본 연구에서는 중공사형 지지체막을 폴리술폰(polysulfone, PSf) 고분자를 이용하여 비용매 상분리법(non solvent induced phase separation, NIPS)에 의해 제조하였다. 제조된 중공사 지지체막을 PDMS와 Pebax를 코팅하여 중공사형 복합막 을 제조하고 CO2, H2, O2 그리고 N2에 대한 순수 투과도(permeance)와 선택도를 측정하였다. 제조된 복합막 모듈 중에서 선 택도(CO2/H2)가 가장 높은 모듈을 선정하여 모사가스를 사용하여 스테이지컷(stage cut, SC)의 변화에 따라 분리성능을 측정 하였다. 이때 사용된 모사가스는 PSA에서 버려지는 off gas의 농도인 CO2 70% : H2 30%인 것을 사용하였다. 1단 실험에서 는 H2 농도 약 60%, H2 회수율 12%의 값을 얻을 수 있었다. 낮은 H2 농도와 회수율을 극복하기 위해 2단 직렬 테스트를 수 행하였으며, 이를 통해 H2 농도 약 70%, H2 회수율 70%를 달성할 수 있었으며, 이를 통해 CO2/H2 분리에 대하여 분리 공정 구성을 도출할 수 있었다.

멤브레인 드라이어는 일부의 공기와 수증기만을 상변화 없이 회수하는 기술로서 건조공정에 적용할 경우 타 제습기술 대비하여 폐열회수율을 높이고 에너지 사용율을 저감할 수 있는 기술이다. 멤브레인 드라이어의 성능은 기체분리막 의 특징에 따라 크게 달라지는데, 기체분리막은 선택도와 투과도에 Trade-off관 계가 있어 선택도가 높아지면 투과도가 낮아진다. 따라서 본 연구에서는 건조공 정에 멤브레인 드라이어를 적용하기 위한 기초 테스트로 선택도가 다른 2종의 막을 선정하여 멤브레인 드라이어의 성능을 관찰하였다. 그 결과, 선택도가 높 은 기체분리막을 사용한 경우 에어 회수율은 증가하였지만 수분제거 성능은 하락하였다. 따라서 건조공정에 적용하기 위해선 적절한 선택도를 가진 기체분리 막을 선택해야 한다.

미국 알래스카주 Anchorage 지진공원과 Denali cantwell 토양에서 분리된 Bacillus thuringiensis(이하 B.t) 균주에서 나방류 해충에 살충활성을 나타내는 새로운 균주 를 선발하였다. B.t는 친환경농업에서 주요 작물보호 농자재로 사용되는 생물농약 으로 곤충병원성세균이다. δ-내독소는 곤충이 섭식할 때에 중장세포막에 결합하 여 이를 파괴하여 영양분의 흡수를 제한하여 치사에 이르게 한다. 선발한 균주의 내 독소 단백질을 위상차현미경으로 관찰한 결과 spore와 crystal 형태를 확인하였다. 난방제 해충인 담배거세미나방(Spodoptera litura), 파밤나방(Spodoptera exigua), 배추좀나방(Plutella xylostella)에 대해 다른 균주와 비교 검토하였다. 단백질 패턴 분석과 담배거세미나방(S. litura), 파밤나방(S. exigua) 중장액을 처리하였을 때 분 해억제정도를 보기위한 SDS-PAGE를 수행하였다. SDS-PAGE의 단백질 패턴 분 석 결과로 plasmid DNA 전기영동을 하여 패턴의 차이를 분석하였다. 또한, 균주에 서 Cry1 내독소 유전자가 존재하는 것을 확인하기 위하여 PCR을 수행하였다.

