• 대한환경공학회지
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• 제22권12호
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• pp.2197-2204
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• 2000

리그닌은 펄프나 제지공장에서 나무의 화학적 처리를 하는 과정에서 생성되는 주요한 부산물이다. 이런 리그닌은 난분해성 물질로서 제지폐수의 생물학적 처리에 어려움을 초래하며, 특히 함량이 높을 경우 혐기성 소화에서 억제(inhibition) 물질로 작용하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 회분실험을 통하여 혐기성 소화에서 온도와 혐기성 소화 슬러지의 양에 따른 고분자 활엽수 리그닌(lignosulfonate, MW $\geq$ 20,000)의 영향을 관찰하였다. 고분자 활엽수 리그닌은 혐기성 소화 초기에는 메탄생성에 강한 억제작용을 하였으나 일정한 시간이 지난 후에는 이런 억제작용은 사라지고 메탄생성이 정상적으로 이루어졌다. 즉, 고분자 활엽수 리그닌은 aceticlastic methanogen에 대해 bacteriocidal 작용보다는 bacteriostatic 물질로서 작용하였다. 리그닌이 첨가되지 않은 대조군의 경우에는 메탄생성이 10일간 이루어지는데 반하여 1.3%, 2.6%와 3.9%의 리그닌이 첨가된 경우에는 같은 양의 메탄올 생성하는데 각각 14.5일, 17.8일 과 21.1일이 소요되었다. 2.6%의 리그닌을 첨가한 경우 초기 8일간은 $30^{\circ}C$ 조건에서의 메탄생성속도가 가장 컸으나 12일째부터 $40^{\circ}C$에서의 메탄생성속도가 급속히 증가하여 14일 후에는 총 메탄생성량이 $30^{\circ}C$를 초과하였다. 그러나 $50^{\circ}C$에서는 줄곧 메탄생성이 거의 이루어지지 않았다. 즉, aceticlastic methanogen에 대한 리그닌의 억제작용을 중온 (mesophilic)보다 고온(thermophilic)에서 더 컸다. 리그닌에 의한 이런 억제작용은 또 리그닌의 양(L)과 초기 혐기성 소화슬러지의 농도(AnS)의 비와 중요한 관계가 있었다. L/AnS의 비가 작으면 작을수록 이런 억제작용은 감소되는 것으로 나타났다. 그리고 본 실험에서 고분자 활엽수 리그닌의 분해와 탈색은 이루어지지 않았다.

• 유기물자원화
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• 제25권1호
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• pp.35-45
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• 2017

본 연구는 하수슬러지의 혐기소화 효율 향상을 위하여 유기물 가용화를 위한 수열탄화 최적 온도조건을 규명하고자 170, 180, 190, 200, 210, $220^{\circ}C$의 수열탄화 반응에서 생성된 수열탄화액의 메탄퍼텐셜을 분석하였으며, 병열 1차 반응식(Parallel first order kinetics model)을 적용하여 수열탄화액의 유기물을 이분해성, 분해저항성, 난분해성 유기물로 분획하여 유기물의 구성 특성을 추정하였다. 하수슬러지의 누적 메탄생산곡선은 회분식 혐기반응기 운전 후기까지 지속적으로 증가하는 양상을 보였으며 병열 1차 반응식을 적용하여 합리적인 최종메탄퍼텐셜($B_u$)의 분석이 가능하였다. 하수슬러지 수열탄화액의 최종 메탄퍼텐셜은 수열탄화온도가 170, 180, 190, 200, 210, $220^{\circ}C$로 증가함에 따라 각각 0.39, 0.39, 0.40, 0.44, 0.45, $0.46Nm^3/kg-VS_{added}$로 증가하였으며, 수열탄화 반응온도의 상승은 하수슬러지의 유기물을 가용화 시켜 생분해성 유기물($VS_B$)의 함량을 증가시키는 것으로 나타났다. 이분해성 유기물($VS_e$) 함량은 수열탄화 반응온도 $200{\sim}210^{\circ}C$에서 가장 높게 나타나 하수슬러지의 유기물 가용화를 위한 최적 수열탄화 반응온도는 $200{\sim}210^{\circ}C$의 범위로 나타났다. 또한 수열탄화 반응으로 얻어지는 하수슬러지 수열탄화액에서 생분해성 유기물($VS_B$)과 이분해성 유기물($VS_e$)의 양은 수열탄화 반응온도 $200^{\circ}C$에서 가장 높게 나타나 $200^{\circ}C$의 수열탄화 반응온도가 하수슬러지의 가용화에 최적 온도조건으로 판단되었다.

