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.

The objectives of the present study were to investigate the effect of five chemical inhibitors on methane production of the pure cultures of methanogens. To examine the methanogenesis inhibition by 2-bromoethane sulfonic acid (BES), 3-bromopropane sulfonic acid (BPS), lumazine, propynoic acid and ethyl 2-butynoate, they were added into the pure cultures of Methanobacterium formicicum KOR-1 and KOR-12, Methanoculleus bourgensis KOR-2, Methanosarcina mazei KOR-3, KOR-7, KOR-9 and KOR-10, Methanosarcina vacuolata (DSM 1232), Methanobacterium bryantii (ATCC 33272), Methanosarcina mazei (ATCC BAA159) and Methanosarcina barkeri (ATCC 43240). Each methanogen was anaerobically incubated at 39℃ for 6 and 10 days, and then methane gas production was measured. All methanogens were sensitive to BES, lumazaine and ethyl 2-butynoate and as the addition levels of the chemicals increased, the methanogenesis was linearly reduced. BPS and propynoic acid failed to inhibit any of the methanogens. There were important differences among species of methanogens regarding their sensitivity to the different inhibitors. In general, the strains of Methanosarcina species were the most resistant to BES, lumazaine and ethyl 2-butynoate and the strains of Methanobacteriales order the least resistant. The different resistances to chemical inhibitors may be caused by different cell membrane structure, substrate utilization for methanogenesis and competition with other microorganisms for electron receptors. In conclusion, differences among methanogens habituating in anaerobic ecosystems, such as the rumen of ruminants regarding their resistance to chemical inhibitors should be considered when strategies of inhibition of methanogenesis are designed.

본 시험은 항염에 효과가 있다고 알려진 식물 추출물의 첨가가 반추위 발효와 메탄 생성에 미치는 영 향을 알아보기 위해 in vitro 실험을 수행하였다. 항염과 항산화 효과가 있는 산뽕나무, 뽕나무, 예덕나 무, 오동나무, 방아풀과 은행나무 6종을 선발하였다. 반추위액과 McDougall buffer 혼합액 15mL과 티 모시 0.3g, 각각의 추출물을 기질의 5%로 넣고 39℃에서 3, 9, 12, 24, 48 그리고 72시간 배양하였다. 항염 효과가 있는 식물 추출물의 첨가는 반추위 발효 성상(pH, 건물소화율, Glucose 농도, 암모니아 농도, 단백질 농도, 미생물 성장량, 휘발성지방산)에는 영향을 미치지 않았다. 총 가스 발생량은 각기 다른 양상을 보였으며, 이산화탄소 발생량은 48시간대에서 예덕나무와 방아풀에서 대조구에 비해 유의 적(p<0.05)으로 높았다. 또한 메탄 발생량은 배양 초기에는 대조구보다 첨가구에서 유의적(p<0.05)으로 감소하였으나, 발효가 진행될수록 대조구에 비해 첨가구에서 더 많은 메탄이 발생하였다. Polyphenol과 flavonoid는 은행나무 추출물구에서 가장 높았다. 본 시험의 결과에서 항염에 효과가 있는 식물 추출물 을 in vitro 반추위 배양액에 첨가하였을 때, 반추위 발효에는 영향을 미치지 않았고, 메탄은 초기 발효 에 저감 효과가 있는 것으로 사료된다.

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.

The present study investigated the effect of forage sources and their inclusion levels in diet on the rumen fermentation of Korea traditional goat. Timothy and alfalfa were used as forage sources. Forages were mixed with concentrate diet in different ratios. The ratios of forage to concentrate diets were varied to 1:9, 5:5 and 9:1. The rumen fluid of goat was gathered from slaughter house. Dry matter digestibility was decreased and methane production was increased as forage levels in diet was increased. When forage sources, timothy and alfalfa, were compared, groups with timothy showed greater methane production than the groups of alfalfa. Molar ratio of produced acetate and valerate were increased when forage level in diet was increased. In the case of propionate and butyrate, they were decreased as elevated forage levels in diet. The result of this study provided a basic information for rumen fermentation of Korean traditional goat and these information could be applied in the development of nutritional and feeding strategy.

