• 유기물자원화
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• 제6권2호
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• pp.7-30
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• 1998

본 연구에서는 국내 유기성 폐기물의 발생 현황과 자원화 가능성을 산출, 평가하고 현재의 퇴비화 처리 및 이용을 조사한 후 앞으로의 활성화 방안을 제시하였다. 먼저, 유기성 폐기물의 대표격인 음식물찌꺼기는 정부의 꾸준한 감소노력으로 점차 발생량이 감소하고 재활용율도 '97년 9.6%까지 점차 증가하는 추세에 있음을 알 수 있었다. 그러나 이러한 재활용율은 아직 미진한 수준으로 더욱 더 향상시키는 것이 필요하며 적극적인 분리수거, 재활용 체계 구축이 꾸준히 진행되어야 하는 것으로 판단되었다. 한편 '97년 전국 축산분뇨의 발생량은 126,339톤/일로서 '94년 발생량 112,750톤/일 보다 11.2%가 증가한 것으로 산출되었고, 전국 77개소의 하수종말처리장에서 발생되는 하수처리슬러지는 '96년도에 하수처리량의 0.03%에 달하는 하루 3,500톤 정도가 발생되는 것으로 나타났다. 사업장 일반 유기성 폐기물과 별도의 관리를 필요로 하는 사업장 지정 폐기물 중 유기물류 등 '96년도 전체 유기성 산업폐기물의 잠재에너지함량은 연간 288만TOE로 산출되었으며 이는 '96년 우리나라 1차에너지 총소비량 1억6천5백만TOE (통상산업부, 1997)의 1.75%에 달하는 것으로 평가되었다. 이중 폐수처리 오니는 재활용율이 31%대에 그치고 상대적으로 매립처리의 비율이 높은 상태로서 발생량이 큰 것을 감안할 때 향후 보다 더 재활용에 대한 고려가 필요한 것으로 분석되었다. 퇴비화 원료는 주로 축산폐기물, 인분, 식품가공 부산물, 어박류, 부엽토, 톱밥 등이었으며, 최근에 이르러 비로소 음식물쓰레기, 오니류의 퇴비화가 시도되고 있었다. 퇴비생산량은 '96년 4월 현재 288개 생산업체에서 약 42만톤 정도를 생산하고 있었으며, 농업용으로의 사용이 가장 많았고 그 외 산림용이나 조경용으로의 사용은 매우 제한되어 있었다. 결론적으로, 퇴비 이용의 활성화를 위해 퇴비제품 규격의 표준화, 퇴비분석 및 품질관리 방법의 확립, 분리수거 및 퇴비화를 통한 품질 개선 등이 필요한 것으로 사료되었다. 특히 도시 산업 유기성 폐기물 퇴비의 사용 증대를 위해 확실한 부숙퇴비의 생산과 함께 중금속 등 유해물질을 줄이는 것이 퇴비 생산량의 증가 못지 않게 중요하다 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.655-668
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• 1994

기존의 토양상 및 퇴비상을 이용한 악취제거가 주로 흡착에 의존한 나머지 탈취상이 쉽게 탈취능의 한계에 이른다. 따라서, 본 연구에서는 미생물 활성 탈취상의 조건인 높은 유기물함량, 보수성, 통기성 및 낮은 정압 등을 고르게 갖추고 있는 토탄에 활성슬러지를 식종하여 분뇨처리장, 하수처리장 등에서 발생빈도 및 취기강도가 큰 무기성악취 중 암모니아의 제거실험을 수행하였다. 실험결과, 자연 토탄상에서는 암모니아의 토탄수분에 의한 이온화에 따라서 pH가 상승하여 암모니아의 자연 유출 현상이 관찰되었다. 암모니아 제거 기작은 주로 음이론 콜로이드에 의한 흡착에 의존하였다. 미생물 활성 토탄상에서는 미생물 활동에 따른 pH의 완만한 상승으로 이론적 암모늄 이온의 비율이 자연토탄상보다 높았으나, 실제로 토탄상에 축적된 암모니아성 질소의 값은 질산균의 질산화에 의해 자연 토탄상보다 적었다. 암모니아의 제거기작은 반응조 운영 초기에는 흡착이 우세하였으며, 중반이후에는 질산화가 두드러졌다. 실험으로 얻은 암모니아 유입부하량, 암모니아 유출부하량, $NH_4{^+}$-N, $NO_x$-N, Org-N을 이용하여 질소에 대한 물질수지(Mass Balance)를 산정하고, 실험결과로 얻은 미생물 활성 탈취상의 최대 활성 시점인 비정상상태의 임계시간과 회귀분석에 의해 구한 암모니아의 흡착곡선을 이용하여 미생물 활성 토탄상에서 흡착능 포화의 연장시간을 산정하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권2호
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• pp.169-175
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• 2007

