• 제목/요약/키워드: methane

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CH4와 NOx 저감 성능에 관한 CeO2 첨가의 영향 (Effect of CeO2 Addition on De-CH4 and NOx Performance)

  • 서충길
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권9호
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    • pp.473-479
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    • 2017
  • 환경오염과 인체의 유해성 및 지구온난화로 인하여 자동차의 파워트레인의 변화가 심화되고 있으며 전기자동차의 시장점유율이 상승하고 있다. 또한, 화석연료를 기반으로 하는 내연기관 자동차의 엄격한 배기가스규제를 충족시키기 위해 자동차와 선박용 후처리장치의 비중이 점차로 증가하고 있다. 이 연구의 목적은 CNG 버스에서 배출되는 유독성 가스를 저감하는 NGOC의 $CH_4$와 NOx 저감 능력 향상을 위하여 조촉매 $CeO_2$ 담지량에 영향을 파악하는 것이다. 3종의 천연가스산화촉매(NGOC)를 Fresh 조건과 $700^{\circ}C$ 12hr 열적 열화 조건으로 촉매를 제조한 후 유해가스 저감 성능을 평가하였다. $CeO_2$는 일반적으로 산화 환원반응성이 좋아 촉매활성에 좋다고 알려져 왔으며, 안정적인 물질인 $CH_4$와 NOx 저감 능력에 미치는 영향을 연구하는 것은 의의가 있다. 6wt% $CeO_2$가 담지된 Fresh $1Pt-3Pd-1Rh-3MgO-6CeO_2/(Al+Z)$ NGOC는 $CH_4$에 대한 선택도가 큰 Pd의 분산도가 제일 높았고 유해가스 저감 성능도 향상되었다. $700^{\circ}C$ 12hr 고온조건에서 내구성이 낮은 지지체 zeolite의 화합물 결정이 일부 파괴되면서 zeolite의 결정체인 $Al_2O_3$가 떨어져 나와 응집되었다. 6wt% $CeO_2$가 담지된 NGOC는 귀금속의 분산도 저하가 가장 작았고, $CeO_2$의 열적인 내구성으로 인하여 유해가스 저감 성능이 가장 높았다.

가축분뇨 병합처리 바이오가스화를 위한 설계 및 운전 기술지침 마련 연구(III) 설계 및 운전 지침(안) 중심으로 (A Study on Establishment of Technical Guideline of the Installation and Operation for the Efficient Bio-gasification Facility of Pig Manure and Food Waste(III): Design and Operation Guideline)

  • 이동진;문희성;손지환;배지수
    • 유기물자원화
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    • 제25권3호
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    • pp.99-111
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    • 2017
  • 본 연구는 유기성폐자원 (가축분뇨, 음식물류폐기물, 음식물류폐수 등)을 병합 소화하는 시설을 대상으로 적정 설계 기준치를 충족하기 위한 설계 및 운전 기술지침서 마련하고자 현장조사와 정밀모니터링을 실시하였다. 현장조사시 도출된 결과를 바탕으로 설계 및 운전 사항, 모니터링 항목 및 주기, 시운전 기간 등 바이오가스화 시설의 전반적인 가이드라인을 제시하였다. 초기 혐기소화 처리용량 설계시 유입 원료별 배출 특성을 고려하여 처리용량의 10~30 %의 여유율을 적용하였다. 공정별 설계 지침의 경우, 반입 및 전처리 설비의 유기물 반입 농도를 TS 10 % 이하로 제한하고 혐기소화조 운전시 저해요인 제한 농도을 제시하였다. 또한 병합기준 유기물부하율 $1.5{\sim}4.0kgVS_{in}/(m^3{\cdot}day)$, 소화가스 이용설비는 탈황 및 제습 방법, 호기액비화조의 적정 설계 운영인자 등을 제안하였다. 바이오가스화 시설의 운전인자는 pH (산발효조 4.5~6.5, 메탄발효조 6.0~8.0), 온도변화폭 $2^{\circ}C$ 이내, 휘발성지방산과 암모니아를 각각 3,000 mg/L 이하로 유지할 것을 권장하였다.

