본 연구는 약용실물 수피 추출물을 이용하여 in vitro 반추위 발효성상 및 반추위 메탄 발생에 미치 는 영향을 알아보기 위해 수행되었다. 공시재료는 무궁화, 음나무, 팽나무, 두충 및 후박나무 추출물을 사용하였다. McDougall’s buffer와 반추위액을 2:1 비율로 혼합한 발효액을 티모시 0.3g과 식물 추출 물이 담긴 50mL serum bottle에 혐기상태로 20mL 분주한 뒤, 39℃에서 3, 6, 9, 12, 24, 48 및 72시 간 동안 발효하였다. 약용식물 수피 추출물을 첨가하였을 때 반추위 발효 성상(pH, 건물소화율, 암모니 아태 질소, 미생물 성장량)에는 영향을 미치지 않았다. 배양 6시간대에 두충 추출물 첨가구에서 acetate의 농도가 대조구에 비해 유의적(p<0.05)으로 낮고, 메탄의 기질인 이산화탄소의 발생량이 대조 구에 비해 유의적(p<0.05)으로 낮아 메탄 저감 효과를 기대하였으나 메탄 저감효과는 없었다. 메탄생성 박테리아인 Methanogen archaea의 경우 무궁화 추출물 첨가구를 제외한 전 추출물 첨가구에서 대조구 에 비해 유의적(p<0.05)으로 높았으나 메탄발생량에는 유의적(p<0.05)인 차이가 없었다. 추후 첨가 농 도를 달리하거나 flavonoid 함량을 측정하는 실험이 필요한 것으로 사료되며, 메탄생성박테리아를 감소 시키는 연구도 추가적으로 필요할 것으로 생각된다

매립지에서 발생되는 바이오 가스를 정제하여 고순도 메탄을 얻음으로써 높은 열량을 갖는 가스로 전환 시킬 수 있다. 이를 자동차 연료나 도시가스로 활용할 경우 경제적 효과가 매우 클 것으로 예상된다. 본 연구에서는 다양한 조건 의 공급기체 변화와 그에 따른 공정조건의 변화를 통해 최종 메탄농도 95%와 회수율 95%를 만족하는 3단 중공사막 모듈 재순환 공정에 대하여 메탄과 이산 화탄소 혼합기체 투과실험으로 얻은 메탄 분압의 함수로 나타낸 투과도를 이용하여 메탄농도 75%∼80%, 공급유량 30 L/min∼100 L/min, 공급압력 5 atm∼15 atm, 막면적 0.85 m2∼3.42 m2 으로 변화시켜 전산모사를 수행하였으며, 이러한 조건 변화들에 따른 메탄순도와 회수율의 변화를 전산모사 하고자 하였다.

메탄을 순도 95% 이상으로 분리, 회수하기 위하여 메탄에 대한 분리특성이 우수한 폴리설폰 중공사 분리막 모듈 을 2단으로 연결하고 재순환 흐름을 이용하여 회수율을 90% 이상으로 유지할 수 있도록 공정을 설계하였다. 이렇게 설계된 2단 공정을 통한 메탄 분리 거동 특성을 이론적으로 예측하기 위하여 Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어를 이용하여 수 치 해석하였다. 개발한 프로그램을 사용하여 수치 해석을 수행한 결과 공정 변수에 따라 최종 메탄의 농도 변화에 미치는 영향을 고찰할 수 있었다. 공급 기체 압력과 분리막 길이와 공급측 메탄 농도 증가, 유량이 감소함에 따라 최종 생산물 내 메탄 농도 증가를 관찰할 수 있었으며, 메탄의 회수율은 감소함을 알 수 있었다.

