Background: Purple potato contain sufficient phenolic compound and flavonoid which has high antioxidant capacity. Due to poor water solubility of phenolic compounds and quick oxidation of anthocyanin, we could not get maximum health benefits from purple potato. Therefore, we developed surfactant based aqueous nano suspension to enhance the solubility of phenolic compounds and protect the oxidation of anthocyanin from purple potato. Methods and Results: Two types of surfactant were used in this experiment based on hydrophilic-lycophilic balance viz. Brij and Span. In our study, lycophilic surfactant showed highest efficiency in TP extraction compared to water and lipophilic surfactant below 10 mM concentration. On the other hand, lipophilic surfactant showed highest efficiency in extracting flavonoid content. Conclusion: It is concluded that hydrophilic surfactant was significantly increased phenolic compounds five times, and lipophilic surfactant increased flavonoid two times, and anthocyanin three times compared to control. Therefore, total antioxidant capacity was increases two times compared to control.

2014년 슬러지 발생량은 10,187ton/day로 2008년 기준 약 7,446ton/day에 비해 발생량이 약 37% 증가하였다. 하수슬러지의 발생량은 매년 증가할 것으로 예상되기 때문에 하수슬러지 발생량을 최소화 시키고 자원화하기 위한 여러 가지 대안 중 혐기성 소화방법과 슬러지 감량화 기술이 대안으로 제시되고 있다. 소화조는 장시간의 체류시간, 설계 값보다 낮은 소화효율 등의 고질적인 문제가 있으므로 슬러지를 효과적으로 처리 하기위해 이용 효율을 극대화하는 방안이 필요하다. 따라서 소화조 투입 전 단계에서 하수슬러지를 가용화하는 전처리를 실시하여 가수분해를 촉진시키고, 소화 효율을 높이는 방법을 이용하고 있다. 전처리 공정은 열적처리, 물리·화학적 처리, 생물학적 처리 등으로 구분되며, 이중 열적전처리 공정은 고온조건이나 저온조건에서 고분자 형태로 존재하는 슬러지를 저분자 형태로 전환시켜 바이오가스의 생산량과 소화효율을 증대시키는데 효과적인 것으로 알려져 있다. 열적전처리 중에서도 저온 열적전처리는 고온 열적전처리에 비해 공정 운전에 들어가는 에너지 소모량이 적고, 바이오가스 생산면에서도 효과적으로 알려져있다. 따라서 본 연구에서는 생슬러지 및 잉여슬러지를 대상으로 60~120 ℃, 30~120분 조건에서 실시한 저온 열적전처리 공정에 의한 물리·화학적 특성 변화를 분석하고, BMP test를 통하여 바이오 가스 생산율을 평가하였다. 용존성 물질로 존재하는 SCODCr, NH4+, PO43-, VFAs 분석결과, 생슬러지 및 잉여슬러지 모두 열적전처리 온도가 상승함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 가용화율은 120 ℃ 120분조건에서 SCODCr의 경우 가용화 전 각각 453mg/L, 1,698mg/L에서 열적전처리 후 최대 5,337mg/L, 8,769mg/L로 증가하였으며, TCODCr 중 SCODCr가 각각 약 12%, 18.6%차지하는 것으로 나타났다. 따라서 저온열적가용화 또한 슬러지의 세포 floc 파괴에 의한 내부 물질의 용출에 기인하여 가수분해 단계를 촉진시켜 소화효율을 향상시킬 수 있다고 판단된다.

혐기소화공정은 유기물을 안정화시키고 부산물로 메탄을 회수할 수 있으며, 후속처리공정의 부하를 감소시키는 친환경적인 방법으로 알려져 있다. 하지만 고농도 유기물의 경우 난분해성으로 인해 혐기소화 시 소화기간이 길어지고 메탄생성효율 또한 감소하는 것으로 알려져 있다. 이를 해결하기 위해 현재까지 연구된 방법들은 열처리, 효소첨가처리, 화학적처리, 기계적처리, 오존처리, 마이크로파처리, 초음파처리 등이 있으며, 이 중 초음파처리는 유기물을 더욱 효과적으로 가용화시키고 소화공정효율 향상을 가능케 하는 방법으로 최근 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 음식물류폐기물과 가축분뇨의 가용화효율을 높이기 위해 주파수 20kHz, 최대출력 400W, 유효용적 10L의 초음파처리 장치를 제작하여 조사밀도와 조사시간에 따른 시료의 특성변화를 관찰하였다. 그 결과 용해성 유기물질을 나타내는 SCOD 값과 SCOD/TCOD 값이 증가하였고, 이에 따른 가용화효율 또한 증가하였다. 이에 따라 초음파처리가 소화기간 단축을 위한 혐기소화공정의 전처리로 이용가능하다는 결론을 얻었으며, 향후 Lab-scale 규모의 연구를 진행 한다면 보다 효과적인 소화조 운영이 가능할 것으로 사료된다.

