• 유기물자원화
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• 제29권1호
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• pp.29-36
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• 2021

국내 유기성고형폐기물 중 우분이 가장 많은 에너지잠재량을 지니고 있으나, 바이오가스화에 대한 연구는 제한적으로 진행되었다. 특히, 우분이 저장 중에 일어나는 유기물의 분해 및 톱밥의 첨가량이 메탄잠재량에 영향을 미치는 영향에 대한 연구는 전무하다. 본 연구에서는 신선한 두 종류의 우분(한우분뇨, 젖소분뇨)을 저장 시 온도와 기간에 따른 우분내 유기물 함량의 변화, 그리고 그 과정 중에 발생하는 온실가스와 악취를 조사하였고, 저장 후 우분의 메탄잠재량과 톱밥 함유량에 따른 메탄잠재량도 알아보았다. 우분의 저장 온도에 따른 성상(VS, COD) 변화를 90일간 관찰한 결과, 20℃ 조건에서는 초기 우분 대비 약 10% 감소한 반면에 30℃ 조건에서는 약 30% 감소하였다. 유기물의 분해에 따라 메탄전환율 측면에서 한우분뇨의 경우 30℃, 90일 조건에서 메탄전환율이 약 10-13% 감소하였고 젖소분뇨의 경우 동일 조건에서 약 24% 정도 메탄전환율이 감소한 것으로 나타났다. 한편, 저장 기간 중 30℃에서의 온실가스 배출량이 20℃조건에 비해 약 3.3-3.8 배나 높게 나타났고, 악취 발생량은 29배 더 많았다. 전체 톱밥한우분의 전체 중량대비 톱밥 함유량이 25%만 되더라도 메탄전환율은 61% 감소하였으며 톱밥 함유량이 45%와 55%로 증가하면 저감 비율은 각각 69%, 75%으로 나타났다. 이는 톱밥의 첨가가 우분에서 전환될 수 있는 메탄잠재량값도 낮추는 즉 저해 작용 때문으로 판단된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제14권2호
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• pp.80-89
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• 2009

동해의 독도 사면 지역에서 퇴적물 선상 배양과 $^{15}N$ isotope pairing technique를 이용하여 측정한 퇴적물 산소요구량과 탈질소화율은 각각 $1.04{\sim}9.08\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$와 $7.06{\sim}37.67\;{\mu}mol\;m^{-2}\;d^{-1}$로 유사한 수심의 다른 심해 지역에 비해 모두 높게 측정되었다. 퇴적물 산소요구량과 탈질소화율은 퇴적물 내 유기 탄소 함량이 높은 정점에서 높았으며, 표층 퇴적물 내 유기물 함량은 질산화에 의해 생성된 질산염을 이용하는 탈질소화(coupled nitrification-denitrification)와 높은 상관관계를 보였다. 이는 본 조사 지역의 퇴적물 산소요구량뿐만 아니라 탈질소화율 역시 표층 퇴적물 내 유기물에 가장 큰 영향을 받는 것을 시사한다. 독도 사면 지역의 표층 퇴적물 내 유기 탄소 함량은 $1.8{\sim}2.4%$로 다른 심해 지역보다 높게 측정되었으며, 이는 높은 일차생산량에 의해 내보내기 생산이 높기 때문으로 추정된다. 독도 사면 지역에서 표층 퇴적물 내 유기물 농도는 일차생산에 의한 내보내기 생산에 의해 조절되며, 내보내기 생산이 퇴적물에서 일어나는 퇴적물 산소요구량과 탈질소화율 같은 유기물 분해율의 가장 큰 조절 요인인 것으로 추정된다.

