• 유기물자원화
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• 제14권3호
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• pp.126-137
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• 2006

고농도 암모니아성 질소를 함유한 프로피온산의 처리시 유기물과 입상슬러지의 거동을 평가하기 위하여 12개월간 상향류 혐기성 슬러지 블랭킷 (UASB) 반응조를 운전하였다. UASB 반응조의 경우 암모니아성 질소 농도 6000mg-N/L까지는 80%의 COD 제거가 가능하였다. 암모니아성 질소 농도를 고농도로 유지하는 경우 유출수의 프로피온산의 농도는 증가하였으나 초산 농도는 상대적으로 매우 낮게 유지되었다. 암모니아성 질소 농도 8000mg-N/L에서는 낮은 메탄 발생량에도 불구하고 유출수의 휘발성 현탁 고형물 농도가 증가하였으며, 이는 입상슬러지의 체외고분자 물질의 감소에 기인하는 것으로 판단된다. 개미산, 초산 및 프로피온산을 기질로 이용한 비메탄 활성도는 암모니아성 질소 농도 증가에 따라 감소하는 경향을 보였다. 일반화된 비선형 모델을 이용하여 산정한 동력학적 상수값은 개미산, 초산 및 프로피온산을 기질로 사용한 경우 각각 3.279, 0.999 및 0.609로 나타났다. 비메탄 활성도에 50% 저해를 미치는 암모니아성 질소 농도는 개미산, 초산 및 프로피온산을 기질로 이용한 경우 각각 2666, 4778 및 5572mg-N/L로 나타나 수소 이용 메탄균의 저해가 가장 큰 것으로 나타났다. 입상슬러지는 대나무 모양(bamboo-shape form)의 methanothrix 형태의 미생물이 주종을 이루고 있으며, hydrogen-producing acetogens와 hydrogen-consuming methanogens이 존재하는 것으로 나타났다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제19권12호
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• pp.1761-1768
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• 2006

In this study, the comparative effects of transgenic corn (Mon 810 and Event 176) and isogenic corn (DK729) were investigated for their influence on in vitro rumen fermentation. This study consisted of three treatments with 0.25 g rice straw, 0.25 g of corn (Mon810/Event176/DK 729) mixed with 30 ml rumen fluid-basal medium in a serum bottle. They were prepared in oxygen free conditions and incubated at $39^{\circ}C$ in a shaking incubator. The influence of transgenic corn on the number of bacterial population, F. succinogenes (cellulolytic) and S. bovis (amylolytic), was quantified using RT-PCR. Fermentative parameters were measured at 0, 2, 4, 8, 12 and 24 h and substrate digestibility was measured at 12 and 24 h. No significant differences were observed in digestibility of dry matter, NDF, ADF at 12 and 24 h for both transgenic and isogenic form of corns (p>0.05) as well as in fermentative parameters. Fluid pH remained unaffected by hybrid trait and decreased with VFA accumulation as incubation time progressed. No influence of corn trait itself was seen on concentration of total VFA, acetic, propionic, butyric and valeric acids. There were no significant differences (p<0.05) in total gas production, composition of gas (methane and hydrogen) at all times of sampling, as well as in NH3-N production. Bacterial quantification using RT-PCR showed that the population number was not affected by transgenic corn. From this study it is concluded that transgenic corn (Mon810 and Event 176) had no adverse effects on rumen fermentation and digestibility compared to isogenic corn. However, regular monitoring of these transgenic feeds is needed by present day researchers to enable consumers with the option to select their preferred food source for animal or human consumption.

• 대한환경공학회지
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• 제27권2호
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• pp.151-157
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• 2005