B3(Bio Best Bacillus)와 RABC(Rotating Activated Bacillus Contactor) 공법은 Bacillus를 이용하여 유기물뿐만 아니라 질소와 인도 효율적으로 제거하는 공법이다. 그러나 현 단계에서 폐수처리 시설에 이용되고 있는 Bacillus의 유기물 제거에 대한 미생물학적인 특성을 과학적으로 입증하지 못하였다. 이에 본 연구에서는 활성슬러지에서 보고되는 균주 Burkholderia cepacia(KCTC 2966)를 대조균으로 하고 Bacillus megaterium(KCTC 3007), Paenibacillus polymyxa(KCTC 3627) 균주와 B3 공법의 분뇨처리장으로부터 분리한 Bacillus속 4개 균주 Bacillus sp.(A12, C21, F12, L1)를 선정하여 0.2% Nutrient Broth, $30^{\circ}C$에서 배양하면서 Burkholderia의 Bacillus의 유기물 제거능력을 비교하였다. 접종량에 따른 개체군 차이로 유기물 제거능력이 영향 받을 수 있지만, Bacillus의 유기물 제거능력이 Burkholderia보다 $2\sim5$배 뛰어남을 알 수 있었다. 또한, Bacillus megaterium과 Bacillus sp.(C21, F12, N12)의 영양세포와 내생포자의 유기물 제거능력의 차이를 알아본 결과 내생포자의 제거능력이 영양세포보다 더욱 뛰어남을 알 수 있었다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제21권1호
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• pp.175-210
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• 2012

2012년부터 유기성 폐기물의 해양투기가 전면 금지됨에 따라 우리나라도 이러한 국제 협약을 준수해야 한다. 이에 따라 유기성 폐기물을 대폭 저감하기 위해 다양한 방법들이 제시되고 있으나 바이오가스화는 배출량 저감과 동시에 에너지 생산이 가능하다는 점에서 가장 주목받는 기술이다. 그러나 경제성이 낮기 때문에 정부 보조가 불가피한데 7,800여억 원에 이르는 보조금에 대한 재원 확보가 시급한 상황이다. 한편 축산분뇨나 음식물 쓰레기, 하수 슬러지 등의 유기성 폐기물은 비접오염원에 해당된다. 비접오염원에 대한 직접적인 배출부과금 제도는 오염원과 오염 수준 간의 높은 불확실성으로 인해 실효성이 낮은 것으로 평가되어 왔다. 본 연구에서는 유기성 폐기물의 배출과 간접적으로 관련 있는 축산물 생산량 혹은 식품 소비에 대한 간접 배출부담금 제도를 제안하고, 그 세원을 바이오가스 산업에 대한 보조금으로 이용하는 방안의 경제적 환경적 효과를 비교하였다. 연산가능일반균형모형을 이용하여 분석한 결과, 축산물 생산에 대한 간접부담금은 식품 소비에 대한 부담금에 비해 특정 부문에 과세 부담이 집중되며, 거시적으로는 GDP와 총소비가 식품 소비에 대한 부담금에 비해 더 감소하는 것으로 나타났다. 또한 온실가스 저감 측면에서도 식품 소비에 대한 간접부담금이 우수한 것으로 나타났다. 따라서 유기성 폐기물 배출을 단기에 감소시키고, 이를 에너지로 전환하기 위해 필요한 재원 확충 농반으로 음식 및 식품 소비에 대한 간접부담금이 축산물 생산에 대한 간접부담금보다 적절한 것으로 분석되었다.

• 미생물학회지
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• 제46권2호
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• pp.157-161
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• 2010

광합성 자색비유황세균으로 동정된 균주들을 논 퇴적토와 분뇨처리장 슬러지로부터 분리하였고 그들의 식물생장촉진능을 조사하였다. 이 균주들의 배양액에서 대표적인 식물호르몬인 indole-3-acetic acid (IAA)와 indole-3-butyric acid (IBA) 및 5'-aminolevulinic acid (ALA)의 생성을 측정하였다. 분리 균주 중 Rhodopseudomonas faecalis D15가 modified Biebl and Pfennig 배지에서 IAA는 769.8 ${\mu}g$/mg protein, IBA는 1323 ${\mu}g$/mg protein 그리고 ALA는 7.4 mM/mg protein의 가장 높은 생성률을 나타내었으며, R. faecalis C9는 20.8 ${\mu}g$/mg protein의 가장 높은 gibberellin 생성률을 나타내었다. 이 균주들을 토양에 파종한 토마토 종자에 접종하고 15일 후에 자라 난 유묘의 뿌리 길이와 건조중량은 비접종 대조군보다 더 컸으며 특히 C9 균주 처리 시료는 건조중량이 대조군에 비해 119.4% 증가하였다. 이 자색비유황세균 분리균주는 식물생장 촉진을 위한 친환경적 생물비료로 사용할 수 있을 것이다.

