This study aimed to investigate the effect of Liriope platyphylla and organic acids on enteric methane mitigation in goats using an open-circuit simplified respiration chamber system. Methane recovery was evaluated by injecting 3% standard methane gas for 30 min at 3 L/min. The percentage of methane recovery from the four chambers was 99±5.4%. Following the recovery test, an animal experiment was conducted using eight castrated Boer goats (body weight 46.6±7.77 kg) using a 2×2 crossover design. Experimental diets were as follows: 1) Control (CON), commercial concentrate and tall fescue, and 2) Treatment (MIX), concentrate supplemented with L. platyphylla and organic acids and tall fescue. Goats were offered feed at 2% of body weight (dry matter basis) in equal portions twice daily at 8:00 and 15:30. The goats were adapted to the feed and methane chamber for 10 and 3 days, respectively. Methane emission was measured one day per goat using tunable diode laser absorption spectroscopy, and temperature and airflow measurements were used to estimate methane emissions. Dry matter intake (DMI), body weight, and methane emission were measured during each period. Methane production with CON and MIX was 24.48 and 22.68 g/d, respectively, and 26.81 and 24.83 g/kg DMI, respectively. Although the differences were not significant, the use of supplements resulted in a numerical reduction in methane in MIX compared with CON. Collaboration with experts in other areas, including various engineering departments, is imperative to measure methane emissions using a chamber system accurately.

본 연구는 조사료 원료인 마늘 껍질의 사료적 가치와 메탄 발생량을 조사하기 위해 in vitro 발효 실험을 수행하였다. Garlic husk를 제외하고 국내에서 널리 사용되는 4가지 조사료 원료(Oat hay, Annual ryegrass, Timothy, Tall fescue)를 실험의 처리구로 구성하였다. In vitro 48 시간 발효 후 건물 소화율, 섬유소 소화율, 암모니아태 질소, 휘발성 지방산, pH, 메탄 발생량을 평가하였다. 가스 발생량은 3, 6, 9, 12, 24, 36 및 48 시간에 각각 측정되었다. 최종 가스 발생량에서 Oat hay가 유의적으로 가장 높았다(p<0.01). Garlic husk는 처리구 중 가장 높은 메탄 발생량을 나타내었다(p<0.01). Garlic husk의 건물 소화율은 Oat hay보다 유의적으로 낮았지만 Annual ryegrass, Timothy, Tall fescue보다 높았다(p<0.01). 섬유소 소화율은 Annual ryegrass에서 가장 낮았다(p<0.01). 총 휘발성 지방산 생성량은 Oat hay에서 가장 높았고(p<0.01), Garlic husk, Timothy, Tall fescue는 유사하였다. 본 연구의 in vitro 발효 성상과 메탄 발생량을 고려할 때, Garlic husk는 국내 주요 조사료를 대체할 영양적 가치를 포함하고 있으나 메탄 저감 효과는 미미할 것으로 추정된다.

Carbon-encapsulated Ni catalysts are synthesized by an electrical explosion of wires (EEW) method and applied for CO2 methanation. We find that the presence of carbon shell on Ni nanoparticles as catalyst can positively affect CO2 methanation reaction. Ni@5C that is produced under 5% CH4 partial pressure in Ar gas has highest conversions of 68 % at 350 oC and 70% at 400 oC, which are 73 and 75% of the thermodynamic equilibrium conversion, respectively. The catalyst of Ni@10C with thicker carbon layer shows much reduced activity. The EEW-produced Ni catalysts with low specific surface area outperform Ni catalysts with high surface area synthesized by solution-based precipitation methods. Our finding in this study shows the possibility of utilizing carbon-encapsulated metal catalysts for heterogeneous catalysis reaction including CO2 methanation. Furthermore, EEW, which is a highly promising method for massive production of metal nanoparticles, can be applied for various catalysis system, requiring scaled-up synthesis of catalysts.

Ni–Cr–Al metal-foam-supported catalysts for steam methane reforming (SMR) are manufactured by applying a catalytic Ni/Al2O3 sol–gel coating to powder alloyed metallic foam. The structure, microstructure, mechanical stability, and hydrogen yield efficiency of the obtained catalysts are evaluated. The structural and microstructural characteristics show that the catalyst is well coated on the open-pore Ni–Cr–Al foam without cracks or spallation. The measured compressive yield strengths are 2–3 MPa at room temperature and 1.5–2.2 MPa at 750oC regardless of sample size. The specimens exhibit a weight loss of up to 9–10% at elevated temperature owing to the spallation of the Ni/Al2O3 catalyst. However, the metal-foam-supported catalyst appears to have higher mechanical stability than ceramic pellet catalysts. In SMR simulations tests, a methane conversion ratio of up to 96% is obtained with a high hydrogen yield efficiency of 82%.

The objective of this study was to evaluate effects of feeding methods on in vitro ruminal fermentation, total gas and methane production in Hanwoo steers. Six Hanwoo steers fitted with rumen cannula (430 ± 21 kg of body weight) were randomly assigned to one of three feeding systems: 1) feeding forage 1 hour after concentrate, 2) feeding concentrate 1 hour after forage, 3) feeding mixed ration. Rumen fluid sampled from each animals was incubated 24 hours with maize or timothy substrates in in vitro. Ruminal pH was increased in feeding method 2 or maize substrate than that of other methods or timothy substrate (P < 0.001). The production of total volatile fatty acid, acetate, propionate, butyrate, and valerate were increased when steers fed diets using feeding method 1 or rumen fluid was incubated with maize substrate (P < 0.001). Increased production of total gas and methane was observed in feeding method 1 and maize substrate compared to those of other methods or timothy substrate (P < 0.001). Due to the inconsistent results between ruminal fermentation and gas production in this study, further research is required to estimate effects of feeding method on enteric fermentation and gas production in in vivo.

