• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2005년도 수소연료전지공동심포지움 2005논문집
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• pp.177-186
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• 2005

미래의 친환경 에너지인 수소에너지 생산을 위해서 생물학적인 수소생산방법에 관한 관심이 증폭되고 있다. 생물학적인 수소생산 방법에는 여러 가지가 있으나 그중 유기물을 혐기발효하여 수소를 생산하는 방법에 관한 연구가 수행되었다. 본 연구에서 혐기성 미생물인 Enterobacter asburiae SNU-1이 쓰레기 매립지 토양에서 분리되어 수소생산 조건의 최적화 실험을 수행하였다. 본 실험에 이용된 미생물의 경우는 기존에 연구 된 적이 없는 새로운 종으로써 다른 미생물과는 다른 특징을 나타내며 수소생산 능력도 뛰어난 것을 알 수 있었다. 미생물을 이용한 수소생산에 영향을 미치는 인자로는 pH, initial glucose concentration 등이 있으며 각각의 조건에서 수소생산량을 비교하였다. 실험 결과 strain SNU-1의 최적 pH는 7이었으며 최적 initial glucose concentration은 25 g/1이다 이와 같은 최적 조건에서 strain SNU-1은 6.87 mmol/l/hr의 productivity를 나타내었다. 또한 다른 미생물과 달리 미생물이 더 이상 자라지 않는 정지기에서 더 많은 수소생산량을 나타내는 특이한 거동을 보이는 것이 관찰되었다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제45권1호
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• pp.87-100
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• 2003

본 연구는 육계분 혐기 또는 퇴적 발효사료 제조 시의 적정 당밀 첨가 수준을 도출하고, 발효 전 후의 영양적 및 발효 성상의 변화를 구명하고, 펠렛 처리 효과를 평가하며, 그리고 기존의 한우 사양 체계에서의 당밀 또는 펠렛 처리된 육계분 발효사료 급여 시 한우에 의한 기호성 개선 통한 적응기간 단축 효과를 평가하고자 실시되었다. 육계분의 혐기발효 시 경제적이고도 효과적으로 혐기발효를 일으키는 당밀 적정 첨가 수준은 5%인 것으로 사료되었다. 육계분의 혐기 또는 퇴적발효 시 당밀 5% 첨가는 발효 성상을 향상시키나(P<0.05), 화학적 성분과 in vitro 영양소 소화율에는 현저한 영향을 미치지 않았다. 육계분 퇴적발효사료의 펠렛화는 밀도(중량/부피)를 3배정도 증가시키고, 수분을 현저히(P<0.05) 증발시켰으나, 약간의 유기물 감소(P<0.05) 현상을 보였다. 육계분 발효사료를 펠렛 처리 또는 당밀 첨가는 한우에 의한 기호성을 뚜렷하게 향상시켰으며, 결과적으로 한우의 이들 사료에 대한 적응기간을 반 정도(8-9일)로 단축시켰다. 종합적으로 육계분 발효사료 제조 시 당밀 첨가 또는 펠렛 처리는 사료영양적 가치를 유지하면서 적응기간동안의 한우 기호성을 현저하게 개선시키는 효과가 있었다.

• 유기물자원화
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• 제19권3호
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• pp.73-78
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• 2011

혐기성 수소 발효시 pH는 물질 대사 경로와 수소 생성 미생물의 활성에 직접적으로 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나로 알려져 있다. 본 연구는 음식폐기물로부터 운전 pH에 따른 혐기성 회분식수소 발효의 영향을 평가하기 위해 수행하였다. 5 N KOH 용액을 이용하여 초기 pH는 8.0으로 고정하였으며, 운전 pH는 4.7~7.0으로 유지하였다. 운전 pH가 낮을수록 지체 시간은 단축되는 것으로 나타났으며, 최대 수소 발생량은 낮게 나타났다. 운전 pH 4.7일 경우에는 지체 시간이 47.9 h으로 가장 길게 나타났으나, 최대 수소 발생량은 534.4 mL로 가장 높게 나타났다. 운전 pH가 증가함에 따라 지체 시간과 최대 수소 발생량은 감소하였다. 운전 pH 7.0일 경우에는 지체 시간이 4.2 h으로 나타났으며, 최대 수소 발생량은 213.8 mL로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권2호
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• pp.97-103
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• 2017

