• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2003년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.137-140
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• 2003

• 한국물환경학회지
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• 제27권6호
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• pp.926-931
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• 2011

유기성폐수의 혐기발효 공정은 빠른 수소생성속도를 나타내며, 동시에 수중의 유기물을 처리한다. 반면, 수소생성 수율이 낮고 처리 수 내 혐기발효 산물인 복합 유기산이 다량 존재하게 된다. 따라서, 본 실험에서는 수소생성 수율을 높이고 처리수의 수질 제고를 위해 광발효미생물을 이용하였다. 광발효미생물의 기질에 따른 수소생산 속도 및 미생물 성장율을 조사하기 위해 아세트산, 복합 유기산 (인공) 및 글루코스 대상 혐기발효 상등액을 각각 기질로 이용하는 회분식 실험을 실시하였다. 아세트산을 이용한 R. sphaeroides의 최대 비증식속도는 2.93 h로서 복합유기산을 이용할 때보다 높았다. 아세트산은 미생물 증식에 유리한 기질인 반면, 수소생산속도 면에서는 복합유기산보다 느리게 나타났다. 글루코스 혐기 발효액 상등액을 기질로 이용한 광발효에서 전단의 혐기발효를 통한 수소생산량의 약 50%가 추가로 발생하였다. 혐기 및 광발효미생물의 혼합발효 연속시스템을 통해 $15.9mL-H_2/L$의 안정적인 수소를 생산하였다.

• 유기물자원화
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• 제8권4호
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• pp.100-110
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• 2000

음식찌꺼기의 사료화를 위한 발효처리시 수분조절제로 이용되는 재료 (톱밥, 버섯폐재, 밀기울, 야자박 등)와 발효방법 (호기성파 혐기성)및 발효기간이 음식찌꺼기 사료의 사료가치에 미치는 영향을 구명하기 위한 일련의 시험을 실시하였다. 본 연구의 시험설계는 농가 지도자료로 활용 될 수 있도록 하였다. 참나무 톱밥과 소나무 톱밥의 NDF(중성세제 불용성 섬유)함량은 각각 건물기준 93.5%와 95.4%로써 사료로 이용하기는 어려운 재료라고 할 수 있다. 톱밥을 수분조절제로 50% 혼합하여 $30^{\circ}C$에서 2일간 호기성발효를 했을때 NDF 함량은 발효 전 재료에 비하여 12% 증가했고 in vitro DDM (인공반추위 건물소화율)은 48% 감소했다. 참나무 톱밥은 소나무 톱밥에 비하여 양호하였으며, 버드나무 톱밥(80%)과 밀기울(20%)을 혼합하여 팽이버섯재배의 배지로 이용된 후의 폐재는 톱밥류에 비하여 사료가치가 우수한 것으로 나타났다. 발효된 사료의 NDF함량과 건물소화율은 이용된 수분조절제의 NDF함량에 주로 관계된다는 것을 알 수 있었다. 버섯폐재를 밀기울로 대체 했을때 밀기울의 대체율이 증가함에 따라 발효된 사료의 NDF함량은 직선적으로 감소했고 소화율은 직선적으로 증가했다. NDF함량이 높은 수분조절제를 이용한 호기성발효는 발효기간이 길어질수록 NDF함량은 증가되었고 건물소화율은 감소되었다. 그러나 밀기울 만을 이용하거나 밀기울이 함유된 수분조절제는 발효기간이 연장됨에 따라 조단백질 함량이 증가되었다. 혐기성발효는 호기성 발효에 비해 전 처리구에서 NDF함량은 감소되었고 건물소화율은 향상되었다. 버섯폐재와 밀기울을 수분조절제로 이용하여 실온에서 30일간 혐기적으로 발효한 사료를 유기산 조성과 pH가를 기준으로 발효상태를 판정할 때 우수한 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권6호
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• pp.5-12
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• 2006

본 연구는 struvite 결정화 적용시 $Mg^{2+}$과 $PO_4{^{3-}}$의 주입량, pH, 반응시간 그리고 결정핵 주입과 같은 실험인자가 혐기성 발효액의 질소 및 인 제거에 미치는 영향을 실험적으로 검토하였다. $Mg^{2+}:NH_4{^+}:PO_4{^{3-}}$의 적정 주입 몰비는 1.2:1.0:1.2 였다. 최적 주입 몰비에서 $NH_4{^+}-N$와 $PO_4{^{3-}}-P$의 평균제거율 및 반응속도상수는 각각 79.2, 96.8%, 0.157 그리고 $0.344min^{-1}$였다. 최적 pH는 11이었으며 반응시간 10분 이내에 충분히 struvite 결정화가 이루어 졌다. 결정핵 주입 유 무에서 결정핵 주입량 1g/L에서 가장 낮은 영양염류 잔류농도 값을 보여주었으며, SEM 사진 분석 결과 결정핵의 성장을 관찰할 수 있었다. 또한 struvite 침전물의 XRD 분석 결과 사방정계 결정구조를 가지는 것으로 확인되었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제21권1호
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• pp.82-87
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• 1993