곤충의 장내세균은 곤충 내에서 곤충의 소화, 발육, 번식, 생존 등 여러가지 역할 을 하는 것으로 밝혀져 있다. 특히, 여러 물질을 분해하는 물질을 분비하거나 항생물 질을 분비하기도 한다. 콩풍뎅이(Popillia mutans)에서 Pseudomonas aeruginosa외 에 4종의 균주가 확인되었으며 이 균주들을 Alternaria solani, Botrytis cinera, Colletotrichum gloeosporioides, Fusarium oxysporum, Phytophthora capsici, Rhizoctonia solani 6종의 병원균과 함께 PDA배지에서 대치배양하여 항균활성을 본 결과, Ps. aeruginosa균주가 A. solani, B. cinera, C. gloeosporioides, F. oxysporum, P. capsici 5종의 병원균 모두에 항균활성을 갖는 것으로 나타났다. 특히, B. cinera 와 P. capsici에 대해 비교적 높은 항균활성을 갖는 것을 볼 수 있었다.

나비목 유충의 소화효소중 Serine protease인 trypsin은 단백질 가수분해과정에 서 주요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으나 protease의 지속적인 가수분해결과 독소 단백질의 불화성화를 초래하여 살충활성을 낮춘다고 보고되어 있다. 이 전 연 구에서 Bacillus thuringiensis(이하 B,thuringiensis) subsp. kurstaki KB100균주는 protease inhibitor인 tannic acid와 혼합처리 함으로써 파밤나방의 살충활성에 상승 효과를 나타냈다. 이에 대한 원인을 구명하고자 나비목 유충 중장속 소화액의 다양 한 Protease와 균주특이성에 초점을 두고 실험을 수행하였다. 균주의 특이성을 알아보기 위해서실험실 보관 균주 6종과 기준균주인 B. thuringiensis susp. kurstaki HD-1을 선발하여 총 7종의 균주에 각각 tannic acid를 농도별로 처리하여 생물검정을 실시하였다. B. thuringiensis KB100균주는 40mM tannic acid농도로 혼합처리 했을 때 상승효과를 나타낸 반면 다른 균주는 영향을 끼치지 않았다. 생물검정 결과를 토대로 나비목 유충의 소화효소 중 Serine protease의 활성을 알아보기 위해 protease 특이적 기질을 사용하여 tannic acid가 어떤 종류의 protease activity를 낮추는지 실험을 수행 하였다.

Bacillus thuringiensis(이하 B.t)는 곤충병원성세균으로 친환경농업에서 주요 작물보호 농자재로 사용되는 생물농약 중 하나이다. B.t는 그람양성의 호기성이며, spore와 crystal를 형성하고 포자 형성기에는 균체 내에 δ-내독소라는 독소단백질 을 생성한다. 딱정벌레목인 청동풍뎅이의 사체로부터 분리된 CAB530균주와 영 동 토양에서 분리된 CAB564균주는 나비목 해충에 살충활성을 나타내는 것을 확 인하였다. 위의 균주와 기존에 연구된 KB098, KB099, KB100을 비교하기 위해 실 내에서 누대 사육한 담배거세미나방(Spodoptera litura), 배추좀나방(Plutella xylostella), 파밤나방(Spodoptera exigua), 파리목(Diptera) 해충에 대해 생물검정 을 수행하였다. 단백질 패턴 분석과 담배거세미나방(S. litura), 파밤나방(S. exigua) 중장액을 처리하였을 때 분해억제정도를 보기위한 SDS-PAGE를 수행하 였다. SDS-PAGE의 단백질 패턴 분석 결과로 plasmid DNA 전기영동을 하여 패턴 의 차이를 분석하였다. CAB530균주와 CAB564균주의 내독소 유전자의 Cry형 유 전자를 동정하기 위하여 PCR을 수행할 계획이다.

