여, 4주에는 미량만이 검출되었으나, 아세트산을 첨가한 실험에서는 3주까지 아세트산이 증가된 후, 그 이후에야 아세트산이 이용되어 감소됨을 확인하였다. 그리고 수소를 첨가해준 모든 시료에서는 많은 양의 메탄생성이 있음을 확인하였다. 또 Sou96I을 처리한 mcrA 유전자의 T-RFLP 패턴을 분석한 결과, 농법에 따라 토양성분이 크게 차이가 없는 것과 같이 농법과 계절에 의해서도 뚜렷한 차이를 나타내지 않았지만 일부 통계분석 자료는 유의성이 있음을 확인하였다. 따라서 토양 미생물의 군집비교 기법을 미생물학적 지표로 활용할 수 있다고 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제18권6호
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• pp.473-478
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• 2003

본 연구의 목적은 메탄을 최대로 발생시킬 수 있는 최적조건을 탐색하는데 있다. 탐색한 최적조건 인자로는 온도, pH, 탄소원, 그리고 질소원이며, 메탄 발생에 영향을 주는 저해제에 대해서도 조사하였다. 결과적으로, 온도는 3$0^{\circ}C$, pH는 중성영역, 탄소원은 methanol, 질소원은 NH$_4$Cl에서 최대의 메탄을 얻을 수 있었으며, 메탄 생성에 대한 저해재의 영향을 조사한 결과 10 mM 미만의 극소량이라도 2-bromoethanesulfonic acid가 존재할 경우 메탄 발생량이 감소하는 결과를 보였다. 메탄 발생에 대한 pH 변화를 조사해 본 결과, pH가 7.5에서 6.5로 내려가는 동안에는 메탄 발생량이 증가하였으나, 6.5에서 6.0으로 변화되면서는 메탄 발생량이 감소하였다. 따라서 pH 변화를 실시간으로 측정하여 상분리 발효를 적용하면 최적 메탄 생성 조건을 유지할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 메탄 발생 시 배지 내에 생성되는 유기산을 측정해 본 결과 생성된 유기산 중 formic acid가 0.1M로 최대량을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.145.2-145.2
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• 2011

메탄 하이드레이트는 낮은 온도와 높은 압력 조건에서 물분자들의 격자구조에 메탄가스분자가 포획되어 수소결합으로 형성되는 외관상 얼음과 비슷한 결정성 화합물이다. $1m^3$의 메탄 하이드레이트는 표준상태에서 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해되며, $-10^{\circ}C{\sim}-20^{\circ}C$의 온도에서는 하이드레이트 입자표면에서 생성되는 얼음막으로 인하여 상압에서도 안정하게 존재하는 자기보존 효과를 가지고 있다. 따라서 이와 같은 특징을 천연가스 수송 및 저장의 방법으로 이용할 경우 $-162^{\circ}C$의 초저온을 만들고 유지시키기 위하여 고가의 설비를 필요로 하는 기존의 LNG 수송방법을 대체할 수 있다. 특히 연간 천연가스 소비량을 0.4 ~ 1.0 million ton으로 가정했을 때, 하이드레이트 수송방법은 LNG 수송에 비해 18 ~ 25% 정도의 비용을 절약할 수 있는 경제적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 하이드레이트를 인공적으로 제조할 경우 물분자와 가스분자의 반응율이 낮기 때문에 하이드레이트가 생성되기까지 많은 시간이 소요되며, 하이드레이트에 포획되는 가스분자의 양도 적다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다공성 물질인 천연 제올라이트와 제올라이트 13X를 이용하여 제올라이트 혼합유체를 제조하였으며, 메탄가스와 반응시켜 하이드레이트를 생성시키는 실험을 수행하였다. 그 결과, 하이드레이트 생성 시 천연 제올라이트와 제올라이트 13X 모두 0.01 wt%의 혼합비율에서 가장 좋은 효과를 나타내었으며, 하이드레이트에 포획된 가스의 양은 같은 과냉도 조건에서 천연제올라이트와 제올라이트 13X 혼합유체를 이용하여 하이드레이트를 생성 시켰을 때, 증류수보다 각각 4배, 5배 높음을 보였다. 또한 낮은 과냉도에서 하이드레이트 생성 시 제올라이트, 제올라이트13X 혼합유체에서 하이드레이트 생성시간이 증류수에서 하이드레이트를 생성시킬 때보다 빨라짐을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권11호
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• pp.1174-1179
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• 2005