한국 전통 발효식품의 숙성에 절대 혐기성 세균이 관여하는지를 보기 위해 김치류와 장류 14종의 시료를 복합 BL 배지 혹은 bifidus 세균 선택 배지인 BS agar에 접종하여 절대 혐기적으로 배양한 결과 복합 BL 배지에서 $10^7$ ~ $10^8$/g 시료의 세균이 생장하였으며, BS agar에서는 $10^3$ ~ $10^6$/g 시료의 colony가 형성되었다. 이들은 모두 호기성 조건에서도 생장 할 수 잇었으며, BS 배지에서 생장하는 세균은 fructose-6-phosphate phosphoketolase를 합성하지 않는 것으로 나타났다. 또한 표준 Bifidobacterium속 세균은 3% NaCl을 함유하는 배지에서는 생장할 수 없었다. 이상의 결과로부터 김치류와 장류 등 염 농도가 높은 발표식품에는 bifidus균은 생장할 수 없다고 판단된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.52-64
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• 2002

유기성 폐기물을 이용하여 생물학적 수소생산 통합화 시스템 연구를 수행하였다. 통합화 시스템은 유기성폐기물의 전처리, 2단계 혐기발효 및 광합성 배양으로 구성된 생물학적 수소생산 공정, 초임계수 가스화 공정, 생산된 가스의 저장, 분리 및 연료전지를 이용한 전력 생산으로 구성되었다. 실험에 사용된 유기성 폐자원은 식품공장 폐수, 과일폐기물, 하수슬러지이며, 전처리는 폐기물에 따라 열처리 및 물리적 처리를 하였으며, 전처리된 시료는 생물학적 수소생산 공정에 직접 적용되었다. Clostridium butyricum 및 메탄 생성조에서 발생하는 하수슬러지중의 미생물 복합체는 수소생산 혐기 발효공정에 사용되었으며, 광합성 수소생산 미생물인 홍색 비유황 세균은 광합성 배양에 사용되었다. 생물학적 공정에서 발생하는 미생물 슬러지는 초임계수 가스화 공정으로 수소를 발생하였으며, 슬러지 중의 COD를 저하시켰다. 생물학적 공정 및 초임계수 가스화 공정에서 발생하는 수소는 가스탱크에 가입상태로 저장한 후, 95%순도로 분리하였으며, 정제된 수소는 연료전지에 연결하여 전력 생산을 하였다.

• 한국작물학회지
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• 제66권1호
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• pp.97-104
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• 2021