RNA interference(RNAi)는 살아있는 세포에서 유전자의 표현력을 제어하는 방 법이다. 키틴을 분해하는 Chitinase는 곤충의 탈피에 관여하여 오래된 큐티클의 소 화 재흡수에 도움을 주는 효소이다. Chitinase를 이용하여 RNA interference 효과 를 보기 위해 담배거세미나방으로부터 RNA를 추출하였다. RNA 추출은 담배거 세미나방의 번데기, 번데기 직전의 유충, 5령 유충, 5령 유충의 외피로부터 각각 실 시하였다. RNA 추출물을 주형으로 cDNA를 합성하였고, 시퀀스 분석 결과 담배 거세미나방의 Chitinase의 크기는 약 610bp였다. 추후 담배거세미나방 Chitinase 의 dsRNA 합성과 생물검정을 통해 RNAi 효과를 확인하고자 한다.

곤충병원성세균 Bacillus thuringiensis(이하 B.t)는 친환경농업에서 주요 작물 보호농자재로 사용되는 생물농약 중의 하나이다. B.t는 그람양성세균이며 포자와 crystal을 형성하고 parasporal inclusion을 형성하며 포자형성기에는 균체 내에 δ-내독소라는 독소단백질을 생성한다. δ-내독소는 곤충이 섭식할 때에 중장세포막에 결합하여 이를 파괴하여 영양분의 흡수를 제한하여 치사에 이르게 한다. 본 연구에서는 기존의 B.t제제에 전혀 노출되지 않은 지역으로 추정되는 충북 영동과 옥천 지역의 산과 강 주변에서 채취한 총 43개의 토양샘플로부터 나방류 해충에 대한 살충활성이 우수한 새로운 B.t를 분리 선발하였다. 토양희석액을 nutrient agar plate에 고르게 도말한 후, 27℃에서 3~4일간 배양하고, 형성된 colony들 중에서 배양특성이 B.t와 유사한 74개의 colony를 선발하였다. 위상차현미경으로 포자형성과 crystal의 형태를 확인하는 과정에서 내독소 단백질 결정체를 형성하는 12개의 B.t를 확보하였고 이들 가운데에서 파밤나방에 대한 살충활성을 보이는 균주를 선발하였다.

이전 연구에서 protease inhibitor중의 하나인 tannic acid와 파밤나방에 활성이 높은 7 종의 Bacillus thuringiensis에 각각 혼합 처리하여 파밤나방에 살충활성을 실험한 결과, B. thuringiensis subsp. kurstaki KB100에서만 뚜렷한 상승효과를 보였고 tannic acid가 중장액의 protease중 trypsin의 활성을 가장 잘 억제하는 결과를 보였다. 이를 바탕으로 파밤나방 중장액과 trypsin에 대한 tannic acid와 B. thuringiensis strains와의 특성을 비교하고자 파밤나방 중장액 또는 trypsin과 40mM tannic acid를 섞어 반응시킨 후, 7 종의 B. thuringiensis strains parasporal inclusion에 처리하여 단백질의 분해억제 정도를 알아보기 위해 SDS-PAGE를 수행하였다. 그 결과 모든 7 균주의 parasporal inclusion이 약 133kDa크기의 단백질밴드를 나타내는 것으로 보아 분해가 억제된 것을 확인하였다. 반면에 파밤나방 중장액과의 반응에서는 뚜렷한 분해억제 정도를 보인 균은 KB100균주뿐이었다. 그 이외의 6 균주의 parasporal inclusion에서는 약 60~70kDa크기의 단백질밴드를 나타내 중장액에 의해 분해되는 것을 알 수 있다. 따라서 tannic acid는 파밤나방 중장액의 trypsin의 활성을 억제한다고 할 수 있다. 또한. B. thuringiensis KB100균주의 경우에는 다른 6 종의 균주들과는 달리 parasporal inclusion이 tannic acid에 특이적으로 분해가 더욱 억제되어 약 133kDa의 단백질 밴드를 나타낸 것으로 사료된다.