본 연구에서는 퇴적물에서 일어나는 유기물 분해과정 중 이용된 전자 수용체와 분해과정에서 생산된 환원 물질의 농도 변화를 적절히 파악하고 정량화하기 위한 수치모델을 개발하였다. 퇴적물에 서식하는 미생물이 전자 수용체를 이용하여 유기물을 분해하는 반응들은 전자 수용체의 종류에 따라서 다음과 같이 6가지 형태로 구분 할 수 있다: (1) 호기성 분해(Aerobic Respiration), (2) 탈질(Denitrification), (3) 망간 환원(Manganese Reduction), (4) 철 환원(Iron Reduction), (5) 황산염 환원(Sulfate Reduction), (6) 메탄 환원(Methanogenesis). 이와 같은 6가지 반응은 양론(Stoichiometry)적으로 표현되어지며, 여기에 관여하는 3개의 고형물질(침전성 유기물질, manganese oxides, iron oxides)과 8개의 용존물질 (oxygen, nitrate, sulfate, ammonia, dissolved manganese, dissolved iron, sulfide, methane)의 움직임은 1차원 물질수지 방정식으로 모델에서 재현되어졌다. 퇴적물에서 미생물에 의한 유기물 분해 반응은 Monod 반응식을 이용하여 간단히 표현되어졌다. 퇴적물에 포함된 물질들에 대한 물질수지 방정식들은 Monod 반응식에 포함된 비선형성을 제거하기 위해서 다단계의 반복적인 수치해석법에 의해 안정적인 해를 구할 수 있었다. 모델의 타당성을 검토하기 위하여 Sweert et al.(1991a)이 Netherland의 Veluwe 호수의 퇴적물에서 조사한 자료에 모델결과를 비교하였고, 결과로써 산출된 전자 수용체와 환원 물질의 수직적 분포형태는 관측간과 비교적 잘 부합하였다. 그러나 모델을 통하여 예측된 $NH_4^+$의 농도는 측정된 농도보다 훨씬 낮은 것이 관찰이 되었는데, 이는 모델에서 유기물질을 표현할 때 사용한 Redfield의 유기물식이 본 연구에 적용된 퇴적물에서의 높은 질소 함유율을 적절히 표현하지 못한 결과로 해석되어 질 수 있다. 퇴적물 깊이에 따른 전자 수용체와 환원된 물질의 분포변화는 중금속의 재용출과 생물이용도를 조절하는 주요인이 되기 때문에, 이 연구에서 개발된 수치모델은 퇴적물에서 일어나는 미량 오염 물질의 거동을 파악하기 위해 유용하게 사용되어질 수 있을 것으로 사료된다.

• Archives of Pharmacal Research
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• 제29권10호
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• pp.849-858
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• 2006

Previous screening of the pharmacological action of Gastrodia elata (GE) root (Orchidaceae) showed that methanol (MeOH) extracts have significant anti-inflammatory properties. The antiinflammatory agents of GE, however, remain unclear. In this experiment, MeOH extracts of GE were fractionated with organic solvents for the anti-inflammatory activity-guided separation of GE. Eight phenolic compounds from the ether (EtOEt) and ethyl acetate (EtOAc) fractions were isolated by column chromatography: 4-hydroxybenzaldehyde (I), 4-hydroxybenzyl alcohol (II), benzyl alcohol (III), bis-(4-hydroxyphenyl) methane (IV), 4(4'-hydroxybenzyloxy)benzyl-methylether (V), 4-hydroxy-3-methoxybenzyl alcohol (VI), 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde (VII), and 4-hydroxy-3-methoxybenzoic acid (VIII). To investigate the anti-inflammatory and anti-oxidant activity of these compounds, their effects on carrageenan-induced paw edema, arachidonic acid (AA)-induced ear edema and analgesic activity in acetic acid (HAc)-induced writhing response were carried out in vivo; cyclooxygenase (COX) activity, reactive oxygen species (ROS) generation in rat basophilic leukemia (RBL 2H3) cells and 1,1-diphenyl-2-picryl-hydroazyl (DPPH) scavenging activity were determined in vitro. These phenolic compounds not only had anti-inflammatory and analgesic properties in vivo, but also inhibited COX activity and silica-induced ROS generation in a dose-dependent manner. Among these phenolic compounds, compound VII was the most potent anti-inflammatory and analgesic. Compound VII significantly inhibited silica-induced ROS generation and compound VI significantly increased DPPH radical scavenging activity. Compounds I, II and III significantly inhibited the activity of COX-I and II. These results indicate that phenolic compounds of GE are anti-inflammatory, which may be related to inhibition of COX activity and to anti-oxidant activity. Consideration of the structure-activity relationship of the phenolic derivatives from GE on the anti-inflammatory action revealed that both C-4 hydroxy and C-3 methoxy radicals of benzyl aldehyde play an important role in anti-inflammatory activities.

