초록 ▼

1. 최종목표
- 본 연구의 최종목표는 독립영양세균인 질산화균을 고농도로 배양하고 이를 하폐수처리시설에 공급하기 위한 semi-continuous 배양장치 개발 및 운영조건을 확립하고, 이를 통해 실규모 하폐수처리장에 적용하여 개발된 제품의 성능을 평가하는 것임.
- 본 연구과정을 통해 궁극적으로,
1) 고농도 암모니아산화세균 배양에 최적화된 배지 및 배양 조건을 확보,
2) 질산화반응조를 이용한 최적 암모니아산화세균 투입량 및 운전조건을 제시,
3) 400리터급 상용화 준연속식 배양장치를 개발,
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1. 최종목표
- 본 연구의 최종목표는 독립영양세균인 질산화균을 고농도로 배양하고 이를 하폐수처리시설에 공급하기 위한 semi-continuous 배양장치 개발 및 운영조건을 확립하고, 이를 통해 실규모 하폐수처리장에 적용하여 개발된 제품의 성능을 평가하는 것임.
- 본 연구과정을 통해 궁극적으로,
1) 고농도 암모니아산화세균 배양에 최적화된 배지 및 배양 조건을 확보,
2) 질산화반응조를 이용한 최적 암모니아산화세균 투입량 및 운전조건을 제시,
3) 400리터급 상용화 준연속식 배양장치를 개발,
4) 개발 장치를 실규모 하수처리 시설 내 설치/운영을 통해 개발제품의 성능을 평가하고자 함.

2. 개발내용 및 결과
- 고려대학교와 (주)씨디아이의 연구진들은 효과적인 업무분장을 통해 당초에 제안한 목표들을 달성하였음.
1) 상수배지를 이용 및 투입 약품 비용을 최소화하여 경제성 있는 고농도 암모니아산화세균 배양조건을 확립하였음 (상수 내 소량의 무기염류 활용, (NH₄)₂SO₄이용함).
2) 실험실 질산화반응조 (0.5 L) 운전을 통해 암모니아산화균 주입량 및 경제적인 운전조건을 제시함. 반응조 용량 대비 1%의 배양된 암모니아산화균 (균체밀도 OD 0.16)을 주입하여 50%이상의 아질산성질소 전환율을 달성함 (유입기질인 혐기소화조 유출수 내 암모니아성 질소 농도 500 mg/L, 분당 1 L의 공기공급량, 수리학적 체류시간 20일).
3) 고농도 암모니아산화세균 준연속식 배양장치를 개발하였음 (질산화균 1.38*10⁷ CFU/mL 이상).형광염색기법에 의한 미생물 동정 및 균체농도 측정 방법을 공인인증기관을 통해 인증받음.
4) 배양장치를 실규모 하폐수처리시설에 적용하여 균체 투입 전 대비, 97% 이상의 암모니아성 질소 산화율을 달성함.

3. 사업성과
◦ 기술적 성과
- 본 연구과제 결과물인 고농도 암모니아산화세균의 준연속배양장치 개발을 통해 현장에 적용함으로써 질산화반응조의 암모니아성 질소 제거효율을 97% 이상 달성하였음. 이는 기존 폐수처리장의 방류수 질소 농도가 다소 높고, 불규칙적인 양상을 나타내는 것에 비하여 본 연구를 통한 제품 및 기술의 적용을 통해 방류수 내 질소산화물의 수질 기준을 안정적으로 유지할 수 있다고 판단됨.
- 준연속식 암모니아산화균 배양장치 내 암모니아성 산화세균을 형광염색에 의한 미생물 분석방법을 이용하여 정성, 정량할 수 있는 방법을 구축하였고, 이를 토대로 개발목표를 초과하여 암모니아산화세균을 고농도로 배양하였음 (질산화균 1.38*107 CFU/mL 이상).
- 다변량 통계분석을 이용하여 질산화 반응조의 운전조건과 미생물군집구조간의 상관성을 분석하였으며, 공기공급량이 시스템 pH보다 미생물 군집구조에 상대적으로 중요한 인자로 나타남.

◦ 경제적 성과
- 본 과제에서 개발한 암모니아산화세균 배지는 상수를 토대로 암모니아성 질소만을 투여한 것으로 기존 멸균 증류수 및 무기영양염류 등이 들어가는 배지보다 투입되는 제조비용이 저렴함.
- 준연속식 암모니아산화균 배양기를 통해 본 사업의 목표 대비 10배 이상의 고농도 질산화균체를 확보할 수 있었음. 또한, 본 제품을 통한 배양된 암모니아산화균체는 상대적으로 낮은 공기공급량조건 및 낮은 pH 조건에서도 높은 질산화효율을 나타내었음. 따라서, 기존 하폐수처리장의 공기공급량에 의한 포기비용을 절감할 수 있고, pH 조절에 따른 약품 소요에 대한 비용도 낮출 수 있음.

◦ 사회적 성과(일자리 창출 등)
- 본 과제에서 개발한 제품은 현재 운전 중에 있는 하수처리장 질산화 반응조 시설에 우선적으로 적용하여 계절별 일정 운전효율을 유지할 수 있는 공정 운전 환경을 제공할 수 있으며, 암모니아 산화세균의 배양장치의 효율적 운전 및 질산화 균주 보존 기술 확보 등을 위한 전문 인력 확보를 위한 고용 창출을 계획하고 있음.

4. 기술개발결과 활용계획
- 최종 제품의 판매는 아래와 같이 내수와 수출로 구분하여 마케팅 실시함. 총괄 기술 지원은 ㈜씨디아이에서 진행하고 내수 Application 별 판매는 기존 영업망을 활용하여 신라엔텍과 바이오에너지 개발에서 담당하는 것으로 함. 1차 해외 마케팅 (중국)의 경우, 중국 심양 소재 HIRUN社에서 중국 대리점망 (천진, 북경, 상해 및 청도 등)을 활용하여 마케팅을 실시하도록 함.

5. 기술개발자료의 보안관리
◦ 보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견 기술: 해당없음.

◦ 연구개발의 기술임치 및 특허 출원·등록 실적
- 준연속식 암모니아산화균 배양 기술, 특허 1건 출원함. 10-2015-0076230