• 제목/요약/키워드: 탄소원과 질소원의 비율

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음식쓰레기 퇴비화시 bulking agent의 적정 첨가량 결정에 관한 연구 (Optimum Mixing Ratio of Bulking Agent for Garbage Composting)

  • 신항식;황응주;정연구
    • 유기물자원화
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    • 제2권1호
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    • pp.75-86
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    • 1994
  • 우리나라에서 발생되는 음식쓰레기는 퇴비화 처리시 높은 수분함량과 낮은 C/N비를 적정 수준으로 조절하기 위해 bulking agent를 첨가함이 필수적이며 그의 정확한 첨가량을 계산하는 것은 퇴비화에 소요되는 비용을 결정하는데 중요한 요소로 적용하게 된다(Hay et al., 1998). 그러나 bulking agent의 첨가량을 계산하기 위한 기준지표 중의 하나인 C/N비의 경우 혼합되는 bulking agent의 분해정도가 고려되지 않은 총 탄소와 질소의 비에 기준하여 적정 첨가비율이 정해지고 있기 때문에 실제 요구되는 탄소와 질소의 양을 초과 또는 미달하는 경우가 발생될 수 있으며, 이는 곧 bulking agent의 과다첨가 또는 반응속도 저하로 인한 처리비용의 상승과 직결될 수 있다. 본 연구에서는 음식쓰레기의 퇴비화를 위한 bulking agent의 정확한 첨가량을 정량적으로 제시하기 위하여 bulking agent의 첨가로 인한 반응향상 여부와 그 원인을 분석하여 이를 바탕으로 적정 첨가량 결정법을 제안하였다. 그 결과 실질적으로 분해가능한 탄소원을 포함하고 있는 쌀밥의 첨가는 C/N비가 낮은 음식쓰레기의 퇴비화반응을 향상시킬 수 있으나, 분해가 쉽지 않은 톱밥을 bulking agent로 첨가할 경우는 음식쓰레기의 탄소원을 제공함으로써 반응을 향상시킨다기 보다는 음식쓰레기의 통기성을 개선하여 줌으로써 활발한 퇴비화 반응을 유도한다는 사실을 확인할 수 있었다. 따라서, bulking agent는 그 첨가량을 많이 할수록 퇴비화반응에 유리하며, 일반적인 적정 C/N비값 이상의 첨가율에서도 반응 향상이 가능한 것으로 예상된다. 또한 bulking agent 첨가량의 증가로 인한 통기성의 향상효과는 해당 조건하에서의 적정 수분함량값 증가요소로 작용하는 것으로 나타나 이를 종합적으로 고려한 bulking agent첨가량 결정이 필요함을 알 수 있었다. 이상과 같은 실험적 분석의 결과를 종합할 때, 음식쓰레기 100g당 78g의 톱밥을 첨가하여 C/N비를 25 수분함량을 56%로 각각 조절하는 것이 본 연구에서 다루어진 음식쓰레기의 활발한 퇴비화를 위해서는 적절하며, 이러한 첨가량의 계산법은 실제 퇴비화시설의 적정 운전을 위해서 적용함이 바람직한 것으로 판단되었다.

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Bacillus coagulans DL-1이 생산하는 고분자 중합체의 특성과 생산조건의 최적화 (Characterization of biopolymer produced by Bacillus coagulans DL-1 and optimization of its production)

  • 김지모;손창우;서형필;문병주;도성국;이진우
    • 생명과학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.214-222
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    • 2003
  • 고분자 중합체를 생산 능력이 있는 균주를 토양에서부터 분리하여 형태학적 및 생화학적인 특성을 확인하고 Bacillus 속 균주를 동정하는 API-50CH/B kit를 사용하여 동정한 결과, Bacillus coagulans로 확인되어 B. coagulans DL-1으로 명명하였며 고분자 중합체를 생산하여 체외로 분비하는 균주임을 확인하였다. 플라스크 실험을 통하여 고분자 중합체 생산을 위한 B. coagulans DL-1의 최적 탄소원과 질소원 및 각각의 최적 농도는 2% (w/v) 포도당과 0.25%(w/v) yeast extract임을 확인하였다. 플라스크 실험에서 확립한 최적 배지조건과 1.0 vvm의 통기량 및 500 rpm의 교반속도로 $7\ell$ 생물배양기를 사용하여 수행한 회분식 배양에서의 최대 고분자 중합체 생산량은 5.00$\pm$0.15 g/$\ell$이었다. 가스 크로마토그라피를 사용하여 B. coagulans DL-1이 생산한 고분자 중합체의 구성 성분을 분석한 결과, 포도당과 람노오스로 구성되어 있으며 포도당과 람노오스의 구성 비율은 약 9 : 1 이었다. 또한 평균 분자량을 gel permeation chromatography로 측정한 결과, 2.80$\times$$10^5$이었다.

