• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.446-455
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• 2023

공기부양반응기(airlift reactor) 내의 액체순환속도(liquid circulation velocity)를 예측하기 위한 수학적 모형이 유체순환고리(fluid circulation loop)에 대한 기계적 에너지 수지를 기초로 개발되었다. 그 모형은 90° 방향전환으로 인한 에너지 손실과 반응기의 각 부위에서의 마찰로 인한 에너지 손실 그리고 단면적의 변화로 인한 에너지 손실을 모두 고려하였다. 마찰과 방향전환 그리고 단면적 변화에 의한 손실계수를 각각 고려한 모형이 집중매개변수(lumped parameter)를 사용한 기존의 모형보다 액체순환속도를 더 잘 예측할 수 있었다. 순환액체속도는 추적자펄스방법(tracer pulse method)으로 측정하였다. 개발된 모형은 상하부에 연결관(connecting pipe)을 갖는 외부순환 공기부양반응기에서 얻은 본 연구의 실험 결과의 대부분은 물론이고 다양한 형태의 공기부양반응기에서 얻어진 다른 연구자들의 결과도 ±20%이내의 오차로 잘 예측할 수 있었다. 외부 및 내부순환 공기부양반응기에서 순환유체의 90° 방향전환과 관련된 손실계수에 대한 유용한 실험식을 구하여 액체순환속도를 예측하는 데 사용하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 1996년도 경북지부 결성 및 추계학술발표회 논문집
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• pp.97-101
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• 1996

산림부산물인 수피에 의한 카드뮴 이온의 선택적 흡착 현상을 이용하여 인공폐수로부터 카드뮴이온의 제거를 시도하였다. 카드뮴 이온 선택성이 우수한 소나무와 상수리 나무의 수피를 이용한 효율적인 연속식 대량 수처리 시스템의 개발을 위한 기초 실험으로 카드뮴 이온흡착 등온선을 조사하였고, batch stirred reactor, airlift reactor, packed bed column 등 여러 접촉시스템에서의 카드뮴 이온의 제거 효율을 검토하였다. 카드뮴 흡착등온선은 두 수피 모두 Langmuir 형식으로 나타났으며 소나무 수피의 최대흡착용량은 약 7 mg/g, 상수리나무 수피의 경우에는 약 8 mg/g 정도로 나타났다. Batch stirred reactor를 이용한 시스템에서 초기농도 13 ppm의 카드뮴용액 100 $m\ell$ 을 수피 10 g 과 접촉시킨 결과 30분 이내에 95% 이상 제거되는 효율성을 보여주었다. Airlift reactor를 이용한 시스템에서는 수피 30 g 을 포기농도 10 ppm 카드뮴 용액 1 liter와 접촉시킨 결과 15분 이내에 93 % 이상 제거되었으며 4 cycle 반복 운전에서도 거의 같은 성능을 유지하였고 그 이상의 cycle에서는 점점 성능이 떨어짐을 보여주었다. Packed bed column을 이용한 시스템에서는 20 g의 수피를 충전시켰을 경우 초기농도 20 ppm에서 effluent 2.5 liter 까지는 95% 정도의 제거효율을 보여주었다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 추계학술발표대회 및 bio-venture fair
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• pp.457-460
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• 2000

Biofilm airlift 반응기를 이용한 선택적 질산화는 air가 2.5 L/min, $NH_4\;^+-N$ load가 $2.5\;kg-N/m^3/d$에서 약 90% 이상의 질소 제거율과 75-90%의 아질산성 질소의 축적이 일어났다. nitrite oxidizer가 낮은 DO의 영향으로 activity가 저해를 받아서 nitrite를 산화시키지 못하여 축적을 일으킨 것으로 보인다. 반응기 내부의 미생물의 양이 가장 많은 기간에 질소 제거율이 저하하고 nitrite ratio가 약간 감소됨을 보였다. 이는 많은 미생물의 양으로 용존산소가 감소되었기 때문이다. 미생물의 양에 따른 질소 부하의 증거로 F/M 비를 맞추어 그에 따른 질산화를 관찰하는 연구를 할 수 있을 것 같다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제12권2호
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• pp.292-295
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• 2002

A chromate-resistant white rot fungus, Inonotus cuticularis, abundant in oak trees, was isolated for chromate removal and detoxification of chromate. Inonotus cuticularis was also investigated for an optimal waste treatment system. The screened cells were able to reduce an initial chromate concentration of as high as 1,300 ppm. Cell growth kinetics showed that the optimum culture conditions in flasks were at $33^{\circ}C$ and pH 4.2. Furthermore, the cells were able to remove $54\%$ of the initial chromate by a two-stage operation based on the combination of a fermentor and airlift reactor.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권4호
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• pp.665-674
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• 2020

외부순환형 공기부양반응기에서 낮은 주파수의 압력 변동에 대해 연구하였다. 상승관과 하강관의 상부와 하부에 설치된 내압관의 액면을 휴대폰으로 촬영하는 방법으로 빠른 주파수의 변동이 제거된 압력을 측정하였다. 자기상관함수와 교차상관함수의 계산을 통해 압력의 주기적인 변동을 확인하였다. 기체속도가 일정하여도 순환액체의 관성으로 인해 압력은 물론이고 상승관과 하강관내의 기체체류량도 주기적으로 변동하였다. 일반적으로 기체유속이 증가할수록 압력 변동의 강도는 커졌다. 비분산 액체높이가 0.04 m일 때 압력 변동의 주기는 기체속도가 0.14 ms^-1에서 극대값을 보여주었다. 이는 기체속도가 커질수록 순환 액체속도의 증가율은 둔화하고 효과적으로 순환하는 액체의 부피가 감소하므로 순환액체의 관성이 극대값을 보이기 때문이다.