• 한국수산과학회지
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• 제17권2호
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• pp.117-124
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• 1984

수산부산물을 효율적으로 이용하기 위한 방안의 하나로 정어리를 가공할 때 생기는 잔사를 원료로 하여금 자체에 존재하는 자가소화효소나 단백질분해효소로써 정어리간장제조를 시도하였다. 마쇄한 정어리잔사에 동량의 물을 첨가하여 가수분해시킬 때의 최적가수분해조건을 검토하고 아울러 제품의 정미성분을 분석하였다. 자가소화에 의한 경우와 bromelain이나 complex enzyme첨가구 모두 $55^{\circ}C$에서 최대활성을 나타내었고, 분해시간은 4시간이 가장 적합하였으며, 효소농도는 bromelaine의 경우 $0.4\%$, complex enzyme은 $6.0\%$가 가장 좋았다. 정어리잔사로써 만든 어간장의 단백질가수분해율 및 아미노질소는 각각 자가소화법인 경우 $82.5\%,\;5.2\%$, bromelain 첨가구는 $84.3\%,\;5.8\%$, complex enzyme 첨가구는 $92.5\%,\;5.9\%$이었다. 자가소화나 bromelain에 의해 제조된 정어리잔사로써 만든 정어리간장의 핵산관련물질은 hypoxanthine이 건물양 기준으로 각각 $17.4 {\mu}mole/g,\;16.0{\mu}mole/g$로서 가장 많았고, 유리아미노산 중 함량이 많은 것은 leucine, glutamic acid, lysine, valine 및 alanine으로서 전 유리아미노산에 대해 각각 51.3, $48.3\%$를 차지하였다. 그리고 5'-IMP와 TMAO는 엑스분질소에 대해 건물양 기준으로 각각 $0.2\%,\;0.4\%$로서 비교적 소량이었으나 총 creatinine은 엑스분질소에 대해 $9.2{\sim}10.0\%$로써 다소 높은 함량이었다. 관능검사결과 자가소화시킨 정어리잔사로써 만든 정어리간장은 효소첨가한 것이나 재래식 간장에 비해서 품질에 손색이 없었다. 정어리잔사는 단백질분해효소를 첨가하지 않은 자가소화만으로도 재래식 간장에 비해 손색없는 어간장을 제조할수 있다는 결론을 얻었다.

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.5-13
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• 2022

현대의 환경문제는 다량의 폐기물의 발생과 무분별한 에너지의 소비로 인한 환경오염이 가속화 되고 있다는 것이다. 대표적인 에너지 생산 연료인 화석연료는 에너지를 생산하는 과정에서 연소가 이루어져 다량의 온실가스가 발생하고 최종적으로 기후변화를 야기한다. 또한 전 세계적으로 발생하는 폐기물의 양도 지속적으로 증가하고 있으며 처리하는 과정에서 환경오염이 발생하고 있다. 이와 같은 문제들을 동시에 해결하기 위한 방법 중 하나는 유기성 폐기물의 에너지화 및 감량화이다. 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지는 해양매립이 전면 금지된 이후로 다양하게 처리되고 있으나, 그 발생량은 지속적으로 증가하는 추세이다. 하수슬러지는 유기물을 다량 함유하고 있어 혐기소화를 통하여 하수슬러지를 에너지화 하고 최종 배출되는 폐기물을 감량화 하는 것이 바람직하다. 하지만, 잉여슬러지의 경우 대부분이 하수처리에 이용되었던 미생물 덩어리로써 잉여슬러지가 혐기성소화 되기 위해서는 먼저 미생물의 세포벽이 파괴되어야 하는데 세포벽 파괴에는 많은 시간이 요구되기 때문에 혐기성 소화 과정만으로는 높은 바이오가스 생산율이나 폐기물 감량율을 달성할 수 없다. 따라서 잉여슬러지를 가용화하는 전처리 공정이 필요하며, 여러 가지 가용화 공법 중에서 열적 가용화 공정이 가장 효율적인 것으로 검증되었고, 혐기성소화 공정의 전처리 과정으로써 열적가용화 공정을 이용하여 잉여슬러지에 포함된 세포벽을 파괴한 후 전처리 된 잉여슬러지를 혐기성소화 함으로써 높은 바이오가스 생산율과 폐기물 감량율을 달성할 수 있다. 본 연구에서는 열적 가용화장치를 통하여 TS 10%의 농축 잉여슬러지를 전처리하는데 있어서 체류시간 및 운전온도 변수에 따른 가용화 특성에 대한 연구를 수행하였다. 열적 가용화장치의 체류시간에 대한 실험변수는 운전온도를 160 ℃로 고정한 상태에서 각각 30분, 60분, 90분, 120분이었다. 실험 결과로 도출된 TCOD와 SCOD를 통해 계산된 가용화율은 각각 12.11%, 20.52%, 28.62%, 31.40% 순으로 증가하였다. 또한, 운전온도에 따른 변수는 반응시간을 60분으로 고정한 상태에서 각각 120℃, 140℃, 160℃, 180℃, 200℃였으며 가용화율은 각각 7.14%, 14.52%, 20.52%, 40.72%, 57.85% 순으로 증가하였다. 이 외에 TS, VS, T-N, T-P, NH₄⁺-N, VFAs를 분석하여 농축 잉여슬러지를 대상으로 하는 열적 가용화 특성에 대한 평가를 수행 했으며, 그 결과 TS 10%의 농축 잉여슬러지에 대한 열적 가용화를 통하여 30% 이상의 가용화율을 얻기 위해서는 운전온도를 160℃로 고정할 경우 120분의 체류시간이 필요하며, 운전시간을 60분으로 고정할 경우 170℃ 이상의 운전온도가 요구되어 진다.

