웨어러블 컴퓨팅 환경에서 청각 피드백을 통한 웨어러블 기기의 정보 디스플레이

박영현(Younghyun Park),한광희(Kwanghee Han) 한국HCI학회 2007 한국HCI학회 학술대회 Vol.2007 No.2

평판형 외기환원전극 미생물연료전지에서 반응기 폭과 수리학적 체류시간이 유기물과 질소 동시 제거에 미치는 영향

박영현(Younghyun Park),유재철(Jaecheul Yu),Evy Widyaningsih,이태호(Taeho Lee) 대한환경공학회 2019 대한환경공학회지 Vol.41 No.2

일실형 미생물연료전지(MFC)는 폭기 및 외부탄소원 비용 없이 유기물과 질소를 동시에 제거할 수 있기 때문에 경제적인 하․폐수처리공정으로 발전할 수 있는 유망한 기술이다. 본 연구에서는 평판형 외기환원전극 MFC의 최적 구조를 평가하기 위하여 3가지 조건의 산화전극부 폭을 선정하였고, 다양한 수리학적체류시간(HRT) 조건에서 유기물 및 질소제거율과 전기 생산량을 평가하였다. 산화전극부 용존산소 농도는 폭이 좁을수록, HRT가 길수록 더 높았다. 최적의 질산화 반응을 위한 HRT는 산화전극부 폭 4 mm는 2시간 이상, 8 mm는 6시간 이상, 16 mm는 8시간이었다. 총질소제거율은 폭 8 mm가 가장 우수했으며(94%), 설계인자인 환원전극 비표면적은 250 m²/m³이었다. 유기물제거율은 모든 조건에서 80% 이상을 나타냈다. 전압은 HRT 2시간에서만 발생하였고, 폭 16 mm, 8 mm, 4 mm 순으로 높게 나타났다. 평판형 외기환원전극 MFC는 구조 및 HRT 조건 변화에 따라, 유기물 및 질소 제거와 전기 생산 등이 가능한 범용성 있는 기술로 발전할 수 있다. A single-chamber microbial fuel cell (MFC) is a promising technology for cost-effective wastewater treatment because it can remove organics and nitrogen simultaneously without aeration and external carbon source. This study evaluated organics and nitrogen removal and electricity production using flat-type air-cathode MFCs with three widths of anode chamber at various hydraulic retention times (HRTs). A shorter width and a longer HRT showed higher dissolved oxygen concentration. For optimum nitrification, the widths of 4 mm, 8 mm and 16 mm required HRTs of >2 h, >6 h and 8 h, respectively. The width of 8 mm (cathode specific surface area of 250 m²/m³ as design factor) showed highest total nitrogen removal efficiency (94%). Removal efficiencies of organics were more than 80% at all conditions. Voltage generation occurred (16 mm > 8 mm > 4 mm) at HRT of 2 h. According to the change of design and HRT conditions, a flat-type air-cathode MFC can be developed as a versatile technology for organics and nitrogen removal and electricity production.

식종원 및 유기물 농도 변화에 따른 평판형 외기환원전극 미생물 연료전지의 질소 제거

박영현(Younghyun Park),유재철(Jaecheul Yu),Thi Hien Nguyen,이태호(Taeho Lee) 대한환경공학회 2016 대한환경공학회지 Vol.38 No.12

미생물연료전지(MFC)는 하·폐수내의 유기물로부터 전기를 생산할 수 있는 획기적인 기술이지만, 실용화를 위해서는 하·폐수 내의 질소를 제거할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 두 개의 대면적 SEA (separator electrode assembly)로 구성된 평판형 외기환원전극 미생물연료전지(FA-MFC)를 이용하여 질산화 전배양의 유무와 식종원에 따른 총질소제거율을 평가하였다. 질산화 전배양 단계에서 FA-MFC의 질산화율은 식종원과는 무관하게 99% 이상을 나타냈다. 질산화 및 탈질 단계에서 300㎎-COD/L 이하의 낮은 유기물 농도에서는 전배양을 하지 않은 조건의 총질소제거율이 가장 높았다. 유기물 농도가 증가할수록 더 높은 총질소제거율을 나타냈으며, 유기물제거율은 모든 조건에서 95% 이상을 나타냈지만, 종속영양탈질에만 이용되지는 않은 것으로 판단된다. FA-MFC의 전기 발생량은 매우 낮았지만, 유기물과 질소를 동시에 제거할 수 있다는 장점이 있기 때문에 획기적인 하·폐수처리공법으로 발전시킬 수 있으리라 기대된다. Although microbial fuel cell (MFC) can produce electricity from organics in wastewater, nitrogen removal is required for application of process for wastewater treatment plant. This study developed flat-panel air-cathode MFCs (FA-MFCs) comprised of two large separator electrode assemblies (SEAs) and evaluate total nitrogen removal according to three inoculum sources and prenitrification acclimation. The nitrification efficiencies were >99% regardless of inoculum sources under the phase for pre-nitrification acclimation. The total nitrogen removal efficiencies of FA-MFCs without pre-nitrification acclimation were the highest at the low organic conditions (<300 mg-COD/L) under the phase for nitrification and denitrification. The increase of organic concentration influenced the total nitrogen removal efficiency, positively. The organics were removed >95% but were not used for heterotrophic denitrification totally. This study suggests that application of FA-MFC system for wastewater treatment can allow the simultaneous removal of organic and nitrogen compounds, although this affects the low electricity production.

