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다양한 탄소전극조합에 따른 미생물 연료전지의 전기발생량 및 미생물 군집변화
권재형,최수정,차재환,김효수,김예진,유재철,김창원,Kwon, Jae-Hyeong,Choi, Soo-Jung,Cha, Jae-Hwan,Kim, Hyo-Soo,Kim, Ye-Jin,Yu, Jae-Cheul,Kim, Chan-Won 대한환경공학회 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.1
미생물 연료전지의 전극소재는 전기발생량에 영향을 미치는 중요인자이다. 본 연구에서는 탄소전극의 두께 구조가 미생물 연료전지의 전력밀도 미생물 형성 미생물 군집의 다양성에 미치는 영향에 관해 연구를 수행하였다. 산화 환원 전극조합의 능률적인 구성을 위해 다양한 형태의 탄소전극으로 이루어진 7개 실험실 규모의 반응기가 연속식 공정으로 운전되었다. 반응기의 안정화 상태에서 구멍이 있는 흑연펠트(6 mm 두께) 조합이 전기발생량 238 mV, 그리고 쿨롱효율이 37%로 가장 높은 셀 성능을 나타내었다. 산화전극 표면에 미생물의 생성을 관찰하기 위해 SEM 촬영을 실시한 결과, 니트형태의 탄소섬유와 흑연펠트의 표면에 미생물양의 생성이 증가함을 관찰할 수 있었다. 식종 슬러지와 산화전극 부착성장 미생물의 우점종 변화를 관찰하기 위해 PCR-DGGE를 통한 미생물 군집해석 결과, 식종슬러지내의 미생물 군집과 운전 후 각 전극에 우점화 된 미생물의 군집에는 차이를 보였다. 특히 흑연펠트의 탄소섬유에 전기활성 박테리아로 알려진 eobacter 종이 우점화 된 것을 확인할 수 있었다. The electrode material is one of the factors affecting the power production of microbial fuel cell. In this study, effects of carbon electrode material, thickness and configuration on the power density, biofilm formation and microbial community diversity of microbial fuel cell were investigated. To optimize the anode-cathode electrode assembly, seven lab-scale reactors which had various carbon electrode constructions were operated in continuous mode. Under the steady state condition, the electrode combination of graphite felt (6 mm) with hole showed the highest cell voltage of 238 mV and the coulombic efficiency of 37%. As a result of SEM analysis, the bacteria growing on surface of knitted type of carbon cloth and graphite felt electrode ncreased significantly. The change of dominant species between seeding sludge and biofilm on the surface of anode electrode, microbial analysis with PCR-DGGE showed that the dominant species of seeding sludge are quite different from those of biofilm on the surface of each anode electrode. Especially Geobacter sp., a well known electrochemical bacteria, was found as the dominant species of the electrode combination with graphite felt.
선박 평형수 내 총 잔류 산화물(Total Residual Oxidant) 분석을 위한 Potassium Iodide (KI) Sensor 적용가능성 평가
권재형(Jae Hyeong Kwon),임헌진(Heon Jin Lim),이광호(Gwan Ho Lee),이해돈(Hai Don Lee),김대원(Dae Won Kim) 대한환경공학회 2016 대한환경공학회지 Vol.38 No.11
Potassium iodide (KI) TRO sensor에 의한 선박평형수의 살균 및 중화배출 기준이 되는 총 잔류 산화물(TRO)의 농도분석 적용 가능성을 검토하였다. UV 흡수파장 도출시험 및 흡광도 분석결과 350 ㎚ 단일파장에서 TRO 농도에 대한 흡광도 값은 높은 상관관계(r² = 0.9825)를 가지며 흡광도 값의 TRO 농도(0.1~7.0 ㎎/L) 수치화가 가능하였다. 상기 시험결과를 토대로 KI 기반의 센서 시스템 구축을 통해 기존의 센서(DPD 기반 시스템)와의 TRO 농도측정 비교결과 동일한 경향의 측정값이 도출되었으며, KI TRO 센서 시스템이 선박평형수 내 연속 TRO 측정장치로 적용할 수 있는 가능성이 있다고 판단하였다. Potassium iodide (KI) TRO sensor for measuring total residual oxidant which is an index for disinfection and neutralization in ballast water has been constructed. The results of UV absorption wavelength and absorbance test in various TRO concentrations show high linear correlation (r² = 0.9825) at 350 ㎚ wavelengths and it can be possible to visualize numerical value of TRO concentration (0.1~7.0 ㎎/L). The result of comparison test according to TRO concentration between the KI based TRO sensor system and the DPD based TRO sensor system showed identical trend. Overall results indicated that the KI TRO sensing system could be applied for continuous TRO concentration measurement in ballast water treatment system.