본 시험은 혐기소화액을 후처리로 호기처리를 한 후 발생한 액비를 벼 재배 시 시용함으로써 벼 생육과 수량에 미치는 영향을 알아보기 위해 실시하였다. 벼 재배 시 사용한 액비는 혐기소화 후 배출된 혐기소화액을 후처리로 폭기처리(1 ㎥당 0.1 ㎥/air/min)를 한 후 생산한 액비로 돈분 액비(Liquid Swine manure; LSM), 돈·우분 액비(Liquid Swine/Cow Manure; LSCM), 돈분·사과착즙박 액비(Liquid Swine/Apple pomace Manure; LSAM)이며, 액비를 농도별(100%, 120%, 140%)로 처리구를 두었고 대조구로 화학비료를 처리구로 두었다. 발효액비 및 화학비료의 시용량은 와그너포트(1/5000a) 환경을 고려하여 표준시비량의 두배의 양을 시용량으로 설정하였으며, 발효액비는 질소를 기준으로 시용하였다. 1. 벼의 주당 수수는 화학비료 처리구가 15개로 가장 많았으나 수당 립수는 화학비료 처리구보다 발효액비 처리구들이 많았다. 천립중도 화학비료 처리구보다 발효액비 처리구들이 무거웠으며, 발효액비 시용량별 큰 차이는 없었다. 등숙률은 화학비료 처리구와 발효액비 처리구들과 차이를 보이지 않았다. 2. 벼의 수확량은 수치로 보면 화학비료 처리구가 782.8 kg/10a로 가장 많았으나 돈분 액비(LSM)와 돈·우분 액비(LSCM)의 경우 시용량과 관계없이 화학비료 처리구와 차이가 없었고, 돈분·사과착즙박 액비(LSAM)의 경우는 140% 처리구만 화학비료 처리구와 유의한 차이가 없었다. 3. 치환성 칼리는 시험 전 토양보다 모든 발효액비 처리구의 토양에서 시용량과 관계없이 증가하는 경향을 보였으며, 수치상으로 시용량이 많을수록 증가하는 경향을 보였다. 벼 재배 시 혐기소화발효액비를 시용할 경우 벼의 생산량과 시용 전 후 토양의 화학성을 종합해 볼 때 벼의 생산량은 모든 발효액비가 시용량에 따라 큰 차이를 보이지 않았으며, 벼의 생산 지수는 화학비료 처리구와 발효액비 처리구들과 차이를 보이지 않았다. 토양의 화학성 중 치환성 칼리는 시용량과 관계없이 시용 전보다 증가하는 경향을 보였으며, 시용량이 많을수록 수치상 증가하는 경향을 보였다. 따라서 혐기소화발효액비는 화학비료를 대체할 수 있을 것으로 보이며, 토양의 환경을 고려하여 발효액비를 과시용하는 것보다는 100%를 시용하는 것이 적정할 것으로 판단된다. 혐기소화 후 발생된 혐기소화액을 후처리 과정을 거쳐 발효액비를 생산해 작물 재배 시 시용한 연구가 많지 않으므로 농지에 시용하기 위해서는 추후 많은 연구가 필요할 것으로 보인다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.245-245
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• 2010

우리나라 생활폐기물 중 음식물쓰레기는 가장 많은 부분을 차지하고 있다. 또한, 음식물쓰레기에서 발생되는 음폐수의 발생량은 8,926톤/일에 달하고 있지만, 이 중 극히 일부만이 하수처리장 등에서 병합 처리되고 있고 대부분은 해양 투기되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 독일 GBU사로부터 중온/습식/이상 혐기성 소화 기술을 도입하여 HADS Pilot Plant를 설치하였고, 2008년 3월부터 국내 음폐수 및 음식물쓰레기에 적합한 최적의 운전기술을 확보하기 위한 Pilot Test를 실시하였다. 본 실험에 사용된 HADS Pilot Plant는 산발효조($6m^3$), 메탄발효조($50m^3$), 안정화조/가스저장조($40m^3$)그리고 가스 소각기로 구성되어 있다. 그리고 적용 음폐수 및 음식물쓰레기는 경기도 Y군에 위치한 사료화 시설에 반입되는 것을 이용하였는데 음폐수는 평균 TS 13.5%, VS 80%, pH $3.7{\pm}0.2$의 성상을 나타내었다. 이를 이용해 계단식으로 유기물 부하를 증가시키면서 $4kgVS/m^3/d$까지 적용하며 중온 상태에서 혐기성 소화를 실시한 결과, $0.8Nm^3/kgVS_{rem}/d$의 바이오가스 회수 및 85%의 VS 감량이 가능함을 확인하였다. 그리고 음식물쓰레기는 음폐수와 달리 1차 파쇄/선별기 및 배관상에 설치되는 2차 미세파쇄/선별기를 통한 전처리를 실시하였고, 1차 파쇄/선별 후 평균적으로 TS가 17.4%, VS는 81%, pH는 $3.85{\pm}0.2$의 성상을 나타내는 음식물쓰레기를 2차 미세파쇄/선별기를 거쳐 Pilot Plant의 산발효조에 투입하여 중온상태에서 혐기성 소화를 실시하였다. 음폐수 적용시와 마찬가지로 계단식으로 유기물 부하를 증량하면서 $4kgVS/m^3/d$까지 적용하여 운전하였고, 그 결과 약 $0.9{\sim}1.2Nm^3/kgVS_{rem}/d$의 바이오가스 회수와 85~87%의 VS 감량 효율을 확인하였다. 음폐수와 음식물쓰레기의 혐기성 소화 실험 결과, 제거된 VS량을 기준으로 보았을 때, 음식물쓰레기에서 더 많은 바이오가스 발생하였는데 이는 음식물쓰레기에 존재하는 고형물이 미생물들의 서식 공간으로 활용됨에 따라 혐기성 소화 과정에서 일어나는 혼합 발효 및 공영양 대사가 음폐수 대비 좀 더 수월하게 일어날 수 있게 된 데에 따른 결과라고 생각된다. 당사의 HADS Pilot Plant test에서는 계단식의 순차적인 유기물 부하 증량과 총VFA/총 알카리도 비율을 0.3~0.4 수준이하로 유지하며 운전함에 따라 음폐수와 음식물 모두에서 안정적으로 $4kgVS/m^3/d$까지의 유기물 부하 적용이 가능하였다. 또한, 생산된 바이오가스 내 메탄의 함량은 60~65%를 유지하였으며, 메탄발효조의 pH는 별도의 조절이 없이도 운전기간 동안 평균 7.8~7.9 수준을 유지하였다. 이처럼 pH 3.7~3.8의 음폐수 또는 음식물쓰레기의 투입에도 안정적인 완충능력을 보여준 것은 소화조 내에서 기질로부터 분해되어져 나오는 암모니아와 이산화탄소가 강력한 버퍼 시스템을 구축하고 있음에 따른 결과로 사료된다. 그리고 음폐수와 음식물쓰레기의 경우 모두 85%이상의 높은 VS 제거율을 보여주었는데 이는 당사의 HADS Pilot Plant 소화조의 구조가 내통과 외통으로 구분되어져 있음에 따라 plug flow + CSTR의 특징을 가짐에 따른 결과로 판단된다. 상기한 결과를 바탕으로 향후에는 $5kgVS/m^3/d$ 수준의 유기물 부하 적용운전도 계획하고 있다.