침지형 미생물연료전지에서 유입 COD 및 HRT 변화가 하수 수준의 질소 제거에 미치는 영향

박영현(Younghyun Park),양희천(Heechun Yang),유재철(Jaecheul Yu),이태호(Taeho Lee) 대한환경공학회 2018 대한환경공학회지 Vol.40 No.8

침지형 미생물연료전지(MFC)는 하수처리공정에 쉽게 적용할 수 있는 구조이지만, 질소 제거에 대한 연구는 아직 부족한 실정이다. 본 연구에서는 4개의 유닛으로 구성된 침지형 MFC 시스템을 이용하여 기질의 종류 및 농도와 HRT에 따른 COD 및 TN 제거율, 에너지 회수를 평가하였다. 유기물 제거를 위한 최적 HRT는 모든 기질 조건에서 6시간이었고, 아세트산 500 mg-COD/L는 78%, 150 mg-COD/L는 89%, 글루코스 150 mg-COD/L는 76%가 제거되었다. 하수 수준의 질소 농도(40 mg-N/L) 제거를 위한 최적 HRT는 아세트산은 3시간, 글루코스는 8시간이었고, 우리나라 하수처리시설의 TN 방류수 수질기준(<20 mg-N/L)을 만족시켰으며, 이때의 질소 제거속도는 72-192 g-N/m³/d이었다. 침지형 MFC의 에너지 회수량은 모든 조건에서 0.004 kW/kg-COD 이하로 나타났지만, 질소 제거에 소비되는 추가 에너지가 없기 때문에, 향후 에너지 중립적인 하수처리공정으로 발전시킬 수 있을 것으로 기대된다. Submerged-type microbial fuel cells (MFCs) have been developed to cost-effectively treat organics in wastewater. However, evaluation of nitrogen removal in MFCs is still limited to apply MFCs for domestic wastewater treatment. This study developed submerged MFC system consisting of 4 units and evaluated COD and TN removal efficiencies and energy recovery according to substrate type and concentration and HRT. The organic removal efficiencies were 78% (500 mg-COD/L), 89% (150 mg-COD/L of acetate) and 76% (150 mg-COD/L of glucose) at the optimal HRT of 6 h. Submerged MFC system for removal of low-strength nitrogen (40 mg-N/L) could satisfy the TN discharge limit (<20 mg-N/L) and the nitrogen removal rates of 72-192g-N/m³/d at the optimal HRTs of 3 h (acetate) and 8 h (glucose). Because additional energy for nitrogen removal is not required, despite low energy recoveries (<0.004 kW/kg-COD), it is expected that the submerged MFC system can be applied as the energyneutral domestic wastewater treatment process.

일실형 미생물연료전지를 이용한 하수 내 유기물 및 질소의 동시 제거

박영현 ( Younghyun Park ),응웬반칸 ( Van Khanh Nguyen ),이태호 ( Taeho Lee ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2016 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2016 No.-

미생물전기화학기술을 이용한 하수방류수기준 만족 유기물/질소 동시 제거

박영현 ( Younghyun Park ),응웬반칸 ( Vankhanh Nguyen ),이태호 ( Taeho Lee ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2016 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2016 No.-

위험형태 실행계획 방법을 활용한 프로젝트관리

박영현(Younghyun Park) 대한경영학회 2016 大韓經營學會誌 Vol.29 No.10

침지 및 직립 평판형 MFC 스택에서 전극연결 방식에 따른 전기발생량 비교

유재철,박영현,이태호,Yu, Jaecheul,Park, Younghyun,Lee, Taeho 한국전력공사 2016 KEPCO Journal on electric power and energy Vol.2 No.4

Microbial fuel cell (MFC) can produce electricity from oxidation-reduction of organic and inorganic matters by electrochemically active bacteria as catalyst. Stacked MFCs have been investigated for overcoming low electricity generation of single MFC. In this study, two-typed stacked-MFCs (submerged-flat and stand-falt) were operated according to electrode connection for optimal stacked technology of MFC. In case of submerged-flat MFC with all separator electrode assembly (SEA) sharing anode chamber, MFC with mixed-connection showed more voltage loss than MFC with single-connection method. And MFC stacked in parallel showed better voltage production than MFC stacked in series. In case of stand-flat MFC, voltage loss was bigger when SEAs sharing anodic chamber only were connected in series. Voltage loss was decreased when SEAs parallel connected SEAs sharing anodic chamber were connected in series. 미생물연료전지(Microbial Fuel Cell; MFC)는 전기화학활성미생물로 불리는 미생물을 촉매로 이용하여, 유/무기물의 산화환원 반응을 통해서 전기에너지를 생산할 수 있는 장치이다. 단일 MFC에서 발생하는 낮은 전기생산량을 극복하기 위해, 다수의 형태의 MFC를 직렬 또는 병렬로 연결하는 방법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 6개의 단위 막전극접합체(Separator Electrode Assembly; SEA)로 구성된 침지평판형과 직립평판형 MFC 스택을 운전하였다. 단위 MFC와 MFC 스택의 전기발생량을 비교하였으며, 이를 통해서 MFC의 최적 스택기술을 확보하기 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 모든 SEA가 산화전극부를 공유하고 있는 침지평판형 MFC의 경우, 직렬과 병렬을 함께 사용할 경우, 단일 연결 방식을 사용하는 것보다 전압의 손실이 더 크게 나타났으며, 단일 연결방법 중 병렬연결 하는 것이 손실을 최소화 할 수 있는 것으로 나타났다. 직립평판형 MFC의 경우, 산화전극부를 공유하고 있는 SEA만 직렬 연결할 경우에는 전압의 손실이 크게 나타났으며, 산화전극부를 공유하고 있는 SEA간에 병렬 연결 후, 병렬 연결된 SEA를 직렬연결하는 방식이 전압의 손실을 최소화 할 수 있을 것으로 나타났다.

