• 상하수도학회지
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• 제10권2호
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• pp.47-54
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• 1996

UASB reactor was operated for treating wastewater containing high sulfate to assess their performance, competition between sulfate-reducing bacteria(SRB) and methane-producing bacteria(MPB), and the change in the characteristics of microbial granules according to change of hydraulic retention time(HRT) in the reactor. The reactor was fed with a synthetic moderate strength wastes(glucose, 2000 mgCOD/l) containing high sulfate($2400mgSO_4{^{2-}}/l$). The organic loading rate(OLR) ranged from 1.5 to 3.0 gCOD/l.d as HRT maintained 15 to 30 hrs in the stage I. The COD removal efficiency was between 80 to 92%. During this period, methane yield rapidly decreased from 0.3 to 0.1 1 $CH_4$/gCODremoved. While sulfide concentration in the effluent increased from 80 to 200 mgS/l. This indicates that SRB becomes dominant over MPB at a relatively long HRT in the excess sulfate. When OLR of reactor maintained from 5 to 8 gCOD/l.d in the stage II, methane yield increased from 0.1 to 0.17 1 $CH_4$/gCODremoved regardless of decrease of COD removal efficiency. This indicates that SRB is more sensitive to the change of a short HRT than MPB. In the competition between SRB and MPB, about 30% of the removed COD was utilized by SRB at HRT of 30 hrs during the start-up period, while about 73% was used by SRB at HRT of 15hrs at the final step of second experimental stage. Whereas after shock exposure of OLR about 62% was utilized by SRB at HRT of 5hrs. It indicates that SRB is strongly suppressed by the wash-out of significant dispersed SRB since a large electron flow is distributed to the MPB. In addition, the granulation in the presence of high sulfate is unfavoured at a long HRT because of substrate transport limitations into MPB like Methanothrix spp. which is an important factor in the composition of the granules. Accordingly, granule sizes in the UASB reactor decreased with time due to weak network frame of granules by the decreased activity of MPB.

• 상하수도학회지
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• 제31권3호
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• pp.229-236
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• 2017

In this study, a direct contact membrane module was manufactured to be used in a pilot scale membrane distillation process to treat $3m^3/day$ of the digestate produced from anaerobic digestion of livestock manure. In order to investigate the performance of the membrane module, permeate flux was measured with and without spacer inside the module under various condition of temperature difference and cross flow velocity (CFV) through the membrane surfaces. Flux recovery rate after chemical cleaning was also investigated by applying three different cleaning methods. Additionally, thermal energy consumption was theoretically simulated based on actual pilot plant operation conditions. As results, we observed flux of the module with spacer was almost similar to the theoretically predicted value because the installation of spacer reduced the channeling effect inside the module. Under the same operating condition, the permeate flux also increased with increasing temperature difference and CFV. As a result of chemical in-line cleaning using NaOCl and citric acid for the fouled membranes, the recovery rate was 83.7% compared to the initial flux when NaOCl was used alone, and 87% recovery rate was observed when only citric acid was used. However, in the case of using only citric acid, the permeate flux was decreased at a rapid rate. It seemed that a cleaning by NaOCl was more effective to recover the flux of membrane contaminated by the organic matter as compared to a cleaning by citric acid. The total heat energy consumption increased with increasing CFV and temperature difference across the membrane. Thus, further studies should be intensively conducted to obtain a high permeate flux while keeping the energy consumption to a minimum for a practical application of membrane distillation process to treat wastewater.

• 멤브레인
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• 제23권1호
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• pp.24-44
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• 2013

MBR 기술은 지난 20여 년 동안 처리성능과 효율성 그리고 비용절감 측면에서 빠른 속도로 발전하고 있다. 또한 안정적인 하수처리와 하수재이용관점에서 핵심기술로 널리 인식되고 있다. 본고에서는 MBR 기술의 개발과 상업적 응용에 관한 발전과정을 재조명하고 세계 시장의 전망을 제시하고자 한다. 주요 적용기술에 대해 다음 5가지 측면에서 검토하여 제시하였는데 1) MBR 기술의 진화, 2) MRBs의 상업용 기술, 3) 대용량 MBR 플랜트 설치 사례, 4) MBR 시장의 성장, 5) 기술의 발전방향 순으로 제시하였다. 마지막으로 MBRs에 대한 경제적, 환경적, 그리고 기술적 측면에서 향후 발전방향을 1) 초기투자비, 2) 처리 수질, 3) 분리막 소재/모듈, 4) MBR 장비와 공정, 5) 운영비용, 향후 6) 혐기성 MBRs 공정과 같은 차세대 기술 분야로 나누어 제시하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권7호
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• pp.886-894
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• 2023