하수처리시설의 방류수 수질기준은 계속적으로 강화되고 있으며, 이러한 기준을 충족시키기 위해 다양한 공법을 적용하려는 노력들이 증가하고 있다. 지금까지는 질소, 인 처리를 목적으로 활성슬러지 공법을 많이 적용해왔지만, 활성슬러지 공법의 경우 용존산소 및 온도 유지, 미생물의 생장에 필요한 탄소원이 부족할 경우 추가적인 메탄올 공급의 필요 등과 같은 문제점들을 가지고 있어 대안책이 필요한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 응집제 주입을 통해 유기물 뿐만 아니라 질소, 인 등을 제거하여 활성슬러지 공법을 대체할 수 있는 응집-침전 1차 처리(Chemically enhanced primary treatment, CEPT)의 최적화 과정을 진행하였으며, 추가적으로 CEPT 슬러지를 이용하여 혐기성 소화를 진행하였을 때 메탄 생성효율에는 어떠한 영향을 미치는지 확인하고자 하였다. 먼저 문헌조사를 통해 총 7개의 후보군(FeCl2, FeCl3, FeSO4, PACl, Al2(SO4)3, 키토산, glucan)을 선정하였으며, jar-test를 통해 응집제로써의 적용가능성 및 최적 주입량을 확인하였다. Jar-test의 경우 광주 제 1하수처리장으로 들어오는 하수 원수 500ml를 이용하여 진행하였으며, 급속교반(150rpm, 1분), 완속교반(40rpm, 10분), 침전(10분) 순으로 진행한 뒤 상징액을 통해 저감효과를 확인하였다. 90% 이상의 탁도 저감효과를 보인 FeCl3, PACl, Al2(SO4)3 대상으로 CEPT 슬러지를 제작하여 혐기성 소화를 진행하였다. jar-test에서는 PACl이 응집제 주입량 대비 가장 높은 탁도저감효과를 보인 반면, 혐기성 소화 공정에서는 PACl을 이용하여 제작한 CEPT 슬러지의 메탄 발생효율이 가장 낮고, FeCl3를 주입한 경우에 가장 메탄발생효율이 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 PACl의 Al 성분이 미생물의 생장을 저해한 반면, FeCl3의 경우에는 Fe3+가 Fe2+로 환원되는 과정에서 유기물로부터 H+를 받아 유기물의 분해속도를 촉진시켰기 때문인 것으로 추측된다.

매립지 악취 관리를 위해 매립가스를 적극적으로 포집함에 따라 매립지 내부로 공기가 유입되어 메탄 생성이 저해된다. 본 연구에서는 공기 주입량에 따른 메탄 생성량 변화를 BMP 테스트로 조사하여 매립장 호기화로 인한 매립가스 발생량에 미치는 영향을 파악하고자 한다. 산소 농도 0-10% 조건에서 메탄 생성량 변화를 BMP 테스트로 분석하였다. 반응기를 A, B 그룹으로 나누어 반응 초기에는 모든 반응기에 0-10% 산소를 주입하였고, B 그룹에는 반응 7일째 0-10% 산소를 추가로 주입하였다. 산소 농도가 2%일 경우 산소 0% 경우와 메탄 생성량이 비슷하며 산소 4%, 6%, 8%, 10% 주입시 메탄 생성량이 96%, 74%, 74%, 74%로 감소되었다. 산소를 1회 주입시(반응 0시간) 보다 2회 주입시(반응 0시간, 7일) 메탄 생성량 감소폭이 높았다. 폐기물 COD 대비 산소 주입량 비율(O2/COD(%))이 높아짐에 따라 메탄생성율은 낮아졌다. 폐기물 O2/COD(%) 대비 메탄생성율의 변화를 선형식으로 도출하였다. 산소 주입량 증가에 따른 황화수소 발생량 변화는 상관관계가 없었다. 수도권매립지 1, 2 매립지의 O2/COD(%)에서 메탄생성율 변화를 선형식을 이용하여 계산하였다. 1매립지는 매립이 종료된 2000년까지 메탄생성율 변화가 1 이상으로 산소 유입에 의한 메탄생성율 변화는 미비할 것으로 예측된다. 2000년 매립 종료 후 매립가스 포집량이 감소되면서 유입되는 산소량이 감소되고 있어 메탄가스 생성량 저하는 미비할 것으로 예측된다. 2매립지는 2011년 이후 메탄생성율 변화가 1 미만으로 낮아져 0.92 정도까지 낮아졌다. 이는 폐기물 매립량 감소로 인한 COD 매립량 감소와 매립가스 포집 강화로 인한 공기 유입으로 소모된 산소량 증가로 인한 결과이다. 매립지 호기화로 인한 메탄생성율의 감소는 2011년부터 2014년까지 0.92-0.99 정도로 그 영향을 크지 않을 것으로 예측된다.