• 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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• 제17권2호
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• pp.93-100
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• 2009

본 연구에서는 돈분폐수와 음식물폐수를 대상으로 대장균을 비롯한 병원성균의 존재여부를 파악하였으며, 이들을 여러 비율로 혼합한 혼합폐수를 대상으로 $55^{\circ}C$의 고온의 회분식 혐기소화를 실시하여 최적의 유기물 분해를 위한 혼합비율 및 혐기소화과정에서의 미생물상의 변화를 관찰하였다. 대장균 등의 분변성 장내세균은 축산폐수에서만 발견되었으며 식중독세균인 포도상구균은 음식물과 축산폐수 양쪽에서 발견되었다. 각 폐수의 혼합비율을 달리하여 고온 회분식 혐기소화과정을 거친 결과 각 폐수의 비율이 50:50인 R3 반응조에서 가장 높은 유기물 제거효율을 나타냈으며, 이때 $BOD_5$, CODcr SS의 감량율은 각각 23.2%, 24.7%, 19.7%로 나타났다. 한편, 소화과정 중 미생물상의 변화는 각 혼합반응조 모두 유사한 결과를 보여주었다. 총 세균수의 경우, 반응 최종일까지 상당량의 미생물이 존재하는 것으로 나타났으며, 대장균 등의 분변성 장내세균의 경우에는 반응 10일째 대부분이 사멸되는 것으로 나타났다. 반면, 포도상구균의 경우, 반응기간 내내 완만한 감소세를 보이며 최종 반응일 까지 1,000~5,000 CFU/mL 정도의 개체수가 유지되는 것으로 관찰되었다.

• 유기물자원화
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• 제26권1호
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• pp.65-78
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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. 전국 11개소 유기성폐자원 바이오가스화 시설을 대상으로 정밀모니터링을 실시하였다. 사계절 평균으로 정밀모니터링 결과를 정리하였을 때, 유기성폐자원 별 효율성 분석에서 유기성분해율은 VS기준 음식물/음폐수는 68.2 %, 가축분뇨는 66.8 %, 하수슬러지의 경우 46.2 %로 전체 평균 58.8 %로 분석되었다. 전처리 전후 바이오가스 성상을 분석한 결과 철염 및 탈황(건식, 습식)을 이용하여 전체 시설의 $H_2S$ 평균은 560 ppm으로 측정되었으며, 저감효율이 90% 이상인 경우 약 40 ppm 까지 감소할 수 있는 것을 확인하였다. 특히 소화조 내에 철염을 투입하면 처리효율 약 93 %이며, 평균 150 ppm까지 감소하는 것을 확인하였다. 제습의 경우 노점온도를 적용한 절대습도와 가스온도에 따른 상대습도를 분석하였으며, 제습설비가 유지보수가 잘되어 가동 중인 시설의 노점온도는 $14^{\circ}C$, 절대습도는 $12.6g/m^3$이며, 상대습도는 35 %로 측정되었다. 따라서 유기성폐자원의 바이오가스화 시설의 단점을 보완하고 바이오가스 이용 최적화 방안을 마련하기 위하여 정밀모니터링을 실시하였다.

• 생명과학회지
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• 제12권6호
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• pp.700-707
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• 2002

