• KSBB Journal
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• 제15권1호
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• pp.88-95
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• 2000

5%(w/v)의 설탕과 2.5%(w/v)의 녹말로 구성된 혼합기질용액을 1.5 mL/min으로 공급하였을 때 dextransucrase와 $\alpha$-amylase의 혼합효소를 함께 고정화한 비드를 이용한 방법이 두 효소를 띠로 고정화한 비드를 혼합한 방법보다 올리고당 수율이 충전형 반응기에서는 12%, 교반형 반응기에서는 11% 높았다. 혼합효소를 함께 고정화한 비드를 200시간 이상 사용하였을 경우 교반식 반응기에서는 파괴되었으나, 충전형 반응기에서는 안전하였다. 따라서 올리고당을 연속적으로 생산하는데는 충전형 반응기가 더 적합하였다. 충치균인 S. mutans를 새로운 구조의 올리고당이 함유된 배치에서 배양하였을 때 pH가 5이하로 떨어지지 않았다. 식중독균인 S. aureus를 새로운 구조의 올리고당이 첨가된 배치에서 배양한 결과, glucose와 설탕이 첨가된 배치보다 균 성장정도가 현저히 떨어졌다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제7권3호
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• pp.163-170
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• 2002

This report describes the use of a transtubular bioreactor to study the relative effects of diffusion versus perfusion of medium on antibody production by a hybridoma cell line. The study was performed with a high-density cell culture maintained in a serum-free, low-protein medium for 77 days. It was determined that the reactor possessed a macro-mixing pattern residence time distribution similar to a continuous stirred tank reactor (CSTR), However, due to the arrangement of the medium lines in the reactor, the flow patterns for nutrient distribution consist of largely independent medium path lengths ranging from short to long. When operated with cyclic, reversing, transtubular medium flow, some regions of the reactor (with short residence times) are more accessible to medium than others (with long residence times). From this standpoint, the reactor can be divided into three regions: a captive volume, which consists of medium primarily delivered via diffusion; a lapped volume, which provides nutrients through unilateral convection; and a swept volume, which operates through bilateral convection. The relative sizes of these three volumes were modified experimentally by changing the period over which the direction of medium flow was reversed from 15 min (larger captive volume) to 9 h (larger swept volume). The results suggest that antibody concentration increases as the size of the diffusion-limited (captive) volume is increased to a maximum at around 30 min with a sharp decrease thereafter. As reflected by changes in measured consumption of glucose and production of lactate, no significant difference in cellular metabolism occurred as the reactor was moved between these different states. These results indicate that the mode of operation of the transtubular bioreactor may influence antibody productivity under serum-free, low-protein conditions with minimal effects on cellular metabolism.

• 상하수도학회지
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• 제21권3호
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• pp.315-322
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• 2007

The purpose of this study was to investigate the biodegradability and performance of organic removal and methane production rate when treating piggery wastewater using a granule of two-phase anaerobic process applied UASB. BMP test was conducted as simple means to monitor relative biodegradability of substrate and to determine methane production of an organic material. The two-phase anaerobic process is consisted of a continuous flow stirred-tank reactor (CFSTR) for the acidification phase and an Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor (UASB) for the methanogenesis. The acidogenic reactor played key roles in reducing the periodically applied shock-loading and in the acidification of the influent organics. A stable maximum biogas production rate was 400mL. The methane contents ranged from 73 to 80% during the experimental period. It is known that most of the removed organic matter was converted to methane gas, and the produced biogas might be high quality for its subsequent use.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권3호
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• pp.243-249
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• 2008