안창혁(Chang Hyuk Ahn),권재형(Jae Hyeong Kwon),주진철(Jin Chul Joo),송호면(Ho Myeon Song),조경제(Gyeong Je Joh) 大韓環境工學會 2012 대한환경공학회지 Vol.34 No.6
본 연구는 화포천 수질 현황을 제시하여 특성을 분석하고 향후 관련연구에 활용할 목적으로 수행되었다. 상류에서는 step-pool 형태의 14개의 보로 인해 하천수가 저류되었고 주거단지 및 농경지를 지나면서 생활하수와 관개용수 등의 오염물 유입이 있었다. 이러한 이유로 정체구역의 하상에서 사상성 남조류인 Oscillatoria 군락이 번무하였으며 하천의 중·하류에서는 고모천(T3), 용덕천(T8)과 같이 N, P가 높은 고농도 지류가 유입되는 등 본류 수질을 악화시켰다. 화포천은 하류로 갈수록 DO가 감소하고 SS가 증가한 것이 특징적이었다. 상관관계 분석결과 긴 체류시간과 SS, COD, NH₄+가 화포천에서 중요한 수질인자임을 나타내었다. 또한, 습지에서 하상 유기물 농도가 높고 부착조류가 풍부한 점도 본류 수질에 영향을 줄 것으로 판단되었다. 화포천 수질은 공간적으로 보가 있는 구간에서 농도가 상승하였고 하류의 습지에서는 일정하거나 소폭 감소하였다. 계절적으로는 겨울에 영양염 농도가 높았으나 여름에는 유기물 농도가 높았다. 식물플랑크톤은 6월에 보와 습지 등 정체구간에서 높게 나타난 점을 제외하면 전 구간에서 40ug chl-α/L 이하로 나타났다. This study was aimed to analyze the water quality characteristics of the Hwapocheon Stream and to be utilized in the further related research. Water in the upper stream became a dammed pool due to the existence of 14 weirs, and pollutants such both sewage and irrigation water were introduced into the mainstream passing through farming settlements and agricultural land. For these reasons, filamentous cyanobacteria (Oscillatoria sp.) bloomed at the bottom of the dammed pool. Also in the midstream and downstream, tributaries with high pollutant concentrations [e.g., Comocheon (T3) and Yongdeokcheon (T8)] were inflowed, and had a negative impact on water quality of the mainstream, especially nitrogen and phosphorus. In the Hwapocheon Stream, dissolved oxygen (DO) decreased, and suspended solid (SS) increased toward the downstream. The result showed that hydraulic retention time, SS, COD, and concentration of NH₄ + were important water quality factors of the Hwapocheon Stream. The high concentration of benthic organic matter and rich in attached algae in the core of Hwapo-wetland were expected to give impact on water quality of the mainstream. In the spatial manner, water quality showed increasing trend in the weir zone, and it was constant or decreased trend in wetland, In the seasonal manner, the nutrient concentrations were high in the winter dry season, however, the organic matter concentrations were high in spring and summer, Generally, the concentrations of phytoplankton value were 40ugchl-α/L or less in all reaches except for the high concentrations in the weir and wetland area in June.