In this study, we investigated the effects of diesel-palm oil biodiesel-ethanol blends on combustion and emission characteristics in a 4-cylinder common rail direct injection (CRDI) diesel engine at low idling operations. The engine speed and engine load was 750 rpm and 40 Nm, while the main and pilot injection timing was respectively fixed at 2 °CA before top dead center (BTDC) and 20 °CA BTDC. The experimental results showed that the cylinder pressure increased with the increasing of palm oil biodiesel ratio from 20% to 100%. In addition, the peak value of cylinder pressure increased by 4.35% compared with pure diesel fuel when 5 vol.% ethanol oil added to diesel oil. Because the palm oil biodiesel and ethanol are the oxygenated fuel, the oxygen content played an important role in improving combustion. Based on the high oxygen content of biodiesel and ethanol, their mixing with diesel fuel effectively reduced PM emissions but increased NOx slightly, while CO and HC had no significant changes.

바이오 의약품 생산과정의 대부분 공정에서 분리막이 사용되고 있다. 분리막 공정은 다른 공정의 전처리, 공정 자 체의 불순물 분리, 바이러스 제거, 목표 생성물 농도 조절 및 완충 용액 교환 등에 사용된다. 인체에 사용하는 바이오 의약품 의 바이러스 오염은 심각한 임상 결과와 직결되는 민감한 문제이기 때문에 바이러스 필터는 제품의 효능과 안정성을 보장하 기 위해 중요한 역할을 한다. 바이러스 필터는 일반적으로 표면 개질된 PVDF, PES, CRC 등 다양한 고분자로 만들어진 복합 다층 구조를 가지고 있다. 제조업체에 따라 대칭(symmetric) 또는 비대칭(asymmetric) 등 다른 기공 구조와 형태를 가지고 있 으며, 주름막, 평판 시트 또는 중공사 형태로 사용된다. 바이러스 필터는 Asahi Kasei 를 비롯해 Millipore, Pall, Sartorius 등 몇몇 해외 업체들이 독점적으로 국내에 공급하고 있다. 바이러스 필터를 대체하려면 검증작업을 통해 규제기관의 승인을 받 는 등 상당한 시간과 비용이 소요된다. 최근 일본의 수출규제로 국산화가 중요해진 만큼 제거 성능 고도화 등 선제적으로 기 술자립도를 높여가야 한다.

바이오디젤은 신재생연료이면서 환경 친화적인 수송용 액상 바이오연료이다. 곤충은 새로운 바이오디젤 원료로 여겨지고 있다. 특히, 동애등에는 높은 지질을 함유하고 있어 재생가능한 바이오디젤 원료이다. 동애등에 유래 바이오디젤은 포화지방산 함량이 높고 다불포화지방산 함량이 낮아 품질이 좋은 바 이오디젤을 만들 수 있다. 동애등에 유래 바이오디젤은 EN 14214의 대부분 품질기준을 만족한다. 동애등에는 기존의 식물성 원료, 미세조류에 비해 지질 수율이 높아 바이오디젤 생산성이 높다. 본 논문에서는 곤충 유래 바이오디젤의 전반적인 생산 방법과 품질 특성에 대해 서술하였다.

억새와 같은 초본계 바이오매스로부터 cellulose, hemicellulose, lignin 등 주요성분을 추출하기 위해서는 알칼리 전처리가 효율적이며, 본 연구에서는 수산화칼륨(KOH)을 이용한 전처리 조건을 최적화하였다. 전처리 변수의 최적화는 반응표면분석법(RSM)을 적용하였다. RSM의 변수는 3개였으며, 변수범위는 각각 KOH 0.2∼0.8M, 반응온도 110∼190℃ 및 반응시간 10∼90min 이었다. 억새의 알칼리 전처리를 위한 최적조건은 KOH 농도 0.47M, 반응온도 134℃ 및 반응시간 65min 이었다. 최적 전 처리 조건에 따라 전처리를 수행한 후 고형물의 cellulose 함량은 66.1±1.1% 이었으며, hemicellulose 및 lignin 함량은 각각 26.4±0.4%, 3.7±0.1% 이었다. RMS 모델식에 따라 계산된 예측값은 실제값 대비 95% 범위 내에서 유효하였다. 최종적으로 전처리물을 동시당화발효를 통해 검증한 결과 에탄올 생산 수율은 96% 이었다.