상향류식 슬러지 블랭킷(USB) 반응조에서 탈질 및 메탄생성 동시반응에 N/C(${NO_3}^--N/COD$)비가 미치는 영향을 관찰하였다. 질산염을 첨가하지 않은 반응조에서 84%의 유입 COD가 메탄가스로 전환되었다. N/C 비가 증가함에 따라, 질소가스의 발생량은 증가하였으나, 메탄가스 발생은 감소하여 N/C 비 0.20 이상에서 중지되었다. 유입된 질산염은 완전히 질소가스로 탈질 되었으나 N/C비가 0.40에서는 유기탄소원의 부족으로 인해 질산염 제거효율이 40% 미만으로 감소하였다. N/C 비가 증가함에 따라 탈질반응에 의해 소비된 COD 양은 증가하였다. 메탄생성 반응은 N/C 비 0.05 이상에서 영향을 받기 시작하였는데, 이는 질산염과 이들의 탈질과정에서 발생된 중간생성물의 저해영향보다는 탈질과 메탄생성에 관여하는 미생물간의 유기탄소원에 대한 기질경쟁으로 설명될 수 있다. 동시 탈질과 메탄생성반응이 발생할 수 있는 임계 N/C 비는 0.20이었으며, 이 범위에서 유입된 COD는 탈질, 메탄생성 및 세포합성을 포함하는 기타 생화학적 반응들에 의해 92% 이상 제거되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.217.2-217.2
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• 2010

자연 상태에서의 가스하이드레이트의 존재는 물의 빙점보다 높은 온도에서 가스 수송관이 막히는 사고가 관내에 생성된 하이드레이트에 의한 것으로 규명된 이후영구동토지역이나 심해저에 부존되어 있는 막대한 매장량으로 인해 매우 활발한 연구가 최근에 진행되고 있다. 가스하이드레이트는 수분의 량에 비해 대량의 가스를 함유하므로 인위적인 가스하이드레이트를 제조하기 위하여 여러 가지 연구 중 하이드레이트 반응을 촉진하는 촉진제(promoter)와 생성을 억제하는 억제제(inhibitor)를 찾는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 계면활성제와 고분자물질이 이들의 다양한 첨가제로 현제 사용되고 있다. 이러한 연구에서 메탄가스하이드레이트 형성에 영향을 미치는 대상물질로 선택한 DME(Dimethane Ether)는 산소 함유율이 34.8wt%인 함산소연료로 최근 신에너지로 부상하고 있으며, 해외 가스전 개발과 맞물려서 상용화단계에 들어와 있다. DME의 물리화학적인 특성으로는 상온의 온도에서 약5기압의 압력으로 액화 시킬 수 있다. 마취성이 강한 디에틸에테르와는 달리 마취성이 없을 뿐만 아니라 인체에 무해한 무색기체로 세탄가가 60가까이되어 경유(세탄가 55) 대체연료로 내연기관의 실증사업이 진행되고 있다. 이러한 특성을 갖고 있는 DME가 메탄가스 하이드레이트 생성에는 어떤 영향을 미치는지를 본 연구에서는 실험을 통해서 분석을 수행하였다. 실험과정에는 세 단계로 구분하여 진행하였는데 첫 번째 단계에서는 메탄가스만으로 하이드레이트 생성조건을 실험분석하였고, 두 번째 단계에서는 DME가스를 먼저 주입한후 동일 온도에서 메탄가스를 주입시켜 하이드레이트 생성 압력을 실험측정하였다. 마지막 단계에서는 DME가스를 약 두 배 정도 많이 주입한 후 동일 온도에서 메탄가스를 주입하여 하이드레이트 생성 압력을 측정하였디. 이러한 단계별 과정을 다소 온화한 $-5^{\circ}C{\sim}4^{\circ}C$의 온도 범위에서 반복적으로 수행하였다. 실험결과에서는 메탄만의 하이드레이트 형성보다 빙점($0^{\circ}C$) 이하의 온도 범위에서는 DME가 메탄하이드레이트 형성에 촉진제 역할을 하였고, 빙점 이상의 온도에서는 억제제의 역할을 하는 것으로 측정되었다. 또한 첨가된 DME의 양에 따라 촉진제의 역할과 억제제의 역할에 확연한 차이를 보였다. 추후 실험에서는 좀더 넓은 농도, 온도 및 압력범위에서 재현성 실험을 추가로 수행할 것도 제안한다.

• 에너지공학
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• 제8권1호
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• pp.34-47
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• 1999