• 공업화학
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• 제9권6호
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• pp.901-906
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• 1998

기체분산기로 단일노즐을 사용한 내부순환 공기리프트 반응기에서 기체 및 액체의 유동특성을 해석하였다. 실험은 공기-물계에서 하강관의 직경과 상승관의 높이가 다른 세 가지 반응기를 사용하여 기체속도와 반응기의 높이를 변화시키면서 각 유동지역의 기체체류량과 추적자의 충격-응답곡선을 측정하였다. 실험결과, 기포의 유동양상은 상승관에서 강한 기포합체를 일으키는 슬러그흐름을, 그리고 하강관에서는 직경의 크기에 따라 전이흐름 또는 균일상 기포흐름을 나타내었다. 그리고 동일한 반응기 상부지역의 높이비에서 각 유동지역과 반응기 전체의 평균 기체체류량은 하강관의 직경이 작을수록 상당히 증가하였다. 또한 혼합시간은 기체속도보다 반응기 상부지역의 높이에 크게 영향을 받으며 동일한 반응기 상부지역의 높이비에서는 하강관의 직경과 상승관의 길이가 클수록 상당히 큰 값을 나타내었다. 액체의 유동특성은 하강관에서 기포의 유동양상과 반응기 상부지역의 크기에 따라 크게 변화하였으며 상승관에서 액체의 순환속도는 기체속도와 반응기 상부지역의 크기가 증가할수록 증가하였고 동일한 반응기 상부지역의 높이비에서는 하강관의 직경과 상승관의 길이가 증가할수록 증가하였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVI)
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• pp.282-286
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• 2005

Biofilm airlift reactor was continuously operated to investigate the competitions between the autotrophs and heterotrophs, ammonia oxidizers and nitrite oxidizers, and Nitrobacter and Nitrospira with real wastewater at a C/N ratio of 0.86. As the reactor achieved complete nitrification microbial distribution was analyzed by FISH/CLSM technique. The results showed that heterotroph was more abundant than nitrifying bacteria. Ammonia oxidizers (17%) and Nitrobacter (7%) prevailed nitrite oxidizers (9%) and Nitrospira (2%), respectively.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제11권3호
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• pp.245-250
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• 2006

The effects of aliphatic hydrocarbons (n-hexadecane and n-dodecane) on the volumetric oxygen mass transfer coefficient $(k_L\;a)$ were studied in flat alveolar airlift reactor and continuous stirred tank reactors (CSTRs). In the flat alveolar airlift reactor, high aeration rates (>2vvm) were required in order to obtain efficient organic-aqueous phase dispersion and reliable $k_La$ measurements. Addition of 1% (v/v) n-hexadecane or n-dodecane increased the $k_La$ 1.55- and 1.33-fold, respectively, compared to the control (superficial velocity: $25.8{\times}10^{-3}m/s$, sparger orifice diameter: 0.5 mm). Analysis of the gas-liquid interfacial area a and the liquid film mass transfer coefficient $k_L$ suggests that the observed $k_La$ increase was a function of the media's liquid film mass transfer. Addition of 1% (v/v) n-hexadecane or n-dodecane to analogous setups using CSTRs led to a $k_La$ increase by a factor of 1.68 and 1.36, respectively (superficial velocity: $2.1{\times}10^{-3}m/s$, stirring rate: 250 rpm). These results propose that low-concentration addition of oxygen-vectors to aerobic microbial cultures has additional benefit relative to incubation in purely aqueous media.

• KSBB Journal
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• 제10권3호
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• pp.335-342
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• 1995

농산 폐기물인 배추 뿌리에 다량으로 존재하는 peroxidase를 산업적으로 이용하기 위하여 배추 뿌 라를 JUicer로 대량 추출하여 객상효소 부분과 고형 물 부분을 얻었다. Peroxidase는 액상 부분에 약 6 66%, 고형물 부분에 34%가 분포되어 있으므로 두 부분을 모두 이용하여 phenol성 폐수의 효소적 처리를 검토하였다. Batch stirred reactor에서 액상효소(1,800 unit/$\ell$) 를 이용하여 150ppm의 phenol 용액을 처리한 결과 3시간 후에 96% 의 phenol을 중 합시켜 침전으로 제거할 수 있었다. 한편 pulp를 이용한 air lift reactor(600 unit/$\ell$) 에서는 120ppm의 초기 phenol 농도로부터 5ppm까지 제거할 수 있 다. Batch stirred reactor에 비하여 air lift reactor에 첨가된 효소의 양이 1/3임에도 불구하고 거의 비숫한 phenol 제거 효율을 냐타내었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제22권3호
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• pp.304-308
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• 1994

A suitable culture method and bioreactor type for itaconic acid production were chosen by comparing the maximal concentration of itaconic acid produced in various systems. In batch culture, the maximal concentration of itaconic acid produced in a bubble column reactor was about 5% greater than that produced in stirred-tank or external-loop airlift reactor. These results were thought to be due to lower shear force and higher mass transfer efficiency in a bubble column reactor in comparison with other reactors. Moreover, the fed-batch mode in a bubble column was found to be a suitable one, producing about 25% higher concentration of itaconic acid compared to batch mode.