NoMix toilet 에서 발생하는 부산물을 이용한 수용액내 (준)중금속 제거 특성 및 가능성 연구

심재홍,임정묵,김진원,김해원,오병택,Shim, Jaehong,Lim, Jeong-Muk,Kim, Jin-Won,Kim, Hae-Won,Oh, Byung-Taek 한국지하수토양환경학회 2016 지하수토양환경 Vol.21 No.1

Struvite (MgNH₄PO₄ ⋅ 6H₂O) and hydroxyapatite (HAP, Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) precipitation in urine-separating toilets (NoMix toilets) causes severe maintenance problems and also reduce the phosphate and calcium content. Application of urine separating technique and extraction of by-products from human urine is a cost effective technique in waste water treatment. In this study, we extract urine calcite from human urine by batch scale method, using urease producing microbes to trigger the precipitation and calcite formation process. Extracted urine calcite (calcining at 800℃) is a potential adsorbent for removal of heavy metal(loid)s like (Cd²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺ and As³⁺) along with additional leaching analysis of total nitrogen (T-N), phosphate (T-P) and chemical oxygen demand (COD). The transformations of calcite during synthesis were confirm by characterization using XRD, SEM-EDAX and FT-IR techniques. In additional, the phosphate leaching potential and adsorbate (nitrate) efficiency in aqueous solution was investigated using the calcinedurine calcite. The results indicate that the calcite was effectively remove heavy metal(loid)s lead up to 96.8%. In addition, the adsorption capacity (q_e) of calcite was calculated and it was found to be 203.64 Pb, 110.96 Cd, 96.02 Zn, 104.2 As, 149.54 Cu and 162.68 Ni mg/g, respectively. Hence, we suggest that the calcite obtain from the human urine will be a suitable absorbent for heavy metal(loid)s removal from aqueous solution.

재사용이 가능한 나노복합재료 Fe₃O₄-ACCS-Ag의 제조 및 항균 특성 평가

심재홍,김해원,김진원,서영석,오세강,조민,박정희,오병택,Shim, Jaehong,Kim, Hea-Won,Kim, Jin-Won,Seo, Young-Seok,Oh, Sae-Gang,Cho, Min,Park, Junghee,Oh, Byung-Taek 한국지하수토양환경학회 2015 지하수토양환경 Vol.20 No.3

In this study, Fe₃O₄-ACCS-Ag nanoparticles (NPs) were successfully synthesized using silica extracted from corn cob ash. The synthesized Fe₃O₄-ACCS-Ag NPs were characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopyenergy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX), transmission electron microscopy (TEM) and fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). In addition, the potential application of Fe₃O₄-ACCS-Ag NPs as an antibacterial material in water disinfection was investigated using Escherichia coli ATCC 8739 as model bacteria. The antibacterial activity of synthesized composite material showed 99.9% antibacterial effect within 20 min for the tested bacteria. From this experiment, the synthesized Fe₃O₄-ACCS-Ag nanocomposites also hold magnetic properties and could be easily recovered from the water solution for its reuse. The reused nanocomposites presented the decreasing antibacterial efficiencies with the reuse cycle but the composite used three times still killed 90% of bacteria in 20 min.

음식물류폐기물과 가축분 혼합 퇴비화: 가스 발생량과 부숙도 평가

심재홍(Jaehong Shim),황현영(Hyun Young Hwang) 한국토양비료학회 2020 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2020 No.10

전자센싱기반 측정장치를 이용한 부숙유기질비료 부숙도 판별기준 설정

심재홍 ( Jaehong Shim ),황현영 ( Hyun-young Hwang ),이윤혜 ( Yun-hae Lee ),권순익 ( Soon-ik Kwon ),이현동 ( Hyun-dong Lee ) 한국환경농학회 2021 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2021 No.-