• 유기물자원화
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• 제5권2호
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• pp.7-16
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• 1997

일일 처리용량이 10톤인 난지도 음식쓰레기 퇴비화시범시설을 대상으로 하여 퇴비화과정동안의 물리 화학적 특성변화에 관한 연구를 수행하였다. 투입되는 음식쓰레기의 수분함량은 79% 내외였으며 공극 개량제로 폐목재를 샤용하였다. 퇴비화가 진행되는 동안 수분은 최종 31%로 감소하였으며 밀도에 상당한 영향을 주었다. 또한, 전기전도도는 퇴비화가 진행되는 동안 증가하는 경향을 보였다. 퇴비화가 진행되는 동안 VS와 TOC의 감소율은 각각 40%와 28%를 보였으며 VS와 TOC와의 상관관계는 유의수준에서 1.00으로 매우 상관성이 높았다. 고형물 C/N비와 물용출 C/N비 모두 숙성퇴비의 값을 보였다. 또한, $CO_2$, $O_2$ 등의 가스조성을 분석한 결과 퇴비화는 호기성조건하에서 정상적으로 진행되고 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권2호
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• pp.61-67
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• 2021

밀링 및 터닝 가공 중 발생되는 칩 형태 타이타늄 스크랩을 세라믹스 원료로 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 우선, 칩 형태 타이타늄 스크랩에 포함되어 있는 다량의 절삭유와 철 성분 제거를 위해 유기세정 및 산 세정 과정을 거쳐 스크랩 표면 세척을 진행하였다. 아세톤과 질산을 사용한 세정 과정을 통해 스크랩 내 유기물과 철 함량은 5 wt.% 수준에서 0.07 wt.% 이하로 감소하는 것을 확인하였고 세정에 이어진 산화 과정을 통해 타이타늄 스크랩은 이산화타이타늄화 되었다. 타이타늄 스크랩의 이산화타이타늄화 과정은 800 ℃ 이상의 온도에서 이루어졌으며 이산화타이타늄은 고에너지 밀링 과정을 통해 나노 결정립으로 미세화되어 탄소에 의한 환원 및 탄화 반응은 기존 이산화타이타늄 탄화환원 온도인 1500 ℃보다 낮은 1200 ℃에서 가능하게 되었다. 이산화타이타늄 탄화환원을 통해 얻어지는 타이타늄 탄화물은 질소 및 타이타늄 이외 전이금속 원소의 첨가 및 고용을 통해 물성이 개선될 수 있었다. 타이타늄 탄화물 내 질소 첨가 및 고용상 형성 가능성은 열역학 계산을 통해 예측되었고 질소 첨가 및 전이금속 고용에 의해 타이타늄 탄화물의 특성 중 경도 및 파괴인성 제어가 가능하였다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제50권4호
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• pp.561-572
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• 2008

다양한 조건하에서 가축분뇨처리공정을 운전하면서 각 자동제어 인자의 반응을 분석하고 ORP, DO, pH(mV)-time profile를 이용한 자동제어 신뢰성을 평가하였다. 또한 무산소 조건에서의 잔존 유기물 및 미생물 자기산화에 의한 탈질율을 고려한 적정 외부탄소원 공급량 지표를 파악하였다. 실험은 45L의 유효용적을 지닌 실험실 규모의 SBR 공정을 이용하여 수행되었다. ORP-와 pH(mV)-, DO-time profile 상에서 완전질산화를 의미하는 NBP가 뚜렷하게 발현하던 중 NH4-N의 낮은 부하와 고농도 NOx-N 함유 폐수의 유입 및 불충분한 무산소 조건 제공이 이루어졌을 때 ORP-와 DO-time profile 상에서 NBP가 사라지기 시작하였으며 NOx-N의 지속적인 증가에 의해 ORP 값의 민감성이 둔화되기 시작하였다. 그러나 pH(mV)-time profile은 항상 일정한 변화패턴을 유지하면서 암모니아성 질소의 완전 질산화가 이루어졌을 때 뚜렷한 NBP를 발현하였다. NOx-N/NH4-N의 비가 80:1 수준까지 높아지는 조건하에서도 pH(mV)- time profile상에서의 이러한 안정적 NBP의 발현은 지속되었으며 발현되는 NBP는 MSC(Moving Slope Change)의 변화 패턴을 추적함에 의해 인식되도록 프로그램 할 수 있었다. pH(mV)-time profile에서의 NBP의 발현과 MSC를 이용한 자동제어시점 인식은 반응조내 NOx-N 농도가 무려 300mg/L 이상의 수준에서도 안정적이었다. 유기물 농도에 따른 자동제어 인자의 반응을 분석한 시험에서도 반응조내 유기물의 농도가 STOC 기준 약 10,000mg/L 수준으로 증가함에도 불구하고 pH(mV)-time profile 상에서의 이러한 NBP 발현은 지속되었으며 고농도 유기물 축적 하에서도 동일한 자동제어 알고리즘이 이용될 수 있음을 알 수 있었다. 잔존 유기물과 미생물 자기산화에 의한 탈질율은 약 0.4mg/L.hr로 분석되었으며 안전지수 0.1을 도입하여 산출된 NOx-N 기준 적정 외부탄소원 공급량은 0.83 STOC/NOx-N으로 파악되었다.