본 연구에서는 지표흐름 습지의 수질관리를 위하여 습지 내 오염물질을 적절히 모의할 수 있는 연속교반탱크반응기(CSTR) 모델을 구축하였다. 이 모델은 4차 Runge-Kutta법을 사용하고, 실측치와 계산치의 차이를 최소화 하는 최적화 기법으로 해를 구하며, 미국 EPA 습지 데이터베이스에 수록된 자료중 수질 및 수리자료가 충분하며, 분석이 용이한 하나의 수생대를 갖는 습지를 선택하여, 수질항목중 관심도가 높은 BOD, TSS (Total Suspended Solid)의 모의에 적용하였다. 습지의 체적이 일정할 경우와 체적 및 유량이 일정할 경우 각각에 대해 반응속도상수만을 고려할 경우, 물질흐름양만을 고려할 경우 및 반응속도상수와 물질흐름양 모두를 고려할 경우로 나누어 모의를 실시하였다. 모의 결과 기존의 반응속도상수만을 고려한 경우보다 반응속도상수 및 물질흐름양 모두를 고려하는 것이 실제현상을 잘 나타냈으며, 습지의 TSS 침강속도는 $0.3{\sim}0.4\;m/d$의 값을 나타내는 것으로 파악되었다. 이 모델은 습지의 수질관리에 적절히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권7호
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• pp.479-484
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• 2013

본 연구에서는 회분식 실험 및 $A_2/O$ 공법의 연속식 실험으로 구리가 생분해, 산소소모율 및 질산화에 미치는 영향을 검토하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 구리 영향 실험 결과 유기물 분해는 회분식 실험의 경우 구리 농도 4.5 mg/L 이상, 연속식은 구리 농도 2.0 mg/L 이상일 때 영향을 미쳤다. 질산화 및 질소 제거의 경우 회분식은 구리 농도 4.5 mg/L 이상에서 질산화에 영향을 미쳤으며, 연속식의 경우 구리 농도 1 mg/L 이상일 때 질소 제거에 영향을 미쳤다. 인 제거의 경우 회분식은 구리 농도 4.5 mg/L, 연속식은 구리 농도 2 mg/L 이상일 때 영향을 미치는 것으로 나타났다. 산소소모율의 경우 회분식과 연속식 모두 구리 농도 1.5 mg/L 이상일 경우 미생물 활성에 나쁜 영향을 주어 산소소모율이 낮아졌다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.589-593
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• 2007

재생 가능한 자원인 동식물성 기름을 원료로 제조되는 수송용 연료 바이오디젤은 낮은 대기오염물질 배출과 $CO_2$ Neutral 특성으로 환경친화적인 연료로 인정을 받으며 전세계적으로 그 생산량이 급격히 증가하고 있다. 대부분의 상용화 공정은 염기촉매를 이용한 전이에스테르화 반응에 근거하고 있으며 높은 생산성을 위해 연속 공정을 채택하고 있다. 원료유 중의 유리지방산(free fatty acid, FFA)은 염기 촉매와 반응하여 지방산염(Soap)과 수분을 생성하며 반응촉매의 투입양을 증가시카고 반응 후에 글리세롤과 지방산 메틸에스테르와의 분리를 어렵게 만든다. 높은 수율과 후속공정의 부하를 줄이기 위해서는 식물성 원료유 중의 FFA는 고체 산촉매 하에서 메탄올과 에스테르화 반응시켜 전환 제거되어야 한다. 본 연구에서는 고체산 촉매인 Amberlyst-15을 충전한 4단 PBR(Packed Bed Reactor, 충전율 60%(v/v))에서 반응시간과 반응온도에 따른 대두원유의 전처리 효율을 조사하였으며 최적 전처리 조건을 도출하였다. 최적 전처리 조건에서 대두원유는 초기 산가 1.6에서 0.4-0.6으로 연속 전처리할 수 있었다. 본 연구에서는 연속 흐름 반응기인 PFR(Plug Flow Reactor)와 4단 CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)에서 균질계 촉매인 KOH 존재하에 대두유와 메탄올과의 전이에스테르화 반응 특성을 조사하였으며 각 연속 반응시스템에서 최적 운전 조건을 도출하였다. PFR 반응기에서 반응온도, 반응시간, 반응물 흐름방향, static mixer(SM) 개수에 따른 반응특성을 조사한 결과, PFR에서의 최적 반응조건은 하향류 흐름 방향과 3개의 SM를 설치한 조건에서 반응시간 5.8분, 반응온도 90$^{\cdot}C$, 메탄올:오일 몰비 9:1, KOH 농도 0.8%로 도출되었다. CSTR 반응기에서는 반응온도와 체류시간에 따른 반응특성을 조사하였으며 최적반응 조건으로 반응온도 80$^{\cdot}C$, 메탄올/오일 몰비 9:1, KOH 농도 0.8%, 체류시간 18.4분, 교반속도 250rpm로 조사되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권4호
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• pp.228-233
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• 2015