곤충병원성세균의 Bacillus thuringiensis(이하 B.t)는 친환경농업의 주요 농자재로 사용되는 생물농약 중의 하나이다. B.t는 그람양성세균이며 spore, crystal를 형성하고 parasporal inclusion를 형성을 한다. 포자 형성기에는 균체 내에 δ-내독소라는 독소단백질을 생성한다. δ-내독소는 곤충이 섭식 시 중장세포막에 binding 된 후 중장을 파괴하여 치사에 이르게 한다. 본 연구에서는 경상북도 김천 지역의 밭과 과수원 토양으로부터 총 8곳에서 sample을 채취하여 살충활성이 우수한 B.t를 분리 선발하고자 하였다. 토양희석액을 nutrient agar plate에 고르게 도말한 후 27℃에서 3~4일간 배양한 후 형성된 colony들 중에서 배양특성이 B.t와 유사한 80개의 colony를 선발하였다. 위상차현미경으로 spore형성과 crystal의 형태를 확인하는 과정에서 내독소 단백질 결정체를 형성하는 16개의 B.t를 확보할 수 있었고, 그중bipyramial형 15개와 irregular형 1개가 확인되었다. 분리선발된 16개 균주의 살충활성을 확인하기 위해, 실내 누대 사육한 나비목 담배거세미나방(Spodoptera litura)에 실험한 결과, 높은 사충율을 나타냈다. 추후에 나비목 파밤나방(Spodoptera exgua)에 대한 살충활성을 확인한 후 SDS-PAGE를 통하여 단백질패턴을 분석할 계획이다.

Bacillus thuringiensis(이하 B. thuringiensis) subsp. kurstaki KB100은 protease inhibitor중의 하나인 tannic acid를 혼합처리 함으로서 파밤나방의 살충활성에 상승효과를 가져왔다. 이를 바탕으로 tannic acid가 B. thuringiensis균주 특이성을 나타내는지 확인하기 위해, 국내 토양으로부터 분리하여 실험실에 보관중인 B. thuringiensis중 파밤나방에 높은 살충활성을 보이는 6개의 균주와 기준균주인 B. thuringiensis subsp. kurstaki HD-1을 선발하여 총 7종의 균주에 각각 tannic acid를 농도별로 처리하여 2령 파밤나방에 대해 생물검정을 실시하였다. 또한 선발된 7개의 균주들의 살충성단백질의 패턴과 파밤나방 중장액에 대한 tannic acid의 단백질분해 저해정도를 알아보기 위해 SDS-PAGE를 수행하였다. B. thuringiensis KB100은 tannic acid의 농도를 높일수록 사충이 증가하다가 80mM농도에서 낮아지는 반면에 B. thuringiensis KB098은 tannic acid의 농도를 높일수록 오히려 사충률의 감소를 보였고, 이외 5개 균주는 tannic acid의 농도와 상관없이 뚜렷한 사충률의 변화를 보이지 않았다. 각 균주의 Parasporal inclusion에 tannic acid를 처리하여 파밤나방 중장액에 반응시켜 parasporal inclusion의 분해정도를 SDS-PAGE로 확인한 결과, 133kDa크기의 단백질밴드를 나타내는 각각의 균주가 생성한 parasporal inclusion은 tannic acid처리 농도에 따라 살충활성을 나타내는 70~60kDa단백질크기로의 분해정도가 각각 다른 것으로 나타났다. 이는 Tannic acid가 B. thuringiensis균주에 따른 특이적인 효과를 나타낼 수 있는 가능성을 보여준다.

