• 유기물자원화
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• 제22권3호
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• pp.11-22
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• 2014

음식물 쓰레기는 산완충능(buffer capacity)이 충분하지 않아 포집과 운송기간 동안 유기산이 축적될 수 있고 몰리브덴이나 코발트와 같은 미량원소가 부족할 수 있기 때문에 가축분뇨는 음식물 쓰레기와 혼합소화 시 부족한 메탄생성량을 보충할 수 있는 혼합기질로서 적합한 것으로 판단된다. 본 논문에서는 성공적인 혐기공정 설계 및 안정적 운영을 위한 우리 나라 유래 대상기질의 실제성상 특징과 메탄가스 발생사이의 상관성을 알아보고자 하였다. 서울시의 8개 기초자치단체(강남, 강동, 송파, 영등포, 관악, 구로, 동작, 용산)의 음식물 쓰레기 중간 집하장이나 처리시설에서 음식물 쓰레기를 채취하였다. 음식물 쓰레기의 고형물 함량은 평균 16%를 보였고 잠재 메탄발생량은 평균 $446.6STP-m{\ell}/g-VS$로서 $334.8{\sim}567.5STP-m{\ell}/g-VS$의 범위를 가진다. 우분의 고형물 함량과 잠재메탄 발생량은 각각 평균 26%과 $280.6STP-m{\ell}/g-VS$로 타나났다. 잠재 메탄발생량은 고위발열량, 지방 함량, 탄소함량, 수소함량과 양의 상관관계를 가지고 탄수화물 함량과 음의 상관관계를 가지는 것으로 나타났다($r^2>0.8$). 따라서 이러한 기질특성 분석결과를 통해 잠재 메탄발생량을 비교적 정확하게 예측하였다. 본 연구에서는 단일 기질과 잠재 메탄발생량을 분석하였으나 향후는 최대 메탄발생량을 위하여 혼합기질 (음식물쓰레기, 가축분뇨, 수분조절제 등)의 최적조합을 결정하는 연구가 수행하여야 할 것으로 여겨진다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권11호
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• pp.765-771
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• 2012

본 연구에서는 BMP (Biochemical Methane Potential) test를 통해 얼갈이배추, 딸기, 토마토, 오이, 참외 시설농업부산물의 잠재메탄발생량을 조사하였다. 또한, 시설농업부산물을 사일로에 저장하고 저장 전후의 잠재메탄발생량을 비교하여 사일리지 저장기술이 메탄 생산에 미치는 영향을 분석하였다. 대상 시료의 잠재메탄발생량과 생분해도는 각각 149~286 mL-$CH_4/g$-VS, 27~48%(by vol.)의 범위를 나타내었으며 메탄발생량은 얼갈이배추 > 참외 > 딸기 ${\approx}$ 오이 > 토마토 순으로 조사되었다. 사일로 저장 후, 원시료와 비교하였을 때 VS 기준 메탄발생량이 -11~36%(by vol.) 증감하여 시료 별로 상이한 결과를 보였다. 저장기간 중 유기산 증가, 섬유소 분해로 메탄발생량이 증가하고 화학 성분의 변화, 암모니아 저해로 메탄발생량이 감소한 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권5호
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• pp.37-42
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• 2011

본 연구는 부산항만 내에 퇴적된 퇴적물에 대한 현재의 성분 및 혐기성 상태에서의 잠재메탄발생량을 평가하기 위해 수행되었다. 부산항만 내 10곳의 지점을 선정하여 퇴적물을 채취하였고, 퇴적물 특성을 파악하기 위해 특성을 강열감량, 원소분석, XRD, XRF 분석을 실시하였다. 모든 특성을 구성성분은 균일하였으며, 강열감량 경우 8~10% 높은 값을 보였다. 총 5개의 시료에 대한 BMP 실험 경우 최대메탄발생량은 11.9~15.5mL methane/g VS로 시료간에 편차가 존재하였다. 기존 연구와 비교 시 음식물과 종이류에 비해 발생되는 메탄양은 작으나 발생속도는 5배에서 20배가량 큰 값을 보여주었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6B호
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• pp.399-406
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• 2012

