초록 ▼

□ 연구개요
하수슬러지의 가용화 과정에서 생성되는 고분자 물질인 EPS(Extracellular Polymeric Substance)는 물질 전달과 표면 특성에 의해 미생물 응집제로 활용할 경우 미세조류의 탈수성 및 응집∙침전 효율을 향상시킬 수 있다. 본 연구는 생물응집 공정과 습식 전이에스테르 공정을 결합한 미세조류의 바이오 에너지화 기술을 제안하고자 한다. 유기성 폐기물인 하수슬러지로부터 회수된 EPS를 생물 응집제로 사용하여 기존의 여과, 건조 등의 조류회수 기술 대비 에너지 소모량을 대폭 향상시킨 미세조류 회수기술과

□ 연구개요
하수슬러지의 가용화 과정에서 생성되는 고분자 물질인 EPS(Extracellular Polymeric Substance)는 물질 전달과 표면 특성에 의해 미생물 응집제로 활용할 경우 미세조류의 탈수성 및 응집∙침전 효율을 향상시킬 수 있다. 본 연구는 생물응집 공정과 습식 전이에스테르 공정을 결합한 미세조류의 바이오 에너지화 기술을 제안하고자 한다. 유기성 폐기물인 하수슬러지로부터 회수된 EPS를 생물 응집제로 사용하여 기존의 여과, 건조 등의 조류회수 기술 대비 에너지 소모량을 대폭 향상시킨 미세조류 회수기술과 이를 통해 회수된 비건조 상태의 미세조류를 바이오디젤의 원료로 사용 가능한 습식 전이에스테르 기술을 접목하여 미세조류 내 잠재에너지 활용도를 제고하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
하수슬러지로부터 EPS를 추출하기 위한 물리적, 화학적 가용화 방법은 다량의 에너지 소모에 비해서 고효율의 EPS를 추출하기에 한계가 있음을 확인하였다. 본 연구에서 제시된 열처리 방법은 하수슬러지의 물리적 파쇄 및 화학적 처리 없이 저온의 열처리만으로 기존 추출방법 이상의 EPS 추출효율을 달성할 수 있음을 증명하였다. 또한, 추출된 EPS를 생물 응집제로 활용한 미세조류의 응집·침전 실험을 통해 90% 이상의 바이오매스 회수 효율을 확인하였으며, 생물응집제의 사용이 자가 침전효율이 낮은 미세조류 종에서 더 우수한 침전효율 증가를 도출할 수 있는 것으로 나타났다. 생물 응집제로 회수된 미세조류는 건조 공정 없이 비건조 상태의 원료상태로 바이오디젤 전환 공정에 투입되었으며, 본 연구에서 적용된 습식 전이에스테르 공정을 통해 비건조 상태의 미세조류 바이오매스의 지질 함량 중 84% 이상이 바이오디젤인 Fatty Acid Methyl Ester (FAME)로 전환 가능한 것을 확인하였다. 비건조 미세조류를 대상으로 하는 습식 전이에스테르 공정은 실험실 규모의 실험을 통해 약품 주입량, 반응 시간 등 다양한 조건에서 FAME 전환 효율을 검토하였으며, 이를 통해 최적 운전 조건이 도출되었음을 확인하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
국내의 댐, 저수지, 하천 등에서 매년 반복적으로 발생되는 미세조류의 저감 및 제거의 측면에서 미세조류의 바이오 연료화 연구는 매우 중요하다. 미세조류의 에너지 활용을 위한 기술로써 바이오에탄올, 바이오디젤 등 난방 혹은 수송용 연료로 활용이 가능한 액상 연료 생산 기술이 다양하게 연구되고 상업화되어 있지만, 미세조류의 회수 및 에너지화를 위한 수분 제거 등 다양한 도전 과제들이 남아있어 이를 극복하기 위한 원천기술의 확보는 매우 중요하다고 판단된다. 본 연구에서 개발된 결과는 탈수, 건조 등 미세조류의 회수 및 에너지화를 위한 전처리 공정에서 소모되는 많은 양의 비용과 에너지를 절감하여 고효율, 저에너지, 저비용의 바이오디젤 생산을 위한 원천기술로 활용성이 높을 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2-1. 하수슬러지 EPS 추출 최적화 ... 4
• 2-2. 하수슬러지 EPS 생물응집제의 미세조류 응집/회수 효율 평가 ... 5
• 2-3. 미세조류 종(Species)에 따른 지질 함량 조사 ... 6
• 2-4. 비건조 미세조류의 습식 전이에스테르 반응효율 평가 ... 6
• 2-5. 습식 전이에스테르 반응특성 연구 및 최적 반응 인자 도출 ... 7
• 2-6. 미세조류 지질 함량 향상을 위한 배양기술 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 11