During the rhizoremediation of diesel-contaminated soil, methane (CH₄), a representative greenhouse gas, is emitted as a result of anaerobic metabolism of diesel. The application of methantrophs is one of solutions for the mitigation CH₄ emissions during the rhizoremediation of diesel-contaminated soil. In this study, CH₄-oxidizing rhizobacteria, Methylocystis sp. JHTF4 and Methyloversatilis sp. JHM8, were isolated from rhizosphere soils of tall fescue and maize, respectively. The maximum CH₄ oxidation rates for the strains JHTF4 and JHM8 were 65.8 and 33.8 mmol·g-DCW^-1·h^-1, respectively. The isolates JHTF4 and JHM8 couldn't degrade diesel. The inoculation of the isolate JHTF4 or JHM8 significantly enhanced diesel removal during rhizoremediation of diesel-contaminated soil planted with maize for 63 days. Diesel removal in the tall fescue-planting soil was enhanced by inoculating the isolates until 50 days, while there was no significant difference in removal efficiency regardless of inoculation at day 63. In both the maize and tall fescue planting soils, the CH₄ oxidation potentials of the inoculated soils were significantly higher than the potentials of the non-inoculated soils. In addition, the gene copy numbers of pmoA, responsible for CH₄ oxidation, in the inoculated soils were significantly higher than those in the non-inoculated soils. The gene copy numbers ratio of pmoA to 16S rDNA (the ratio of methanotrophs to total bacteria) in soil increased during rhizoremediation. These results indicate that the inoculation of Methylocystis sp. JHTF4 and Methyloversatilis sp. JHM8, is a promising strategy to minimize CH₄ emissions during the rhizoremediation of diesel-contaminated soil using maize or tall fescue.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권3호
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• pp.942-953
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• 2019

본 연구는 L-arginine 섭취가 고강도 훈련 프로그램에 따른 카누선수의 근 손상 지표, 피로 물질 및 경기력 향상에 미치는 영향을 확인하는데 목적이 있다. 이를 위해 고등학교 카누 선수 7명을 대상으로 고강도 훈련 프로그램을 적용하였으며, 고강도 훈련 프로그램은 주 2회의 유산소 운동(화, 목), 주 3회의 무산소 운동(월, 수, 금) 그리고 주 5회의 유연성 운동을 실시하였다. 고강도 훈련 프로그램을 진행하는 6주 과정 중에 처음 2주는 약물섭취(L-arginine or 위약)를 실시하고 다음 2주는 wash out, 그리고 마지막 2주도 약물섭취(L-arginine or 위약)를 실시하였다. 모든 연구대상자들이 L-arginine 섭취(시험군)와 위약그룹(대조군)으로 배정되는 교차설계로 디자인하였다. L-arginine은 하루 총 3g으로 섭취하였다. 채혈을 통해 L-arginine 섭취에 따른 근 손상 지표, 피로 지표, 항산화력을 확인하였으며, 혈관내피세포기능 분석을 위해 FMD, 그리고 카누 에르고미터를 활용하여 카누 경기력을 분석하였다. 본 연구결과 L-arginine 섭취에 따른 Ammonia, IP, CK의 수준의 직접적인 효과는 나타나지 않았으며, LDH의 수준은 L-arginine 섭취로 인해 PLA 그룹보다 ARG 그룹에서 더 감소하는 것으로 나타났다. L-arginine 섭취에 따른 Total NO, d-ROMs, BAP, 그리고 FMD의 수준도 통계적으로 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다. 마지막으로 카누 경기력 향상을 확인하기 위해 실시한 500M 카누 에르고미터 결과에서 총시간, 스트록 거리, 평균속도 분석에서 L-arginine의 운동수행능력 향상의 직접적인 효과는 나타나지 않았다. 하지만 L-arginine 섭취로 인해 근 손상 지표, 피로 지표, 항산화력, FMD, 그리고 카누 경기력 수준이 개선되는 경향은 나타났다. 따라서 L-arginine 섭취의 잠재적인 운동능력 향상 보조제 효과에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.