퇴비 부숙도 측정 의무화 고시(’20.3.25.) 1년 유예에 따라 ‘21.3.25일부터 가축분 퇴비 농경지 살포 시, 퇴비 부숙도 기준 적용 의무화가 시행되고 있다. 분석항목으로는 부숙도(전축종), 함수율(전축종), 염분(소·젖소), 구리·아연(돼지)이며, 비료공정 규격상 부숙도 측정은 기계적측정법인 콤백과 솔비타와 생물학적측정법인 종자발아가 있다. 해당 연구는 기존 기계적측정법인 콤백과 솔비타의 일회성 변색 패들 사용에 대한 경제적 비용을 최소화하고 일정 반응 시간(솔비타 4시간)에 정확히 키트를 측정해야 하는 문제를 해결하고자 했다. 퇴비의 암모니아와 이산화탄소 발생량을 전자센서로 측정하여 신속하고 정확한 부숙도 측정법을 개발하고 퇴비 부숙도를 평가할 수 있는 판별기준을 설정하였다. 전자센싱 부숙도 측정장치의 최적 측정조건을 설정하고(온도 30℃, 수분함량 30∼55%, 측정시간 30분), 기계적 측정법(콤백, 솔비타) 분석값을 기준으로 부숙도 판정범위를 설정하여 상용퇴비와 퇴비화 단계별 시료를 활용하여 측정조건과 판정범위를 최적 검증해 최종 판별기준을 제시하였다(부숙 : CO₂ 1,400미만, NH₃ 13미만; 미부숙 : CO₂ 1,450이상, NH₃ 15이상; 부숙 중 : CO₂ 1,400이상 1,450미만, NH₃ 13이상 15미만 g/kg/h). 현재까진 부숙 단계를 3단계(미부숙-부숙중-부숙)로 하였으나, 해당 부숙도 측정법과 범위를 현장에 적용하기 위해서는 기존 콤백과 솔비타와 같이 5단계(미부숙-부숙초기-부숙중기-부숙후기-부숙완료)로 재구분할 필요가 있다. 이를 위해 21년도 정부유기질비료지원사업의 성분분석 시료 412점과 퇴비생산업체의 단계별 시료 50점을 추가 분석 중이다. 이와 같은 결과를 기반으로 새로운 부숙도 측정 방법 및 기준 확보를 통해 부숙도 평가 방법을 확대하고, 정확성과 현장 활용성을 높여 퇴비 제조 업체의 품질관리시스템 구축을 도모하고자 한다. 또한, 부숙도 측정 완료 후 농촌진흥청 민간클라우드에 자동 저장되도록 함으로써 장치를 사용하는 지역의 퇴비 부숙도 현황과 가스 발생량 추이를 분석해 부숙도 판정범위에 대한 보정을 위한 DB구축 시스템 연계를 추진하고 있다. 본 성과물은 농촌진흥청 연구사업(세부과제번호:PJ016189)의 지원에 의해 이루어진 것임

“버려지는 음식물 농업적 재활용” 국민의견 조사

심재홍(Jaehong Shim),이윤혜(Yun Hae Lee),김성헌(Seong Heon Kim),박성진(Seong Jin Park),권순익(Soon Ik Kwon) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

국민권익위원회와 농촌진흥청은 버려지는 음식물을 효과적으로 처리하고 재활용하는 것과 관련한 대국민 설문조사를 합동으로 실시하였다. 이번 설문 조사는 농촌진흥청에서 수행하고 있는 음식물폐기물 관련 생활실험과제(리빙랩 프로젝트)의 일환으로 버려지는 음식물의 재활용에 대한 인식과 개선해야 할 부분, 재활용에 따른 비용부담 등에 관한 국민의 생각을 파악 하기위해 진행되었다. 주요 설문조사 내용은 처리방법, 퇴비 재활용 정책 찬반여부, 개선되어야 할 부분으로 진행되었다. 의견수렴 결과 총 1,372명이 참여했고, 연령대는 30대 472명(36.1%) > 40대 370명(28.3%) > 20대 238명(18.2%) > 50대이상 223명(17.0%) > 10대 6명(0.5%) 순이였다. 설문조사 결과 음식물류폐기물의 전용용기를 이용한 방법으로 처리하는게 80.3%(1,051명)였고, 모았다가 텃밭 등에 거름으로 쓴다는 응답은 11.4%(149명)였다. 퇴비의 재활용정책에 95.5%(1,250명)이 찬성하였고, 퇴비로 재활용하는 것에 대한 찬성하는 이유는 토양질 개선 및 작물 양분 공급 등의 긍정적 요인이 26.3%(657명)으로 가장 높게 나타났다. 처비비용 증가는 조건부 동의가 63.0%으로 조사되어, 국민들은 비용이 증가하더라도 제대로 된 처리를 원하고 있는 것으로 확인 되었다. 이와같은 조사결과는 정부의 ‘2050 탄소중립 추진전략’에 부합하기 위한 농촌진흥청의 음식물류폐기물의 농업적 활용방안 마련에 반영될 예정이다.

