Synthesis gas is produced commercially by a steam reforming process. However, the process is highly endothermic and energy intensive. Thus, this study was conducted to produce synthesis gas by the partial oxidation of methane to cut down the energy cost. Supported Ni catalysts were prepared by the impregnation method. To examine the activity of the catalysts, a differential fixed bed reactor was used, and the reaction was carried out at 750~850℃ and 1 atm. The fresh and used catalysts were characterized by XRD, XPS, TGA and AAS. The highest catalytic activity was obtained with the 13wt% Ni/MgO catalyst, with which methane conversion was 81%, and H2 and CO selectivities were 94% and 93%, respectively. 13wt% Ni/MgO catalyst showed the best MgNiO2 solid solution state, which can explain the highest catalytic activity of the 13wt% Ni/MgO catalyst.

고정원으로부터 배출되는 질소산화물의 저감 기술 중에서 선택적 촉매 환원법(SCR법)은 가장 경제적이고 효율적인 방법으로 알려져 있다. 이 SCR 촉매의 탈질능을 향상시키기 위하여, TiOSO4 및 Ti(SO4)2용액으로부터 비표면적이 넓은 TiO2의 비표면적 및 결정구조에 미치는 영향과 이들의 상관관계에 대하여 조사하였다. TiOSO4용액으로부터 합성한 TiO2의 최대 비표면적은 382m2/g이었고, Ti(SO4)2용액으로부터 합성한 TiO2의 최대 비표면적은 335m2/g이었으며, TiO2는 비정질 형태의 결정구조를 보였다. 하소처리에 의해 비정질 TiO2는 결정화되었고, 결정 중에 함유되어 있는 불순물은 TiO2의 결정화를 억제하였다.

카올린에서 추출된 황산알루미늄 용액으로부터 촉매담체용 r-AI2O3분말 합성에 대하여 연구하였다. 황산알루미늄 용액을 교반중의 에탄올(ethanol)에 적하하여 단일상(single phase)의 AI2(So4)3 18H2O석출물을 제조하고 이 석출물의 하소로부터 r-AI2O3분말을 합성하였다. 이 분말을 1000˚C에서 2시간 하소하였을 때 열적안정성을 보였으나, 1200˚C-2시간 하소에서 α-AI2O3 로 전이하였다. r-AI2O3의 열적안정성에 미치는 BaO 첨가의 영향을 조사 연구하였다. 첨가량은 r-AI2O3에 대해서 1.0-6.0wt%로 하였다. BaO를 4.0wt%첨가한 시료는 AI2O3-BaO.6AI2O3(hexa-aluminate)혼합상생성으로 인하여 1200˚C에서 r-AI2O3의 전이를 방지하는데 효과적이었다. BaO를 4.0wt%첨가한 시료와 BaO를 첨가하지 않은 시료에 대하여 r-AI2O3→ α-AI2O3전이에 따른 비표면적을 조사하여 보았다. 1200˚C-2시간에서 BaO 4.0wt% 첨가한 시료와 BaO를 첨가하지 않은 시료의 비표면적은 각각 95m2/g과 50m2/g을 유지하였다.

To select a carrier as Rhizobiwn inoculants for alfalfa, severeal Rhizobium inoculants were produced by adding or not sub-materials( and sucrose) to main materials(organic or inorganic materials). The root nodule bacteria, Rhizobium meliloti 1061 distribu

The purpose of this experimental study is to chloride ion penetration resistance performance of concrete using Nano-TiO2 Carrier. As a result, concrete using Nano-TiO2 Carrier was confirmed to be superior than ordinary concrete and commercial TiO2 concrete chloride ion penetration resistance performance.

The purpose of this study is to investigate the mechanical properties of cold-mixed recycled asphalt (CMRA) using Nano-TiO2 carrier. As a result, mechanical properties of CMRA using Nano-TiO2 carrier was confirmed to be superior than CMRA using commercial TiO2. Also, it was confirmed to be performance of equal or higher than of existing technology.

The purpose of this experimental study is to investigate performance for atmosphere purification of concrete sidewalk block using high performance Nano TiO2 Carrier. As a result, concrete sidewalk block using high performance Nano TiO2 Carrier was confirmed to be superior than commercial TiO2 concrete sidewalk block to atmosphere purification.