This study was conducted to investigate the effects of antiprotozoal plant extracts on in vitro ruminal fermentation and methane emission. Ruminal contents were collected from two ruminally-fistulated steers (Average BW: 450±30 kg) consuming 60% Timothy hay and 40% concentrate with free access to water and mineral block. Plant extracts, Lonicera japonica, Torreya nucifera, Zanthoxylum schinifolium, Poncirus trifoliate and Citrus junos, which have been known to have antiprotozoal and antiparasitic effects were added (5% of substrate) to the in vitro ruminal fermentation bottles containing the mixture of rumen fluid and McDougall’s buffer. The McDougall buffer (1000 ml) and ruminal inoculums (500 ml) were combined and 20 ml added to the 50 ml fermentation vessels containing 300 mg of substrate (DM basis). The fermentation vessels were placed in an incubator at 39°C for 3, 6, 9, 12, 24, 48 and 72 h with shaking. Plant extracts addition was decreased (p<0.05) acetate:propionate compared with control except with T. nucifera addition. Total gas production was increased (p<0.05), whereas methane emission was decreased (p<0.05) by all plant extracts compared with control at 12 h incubation. Methane emission at 24 h incubation was decreased for Lonicera japonica, Torreya nucifera, and Zanthoxylum schinifolium compared with control as well. In addition, methanogenic archaea was decreased (p<0.05) by all plant extracts at the 12 h incubation. These results indicate that the plant extracts may decrease methane emission by inhibiting methanogenesis without the decrease of total gas production in 12 h in vitro ruminal fermentation. Therefore, plant extracts which have the antiprotozoal effect may be promising feed additives for ruminants as a methane inhibitor

The objective of this study was to determine how feeding forage and concentrate separately (SF) or as a total mixed ration (TMR) affects enteric methane production of cattle. Six Holstein steers (203 ± 22.5 kg) were used in a 2 × 3 changeover design experiment. Experimental diets (TMR and SF) consisted of compound feed, timothy hay and soybean curd residue in a ratio of 40:48:12, respectively, and diets were fed at 10% of metabolic body weight, on an as-fed basis. There were no differences in dry matter intake and enteric methane production (g/d) between SF and TMR but the methane conversion rate (methane energy/GE intake) of TMR was significantly higher (p=0.05) than that of SF. The mean methane emission factor (kg/head/year) and conversion rate of the two treatments were 21.4 and 0.05, respectively. There was a strong relationship between metabolic body weight and enteric methane production (p<0.001). At the present time, further studies may be necessary in order to establish the effects of TMR and SF on enteric methane production.

This study was conducted to evaluate effects of supplementation of Bifidobacterium ruminantium on in vitro ruminal fermentation and methane production. Ruminal fermentation characteristics of Timothy hay (C1), whole barley (C2), Timothy hay + B. ruminantium (T1) and whole barley + B. ruminantium (T2) were evaluated at 0, 3, 6, 9, 12, 24 and 48 h incubation at 39℃. The amount of B. ruminantium culture added into T1 and T2 was 0.3 ml. The pH values ranged from 5.99 to 6.83 in all the treatments. Concentration of NH3-N of C2 and T2 was higher than C1 and T1 at 48 h (p<0.05). The total gas production of C2 and T2 was higher than C1 and T1 at 9 h (p<0.05). The total methane production of treatments with B. ruminantium was not significantly different at 24 and 48 h (p<0.05). Concentration of lactic acid was significantly different between both substrates (p<0.05). Therefore, B. ruminantium supplementation was determined to be insignificant in the in vitro ruminal fermentation and methane production, while a further study was required to investigate relation to lactic acid production with different forage sources.

폴리이미드는 높은 기계적 강도, 내열성 및 내화학성 등 많은 강점을 가지고 있음에도 불구하고 유기용제에 대한 낮은 용해성으로 인해 막을 제조할 경우 많은 제약을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 구조적으로 낮은 분자간 상호작 용 및 패킹을 가지는 지환족구조의 다이안하이라이드인 DOCDA 를 이용하여 용해성 폴리이미드를 합성하였다. FT-IR을 통해 합성이 성공적으로 이루어졌음을 확인하였고 용해성 평가를 통해 여러 가지 유기용매에 대한 향상된 용해성을 확인하였다. H2, CO2, CH4에 대한 투과특성평가 결과 상용화된 폴리이미드막 과 비슷한 성능을 나타내었고 특히, CO2/CH4, H2/CH4에 대해 높은 선택도를 나타내었다.