• 한국세라믹학회지
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• 제43권12호
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• pp.812-822
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• 2006

This study amis to investigate the functional analysis of anode and cathode materials in Anode supported Solid Oxide Fuel Cell. The concentration polarization of single cell was investigated with CFD (Computational Fluid Dynamics) method for the case of the different morphology by using four types of unit cell and discussed to reduce the concentration polarization. The concentration polarization at anode side effected the voltage loss in Anode supported Solid Oxide Fuel Cell and increased contact areas between fuel gas and anode side could reduce the concentration polarization. For intermediate temperature operation, Anode-supported single cells with thin electrolyte layer of YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia) were fabricated and short stacks were built and evaluated. We also developed diesel and methane autothermal reforming (ATR) reactors in order to provide fuels to SOFC stacks. Influences of the $H_2O/C$ (steam to carbon ratio), $O_2/C$ (oxygen to carbon ratio) and GHSV (Gas Hourly Space Velocity) on performances of stacks have been investigated. Performance of the stack operated with a diesel reformer was lower than with using hydrogen as a fuel due to lower Nernst voltage and carbon formation at anode side. The stack operated with a natural gas reformer showed similar performances as with using hydrogen. Effects of various reformer parameters such as $H_2O/C$ and $O_2/C$ were carefully investigated. It is found that $O_2/C$ is a sensitive parameter to control stack performance.

• 멤브레인
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• 제29권1호
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• pp.51-60
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• 2019

분리막 소재의 투과도와 선택도 사이의 trade-off 관계로 인해 여전히 많은 연구가 필요하다. 특히 고분자 분리막에 무기물 나노입자가 들어가 있을 때, 기체투과 거동의 학문적 이해는 여전히 부족하다. 따라서 본 연구에서는 분리막 소재로 가장 많이 사용되는 PDMS에 2~5 nm의 기공을 가지고 있으며 직경이 약 5 nm 크기의 aluminosilicate hollow nanoparticles인 allophane을 이용하여 복합매질 분리막을 제조하여 기체투과특성을 연구하였다. 대표적인 분리막 소재인 PDMS에 친수성 allophane, 그리고 나노입자에 undecylenic acid로 표면을 개질한 allophane을 막 내부에 고르게 분산시켜 함량 별로 복합매질 분리막을 제조하였다. 나노입자가 분산된 혼합매질 분리막 내에서 기체의 투과 특성을 파악하고, 이에 따른 기체투과 거동과 나노입자가 가지고 있는 기공의 역할을 평가하고자 하였다. 표면개질된 allophane을 첨가함에 따라 기체 투과도와 산소/질소 그리고 이산화탄소/메탄의 선택도가 동시에 점진적으로 향상되는 결과를 얻었다.

• 유기물자원화
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• 제28권4호
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• pp.43-52
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• 2020

멤브레인을 이용한 기체 분리 기술이 발전함에 따라 분리 과정을 설명하기 위해 다양한 수학적 모델을 개발하고 적용해 왔다. 본 연구에서는 셀룰로오스 아세테이트(CA) 중공사 분리막을 제조하여 실험에 사용하였다. 메탄, 질소, 산소 및 이산화탄소 순수가스를 이용하여 투과도를 측정하고, 향류 흐름 모델(Counter-current model)을 적용하여 실험데이터와 비교/해석하였다. CA 막에 대한 이산화탄소와 메탄의 투과도는 각각 25.82 GPU와 0.65 GPU로 나타났다. CO2/CH4 선택도는 39.7이었다. 순수가스 테스트 후 세 가지 모의 혼합가스에 대한 분리 테스트를 수행하였으며, 다양한 stage-cut 조건에서 투과된 가스의 농도를 측정하였다. 실험으로 얻은 데이터를 향류 흐름 모델로 비교한 결과 상당히 일치하는 것으로 나타났으며, CA 멤브레인 모듈을 사용한 바이오가스 분리를 수학적 모델로 구현할 수 있었다. 또한 유한차분법(FDM)을 적용하여 멤브레인에서 바이오가스의 분리 거동을 유추할 수 있었다. 향후 향류 흐름 모델은 바이오가스 분리 공정을 위한 모델로서 활용 가능할 것으로 기대된다.

• 유기물자원화
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• 제28권4호
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• pp.15-22
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• 2020

매립지에서 발생하는 매립가스 내 포함된 황화수소는 연소과정에서 산소와 결합하여 황산화물을 발생시키고 대기 중의 수분과 결합하여 산성비가 되는 등 다양한 환경 문제를 일으킴에 따라 별도의 전처리 시설이 필수적이다. 매립가스의 탈황을 위해 탄산칼슘(CaCO3) 생성 반응에 따른 침전물 생성 처리, 흡착제를 통한 처리 등 다양한 물리화학적인 방법을 적용하고 있으나, 폐수 등 2차 폐기물의 발생되는 문제가 있다. 이러한 단점을 보완하기 위한 방법으로 생물학적 처리 공정을 이용해 원소황(S°)으로 슬러지 형태인 황부산물로 생성시켜 처리하는 공법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 매립가스 내 황화수소의 생물학적 처리 부산물을 활용하기 위한 기술의 기초연구로서 황부산물을 활용하여 콘크리트 혼화재로 사용하고 첨가량에 따른 강도 보조 효과를 알아보기 위한 실험을 수행하였다. 황부산물 혼합 콘크리트 강도 분석 결과, 황부산물의 혼합은 콘크리트 강도에 영향을 미치며, 10% 혼합시 가장 높은 강도 값을 보이는 것으로 나타났다. 특히, 황부산물 10% 혼합시 포졸란 반응과 CaSO4의 형성 등에 의해 결합 강도를 증가시키는 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권8호
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• pp.895-903
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• 2007