침지식 여과조를 이용한 합성 폐수의 탈질화 (Denitrification of Synthetic Wastewater in Submerged Biofilter)

  • 오승용;조재윤;김인배
    • 한국양식학회지
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    • 제10권3호
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    • pp.335-346
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    • 1997
  • 연구는 순환 여과식 어류 양식 시설에 일반적으로 이용되고 있는 선라이트 골판을 여과재료로 한 침지식 여과조의 적정 탈질 조건을 구명하기 위해 외부 탄소원으로 메탄올과 글루코스를 사용하여 수리학적 체류 시간 (hydraulic retention time, HRT)과 COD에 대한 NO 하(3) 상(-)-N 비율 변화에 따른 적정 탈질 조건을 알아보았다. 질산성 질소와 총무기질소(TIN)의 제거 효율은 HRT 4 시간보다는 8 시간이 좋았으며, 글루코스보다는 메탄올을 이용한 것이 좋았다(P<0.05). 최대 질산성 질소 제거는 글루코스의 경우 HRT 8 시간과 C : N 비율 4일 때 86.3%였고, 메탄올은 HRT 8시간과 C : N 비율 5일 때 97.8%, 6일 때 92.2%를 보여 C : N 비율 5가 가장 최적인 것으로 나타났다. 최대 총무기질소 제거 효율은 HRT 8 시간일 때 C : N 비율 5에서 글루코스는 71.5%, 메탄올은 96.9%을 보였다. 탈질화에 필수적인 혐기적 조건은 HRT 8 시간과 C : N 비율 5 이상이 되었을 때 이루어진 것으로 보아 적정 C : N 비율과 혐기적 조건이 이루어졌을 때의 최적의 탈질 효율을 보이는 것으로 나타났다.

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자낭균 곰보(Morchella esculenta)버섯의 인공재배에 관한 연구 (Studies on the Artificial Cultivation of Morchella esculenta in Ascomycetes)

  • 김한경;이강효;정종천;전창성;석순자;장갑열
    • 한국버섯학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.9-21
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    • 2009
  • 곰보버섯의 자실체 색은 갈색 또는 회갈색이고 갓의 형태는 원뿔모양이며, 대의 색은 흰 크림색 또는 흰색이다. 자실체를 반으로 잘라보면 갓과 대는 속은 비어있다. 자실체의 현미경 관찰에서 자낭의 크기는 $113.5{\sim}114.2{\times}9.3{\sim}10.3{\mu}m$, 자낭포자의 크기는 $17.6{\sim}20.9{\times}9.4{\sim}10.7{\mu}m$, 측사는 $40.0{\sim}45.2{\times}5.8{\sim}6.4{\mu}m$, 대의 안쪽세포는 $7.5{\sim}15.1{\mu}m$이었다. 곰보버섯 자실체 발생지 환경조건은 온도 $13.8^{\circ}C$, 습도 75.8%, 광 538룩스이며, 토성은 sand 72.7%, silt 21.0%, clay 6.3%로 silt loamy 이며, 유기물 함량은 10.0%로 밭 토양보다 많고 인산함량은 낮았다. 균주별 균사배양 최적배지는 PDB 배지이며, 배양최적 온도는 $25^{\circ}C$, pH는 5.0이었으며, 합성배지인 Czapek에 배지에 조정된 무기태 성분의 최적농도는 potassium phosphate 1%, sodium nitrate 2%, potassium chloride은 대조구에서 좋았다. 영양원 선발에서 최적 탄소원은 mannose이었으며, 최적농도는 5%이었다. 질소원은 대조구에 비하여 균사생육이 극히 저조하였다. 곰보버섯 균핵 형성 촉진배지 선발시험에서 균사생장과 균핵형성이 좋은 배지는 폐면 이었으며, 톱밥에서는 참나무톱밥에서 균사생장이 빨랐다. 폐면과 참나무톱밥의 혼합비율은 참나무톱밥 20%+폐면 80% 혼합수준에서 균핵 형성이 좋았고 첨가제인 밀기울의 혼합비율은 15-20%, 황산칼슘은 2% 수준에서 균핵 형성이 좋았다. 토양종류별 균핵 형성은 피트모스 처리구에서 균사생장 및 균핵 형성이 가장 좋았으며, 피트모스의 혼합비율은 60-80%이나, 참나무를 혼합하면 50:50으로 혼합 처리한 구에 밀기울을 30% 첨가하면 균핵 형성이 가장 좋았다.

