• Korean Journal of Microbiology
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• v.46 no.4
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• pp.319-325
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• 2010

The purpose of this study is to investigate the soil compositions, methane production, the number of methanogens, and the community structure of methanogens in rice paddy soils and dry field farming soils in the summer and autumn seasons. As a result of the analysis of soil compositions, any regular tendency to increase or decrease has not been found in most soil samples due to the change of seasons. It has also been found that more methanogens exist in the rice paddy soil that utilize organic farming practices and emptiness farming practices than in the dry field farming soil. The fewer numbers of methanogens utilizing the acetate have been found than those of the methanogens utilizing the hydrogen or the formate. In an experiment of methane production, the methanes increased for two weeks when the acetate was added, but they continued to increase for seven weeks more when the formate and the hydrogen were added. In the phylogenetic analysis using the mcrA gene, the methanogens had diverse clusters in the rice paddy soil, whereas the methanogens were concentrated only in a few clusters in the dry field farming soil.

• Korean Journal of Microbiology
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• v.45 no.1
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• pp.17-25
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• 2009

We studied soil components, methane production, the number of methanogens, and T-RFLP patterns dependent on agricultural methods with the change of seasons. There is no regular increase or decrease tendency of the most soil components followed by sampling period. And the water content in soil was higher in October than May. Also a lot of methanogens existed in soil, and acetotrophs were relatively of smaller number than hydogenotrophs and formate utilizing methanogens using MPN (most probable number) enumeration. In the experiment using the formate, it was used from the first week, and only a minute amount was detecte after four weeks. However in the acetate, it was increased until the third week, and after that was consumed. And there was higher methane production for all soil samples which administered with the hydrogen spike. The activity of methanogens was higher in the organic and low-agrichemical agricultural method samples, and the organic agricultural method had high methanogen activity among the other samples. A result of T-RFLP pattern of mcrA gene digested with Sau96I, methanogen community have a little relation with agricultural methods and seasons. This results also agreed to no critical difference the soil components dependent on agricultural methods, but some analytical data have a positive relationship with a agricultural methods. Therefor we could concluded that the comparison study of community for soil bacteria sufficiently could be useful for the microbiological indicator.

• KSBB Journal
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• v.18 no.6
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• pp.473-478
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• 2003

The purpose of this study is to look for the optimal conditions of methane production. The conditions tested for methane production enhancement were temperature, pH, carbon source, nitrogen source, and inhibitor which can affects methane production. As a result, optimal conditions for methane production were 30$^{\circ}C$, neutral pH, methanol as a carbon source, NH$_4$Cl as a nitrogen source. 2-Bromoethanesulfonic acid was used as an inhibitor which can affects methane production. Existence in broth less than 10mM, inhibited methane production. Organic acid measurements revealed that formic acid exists in broth as majority.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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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.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.11
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• pp.1174-1179
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• 2005

Up-flow sludge blanket(USB) reactors were used to investigate the effects of N/C(${NO_3}^--N/COD$) ratio on simultaneous denitrification and methanogenesis processes. Without nitrate feeding, 84% of the influent COD was converted into methane. With the increase of N/C ratio, nitrogen gas increased while methane production decreased and stopped finally at the N/C ratio over 0.20. Influent nitrate was completely denitrified into nitrogen gas while nitrate removal efficiency dropped below 40% at N/C ratio of 0.40 because of deficiency in organic carbon. Fraction of COD utilized by denitrification increased at higher N/C ratios. Methanogenesis started to be effected at N/C ratio of 0.05, which could explain the competition for organic carbon between these microorganisms such as denitrifiers and methanogens, rather than inhibitory effect of nitrate and its intermediates. Critical N/C ratio for simultaneous denitrification and methanogenesis was found to be 0.20. Influent COD was removed over 92% by denitrification, methanogenesis and other biochemical reactions including cell growth at these N/C ratios.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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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.

• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.1
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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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• 2003.10a
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• pp.404-408
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• 2003

In this study, hydrogen gas produced by anaerobic mocrobial at anaerobic condition. To maintain the high MLSS concentration, anaerobic sludge was transformed to granular sluge by adding both high molecular cationic polymer(M.W>5,000,000) and silica sol. Hydrogen production was easily distributed, which seemed caused by methane producing microbial. Even low pH control(pH<5.5) was not the effective mean to block methane producing microbial. To decrease of $H_2$ production was closely related with the inclose of $CH_4$ production. Other mean expect for pH control must be devised for the efficient $H_2$ production.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 2003.04a
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• pp.339-342
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• 2003

In this study , hydrogen gas produced by anaerobic mocrobial at anaerobic condition. To maintain the high MLSS concentration, anaerobic sludge was transformed to granular sluge by adding both high molecular cationic polymer(M.W.>5,000,000) and silica sol. Hydrogen production was easily distributed, which seemed caused by methane producing microbial. Even low pH control(pH<5.5) was not the effective mean to block methane producing microbial. To decrease of $H_2$ production was closely related with the inclose of $CH_4$ production. Other mean expect for pH control must be devised for the efficient $H_2$ production.

• Microbiology and Biotechnology Letters
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• v.42 no.1
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• pp.32-40
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• 2014

Methane oxidation and the production potentials of ground soil (soil A) and garden soil (soil B, C, & D) in an urban school were evaluated, and the methanotrophic and methanogen communities in the soil samples were quantified using quantitative realtime PCR. The methanotrophic community in the raw soil A sample possessed a $6.1{\times}10^3$ gene copy number/g dry weight soil, whereas those in the raw soils B~D samples were $1.6-1.9{\times}10^5$ gene copy numbers/g dry weight soil. Serum bottles added with the soil samples were enriched with methane gas, and then evaluated for their methane oxidation potential. The soil A sample had a longer induction phase for methane oxidation than the other soils. However, soil A showed a similar methane oxidation potential with soils B~D after the induction phase. The methanotrophic community in the enriched soil A sample was increased by up to $2.3{\times}10^7$ gene copy numbers/g dry weight soil, which had no significantly difference compared with those in soils B~D ($1.2-2.8{\times}10^8$ gene copy numbers/g dry weight soil). Methane production showed a similar tendency to methane oxidation. The methanogens community in raw soil A ($1.7{\times}10^5$ gene copy number/g dry weight soil) was much less than those in raw soils B~D ($1.3-3.4{\times}10^7$ gene copy numbers/g dry weight soil). However, after methane gas was produced by adding starch to the soils, soil samples A~D showed $10^7$ gene copy numbers/g dry weight soil in methanogens communities. The results indicate that methanotrophic and methanogenic bacteria have coexisted in this urban school's soils. Moreover, under appropriate conditions for methane oxidation and production, methanotrophic bacteria and methanogens are increased and they have the potential for methane oxidation and production.