• 제목/요약/키워드: Biodegradable materials

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BNR 효율개선을 위한 산 발효조 최적운전 조건에 관한 연구 (A Study on the Optimum Operating Condition of Acid Fermenter for the BNR Performance Improvement)

  • 김효상;박종운;서정원;박철휘
    • 대한환경공학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.587-595
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    • 2000
  • 국내 하수처리장에 적용되는 BNR(Biological Nutrients Removal) 공정의 효율저하 원인은 유입원수의 낮은 C/N비와 탄소 (Carbon source) 부족이 가장 큰 것으로 지적되어 왔다. 탄소원의 효율적인 공급을 위해 1차 슬러지 산 발효조(Acid fermenter)를 이용하여 SCFAs(Short-Chain Fatty Acids) 생성을 유도할 수 있다. 본 연구에서는 side-stream의 산 발효조와 조합된 $A_2/O$ 프로세스를 운전하여 영양염류 제거에 미치는 영향을 연구하였다. 그 결과 산 발효조의 최대 SCFAs생성은 중온상의 SRT 4~5일에서 약 3.000mg/L(as COD), 대략 0.10~0.16 mg SCFA(as COD)/mg 1차 슬러지(as COD)로 나타났다. 또한 생성된 SCFAs의 성상비는 Acetic, Propionic, (iso)Butyric 및 (iso)Valeric이 1, 0.7, 0.5 그리고 0.6 순으로 나타났다. BNR공정의 side-stream 산 발효조 적용에 의한 영양염류 제거효율은 크게 증가하는 것으로 나타났다. T-N은 인공하수(R1)의 경우 35% 정도의 낮은 처리효율을 나타냈으나 인공 SCFA 주입(R2) 및 발효산물 투입(R3)의 경우 제거효율 74%, 76%로 크게 향상되는 것으로 나타났다. 또한 Phosphate 는 R1의 경우 45% 의 처리효율을 나타냈으나 R2, R3의 경우 73~74% 정도로 양호한 처리효율을 나타냈다. 이는 발효산물 및 SCFA 주입에 의해 혐기조에서 인의 방출 및 호기조에서 과잉섭취가 잘 이루어졌기 때문으로 R3의 경우 인의 방출율은 $0.34g\;PO_4-P/g$ COD로 기존 연구와 비교해서 유사한 것으로 나타났다.

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호기 및 혐기매립에 의한 굴착폐기물의 안정화 특성 연구 (Characteristics of Stabilization of Excavated Solid Wastes by Aerobic and Anaerobic Landfilling)

  • 박진규;오동익;이남훈
    • 유기물자원화
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    • 제12권3호
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    • pp.76-85
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    • 2004
  • 폐기물의 혐기성 분해반응은 메탄 발생 및 건강 위해성 등과 같은 악영향을 줄 수 있다. 폐기물을 호기적인 조건에서 분해하는 것은 메탄발생 억제 및 폐기물의 조기 안정화를 촉진하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 굴착폐기물을 충전한 모의 매립조를 호기 및 혐기 조건으로 운전함으로써 공기주입이 매립지의 조기안정화에 미치는 영향을 살펴보았다. 본 연구에서는 전주 S 비위생 매립지(매립기간: 1991. 11~1994. 11)에서 폐기물을 굴착하여 시료로 이용하였다. 굴착폐기물은 물리적 조성은 토사류, 비닐/플라스틱류의 난분해성 및 비분해성 물질이 대부분이었다. 호기성 매립조의 발생가스 조성에서 비교적 높은 산소와 이산화탄소 농도가 나타나 미생물에 의한 호기성 분해가 활발하게 일어나고 있는 것을 알 수 있었다. 굴착폐기물의 혐기성 분해는 매우 미미하여 혐기성 매립조에서는 저농도의 $CH_4$ 가스가 발생하였다. 모의매립조의 침출수 pH는 혐기성 매립조 7.7~8.9, 호기성 매립조 7.3~8.5로 약알카리성을 나타내었다. BOD, COD, $NH_4-N$, $NO_3-N$의 농도변화를 관찰해 보았을 때, 굴착폐기물에 공기를 주입하여 호기성 조건을 만들어 주는 것은 유기물의 생물학적 분해를 가속화하여 침출수의 수질 개선에 큰 도움을 주는 것으로 나타났다.