본 연구에서는 바이오매스 폐기물인 Corynebacterium glutamium을 Alg를 이용한 고정화와 PEI 표면개질 과정을 통하여 유해 미세조류인 Microcystis aeruginosa를 제거할 수 있는 흡착소재인 PEI-AlgBF를 개발하였다. 녹조의 발생단계에 상관없이 PEI-AlgBF는 수계로부터 M. aeruginosa를 성공적으로 제거할 수 있었으며 유해조류 제거과정에서 M. aeruginosa 세포의 파괴를 유발하지 않았다. 흡착소재의 표면적은 M. aeruginosa의 제거효율에 매우 큰 영향을 주는 주요인자로 확인할 수 있었다. PEI-AlgBF를 사용한 M. aeruginosa 흡착/제거 방식은 기존 기술에 비하여 환경영 향성이 낮기 때문에 보다 안전하고 안정적인 유해조류의 제어 방식이 될 것이다.

도심형 양식시스템을 바이오플락 양식기술과 아쿠아포 닉스 배양대로 구성하여 사육수를 교체하지 않고 메기를(사육조 3.3톤 2개) 양성한 결과 151일의 사육 후 2.8 g의 종묘가 평균 무게 171.3 g (총중량 56.53 kg)과 235.5 g (총 중량 71.1 kg)로 성장하였다. 입식에서 수확까지의 누적 생존율은 65% 보였고, 성장 구간별로 입식에서 1차 성장 후 분조 이전까지 77.7%, 분조 이후 생존율은 수조에 따라 차이를 보여 각각 92.9%와 78.0%로 나타났다. 초기 바이오플 락 사육수가 만들어지는 과정에서 일부 폐사가 발생하였고, 수질이 안정된 이후에는 폐사가 감소하였다. 메기의 혈액분석결과 사육초기 BFT 사육수가 안정화 이전인 4월에 간 손상 지표인 AST의 농도가 유의적으로 높은 값을 보였으며 ALT, triglyceride는 전 사육기간 내에 차이가 없었 다. Glucose, cholesterol, total protein은 7월에 유의적으로 높은 값을 보이고 다른 기간에는 차이가 없었다. 메기 사육수를 이용한 아쿠아포닉스 가동 시 생산된 식물은 상추, 바질, 적근대, 적치커리 등이 원활한 성장을 보여 5개월간 총 148.85 kg의 식물을 수확하였다. 또한 아쿠아포닉스 시스템에서 식물재배에 따른 사육수 내의 질산 제거능력과, 질산이 제거된 사육수는 메기 사육수로 재사용이 가능한 것으로 확인되었다. 결론적으로, 본 연구에서는 도심형 양식시스템으로 물을 교환하지 않고 어류를 양식할 때 사육 수에 축적된 질산을 제거하고 재사용이 가능한가를 아쿠아포닉스 기술을 결합하여 연구하였으며, 양식생물 (메기) 수용량에 따른 적정 식물량을 유지하면 농수산 복합양식이 가능하다는 것을 보여주었다.

The emission of odor, characterized by the combustion conditions and biomass types resulting from the use of a biomass incinerator, was analyzed. The following biomass types were considered: bark, board waste, sawdust, wood flour, wood fiver, wastewater sludge, and timber wastewater. As a study method, the physico-chemical characteristics of each biomass type were analyzed to predict the potential substances that might be emited under incomplete combustion conditions. And, the emission components of odor emission by biomass were analyzed at the laboratory level using a combustion device. In addition, the characteristics of the contaminant (odor) emission per mixture ratio of biomass were analyzed in a stoker incinerator that is in operation in an actual establishment at a scale of 300 ton/day. In the biomass emission experiment using the combustion device at the laboratory level, the major substances such as Acetic acid, Styrene, Toluene, Benzene, Dichloromethane, etc. were analyzed, and these components were determined to increase odor index. VOCs measurement in the outlet of the stoker incinerator indicated that Acetaldehyde, Ethanol, Acetonitrile, Ethyl acetate, Toluene, etc. were detected as the major substances. These were similar to the emission substances presented by the experiment that had investigated emissions by biomass type. A study on the Effect of Operational Conditions in biomass stocker incinerator on the concentration of odorous materials emitted from stack showed a close relationship between the input by biomass type and urea, temperature in the incinerator, and the tendency to emit/produce odor.