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.5-13
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• 2022

현대의 환경문제는 다량의 폐기물의 발생과 무분별한 에너지의 소비로 인한 환경오염이 가속화 되고 있다는 것이다. 대표적인 에너지 생산 연료인 화석연료는 에너지를 생산하는 과정에서 연소가 이루어져 다량의 온실가스가 발생하고 최종적으로 기후변화를 야기한다. 또한 전 세계적으로 발생하는 폐기물의 양도 지속적으로 증가하고 있으며 처리하는 과정에서 환경오염이 발생하고 있다. 이와 같은 문제들을 동시에 해결하기 위한 방법 중 하나는 유기성 폐기물의 에너지화 및 감량화이다. 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지는 해양매립이 전면 금지된 이후로 다양하게 처리되고 있으나, 그 발생량은 지속적으로 증가하는 추세이다. 하수슬러지는 유기물을 다량 함유하고 있어 혐기소화를 통하여 하수슬러지를 에너지화 하고 최종 배출되는 폐기물을 감량화 하는 것이 바람직하다. 하지만, 잉여슬러지의 경우 대부분이 하수처리에 이용되었던 미생물 덩어리로써 잉여슬러지가 혐기성소화 되기 위해서는 먼저 미생물의 세포벽이 파괴되어야 하는데 세포벽 파괴에는 많은 시간이 요구되기 때문에 혐기성 소화 과정만으로는 높은 바이오가스 생산율이나 폐기물 감량율을 달성할 수 없다. 따라서 잉여슬러지를 가용화하는 전처리 공정이 필요하며, 여러 가지 가용화 공법 중에서 열적 가용화 공정이 가장 효율적인 것으로 검증되었고, 혐기성소화 공정의 전처리 과정으로써 열적가용화 공정을 이용하여 잉여슬러지에 포함된 세포벽을 파괴한 후 전처리 된 잉여슬러지를 혐기성소화 함으로써 높은 바이오가스 생산율과 폐기물 감량율을 달성할 수 있다. 본 연구에서는 열적 가용화장치를 통하여 TS 10%의 농축 잉여슬러지를 전처리하는데 있어서 체류시간 및 운전온도 변수에 따른 가용화 특성에 대한 연구를 수행하였다. 열적 가용화장치의 체류시간에 대한 실험변수는 운전온도를 160 ℃로 고정한 상태에서 각각 30분, 60분, 90분, 120분이었다. 실험 결과로 도출된 TCOD와 SCOD를 통해 계산된 가용화율은 각각 12.11%, 20.52%, 28.62%, 31.40% 순으로 증가하였다. 또한, 운전온도에 따른 변수는 반응시간을 60분으로 고정한 상태에서 각각 120℃, 140℃, 160℃, 180℃, 200℃였으며 가용화율은 각각 7.14%, 14.52%, 20.52%, 40.72%, 57.85% 순으로 증가하였다. 이 외에 TS, VS, T-N, T-P, NH₄⁺-N, VFAs를 분석하여 농축 잉여슬러지를 대상으로 하는 열적 가용화 특성에 대한 평가를 수행 했으며, 그 결과 TS 10%의 농축 잉여슬러지에 대한 열적 가용화를 통하여 30% 이상의 가용화율을 얻기 위해서는 운전온도를 160℃로 고정할 경우 120분의 체류시간이 필요하며, 운전시간을 60분으로 고정할 경우 170℃ 이상의 운전온도가 요구되어 진다.