벼재배지(논토양)내 투입양분 종류에 따른 토양유기탄소 거동

심재홍(Jaehong Shim),이동원(Dong-Won Lee ),김성헌(Seong-Heon Kim),김명숙(Myong-Sook Kim),임재은(Jae-Eun Rim),황현영(Hyun-Young Hwang),박성진(Seong-Jin Park),이윤혜(Yun-hae Lee ) 유기성자원학회 2019 유기성자원학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.춘계

이 연구는 유기농경지의 재배 방법 및 유기자원 연용에 따른 토양환경 자료 구축과 토양비옥도증진 효과 평가를 위해 장기연용실험을 통한 변화량 분석을 실시하였다. 토양내 유기탄소의 기능과관리가 중요해 짐에 따라 투입양분에 따른 거동형태 변화에 다양한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 벼 재배 논토양에서의 유기탄소 거동을 확인하기 위해 양분 종류별, 토양깊이, 및 탄소특성별 축적량을 모니터링 하였다. 논 유기물 장기연용 시험 포장 조성은 전주 농촌진흥청 농업과학원 시험포장(2,460m 2 , 양토)에서 신동진 품종을 이용하여 실험을 실시하였다. 투입양분별 처리구는무처리, NPK(N-P2O5-K2O, 110-45-57 Kg ha -1 ), NPK+우분(12,000 kg ha -1 ), NPK+돈분(2,640 kg ha -1 ), NPK+볏집(600 kg ha -1 )으로 설정하였다. 토양화학성 분석은 기본화학분석과 탄소분획실험으로 양분투입전과 후(수확기)로 나누어 측정 하였다. 장기연용 논토양 실험 결과는 2014년부터 2019년(현재) 까지 총 5년에 대한 것까지만 이용하여 거동을 확인 하였다. 5년 동안의 분석결과, pH와 무기원소인 K, Mg 농도가 무시구 및 처리구 모두에서 소폭 감소하였다. 반면 OM(organic matter) 및 유효인산은 무처리구와 NPK 처리구에 비해 우분, 돈분, 볏짚 처리구에서 증가하는 경향으로 확인되었다. 토양 깊이별 유기탄소 축적량을 확인을 위해 hot water extractable carbon(HWEC), humic acid(HA), fulvic acid(FA) 분석한 결과 우분 > 볏짚 > 돈분 순으로 함량이높게 나타났다. 추후 작물 실험결과 비교를 통해 정확한 결과를 알 수 있을 것으로 사료되나, 토양화학적 분석결과로만 볼 때 가축분 비료의 경우 가축별 주 사료원과 소화 형태에 따라 배출물의 유기탄소 형태에 영향을 크게 미치는 것으로 판단된다. 위와 같은 결과를 통해 토양내 유효 유기탄소 함량과 안정화를 이끌기 위해 가축분퇴비의 혼합비율 산정을 위한 추가적인 연구가 많이 이루어져야할 것이다.

가스 측정 센서기반 부숙도 측정 장치를 활용한 DB구축 및 활용

심재홍(Jaehong Shim),황현영(Hyun-Young Hwang),이윤혜(Yun-Hae Lee),권순익(Soon-Ik Kwon),이현동(Hyun-Dong Lee) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

