Earticle

본 연구에서는 해조류인 구멍갈파래를 바이오에너지로 전환하고자 파래의 효소가수분해 최적조건을 검토하였다. 효소가수분해 이전에 전처리방법으로써 산을 이용하였고 HCl이 가장 적절한 것으로 확인 되었다. 구멍갈파래의 산 전처리 방법을 최적화 하기위해 산농도, 온도별 가수분해율을 검토한 결과 0.1M HCl 처리 Autoclave에서 121oC, 1.5기압, 15 min 고압멸균시 51.6% 가수분해 율을 얻었다. 산 농도 보다는 열처리 조건이 가수분해 효율에 큰 영향을 미쳤다. 후속 효소가수분해 공정으로서 파래를 가수분해 할 수 있는 상업용 효소 중에서 Viscozyme, Xylanase이 가장 효과적이었고, 0.1 Unit/mL 농도를 사용한 경우 각각 52.5, 50.6%의 가수분해율이 얻어졌다. 그리고 두 효소를 혼합하여 가수분해 반응하였을 때 2 : 1에서 58.8%로 가장 가수분해 율이 높았다. 결과적으로 최적 산 전처리 및 효소가수분해 조건은 0.1M HCl, 121oC, 1.5기압, 15 min 산 전처리 후, Viscozyme, Xylanase를 2대 1의 비율로 혼합하여 효소가수분해 하는 것이 최적으로 판명되었다. 그리고 HPLC 당 조성 분석결과 주로 Rhamnose, Xylose, Glucose. Fructose가 검출되었다. 0.1M HCl 전처리 후 효소가수분해 반응에서는 추가로 Mannose, Galactose도 검출 되었으며, 이와 같이 오탄당(C5)과 육탄당(C6)이 혼재된 상태로 검출된 것으로 보아 에탄올 발효균은 위의 당을 동시에 이용할 수 있는 균을 사용해야 할 것으로 사료된다.

The study examined the optimal pretreatment condition for enzymatic hydrolysis of Ulva pertusa kjellman in order to transfer to bioenergy. Acids were examined for the pretreatment and HCl was selected as a proper candidate. In the experiments of changing acid concentration and temperature, hydrolysis rate of 51.6% was obtained under the condition of 121oC for 15 min with 0.1M HCl. High temperature condition had an large influence on the hydrolysis efficiency. The pretreated U. pertusa kjellman with HCl was followed by the enzymatic hydrolysis using Viscozyme or xylanase, which were efficient for the hydrolysis. The hydrolysis rates of two enzymes at condition of 0.1 Unit/ml were 52.5, 50.6%, respectively. When two enzymes were used under a mixture of 2 : 1, the hydrolysis rate of 58.8% was obtained. In consequence, it was tentatively determined that an optimal condition of enzymatic hydrolysis containing acid pretreatment of U. pertusa kjellman was the condition of 121oC for 15 min with 0.1M HCl followed by enzymatic hydrolysis using the mixture of Viscozyme and Xylanase of 2 : 1. In addition, HPLC analysis of the hydrolite obtained from various pretreatment and hydrolysis conditions showed that sugars, such as rhamnose, xylose, glucose. fructose, were found in almost samples treated with enzymes, and that mannose and galactose were additively found in the sample treated with HCl. The results indicate that a strain available of C5 sugar as well as C6 should be employed for a bioenergy fermentation because the hydrolite is composed of the mixture of C5 and C6 sugars.