Bacillus thuringiensis subsp. aizawai KB098 (이하 KB098 균주)은 파밤나방에 높은 살충 활성을 보인다. 해충에 살충 활성을 나타내는 내독소 단백질은 cry gene에 의해 발현이 되는데 cry gene은 주로 Bacillus thuringiensis의 plasmid DNA 상에 존재한다. KB098의 plasmid DNA를 추출하여 PCR을 수행한 결과, Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1C, Cry1D 총 4개의 cry gene을 가지고 있는 것으로 확인되었다. KBM-1은 KB098균주를 curing한 mutant 균주로, KB098균주를 42℃조건에서 48시간 배양하고, UV를 조사하여 확보하였다. KBM-1의 plasmid DNA를 PCR한 결과 KB098에서처럼 Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1C, Cry1D의 cry gene이 증폭됨을 알 수 있었다. KBM-1은 KB098처럼 crystal을 암호화하는 plasmid DNA를 가지며, cry gene을 보유하고 있다. 반면 KB098과는 달리 KBM-1 균주는 내독소 단백질을 생성하지 못하며 파밤나방의 생물 활성 검정에서 독성을 나타내지 않았다. 이러한 원인을 밝히고자 KBM-1 plasmid DNA의 특정 cry gene의 PCR 결과, 증폭된 cry 유전자 내에서 염기서열의 변화에 기인할 것이란 가정하에, KB098과 KBM-1 균주의 특정 plasmid DNA 상에서 증폭된 cry gene의 염기서열을 비교분석 할 것이다. 이를 통해 crystal 형성에 관여하는 유전자의 변이 유무를 확인할 계획이다.

곤충의 장내 공생미생물은 곤충의 소화, 발육, 생존, 번식, 필수성분의 합성 등의 특수한 역할에 영향을 미치는 것으로 밝혀져 있다. 최근에는 여러 가지 물질을 분해하는 미생물을 이용하여 분해산물과 그 이용 방법을 개발해 다양한 분야에서 유용하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 포식성 곤충이며 진딧물의 생물학적 방제인자로 가장 많이 사용되고 있는 무당벌레(Harmonia axyridis)의 장내에 서식하고 있는 미생물의 분리 및 동정을 통해 무당벌레 장내미생물의 종류 및 분리된 장내미생물들의 casein, cellulose, chitin, lignin 분해능력을 확인하여 특정 분해능력을 가진 미생물을 선발하고자 하였다. 무당벌레 유충과 성충의 소화기관을 채취하고 마쇄하여 NA배지에서 배양한 후 장내세균의 분리 및 동정한 결과, Arthrobacter속 외 35균주가 확인 되었으며, 분리된 35개 중 10균주를 casein, cellulose, chitin, lignin을 첨가한 각각의 배지에서 배양하였다. 먹이로 공급된 무테두리진딧물 역시 마쇄하여 장내 미생물을 확인하였는데, Staphylococcus sciuri 를 포함한 5균주가 무당벌레에서와 동일하게 확인되었다. 무당벌레의 장내미생물을 casein, chitin, cellulose, lignin 첨가 배지에 배양한 결과 casein을 분해하는 3균주, chitin을 분해하는 2균주가 확인되었으며, cellulose와 lignin을 분해하는 균주는 확인 할 수 없었다.

나비목유충 소화액의 다양한 Protease는 Bacillus thuringiensis(이하 B. thuringiensis)가 생성한 protoxin의 활성을 결정하는데 가장 중요한 소화효소로 알려져 있다. 나비목유충의 소화효소 중 Serine protease인 trypsin은 단백질 가수분해과정에 주요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 Protease의 지속적인 가수분해결과 독소 단백질의 불활성화를 초래하여 B. thuringiensis의 살충활성에 부정적인 영향을 초래할 수 있다. 이전 실험에서도 Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki KB100과 protease inhibitor중의 하나인 tannic acid를 혼합하여 중장액에 처리하였을 때, 파밤나방에 대한 살충활성이 높아진 원인으로 protease activity의 감소를 예상할 수 있었다. 따라서 본 실험은 다양한 Protease가 있는 중장액에 protease 특이적기질로 tannic acid가 어떤 종류의 protease activity를 낮추는지 확인하고자 하였다. 파밤나방 중장액과 농도별(10, 20, 40, 80mM) Tannic acid와의 protease activity를 측정 한 결과 tannic acid의 농도가 높아 질 수 록 protease activity(%control)는 각각 83.1±2.1, 77.6±1.6, 68.0±0.4, 40.1±2.2로 감소됨을 확인 하였다. 파밤나방 중장액과 serine(azocasein), trypsin(BApNA, BPVApNA), chymotrypsin(BTpNA, SAAPPpNA, AAVApNA), elastase(SAAApNA, SAAPLpNA) 와의 기질 반응을 분석 한 결과 trypsin 기질에서 protease activity가 높음을 확인 하였다. 추후 연구에서 파밤나방 중장액과 Tannic acid를 반응 시킨 후 기질과의 protease activity를 측정 하고 zymogram을 통해 protease 활성 부분을 연구 할 것 이다.