본 연구에서 바이오플락 환경에서 적정 밀도 구간 산정을 위한 실험을 진행했으며, 본 실험의 결과 밀도 구간 Group 1 (40마리 m-2)과 Group 2 (60마리 m-2)에서는 수질 안정을 통해 생리적 변화 없이 13주간 실험이 이루어졌지만, 밀도 구간 Group 3 (80마리 m-2)과 Group 4 (100마리 m-2)에서는 아질산염 안정화 실패, 혈액성상 및 혈장성분의 변화를 나타내었다. 물론, 유수를 하지 않는 바이오플락 시스템 특성상 고밀도 구간에 따른 밀도 스트레스뿐만 아 니라, 고밀도 구간의 수질불안정에 따른 높은 암모니아 및 아질산 농도에 따른 영향도 복합적으로 고려해야 할 것이다. 본 실험의 결과 밀도 60마리 m-2까지의 밀도 구간에서 수질안정과 함께 혈액학적 성분의 유의적 변화 없이 100 g 크기의 넙치 사육양성에 적합할 것으로 보인다.

안정된 바이오플락 사육수에는 대량의 미생물들이 존재하고 있으며 사육수온이 높아 재사용이 가능할 경우 빠른 수질안정화 및 에너지 절약을 할 수 있다. 바이오플락 사육수 내 부유하고 있는 자가 및 타가 영양세균은 호기성과 혐기성 세균을 모두 포함하고 있어 탄소원을 넣고 산소를 공급하지 않는 혐기성 상태로 만들면 탈질과정이 가능하다. 본 연구에서 바이오플락 탈질수의 특성은 암모니아 (6.9 mg L-1), 아질산 (0.3 mg L-1), 질산농도 (9.2 mg L-1), 높은 pH (8.42), alkalinity (590 mg L-1)였으며 이 탈질수를 첨가한 사육수의 물리적 환경 변화가 어린새우의 생존 및 생리적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 탈질수를 100% 사용하여도 생존율의 변화를 보이지 않았으나 혈림프를 포함한 체액 분석결과 탈질수 혼합에 의한 조직손상 및 스트레스 지표인 크레아틴, 혈중 요소성 질소의 증가가 관찰되었고 탈질수 혼합비율이 높을수록 새우 체내 이온 (Na+, K+, Cl-)의 농도가 유의적으로 감소하여 향후 삼투압조절에 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타남에 따라 탈질수를 일정비율로 (50% 미만) 혼합하여 사용하는 것이 바람직한 것으로 사료된다.

이 연구는 초기 넙치종묘 (2.69±0.35 g)를 바이오플락으로 6개월간 1차 양성한 넙치를 이용하여, 침전조 매질 (대조구, 바이어볼, 파판)별 7개월간 사육양성을 수행하였다. 7개월간 모니터링 결과 수질은 초기 이후, 주요 독성물질인 암모니아 및 아질산 1 mg L-1 이하로 안정적으로 유지되었다. 사료계수 (FCR)는 사육 5~6개월에 대조구에서 유의적으로 낮게 나타났지만, 사육 7개월에는 높은 성장을 나타내며 다른 구간과 비슷한 사료계수를 나타내었다. 본 실험에서 모든 시스템에서 안정적인 성장과 수질환경이 유지되었으며, 본 실험 모니터링 결과는 최근 환경오염으로 문제가 되고 있는 유수식 넙치양식에서 친환경 미래양식인 바이오플락으로의 전환을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.