Effects of proteinate complex zinc on growth performance, hepatic and splenic trace elements concentrations, antioxidative function and immune functions in weaned piglets

  • She, Yue;Huang, Qiang;Li, Defa;Piao, Xiangshu
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제30권8호
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    • pp.1160-1167
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    • 2017
  • Objective: To assess the effects of proteinate complex zinc (PC-Zn) on growth performance, antioxidative function, trace element concentrations and immune function in weaned piglets. Methods: Three hundred newly weaned barrows ($Duroc{\times}Landrace{\times}Yorkshire$), 28 days of age, were randomly allotted to 3 dietary groups of 5 replicate pens per group for 4 weeks of feeding. Experimental diets were: i) zinc deficient diet (ZnD, 24 mg/kg Zn supplementation from $ZnSO_4$), ii) inorganic Zn diet supplemented with 120 mg/kg of Zn from Zn sulfate ($ZnSO_4$), and iii) organic Zn diet supplemented with 120 mg/kg of Zn from PC-Zn. The body weight of pigs were recorded at the beginning, at the middle and at the end of the experiment, and the amount of feed supplied each day was recorded. Five barrows from each dietary treatment group were selected to be anesthetized and euthanized at the end of the trial to determine the Zn, Cu, Fe, and Mn concentrations, the hepatic metallothionein content, the levels of methane dicarboxylic aldehyde (MDA), Mn, and Cu/Zn superoxide dismutase (SOD), and glutathione peroxidase (GSH-Px) in the spleen, the levels of interleukin (IL)-2, IL-4, IL-10, interferon $(IFN)-{\gamma}$, $CD3^+$, $CD4^+$, and $CD8^+$ T lymphocyte. Results: The accumulation of Zn in the spleen, levels of SOD, GSH-Px, IL-4, IL-10, the proportions of $CD3^+$ and $CD4^+$ T lymphocyte, and the ratio of $CD4^+/CD8^+$ T lymphocyte were increased by organic Zn supplementation compared to ZnD, while the levels of MDA, $IFN-{\gamma}$, and proportion of $CD8^+$ T lymphocyte were lowered. Conclusion: These findings indicate that Zn can improve the antioxidant potential and immune functions of weaned piglets.

Isolation and characterization of new Methanosarcina mazei strains KOR-3, -4, -5, and -6 from an anaerobic digester using pig slurry

  • Battumur, Urantulkhuur;Yoon, Youngman;Bae, Gui Sek;Kim, Chang-Hyun
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제30권8호
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    • pp.1198-1205
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    • 2017
  • Objective: An experiment was conducted to isolate and identify new methanogens in Korea from an anaerobic digester that uses pig slurry. Methods: An anaerobic digestate sample was collected from an anaerobic digester using pig slurry. Pre-reduced media were used for the growth and isolation of methanogens. Growth temperature range, pH range, NaCl concentration range, substrate utilization, and antibiotic tolerance were investigated to determine the physiological characteristics of isolated methanogens. The isolates were also examined microscopically for their morphology and Gram-stained. Polymerase chain reaction of 16S rRNA and mcrA gene-based amplicons was used for identification purpose. Results: Four strains, designated KOR-3, -4, -5, and -6, were isolated and were non-motile, irregular coccoid, and 0.5 to $1.5{\mu}m$ in diameter. Moreover, the cell walls of isolated strains were Gram-negative. KOR-3 and KOR-4 strains used acetate for methane production but did not use $H_2+CO_2$, formate, or methanol as a growth substrate KOR-5 and KOR-6 strains utilized acetate, methanol, and trimethylamine for methanogenesis but did not use $H_2+CO_2$ or formate as a growth substrate. The optimum temperature and pH for growth of four strains were $39^{\circ}C$ and 6.8 to 7.2, respectively. The optimum concentration of NaCl for growth of KOR-3, KOR-5, and KOR-6 were 1.0% (w/v). The optimum NaCl concentration for KOR-4 was 0.5% (w/v). All of the strains tolerated ampicillin, penicillin G, kanamycin, streptomycin, and tetracycline; however, chloramphenicol inhibited cell growth. Phylogenetic analysis of 16S rRNA and mcrA genes demonstrated that strains KOR-3, -4, -5, and -6 are related to Methanosarcina mazei (M. mazei, 99% sequence similarity). Conclusion: On the basis of physiological and phylogenetic characteristics, strains KOR-3, -4, -5, and -6 are proposed to be new strains within the genus Methanosarcina, named M. mazei KOR-3, -4, -5, and -6.

The comparative study of pure and pulsed DC plasma sputtering for synthesis of nanocrystalline Carbon thin films

  • Piao, Jin Xiang;Kumar, Manish;Javid, Amjed;Wen, Long;Jin, Su Bong;Han, Jeon Geon
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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    • pp.320-320
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    • 2016
  • Nanocrystalline Carbon thin films have numerous applications in different areas such as mechanical, biotechnology and optoelectronic devices due to attractive properties like high excellent hardness, low friction coefficient, good chemical inertness, low surface roughness, non-toxic and biocompatibility. In this work, we studied the comparison of pure DC power and pulsed DC power in plasma sputtering process of carbon thin films synthesis. Using a close field unbalanced magnetron sputtering system, films were deposited on glass and Si wafer substrates by varying the power density and pulsed DC frequency variations. The plasma characteristics has been studied using the I-V discharge characteristics and optical emission spectroscopy. The films properties were studied using Raman spectroscopy, Hall effect measurement, contact angle measurement. Through the Raman results, ID/IG ratio was found to be increased by increasing either of DC power density and pulsed DC frequency. Film deposition rate, measured by Alpha step measurement, increased with increasing DC power density and decreased with pulsed DC frequency. The electrical resistivity results show that the resistivity increased with increasing DC power density and pulsed DC frequency. The film surface energy was estimated using the calculated values of contact angle of DI water and di-iodo-methane. Our results exhibit a tailoring of surface energies from 52.69 to $55.42mJ/m^2$ by controlling the plasma parameters.