Effect of agitation on Mycelial Growth and Polysaccharide Production in Batch Culture of Schizophyllum commune

MinSuk Kim(김민석),YoungHyun Park(박영현),EockKee Hong(홍억기) 한국생물공학회 2004 한국생물공학회 학술대회 Vol.2004 No.10

CANON 공정에서 운전조건에 따른 질소 제거효율 및 미생물군집 변화

조경민(Kyungmin Jo),박영현(Younghyun Park),조순자(Sunja Cho),이태호(Taeho Lee) 大韓環境工學會 2015 대한환경공학회지 Vol.37 No.6

질소화합물은 부영양화 등 수질을 악화시키는 결과를 초래하므로 질소 제거는 수처리에 있어 가장 중요한 문제들 중하나이다. 본 연구에서는 독립영양탈질 공정인 CANON (Completely Autotrophic Nitrogen-removal Over Nitrite)을 이용하여 암모니아성 질소 제거 효율을 평가하고, 미생물 군집 분석을 수행하였다. AOB (Ammonium Oxidizing Bacteria)와 ANAMMOX (ANaerobic AMMonium OXidation)균을 동시에 식종하고, 37℃에서 유입 암모니아성 질소농도 100 mg-N/L와 아질산성 질소농도 100 mg-N/L 조건으로 운전한 결과, 성공적인 CANON 반응이 유도되었다. 유입수에서 아질산성 질소를 제외시키고 암모니아성 질소(100 mg-N/L)만을 공급하였을 때, DO농도 0.4 mg/L 이상에서는 CANON의 성능이 악화되었지만, DO농도를 0.3 mg/L으로 낮추자 71.3%의 총 질소제거효율을 나타내었다. 유입 암모니아성 질소 농도를 50 mg-N/L로 낮추었을 때, 질소제거효율이 급격히 악화되었다. 그러나 유입농도를 다시 100 mg-N/L로 증가시키자 14일 만에 이전의 질소제거성능을 회복하였고, 이후 76.1±4.9%의 총 질소제거효율을 나타냈다. 온도를 상온(20±1℃) 조건으로 전환하자 초기에는 불안정한 CANON반응이 일어났지만, 23일 이후에는 안정적인 총 질소제거효율(70.0±2.6%)을 유지하였다. PCR-DGGE를 이용한 미생물군집 분석 결과, 식종원과 CANON의 미생물군집은 확연한 차이를 나타냈지만, CANON의 각 조건에 따른 미생물군집은 크게 다르지 않았다. 따라서 질소제거 성능의 악화는 미생물군집을 구성하는 미생물종의 변화에 기인하기 보다는 구성 미생물종들의 질소제거 활성의 저하에 기인하는 것으로 생각된다. 이러한 결과는 AOB와 ANAMMOX균을 식종하여 CANON 반응을 성공적으로 유도한다면, 이후 농도나 온도의 변화에도 안정적인 미생물군집을 유지할 수 있다는 것을 의미한다. Nitrogen removal is one of the most important issues about wastewater treatment because nitrogen is a primary pollutant caused various problems such as eutrophication. We developed a CANON microbial community by using AOB and ANAMMOX bacteria as seeding sources. When 100 mg-N/L of influent ammonium was supplied, the DO above 0.4 mg/L showed a very low TN removal efficiency while the DO of 0.3 mg/L showed TN removal efficiency as high as 71.3%. When the influent ammonium concentration was reduced to 50 mg/L, TN removal efficiency drastically deceased. However, TN removal efficiency was recovered to above 70% after 14 day operation when the influent nitrogen concentration was changed again from 50 mg-N/L to 100 mg-N/L. According to the operating temperature from 37±1℃ to 20±1℃, TN removal efficiency also rapidly decreased but gradually increased again up to 70.0±2.6%. The analysis of PCR-DGGE showed no substantial difference in microbial community structures under different operational conditions. This suggests that if CANON sludge is once successfully developed from a mixture of AOB and ANAMMOX bacteria, the microbial community can be stably maintained regardless of the changes in operational conditions.