• 한국물환경학회지
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• 제35권4호
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• pp.299-307
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• 2019

The purpose of this study was to investigate the effect of low temperature thermal pre-treatment on biodegradation of waste activated sludge for anaerobic digestion as a countermeasure for increasing sludge generation. The experimental condition was accomplished in 2 %, 4 %, and 6 % TS concentration, and $70^{\circ}C$, $80^{\circ}C$, $90^{\circ}C$ of temperature for a maximum of 120 minutes retention time. Then, it was followed by analysis of physical/chemical properties, BMP test and composition of biogas. The biogas characteristic was evaluated by applying the modified Gomperz model. As a result, solubility of dissolved substrate, such as $SCOD_{Cr}$, soluble carbohydrate, and soluble protein, and biogas production increased as temperature increased. Solubilization efficiency at $90^{\circ}C$ was 18.4 %, 17.03 % and 16.88% in 2 %, 4 %, and 6 % TS concentration respectively. Also, solubilization rates of carbohydrate and protein similarly increased. BMP test results also showed that methane production in excess sludge increased to 0.194, 0.187 and $0.182m^3/kg$ VS. respectively, and lag phase decreased to 0.145, 0.220, 0.351 day due to acceleration of the hydrolysis step. Consequently, low-temperature thermal pre-treatment could increase biodegradability of sludge, positively affecting biogas production and sludge reduction.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권10호
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• pp.1808-1819
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• 2017

Knowledge on the functional characteristics and temporal variation of anaerobic bacterial populations is important for better understanding of the microbial process of two-stage anaerobic reactors. However, owing to the high diversity of anaerobic bacteria, close attention should be prioritized to the frequently abundant bacteria that were defined as core bacteria and putatively functionally important. In this study, using MiSeq sequencing technology, the core bacterial community of 98 operational taxonomic units (OTUs) was determined in a two-stage upflow blanket filter reactor treating pharmaceutical wastewater. The core bacterial community accounted for 61.66% of the total sequences and accurately predicted the sample location in the principal coordinates analysis scatter plot as the total bacterial OTUs did. The core bacterial community in the first-stage (FS) and second-stage (SS) reactors were generally distinct, in that the FS core bacterial community was indicated to be more related to a higher-level fermentation process, and the SS core bacterial community contained more microbes in syntrophic cooperation with methanogens. Moreover, the different responses of the FS and SS core bacterial communities to the temperature shock and influent disturbance caused by solid contamination were fully investigated. Co-occurring analysis at the Order level implied that Bacteroidales, Selenomonadales, Anaerolineales, Syneristales, and Thermotogales might play key roles in anaerobic digestion due to their high abundance and tight correlation with other microbes. These findings advance our knowledge about the core bacterial community and its temporal variability for future comparative research and improvement of the two-stage anaerobic system operation.

• 농업과학연구
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• 제44권4호
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• pp.495-503
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• 2017

Genotyping-by-sequencing (GBS) is an outstanding technology for genotyping and single nucleotide polymorphism (SNP) discovery compared to next generation sequencing (NGS) because it can save time when analyzing large-scale samples and carries a low cost per sample. Recently, studies using GBS have been conducted on major crops and, to a greater extent, on fruit crops. However, many researchers have some problems due to low GBS efficiency resulting from low quality GBS libraries. To overcome this limitation, we developed an efficient GBS library construction method that regulates important conditions such as restriction enzymes (RE) digestion and a PCR procedure for grapevine. For RE digestion, DNA samples are digested with ApeKI (3.6U) at $75^{\circ}C$ for 5 hours and adapters are ligated to the ends of gDNA products. To produce suitable PCR fragments for sequencing, we modified the PCR amplification conditions; temperature cycling consisted of $72^{\circ}C$ (5 min), $98^{\circ}C$ (30 s), followed by 16 cycles of $98^{\circ}C$ (30 s), $65^{\circ}C$ (30 s), $72^{\circ}C$ (20 s) with a final extension step. As a result, we had obtained optimal library construct sizes (200 to 400 bp) for GBS analysis. Furthermore, it not only increased the mapping efficiency by approximately 10.17% compared to the previous method, but also produced mapped reads which were distributed equally on the19 chromosomes in the grape genome. Therefore, we suggest that this system can be used for various fruit crops and is expected to increase the efficiency of various genomic analysis performed.