우리나라에서 2009년부터 석면사용을 금지했음에도 불구하고, 석면이 함유된 슬레이트 건축물은 농어촌 지역에 여전히 남아 있으며, 석면함유 슬레이트의 부적정 처분은 사람의 건강이나 환경에 심각한 문제를 야기할 수 있음은 주지의 사실이다. 그러나 농어촌 지역에서 사용되고 있는 석면함유 슬레이트의 현황에 대한 기본 자료는 매우 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 농가에서의 석면함유 슬레이트 사용 현황을 알아보기 위해 전라남도 목포시 인근 지역을 중심으로, 4개 군의 농가당 석면함유 슬레이트 사용여부, 주거, 창고, 축사 및 폐가 등의 용도별 사용현황을 조사하였다. 그리고 이 조사결과를 이용하여 군청과의 이격거리에 따른 특징, 주요 산업과의 연관성 및 지붕 교체 시 예상되는 비용에 대하여 고찰하였다. 슬레이트 사용 가구는 강진군 222가구(62.7%), 무안군 139가구(58.2%), 영암군 157가구(59.5%), 해남군 158가구(50.8%)로, 조사가구의 약 58%가 석면함유 슬레이트를 사용하고 있었다. 슬레이트 지붕의 용도별 평균 사용면적은 주거 32.7 m2/가구, 창고 41.0 m2/가구, 축사 14.7 m2/가구, 폐가 3.1 m2/가구로 산출되었으며, 각 군별 슬레이트의 사용현황은 군에 따라 달리 나타났으며 이는 각 군의 주요 산업과 연관이 있는 것으로 나타났다.

In spite of banning the asbestos utilization from 2009, asbestos-containing slate structure are still remained in rural district. Illegal disposal and spread of asbestos-containing slate would be serious problems for health and environment. However, there are lacks of basic data about status of asbestos-containing slate using in rural district. In this study, status of asbestos-containing slate was investigated for facilities such as living, warehouse, cattle shed and unoccupied house in 4 rural districts. It was found that the facilities using the asbestos-containing slate are an average 58% of overall buildings. Living, warehouse, cattle shed and unoccupied house using the asbestos-containing slate was showed 35.7%, 44.8%, 16.0%, and 3.4% respectively. Ratio of use of asbestos-containing slate in cattle shed and living has a big difference between rural districts, and the proportion of facilities using asbestos-containing slate is changed depending on regional major industries. Finally, disposal cost of asbestos-containing slate considered the processes of demolishing, transport and solidification is estimated.

본 연구에서는 2008년 1월부터 2008년 12월까지 서울, 강화, 이천의 산성 강하물 화학적 특성과 침적량을 산정하였다. 산성강하물 중 습성강하물 연평균 pH는 서울 4.7, 강화 4.6, 이천 5.8이며, 이온성 분 중 음이온은 SO42−> NO3−> C1− 순 으로 양이온은 NH4+> Na+> Ca2+> K+>Mg2+ 순으로 높게 나타났으며, 강화 지역만 Na+> NH4+> K+> Ca2+>Mg2+ 순으로 나타났다. 습성강하물 중 이온성분이 차지하는 중을 살펴 보면, 서울, 강화, 이천에서 각각 SO42- 46%, 43%, 47%, NO3- 39%, 32%, 38%로 나타났다. 양이온 중에서는 서울, 이천에서 각각 NH4+ 37%, 51%, 강화에서 Na+ 38%로 나타났다. 건성 강하물 중 이온성분이 차지하는 비중은 습성 강하물과 같은 경향으로 나타났다. 세 지점에서의 총 황 침적량은 서울, 강화, 이천 각각 1.72, 1.30, 1.01 g/m2·year이며, 총 질소 침적량은 3.46, 1.46, 3.29 g/m2· year였다. 이 결과, 총 황 침적량 보다 질소침적량은 조금 더 많은 것으로 나타났다. 총 침적량에 대한 성분별 기여도는 황 침적량에서는 wet-SO42−이 가장 많았으며, 질소 침적량에서는 wet-NO3−, wet-NH4+가 대부분을 차지하고 있었다.