• 한국가스학회지
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• 제16권5호
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• pp.14-20
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• 2012

바이오가스는 Biomass, 유기성 폐기물 등의 혐기소화 공정을 통해 얻을 수 있는 대표적인 신재생연료로 저발 열량에도 불구하고 탄소중립적인 특성이 있기 때문에 이를 엔진에 적용하여 에너지를 생산하고자 하는 노력이 계속되어왔다. 바이오가스는 원료의 종류 및 혐기소화 공정 조건에 따라 그 연료 조성이 달라질 수 있는데, 이러한 조성 변화는 엔진 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 바이오가스 연료 내 불활성가스의 종류 및 비율을 변화시켜 모사하고 이를 이용하여 바이오가스 내 불활성가스 종류의 변화가 엔진 성능 및 배기 특성에 주는 영향을 파악하였다. 실험 결과로 각 불활성가스 종류 및 함량에 따른 최적 점화시기를 결정하였으며, 불활성 가스 조성 변화가 엔진 출력, 효율, 배기 성능에 미치는 영향을 제시하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권3호
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• pp.323-329
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• 2005

본 논문은 호기-혐기 조건이 연속적으로 반복 운영되는 자연정화시스템의 질소제거에 관한여 연구하였다. 조류 광합성 활동을 극대화한 산화지(WSP: Waste Stabilization Pond)에서 호기조건을, 부레옥잠 잎과 줄기에 의해 태양광이 차단되어 산화지로부터 유입된 조류의 내호흡과 뿌리에 부착된 미생물 호흡에 의해 혐기조건이 형성되는 WHP(Water Hyacinth Pond)를 조합하여 운전하였다. Pilot plant는 2개 계열로 구성하여 운전하였다. 첫번째는 WHPs와 WSPs로 조합하였고, 두번째는 WSP와 질산화와 탈질화에 대한 식물의 효과를 평가하기 위해 대조반응조로 태양광을 차단한 반응조(DPs: Dark Ponds)를 조합하였다. 연구결과에 따르면 질소에 대한 전체적인 제거능력은 WSP-WHP에서 발휘되었으며 약 86%가 감소되었고 대조반응조 WSP-DP에서는 36%가 감소되었다. 대부분 질소는 WSP에서 질산화 된 후 WHP에서 탈질에 의해 제거되었다. 탈질이 원활히 수행될려면 외부탄소원이 필요한데 수생식물조 하부 수층에서 조류의 부패로 탄소원이 공급되었다. 그리고 WSP-WHP 시스템은 인 제거에도 매우 효과적이었다. WSP-WHP에서 인 제거율은 81%인 반면에 WSP-DPs에서는 단지 16%에 불과했다. 이들 두 시스템간의 인 제거율의 차이는 아마도 식물증식과 식물 뿌리에서 생산된 Extra-cellular 물질에 기인한다고 여겨지며 이러한 부분에 대해서는 향후 심도 있는 연구가 진행되어야 할 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권1호
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• pp.97-104
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• 2010

현재 강화된 방류수 수질 기준에 발맞춰 질소 인 제거를 포함한 고도처리 공정을 건설 중이거나 기존 표준활성슬러지 공정에서 고도처리공정으로의 개선이 추진되어지고 있다. 그러나 다양한 고도처리공정의 적용을 검토함에 있어 제거 효율 측면에서의 단순 평가만이 사용되고 있다. 따라서 고도처리공정 적용 시 제거 효율 뿐 아니라 슬러지 생산, 포기 비용 등을 복합적으로 평가할 수 있는 방법이 필요하였다. 따라서 본 연구에서는 표준활성슬러지 공정으로 운영 중인 S 하수처리장을 Biological nutrient removal(BNR) 공정으로 개선할 경우를 가정한 대안 공정 평가 방법을 제안하였다. 시간적, 비용적 장점을 가지며 객관적인 평가 기준으로 대두되고 있는 수학적 모델을 이용한 시뮬레이션을 통해 대안 공정으로 선정된 Anaerobic/anoxic/oxic ($A^2$/O), Virginia initiative plant (VIP), Daewoo nutrient removal (DNR) 공정에 대해 평가하였다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 공정의 처리 성능 뿐 아니라 슬러지 생산량 및 에너지 효율을 포함한 5가지 성능 지수들을 적용함으로써 개별 항목간의 비교 평가가 가능하였으며, 최적 공정을 제시하기 위한 객관적 판단과정을 퍼지 추론을 통하여 구현하였다.