• 유기물자원화
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• 제18권1호
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• pp.73-80
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• 2010

음식물류폐기물 혐기소화액으로부터 아질산성 질소를 산화하는 세균 2종, NOB1 과 NOB2를 분리하여 이들의 아질산성 질소산화능 및 온도, pH, 용존산소의 농도에 따른 생장특성을 조사하였다. 분리된 두 균주 모두 최적의 생장조건은 pH 7.0과 배양온도 $35^{\circ}C$로 나타났으며 용존산소의 농도가 높을수록 생장율이 상승하는 것으로 나타났다. 두 균주의 생장을 억제하는 요인으로는 pH와 용존산소가 효과적인 것으로 나타났는데, pH 5.0 및 9.0에서, 용존산소 1.0 ppm 이하에서 생장율이 현저히 감소하는 결과를 보여주었다. 특히, 아질산성 질소의 산화능력은 1.0 ppm 이하의 농도에서 1.0 ppm 이상에서 보다 약 50% 감소하는 것으로 나타났다. 두 균주의 생성율 및 질소산화능은 NOB2가 NOB1에 비해 약 2배 이상 높은 것으로 조사되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.173.1-173.1
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• 2011

The high fuel flexibility of gas turbine power system has boosted their use in a wide variety of applications. Recently, the demand for biogas generated from the digestion of organic wastes and sewage waste water as a fuel for gas turbines has increased. We investigated the performance of high pressure biogas compression system and operating conditions for supplying biogas. The total flow per minute of biogas from food waste water digestion tank is $54Nm^3$. The main type of biogas compression system is the reciprocating system and screw type system. The target of biogas mechanical data is the as belows; inlet pressure 0.045bar, supplying biogas temperature is $30{\sim}60^{\circ}C$, and final pressure is above the 25 bar. Also, inlet conditions of biogas consist of CH4 48.5%~83%, $H_2S$ Max. 500ppm, $NH_3$ Max. 1,500ppm and Siloxane 2.7~4.6ppm. The boosting Blower system raises a pressure from 0.045bar to 1bar before main compressor. The main system lay out of reciprocating consisits of compressor driver, filter, cooling system, blowdown vessel, control system and ESD(Emergency Shut Down) system. And an enclosure package needs to be installed for reducing noise up to 75dB. The system driver is the electronic motor of explosion proof type. Forthe compressor system reliable operation, the cleaning system something like particulate filter needs to be set up in the inlet of compressor and Coalescing Filter in the outlet of compressor. Particulate Filter has to be removed above $10{\mu}m$ size of the particles in biogas. The coalescing filter(Micofine Borosilicate Glass Fibers Filter treated phenol acid) also removes moisture and oil of above $0.3{\mu}m$ to be involved in high pressure biogas up to 90%~98%.

• 한국수산과학회지
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• 제36권3호
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• pp.210-219
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• 2003

To develop natural flavoring substances, optimal two stage enzyme hydrolysis conditions and flavor compounds of short-neck clam (Tapes philippinarum) enzyme hydrolysates were examined. The optimal enzyme hydrolysis conditions for two stage enzyme hydrolysate (TSEH) of short-neck clam were revealed in temperature at $55^{\circ}C$ for 4 hours digestion with alcalase at the 1st stage and 4 hours digestion at $45^{\circ}C$ with exopeptidase type neutrase at the 2nd stage. In quality tests of hot-water extracts, steam extracts and 4 kinds of enzyme hydrolysates, TSEH processing method was superior to other methods in yield, nitrogen contents, organoleptic taste such as umami intensity and inhibition of off-flavor formation, and transparency of extract. Total free amino acid contents in hot-water extract, steam extract and TSEH were 1,352.1 mg/100 g, 1,174.1 mg/100 g and 2,122.4 mg/100 g, respectively, Major free amino acids in TSEH were glutamic acid, glycine, alanine, tyrosine, phenylalanine and arginine. As for nucleotides and other bases, betaine, TMAO and creatinine were principal components in TSEH. The major inorganic ions in TSEH were Na, K, P and Cl. TSEH also revealed very higher angiotensin-I converting enzyme inhibition effect $(70.7\%)$ than those of hot-water and steam extract. We conclude that TSEH from short-neck clam was more flavorable compared with the seasoning materials on the market, it could be utilized as the instant soup base and the seasoning substances for fisheries processing.