높은 COD 농도의 유입수질에 따른 Bacillus 균주의 유기물 및 영양소 제거특성을 파악하고자 실험실 규모의 3가지 다른 기질 조성을 가지는 회분식 반응조(Rl, R2, R3)를 운전하였다. $NH_4^+$-N 및 $COD_{cr}$, 농도는 호기적 상태에서 95% 이상 제거되었으며, 각 반응조의 $NH_4^+$-N 및 $COD_{cr}$, 제거율은 각각 22.6 와 90.5%(Rl), 23.9 와 65.8%(R2), 30.2와 86.4%(R3)이었다. $NH_4^+$-N의 제거는 $NO_3^{-}$-N의 농도가 충분히 공급이 될 경우 제거효율이 높은 것으로 나타났고, 초기 nitrite의 농도가 높을 시에는 COD 처리효율을 크게 떨어뜨림을 알 수 있으며, 탈질에 이용되는 탄소량은 거의 없었다. 따라서, Bacillus 균주에 의한 탈질과정에서는 일반적 전자공여체 대신에 암모니아성 질소가 전자공여체로서 이용될 수 있다는 가능성을 보였다. $NO_3^{-}$-N농도는 무산소 조건에서 거의 탈질 되는 것으로 나타났으며, R3 반응조의 경우에만 호기상태에서도 10%의 제거가 일어났다. 총질소(TN)와 총인(TP)의 제거율은 각각 41.8 와 49.5%(Rl), 40.1와 35.8%(R2) 및 47.0 와 57.6%(R3) 이었다. Alkalinity는 호기조건에서 alkalinity의 농도가 많이 소모되었다가 다시 무산소 조건에서 탈질반응에 의하여 회복됨을 알 수 있었는데, 호기적 조건하에서 1 mg/L의 $NH_4^+$-N이 산화될 때 소모된 alkalinity는 Rl, R2, R3 반응조에서 각각 4.96, 5.41, 3.93 mg/L($CaCO_3$으로 환산한 농도로서)이었으며, 무산소 조건하에서는 1 mg/L의 $NO_3^{-}$-N이 제거되는 동안 회복되는 alkalinity는 각각 3.06, 3.17, 2.60 mg/L.($CaCO_3$으로 환산한 농도로서)이었다 Rl, R2, R3 각 반응조의 SOUR 값을 구해보면, 각각 38.5, 52.7 및 42.0 mg $O_2$/g MLSS/hr으로서 기존의 활성슬러지보다 높은 미생물 활성을 보였다. 각 반응조의 유기물질 용적부하율(OLR) 및 슬러지 생산량을 계산하면 각각 0.69 와 0.28(Rl), 0.77 와 0.20(R2) 및 0.61 kg COD/$m^3$/day 와 0.25 kg MLSS/kg COD(R3)이 었다. 유기물 부하율이 상당히 높은데 반해 슬러지 생산량은 다른 공법에 비해 다소 낮은 것으로 나타났다. 초기 $NO_3^{-}$-N 농도가 높은 R3 반응조는 무산소 조건하에서의 $NH_4^+$-N 1 mg 제거 당 가장 많은 양의 $NO_3^{-}$-N 제거 및 COD 1 mg 제거 당 가장 많은 $NO_3^{-}$-N 량이 제거되었다. Rl, R2 반응조에서의 $NH_4^+$-N 1 mg 당 제거된 COD mg수는 10.41-12.63으로서 호기적 탈질을 일으킨다고 보고된 T. pantotropha 균주를 사용한 실험결과와 비슷한 값을 나타내었고, $N_2$로의 변환에 의한 질소제거를 N-balance로부터 구해보면, R3 반응조의 경우가 가장 높은 제거율(40.9%)을 보였다. 이상의 결과들을 볼 때, Bncillus 균주는 호기적 탈질을 일으킬 수 있는 가능성이 있고, Bncillus 균주를 이용한 B3 공정은 탈질에 이용되는 탄소량이 거의 없고, 적은 alkalinity 소모에 의한 경제적 이익 등 장점을 가진 공정으로 보여 진다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권4호
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• pp.532-539
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• 2012

BMP 시험을 통한 최종메탄생산퍼텐셜 ($B_u$)의 측정은 바이오매스로부터 전환할 수 있는 바이오에너지 양을 추산하고 혐기소화조를 설계하는데 중요한 인자이다. 본 연구에서는 $B_u$의 측정에 있어 기질과 접종액의 비율 (S/I ratio)이 미치는 영향을 분석하기 위하여 기질의 유기물 특성이 다른 양돈 슬러리의 탈수여액 (LF), 양돈슬러지 탈수케이크의 열가수분해액 (TH), 탈수여액과 열가수분해액의 혼합액 (Mix)을 이용하여 BMP 시험을 실시하였으며, 각각의 시료의 이론적 메탄생산퍼텐셜 ($B_{th}$)과 혐기적 유기물 분해율을 구하여 비교하였다. TH 시료의 $B_u$는 S/I 비율 0.1, 0.3, 0.5에서 각각 0.27, 0.44, $0.46Nm^3\;Kg^{-1}-VS_{added}$로 나타났으며, 이론적메탄생산퍼텐셜 ($B_{th}$) 대비 최종메탄생산퍼텐셜 ($B_u$)의 비율 ($B_u/B_{th}$)로 나타낸 혐기적 유기물 분해율은 S/I 비율 0.1, 0.3, 0.5에서 각각 50.04, 82.46, 86.47%이었으며, LF 시료의 경우 S/I 비율 0.1, 0.3, 0.5에서 $B_u$은 각각 0.64, 0.53, $0.40Nm^3\;Kg^{-1}-VS_{added}$이었으며, 혐기적 유기물 분해율은 각각 152.07, 122.67, 95.71%로 나타났다. Mix 시료의 경우 최종 메탄생산 퍼텐셜과 혐기적 유기물 분해율에서 LF 시료와 유사한 경향을 보였다. 본 연구에서는 양돈슬러리의 BMP시험에서 S/I비율에 따라 상이한 최종 메탄생산 퍼텐셜이 나타나며, 낮은 S/I 비율에서 최종 메탄생산 퍼텐셜이 과대평가되었다.