호소의 부영양화와 같은 수계오염을 유발하는 질소 및 인에 대한 방류수 수질기준 규제가 점차 강화되고 있으며, 최종 개정된 방류수 수질기준에서는 처리수를 Ⅰ지역에 방류하는 경우, 총 질소 20 mg-N/L, 총 인 0.2 mg-P/L로 규제하고 있다. 이에 따라 대부분의 공공하수처리시설은 고도처리공법을 확보하고 있으며 현재 운영중인 고도처리시설에는 생물학적 고도처리법인 SBR공법과 A O 공법이 가장 많이 적용되고 있다. 그러나 한국 하수 성상의 경우 질소에 대한 유기물의 비율이 낮기 때문에 질소 제거효율이 낮고, 탈질을 위해 외부 탄소원을 추가적으로 주입함에 따라 운영비의 증가 문제가 발생된다. 외부 탄소원의 주입에도 불구하고 2015년 환경부에서 발표한 방류수 수질현황을 참고하면 공공하수처리시설의 T-N 제거효율은 약 70%에 그친다. 이에 본 연구에서는 국내 생물학적 고도처리법으로 가장 많이 적용되고 있는 SBR 공법에 수처리용 스펀지 담체를 투입하였을 때, 폭기구간에서의 질소제거 효율을 평가하고자 하였다. 스펀지 담체와 같이 담체 내외부의 물질전달이 자유로운 담체의 경우, 담체 내외부에 형성되는 산소 농도구배로 인하여 담체 내부에는 국소적인 무산소 조건이 형성되며, 그에 따라 담체 외부에서는 질산화가 내부에서는 탈질이 일어나는 SND(Simultaneous Nitrification and Denitrification) 기작이 일어날 수 있다. 이에 폭기 전･후의 암모니아성 질소와 질산성 질소 측정을 통해 SND 효율을 계산한 결과, 약 30%의 효율을 나타내었으며, 이는 탈질이 유도되는 단위공정에서 탈질에 필요한 외부탄소원의 요구량을 감축시킬 수 있으므로 경제적인 측면에서 긍정적인 영향을 미칠 것으로 사료된다.

The purpose of this experimental study is to investigate the influence of chemical resistance of porous concrete using high performance nano TiO2 Carrier. As a result, porous concrete using high performance nano TiO2 Carrier was confirmed to be superior than ordinary concrete and TiO2 concrete chemical resistance.

지금까지 개발된 대부분의 세라믹 담체의 재료는 크게 알루미나와 실리카의 두 부류로 나누어지는데 소다유리를 원료로 하는 실리카 담체는 800℃ 정도의 온도에서 소결시켜 제조하나, 알루미나 원료의 담체는 1,300℃이상의 고온에서 소결 제조하여 원재료 및 제조비용이 높아 상업적 이용에 있어 경제성이 비교적 낮다는 단점이 있다. 따라서 본 연구개발은 소성을 하지 않고 무소성으로 압축강도가 향상된 세라믹담체를 제조하고 오염물질을 제거할 수 있는 미생물을 담체 제조시에 같이 혼합 제조하여 미생물담체를 제조하는 것이 1차 목표이며 다음으로 담체를 이용하여 수질오염물질을 제거하는 장치를 개발하는 것이다. 세라믹 담체의 원료가 되는 천연재료에 대한 녹조저감성능에 대한 시간대별로 흡착성능실험을 실시하고 이를 통해 녹조저감에 가장 우수한 재료을 선택하여 무소성 미생물 세라믹 담체를 개발 및 제조하였으며 비표면적과 흡수율, 압축강도, 미생물 균밀도에 대한 성능을 검사하였다. 또한, 개발된 세라믹담체의 수처리 효율을 분석하기 위해 Lab scale과 Pilot plant의 규모로 T-N, T-P, Chl-a, BOD 제거효율을 수질오염공정시험기준에 의거하여 분석하였다. 향후 무소성 세라믹 담체의 제조원료로 하수처리장에서 나오는 슬러지 및 다른 폐기물 등을 활용할 경우 폐기물의 재자원화와 생산단가 절감 등의 효과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

The purpose of this experimental study is to investigate the application of materials of construction using TiO2. The functional Al2O3-TiO2 carrier powder was fabricated by sol-gel method, this is mixed in a cement mortar. As a result, compressive strength of mortar using Al2O3-TiO2 powder was confirmed to be superior than mortar using ordinary TiO2.

The purpose of this experimental study is to investigate the application of materials of construction with MWNT and TiO2. high performance nano MWNT-TiO2 carrier was fabricated by sol-gel method and performance analyzed by XRD and SEM. As a result, high performance nano MWNT-TiO2 carrier was no significant differences in coating state, crystallinity and microstructure.

The purpose of this experimental study is to investigate the application of materials of construction with MWNT and TiO2. high performance nano MWNT-TiO2 carrier was fabricated by sol-gel method and performance analyzed by XRD and SEM. As a result, high performance nano MWNT-TiO2 carrier was no significant differences in coating state, crystallinity and microstructure.