본 연구에서는 회분식 실험 및 $A^2/O$ 공법의 연속식 실험으로 아연이 생분해, 산소 소모율, 질산화 및 탈질에 미치는 영향을 검토하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 아연 영향 실험 결과 유기물 분해는 회분식 실험의 경우 아연 농도 12 mg/L까지 영향을 미치지 않았으며, 연속식 실험의 경우 아연 농도 3.0 mg/L 이상일 때 생분해성이 낮아졌다. 질산화 및 질소 제거의 경우 회분식은 아연 농도 6.0 mg/L 이상일 때 질산화율이 낮아졌으며, 연속식의 경우 아연 농도 3.0 mg/L 이상일 때는 질소 제거율이 낮아졌다. 인 제거의 경우 회분식은 아연 농도 6.0 mg/L, 연속식은 아연 농도 3.0 mg/L 이상일때 인 제거율이 낮아지는 것으로 나타났다. 산소 소모율의 경우 연속식의 아연 농도가 3.0 mg/L 이상이면 미생물 활성에 영향을 주어 산소 소모율이 낮아졌다.

• 상하수도학회지
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• 제21권3호
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• pp.331-339
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• 2007

The purpose of this study was to investigate the biodegradability and performance of organic removal and methane production rate when treating piggery wastewater using a pilot scale two-phase anaerobic system operated up to a volumetric rate of $10m^3/day$. The pilot scale two-phase anaerobic process is consisted of a continuous-flow stirred-tank reactor (CFSTR) for the acidification phase and an Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor (UASB) for the methanogenesis. The acidogenic reactor played key roles in reducing the periodically applied shock-loading and in the acidification of the influent organics. The acidogenic CFSTR was operated at organic loading rates (OLR) between 1.8 and $14.4kgCOD/m^3{\cdot}day$, and the UASB reactor was operated between 0.5 and $5.6kgCOD/m^3{\cdot}day$. A stable maximum biogas production rate was $81m^3/day$ and the methane conversion rate of the organic matter varied from 0.30 to $0.42L\;CH_4/g\;COD_{removed}$(0.40) at hydraulic retention time (HRT) above 3.5days. The methane contents ranged from 73 to 82% during the experimental period. It is known that most of the removed organic matter was converted to methane gas, and the produced biogas might be high quality for its subsequent use.

• KSBB Journal
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• 제14권4호
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• pp.452-459
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• 1999