본 연구의 목적은 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량 예측모델 및 모델에 적용된 변수들의 산정방법을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 온실가스 발생예측 모델 중 1차 반응모델의 변수인 메탄잠재발생량과 메탄발생속도상수를 평가하기 위하여 수정 Gompertz 식과 Logistic 식을 미분한 2개의 식을 적용하였다. 변수들은 실제 폐기물매립지에서의 매립가스 발생량에 대한 실측값과 예측값과의 통계학적 비교를 통해 산정하였다. 매립가스 발생량에 대한 실측값과 수정 Gompertz 식 및 Logistic 식을 미분하여 나타낸 2개의 식을 이용한 매립가스 발생량 예측값에 대한 회귀분석결과 결정계수는 각각 0.92와 0.94로 나타나, 폐기물매립지에서의 매립가스 발생량에 대한 측정값이 있을 경우 회귀분석을 통해 변수를 산정할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 실측값이 없는 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량을 예측할 수 있도록 하기 위하여 수정 Gompertz 식과 Logistic 식을 미분한 2개의 식을 기초로 하여 예측모델을 개발하였으며, 이 모델들의 정확성을 평가하기 위하여 Qcs(실측값):Q(예측값)의 비에 대한 빈도분포를 평가한 결과 LandGEM 모델보다 높은 정확성을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 개발한 모델들은 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량 예측에 적합한 것으로 사료된다.

• 상하수도학회지
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• 제28권1호
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• pp.55-60
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• 2014

Food waste leachate (FWL) is a serious pollutant waste coming from the food waste recycling facilities in Korea. FWL has a high organic matter content and high COD to nitrogen (COD/N) ratio, which can disturb efficient methane production in the anaerobic digestion of FWL. In the present study a microalga, Clorella vulgaris (C.V), was used as co-substrate for the FWL anaerobic digestion in order to supply nutrients, decrease the COD/N ratio and increase its methane yield. Different co-digestion mixtures (COD/N ratios) were studied by using biochemical methane potential test and modified Gompertz equation for kinetic study. Mixed substrate of FWL and C. vulgaris in the co-digestion clearly showed more the biomethane yield than the sole substrates. The maximum methane production, 827.7 mL-$CH_4$/g-VS added, was obtained for COD/N ratio of 24/1, whereas the highest improvement of methane yield was found for COD/N ratio of 15/1.

• 한국토양비료학회지
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• 제46권6호
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• pp.502-509
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• 2013

2011~2012년 2년간 전북 군산과 익산 지역의 관행농 벼를 재배하는 농가를 대상으로 온실가스 배출량 산정을 위한 인벤토리 목록을 구축하였다. 2년 누적 평균 데이터를 사용하여 전과정평가를 수행하고, 탄소성적 산출 및 온실가스 배출의 주요인을 분석하였다. 분석된 온실가스 배출 주요인자들을 대상으로 민감도 분석을 수행하여 온실가스 잠재량을 산정하고, 대상지역 농가들이 적용할 수 있는 온실가스 저감 영농법을 제안하고자 하였다. 관행농 쌀 생산농가를 대상으로 전과정 목록분석을 수행한 결과 탄소성적은 쌀 1 kg 생산을 기준으로 2.21 kg $CO_2.-eq.kg^{-1}$가 발생되었다. 온실가스 중 $CO_2$ 배출량이 가장 많았으나, 지구온난화 지수를 곱하여 이산화탄소 등가 ($CO_2$-eq.)로 환산하면 벼 생산체계의 탄소성적에서 메탄발생 기여도가 가장 컸다. 전체 $CO_2$ 배출량 중 복비생산 공정에서 37%가 발생하였고, 단비생산으로 10%, 벼 재배과정 중 40%가 발생하였다. 벼 재배 중 $CO_2$ 발생원은 농기계의 화석연료 사용에 의한 불완전 연소이다. $CH_4$는 대부분 벼 재배 중에 발생되었으며, 벼논의 메탄 발생 요인은 혐기조건의 담수논이다. $N_2O$은 대부분 벼 재배과정에서 배출되었고, 벼 재배 중 $N_2O$의 발생요인은 복비, 요소 비료, 퇴비 등의 비료시용이었다. 에너지 사용량 변화에 따른 민감도 분석결과 에너지원 중 경유의 민감도가 가장 높았고, 경유사용량을 10% 줄였을 때 약 2.5%의 $CO_2$ 감축 잠재량이 산정되었다. 복비 시용량을 10% 줄였을 때 $CO_2$는 약 1%, $N_2O$는 약 1.8%의 감축잠재량이 산정되었다. 퇴비시용을 10% 줄이면 약 1.5%의 메탄발생이 감소하고, 아산화질소는 약 1% 감소효과가 나타났다. 물떼기 일수가 10일 증가하면 메탄발생량이 약 4.5% 감소되었다. 투입량의 변화에 따른 온실가스 감소 효과가 가장 큰 요인은 벼논 물떼기 일수의 증가 및 경운과 수확시 사용하는 농기계용 경유사용량 감소였다. 그에 따라 중간낙수 및 무경운 등이 탄소배출 저감 영농법으로 제시되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권6호
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• pp.1245-1251
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• 2011

