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생물전기화학시스템에서 슬러지를 이용한 에너지생산 특성 분석
최정동,이고운 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11
생물전기화학시스템은 미생물 연료전지로 불리며, 연료전지의 음극, 양극, 분리막으로 구성된 시스템에서 미생물의 활동을 기반으로 유기물을 분해 및 전력생산을 동시에 할 수 있는 장치이다. 생물전기화학시스템을 이용한 전력생산 및 오염물질의 분해의 측면에서 액상 기질을 이용한 많은 연구가 이루어졌다. 액상의 기질은 미생물이 이용하기 쉬운 유기물질을 포함하여 쉽게 전력을 생산할 수 있으나 슬러지의 경우 전처리를 통하여 기질을 미생물이 쉽게 이용할 수 있는 장점이 있다. 그럼에도 불구하고 슬러지를 직접적으로 이용하는 생물전기 화학시스템의 연구는 여전히 초기단계에 있다. 본 연구에서는 하수슬러지를 이용하여 생물전기화학시스템에서 직접적으로 전력을 생산하고 동시에 슬러지 감량화를 이루고자 하였다. 슬러지를 직접적으로 기질로 사용한 경우, 기존의 액상기질을 사용한 반응조와 비교하여 장시간 일정한 전력생산을 기대할 수 있었으며 기질의 충진시간 간격을 길게 하는 장점을 보였다. 그러나, 완전한 기질의 제거는 기대할 수 없었으며 생물전기화학시스템으로 1차적으로 에너지 및 슬러지 감량화를 하여 2차적인 처리가 필요할 것으로 판단되었다.
토양 컬럼에서 Lactate를 이용한 PCE의 혐기성 환원 탈염소화
최정동,김영,권수열,박후원,안영호 대한환경공학회 2005 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2005 No.12
사염화에틸렌(tetrachloroethylene, PCE), 삼염화에틸렌(trichloroethylene, TCE) 및 삼염화에탄 (1,1,1-trichlororthane, 1,1,1-TCA)등으로 대표되는 염소계 지방족 탄화수소 화합물 (chlorinated aliphatic hydrocarbons; CAHs)은 금속, 전자 등의 제조공정에서 그리스 제거, 금속표면 마무리, 반도체 등의 전자부품 세척용, 드라이클리닝 등을 위한 유기용제로 여러 산업분야에 광범위하게 사용되는 물질이다. 그러나 관리의 소홀, 보관시설로부터의 누출 및 처리상의 어려움 등에 따라 빈번히 환경오염문제를 유발하고 있다. 용해도가 낮은 휘발성 유기화합물인 이 물질들은 미생물에 의해 분해가 어려운 난분해성 물질로 자연계에 유출되었을 경우 지표 및 지하의 수자원 이동경로에 따라 이동·확산되는 특성이 있으며, 뿐만 아니라 잠재적인 발암성 물질로 인식되고 있다. 사염화에틸렌(PCE)에서 에틸렌으로의 혐기성 환원 탈염소화 반응이 실험실 규모의 반연속 흐름 2단 토양컬럼을 이용하여 수행되었다. 컬럼은 우리나라에 TCE로 오염된 현장의 토양으로 충진되었다. Lactate (전자수용체 혹은 탄소원)와 PCE가 용해된 지하수를 컬럼에 반 연속적으로 주입시켰다. 첫 실험기간인 50일기간에, lactate와 PCE의 질량비율이 620:1이었으며, PCE에서 cis-DCE로의 불완전한 환원 탈염소화가 컬럼에서 관찰되었다. 그러나 첫 실험기간 동안에 전자공여체의 제한을 고려하여 두 번째 실험기간에는 lactate와 PCE의 질량비율이 5,050:1로 증가시켰을 때에는 PCE에서 ethylene로의 완전한 탈염소화를 관찰할 수 있었다. cis-DCE에서 ethylene로의 분해동안에 수소 농도는 22~29mM이었다. 이러한 긍정적인 결과는 PCE 혹은 TCE로 오염된 지하수를 생물학적으로 혐기성 환원탈염소화 공정을 통하여 복원할 수 있는 가능성을 암시한다.
Ion Beam Mixing에 의한 Ni/Si계의 상 형성 및 전이에 관한 연구
최정동,곽준섭,백홍구,황정남,한정인,Choe, Jeong-Dong,Gwak, Jun-Seop,Baek, Hong-Gu,Hwang, Jeong-Nam,Han, Jeong-In 한국재료학회 1995 한국재료학회지 Vol.5 No.5
금속/실리콘계에 대한 이온선 혼합시의 비정질상 및 결정상 형성여부를 예측할 수 있는 모델(ADF Model)과초기 결정상 예측 모델(PDF Model)의 적용을 실험적으로 조사하기 위하여 Ni/Si계에 대한 이온선 혼합을 온도와 이온선량을 변수로 하여 행하였으며 상형ㅅㅇ과정을 해석하였다. 이온선 혼합은 80keV가속기를 이용하여 상온~20$0^{\circ}C$의 온도 범위에서 1.0 $\times$ $10^{15}$Ar^{+}$/$cm^{2}$~2.0 $\times$ $10^{-16}$Ar^{+}$/$cm^{2}$의 이온선량을 변화시키면서 실험하였고, 상분석은 TEM과 GXRD를 이용하였다. Ni/Si게에 대한 ADF값은 0.804로 양의 값을 가지므로 이온선 혼합시 비정실상이 형성되고, $Ni_{2}$Si상이 다른 화합물상보다 훨씬 큰 음의 PDF값을 갖으므로 초기 결정상이 $Ni_{2}$Si가 될 것을 예측하였다. 이러한 예측은 실험결과와 매우 잘 일치하였다. 이상의 연구결과로부터 ADF 및 PDF모델을 이용하여 박막에서 형성되는 상을 보다 정확히 예측할수 잇음을 알 수 있었다.
최정동,정석희,안영호 한국화학공학회 2013 Korean Journal of Chemical Engineering Vol.30 No.6
The optimal balance of ammonium and nitrite is essential for successful operation of the subsequent anammox process. We conducted a partial nitritation experiment using an upflow air-lift reactor to provide operational parameters for achieving the optimal ratio of ammonium to nitrite, by feeding supernatant of anaerobic digester effluent, highnitrogen containing rejection water. Semi-continuous operation results show that HRT should be set between 15 and 17 hours to achieve the optimum ration of 1.3 of NO2-N/NH4-N. In the UAR, nitritation was the dominant reaction due to high concentration of ammonia and low biodegradable organics. The influent contained low concentrations of hydroxylamine and hydrazine. However, hydrazine increased during partial nitritation by ~60-130% although there was no potential anammox activity in the reactor. The partial nitritation process successfully provided the ratio of nitrogen species for the anammox reaction, and relived the nitrite restraint on the anammox activity by increasing hydrazine concentration.