• KSBB Journal
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• 제16권5호
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• pp.466-473
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• 2001

분리 규주는 운동성을 갖는 그람 음성 간균으로서 catalase 양성 반응을 보였으며, citrate, mannitol, sucorse, frutose, trehaslos 등을 이용하였다. Biolog test 결과, 분리 균주는 burkholderia(Pseudomonas) cepacia 이 것으로 동정되었으며, 85.5%의 유사성을 나타내었다. 분리 균주의 최적온도와 pH는 각각 3$0^{\circ}C$, 7.0이었으며, pH 4.0-8.0의 넓은 범위에서 성장이 가능하였다. 그리고 분리 균주의 유기물의 영향을 알아 본 결과 thiosulfate 배지에 yeast extract를 유일한 탄소원으로 혼합하여 첨가하면 thiosulfate 와 yeast extract 중 하나가 성장 제한 인자 중 하나의 농도를 증가시키면 세포 성장에 따른 균체량이 증가하였다. 본 실험에서는 유기물로는 glucose 보다 yeast extract를 첨가했을 때가 증식 속도와 황산화 속도가 높게 나타났다. Thiosulfate 농도에 따른 분리균주의 황산화 속도와 최대 황산화 속도는 각각 0.56.h$^{-1}$과 0.18 g-S/L.h로 나타났다. 결과는 환산화 속도는 기질 농도가 증가함에 따라 완만하게 증가하여 0.12M에서 0.2 g-S.L.에 도달하였으나 0.16M에서는 급격하게 감소하였다. 분리균의 황하 수소 제거능을 조사하기 위하여 각 flow rate 에 따른 최대 제거 속도는 Vm과 K CIn/R과 CIn의 그래프를 이용하여 Hanes-Wolf 식을 통하여 구했다. 즉, 그래프 기울기와 Y절편으로부터 계산한 flow rate 12 L/h에서의 황화 수소에 대한 Vm과 Ks는 각각 6.25 g-S.㎤.h$^{-1}$과 22.88ppm이다 높은 flow rate에서의 제거 효율과 제거 용량은 역 경향이 나타났다. 이것은 mass transfer 효과 즉, 확산 제한에 기인한 것이지 미생물의 효소 활성의 제한에 의한 것은 아니다 (19), 따라서 biofilter 내로 고농도의 황화 수소가 유입 될 때 황화 수소 가스의 flow rate를 줄이든지 또는 적절한 제거 용량에 도달하기 위해 충진물의 부피를 증가 할 필요가 있다.

• 유기물자원화
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• 제24권2호
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• pp.15-29
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• 2016

본 연구는 바이오가스화 처리 유 무에 따라 하수슬러지 처리방법별, 즉 소각, 탄화, 건조, 고형화 등에 대한 환경성 및 경제성 분석을 실시하였다. 혐기소화에 대한 B/C분석에 대하여, 하수처리장 시설규모 $270,000m^3/d$ (하수슬러지 처리규모 $1,150m^3/day$)에서 B/C가 1이 되었다. 함수율을 95 %일 경우, B/C 는 하수처리장 규모 $100000m^3/d$ (하수슬러지 처리규모 $400m^3/day$)에서 1이 되었다. 혐기소화 + 고형화가 가장 경제성이 있었으며, 다음으로는 혐기소화 +소각과 혐기소화 + 건조였으며, 혐기소화 + 탄화가 가장 경제성이 약한 것으로 분석되었다. 유기물 분해율을 45 % 까지 증대시킨 경우 혐기소화를 시키지 않는 경우보다 혐기소화를 하여 후처리를 하는 경우가 처리비용이 3,000 - 5,000 원/톤 감소하고, 다만, 고형화로 후처리 하는 경우는 처리비용이 2,000 - 3,000 원/톤 감소하는 것으로 분석되었다.