• 유기물자원화
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• 제19권1호
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• pp.102-108
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• 2011

혐기성 회분식 반응조를 이용하여 다양한 유기성 폐기물의 에너지화 가능성을 평가하기 위하여 수소발생 특성을 평가하였다. 본 연구에서 채소류는 파, 과일류는 사과, 곡류는 쌀밥 그리고 육류로는 돼지고기를 사용하였다. 파, 사과, 쌀밥 및 돼지고기의 최종 수소 수율은 각각 0.46, 0.47, 0.62 및 $0.05mol\;H_2/mol\;hexose$로 나타났다. 수소 발생율은 파, 사과, 쌀밥 및 돼지고기에서 각각 0.013, 0.021, 0.014 및 $0.005mol\;H_2/mol\;hexose/h$로 평가되었다. 따라서 돼지고기를 제외한 음식폐기물의 혐기성 수소 발효는 재생에너지 생산뿐만 아니라, 유기물의 제거에 효과적인 것으로 나타났다. 휘발성 지방산은 수리학적 체류시간이 증가함에 따라 높게 발생되는 것으로 나타났다. 수소 발효시 산발효 효율은 쌀밥이 75.8%로 가장 높게 나타났으며, 돼지고기는 35.2%로 가장 낮게 나타났다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제50권6호
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• pp.831-838
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• 2008

본 연구에서는 병재배 방식에서 발생되는 톱밥주원료 버섯부산물의 저장성 향상을 목적으로 복합생균제를 버섯부산물(1톤 규모)에 접종하여 현장 혐기발효하였을 때 저장기간에 따른 물리화학적, 발효 및 미생물 성상에 미치는 변화를 추적하고자 하였다. 복합생균제(Enter- obacter ludwigii KU201-3, Bacillus cereus KU206-3, Bacillus subtilis KU3, Bacillus subtilis KU201-7, Saccharomyces cerevisiae, Lactobacillus plantarum)를 버섯 부산물의 1% 수준(원물기준)에서 첨가하여 1일간 퇴적 저장 후 3일, 1주, 2주, 4주 그리고 8주간 혐기발효 시켰다. 버섯부산물은 혐기저장과정에서 CP, NDF, ADF 함량은 증가하였으며(P<0.05), DM과 NFC의 함량은 감소하였으나(P<0.05), 그 변화폭은 적은 편이었다. In situ 건물 및 NDF 반추위 소실율은 버섯부산물의 발효저장 기간이 길어짐에 따라 감소하였다. 발효성상에 있어서 발효 전과 비교해서 발효 후에는 pH가 감소하고, 유산 생성량은 2배 이상 증가하였다. 그러나, 4주경과 시와 비교해서 8주경과 시에는 pH가 다시 증가하였으나, 여전히 양호한 발효상태를 보여주었다. 유산균수는 발효 8주경과 시까지 유의적 차이가 없었고, 총세균수와 효모수는 4주째부터 감소하였다. 8주경과 시의 유산균과 효모수는 모두 108cfu/g 수준이었다. 이러한 결과는 혐기발효와 복합생균제 처리는 버섯부산물의 장기간(8주) 저장에 도움이 되었음을 시사해주고 있다.