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Mainstream ANAMMOX 공정 적용시 암모니아성 질소 대비 아질산성 질소 비율 도출 연구 (Determination optimal ratio of ammonium to nitrite in application of the ANAMMOX process in the mainstream)

  • 이다원;이지원;길경익
    • 한국습지학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.60-66
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    • 2021
  • 도시화와 산업화로 인해 하수처리장으로 유입되는 하수 내 질소 농도가 증가함에 따라 부영양화 발생, 수생태계에 독성을 미치는 등의 악영향의 정도 또한 증가하고 있다. 고농도의 질소가 포함된 하수를 처리하기 위해 생물학적 질소 제거 공정에 대한 연구가 다방면으로 진행되고 있다. 기존의 생물학적 질소 제거 공정에 있어 산소공급과 외부탄소원 보충에 따른 상당한 비용이 요구된다. 이러한 측면에서 경제적인 개선이 이루어진 고도의 질소 제거 공정이 요구됨에 따라 최근 기존의 질산화·탈질 공정 보다 효율적이고 경제적인 혐기성 암모늄 산화 공정(ANaerobic AMMonium OXidation, ANAMMOX)이 제안되었다. 본 연구에서는 수처리공정에서의 ANAMMOX 공정의 안정성을 확인하고, Mainstream ANAMMOX 공정구현을 위한 암모니아성 질소(NH4+) 대비 아질산성 질소(NO2-) 비율을 도출하는데 목적이 있다. 선행연구에서 제시된 기질비율을 바탕으로 산정한 비율을 적용해 실험실 규모의 Mainstream ANAMMOX 반응조를 운전하였다. Initial 구간에서 NH4+ 제거효율은 58~86%, 평균 제거효율은 70%였다. Advanced 구간에서 NH4+ 제거효율은 94~99%, 평균 제거효율은 95%였다. 연구 결과 NH4+/NO2- 비율이 증가함에 따라, Mainstream ANAMMOX 공정의 안정성이 확보되어 NH4+ 제거효율 및 총질소(TN) 제거효율이 증가하는 경향을 확인할 수 있었다. 결과적으로, 본 연구결과는 이후 수처리공정에서의 ANAMMOX 공정 적용과 공정 안정성 확보에 있어 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 보인다.

논과 밭 토양에서 토층간 미생물 군집의 차이 (Variation of Microbial Community Along Depth in Paddy and Upland Field)

  • 김찬용;박기춘;이영근
    • 한국토양비료학회지
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    • 제42권2호
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    • pp.139-143
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    • 2009
  • 인지질 지방산을 분석하여 특정 미생물군의 수직적 분포와 토층간 미생물 군집 패턴을 조사하였다. 경북 농업기술원에 위치하고, 질소, 인산, 가리의 화학비료만 장기 연용한 논과 밭 포장에서 15 cm 깊이까지 토양을 채취하였다. 인지질 지표 지방산을 주요인 분석으로 분석하여 토양 미생물 군집을 분석한 결과 논과 밭 토양의 미생물 군집은 뚜렷하게 구분되었으며, 토층간 차이보다 논과 밭의 차이가 더 컸다. 논보다 밭은 토층이 깊어짐에 따라 미생물 군집이 급격하게 변하였는데, 미생물 군집 측면에서 밭보다 논의 표층이 더 두껍다고 볼 수 있다. cyclopropyl/monoenoic precursor 비율과 전체 포화지방산/전체 불포화 지방산 비율은 토심이 깊어짐에 따라 증가하였는데, 이는 토심이 깊어질수록 탄소원과 통기가 부족하기 때문에 일어나는 현상으로 보인다. 대체로 표토는 그램음성균, 곰팡이 등의 상대적 비율이 높고 토심이 깊어질수록 세균과 방선균의 상대적 비율이 높아졌다.

토양 탄소 격리 기술 개발을 위한 바이오차 팰렛 시용에 따른 고추 생육 효과 (Effects of Biochar Pellet Application on the Growth of Pepper for Development of Carbon Sequestration Technology in Agricultural Practice)

  • 신중두;최용수;이선일;홍성창;이종식
    • 유기물자원화
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    • 제25권1호
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    • pp.87-92
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    • 2017
  • 본 실험의 목적은 토양탄소 격리 기술을 개발하기 위한 바이오차 팰렛 시용에 따른 고추 생육 효과를 평가하는 것이다. 처리는 고추 수확 후 총 탄소 함량, 암모늄태 질소의 농도 및 총 바이오매스량 비교를 위해 일반적인 영농 방법으로서 대조구, 돈분 팰렛, 바이오차와 돈분 퇴비 혼합 비율별 바이오차 팰렛 시용구 (9:1, 8:2, 6:4, 4:6, 2:8)로서 구성되어 있다. 바이오차 팰렛의 사용량은 고추 재배를 위한 추천 시용량 (440 kg/10a)기준으로 혼합 비율에 관계없이 8.8 g/pot이었다. 실험 결과로서 총 탄소 함량은 대조구와 비교하여 처리구에서 1.8-2.6배 낮게 나타났다. 암모늄태 질소의 농도는 대조구와 비교하여 처리구들 사이에 유의차가 인정되지 않았으며, 질산태 질소는 모든 처리구에서 검출되지 않았다. 그렇지만, 총 바이오매스량은 다른 처리구에서는 낮게 나타났다 할지라도 대조구와 2:8 바이오차 팰렛 처리구 사이에는 유의차가 인정되지 않았다. 따라서 이 바이오차 팰렛 시용은 농사 활동에 있어서 탄소격리를 위해서는 더욱더 연구되어야 한다.