매립지를 직접 생태학적으로 모니터링하는 방법을 개발하고자, 매립지 내의 생화학적 반응에 관여하는 세균들과 효소의 양을 정량함과 동시에 지하수 수질인자와 상호 연관성을 조사하여 생태학적 인자와의 연계 이용 가능성을 평가하였다. 이를 위하여 4개의 매립 종료된 비위생 매립지(천안(C), 원주(W), 논산(N), 평택(P) 매립지)에서 계절별로 지하수 시료를 채취하였으며 동시에 16S rDNA 방법을 사용하여 미생물 다양성을 분석하였다. 이를 기반으로, 매립지에서 주로 발견되는 세균과 효소를 대표하는 유전자를 정량하기 위한 특이 프라이머 쌍을 제작하였으며 상관계수에 기초하여 수질인자와 유전자 지표 인자간의 정량적 관련성을 비교하였다. 그 결과 DSR(황환원 세균) gene과 BOD(생화학적 산소요구량)사이의 상관관계는 0.8 이상인데 반해 NSR(질산화 세균-Nitrospira sp.) gene과 질산성 질소는 0.9 이상이었다. 안정화지표(BOD/COD)와 MTOT(메탄 산화 세균), MCR(Methyl coenzyme M reductase), Dde(Dechloromonas denitrificans) gene들은 0.8 이상의 상관관계를 가졌으나 3가 철과 Fli(Ferribacterium limineticm) gene은 0.7로 낮았다. MTOT gene의 경우, BOD/COD과의 관련성이 100%에 가깝게 높았다. 또한, 혐기성 유전자들(nirS-아질산 환훤효소, MCR, Dde, DSR)과 DO 역시 0.8 이상으로 나타나 일반적인 매립지 혐기성 반응들이 DO에 크게 의존함을 보였다. 결론적으로 분자생물학적 조사와 수질인자가 높은 상호연관성이 있었으며 real-time PCR이 전통적인 모니터링 인자들과 동시에 상호 보완적으로 모니터링에 사용됨으로써 매립지안정화 및 주변 영향을 평가하는데 효율적으로 사용 될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국환경농학회지
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• 제17권1호
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• pp.70-75
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• 1998

실험결과 최종처리수의 $BOD_5$를 30mg/l 이하로 유지하는 것이 충분히 가능하다. 최종처리수의 총질소와 총인은 축산폐수처리시설의 방류수 수질기준보다 월등히 낮다. 연못상층에서 조류(Algae)가 성장하면서 질소와 인을 흡수하기 때문이다. 연못시스템은 질소와 인을 동시에 제거하는 장점이 있다. 최종처리수의 평균 SS가 $30mg/{\ell}$ 보다 다소 높아 2차처리 수준의 방류수 수질기준을 충족시키지 못하는 경우가 발생할 수 있으나 연못상층의 조류(Algae) 성장에 원인이 있어 문제가 되지 않는다. 2차연못과 3차연못의 SS는 거의 조류가 차지하고 있다. 조류를 회수하여 사료로 사용하거나 처리수를 유기농업 관수로 이용하여 조류를 비료로 이용하는 재활용 방법이 바람직하다. 실험 연못시스템의 모델은 연못의 수, 연못의 종류, 각 연못의 크기, 유입폐수의 $BOD_5$ 부하량을 적절히 조절하면 액상폐수(뇨${\cdot}$오수)뿐아니라 분${\cdot}$뇨${\cdot}$오수를 동시에 처리할 수 있다. 국내 여건에서는 중소규모 축산시설의 폐수를 처리하는데 연못시스템이 적합하며, 토지확보가 가능하면 대형 축산폐수 공동처리시설로 사용할 수 있다. 대부분 축산농가에 설치되어 있는 간이정화조와 산화구를 연못시스템으로 대치하여 이들의 낮은 처리효율의 문제점을 해결할 수 있다고 사료된다. 다른 처리기법에 비해 연못시스템은 관리운영에 적은 인력과 경비가 소요하여 노동력이 부족한 농촌지역에 적합하다.