In this study, the low-temperature vacuum swing adsorption (low temp. VSA) process was applied to the activated carbon adsorption tower for treatment of volatile organic compounds (VOCs) to extend the replacement period of the adsorbent and to solve the difficulties of operation management. A practical application study was performed based on continuous operation in the field. The VSA process removes the adsorbate by reducing the pressure at a relatively low temperature (90℃ or less) to compensate for the disadvantages of the conventional thermal swing adsorption (TSA) process. A pilot scale VSA process with a size of 30 m and 2 min−1 was applied to the small scale painting plant, which is the main source of VOCs, and subject to 100 adsorption/desorption cycles. After the sampling of activated carbon every 20 cycles, the specific surface area and derivative thermogravimetric analysis (DTA) analysis were investigated to analyze the change of activated carbon characteristics with increasing cycles. During 100 continuous cycles, toluene gas was arbitrarily supplied to the pilot VSA process to compare toluene adsorption capacity with respect to raw activated carbon. More than 99% of the VOCs emitted from the paint plant were adsorbed and removed during the operation of the VSA process. The increase in cycle did not affect the specific surface area and micropores of activated carbon. However, the physical adsorption amount of the non-desorbed adsorbate remaining in the micropores tends to increase; therefore, it is considered that the effective adsorption amount decreases as the number of regeneration increases. As a result of the toluene adsorption test of the pilot plant after 100 consecutive cycles, 91% removal efficiency relative to the raw activated carbon was maintained. Thus, stable application of low-temperature VSA equipment is feasible in field application.

휘발성 유기화합물(VOCs)은 유기용매를 주로 사용하는 산업공정에서 배출되는 일반적인 대기오염물질 중 하나로 그 물질 자체가 독성 및 발암성을 지니기도 하고 오존 생성의 전구체로 작용하기도 하여 인체 건강과 환경에 부정적인 영향을 주고 있다. 또한 최근 초미세먼지 2차생성에 기여하고 있음이 알려짐에 따라 VOCs 저감에 대한 국제적인 관심은 더욱 높아지고 있는 실정이다. 중소규모 사업장에서는 VOCs 처리를 위해 주로 활성탄 흡착탑을 이용하고 있으며 활성탄의 짧은 파과점으로 일정기간 사용 후 교체가 필요하지만, 교체 비용 부담에 따른 적절한 유지관리가 미흡하여 VOCs가 직접 대기로 방출되는 문제가 발생되고 있다. 따라서 본 연구에서는 활성탄 파과 후 현장에서 재생이 가능한 흡탈착 공정에 대하여 연구를 수행하였다. 기존 재생 공정인 열탈착(TSA) 공정은 에너지 비용이 많이 소요되며 수분 또는 고온 가스를 사용해야하므로 재생 시간이 길고 부대시설이 필요한 단점이 있어 현장에서 흡착 후 직접 재생하기에는 다소 무리가 따른다. 저온 감압탈착(VSA) 공정은 상대적으로 저온(80∼90℃)에서 진공펌프를 이용하여 탈착하는 방식으로 감압시에 VOCs가 휘발하는 온도가 낮아지므로 상대적으로 낮은 온도에서 탈착이 가능하다. 이에 따라 현장에서 자체재생 가능한 탈착 방법으로 저온 VSA 기술을 적용하였으며, 30 CMM급 흡탈착 시스템을 제작하여 실제 도장 공장의 배출가스에 대한 현장 적용성 연구를 수행하였다. 또한 저온 VSA 공정을 통해 배출되는 탈착가스는 재생시 캐리어가스 유량이 상대적으로 적어 고농도로 배출되므로 회수하여 유기용매로 재활용할 경우 원료 절감에 따른 경제적 효과가 매우 크다. 따라서 VOCs를 회수하기 위한 방법으로 기액 접촉 효율이 높은 용매 직접접촉식 응축 방식을 적용하였으며, 30 LPM 직접접촉식 회수장치를 제작하고 실 탈착가스를 이용한 회수실험을 수행함으로써 본 기술에 대한 현장 적용 가능성에 대하여 평가해보고자 하였다.