본 연구에서는 음식물 쓰레기 혐기성 발효를 통한 수소생산에서 중금속이 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 음식물 쓰레기의 혐기성발효에 따른 수소생산량은 79.48 mL/g COD이였다. 1 mg/L의 아연이 함유되었을 때 약 60%의 수소생산량의 저해가 나타나는 것으로 나타났으며 구리가 아연보다 수소생산을 심각하게 저해하였다. 구리가 독립적으로 있을 때 수소생산량이 심각하게 저해되는 것에 반하여 아연과 공존함으로서 구리의 저해작용이 완화되어 수소생산량이 회복되었다. 수소생성과정 동안 butyric acid 또는 acetic acid가 주종으로 관찰되었으며 중금속이 함유되지 않은 시료에서는 Klebsiella sp., Clostridium sp., 그리고 Dysgonomonas sp.과 같은 군집이 출현하였으나 아연이나 구리가 함유되었을 경우 Enterococcus 종이 시료의 수소생산 활동에 큰 영향을 준 것으로 판단되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권12호
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• pp.1231-1238
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• 2008

본 연구에서는 실험실 규모 2상 혐기성 소화를 이용하여 음식물 쓰레기 탈리액의 처리성을 평가하였다. 이를 위해 산발효조의 적정 유입 pH 및 HRT를 도출하고, 산발효조로의 메탄조 유출수 반송 효과, 메탄발효조에서 고형물 내부반송 및 온도의 영향을 파악하였다. 산발효조에서는 유입 pH 6.0, HRT 2일인 조건에서 메탄조 유출수 반송 후 산생성 및 VS 제거효율은 30% 및 40%에서 안정적으로 유지되었다. 유기물 부하 7 g COD/L/d 이하의 조건에서 고형물 내부반송에 의해 중온 및 고온메탄발효조의 유출수 SCOD는 반송 이전보다 낮거나 같은 수준으로 유지되었고 유기물 부하 증가에 따른 비메탄생성량(specific methane production, SMP)의 감소폭이 줄어들었다. 고형물 내부반송 이후 동일한 유기물 부하에서 COD 제거효율과 SMP는 중온메탄발효조가 고온보다 우수하였으며 이는 중온메탄발효조의 MLVSS 농도가 고온보다 높기 때문인 것으로 판단되었다. 따라서 고온산발효-중온메탄발효로 구성된 시스템이 고온산발효-고온메탄발효보다 COD 제거와 메탄발생면에서 우수한 것으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제19권2호
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• pp.148-155
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• 2013

본 연구에서는 거대 갈조류 대표종인 다시마(Saccharina japonica)로부터 물리화학적 전처리 방법, 미생물 접종비율, 다시마 추출물의 농도 및 pH 조건에 따른 휘발성 유기산(volatile fatty acids, VFAs) 생산 가능성 확인과 생산 효율을 평가하고자 하였다. 물리화학적 전처리 방법에 따른 휘발성 유기산의 최대 농도는 황산, 아임계수, 지질 추출 후 아임계수 전처리 순으로 나타났다. 황산 전처리 방법에서 미생물 접종비율(유효용적(WV)/미생물 부피(M) = 10~30), pH (6.0~7.0) 및 다시마 추출물의 농도(18.0~72.0 g/L)의 혐기성 발효 조건에 따른 휘발성 유기산 생성 농도에 미치는 영향을 확인한 결과, 발효 온도 $35^{\circ}C$, 미생물 접종비율 15, pH 7.0, 발효시간 372시간에서 다시마 추출물의 농도가 18.0, 36.0, 54.0, 72.0 g/L일 때, 휘발성 유기산의 최대 농도가 각각 9.8, 13.9, 18.6, 22.3 g/L로 확인되었다. 생산된 휘발성 유기산의 조성은 pH가 높을수록 아세트산과 프로피온산의 생산 비율이 높았으며, pH가 낮을수록 부티르산의 비율이 높게 확인되었다. 생산된 저농도의 휘발성 유기산은 농축 및 분리공정과 연계하여 향후 기초화학 원료와 바이오연료 등으로 사용될 수 있으므로, 기존 화석연료의 대체에너지 생산에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제54권6호
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• pp.143-150
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• 2012