하수처리장 운영 시 생성되는 하수슬러지는 하수처리장에서 배출되는 폐기물의 대부분을 차지한다. 발생한 하수슬러지의 처리는 퇴비화, 사료화, 매립, 소각, 에너지화, 재활용, 해양투기 등의 여러 방법으로 이루어졌다. 그러나 2013년 런던 협약 발효에 따라 처리 방법 중 30~40%를 차지하던 해양투기가 금지되었다. 해양투기 다음으로 많이 사용된 방법은 육상매립이나, 육상매립의 경우 부지 확보가 점차 어려워지고 환경규제의 강화로 매립하는 양이 감소되고 있다. 따라서 하수처리장에서 발생하는 슬러지를 최소화 하는 동시에 자원으로 활용할 수 있는 적정 기술의 필요성이 대두되고 있다. 여러 적정 기술 중 혐기성소화는 하수슬러지를 혐기 미생물을 이용하여 메탄을 생성하는 가용화하는 대표적인 방법이다. 혐기소화조 운영에 있어서 하수슬러지를 바로 투입하여 처리하는 경우 낮은 소화 효율을 보이므로 소화조 전단에 전처리 기술을 배치하여 소화 효율을 향상 시킬 수 있다. 이런 전처리 기술에는 효소에 의한 생물학적 처리, 초음파, 오존, 원심분리, 액체전단, 분쇄의 기계적 처리, 산화, 알칼리에 의한 화학적 처리, 열처리가 있다. 그 중 열전처리 공정은 슬러지의 부피 감량과 불필요한 화합물의 분해 뿐만 아니라 슬러지 내의 병원균도 제거 가능한 장점을 가진다. 본 연구를 통해 열전처리 공정의 특성을 확인하였으며 공정 이후 생성된 물질의 특성도 평가하였다. 실험은 회분식 반응기에서 진행 되었으며, 혐기조건을 만든 후 열을 가하여 운전하였다. 실험 조건은 온도, 시간, 슬러지 함량에 따라 설정하였다. 각 조건에 따른 시료를 분석한 결과 건조 중량 1g을 기준으로 휘발성유기물질의 초기 농도가 0.67 g 일 때 최대 0.002 g까지 감소가 확인되었다. 감소한 휘발성 유기물질은 용존 유기물 형태로 변경되었고, COD 0.071 - 0.158 g-C/L 또는 TC 0.04 - 0.085 g-C/L 의 증가가 확인되었다. 이외에 TN은 3 - 22 mg-N/L의 증가가 확인되었고, 질산성 질소 또는 아질산성 질소는 미량 발견되었으며, 암모니아 형태의 N이 0.34 - 10.36 mg-N/L로 존재하는 것이 확인되었다.

The objective of this study was to find optimum pretreatment conditions of ozone and microwave for solubilizationof thickened waste activated sludge (TWAS). Response surface analysis was applied to determine the combination of ozoneconcentration (0.03 to 0.1g O3/g total solid (TS)) and microwave temperature (100~170oC). The temperature significantlyaffected the solubilization degree of sludge (p<0.01). Within the design boundaries, the conditions predicted to maximizethe solubilization degree of 41.6% were determined to be 0.065g O3/g TS and 170oC. On the other hand, the solubilizationdegree with the ozone pretreatment alone was 2.7 to 12.2% at 0.03~0.1g O3/g TS. The results show that the combinationof ozone and microwave pretreatments is effective in solubilization of TWAS.

The purpose of this study was to improve low digestibility in anaerobic digestion facility of the sewage treatment plant. To perform this research, sludge digestion and digestion gas purification facilities in sewage treatment plant was applied. In the result of this study, it was very effective for sludge reduction from the improvement of digestive efficiency. In addition, it was confirmed that high purity CH4 (methane) was produced. This results can be useful as basic data to improve the low digestibility in anaerobic digestion processes.