본 연구에서는 난분해성 물질인 기상의 TCE를 효과적으로 처리하기 위하여 CSTR과 TBR을 연결한 2단계 생물막 반응기를 제작ㆍ운전하였다. TBR에는 TCE 분해능이 탁월한 메탄자화균인 Methylosinus trichosporium OB3b를 활성탄에 고정화시켰고, 기상의 TCE를 유입부에 연속적으로 공급하여 분해시켰다. 개발된 반응기 시스템의 효율을 조사하기 위해 다양한 운전조건에서 TCE 분해속도, TCE 전화율 및 cMMO 활성변화 등을 조사하였다. 여러 가지의 유입부 TCE 농도에서 운전한 결과 80 $\mu$mol/L의 고농도까지 처리가 가능함을 알 수 있었고, TCE를 포함한 기체의 유속을 변화시켰을 때 유속이 증가함에 따라 낮은 유속(50~200 mL/min)에서는 직선적으로 TCE를 분해속도 및 전화율이 증가하다가 높은 유속(200~600 mL/min)에서는 일정하게 유지되었다. TBR의 온도를 달리하였을 때, 2$0^{\circ}C$의 낮은 온도에서 3$0^{\circ}C$의 높은 온도보다 TCE 전화율 및 분해속도가 증가되어 TBR에서의 TCE 분해반응이 물질전달 저해를 받음을 알 수 있었다. CSTR에서의 희석속도가 낮으면 TCE 분해속도와 전화율의 감소 및 sMMO 활성 저하 현상이 일어남을 관측할 수 있었고, TBR에서 TCE 분해 과정에서 불활성화된 sMMO 및 세포 활성을 효과적으로 재활성화시키기 위해서는 CSTR의 희석속도를 높이 유지해야함을 알 수 있었다. 약 270일 이상의 운전기간 동안 운전조건을 다양하게 변경시켜도 매우 안정되게 시스템이 유지됨을 알 수 있었고, 최고분해속도는 525 mg TCE/Lㆍday 정도로 높아 개발된 2단계 CSTR/TBR 시스템의 우수성을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권2호
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• pp.235-247
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• 2020

Sulfur-Iodine cycle (SI cycle)은 요오드와 황을 첨가하여 최종적으로 물을 열화학적으로 분해하여 산소와 수소를 생산하는 공정으로 황산분해, 요오드화 수소 분해, 분젠반응 등 세가지 반응들로 이루어져 있다. 분젠 반응은 두가지 공정 중간에 존재하므로 두 반응에 필요한 화학물을 조달하는 역할로 이에 대한 상분리 및 반응기에 대한 분석이 중요하다. 본 연구에서는 50 L/hr 수소를 생산하는 pilot scale의 Sulfur-Iodine Cycle 중 분젠 공정에 대한 모사, 민감도 분석, 민감도 분석을 토대로한 각각 상분리기와 분젠 반응기에 대한 최적 조건을 제시하였다. 열역학 물성치의 계산을 위해 Electrolyte Non-Random Two Liquid (ELECNRTL) model 사용하였다. 모델에 대한 신뢰도 확보를 위해서 실제 pilot scale의 공정 데이터와 검증을 수행하였다. 반응기의 종류를 선정하기 위해 Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR)과 Plug Flow Reactor (PFR) 동일한 온도 및 부피 변화에서 SO₂ 전환율을 비교하였다. 상분리기 선정을 위해 3상 분리 시스템(기체-액체-액체)과 액체-기체 분리 후 액체-액체 구조에서 H₂SO₄ 상과 HI_X 상에서의 불순물들을 비교하였다. PFR에서 온도, 지름, 길이를 결정 변수로 SO₂ 전환율을 최대화 하기 위한 최적화를 수행하였는데, 온도 121 ℃와 PFR의 지름이 0.20 m 및 길이 7.6 m 일 때 SO₂ 전환율이 98% 최적 결과임을 확인하였다. 기존 pilot scale과 동일한 운전 조건 하에 PFR의 지름 3/8 inch, 길이 3.0 m, 120 ℃ 일 때 인입 몰량인 I₂ 및 H₂O를 결정 변수로 SO₂ 전환율에 대한 최적화를 수행하였을 때, SO₂ 전환율이 10% 일때 H₂O 및 I₂ 의 인입 몰량은 각각 17%와 22%로 감소하였다. 앞선 조업 조건 최적화 조건 (121 ℃, 지름 0.20 m, 길이: 7.6 m) 경우에는 SO₂ 전환율이 98% 일 때 H₂O가 1% 그리고 I₂가 7% 감소하였다. 상분리기에서 HI_X 상내 H₂SO₄ 최소화하는 목적함수에서 그에 상응하는 온도, I₂와 H₂O를 결정 변수로 설정하였을 때, H₂O 몰량이 기존공정보다 17% 감소하고 I₂ 몰량이 24% 감소하였을 때 최소 불순물이 생성하였다.