초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 최종 목표는 적정한 전압을 전극에 인가하여 전극을 통한 전자를 이용하여 전기활성발효미생물을 우점화하거나, 외부에서 별도의 전압을 인가하지 않고, 단순히 전도성 담체를 시스템 내에 투입하여 미생물간 직접전자전달에 의한 공생을 통해 음식물쓰레기 분해속도를 기존 대비 200% 이상 높이는 기술을 개발하는 것임. 본 연구는 국내 음식물쓰레기처리를 대상으로 최적 바이오매스 중에서 전기활성발효균을 찾고, 우점화시키는(전체 미생물 중 20%이상이 전기활성미생물 확보) 배양기술을 개발함. 또한, 경제성을

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 최종 목표는 적정한 전압을 전극에 인가하여 전극을 통한 전자를 이용하여 전기활성발효미생물을 우점화하거나, 외부에서 별도의 전압을 인가하지 않고, 단순히 전도성 담체를 시스템 내에 투입하여 미생물간 직접전자전달에 의한 공생을 통해 음식물쓰레기 분해속도를 기존 대비 200% 이상 높이는 기술을 개발하는 것임. 본 연구는 국내 음식물쓰레기처리를 대상으로 최적 바이오매스 중에서 전기활성발효균을 찾고, 우점화시키는(전체 미생물 중 20%이상이 전기활성미생물 확보) 배양기술을 개발함. 또한, 경제성을 고려한 자원재활용 전도성 담체를 이용하여 기존 음식물쓰레기 발효시스템의 성능(발효속도)을 200% 업그레이드시키는 기술임.

□ 연구결과
반응조 용적당 음식물쓰레기 투입량을 달리한 실험에서 1차 발효 (2.5%) 실험결과, 최대메탄생성속도를 시점으로, 활성탄을 투입한 경우가 그렇지 않은 경우보다 275% 정도 빨랐음. 반면, 전압을 인가해준 경우에는 오히려, 87.5%로 낮았음.

반응조 용적당 투입량을 10%로 증가시킨 경우 (2차 발효), 최대 메탄생성속도를 나타낸 2일기준, 전도성담체를 투여한 경우가 그렇지 않은 경우보다 178% 향상하였음. 한편, 최초 전압인가 후, 전도성담체를 투여한 경우에도, 대조군 대비, 메탄생성속도가 120% 향상하였음.

전압인가셀의 양극 및 음극의 표면에서 부착미생물 (전기활성균)에 의한 산화, 환원 전위 결과, 전극표면에서 전기활성균이 음식물쓰레기(유기성기질)를 분해하면서 전자를 전극에 전달하는 증거가 나타남.

대조군에서는 Synergistetes가 접종슬러지 대비, 증가한 반면, 전도성 담체를 투여한 셀에서는 Bacteroidetes와 Euryarchaeota가 상대적으로 우점하는 것으로 나타남. 특히, 메탄균을 포함하는 Euryarchaeota의 상대적인 우점화는 활성탄 투입에 따라 메탄생성속도가 증가한 것과 연관성이 있다고 사료됨.

전도성 담체 투입량에 따른 발효속도 실험결과, 활성탄을 1% (w/v) 투입한 경우, 최대메탄생성속도가 140% 증가한 반면, 5% 및 10% 투입하였을 때는 오히려 대조군 대비 발효속도가 감소하였음.

석탄계 및 야자계 상용성 활성탄을 투입한 경우, 메탄생성속도가 가장 높았음. 반면, 하수슬러지 탄화물의 경우의 메탄생성속도는 상용성 활성탄 대비, 48%로 다소 낮았음.

□ 연구결과의 활용계획
본 X 프로젝트 과제는 현재 국민들이 겪고 있는 생활문제들을 해결하여 결과적으로 삶의 질을 개선시키는데 목적이 있음. 따라서, 본 기술을 국내외 학술회의 등에 발표하여 국민뿐만 아니라, 관련 기업들의 관심을 유도함.

후속연구 신청을 통해 음식물쓰레기 투입량 증대에 따른 대응책(담체 투입량 증대, 우점균체 투입량 증대 등) 등을 마련할 계획임.

국내 하수슬러지의 처리, 처분과 관련하여 국내 K시 하수처리장에서 하수슬러지의 탄화물을 활용하여 본 음식물쓰레기 고속발효에 적용하였음. 적용결과, 상용성 활성탄의 발효속도 대비, 48%로 다소 낮았으나, 친환경적 폐기물의 재이용과 관련하여 상당히 긍정적인 결과라 할 수 있음. 향후, 본 기술을 접목한 제품을 개발하여 하수슬러지 탄화물(친환경전도성 담체)의 활용성을 높임.

( 출처 : 요약문 4p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
Batch tests using serum bottles and lab-scale reactors with conductive carrier was conducted in order to meet over 200% enhanced performance in organic fermentation rate compared to that in a conventional food waste-fermenting system. To find out the enriched electro-fermentati

□ Purpose&contents
Batch tests using serum bottles and lab-scale reactors with conductive carrier was conducted in order to meet over 200% enhanced performance in organic fermentation rate compared to that in a conventional food waste-fermenting system. To find out the enriched electro-fermentative microorganisms in accordance with the usage of several seed sludge collected from domestic wastewater treatment plants or food waste-treating facility. To upgrade the conventional food waste-fermenting system demonstrating enhanced organic degradation rate over 200% using eco-carriers based on the activated carbon resulted from the recycling of organic wastes.

□ Result
The supplementation of GAC in the anaerobic reactor promoted methane production rate (275%) compared to that of the cell without GAC. The methane production rate was only 87.5% of that of the cell without GAC when potential on the working electrode that was installed in the anaerobic reactor was poised.

The methane production rate of adding GAC to the cell was increased by 178% at the second fermentation of food waste that occupied 10% volume of the reactor. The GAC supplemented in the cell where potential was poised at the first fermentation of food waste showed 120% enhanced performance of methane production rate also.

Electro-active microorganisms were detected on the surface of graphite electrode that functioned as both anode and cathode. This implied that electro-active microorganisms might be involved in the direct interspecies electron transfer to enhance the methane production in the fermentation of food waste.

Maximal methane production rate was increased by 140% when 1% (w/v) GAC was used, while the methane production rate in the cells that contained 5% and 10% GAC rather was decreased.

The methane production rate in the cell that contained biochar (raw material is sewage sludge combusted) was 48% of that in the cell with commercial GAC.

□ Expected Contribution
The X project aims at the solution of social issues to provide people with benefits in their living. To maximize our results that note the effects of this study on the enhanced fermentation of food waste, attending a domestic or international conference can be tried.

Making a plan that is associated with a follow-up study can be considered to illuminate the impact of high load of food waste that was likely to be fed to the system.

It is necessary to evaluate the worth of organic waste that could be reused as a conductive carrier in the anaerobic digestion.

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 20 5. 연구결과의 활용계획 ... 22 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 23 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 23 8. 참고문헌 ... 23 9. 연구성과 ... 24 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 25 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 26 12. 기타사항 ... 26별첨1 ... 27끝페이지 ... 28