• 유기물자원화
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• 제13권3호
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• pp.51-62
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• 2005

본 실험은 음식물 쓰레기와 다른 유기성 자원의 혼합처리가 지렁이(Eisenia foetida)의 생육과 분변토 생산량, 분변토의 화학적 특성에 미치는 영향을 조사하여 지렁이에 의한 음식물쓰레기의 처리 가능성을 조사하였다. 음식물 쓰레기 100%, 음식물 쓰레기와 우분, 돈분 슬러지, 톱밥발효 돈분, 인분 슬러지, 하수 슬러지를 각각 50:50으로 혼합 처리하였을 때, 음식물쓰레기 100% 처리구에서는 지렁이가 생존하지 못하여 지렁이에 의한 퇴비화가 불가능하였다. 지렁이에 의한 퇴비화 과정에서 최종산물로 생산되는 분변토는 모든 처리구에서 유효인산 함량, 양분 보전능(CEC), 친환성 칼륨 및 마그네슘이 함량이 식물체의 생육에 필요한 양분요구량 이상 함유되었다. 분변토 생산량은 음식물 쓰레기와 톱밥발효 돈분의 혼합 처리구에서 가장 많았고, 분변토 비율은 음식물 쓰레기와 우분의 혼합 처리구에서 유의하게 높았다. 또한 지렁이 체 조직으로의 유기물 전환율과 전환효율은 음식물 쓰레기와 우분, 음식물 쓰레기와 톱밥발효 돈분 처리구에서 높은 값을 나타내어, 음식물 쓰레기와 가축 분을 혼합 처리하는 것이 지렁이에 의한 퇴비화에 가장 알맞은 먹이조건인 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.35-44
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• 1986

본(本) 연구(硏究)는 정화조(淨化槽) 유출수(流出水)의 질소분석(窒素分析) 제거(除去)에 관한 기초적(基礎的)인 연구(硏究)로서 주(主)로 암모니아성(性) 질소제거(窒素除去)를 위한 실험적(實驗的) 결과(結果)에 관한 내용(內容)이다. 실험(實驗)에 사용(使用)한 시료(試料)는 정화조(淨化槽) 유출수(流出水)와 유이(類以)한 합성폐수(合成廢水)를 사용하여 그 처리가능성(處理可能性)을 규명(糾明)한 후 실제(實際) 정화조(淨化槽) 유출수(流出水)를 사용(使用)하여 처리효율(處理效率)을 비교(比較)하였고, 질산화(窒酸化) 반응(反應)이 단계적(段階的)으로 일어날 것을 고려(考慮)하여 4 단계(段階) 생물학적(生物學的) 유동층(流動層)을 고안(考案)하였으며, 이 반응기(反應器)를 이용(利用)하여 질소제거(窒素除去) 가능성(可能性)을 검토(檢討)하였다. 그 결과(結果) 순환비(循環比) 변화(變化)에 의한 유기물(有機物) 제거(除去)는 초기단계(初期段階)에서 80% 정도(程度)였으며 질산화(窒酸化) 반응(反應)은 후기단계(後期段階)에서 90% 이상(以上)의 암모니아성 질소(窒素)가 제거(除去)되었다. 체류시간(滯留時間)에 따른 유기물(有機物) l단계(段階)에서 대부분(大部分) 진행(進行)되어 85% 이상(以上) 제거(除去)되었으며 질산화(窒酸化) 반응(反應)은 3, 4 단계(段階)에서 90% 이상(以上)의 암모니아성(性) 질소(窒素)가 제거(除去)되었으며, 이 때 적정순환비(適正循環比) 및 체류시간(滯留時間)은 각각 30과 7 시간(時間)이었다. 합성폐수(合成廢水)와 실제(實際) 정화조(淨化槽) 유출수(流出水)의 $NH_4{^+}-N$ 제거(除去)와 $NO_3{^-}-N$ 생성(生成) 효율(效率)을 얻기 위한 실험(實驗)에서 $NH_4{^+}-N$ $1mg/{\ell}$ 제거(除去)에 합성폐수(合成廢水)는 $NO_3{^-}-N$ $0.95mg/{\ell}$가 생성(生成)되었고 실제(實際) 정화조(淨化槽) 유출수(流出水)는 $0.82mg/{\ell}$ $NO_3{^-}-N$이 생성(生成)되었다. 또한 유동층(流動層)에서 반응기(反應器)에서 질산화(窒酸化) 반응(反應)의 동력학적(動力學的) 계수(係數)를 구(求)하였다.