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대식세포가 β-tricalcium Phosphate 뼈이식제의 생분해에 미치는 영향 (Effects of Macrophage on Biodegradation of β-tricalcium Phosphate Bone Graft Substitute)

  • 김영희;;변인선;오익현;민영기;양훈모;이병택;송호연
    • 한국세라믹학회지
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    • 제45권10호
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    • pp.618-624
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    • 2008
  • Various calcium phosphate bioceramics are distinguished by their excellent biocompatibility and osteoconductivity. Especially, the exceptional biodegradability of $\beta$-TCP makes it a bone graft substitute of choice in many clinical applications. The activation of osteoclasts, differentiated from macrophage precursor cells, trigger a cell-mediated resorption mechanism that renders $\beta$-TCP biodegradable. Based on this evidence, we studied the biodegradation process of granular-type $\beta$-TCP bone graft substitute through in vitro and in vivo studies. Raw 264.7 cells treated with RANKL and M-CSF differentiated into osteoclasts with macrophage-like properties, as observed with TRAP stain. These osteoclasts were cultured with $\beta$-TCP nano powders synthesized by microwave-assisted process. We confirmed the phagocytosis of osteoclasts by observing $\beta$-TCP particles in their phagosomes via electron microscopy. No damage to the osteoclasts during phagocytosis was observed, nor did the $\beta$-TCP powders show any sign of cytotoxicity. We also observed the histological changes in subcutaneous tissues of rats implanted with granule-type $\beta$-TCP synthesized by fibrous monolithic process. The $\beta$-TCP bone graft substitute was well surrounded with fibrous tissue, and 4 months after implantation, 60% of its mass had been biodegraded. Also, histological findings via H&E stain showed a higher level of infiltration of lymphocytes as well as macrophages around the granule-type $\beta$-TCP. From the results, we have concluded that macrophages play an important role in the biodegradation process of $\beta$-TCP bone graft substitutes.

자가 슬괵건 및 동종 경골건을 이용한 전방 십자 인대 재건술의 결과 비교 (Comparison of Anterior Cruciate Ligament Reconstructions Using Hamstring Tendon Autograft and Tibialis Tendon Allograft)

  • 송은규;선종근;배봉현;박상진;김종선;이담선
    • 대한관절경학회지
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    • 제10권2호
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    • pp.141-147
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    • 2006
  • 목적: 자가 슬괵건과 동종 경골건을 이용한 전방 십자 인대 재건술의 임상적, 방사선학적 결과를 비교하고자 하였다. 대상 및 방법: 1년 이상 추시가 가능한 자가건 24예 및 동종건 30예를 이용하여 전방 십자 인대 재건술을 시행한 총 54예를 대상으로 하였다. 임상적 평가기준으로 Lysholm Knee 점수, Tegner activity 점수, Lachman 검사, Pivot-Shift 검사, 대퇴 사두근 위축, 절개부위 감각이상 및 전방 슬관절 통증 등을 평가 하였으며, 방사선학적 평가로 $Telos^{(R)}$ 기기를 이용하여 전방 전위 정도를 비교 하였다. 결과: 최종 추시 Lvsholm Knee점수는 자가건 군에서 91.6점 $(68{\sim}100)$. 동종건 군에서 92.6점 $(77{\sim}100)$으로 향상되었고, Tegner activity 점수는 두 군 모두 수상 전에 비해 경도의 감소가 있었으나, 두 군간의 유의한 차이는 없었다. Lachman 검사, Pivot-Shift검사, 대퇴사두근 위축, 절개부위 감각이상 및 전방 슬관절 통증 및 $Telos^{(R)}$기기를 이용한 전방 전위 검사에서도 두 군간에 통계적 차이는 없었다. 결론: 자가 슬괵건 및 동종 경골건을 이용한 전방 십자 인대 재건술의 임상적 및 방사선학적 결과는 두 군간의 유의한 차이는 없었다.