퇴비 부숙도 측정 의무화 고시(’20.3.25.) 따라 가축분 퇴비 농경지 살포 시, 퇴비 부숙도 기준 적용 의무화가 시행되고 있다. 부숙도 검사는 기계적 측정 방법인 솔비타와 콤백은 일회성 발색패들을 이용함에 따라 의뢰 및 반복수 증가로 예산 증가는 불가피하다. 이에, 국립농업과원에서 2018∼2020년도까지 진행한 연구과제에서 전자센서기반 부숙도 측정기기와 판정범위를 개발하여 분석시간 단축(3점 60분)과 연속성 분석법(센서기반)을 개발하였다. 기 개발 연구 성과 활용과 국내 가축분퇴비의 가스발생량 DB구축을 통해 축분·지역·계절별에 따른 가스 발생량 변화와 판정범위 보정을 위한 체계를 구축하고자 함이 동 연구의 주요 내용이다. 센서기반부숙도 장치는 2022년 신기술시범사업에 적용되어 9개소에 보급될 예정이며, 부숙도 판정값 및 기본정보는 농업과학원 중앙관제시스템과 농촌진흥청 빅데이터팀 서버에 자동으로 전송된다. DB는 지역, 계절, 비종, 원료혼합비, 초기 암모니아·이산화탄소 가스농도 및 가스 발생량 등이 수집된다. 이와 같은 가축분퇴비 부숙도 DB는 축산농가별 부숙도 의뢰 집중시기 및 미부숙 퇴비의 경우 추가 부숙기간 제시 가능 등과 같은 다양한 정보를 농가에 제공해 줌으로써 축산농가 및 행정인력에 편의성을 도모할 수 있을 것으로 판단된다.

가축분퇴비 비료성분(NPK) 성분 분석

심재홍(Jaehong, Shim),이윤혜(Yun Hae, Lee),김성헌(Seong Heon, Kim),박성진(Seong Jin, Park),권순익(Soon Ik, Kwon) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

본 연구는 가축분퇴비의 비료성분(NPK) 함량 증가에 따른 흙토람 비료사용처방에 최신자료 제공과 최소보증성분 범위 검토를 위한 혼합가축분퇴비 성분 DB를 구축하고자 하였다. 국내 농경지별 양분 과다의 분표비율이 높다고 보고되어져 있다(농업환경변동평가, 2017). 인산의 경우 논(‘15) 39%, 밭(’13) 47%, 시설(‘16) 80%, 과수(’14) 54%이고 치환성칼륨은 논(‘15) 36%, 밭(’13) 36%, 시설(‘16) 69%, 과수(’14) 46%이다. 21년도 상용 가축분퇴비 399점의 NPK성분을 분석한 평균값은 질소함량(%) 1.95±0.82, 인산 2.79±0.51, 칼리 2.57±0.33이였다. 함량별 분포는 질소 1.5~2.0%에서 42.9%(171점), 인산은 3.0%이상에서 33.8%(135점), 칼리도 3.0%이상 구간에서 31.6%(126점)로 가장 많은 시료의 분포 구간을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 2009년도 정부유기질비료지원사업 신청 상용퇴비 208점 평균 함량과 비교했을 때 질소 0.50%, 인산 1.22%, 칼리 1.38.% 함량이 증가한 것이다. 비료의 과잉투입을 예방하고자 화학비료 대체한 가축분퇴비 투입량 계산 시 최신 자료의 비료성분 함량을 이용하면 최적 산출량 도출로 양분과다 저감이 가능할 것으로 판단된다. 또한, 부숙유기질비료의 최소보증성분표시제 도입을 통해 유기질 공급원 이외에도 N·P·K 비료성분을 제시해야 하는 이유를 설명하고 있다. 국립농업과학원에서는 2020년부터 부숙유기질비료의 성분분석(NPK) 결과 DB를 구축하고 있으며, 이를 통해 양분관리제도입 및 NPK 최소보증성분표시제 도입을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.

바이러스 쓰로틀링의 연결설정 지연 단축

심재홍(Jaehong Shim) 한국멀티미디어학회 2006 한국멀티미디어학회 학술발표논문집 Vol.2006 No.1

바이러스 쓰로틀링[3,4]은 새로운 세션에 대한 연결요청(connection requests) 비율을 제한하여 웜의 전파 속도를 늦추고 차단하는 기법이다. 본 논문에서는 비율 제한기의 주기를 고정시키고 지연 큐 길이만으로 웜 발생 여부를 판단하는 기존 바이러스 쓰로틀링의 방법을 탈피하고, 가중치 평균 지연 길이를 적용하여 비율 제한기의 주기를 적응적으로 조절하는 알고리즘을 제안한다. 실험결과 제안 알고리즘은 웜 탐지시간에는 크게 영향을 미치지 않으면서도 연결설정 지연시간을 단축하여 사용자가 느끼는 불편함을 줄여 줄 수 있음을 확인하였다.

연결설정 지연 단축을 위한 적응적 비율 제한기의 설계 및 구현

심재홍(Jaehong Shim) 한국통신학회 2006 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.7