본 시험은 질산염함유 식물 추출물을 이용하여 in vitro 반추위 발효성상 및 반추위 메탄 발생에 미 치는 영향을 알아보기 위해 수행되었다. 공시재료는 감자, 당근, 배추, 상추 및 시금치 추출물을 사용하 였으며, 발효 기질은 2mm로 분쇄된 timothy 0.3g을 사용하였다. In vitro 실험은 조사료(timothy) 및 배합사료를 6:4의 비율로 급여한 반추위 cannnula가 시술된 한우 암소에서 채취하였다. 반추위액과 McDougall’s buffer를 1:2의 비율로 혼합한 발효액을 0.3g timothy와 식물 추출물이 담긴 50mL serum bottle에 혐기상태로 20mL 분주한 뒤, 39℃에서 9, 12, 24, 48시간 동안 발효하였다. pH는 발 효 시간이 증가함에 따라 점점 감소하며, 6.31~6.96으로 정상범위였다. 건물 소화율은 9시간 배추 추 출물구에서 유의적으로 낮았고, 암모니아 농도는 감자, 배추, 상추 추출물구에서 대조구에 비해 첨가구 에서 유의적으로(p<0.05) 낮았으며, 반추위 미생물 성장량은 발효 24시간대의 당근 추출물구에서 높았 다(p<0.05). Acetate와 propionate 농도는 대조구에 비해 첨가구에서 유의적으로 낮았으며(p<0.05) butyrate 농도는 첨가구간에 발효시간별로 각각 다른 양상을 보였다. 총 가스 발생량은 발효 12시간 및 24시간대에서 배추, 상추, 시금치 추출물구에서 유의적으로(p<0.05) 낮았으며, 메탄 발생량은 감자, 배 추, 시금치 추출물구가 대조구에 비해 유의적으로(p<0.05) 낮았고, 이산화탄소 발생량 또한 첨가구에 비해 대조구에서 유의적으로(p<0.05) 낮았다. 결과적으로 본 시험에 사용된 5종의 질산염 함유 식물 추 출물은 반추위 발효에 악영향을 미치지 않으면서 메탄저감 효과를 나타내었다. 특히 배추 추출물은 반 추위내 메탄발생을 저감시킬 수 있는 식물추출물로서 가능성이 높은 것으로 사료된다.

The validity of landfill gas models is an important problem considering that they are frequently used for landfill-site-related policy making and energy recovery planning. In this study, the Monte Carlo method was applied to an landfill gas generation model in order to enhance conformity. Results show that the relative mean deviation between measured data and modeled results (MD) decreased from 19.8% to 11.7% after applying the uncertainty range of Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) to the methane-generation potential and reaction constants. Additionally, when let reaction constant adjust derived errors from all other modeling components, such as model logic, gauging waste, and measured methane data, MD decreased to 6.6% and the disparity in total methane generation quantity to 2.1%.

폴리설폰 분리막을 이용한 바이오 메탄 가스 농축 특성을 수치 해석적 방법으로 분석하였다. Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어를 사용하여 분리막 모듈 2단 공정을 수치 해석하였다. 전산 모사 결과 다음과 같은 결과들을 얻을 수 있었다. 공급측 압력이 높고 분리막 면적이 넓고 공급 유량이 적고 공급 기체 내 메탄 몰분율이 낮을수록 메탄의 순도는 높아지고 회수율은 감소함을 알 수 있었다. 주어진 전형적인 메탄 공급 농도 0.5 몰분율 조건에서는 2단 공정으로는 메탄 순도 95%와 메탄 회수율 95%를 얻기 어려우므로 이와같은 목적을 충족시키기 위해서는 3단 공정으로 구성하거나 공급 기체 내의 메탄 순도를 어느 수준 높일 필요가 있을 것으로 판단된다.