본 연구에서는 촉매상에서 메탄의 산화시 발생되는 반응열을 이용하고 반응생성물과 미반응 메탄과의 개질반응에 의해 합성가스의 수율을 증대시키기 위하여 연소촉매와 개질촉매를 연속적으로 배치한 hybrid 촉매상에서 개질촉매에 따른 메탄의 부분산화반응의 반응 특성과 합성가스 수율에 미치는 영향을 관찰하였다. 메탄의 산화를 위해서 Pt-Rh/cordierite 촉매를 사용하였으며, 개질촉매로는 상업용 개질촉매인 R67, ICI46-1, 수성가스 전환반응촉매인 LX821 촉매와 6 wt% Ni/cordierite 촉매를 사용하였다. 실험결과 연소촉매와 개질촉매를 연속적으로 사용한 경우 메탄의 산화 과정에서 생성된 CO2 및 H2O가 미반응 메탄과의 개질반응 촉진으로 인하여 합성가스이 수율이 증가됨을 확인할 수 있었다. 이때 생성되는 합성가스의 H2/CO 몰비는 온도에 따라 감소하는 것으로 나타났으며, 80$0^{\circ}C$에서 촉매에 따라 2.2~2.8의 값을 가짐을 알 수 있었다. 개질촉매로 R67 및 Ni/cordierite 촉매를 사용하였을 경우 가장 높은 합성가스의 수율을 얻을 수 있었으며, 연소촉매와 개질촉매의 질량비는 1:1~1:2에서 가장 높은 수율의 합성가스를 얻을 수 있었다. 메탄과 산소의 몰비가 2:2에서 메탄의 전환율과 수소 수율이 가장 높게 나타났으며 메탄의 몰비 증가에 따라 감소되는 경향을 보였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XIII)
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• pp.404-408
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• 2003

본 논문은 혐기성 공정에서 혐기성 미생물을 이용한 수소 생산에 관한 연구이다. MLSS를 고농도로 유지하기 위해서 양이온성 고분자와 실리카졸을 투입하여 혐기성 슬러지를 그래뉼로 형성 시켰다. 수소가스 생산은 메탄생성 박테리아가 저해로 발생량이 많지 않았다. 낮은 pH(<5.5)에도 불구하고 메탄생성 미생물의 활성은 막지 못했는데 수소 가스의 발생은 메탄가스의 증가와 연관이 되어 있다고 판단된다. pH 제어를 제외한 다른 방법이 도입된다면 효과적인 수소 발생을 할수 있으리라 기대된다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XII)
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• pp.339-342
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• 2003

본 논문은 혐기성 공정에서 혐기성 미생물을 이용한 수소 생산에 관한 연구이다. MLSS를 고농도로 유지하기 위해서 양이온성 고분자와 실리카졸을 투입하여 혐기성 슬러지를 그래뉼로 형성 시켰다. 수소가스 생산은 메탄생성 박테리아가 저해로 발생량이 많지 않았다. 낮은 pH(<5.5)에도 불구하고 메탄생성 미생물의 활성은 막지 못했는데 수소 가스의 발생은 메탄가스의 증가와 연관이 되어 있다고 판단된다. pH 제어를 제외한 다른 방법이 도입된다면 효과적인 수소 발생을 할 수 있으리라 기대된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제42권1호
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• pp.32-40
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• 2014

본 연구에서는 도심 학교 운동장(soil A)과 화단(soil B, C, & D)에서 채취한 토양의 잠재적인 메탄 산화 및 생성능을 평가하였다. 토양 원시료 중 메탄 산화균 수를 정량 분석한 결과, 운동장 토양(soil A)는 $6.1{\times}10^3$ gene copy number/g dry weight soil이었으나, 화단 토양(soil B~D)는 $1.6-1.9{\times}10^5$ gene copy number/g dry weight soil이었다. 토양을 넣은 혈청병에 메탄 가스를 주입하여 잠재 메탄 산화능을 평가한 결과, 운동장 토양은 다른 토양보다 메탄을 산화하기까지 긴 유도기를 보였으나, 유도기 이후에는 화단 토양과 거의 유사한 메탄 산화능을 나타냈다. 또한 운동장 토양의 메탄 산화균 수는 $2.3{\times}10^7$ gene copy number/g dry weight soil까지 증가하여 화단 토양의 메탄 산화균 수($1.2-2.8{\times}10^8$ gene copy number/g dry weight soil)과 유의적 차이를 보이지 않았다. 교정에서 채취한 토양의 메탄 생성 거동도 메탄 산화와 유사한 패턴을 보였다. 토양 원시료의 메탄 생성균 수는 화단 토양($1.3-3.4{\times}10^7$ gene copy number/g dry weight soil)에 비해 운동장 토양($1.7{\times}10^5$ gene copy number/g dry weight soil)이 훨씬 적었다. 그러나 토양에 유기물을 첨가한 후 메탄 생성 현상이 발휘된 후에는 메탄 생성 균수는 운동장 토양과 화단토양 모두 $10^7$ gene copy number/g dry weight soil 수준이었다. 본 연구를 통해 도심 교정에서 채취한 네 종류의 토양은 모두 메탄 산화균 및 생성균을 가지고 있으며, 메탄 산화와 생성에 적합한 조건이 되면, 메탄 산화균 및 생성균의 개체군이 증가하여 메탄을 산화하거나 생성할 수 있는 잠재력을 지니고 있음을 알 수 있었다.