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하수처리장 적용을 위한Semi-카플란 수차가 장착된 마이크로수력발전 시스템
채규정(Kyu Jung Chae),김동수(Dong Soo Kim),천경호(Kyung Ho Cheon),김원경(Won Kyoung Kim),김정연(Jung Yeon Kim),이철형(Chul Hyung Lee),박완순(Wan Soon Park) 大韓環境工學會 2013 대한환경공학회지 Vol.35 No.5
소수력발전은 하수처리장 에너지 자립을 위한 효과적인 대안이다. 본 연구는 유량변동이 크고 유효낙차가 낮은 중소형하수처리장(기흥레스피아) 적용을 위해 피치조절형 세미카플란(semi-kaplan) 마이크로수력발전의 적용 타당성을 평가하였다. 가변피치 semi-kaplan 수차는 유량조절을 위한 가이드베인은 생략하고 피치조절형 런너를 장착하여 기계적 결함은 줄이면서 유량변동이 큰 처리장에 특화된 기술이다. 마이크로수력발전 시스템은 설계조건(유량 0.35 m3/s, 유효낙차 4.7 m)에서 90.2%의 수차효율 달성이 가능하였고 발전용량은 13.4 kW로 산정되었다. 설비가동률 74%로 가동 시 연간 약 86.8 MWh 에너지 생산을 통해 2.1%의 에너지 자립이 가능하고 이는 연간 49톤의 CO₂ 감축효과와 맞먹는다. 경제성 평가결과 초기 건설공사비가 200,000,000원 이하인 경우에는 내부수익률은 6.1%, 순현가는 15,539,000원, 편익-비용률은 1.08, 투자회수년은 15.5년으로 경제성이 충분한 것으로 나타났다. Small scale hydropower is one of most attractive and cost-effective energy technologies for installation within sewage treatment plants. This study was conducted to evaluate the potential of a semi-kaplan micro-hydropower (MHP) system for application to sewage treatment plants with high flow fluctuations and a low head. The semi-kaplan MHP is equipped with an adjustable runner blade, and is without a guide vane, so as to reduce the incidence of mechanical problems. A MHP rating 13.4 kWp with a semi-kaplan turbine has been considered for Kiheung Respia sewage treatment plant, and this installation is estimated to generate 86.8 MWh of electricity annually, which is enough to supply electricity to over 25 households, and equivalent to an annual reduction of 49 ton CO₂. The semi-kaplan turbine showed a 90.2% energy conversion efficiency at the design flow rate of 0.35 m3/s and net head of 4.7 m, and was adaptable to a wide range of flow fluctuations. Through the MHP operation, approximately 2.1% of total electricity demand of Kiheung Respia sewage treatment plant will be achievable. Based on financial analysis, an exploiting MHP is considered economically acceptable with an internal rate of return of 6.1%, net present value of 15,539,000 Korean Won, benefit- cost ratio of 1.08, and payback year of 15.5, respectively, if initial investment cost is 200,000,000 Korean Won.
3개의 배양액내에서 생쥐배아의 발달과 Pronase로 처리한 생쥐배아 부화율의 비교 연구
이정헌,고희정,채규정,이기숙,김종덕,Lee, Jeong-Heon,Go, Hee-Jeong,Chae, Geu-Jeong,Lee, Ki-Suk,Kim, Jong-Duk 대한생식의학회 2001 Clinical and Experimental Reproductive Medicine Vol.28 No.3
Objectives: The purpose of this present study was to compare mouse embryo development in 3 commercial media and hatching competence of mouse embryo with or without enzymatic treatment. Methods: Collected 375 mouse embryos were divided into three groups, and then cultured in IVF-20 (G2), Medicult IVF (M3), P-1 (blastocyst M), respectively. Three day mouse morulae were cultured in G2 media treated with pronase. The results were analyzed using Chi-square test, and considered statistically significant when p<0.01. Results: The developmental rate of 2 cell mouse embryo after 72 hours was highest in IVF-20 (G2) among conventional 3 media. The hatching rate of mouse morulae was low when clultured in G2 media without pronase during 48 hours. However, it was higher when cultured in media treated with $1{\mu}g/ml$, $2.5{\mu}g/ml$, $5{\mu}g/ml$ pronase, respectively. Conclusions: Using good media and digestion of zona pellucida with enzymatic treatment improve development and hatching rate of embryo. Therefore, implantation and pregnancy rate could be improved.
고농도 도시하수 처리를 위한 입상황 탈질 반응조의 설계 및 운영인자 평가
김용학(Yong Hak Kim),채규정(Kyu Jung Chae),임성균(Seong Keun Yim),이영만(Young Man Lee),배우근(Woo Keun Bae) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.12
독립영양탈질은 추가적인 질소 제거를 위해 메탄올과 같은 고가의 외부탄소원을 필요로 하지 않는다는 면에서 효과적이고 경제적인 방법이다. 본 연구에서는 고농도 질소 농도를 함유한 하수에 대한 황탈질 평가를 통해 설계 및 운영인자의 도출에 필요한 기초자료를 확보하고자 하였다. 입상황으로 충진된 황탈질조는 유동형 스폰지 담체를 이용하여 영양염류를 제거하는 고도처리 공정 후단에 파일럿 규모로 설치되었다(Q=18 m3/day). 외부 알칼리 주입 없이 황탈질조 유입수 내 알칼리(평균 169.4±20.8 mg CaCO₃/L)만을 활용하였고, 2.45시간의 체류시간으로 운영된 황탈질조 내 추가적인 질산성 질소의 제거를 통해 최종 처리수의 총질소가 7.0 mg T-N/L 이하로 도출되었다. 파일럿 설비 평가를 통해 동절기 저수온(15℃ 이하)에서도 60~80%의 안정적인 황탈질 제거효율을 나타내었으며, 2.78 ppm 이내의 Alum 주입 시 황탈질 성능에 거의 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 황탈질조에서 제거된 질산성 질소 대비 소모된 알칼리도는 4.09±1.29 g CaCO₃/g NO₃(-)-N로 도출되었고(이론 값 4.57 g CaCO₃/g NO₃(-)-N), 황탈질조 유입수 내 질산성 질소의 전환에 필요한 알칼리도 이상을 포함하였다. 입상황의 소모량은 943.8 g S/day로서, 구형입상황의 마모 및 역세 시의 유실 등에 의해 이론적 소모량인 400.1 g S/day 대비 2.4배 정도 높게 나타났다. Autotrophic denitrification is known as an effective and economical alternative for heterotrophic denitrification using external carbon sources such as methanol. In this study, we evaluated design and operation parameters for a sulfur denitrification reactor (SDR) treating high strength nitrogen wastewater. The SDR was filled with spherical sulfur media in connected to a pilot-scale nutrient removal process (daily flow rate, Q=18 m3/d) using moving spongy media. Total nitrogen (TN) concentration of the final effluent was below the 7.0 mg TN/L because nitrate was additionally removed through autotrophic denitrificationin without adding alkalinity (initial alkalinity was 169.4±20.8 mg CaCO₃/L). During the test period, 60~80% of nitrogen in the influent was removed even in low temperature (below 15℃). The alkalinity consumption for nitrate removal in SDR was 4.09±1.29 g CaCO₃/g NO₃ --N, and the residual alkalinity of influent of SDR was higher than that of theoretical requirements for full conversion of nitrate. The consumption of sulfur was 943.8 g S/d and it was 2.4 times higher than theoretical value (400.1 g S/d) due to abrasion and loss of sulfur media in backwash, etc.