매립지에서 발생되는 바이오 가스를 정제하여 고순도 메탄을 얻음으로써 높은 열량을 갖는 가스로 전환 시킬 수 있다. 이를 자동차 연료나 도시가스로 활용할 경우 경제적 효과가 매우 클 것으로 예상된다. 본 연구에서는 다양한 조건의 공급기체 변화와 그에 따른 공정조건의 변화를 통해 최종 메탄농도 95%와 회수율 95%를 만족하는 3단 중공사막 모듈 재순환 공정에 대하여 메탄과 이산화탄소 혼합기체 투과실험으로 얻은 메탄 분압의 함수로 나타낸 투과도를 이용하여 메탄농도 75%∼80%, 공급유량 30 L/min∼100 L/min, 공급압력 5 atm∼15 atm, 막면적 0.85 m²∼3.42 m²으로 변화시켜 전산모사를 수행하였으며, 이러한 조건 변화들에 따른 메탄순도와 회수율의 변화를 전산모사 하고자 하였다.

본 연구는 탄닌 함유 식물 추출물을 이용하여 in vitro 반추위 발효성상, 미생물 성장 및 메탄생성에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였다. 반추위액은 농후사료와 조사료(timothy)를 40:60의 비율로 급 여한 반추위 cannula가 시술된 한우 암소에서 채취하였다. 본 실험에 사용한 식물 추출물은 상수리나 무(Quercus acutissima), 밤나무(Castanea crenata), 참가시나무(Quercus salicina), 졸참나무 (Quercus serrata) 그리고 떡갈나무(Quercus dentata)를 사용하였으며, 식물 추출물은 한국식물추출물 은행에서 분양받아 사용하였다. 반추위액과 McDougall buffer를 1:2의 비율로 혼합한 배양액을 0.3g timothy와 식물 추출물(기질의 5%)이 담긴 50mL serum bottle에 혐기상태로 15mL를 분주하였다. Serum bottle은 39℃, 120rpm으로 3, 6, 9, 12, 24, 48 및 72시간 동안 배양하였다. 본 실험 결과 배 양 시간이 지날수록 pH는 점점 감소하였으며, 정상범위에 포함되었다. 건물소화율은 대조구에 비해 첨 가구에서 유의적(p<0.05)으로 낮았다. 암모니아, 총 가스 생산량 및 이산화탄소 발생량은 대조구에 비 해 첨가구에서 유의적(p<0.05)으로 차이가 없었으나, 24시간 메탄 발생량은 대조구에 비해 전 첨가구에 서 유의적(p<0.05)으로 낮았다. 미생물 성장량은 첨가구에 따라 각각 다른 양상을 나타내었고, acetic acid 및 propionic acid는 대조구에 비해 첨가구에서 유의적(p<0.05)으로 낮았다. Real-Time PCR에서 섬유소 박테리아(R. albus, R. flavefaciens) 및 메탄 생성균(Ciliate associated methanogen)은 대조 군에 비해 유의적(p<0.05)으로 감소하였다. 결과적으로 본 실험에 사용한 탄닌 함유 식물 추출물 5종 모두 반추위 발효에 영향을 미치지 않으며, 메탄저감 효과를 나타내었다. 특히 상수리나무에서 반추위 발효성상에 악영향을 미치지 않으며 메탄 발생을 저감하는 식물 추출물로 적합하다고 생각된다.

온실가스로 인한 지구 온난화 현상이 기후 변화를 초래하고 있기 때문에 메탄과 이산화탄소 감축에 대한 저감 기술이 절실하다. 바이오가스는 음식물쓰레기 처리장, 축산분뇨처리장, 등에서 발생하는데, 본 연구는 음식물쓰레기처리장에서 바이오가스를 분리정제 하기 위해 제습, 탈황, 탈실록산 처리된 바이오가스를 막분리 공정으로 운전하였고, 유량, 압력, 막 면적에 변화에 따른 공정개선으로 98% 이상의 고순도 메탄가스와 90% 이상의 회수율을 만족하는 결과를 얻었다.