본 연구는 축산부문에서 주요한 가축종인 돼지의 사육과 정과 도축 가공과정에서 발생하는 양돈 바이오매스의 발생특성을 조사 분석하고, 전과정 평가 기법을 활용하여 물질(퇴 액비) 및 에너지 (바이오가스) 자원화 잠재량을 평가함으로써 지역단위 바이오매스 순환단지 조성을 위한 기초자료를 확립하고자 하였으며, 이를 위해 양돈 바이오매스의 발생 단계를 사양단계와 도축 가공단계로 구분하여 각각의 단계에서 발생하는 양돈바이오매스의 물질 및 에너지 자원화 잠재량을 평가하였다. 사양단계는 성장단계(사육기간, 평균체중)에 따라 자돈 (1~9주, 23.4 kg), 육성돈 1기 (10~15주, 50 kg), 육성돈 2기 (16~21주, 80 kg), 비육돈 (22~26주, 110 kg)의 단계로 분류하고 도축 가공단계에서 발생하는 혈액과 폐내장류, 장내 잔재물로 구분하여 생산량을 산정하여 양돈 바이오매스의 물질 및 에너지 자원 잠재량을 평가한 결과 돼지 1두에서 발생하는 바이오매스의 총량은 542.02 kg로 나타났다. 양돈 바이오매스는 분 $210.68kg\;head^{-1}$, 뇨 $315.78kg\;head^{-1}$가 발생하는 것으로 평가되었으며, 분뇨 발생량은 성장단계별로 자돈 14.2%, 육성돈 1기 19.6%, 육성돈 2기 30.9%, 비육돈 35.2%를 차지하는 것으로 나타났다. 양돈 바이오매스에서 기인하는 매탄 생산 잠재량은 $24.56Nm^3\;head^{-1}$이였으며, 사양 단계에서 기인하는 메탄 생산 잠재량이 92.9%를 차지하는 것으로 나타났다. BMP 시험에 의한 최대 메탄생산량은 $16.58Nm^3\;head^{-1}$로 나타나 매탄 생산 잠재량의 67.5%가 에너지로 전환 가능하였으며, 94.4%가 사양 단계에서 기인하는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.33-42
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• 2010