바이오에탄올 생산공정은 당 (Sugar)을 기반으로 하는 공정과 합성가스를 이용하는 공정으로 분류할 수 있다. 이 가운데 합성가스를 이용하는 공정은 촉매를 이용한 화학적 공정과 혐기성 발효에 의한 생물학적 공정의 두 가지로 나뉜다. Clostridium ljungdahlii는 일산화탄소와 수소가 주요 성분으로 구성되는 합성가스를 이용하여 에탄올과 아세트산을 생산할 수 있는 균주 중의 하나로 알려져 있다. 합성가스 발효공정에서 pH는 미생물의 증식과 에탄올 등의 생산에 아주 중요한 요인 중의 하나이다. 본 연구에서는 pH 조건이 미생물의 생장과 에탄올 생산성에 미치는 영향을 조사하였다. C. ljungdahlii 배양은 엄격한 혐기성 조건에서 100 ml의 serum bottle과 pH 제어가 가능한 반응기를 이용한 실험결과, 회분식 배양 조건에서는 미생물의 생장과 에탄올 생산을 위한 최적 초기 pH는 7.0로 나타났다. 미생물 농도는 0.57 g/L, 에탄올 농도 0.91 g/L로 나타났다. pH 4.5 이하에서는 미생물의 생장이 멈추는 것으로 나타났다. pH 제어가 가능한 생물반응기에서는 pH 6.0 일때 에탄올 생산량이 pH 7.0 일때 보다 높게 나타났다. 일정 수준의 미생물 농도를 유지한 조건에서 합성가스를 기포식으로 주입하고 pH 5.9에서 5.4까지 제어하였을 때 미생물량과 에탄올 농도가 증가하였다. 60 시간이 지난 후에 미생물의 농도는 0.498 g/L, 에탄올은 1.056 g/L까지 이르렀다.

• 상하수도학회지
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• 제21권4호
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• pp.467-475
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• 2007

This study was conducted to examine temperature effects on hydrogen production in anaerobic fermentation. 18 batch reactors were operated at mesophilic ($35^{\circ}C$) and thermophilic conditions ($55^{\circ}C$) to achieve maximum hydrogen production in anaerobic fermentation. Optimum hydrogen production conditions were also investigated at each temperature. Different trends were observed regarding pH effects on hydrogen production. This effect was not significant for mesophilic fermentation ($35^{\circ}C$). In this case, pH may not drop to interfere hydrogen production during the test. However, hydrogen production decreased without pH control for thermophilic condition ($55^{\circ}C$). Effects of heat treatment were observed for both fermentation process. Hydrogen production with heat treatment was higher than hydrogen production without heat treatment for both fermentation processes. The amount of produced hydrogen for each substrate concentration with temperature changes showed that more hydrogen was produced at $35^{\circ}C$ than at $55^{\circ}C$.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.440-446
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• 2017

This study was aimed at evaluating the effects of carbohydrate, protein and lipid content of substrate on hydrogen yields and microbial communities. The hydrogen yields were linearly correlated to carbohydrate content of substrates while others (content of proteins and lipids) did not make a significant contribution. The chemical composition of substrates produced effects on the final products of anaerobic hydrogen fermentation. Acetate and butyrate were the main fermentation products, with their concentration proving to correlate with carbohydrate and protein content of substrates. The result of microbial community analysis revealed that the relative abundances of Clostridium butyricum increased and Clostridium perfringens decreased as the carbohydrate content increased.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.427-433
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• 2018

This study was performed to evaluate initial pH and substrate concentration on hydrogen fermentation of protein. The optimum initial pH and substrate concentration of hydrogen fermentation using protein was 8.0 and 1.0 g peptone/L, respectively. The maximum hydrogen yield at initial pH 8.0 and 1.0 g peptone/L was $19.2{\pm}0.8mL\;H_2/g$ peptone. As results of VFAs analysis, percentages of valerate was similar to hydrogen yield. Also, C. stickalandii, which was hydrogen and valerate producing bacteria, was dominated.