전세계적으로 화석연료의 과다한 사용으로 인한 지구온난화 및 고유가 시대에 직면하고 있다. 이에 따라 세계 각국은 신재생에너지 개발 및 적용을 통해 지구온난화문제와 에너지 자립화를 위한 노력을 기울이고 있다. 바이오 메탄은 실현 가능성이 가장 높은 분야의 하나로, 대부분 음식물 쓰레기 처리장, 매립지, 축산폐수 및 하폐수 처리시설에서 혐기성소화공정을 통해 얻어진다. 발생된 메탄가스를 정제하여 고순도로 이용하는 기술은 설치비가 저렴하고 운전이 편리하여 유럽을 비롯한 전세계에서 상용화되어 왔으며 IEA 자료에 의하면 고순도화 플랜트의 설치사례가 2011년 이후 급격히 증가되었다. 본 발표에서는 전세계 정제플랜트의 시장규모, 국내외 기술현황, 화학연구원에서 개발중인 분리막 정제기술의 연구를 소개하고자 한다.

국내에서 생산되는 바이오가스는 경제적 가치를 창출하지 못하고 있어 활용 방안 확대를 위한 고효율의 바이오가스 정제 및 메탄 농축시스템 개발이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 바이오매스 기반의 바이오가스를 도시가스로 공급하기 위한 최적의 정제 및 메탄 농축시스템 개발을 목적으로 하였다. 농축 공법으로는 멤브레인 공법이 최적의 결과를 도출하였고 다단 멤브레인 공법별 비교분석을 통하여 상황별 최적의 시스템을 개발하였다.

본 연구는 long-chain fatty acids 첨가 시 발효 48 h 에 in vitro 반추위 발효와 메탄 생성에 미치는 영향을 구명하고자 수행하였다. 반추위액은 외과적 방법으로 누관이 장착된 홀스타인에서 채취하였으며, 공시축의 사양관리는 조사료와 농후사료 6:4 비율로 하였다. 60 mL serum bottle 에 buffer 10 mL, 티모시 0.3 g, 위액 5 mL 를 각각 넣고 fatty acids(stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid ; 0.001%/15 mL)를 첨가한 뒤 발효시간대별(3, 6, 12, 24, 36 및 48 h)로 5 처리 3 반복 수행하였다. 발효종료시간인 48 h 에서 pH 는 oleic acid 와 linoleic acid 는 대조구에 비해 유의적(p<0.05)으로 높게 측정되었다. 48 h 에 총가스 발생량은 stearic acid 가 유의적(p<0.05)으로 높게 측정되었고 메탄 발생량은 arachidonic acid 에서 유의적(p<0.05)으로 높게 측정되었다. 건물 소화율은 발효 36 h 에서 linoleic acid 가 다른 처리구에 비해 높았으나, 발효 48 h 에서는 처리구간 유의차가 없었다. 휘발성 지방산 농도와 butyric acid 는 발효 3 h, 12 h 에서 long-chain fatty acid 처리구가 대조구에 비해서 유의적(p<0.05)으로 높게 나타났다. 3 h, 12 h 에서 acetic acid는 linoleic acid, linolenic acid 가 다른 처리구보다 유의적(p<0.05)으로 높게 나타났고, propionic acid 는 stearic acid, oleic acid 에서 다른 처리구에 비해 유의적(p<0.05)으로 높게 측정되었다. Protozoa 의 생존 수와 사멸 수는 처리구간의 차이를 나타내지 않았다. Bacteria 는 linolenic acid 와 arachidonic acid 가 다른 처리구에 비해 유의적(p<0.05)으로 높았다. Fungi 는 oleic acid 가 linoleic acid 를 제외한 나머지 처리구에서 유의적(p<0.05)으로 높게 측정되었다. 본 연구의 결과에 의해 발효 48 h 에 0.001%의 oleic acid 와 linoleic acid 의 첨가는 메탄 발생량을 감소시키는데 효과적이라는 것을 알 수 있었다.