This study examined the chemical characteristics of acid deposition in Seoul, Gangwha-do and Icheon from January to December in 2008 and calculated its deposited amount. The average annual pH of wet deposition was 4.7 in Seoul, 4.6 in Gangwha-do and 5.8 in Icheon. In Seoul and Incheon, the concentration of the anion was observed to be SO4 2−> NO3 −> Cl− and that of the cation was NH4+> Na+> Ca2+> K+>Mg2+ but in Gangwha it was observed to be Na+ >NH4+> K+> Ca2+>Mg2+. This study looked at the proportion of ion components to wet deposition and the result showed that SO42− accounted for 46^% in Seoul, 43% in Gangwha and 47% in Icheon and NO3− was 39%, 32% and 38%, respectively. NH4+, a cation, was 37% and 51% in Seoul and Icheon and in Ganwha, Na+ was 38%. The ion porportion to wet deposition showed a similar trend with that of wet deposition. The total depositions of sulfur was observed to be 1.72 (Seoul), 1.30 (Gangwha), 1.01 (Icheon) g/m2·year and the total depositions of nitrogen was 3.46, 1.46, 3.29 g/m2·year, repectively. This suggests that the total nitrogen deposition was little more than that of sulfur. As for the contribution of each component to the total depositions, this study found that wet-SO42− made the biggest contribution to the total sulfur deposition and wet-NO3− and wet-NH4+ were major contributors to the deposition of nitrogen.

본 연구에서는 오존공정의 효율적인 설계 및 운영을 목적으로 전달효율을 평가하기 위한 모델을 선정하고, 그 모델식을 오존설비를 운영하고 있는 정수장에 적용하여 운영 조건별 오존전달 효율을 모의하여 분석하였다. 또한 실공정과의 데이터 비교를 통하여 모델의 정확성을 확인하였으며, 데이터의 정확성을 높이기 위해 운영인자(기포지름)를 보정하여 실공정과의 오차를 개선하였다. 시험결과 다양한 운영조건이 오존전달 효율에 영향을 미치고 있었으며, 특히, 산기관의 설치위치 및 수온에 의해 오존전달 효율의 변화가 큰 것으로 조사되었다. 또한 오존전달 모델을 M정수장을 대상으로 모의한 결과 실제 데이터와 유사한 결과를 얻을 수 있었으며, 오차를 최소화하기 위해 기포지름에 보정계수를 반영한 결과와 실공정의 데이터가 매우 비슷한 결과값을 나타내고 있었다.

This studies suggest model for efficient design and operation of the ozone process, that can be acquisition and analysis of real-time data for the ozone transfer efficiency. By using this program, the ozone transfer efficiency is evaluated due to the variety of operating conditions, and these data compared with the current operating process to confirm the accuracy of modeling. Also, the current process errors are improved by compensating the operating parameters of the model such as bubble diameters. In modeling test results, ozone transfer efficient is affected by a variety of operating conditions that are large swings by installation level of the fine diffuser and water temperature among them. And the modeling of M water treatment plant was obtained similar data. In order to minimize data errors, the simulation results, which is reflected the bubble diameter correction factor, were able to obtain very accurate data.

Hydrocyclone은 높은 수면적부하율 운전이 가능하고, 구동부분이 없고, 운전 및 유지관리비가 적게 소요되어 미세입자물질 제거에 효과적인 장치로 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. Hydrocyclone에 나선형 유입부를 통해 직각으로 유입되어 중력이 아닌 원심력에 의해 입자물질이 하부배출구로 분리되고 처리수는 vortex finder를 통해 배출된다. 강우 시 발생하는 고농도 초기강우 유출수내 미세입자 처리를 위해 병렬 또는 처리효율 향상을 위해 직렬로 배열한 Multiple Hydrocyclone에 63 ~ 200 μm 입경의 실리카 입자를 이용하여 유입수 SS 농도, 수면적부하율, 하부배출 유량비 변화에 따른 처리특성을 분석하였다. 강우 시 유출수내 미세입자들은 실리카 인공입자들을 이용하여 강우 유출수내 입자농도를 모의 실험하였다. 내경 120 mm, 높이 550 mm의 실험실 규모의 Multiple Hydrocyclone을 아크릴을 이용하여 제작하였다. 수면적부하율을 병렬 Multiple Hydrocyclone은 456.2 ~3,015.6 m3/m2/day, 직렬은 2,152.4 ~ 7,689.2 m3/m2/day로 운전하였다. 병렬식 Multiple Hydrocyclone의 SS제거효율범위는 80 ~ 91%이고, 직렬식의 경우 90 ~ 96%로 분석되어 동일한 수면적부하율에서도 처리효율은 직렬식 Multiple Hydrocyclone이 약 10% 높은 것으로 분석되었다.