Diverse studies are being conducted on sewage sludge treatment and recycling methods, but the demand for a lowcost treatment technology is high because the sewage sludge has an 80% or higher water content and a high energy consumption cost. We want to apply the thermal hydrolysis reaction that consumes a small amount of energy. The purpose of this study is to quantify the thermal conductivity of sewage sludge according to reaction temperature for optimal design of thermal hydrolysis reactor. We quantified continuously the thermal conductivity of dewatered sludge according to the reaction temperature. As the reation temperature increased, the dewatered sludge is thermally solubilized under a high temperature and pressure by the thermal hydrolysis reaction. Therefore, the bond water in the sludge cells comes out as free water, which changes the dewatered sludge from a solid phase to slurry of a liquid phase. As a result, the thermal conductivity of the sludge was more than 2.6 times lower than that of the water at 293 K, but at 470 K and above, became 0.708 W/m·K, which is about 4% lower than that of the water.

The most effective chemical pretreatment method for Scenedesmus dimorphus was evaluated based on solubilization rate and saccharification yield. When 1% of S. dimorphus with 0.5 N of chemicals such as HCl, H2SO4, HNO3, NaOH and KOH was autoclaved at 120oC and 1.1 atm for 60 min, the solubilization rate was high with alkali chemicals while the saccharification yield was low compared to that with acid chemicals. The pretreatment efficiency was significant in order in HNO3, HCl and H2SO4, however, HCl would be effective for field application considering the cost. The proper concentration and time to treat with HCl were concluded in 1 N and 10 min. In the conditions with 1 : 1 mixed acid chemicals such as H2SO4+ HNO3, HCl + HNO3 and HCl + H2SO4, the solubilization rate was similar to that with single acid treatment, while the saccharification yield was enhanced about 34% in the mixed condition with H2SO4 and HNO3 compared to that treated with H2SO4.

최근 전 세계적으로 석유 유래 합성 화장품 원료의 사용을 배제한 천연 화장품을 찾는 고객들이 계속적으로 증가하고 있지만 이러한 천연 화장품 중에서도 기능성을 소구하는 제품은 거의 없는 상황이다. 이는 천연 유래 원료 중에서 기능성이 검증된 원료가 거의 없을 뿐 아니라, 그러한 천연 기능성 원료들이 있다고 하더라도 그것들을 천연 원료만으로 안정한 제형을 유지하기가 매우 힘들기 때문이다. 본 연구는 난용성 천연 주름 기능성 물질인 올레아놀릭산을 천연 유래 수첨 레시틴을 이용하여 안정하게 가용화시키는 것에 관한 것이며, 유기농 화장품 인증이 가능한 가용화 제형의 처방을 개발하는 것을 목표로 하였다. 다른 합성 가용화제를 사용할 경우 45 ℃에서 2 ～ 3일 내에 올레아놀릭산의 석출이 관찰되었지만, 천연 유래 수첨 레시틴을 이용한 제형에서는 4주 동안 입자 크기의 큰 변화 없이 안정하게 유지되었다. 제형 내 올레아놀릭산의 함량은 25 ℃ 및 40 ℃에서 보관중인 샘플을 대상으로 24주간 측정하였는데, 두 온도에서 모두 90 % 이상을 보여주어 올레아놀릭산이 제형 내 분해 없이 안정하게 유지되는 것을 확인하였다. 또한 보습력 및 주름 개선 등의 임상시험을 통해 제품의 피부 효능과 안전성을 확인하였다.

본 연구에서는 가용화법을 이용하여 점도가 낮은 나노에멀젼을 얻기 위해서 계면활성제와 오일을 변화시켰다. 헥실라우레이트, 세테아레스-20, PEG-40 수첨 피마자유, 글리세릴스테아레이트 및 스테아린산을 함유하며 입자 크기가 100 nm 정도 되는 나노에멀젼을 제조할 수 있었다. 이렇게 제조된 에멀젼은 안정하였으며 안정성은 입자의 변화로 측정하였다. 가용화법으로 안정한 나노에멀젼을 얻기 위해서는 에멀젼을 제조한 후 냉각과정이 중요한 변수로 작용하였다. 냉각과정을 신속하게 진행하였을 때 최대의 안정성을 보였다.

Sludge minimization from wastewater treatment plant is becoming more important to save disposal costs and to contribute to sustainable development. For the reduction of sludge production, solubilization and dewaterability of sludge are important factors in sludge processing. Ultrasonic treatment has been used to enhance sludge solubility and dewaterability with anaerobic digestion sludge, primary sludge, and activated sludge. At the ultrasonic power of 0.2 kW/L for 1 hour, anaerobic sludge and activated sludge showed higher solubilization efficiency than the primary sludge in terms of COD, proteins, and suspended solids. Ultrasonic treatment decreased sludge dewaterability and sludge settling characteristics up to 720 kJ/L of ultrasonic energy. In conclusion, ultrasonic treatment was effective for sludge solubilization but it deteriorate dewaterability (specific resistance) and settling characteristics (SVI) of sludge at the experimental conditions.