막 분리 운전방식에 따른 음폐수 소화가스의 도시가스용 바이오메탄 생산연구를 상업용 시설을 대상으로 수행하였다. 연구결과 바이오메탄의 순도는 4SBR과 3SDR 모두 98.9%를 달성할 수 있었다. 소화가스 내 메탄 회수율은 4SBR 88.1%, 3SDR 79.4%이었고, 처리 소화가스량 대비 바이오메탄 생산율도 4SBR이 53.5%로 3SDR의 49.4%보다 높았다. 그러나 막 분리시설에 공급되는 가스 중 반송 가스의 비율은 4SBR이 56.5%로 3SDR 보다 두 배가량 컸으며, 이로 인해 최대 처리량에 있어서는 3SDR이 양호한 결과를 보였다. 따라서 소화가스 200 Nm3/day 이하는 4SBR, 240 Nm3/day 이상에서는 3SDR이 경제성이 좋은 것으로 판단되었다. 공정 운전변수들의 평균값 대비 운전 값들의 상대편차는 전반적으로 4SBR이 컸으며, 또한 주 운전조절 수단인 바이오메탄 인출압력 대비 주요 지표들의 상관관계에 있어서는 3SDR가 보다 직접적인 관계를 보여주었다.

메탄가스는 주요 온실가스 중 하나로 반추동물의 장내발효를 통해 발생하며, 이러한 경로의 메탄가스는 대한민국 축산부문 총 온실가스 발생량의 40% 이상을 차지한다. 이런 이유로 많은 연구자들은 반추동물에서 발생하는 메탄생성량을 줄이기 위한 시도를 계속해 왔다. 본 연구는 반추동물의 메탄발생량을 측정하기 위해 호흡대사챔버를 개발하고 호흡대사챔버의 정확성을 검증하기 위해 실시하였다. 호흡대사챔버는 25.4 m3 크기로 스테인리 스 플레이트로 내부를 완전히 밀폐하였다. 직경 Φ100의 공기 유입관과 배출관을 설치하였고, 공기 배출관에 에어모터를 설치하여 내부공기를 제거함과 동시에 유입관을 통해 배출된 만큼의 공기가 외부에서 유입되도록 하였다. 챔버 내 메탄가스 회수기능을 검증하기 위해 메탄표준가스 5L를 각 챔버에 주입하여 균일하게 확산시킨 후, 챔버 내부의 공기를 900 L/min의 속도로 제거하였다. 제거된 공기의 메탄가스 농도를 연속적으로 측정하여 주입된 메탄가스와 비교함으로써 회수율을 평가하였다. 챔버 내 표준가스는 평균 100분에 완전히 제거되었으며, 메탄가스의 회수율은 평균 109 ± 6.7%로 측정되었다. 호흡대사챔버의 실제 이용성을 평가하기 위해, 평균체중 581.9 ± 33.8 kg 의 한우 거세우 4두에게 비육후기 배합사료 9 kg과 볏짚 1 kg을 급여하며 메탄발생량을 측정하였다. 한우의 장내발효에 의한 메탄발생량은 평균 236.4 ± 105.44 L/day로 측정되었다. 본 연구에서 개발·검증한 호흡대사챔버는 국내 한우의 장내발효 메탄가스발생량 측정 시험에 적용 가능할 것이다.

본 연구에서는 국내외 저탄소 녹색성장을 위한 대안으로서 수소에너지와 그 이용 기술에 대한 관심이 높아지는 추세에 발맞춰 무탄소 연료인 수소를 LNG 의 주성분인 메탄, 메탄-프로판, 메탄-프로판-에탄 동축류 확산화염 내에 첨가하여 화염형상 및 연소생성물에 미치는 영향을 확인하였다. 상온상압 조건의 확산화염에 수소를 단계적으로 첨가하여 실제 생성되는 연소생성물의 변화 추이를 가스 분석기를 이용하여 실험적으로 관찰하였고 확산화염의 형상은 디지털카메라를 이용하여 단계적으로 관찰 하였다. 실험결과에서 확산화염에 수소를 첨가함에 따라 질소산화물의 생성량이 선형에 가깝게 증가하는 경향을 보였다. 이것은 수소의 상대적으로 높은 단열화염온도와 빠른 연소속도가 Thermal NOx의 생성을 촉진했기 때문이다. 반면 이산화탄소의 생성량은 감소하는 경향이 나타났는데 수소를 첨가함에 따라 메탄, 메탄-프로판, 메탄-에탄-프로판의 혼합 확산화염에 포함되어있는 전체 탄소비율이 줄어들어 이산화탄소의 생성량이 감소한 것이다. 이는 선박에서 LNG-수소의 혼합 연료사용으로 인해 온실가스인 이산화탄소를 저감할 수 있는 하나의 방안으로 고려될 수 있다는 것을 의미한다.