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음식물쓰레기 수소발효 시 pH 영향 및 축산폐수와의 혼합 발효
장해남(Hae Nam Jang) 유기성자원학회 2016 유기물자원화 Vol.24 No.4
현대의 집적된 산업 사회에서 자정능력을 초과하여 발생하는 막대한 양의 유기성폐자원은 수질, 토양, 대기 등 총체적인 환경오염을 유발하는 처리⋅곤란 물질로 전락하였고, 화석연료의 지속적인 사용에 따른 온실가스의 방출은 지구온난화를 촉진시켰다. 개발된 회분식 공정을 적용하는 음식물쓰레기 수소발효에서, 세계 최초로 수소 전환율과 초기 및 운전 pH와의 관계를 수학적으로 표현하였고, 동시에 최적화하였다. 최적 초기 및 운전 pH는 각각 7.50, 6.01이었다. 축산폐수를 음식물쓰레기의 수소발효에 보조기질로 첨가 시 pH 제어를 위해 요구되는 알칼리량을 감소시킴과 동시에 수소발생률도 크게 증대시킬 수 있음을 관찰할 수 있었다. In the modern industrial society, huge amount of organic wastes have exceeded the society’s self-cleaning capability, caused pollution of the whole environment, including water quality, soil, and the air, and become a big burden of waste treatment. Moreover, the emission of green house gases brought by the continual combustion of fossil fuels has facilitated the global warming. The simultaneous effect of initial and operational pH on H2 yield was expressed using mathematical equation and optimized. The optimal initial and cultivation pH was 7.50 and 6.01, respectively. Addition of livestock wastewater to food waste substantially decreased the amount of alkali requirement and also improved the H2 fermentation performance.
용해도 파라미터의 분자동역학 계산을 통한 천연 실크 소재의 혼화성 연구
임근안,최강민,임정우,김영래,박치훈,장해남,Im, Keunan,Choi, Kang-min,Leem, Jung Woo,Kim, Young L.,Park, Chi Hoon,Jang, Hae Nam 한국막학회 2021 멤브레인 Vol.31 No.2
최근 들어 여러 산업 분야에 활발히 사용되고 있는 고분자 분리막은 화학구조의 제어나 제막공정에서의 물리적 특성 제어뿐만 아니라 다양한 소재와 혼합된 복합막 제조를 통해서 고유의 특성을 부여할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 분리막 제조 시에 누에(Bombyx mori)가 생산한 친환경 천연소재로 활용 가능성이 넓은 실크 고분자의 복합막 제조 시 다른 소재와의 혼화성 지표로 사용할 수 있는 용해도 파라미터를 분자동역학을 이용하여 계산하였다. 역시 친환경성 및 생체적합성을 갖고 있는 polyvinylalcohol (PVA)의 용해도 파라미터를 분자동역학을 이용하여 계산 후 서로 비교하였을 때 두 고분자 소재가 비슷한 용해도 파라미터 값을 갖는 것을 확인하였다. 결론적으로, 두 고분자가 서로 잘 혼합될 수 있음을 이론적으로 증명하였고, 실제 실험을 통해서도 이를 확인할 수 있었다. In recent years, polymer membranes, which are actively used in various industrial fields, have the advantage of being able to impart unique properties through the control of chemical structures and physical properties in the film-fabrication process, as well as through fabricating blend membranes mixed with various materials. In this study, the solubility parameter, which can be used as an index of miscibility with other materials, was calculated using molecular dynamics using a silkworm (Bombyx mori) silk polymer which has a wide potential to be used as an eco-friendly natural material. When the solubility parameter of polyvinylalcohol (PVA), which is also environmentally friendly and biocompatible, was calculated by molecular dynamics and compared with each other, it was confirmed that the two polymer materials had similar solubility parameter values. In conclusion, it was theoretically proved that the two polymers could blend well with each other, which was confirmed through experiments.
혐기성소화 슬러지 비율에 따른 미생물전기분해전지의 식종 특성
송근욱(Geunwuk Song),백윤정(Yunjeong Baek),서휘진(Hwijin Seo),장해남(Hae-Nam Jang),정재우(Jae Woo Chung),이명은(Myoung-Eun Lee),안용태(Yongtae Ahn) 유기성자원학회 2019 유기물자원화 Vol.27 No.4
실험실 규모 회분식 미생물전기분해전지 반응기 (유효부피 20 mL)를 이용하여 수소가스 생산 및 식종기간 특성을 조사하였다. 총 6 cycle 동안 0.9 V를 인가하여 식종슬러지 혼합 비율 (혐기성소화 슬러지:50 mM PBS)에 따른 수소생산 및 식종기간을 분석한 결과 혼합비 1:1 반응기에서 9.8-20.9 mL 수소를 생산하였으며, 수소함량은 66.8-79.6%로 가장 높게 나타났다. 식종기간에 있어서는 혼합비 1:1 반응기 기준으로 약 12일 정도부터는 수소생산 및 전류밀도가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 혼합비 1:2, 1:3, 1:4 반응기의 경우 cycle (2-6 cycle)에 따라 수소가스 생산량이 3.7-7.1 mL, 농도 5.8-65.8%로 변화하였으며, 혼합비 1:5, 1:6, 1:7 반응기의 수소가스 생산량은 0.5-0.7 mL, 농도 1.8-7.1%로 나타나 최대 혼합비 1:4까지 식종하는 것이 적합할 것으로 판단된다. In this study, the influence of anaerobic digested sludge and 50 mM PBS (phosphate buffer solution) mixing ratio (1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7) on hydrogen production and inoculation period were examined. MECs were operated in fed-batch mode with an applied voltage of 0.9 V. As a result, in the 1:1 mixing ratio reactor, 9.8-20.9 mL of hydrogen was produced with the highest hydrogen content of 66.8-79.6%. Hydrogen gas production and power density increased from after 12 days of inoculation for the 1:1 mixing ratio reactor. In case of 1:2, 1:3 and 1:4 mixing ratio reactor, the hydrogen gas production was 3.7-7.1 mL and the hydrogen gas content was 5.8-65.8%. The hydrogen gas yield in 1:5, 1:6 and 1:7 ratio reactors, was 0.50-0.69 mL and hydrogen content range was 1.8-7.1%. The mixing ratio was found to be suitable for hydrogen production and inoculation period by mixing ratio up to 1:4.