혐기성 고정상 반응기는 충전된 담체의 표면적에 미생물을 부착시켜 고효율 반응을 유도하는 반응기이다. 혐기성 고정상 반응기는 기본적인 부유성장식 공정인 CSTR반응기보다 상대적으로 짧은 체류 시간(HRT)에서 고농도의 유기물을 처리하는데 유용하다. 본 연구에서는 포항의 제철 공장에서 채취한 고로 슬래그를 담체로 이용한 상향류식 혐기성 고정상 반응기를 CSTR반응기와 비교해서 짧은 HRT에서 미감수를 처리하는데 적용하였다. 또한 높은 유기물 부하율 조건에서 혐기성 고정상 반응기의 공정 효율과 담체로써 고로 슬래그의 이용가능성에 대해 연구하였다. 쌀은 아시아의 대부분 나라에서 주식으로 먹고 있고, 쌀 이용 시 세척하는 과정에서 주요 폐기물로써 미감수가 대량 배출된다. 미감수는 높은 유기물 함량과 가용성 때문에 생물학적 분해가 쉽고, 혐기 소화에 의한 바이오 가스 생성에 적합하다. 본 실험의 반응기는 희석한 미감수(6.2 g COD/L)를 기질로 하여 HRT 10일에서 0.7일까지 점차적으로 감소시켜 운전하였다(유기물 부하율 기준 0.6 - 8.6 g COD/L·d). 운전 조건의 변화와 함께 유기물 제거율, 메탄 발생량, 메탄 수득율 등의 공정 인자가 변화하였고, HRT 3.4일에서 최대의 메탄 수득율(0.33 L/g COD)을 얻었다. HRT 3.1일에 추가적으로 denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE)분석법을 이용하여 미생물 군집분석을 수행하였다.

This study focused on immobilization of Saccharomyces coreanus to support materials and ethanol fermentation bythe immobilized yeast. Three porous media as support material were surveyed; synthetic zeolite, aluminum silicate andgranular activated carbon. Amount of yeast (determined by organic matter content) immobilized into/on support materialswas lowest in fermentation using aluminum silicate as supports. Glucose as substrate of ethanol fermentation was easilysorbed more than ethanol into/on 3 types of support materials. Of these, absorbed amount of glucose and ethanol into/on activated carbon was highest. The ethanol was actively produced for 16 hours in fermentation processes by yeastimmobilized into/on aluminum silicate and activated carbon, produced after 16 hours by yeast immobilized into/on zeolite.The produced ethanol concentration after 24h was as follows; 24.2g/L by using aluminum silicate, 19.3g/L by activatedcarbon and 16.1g/L by zeolite.

In a pilot-scale dyeing wastewater treatment using two-type fluidizing media, each thickness of biofilm was 15 and 30 μm, respectively. The numbers of protozoa inhabited in small-size (PEMT A) and big-size (PEMT B) media were 7.5 x 104 and 1.25 x 105 cells/ml, respectively, and dominant species were Entosiphon sulcatus var sulcatus in PEMT A and Chlamydomonas reinhardtii in PEMT B, respectively. Flask experiments using the two media revealed that the percentages of color removal were 25.8% in PEMT A and 27.1% in PEMT B after 72-h cultivation, indicating the necessity of bioaugmentation. Experiments for bioaugmentation effect on color removal were carried out in the pilot-scale treatment for 75 d by three-step operation under the control of wastewater loading rate and microbial input rate. Dye degradation occurred mainly in the second reaction tank, and the attachment of augmented dye-degrading microorganisms to media took at least 35 d. Final value of chromaticity in effluent was 227, meeting the required standard. Therefore bioaugmentation onto media was good for color treatment. In summary, thickness of biofilm formed on the media depended upon the size of media, resulting in different ecosystem inside the media. Hence, this affected microbial community and color treatment further. Accordingly, the reduction of operation cost is expected by efficient color-treatment process using bioaugmented media.