도시에서 발생되는 생활폐기물을 효과적으로 관리하기 위한 방안으로 폐자원에너지화에 대한 관심이 집중되고 있다. 기존의 도시형 생활폐기물 처리방식은 매립을 통해 관리하였으며 현재까지도 집중적인 관리대상이다. 특히 매립지 인근 주민의 생활환경에 직접적인 영향을 미치며, 폐기물 매립으로 인해 발생되는 매립가스는 온실가스 발생의 주요 원인으로 작용하고 있기 때문에 이에 대한 효과적인 관리계획이 필요한 실정이다. 또한 도시의 인구 밀도의 증가로 인해 매립에 의한 폐기물 관리는 더 이상 효과적인 처리방법이 아니기 때문에 지속가능한 도시형 생활폐기물 관리가 필요하다. 폐기물을 유용자원으로 전환을 위해서는 폐기물의 발생 단계에서부터 운송, 취급 및 저장 그리고 관리방안까지 최적의 활용계획을 세워야 한다. 이에 따라 본 연구에서는 폐기물을 유용자원으로 효과적인 관리 시스템을 계획하기 위해 선형정수계획법을 도입하여, 도시단위에서 발생하는 폐기물의 종류 및 발생량 그리고 처리방법에 대한 통계자료와 폐기물의 성분분석과 발열량의 실측분석을 통해 최적화 계획을 실시하였다. 최적화 설계는 선형계획법을 통해 폐기물 처리기술에 대한 기술투자비, 온실가스 감축효과 등을 목적함수(Objective function)로 두어, 해당지역에서의 에너지 사용현황과 온실가스 발생량을 정량화하여 폐기물의 에너지전환계획에 따른 효과를 분석하였다. 제시된 방법론은 매립의 대안으로 도시형 생활폐기물을 다양한 유용자원으로 전환 방안을 소개함으로써 폐자원에너지화 활성화에 기여하고자 하였다.

수열탄화 기술은 고온에서 반응이 발생하는 열분해 탄화기술의 단점을 보완하기 위한 방법으로 일정 온도조건(150~200oC)와 고압(10~20 kg/cm²)의 증기를 이용해 슬러지 내 미생물의 세포벽을 파괴함으로서 탈수성을 향상시키고 고액분리를 통해 액체생성물의 가용화 효율을 높이는 기술이다. 본 연구에서는 하수슬러지와 음식물폐기물을 혼합하여 수열탄화반응을 통해 생성된 고체생성물을 이용하여 최종적인 에너지원으로 사용하기 위한 건조실험을 진행하였다. 건조기는 0.9m²의 Lab 테스트용 디스크건조기를 사용하였고, 건조단계에서 많은 에너지가 소비되는 특성에 맞는 최적의 건조조건을 찾고자 하였다. 실험에 투입된 수열탄화물(함수율 57%)은 먼저 전처리(파쇄) 유무에 따라 각각 나누었으며, 건조열원은 스팀압력(1.2~3.7 kg/cm²G)로 초기온도에 따라 설정하였고 수열탄화물 투입량은 3.8~4.7 kg/batch, 디스크 회전속도는 약 15~19 rpm, 체류시간은 함수율 10wt%가 되었을 때까지 실험을 진행하였다. 본 실험을 통해 수열탄화물의 건조특성 곡선을 통해 건조효율을 종합적으로 평가하고, 최적의 설계인자를 확보하고자 하였다.