본 연구는 부산시에 위치한 하천퇴적물에 대한 현재의 오염상태와 혐기성 상태에서의 잠재메탄발생량을 평가하기 위해 실시하였다. 먼저 부산시 하천중 총 5곳을 선정하였고 대상하천의 퇴적물을 채집하였다. 그리고 퇴적물특성을 알아보기 위해 퇴적물의 화학적산소요구량, 강열감량, 총 유기탄소에 대해서 분석을 실시하였고 그 결과 각각 15.20~75.07mg $15.20{\sim}75.07mg\;g^{-1}$, 2.34~11.54%, 1.28~34.21%로 나타났다. 또한 실험실규모의 BMP Test를 실시하였고 그 결과 pH가 약간 증가하다가 약 7.11~7.35에서 평형을 이루었으며, C/N, 최종메탄 및 이산화탄소수율 그리고 생분해도는 각각 1.05~10.27, 10.1~179.4, 10.3~34.4, 4.0~30.1을 나타내었다. 그리고 최종메탄수율과 C/N비, 최종이산화탄소수율, COD, 강열감량, 총유기탄소와의 상관관계를 알아보기 위해 선형모델에 최소자승법을 적용해 평가하였고 그 결과, COD($r^2=0.7586$)와 강열감량($r^2=0.7876$)을 제외한 나머지 모든 항목에서 최종메탄수율과 높은 상관관계를 띔을 알 수 있었다($r^2=0.9795{\sim}0.9858$). 따라서 C/N 또는 TOC 분석결과를 통해 메탄발생수율을 예측 가능할 것으로 판단된다.

• 자원리싸이클링
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• 제22권5호
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• pp.20-28
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• 2013

본 연구는 Mechanical Biological Treatment system(이하 MBT system)에서 선별된 생활폐기물의 에너지회수 가능성을 평가하고자 하였다. 투입 생활폐기물의 성상분석 결과 수도권매립지에 반입되는 폐기물과 성상이 유사하였으며, 함수율은 다소 높은 값을 나타내었다. 도시고형유기성폐기물에 대해 BMP(Biochemical Methane Potential) test를 실시한 결과 60 ~ 80 mL $CH_4/g$-VS의 메탄($CH_4$)가스가 발생하여 문헌 등에서 보고된 메탄발생량에 비해 낮은 값을 나타내었는데 비닐플라스틱류의 비중이 높았기 때문으로 추측된다. 수도권매립지에 설치된 MBT system에서 선별된 유기성폐기물을 각 성분별로 BMP Test를 실시한 결과 음식폐기물 및 종이류에서는 각각 193, 102 mL $CH_4/g$-VS 수준의 메탄이 발생하였으나 비닐, 고무에서는 전혀 발생하지 않았고, 선별이 어려운 others에서는 매우 낮은 30 mL $CH_4/g$-VS 수준의 메탄이 발생하였다. 이로 미루어볼 때 유기성폐기물에서 비닐플라스틱, 고무류의 선별이 필요할 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제26권2호
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• pp.85-93
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• 2018

톱밥 깔짚우사에서 채취한 젖소 분으로부터 바이오가스를 생산하는 효율을 분석하기 위하여 반 건식혐기소화 실험을 수행하였다. 첫 번째 실험으로서 젖소 분과 돈분 슬러리 그리고 두 가지 축분을 일정비율로 혼합한 재료를 대상으로 메탄 발생 잠재량(BMP; Biochemical Methane Potential) 실험을 수행하였다. 혐기소화 실험기간 동안 발생된 메탄가스의 누적량은 젖소 분이 포함된 처리구에서 더 많은 것으로 나타났다. 두 번째 실험으로서 깔짚우사에서 채취한 젖소 분을 단독으로 소화조에 투입하여 반 건식 혐기소화 실험을 실시하였다. 실험 결과, TS (Total Solids) 농도가 13%인 젖소 분의 적정 HRT (Hydraulic Retention Time)는 25일인 것으로 분석되었으며, TS 농도가 13%인 반응조에서의 바이오가스 발생량은 1.36~1.50v/v-d의 범위였고 평균은 1.44v/v-d 수준이었다. 젖소 분의 TS 농도를 15% 수준으로 설정한 혐기소화조에서의 적정 HRT는 30일이었으며 반응조에서의 바이오가스 발생량은 1.50~1.61v/v-d 수준이었고 평균은 1.47v/v-d 수준이었다. TS 농도가 17% 수준인 혐기소화조에서의 최적 HRT는 30일인 것으로 분석되었다. 이 반응조에서의 바이오가스 발생량은 1.50~1.61v/v-d 이었고 평균은 1.55v/v-d 수준이었다.