Hydrocyclone is widely used in industry, because of its simplicity in design, high capacity, low maintenance and operational cost. The separation action of a hydrocyclone treating particulate slurry is a consequence of the swirling flow that produces a centrifugal force on the fluid and suspended particles. In spite of hydrocyclone have many advantage, the application for treatment of urban stormwater case study were rare. We conducted a laboratory scale study on treatable potential of micro particles using Multiple Hydrocyclone. Since it was not easy to use actual storm water in the scaleddown hydraulic model investigations, it was necessary to reproduce ranges of particles sizes with synthetic materials. The synthesized storm runoff was made with water and addition of 63 ~ 200 μm silca particles. Experimental studies have been carried out about the particle separation performance of Multiple Hydrocyclone in series and in parallel system. Multiple Hydrocyclone was made of acryl resin with 120 mm of diameter hydrocyclone and overall height of 550 mm. To determine the removal efficiency for various influent concentrations of suspended solids (SS) test was performed with different operational conditions. The operated range of surface loading rate was 456.2 ~ 3,015.6 m3/m2/day in parallel system and 2,152.4 ~ 7,689.2 m3/m2/day Multiple Hydrocyclone in series. The SS removal efficiency range were 80 ~ 91% for in parellel, and 90 ~ 96% for in series system. It was found that particle removal efficiency for the Multiple Hydrocyclone in series system is better than in parallel system under same surface loading rate. Results showed that SS removal efficiency with the in series system improved by about 10% compared within parallel system.

본 연구에서는 알루미나 시멘트인 UAC50과 Ca(OH)2를 이용하여 질산성 질소와 인의 제거특성을 조사하는 것을 목적으로 반응시간, UAC50 주입율, Ca(OH)2 주입율, 그리고UAC50/Ca(OH)2 질량비에 따른 질산성 질소의 제거 특성을 조사하였고 FE-SEM과 EDAX를 통해서 공시료와 응집반응 후 침전물의 미세구조 및 구성성분비를 조사함으로써 질산성질소가 Calcium-nitro-aluminate형태로 제거되는지를 확인하였다. 응집 반응시간은 80분에서 질산성질소의 최대제거효율이 나타났고 UAC50 단독주입 혹은 Ca(OH)2 단독주입 시 질산성 질소 제거율은 크지 않았다. UAC50과 Ca(OH)2 동시 주입 시 질산성 질소 제거가 효율적으로 이루어졌으며 UAC50/Ca(OH)2 질량비 2.2에서 46% 질산성 질소 제거특성을 나타내었다. 인산이온은 UAC50 단독주입시 제거되지 않았고 Ca(OH)2 단독주입이나 Ca(OH)2와 UAC50 동시 주입 모두 46% 정도의 제거율을 나타내었다.

This study aims to investigate nitrate and phosphate removal using alumina cement (UAC50) and Ca (OH)2. The study included the following reaction parameters for the removal of nitrate removal: reaction time, UAC50 addition, Ca (OH)2 addition and the ratio of UAC50/Ca (OH)2. FE-SEM and EADX analysis are also used to find out microstructure of precipitate and chemical composition of the precipitate. The precipitate was revealed to be calcium-nitro-aluminate according to EDAX result. Maximum removal of nitrate was shown at 80 min reaction time. Addition of UAC50 or Ca (OH)2 solely did not remove nitrate effectively. UAC50 and Ca (OH)2 should be added together in the wasteater to remove nitrate ion effectively. The optimum ratio of UAC50/Ca (OH)2 was 2.2 to remove the nitrate and the removal ratio was 46%. Phosphate was not removed by sole UAC50 addition and sole Ca (OH)2 addition showed 46 and UAC50 and Ca(OH)2 addition showed 47% phosphate removal.