Landfills are nettlesome sources of malodorous gases as well as methane that has the second largest radiative forcing of long residence-greenhouse gases, followed carbon dioxide. Because methane and malodorous gases are simultaneously emitted in landfills, investigation of whether or not methane and malodorous gases affect each other’s degradation is important. Amines such as monomethylamine(MMA), dimethylamine(DMA) and trimethylamine(TMA) are representative malodorous gases from landfills. In this study, the effect of amines on the bio-oxidation of methane was evaluated using a methane-oxidizing consortium where the dominant bacteria were Methylocystis spp. Amines inhibited the methane oxidation by the consortium, and the inhibition effect increased in the order of TMA > DMA > MMA. Methane oxidation rates in the consortium decreased with increasing amine/methane ratio(mol/mol). These results can be used to design and optimize the biological processes for simultaneous removal of methane and malodorous gases.

Emission reduction of CH4 (methane gas) from rice paddy soil is a very important measure for climate change mitigation in agricultural sector. In this study, we investigated the changes in crop yield and CH4 emissions in response to application of biochar and fertilizers. The experimental site is located in Hwasung, Kyunggido and experimental design is the split-plot method with three replicates. Treatments included rice straw (RS) and biochar (BC) amendments nested with the conventional NPK fertilizer (NPK) and slow release fertilizer (SRF). Control was also prepared with the soil with the conventional NPK fertilization with no amendment. Measurement of CH4 emission was conducted during the growing season of 2014 using a dynamic chamber method. The results showed that application of rice straw increased daily CH4 emission rate by 15%, while application of biochar reduced daily CH4 emission rate by 38%. When we combined biochar application with slow release fertilizer, CH4 emission was reduced by 45%. Further, the crop yield was also increased in all treatments compared with the control except for the treatment of rice straw application with slow release fertilizer. Overall results imply that biochar amendment to agricultural soil can be an effective strategy to decrease annual CH4 emission with no reduction in crop yield.

본 연구는 다양한 사료들을 유지수준에서 섭취한 한우 암소 경산우의 에너지 대사 시험의 결과로 부터 섭취에너지 균형과 메탄배출계수를 구하였다. 오차드그라스(orchard grass) 위주의 혼합목건초 섭취 7두, 혼합목건초의 30~50% 를 볏짚으로 대체한 12두, 혼합목건초와 볏짚에 밀기울 (wheat bran) 1 kg 추가급여한 6두, 총 25 개체의 대사실험 성적을 분석하였다. 실험축은 10일간 대사틀에서 개체별로 각각의 실험사료 적응 및 7일간 분 뇨 시료채취 후, indirect respiratory chamber 1대에 교대로 수용되어 1일간 호흡대사 실험이 이루어졌다. 혼합목건초 단독 급여구와 비교하여 나머지 두 처리구의 평균 건물섭취량은 약 11%, 15% 높았으나 통계적인 유의성은 없었고, gross energy (GE) 섭취량도 차이가 없었다. 총 섭취에너지 중 메탄으로 손실된 에너지 비율인 메탄전변율(methane conversion rate, Ym)과 메탄배출계수(emission factor, kg/head/year)도 각각 0.055~0.062 (평균 0.058)와 33.6~38.6(평균 35.2) 범위로 처리간 유의성이 없었다. 본 실험에서는 혼합목건초를 볏짚으로 대체하거나 또는 밀기울 추가급여에 의한 메탄발생량 차이가 없었으나, 메탄발생량을 줄일 수 있는 것으로 알려진 양질 조사료 급여효과 연구는 축산현장의 온실가스 감축 사업 참여가 가능한 분야이기 때문에 추가 연구들을 통해 시급히 증명되어져야 된다고 판단된다.