친환경농업기술 개발의 일환으로 화학비료 절감 및 토양 비옥도 증진 효과가 있다고 알려진 두과작물인 헤어리베치와 화본과 작물인 보리를 녹비작물로 생산 토양 처리하여 분해양상과 양분가용화 속도를 조사 분석하여 유기물 시용효과를 구명코자 본 연구를 수행하였다. 녹비작물은5월 중순까지 재배하여 토양에 로터리 처리(약2000kg/10a)하였다. 녹비의 분해 양상과 양분 가용화량을 조사 분석하기 위하여 채취 건조된 녹비작물 10 g을 연구용으로 제작된 Pack에 넣어 토양 5 cm 깊이로 투입한 후, 40일 까지는 5일 간격으로, 그 이후 80일까지는 10일 간격으로 시료를 채취하였다. 녹비의 분해율 50% 도달일수는 헤어리베치 처리구가 가장 빠른 14.4일을 보였고, 그 다음은 헤어리베치+보리 처리구가 23.2 일이었으며, 보리 처리구가 가장 늦은 31.7 일이었다. 처리 80일 후 분해양상으로 헤어리베치 처리구가 84.5 %이었고, 보리 처리구가 64.9 %이었으며, 헤어리베치+보리 처리구가 76.2 %로 나타났다. 질소 가용화율의 경우 헤어리베치 처리구는 처리 후 15일에는 55.3 %였고, 80일 후에는 86.7 %로 조사되었으며, 보리 처리구에서는 31.7일에 77.2 %였고 80일 후에는 87.8 %로 나타났다. 인산의 경우는 헤어리베치 처리구에서 15일에는 86.3 %였고, 80일 후에는 92.8 %였으며, 보리 처리구에서는 31.7일에는 89.9 %, 80일 후에는 95.1 %였다. 유기물의 화학비료 시용효과를 10a 단위면적으로 계산한 결과 토양처리 후 80일까지 질소는 헤어리베치 처리구가 14.0 kg/10a, 보리 처리구는 10.3 kg/10a, 그리고 헤어리베치+보리 처리구는 11.3 kg/10a로 산출되었다. 인산의 경우는 헤어리베치 처리구가 3.1 kg/10a였고, 보리 처리구가 2.8 kg/10a, 헤어리베치+보리 처리구가 2.9 kg/10a로 나타났다.

친환경농업기술개발을 위하여 화학비료 절감 및 토양비옥도 증진효과가 있다고 알려진 두과 작물인 헤어리베치와 화본과 작물인 보리와 호밀을 녹비로 재배 후 토양투입 하였을 때, 이들의 분해과정과 처리 후 시기별 무기영양성분들의 가용화 과정에 살충제, 살균제 및 제초제 처리가 유기물 분해와 양분 가용화에 어떻게 영향을 미치는가를 조사 분석하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 녹비작물의 토양처리는 전년도 10월 중순에 파종하여 5월 중순 녹비작물들을 채취 건조하여 10g씩 연구용으로 제작된 Pack(350目/mesh)에 담아 논토양에 투입하였다. 분해양상을 조사하기 위한 시료채취는 처리 후 5일 간격으로 30일까지 하였으며, 농약과 제초제는 처리 후 10일과 15일에 각각 처리 하였다. 헤어리베치을 토양에 투입 후 무처리구의 부숙화의 진전은 토양 투입 후 5일차에 23.9%에서 일직선적으로 증가하여 30일후에 62.2% 정동의 부숙화율을 보였다. 토양 투입 후 10일 후에 농약과 제초제를 제1차로 처리한 후의 부숙화율은 무처리에 비해 살충제 2.8%, 살균제 3.3%, 그리고 제초제는 3.5% 감소된 것으로 나타났다. 제2차로 15일 후에 처리했을 때의 부숙화율도 약간의 차이는 있지만 제1차 처리결과와 비슷한 경향이었다. 하지만 30일차에는 농약과 제초제의 처리에 의한 부숙화율의 차이는 크게 없는 것으로 나타났다. 양분가용화율을 조사한 결과 10일차에 농약과 제초제 처리로인해 헤어리베치의 질소가용화율은 무처리구가 72.4%인데 반하여 살충제처리구는 62.7%, 살균제처리구는 70.0%, 그리고 제초제처리구는 65.3%로 무처리구에 비교해 2.4~9.7% 까지 감소되는 것으로 나타났으나 처리 후 5일이 경과한 후에는 처리간 차이가 없는 것으로 나타났다. 결과적으로 농약 및 제초제 처리 시 작물의 유기물 분해와 양분가용화에 큰 영향을 미치지는 않는 것으로 나타났다.