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매립지 주입을 위한 음폐수 산발효 시 반응기 형태와 체류시간에 따른 특성 (Characteristics of Anaerobic Acid Fermentation with Food waste leachate by Reactor Type of Retention Time for Landfill Site Injection)

  • 문광석;김재형;구혜민;임준혁;김낙주;장원석;박대원
    • 에너지공학
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    • 제23권3호
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    • pp.125-131
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    • 2014
  • 본 연구에서는 매립가스 증대를 위한 음폐수의 원활한 주입을 위해 혐기성 산발효 전처리를 수행하였으며 이를 통해 점도 감소와 유기산 생산량을 확인하여 매립지 주입을 위한 최적조건을 확인하고자 하였다. 산발효 후 음폐수 가용화율은 약 15% 증가함을 보였고 체류시간의 변화와 반응기형태를 달리 한 결과 큰 차이를 보이지는 않았다. 반응기형태에 따라 점도변화를 확인한 결과 상향류식 반응기에서 $76.95{\pm}3.27%$로 완전혼합반응기에 비해 약 11.38% 높은 점도 저감효율을 보였으며, VFA생산에서는 체류시간을 3일에서 5일로 증가 시 2.01배(상향류식 반응기), 1.76배(완전혼합반응기) 높은 경향을 보였다. 이는 상향류식 반응기의 경우 고정층담체의 스크린 역할로 분자량이 작은 물질에 비해 큰 물질들이 상대적으로 반응기에 체류하는 시간이 길어져 효율이 높은 것으로 사료된다.

치아의 전베타 농도 및 감마선 방사능 평가 (Determination of Gross-${\beta}$ and ${\gamma}$-Ray Activity Concentrations of Human Tooth)

  • 정현자;강현경;김성환
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제37권4호
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    • pp.261-265
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    • 2014
  • 10세에서 70세까지 국내 남녀를 7개 연령대별 그룹으로 구분한 후, 치아의 감마선 농도와 각 그룹별 전${\beta}$ 방사능 농도를 측정하였다. 전${\beta}$ 농도는 P10가스(아르곤 90%, 메탄 10%)를 충진한 Tennelec XLB 측정기로 측정하였으며, 감마선은 고순도 게르마늄 검출기를 사용하여 감마선분광분석법으로 측정하였다. 본 실험에서 측정된 여성의 전${\beta}$ 방사능 농도범위는 0.089~0.32 Bq/kg이었으며, 남성의 전${\beta}$ 방사능 농도범위는 0.13~0.26 Bq/kg이었다. 치아의 감마선분광분석 결과 자연방사성동위원소인 $^{40}K$, $^{208}Tl$, $^{228}Ac$$^{234}Th$가 검출되었으며, 측정된 감마선 방사선 농도는 각각 20.7, 21.9 3.88 및 5.24 Bq/kg 이었다. 본 연구 결과는 향후 후쿠시마 원전사고 등 불의의 방사선 누출 사고 등에 대비하여 정상 환경에서의 인체의 치아에 축적된 방사능 준위 데이터로 활용할 수 있을 것으로 사려된다.

수소제조를 위한 메탄올의 수증기 개질반응 (Steam Reforming of Methanol for the Production of Hydrogen)

  • 김상채;정찬홍;유의연
    • 공업화학
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    • 제7권2호
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    • pp.261-268
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    • 1996
  • Copper 담지량을 0~50wt% 범위에서 달리한 $Cu/SiO_2$ 촉매를 kneading법으로 제조하였다. 이 촉매들을 $400{\sim}900^{\circ}C$에서 소성하였고 반응전에 수소분위기하에서 $150{\sim}300^{\circ}C$에서 환원하였다. 메탄올의 수증기 개질반응을 반응온도; $200{\sim}400^{\circ}C$, 수증기/메탄올 몰비; 0.4~1.6, 그리고 접촉시간(W/F); 3~25g.-cat.hr./mol 범위에서 수행하였다. 촉매의 특성은 IR, BET와 XRD를 사용하여 조사하였다. 촉매의 precursor로 copper nitrate를 사용할때 촉매제조시의 pH가 촉매의 활성에 큰 영향을 미쳤으나 pH, 소성온도 및 환원온도는 생성물분포에 영향을 미치지 않았다. 최적담지량, 소성온도 및 환원온도는 각각 40wt%, $700^{\circ}C$ 그리고 $300^{\circ}C$였다. 수소생성을 위한 최적반응온도는 $275^{\circ}C$였고 수소의 양과 질을 저하하는 메탄의 생성은 이 온도까지 억제되었다. $Cu/SiO_2$ 촉매계에서 반응활성종은 $Cu^{\circ}-Cu_2O$임을 추정할 수 있었다.