본 연구는 반추위 메탄저감용 약용식물 첨가제 개발을 위해 유산균을 이용하여 발효한 두충 및 감초 추출물의 항균활성, 항산화활성 및 in vitro 반추위 발효시험을 실시하였다. 발효 약용식물 추출물 제조를 위해 접종된 종균의 성장효율을 조사하기 위해 실시한 생균수 측정 결과 L. curvatus NJ40, L. brevis NJ42 및 L. plantarum NJ45가 두충과 감초 모두에서 유의적으로 높은 균주 성장을 나타냈다(p<0.05). 항균활성측정 결과는 두충과 감초 추출물에서 공통적으로 L. curvatus NJ40 및 L. plantarum NJ45 로 발효한 추출물이 일부 병원균에 대한 항균효과를 나타내는 것으로 조사되었다. In vitro 반추위 발효시험에서 두충 및 감초 발효 추출물을 적용한 결과, 감초 추출물에서 메탄 저감효과가 나타났다. 특히 반추위내 미생물 발효 특성을 대표할 수 있는 휘발성지방산 생성효율을 향상 시키면서, 전반적 반추위 발효에 부정적 영향이 없는 것으로 나타났다.

In this study the production of methane gas and the removal efficiency of nutrients in the anaerobic co-digestion facilitieswith food waste/food waste leachate (FWL), animal manure and food waste leachate (A-MIX), and sewage sludge andfood waste leachate (S-MIX) were investigated. The average amount of the theoretical methane production was 578.4CH4·L/kg·VSin from the anaerobic digestion facilities with FWL, 606.0CH4·L/kg·VSin from those with A-MIX and 570.0CH4·L/kg·VSin from those with S-MIX, respectively. The amount of the practical methane production was 350.7CH4·L/kg·VSin from the anaerobic digestion facilities with FWL, 379.5CH4·L/kg·VSin from those with A-MIX and 348.8CH4·L/kg·VSin from those with S-MIX, respectively. The nutrient compositions of FWL were 3.2g/100g for carbohydrates, 1.8g/100g for proteins and 1.9g/100g for lipids. The nutrient compositions of A-MIX were 0.4g/100g for carbohydrates,2.55g/100g for proteins 0.4g/100g and 0.7g/100g for lipids, respectively. The nutrient compositions of S-MIX were0.4g/100g for carbohydrates, 2.4g/100g for proteins 1.6g/100g and 0.4g/100g for lipids, respectively. The removalratio of carbohydrate was very high over 75% in all facilities and that of lipid was very low below 25%.

Needs for more accurate greenhouse gas (GHG) emission estimation are increasing to prepare for post-Kyoto protocol and emission trading starting from 2015 in Korea. Although GHG emission from landfill is relatively low, uncertainty of methane emissions from landfill is very high compared to the other sectors. Moreover, accurate estimation is needed to design landfill gas collection system and energy generation plant. In this paper, we investigated development methodologies of parameters comprising methane generation potential (L0) which is one of key parameters in methane emission estimation models. DOC included four steps including analysis of waste component, water content, organic carbon content, fossil carbon content. Instead of analysis of organic carbon content and fossil carbon content, biochemical analysis, measuring content of cellulose, hemicellulose, and lignin, is used in MELMod, landfill gas generation model in UK. Methodologies to develop DOCF has several methods including batch test, lysimeter test and test cell. They had difference in scale and similarity to landfill, but it is hard to consider the best method at the present stage. Preceding research on MCF is little. Lysimeter test and test cell can be the candidate to develop MCF, because of flexibility on test condition to characterize the structure of landfill sites. F is defined as fraction of methane in landfill gas. But by carbon flow and mass balance, F should represent fraction of methane in biogas generated by anaerobic decomposition. In this definition, F can be derived by same methods to that of DOCF.