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Screening of Biodegradable Function of Indigenous Ligno-degrading Mushroom Using Dyes

  • Jang, Kab-Yeul;Cho, Soo-Muk;Seok, Soon-Ja;Kong, Won-Sik;Kim, Gyu-Hyun;Sung, Jae-Mo
    • Mycobiology
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    • 제37권1호
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    • pp.53-61
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    • 2009
  • The process of biodegradation in lingo-cellulosic materials is critically relevant to biospheric carbon. The study of this natural process has largely involved laboratory investigations, focused primarily on the biodegradation and recycling of agricultural by-products, generally using basidiomycetes species. In order to collect super white rot fungi and evaluate its ability to degrade lingo-cellulosic material, 35 fungal strains, collected from forests, humus soil, livestock manure, and dead trees, were screened for enzyme activities and their potential to decolorize the commercially used Poly-R 478 dye. In the laccase enzymatic analysis chemical test, 33 white rot fungi and 2 brown rot fungi were identified. The degradation ability of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) according to the utilized environmental conditions was higher in the mushrooms grown in dead trees and fallen leaves than in the mushrooms grown in humus soil and livestock manure. Using Poly-R 478 dye to assess the PAH-degradation activity of the identified strains, four strains, including Agrocybe pediades, were selected. The activities of laccase, MnP, and Lip of the four strains with PAH-degrading ability were highest in Pleurotus incarnates. 87 fungal strains, collected from forests, humus soil, livestock manure, and dead trees, were screened for enzyme activities and their potential to decolorize the commercially used Poly-R 478 dye on solid media. Using Poly-R 478 dye to assess the PAHdegrading activity of the identified strains, it was determined that MKACC 51632 and 52492 strains evidenced superior activity in static and shaken liquid cultures. Subsequent screening on plates containing the polymeric dye poly R-478, the decolorization of which is correlated with lignin degradation, resulted in the selection of a strain of Coriolus versicolor, MKACC52492, for further study, primarily due to its rapid growth rate and profound ability to decolorize poly R-478 on solid media. Considering our findings using Poly-R 478 dye to evaluate the PAH-degrading activity of the identified strains, Coriolus versicolor, MKACC 52492 was selected as a favorable strain. Coriolus versicolor, which was collected from Mt. Yeogi in Suwon, was studied for the production of the lignin-modifying enzymes laccase, manganese-dependent peroxidase (MnP), and lignin peroxidase (LiP).

유청단백질을 이용한 미세캡슐의 응용 (Water-insoluble, Whey Protein-based Microcapsules for Controlled Core Release Application)

  • 이성제
    • 한국유가공학회:학술대회논문집
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    • 한국유가공기술과학회 2005년도 창립 30주년 기념 국제심포지움 - 웰빙시대의 우유.유제품의 새로운 발견
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    • pp.37-61
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    • 2005
  • 미세캡슐 (microencapsulation)은 내부 물질(core material)의 방출을 제어하기 위하여 여러 천연 및 생분해성 물질이 사용된다. 유청단백질은 이러한 목적에 아주 적합한 것으로 여겨지고 있는데 이는 독특한 이화학적 특성에 기인되는 것이다. 본 연구팀은 drug이나 생리활성물질을 피복하기 위하여 cross-linking 물질로 glutaraldehyde를 사용하여 수용성 이면서 유청단백질을 근간으로 하는 미세캡슐 제조기술을 개발하였다. 또한 생리적 조건에서 이들 캡슐의 분해 및 포집물질의 방출에 대한 연구를 수행하였는데 수용성 drug으로 사용된 theophylline은 유청단백질에 잘 분산되는 것으로 확인되었다. 이 분산액은 !%의 생리활성물질인 polyurethane을 함유하는 dichloromethane과 hexane 혼합불에 잘 확산이 되었다. 미세캡슐공정에서 피복물질로 사용되는 여러 물질중에서 유청단백질은 생리적 효능이 뛰어나고 여러 물리적 작용이 있기 때문에 새로운 피복소재로써 그 효용성이 매우 높다. 지금까지의 연구결과 유청단백질을 이용한 미세캡슐의 제조는 유청단백질이 가지는 기능적 효과와 내부물질이 지니는 약리효과를 동시에 이용할 수 있다는 점에서 향후 고부가 식품 의약품 첨가물질로써 유용성이 기대된다고 하겠다.