본 연구는 기계적 효율이 뛰어난 수층교반장치와 정화력이 뛰어난 광합성세균을 이용하여 호소의 수질을 개선하는 기술을 연구하고자 하였다. 대상기술인 2가지 중 수층교반장치에 대한 성능을 확인하기 위하여 교반으로 인한 수층에서의 용존산소 증가량을 확인하였고, 광합성 세균에 대한 성능을 확인하기 위하여 실험실내에 호소수 및 퇴적물을 이동하여 동일한 수조에 동일한 양을 넣은 후, 비드투입량 및 폭기 여부에 따라 퇴적물의 유기물 함량, 총인, 총질소의 농도변화를 확인하였다. 또한, 호소의 퇴적물 내 비드의 잔존 여부를 확인하기 위하여 DGGE 및 BacLight 분석을 통하여 잔존 여부를 확인하였다. 교반으로 인한 수층의 움직임을 확인하기 위하여 부위 100개를 우선 수층에 띄워 이동방향을 확인하였고, 이를 기준으로 대상 지점별로 0.5m 간격으로 유향, 유속, DO등을 확인하였다. 이를 확인한 결과, 호소 중앙부방향으로 다량의 퇴적물이 발생되어지는 것을 확인하였으며, 교반장치 가동 전에는 호소 전체 저층부(1.5m 이상 수심)에 일관성 없는 일정 유속의 수류가 형성되었고, 가동 후에는 수층(수면층 ~ 2.0 m) 각 4지점으로부터 중심부로의 수류 형성 후 확산에 의한 전체적인 교류, 수류의 가속화와 용존산소 중가로 인해 자정능력이 부여되는 것을 확인하였다. 즉, 모든 측정 지점에서 클로로필-a 및 용존산소 값의 변화가 발생하였으며, 특히, 용존산소는 각 측정지점 별 125 ~ 833% 향상되어지는 것을 확인하였다. 실험실 내 수조시험은 각 수조에 비드를 18, 36, 180, 360 g 투입하여 퇴적물 내 유기물 함량 및 총질소, 총인 농도 변화를 확인하고자 하였으며, 그 결과, 유기물 함량은 비드 투입농도가 증가되어짐에 따라 62.3% 제거되어짐을 확인하였으며, 총질소 농도는 12.5%, 총인 농도는 25.5% 제거되어졌음을 확인하였다. 호소 내 대상 광함성 세균의 잔존 여부를 확인하기 위하여, 호소 내 4개 지점에 대한 수질 및 퇴적물에 대한 BacLight 및 DGGE(Denaturing Greadient Gel Electrophoresis)분석을 실시한 결과, 총세균수(BacLight법)는 수질시료는 2.0×107 ~ 3.9×107 cells/ml로 확인되었고, 퇴적물 시료는 1.4×107 ~ 3.3×107 cells/ml로 조사되어 물시료에서 다소 높게 측정되었지만, 평균적으로 107 cells/m로 조사되었다. 활성세균의 비율의 경우, 물 시료에서는 82 ~ 88%로 지점 2 (W2)에서 가장 높게 확인되었고, 저질시료의 경우, 77 ~ 93%로 확인되어 지점 1 (S1)에서 가장 높은 활성을 보이다가 차츰 지점 번호에 따라 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 시료와 저질시료의 활성세균의 비교시, 최고의 활성 세균비율을 나타낸 지점은 저질 1(S1) 시료였는데, 저질의 경우, 유기물이 물시료보다 많이 분포함에 따라 세균의 활성 및 분해 활동이 활발히 일어났을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 총세균수에 대한 활성세균의 비율이 모든 지점에서 77% 이상으로 매우 높게 확인되었다. 활성세균이란 대사적으로 활성을 띄고 있는 살아있는 세균으로써 에너지 생산, 물질 순환 및 유기물 및 영양염의 높은 이용 및 분해 등과 관련하여 총세균수보다 훨씬 정확하고 유용한 정보를 제공한다(Rodriguez et al., 1992). 그러므로 총세균수에 대한 활성세균수의 비율이 매우 높게 조사된 이번 지점에서는 조사 환경에서 영양염류의 순환이나 유기물 분해가 매우 활발히 일어나고 있음을 알 수 있었다. DGGE분석결과는 수질시료와 퇴적물 시료의 군집구조가 확연히 다름을 확인하였고, 우점종으로 확인되어지는 밴드는 각각 유지되고 있음을 확인하였다.