실제 사업장에서 배출되는 음폐수와 축산폐수를 대상으로 혼합비율볕 HRT에 따른 산발효 진행 시 VFA 생산, 분포 및 pH 변화 등을 관찰하는 실험을 진행하였다. 음폐수의 산발효 시 AIkalinity의 주입이 요구되는데, 외부 Alkalinity의 주입량을 축산폐수와의 혼합를 통해 대체함으로써 경제성을 높이는 것이 본 연구의 목적 이다. 외부 혼합비율은 음폐수와 축산폐수의 부피기준, 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5로 하였으며, 산발효 실험 시 별도의 약품은 주입되지 않았다. 실험결과, 음폐수의 비율이 높을수록 Lactate의 발생이 많았으며, 축산폐수의 비율이 높을수록 Lactate의 발생은 감소하고 Propionate의 발생이 증가하였다. 또한 혼합비율 5:5, HRT 2일의 조건에서 Lactate는 전혀 검출되지 않았다. VFA 생산량은 HRT 3일 기준, 혼합비율 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5에 대해서 각각 63.3%, 122.5%, 222.7%, 371.5%, 415.0%로 증가하였으며, 생산수율은 각각 0.14, 0.22, 0.36, 0.51, 0.51로 나타났다. 축산폐수의 주입량이 증가함에 따라 pH, Alkalinity 및 Ammonia도 높게 나타났고, 산발효에 의한 pH 저하는 발생되지 않았으며, 유지되거나 약간 상승하는 경향을 보였다.

In this study, in order to increase the economic feasibility of acid production, co-digestion of food waste leachate and livestock waste water was investigated since high alkalinity content of livestock waste water enables to reduce the alkaline agent addition. The effect of mixture ratio between food waste leachate and livestock waste water on the volatile fatty acid (VFA) production and composition was investigated at different hydraulic retention time (HRT). Mixture ratio was adjusted from 9:1 to 5:5, and external alkaline agent was not added during the acid fermentation. As results, lactate production was increased with the increase of mixture ratio, while propionate was the dominant at lower mixture ratio, and lactate production was minimal under 5:5 of mixture ratio at HRT 2 days. At HRT 3 days, VFA production was increased by 63.3%, 122.5%, 222.7%, 371.5% and 415.0% from the mixture ratio of 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 and 5:5, respectively. Successful acid fermentation was achieved without alkaline agents addition through the co-digestion with livestock waste water.

하수재이용 공정에 있어서 UF막을 전처리로 사용할 경우 처리수의 탁질은 0.1 비탁법 혼탁도 단위(NTU) 이하로 거의 부유물질이 없는 특징을 지니는 양질의 생산수로 후단 역삼투 공정에서 발생되는 농축수를 UF막의 역세수로 사용이 가능하다. 본 연구는 한외여과(UF) 막을 전처리로 사용하는 하수재이용 공정에서 발생하는 역삼투(RO) 농축수의 재사용 가능여부를 검토하였다. Pilot plant(400 m3/일)를 통한 검증에서 차압(TMP) 상승률은 UF 생산수로 사용하는 방법과 RO농축수를 사용하는 방법이 각각 0.039 bar/일과 0.041 bar/일로 나타나, 운전 성능에 큰 차이가 없음을 확인하였으며, 따라서 RO 농축수를 UF 역세수로 사용하는 것에 대한 적용은 가능한 것으로 판단된다. 본 방법을 이용한다면 UF처리수를 UF역세수로 사용하는 방법과 비교하여 전처리 시설 용량, 운영비 등을 8% 축소할 수 있으며, 폐수발생량 또한 20% 절감이 가능할 것으로 예상된다.

If ultrafiltration process is used as pre-treatment in the wastewater reuse process, it was possible to apply RO concentrate to UF backwash water, because RO concentrate has low turbidity less than 0.1 nephelometry turbidity unit (NTU). This study was focusing on the reuse of reverse osmosis (RO) concentrate in wastewater reuse process using ultrafiltration (UF) as pre-treatment of RO. In pilot test transmembrane pressure (TMP) increasing rate caused by the use of UF treated water and RO concentrate as UF backwash water was 0.039 and 0.041 bar/day, respectively. No significant difference in operation ability has been found. By using this method, it is expected that the volume of pre-treatment facility and operation cost can be decreased about 8%, and wastewater can also be reduced about 20% compare with using UF permeate to UF backwash water