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3 차원 Blended PCL (60 wt %)/β-TCP (40 wt %) 인공지지체의 제작 및 특성 평가 (Fabrication and Characteristic Evaluation of Three-Dimensional Blended PCL (60 wt %)/β-TCP (40 wt %) Scaffold)

  • 사민우;김종영
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제38권4호
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    • pp.371-377
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    • 2014
  • 조직 공학에 있어 인공지지체는 손상된 조직 및 기관의 기능을 재생하기 위한 거푸집으로 제공되며 3 차원 구조물이다. 인공지지체의 재료 중에서 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL)과 삼인산칼슘(${\beta}$-tricalcium phosphate, ${\beta}$-TCP)은 생분해성과 생체적합성을 가지고 있다. 본 연구에서는 다축 인공지지체 제작 시스템을 이용하여 3 차원 PCL, blended PCL(60 wt %)/${\beta}$-TCP(40 wt %), 그리고 ${\beta}$-TCP 인공지지체를 제작하였다. 제작된 인공지지체는 주사전자현미경 분석을 통해 $600{\pm}20{\mu}m$의 공극 크기로 잘 제작되었다. 기계적 특성 평가를 통해 3 차원 PCL, blended PCL(60 wt %)/${\beta}$-TCP(40 wt %), 그리고 ${\beta}$-TCP 인공지지체의 효과는 분석되었다. 게다가 Saos-2 세포를 이용한 in vitro 연구를 수행하여 세포 증착 및 증식과 같은 세포 거동에 의한 3 차원 인공지지체의 효과를 확인하였다. 요컨대 3D blended PCL(60 wt %)/${\beta}$-TCP(40 wt %) 인공지지체가 압축 강도와 생체적합성 그리고 골전도성에 있어서 인체의 해면골에 더욱 적합하였다. 따라서 3D 인공지지체의 제작에 있어 PCL과 ${\beta}$-TCP를 혼합하는 것은 효과적인 골 재생을 위해 촉망되는 전략이 될 것이다.

폐기물 매립지 침출수에 의한 중금속 용출에 관한 연구 (A Study on the Leaching of Heavy Metals by Municipal Solid Waste Landfill Leachate)

  • 정종관;장원;박영숙
    • 환경영향평가
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    • 제6권1호
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    • pp.105-110
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    • 1997
  • Sanitary landfill is a general method as a final disposal of municipal solid waste(MSW), therefore leachate characteristics are very various as lime goes by because of highly concentrated organic acids are contained non biodegradable COD. So it is hard to abide by the mandatory standards of discharge eventhough applying the physicochemical and biological processes to treat the leachate. The process of treating leachate are determined by the degree of removal and components, but they are highly contained organic materials. It is a removal method to use jointly with the physicochemical process if the hard and fast rule is needed. The critical components of material are COD, ammonia, salts and heavy metals in the case of treating biologically. Biological process is to use metabolism of microorganism, therefore it is a desirable condition which heavy metals are not contained, because they acting as an inhibitor of enzyme. Of these are contained, organic decomposition and synthetic function of microorganisms decrease significantly. Consequently, this research paper lays emphasis on the concentration of heavy metals in leachate and for the purpose of forecasting the factors which are affecting the leaching of metalic waste in some degree, experimented the various reacting conditions. 1. When the concentration of heavy metals in leachate is in comparison with the level eluted after reaction, at pH 7.9 the result of reaction for PCB to CCL scrap showed that Zn, Mn, Cu was more eluted 11.6 times, 340.3 times, and 2,705.5 times respectively than the leachate undiluted solution. 2. At the condition of strong acid pH 4.7, the concentration of heavy metals in EM undiluted solution showed that Zn, Mn, Cu was more eluted 26.5 times, 147.3 times, and 3,656.3 times respectively than leachate undiluted solution. 3. When the ratio leachate to EM was 50 vs 50(V/V%), Mn was more eluted 198.7 times than leachate undiluted solution, but Zn and Cu do not show the meaningful results. 4. The color of landfill leachate was black-brown. And fulvic acid that is main ingredient of NBD COD contained, oxygen of 44~50%. For that reason, I estimated that the level of Zn, Mn, Cu was higher than the case of leachate. 5. COD of leachate from general landfill is difficult to remove. Because the solution of heavy metals is improved by the character of leachate(pH & ingredient of oxygen etc.) hence the Mn, Cu, Zn act as disturbing factor, the biochemical treatment is hard. Therefore the type of PCB & CCL scrap, iron, aluminum contained metals need to previously separate from general wastes as much as possible.