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고농도 암모니아를 함유한 돈사폐수의 고율혐기성 소화시 메탄균의 활성연구 (Activity of Methanogens in the High Rate Anaerobic Digestion of Swine Wastewater Containing High Ammonia)

  • 오세은;이채영
    • 대한환경공학회지
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    • 제22권5호
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    • pp.981-987
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    • 2000
  • 축산분뇨에 대한 처리도 및 암모니아에 대한 독성을 평가하기 위하여 UASB 반응조를 운전하였다. 반응조의 운전결과 유기부하량 $2.6kg\;COD/m^3.day$과 수리학적 체류시간 3일에서 70%의 COD 제거효율을 얻을 수 있었으나, 유기부하량과 수리학적 체류시간을 각각 $7kg\;COD/m^3.day$과 2일로 유지한 경우 COD 제거율이 급격히 감소되었다. 반응조 슬러지의 유리암모니아에 대한 독성을 평가하기 위하여 수행된 회분식 실험 결과, 각 단계별 슬러지의 메탄균 활성은 0.5, 0.47 및 $0.3kgCH_4-COD/kgVSS.day$로 반응조내 유리암모니아 농도가 $500mg-N/{\ell}$에서는 메탄균의 활성이 4%, 유리암모니아 농도가 $1000mg-N/{\ell}$에서는 메탄균의 활성이 40% 감소되었다. 이러한 결과로부터 유리암모니아 농도가 $500mg-N/{\ell}$ 이하에서는 반응조 미생물에 미치는 저해정도가 작은 것으로 판단된다. 한편 $1000mgVSS/{\ell}$ 이내의 휘발성 고형물질을 포함하는 폐수는 혐기성균에 의해 쉽게 분해되므로 UASB 반응조를 안정적으로 운영할 수 있다.

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직접 내부개질형 용융탄산염 연료전지의 음극판 위치에 따른 개질 촉매 피독에 관한 연구 (A Study on Poisoning of the Reforming Catalysts on the Position of Anode in the Direct Internal Reforming Molten Carbonate Fuel Cell)

  • 위정호;전해수
    • 공업화학
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    • 제10권5호
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    • pp.652-659
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    • 1999
  • 메탄을 연료로 한 직접 내부개질형 용융탄산염 연료전지의 anode전극위치에 따른 개질 촉매의 피독 현상을 규명하였다. 수증기-탄소 비를 2.5로 고정시킨 후 운전전압 0.75 V, 전류밀도 $140mA/cm^2$을 유지하면서 24시간 운전중인 연료전지를 정지시키고 anode전극 내, 가스흐름 방향으로 입구, 중간 및 출구 부분에 충전된 촉매를 채취하여 탄소와 전해질 성분인 리튬과 칼륨의 피독 정도를 분석하였고 운전시간 100시간 후, 같은 방법으로 촉매를 분석하였다. 그 결과, 운전시간 24시간 경과 후 촉매의 리튬과 칼륨의 피독량은 입구부에서 0.27 wt%, 중간부에서 0.23 wt% 출구부에서 1.59 wt%로 출구부에 충전된 촉매 피독량이 제일 높았지만 100시간 경과 후 촉매의 피독량은 입구부에서 가장 높았다. 이러한 결과는 직접 내부개질형 연료전지의 성능 모사를 통한 전극 내 위치별 반응속도와 이에 따른 촉매의 역할로 설명이 가능하였다. 전지의 성능 모사 결과 전극 내 메탄-수증기 개질 반응은 입구 부분 30%까지 초기 메탄 유입량의 90%가 반응하여 이 부분에 충전된 촉매가 가장 많이 사용되고 전극반응도 가장 활발하게 일어나 입구부 촉매의 탄소와 전해질 피독량이 높았고 운전 시간에 따른 피독 정도가 가장 빨랐다. 전극 내 출구부는 가장 높은 온도분포를 보이고 있어 상대적으로 전해질 증발이 많아져 운전 초기부터 촉매의 전해질 피독이 빠르게 일어나지만 개질 반응과 전극 반응은 상대적으로 적게 진행되어 촉매의 피독 속도는 크지 않았다.

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