본 연구를 위해 시아츠 교정요법을 시행한 그룹과 대조군 그룹의 신체 양쪽 다리길이의 차이 변화와 타액의 산도를 측정분석하였고, 시아츠 그룹과 대조군을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 실험기간은 2011년 5월 2일부터 7월 25일까지 12주간 시행하였고 총 연구대상자 60명을 SPSS(WIN 12.0) 프로그램을 사용하여 한국인과 일본인 시아츠 실험군과 대조군을 분석하였다. 조사한 결과는 첫째, 한국인 시아츠군에서 타액의 산도는 pH 5.6에서 pH 7.7, 일본인 시아츠군에서 pH 5.8에서 pH 7.6으로 산성에서 중성으로 타액의 산도가 상승했으며, 둘째, 양쪽 다리길이 차이가 한국인 시아츠군은 1.78 cm에서 0.01 cm로, 일본인 시아츠군에서 1.67 cm에서 0.05 cm로 각각 감소하였다. 셋째, 한국인과 일본인 시아츠 실험군에서 전반적으로 통증 완화 만족도가 높았다. 이상의 연구결과 시아츠 요법은 한국인과 일본인의 도시 성인에 있어서 타액산도의 중성화에 도움을 주며, 불균형한 신체의 양쪽 다리길이의 차이를 줄이고 하지와 골반의 통증 완화에 긍정적인 효과를 나타냄으로써 피로회복과 신체교정에 도움이 될 것으로 기대된다.

For this study, the changes of length gap of both legs and the saliva acidity was measured and analysed for carrying out a question survey in the shiatsu adjustment group and control group. The data were collected for 12 weeks from May 2 until July 25, 2011. The data collected were processed using the SPSS WIN 12.0 program for the Korea and Japan sixty people. The results of this study can be summarized as follows; First, the saliva acidity was changed from pH 5.6 to pH 7.6 (Korea), pH 5.8to pH 7.6 (Japan) after shiatsu therapy (p = .000). This means saliva acidity was changed neutral pH. Second, the length gap of legs was decreased from 1.8 cm to 0.01 cm (Korea), 1.7 cm to 0.05 cm (Japan) after shiatsu adjustment. Third, shiatsu testers were satisfied with pain intensity reduction. As discussed above, the shiatsu therapy was helped neutral pH of saliva acidity, the smaller length gap of both legs of the unbalance body and pelvis, lower body pain intensity reduction in the urban adults of the Korea and Japan. It is hoped that the shiatsu massage will be help in recovery of fatigue and body adjustment.

공기환원전극을 적용한 미생물연료전지는 물리적으로 구조가 나뉘기 때문에 고가의 분리막을 생략하여도 무방하다. 그러나 이러한 경우 과도한 산소확산과 쿨롱효율 및 성능저하가 일어나므로 이러한 단점을 보완하기 위해 확산층(diffusion layer)과 분리막 대체물질에 대한 연구결과가 매우 중요한 연구결과로 평가되어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 위와 같이 높은 평가를 받고 있는 확산층과 분리막 대체물질로서 부직포 분리막을 적용하여 실험을 진행하였고 아울러 전해질의 농도가 연료전지의 성능에 미치는 영향을 평가하였다. 실험 결과 확산층과 부직포 분리막을 함께 적용한 반응조에서 전압발생량이 가장 높게 나온 것을 알 수 있었다.

The single chamber air-cathode MFC is physically divided anode chamber and cathode chamber. So very expensive materials (ex : PEM membrane) are not required. But, it causes the loss of coulomb efficiency and diffusion oxygen of anode chamber. To overcome this two weaknesses, diffusion layer and alternative materials of membrane is important research as very useful result. Therefore, in this experiment, the diffusion layer is applied inside of cathode and nonwoven fabric membrane applied outside of cathode. These experiments evaluated the impact on performance by using differently reactors. In addition, this study evaluated the effect of concentration of the electrolyte on the performance of the fuel cell by using the control reactors. The results of experiments is that the MFC installed with non-woven membrane and diffusion layered cathode generate the highest voltage in another experiment.