• KSBB Journal
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• 제20권6호
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• pp.425-430
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• 2005

1. $H_2$ 생산속도와 $H_2$ 수율의 안정화를 근거로 판단컨대 start-up 기간은 30일 이내로 나타나 중온 CSTR에 비해 짧은 편이었다. 2. 고온 CSTR의 최고 $H_2$ 수율은 2.4 mol $H_2/mol$ glucose로 나타나 보고 된 중온의 것에 비해 우수한 편에 속하였다. 3. 운전 초기에 $CH_4$이 발생하였으나 14일 이후부터는 pH를 5.0 이하로 유지하면 거의 검출되지 않는 것으로 봐서 메탄생성균이 식종균에 남아 있더라도 반응기 운전 조건을 통해 $CH_4$ 발생을 억제할 수 있었다. 4. 고온 CSTR은 초기 운전 후에 적용한 운전조건의 변화(유입 포도당 농도, pH, 및 온도)에 민감한 것으로 나타났다. 특히 pH 및 온도변화에 대해 $H_2$ 생산속도와 $H_2$ 수율, 포도당 제거율 면에서 반응기 성능의 감소 및 불안정이 나타나, 운전 조건 변화 후에 나타난 고온 CSTR의 성능회복이 쉽지 않음을 알 수 있었다. 5. 문헌에 보고 된 중온 CSTR과는 달리 고온 CSTR는 일정한 조건에서도 불안정 한 성능을 나타내기도 하였다. 6. 불안정한 반응기 성능은 lactate 농도 증가와 더불어 n-butyrate와 acetate 농도 감소를 동반하였다. 생산된 n-butyrate와 acetate의 농도는 lactate의 농도변화와 반대의 경향을 나타내었다. 7. 비교적 긴 HRT와 침전조를 이용한 biomass의 재순환에도 불구하고, 유입 포도당의 농도가 낮아 biomass 농도는 다른 중온 반응기에서 보고된 것에 비해 낮은 편이었다. 8. T. thermosaccharolyticum와 계통발생학적으로 관련된 개체군이 반응기 운전 후 약 40일부터 우점으로 나타나 반응기 성능과 상관없이 그 이후로 계속 우세한 것으로 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제24권4호
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• pp.353-360
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• 2009

본 연구에서는 혐기조 및 무산소조, 호기조로 구성된 상향류식 고정상 담체 반응장치와 호기조로 고정상 담체 대신에 유동상 담체를 사용한 Loop Reactor로 이루어진 장치에서 생활하수를 이용하여 성능실험을 수행한 후 HRT에 따른 유기물 및 T-N, T-P 등 오염물질의 제거 특성을 비교 분석하였다. 두 반응기 모두 평균 BOD 제거율과 SS 제거율은 HRT가 증가함에 따라 증가하다가 HRT 16 h 이상에서는 일정한 수치를 나타내고 있으며 HRT 16 h에서 고정상 담체 반응기와 Loop Reactor의 평균 BOD 제거율은 각각 86.6%, 90.9%이었으며 평균 SS 제거율은 각각 78.0%, 88.2%로 Loop Reactor의 경우가 각각 4.3%, 10.2%의 더 높은 BOD와 SS 제거율을 나타내었다. 또한 평균 $COD_{Cr}$, 제거율 및 평균 $COD_{Mn}$ 제거율은 BOD와 SS 제거율과 마찬가지로 HRT가 증가함에 따라 증가하다가 HRT 16 h에서 일정한 수치를 나타내고 있으며 고정상 담체 반응기와 Loop Reactor의 평균 $COD_{Cr}$, 제거율은 각각 63.5%, 75.2%이었으며 평균 $COD_{Mn}$ 제거율은 각각 60.7%, 73.6%로 Loop Reactor의 경우가 11.7%, 12.9% 더 높은 제거율을 나타내었다. 반면에 평균 T-N 제거율 및 T-P 제거율은 두 반응기 모두 HRT가 증가함에 따라 제거율은 계속 증가하는 양상을 보여주고 있으며 HRT 16 h에서 Loop Reactor의 경우 평균 T-N 제거율 및 평균 T-P 제거율은 각각 33.6%, 54.5%로 고정상 담체 반응기보다 14.1%, 10.8%의 더 높은 제거율을 나타내었다. 이상의 결과에서 Loop Reactor가 성능이 훨씬 더 우수하였으며 최적 HRT는 16 h임을 알 수 있었다.