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CO2 흡착 충전제 제조를 위한 microcrystalline cellulose (MCC) 입자 표면개질연구 (Surface Modification of Microcrystalline Cellulose (MCC) Filler for CO2 Capture)

  • 양여경;박성환;김한나;황기섭;하기룡
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제55권1호
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    • pp.60-67
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    • 2017
  • 본 연구에서는 생분해성인 microcrystalline cellulose (MCC)를 표면 개질하여 음식포장재로 사용하는 polyethylene (PE) 복합체의 충전제로 사용하기 위한 사전 연구를 수행하였다. 1 분자 당 1 차 아미노기 1개와 2차 아미노기 2개씩을 가지는 실란커플링제인(3-trimethoxysilylpropyl)diethylenetriamine (TPDT)를 사용하여 MCC 표면에 이산화탄소 흡착 기능이 있는 아미노기를 도입하였다. TPDT 도입량, 팽윤시간, 반응온도 및 반응시간과 같은 다양한 반응 조건들을 변화시켜 각각의 반응조건의 변화가 MCC 표면 개질 정도에 미치는 영향을 연구하였다. MCC 표면에 접목된 TPDT의 양 및 화학결합생성을 Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), elemental analysis (EA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), thermogravimetric analysis (TGA) 및 고체 상태 $^{29}Si$ nuclear magnetic resonance (NMR)법을 사용하여 분석하였다. 반응시간, 반응온도 및 TPDT 도입량이 증가할수록 MCC 표면에 접목되는 TPDT 양이 증가함을 확인하였다.

완충 용액의 종류, pH 그리고 침지 시간에 따른 소장점막하조직 쉬트의 물 흡수 효과 (Effect of Types of Buffer Solution, pH and Soaking Time on the Water Uptake of Small Intestinal Submucosa Sheets)

  • 김선화;신혜원;장지욱;김문석;조선행;이해방;강길선
    • 폴리머
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    • 제28권6호
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    • pp.478-486
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    • 2004
  • 소장점막하조직은 콜라젠과 글리코스아미노글리칸 및 세포활성을 촉진하는 성장인자들로 구성되어 있다. 최근에는 이종이식의 면역 거부반응이 없는 생체물질로서 응용되고 있고 SIS에 함유되어 있는 성장인자는 전층 피부손상층을 치료하는데 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 우리는 본래의 SIS 쉬트와 아세트산으로 처리하여 팽윤시킨 SIS 쉬트를 제조하였고, 각각에 대해 1겹과 5겹의 SIS 쉬트를 제조하였다. 이를 SEM을 통해 표면 및 단면의 형태를 확인하였고, 증류수, 인산염 완충액, HBSS (Hank's balanced salt solution)완충액, 트리스 완충액, HEPES (N-[2-hydroxyethyl) piperazine-N'-(2-ethanesulfonic acid]) 완충액에서의 물 흡수성, pH에 따른 물 흡수성 그리고 시간에 따른 물 흡수성을 비교 실험하였다. 본래의 SIS 쉬트보다 산 처리된 SIS 쉬트가, 증류수보다는 완충액에서의 물 흡수성이 높음을 확인하였다. 중성 용액보다 산성과 염기성 용액에서 SIS 쉬트는 팽윤되어 더 많은 물을 흡수하였다. 또한, 증류수와 HEPES 완충액에서 시간에 따른 물 흡수성 실험을 한 결과 1일 이후부터 10일 동안 약 200%물을 지속적으로 흡수하였다. 이로써 SIS 쉬트와 산 처리된 SIS 쉬트가 창상 치료를 위한 드레싱제와 생분해성이식 재료로서 사용가능하리라 판단된다.