번데기동충하초(Cordyceps militaris)의 균사 생장 (Cultural Characteristics of Mycelial Growth by Cordyceps militaris)

  • 성재모;최영상;부샨쓰레스타;박영준
    • 한국균학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.1-5
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    • 2002
  • 강원대학교 EFCC에서 보관중인 번데기동충하초의 배양적 특성과 인공재배의 조건을 조사하였다. 균사생육에 적합한 배지로는 SDAY 배지와 YMA 배지, SDAY 배지, HMD 배지, PDA 배지로 조사되었으며 균사생육이 빠른 배지로는 MMM 배지로 조사되었다. 균사생장에 적합한 온도로는 $25^{\circ}C$와 pH는 $6.0{\sim}8.0$으로 조사되었다. 균사배양에 적합한 탄소원으로는 dextrose로 조사되었고 fructose와 lactose에서 균사생장이 빠른 편이였다. 균사생장이 우수한 질소원으로는 hemoglobin으로 나타났으며 tryptone에서 포자형성이 우수하였다. 무기 염류에서는 $KH_2PO_4$$K_2HPO_4$에서 균사생장이 우수하였으며 C/N비에서는 100 : 1의 비율에서 균사생장이 양호하였다.

Cyclodextrin glycosyltransferase를 생산하는 호알칼리성 Bacillus속 미생물 (Isolation and Characterization of Cyclodextrin Glycosyl Transferase Producing Alkalophilic Bacillus sp.)

  • 유주현;정용준;이정수
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제17권2호
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    • pp.148-153
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    • 1989
  • Cyclodextrin(CD) 생성효소(CGTase)를 생산하는 미생물을 토양으로부터 알칼리 (pH10.3) 조건하에서 1주 분리하여 동정한 결과, pH 7.5~ll.0까지 생육하는 절대 호알칼리성 Bacillus sp.이었다. 분리균주가 생산하는 효소는 전분으로부터 $\beta$-CD를 우선적으로 생성하는 효소임을 HPLC를 통해 분석하였으며, 이때의 $\alpha$-, $\beta$-, ${\gamma}$-CD의 생성비율은 1:10:1.5이었으나 분리균주의 효소생산 조건은 1% $Na_2$CO$_3$가 탄소원으로, 5% corn steep liquor를 질소원으로 하여 호기적 조건에서 37$^{\circ}C$, 48~60시간 진탕배양하였을 때 배양상징액으로 부터 최대 효소생산을 얻었다. Ethanol 침전방법을 이용하여 얻은 조효소액의 효소적 특성에 있어서 본 효소의 최적활성 pH는 6.0이었으며 pH 안정성은 pH 5~9까지 안정하였다. 최적활성 온도는 5$0^{\circ}C$이었으며 열안정은 5$0^{\circ}C$까지 안정함을 보였다. 본 효소의 활성염색 전기영동 결과, 대조균인 호알칼리성 Bacillus sp. ATCC 21783의 효소와 비교시 단백질의 성상에 있어서 차이점을 확인할 수 있었다.

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하수슬러지로부터 분리된 혐기세균에 의한 수소생산 최적화 (Optimization of Hydrogen Production Using the Mixed Microflora Isolated from Sewage Sludge)

  • 오유관;김미선
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제19권1호
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    • pp.41-48
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    • 2008
  • Fermentative $H_2$ production was studied using microbial consortia isolated from heat-treated ($90{\circ}C$, 20 min) sewage sludge. Important parameters investigated were carbon(C) and nitrogen(N)-sources, C/N ratio, phosphate concentration, pH and temperature during anaerobic cultivation in serum bottles. Starch, ribose, sucrose and glucose were good C-sources for the culture growth and $H_2$ production. Yeast extract was better N-source than $(NH_4)_2SO_4$ or peptone when individually added to the synthetic media, however the combination of above three N-sources exhibited the additional effect for cell growth and $H_2$ evolution. Addition of 100 mM phosphate as a buffering agent prevented the rapid pH drop during the cultivation. The optimum initial pH for the cell growth was at 7.0, whereas $H_2$ production was observed at pH 5.5. Optimum temperature for the cell growth and $H_2$ production was $37{\circ}C$. Initial C/N ratio of 1.22 in the media using glucose and yeast extract as the C- and N-sources, respectively, showed the $H_2$ yield 1.0 mol $H_2$/mol glucose.