바이오필터는 미생물의 대사작용을 통해 가스상 오염물질을 제거하는 생물학적 공정이다. 생물학적 공정은 친환경적이며, 2차 오염물질이 생기지 않기 때문에 악취가 발생하는 시설에 많이 적용되고 있다. 바이오필터의 운전성능 측면에서 충전담체는 매우 중요한 인자이다. 본 연구는 세라믹 재질의 담체를 Biofilter와 TBAB(Trickle Bed Air Biofilter)에 적용하여 암모니아를 대상으로 제거 특성을 확인하였다. 본 실험의 Biofilter와 TBAB는 995mL의 아크릴 소재로 제작된 반응기를 이용하였다. 세라믹 재질의 담체는 하수슬러지로 접종시킨 후 500mL를 반응기에 충전하여 실험을 실시하였다. 반응기에 유입되는 공기의 유량은 0.8L/min로 주입되었으며, 영양분은 7mL/day와 80mL/day로 Biofilter와 TBAB에 각각 하였다. 암모니아의 초기 농도는 142ppm(9.6g/m³･hr)으로 주입하였으며, 최대 320ppm(21.5g/m³･hr)까지 단계적으로 농도를 상승시켜 임계부하량 및 최대제거성능을 파악하였다. 유입 및 유출되는 암모니아는 인도페놀법을 이용하여 분석을 실시하였다. 바이오필터는 총 70일 동안 운전되었으며, 운전 후 세라믹 담체의 표면 변화를 확인하기 위하여 사용전의 세라믹 담체와 함께 SEM(Scanning electron microscope) 및 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)를 분석하였다. 본 연구의 실험결과 TBAB와 Biofilter는 운전초기에 불안정한 제거성능을 보였지만 TBAB의 경우 순응기간(15일)을 지난 후 99% 이상의 처리효율을 보여주었으며, Biofilter의 경우 93%의 처리효율이 확인되었다. 단계적으로 암모니아의 유입 농도를 상승시켜 주입한 결과 TBAB는 270ppm(18.1g/m³･hr)까지 98% 이상의 효율이 확인되었으며, 암모니아 농도를 320ppm(21.5g/m³･hr)으로 주입한 결과 처리효율이 94% 수준으로 낮아졌다. Biofilter의 경우 암모니아 농도 270ppm에서 82%의 처리효율이 확인되었으며, 암모니아 농도를 320ppm으로 상승시켜 주입한 결과 처리효율이 71%로 낮아졌다. 단계적인 농도 상승을 통해 세라믹이 충전된 TBAB와 Biofilter의 임계부하량(Critical load) 결과는 각각 13g/m³･hr와 6g/m³･hr이며, 최대제거성능(Elimination capacity)은 21g/m³･hr와 15g/m³･hr로 나타났다. 세라믹 표면을 SEM으로 관찰한 결과 TBAB와 Biofilter에 사용된 세라믹의 표면은 사용 전의 세라믹과 보다 상대적으로 거친 표면이 관찰되었으며, 표면의 성분 변화를 EDS로 확인한 결과 사용 전의 세라믹에서 확인되지 않은 성분인 인(P)이 확인되었다. 인은 미생물이 포함하고 있는 원소로 생물학적 반응기에 사용된 담체 표면에 생물막(Biofilm)이 형성되었기 때문에 세라믹 표면에 인의 성분이 확인되었다고 사료된다.

지난 2012년에 발생한 국내 가축분뇨 46,489천톤의 38.2%에 해당하는 17,748천톤이 양돈분야에서 발생하였다. 돼지분뇨중 슬러리형태의 분뇨는 수분이 약 97 ~ 8% 수준으로 높은 편이어서 액상비료화(액비화) 처리가 용이하다. 국내에서 현재 운영되고 있는 돈분뇨 슬러리 액비화 기술은 액비화시설 내에서 폭기과정과 저장과정을 거쳐서 비료성분이 있는 액상비료로 전환하는 것이다. 그러나 이 기술을 적용하는데 있어 액비저장조 하부에 슬러지가 침적되는 문제로 인해 액비화시설 운영농가 등 일선 산업현장에서 상당한 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 연구에서는 200리터 용량의 사각형 액비화 반응조들을 제작하여 돈분뇨 슬러리를 액비화하는 과정에서의 부숙기간별 액비화 특성을 조사하였다, 각 반응조는 실험실 온도 26±2℃ 조건하에 비치된 상태로 공기를 공급한 시험구와 공급하지 않은 시험구로 구분하여 운영하였다. 또한 동일한 조건하에서 현수식 담체의 적용여부에 따른 액비의 부숙특성을 분석하였다. 각 처리구별 액비온도는 공기공급구에서 약 2℃ 정도 높았다. 암모니아 발생은 비폭기구에서 전반적으로 높게 나타났다. 액비화 개시 7일 후에 액비조 높이별로 측정한 pH는 폭기구에서는 상층, 중층, 하층에서 각각 8.19, 8.20, 8.23 수준으로 상층부로 갈수록 pH가 낮은 경향을 보인 반면에 비폭기구에서는 각각 8.15, 8.14, 8.06 수준을 나타내 상층부로 갈수록 높아지는 상반된 결과를 보였다. SS 농도는 비폭기구가 하층부가 상대적으로 높은 경향을 보인 반면에 폭기구에서는 액비조 높이별 SS농도 차이가 상대적으로 적었다. 담체를 적용한 처리구에서는 액비중의 SS 농도가 약간 낮아지는 경향을 보였다.