초록 ▼

□ 연구개요
- 미활용 유기성 폐자원인 페놀계 산업폐수의 혐기성 소화를 통한 처리 및 바이오가스 생산 가능성 타진 필요
- 페놀계 화합물은 열역학적으로 분해가 용이하지 않고 미생물에 저해영향을 주는 것으로 보고되고 있어 고율 혐기성 소화 적용 어려움 존재
- 생장이 느린 혐기성 미생물을 분리막을 이용하여 체류시켜 고율 혐기성 소화가 가능한 혐기성 분리막 생물반응조 (AnMBR) 기술과 난분해성 오염물질 혐기성 소화시 직접종간전자전달을 활성화시켜 메탄생산속도를 개선시켜주는 마그네타이트를 접목한 마그네타이트 투입 AnM

□ 연구개요
- 미활용 유기성 폐자원인 페놀계 산업폐수의 혐기성 소화를 통한 처리 및 바이오가스 생산 가능성 타진 필요
- 페놀계 화합물은 열역학적으로 분해가 용이하지 않고 미생물에 저해영향을 주는 것으로 보고되고 있어 고율 혐기성 소화 적용 어려움 존재
- 생장이 느린 혐기성 미생물을 분리막을 이용하여 체류시켜 고율 혐기성 소화가 가능한 혐기성 분리막 생물반응조 (AnMBR) 기술과 난분해성 오염물질 혐기성 소화시 직접종간전자전달을 활성화시켜 메탄생산속도를 개선시켜주는 마그네타이트를 접목한 마그네타이트 투입 AnMBR 시스템 원천기술 개발 시 페놀계 화합물 고율 혐기성 소화를 통한 처리와 메탄생산량의 극대화가 가능할 것으로 기대

□ 연구 목표대비 연구결과
- 본 연구의 목표는 페놀계 산업폐수의 처리 및 바이오가스 생산 공정 효율, 안정성 극대화를 위한 마그네타이트 투입 AnMBR 공정 원천기술을 개발하는 것임. 제안 연구의 세부 연구 목표는 다음과 같음: (1) 페놀계 산업폐수 혐기성 소화 마그네타이트 투입조건 최적화 및 개선효과 검증, (2) Online sensing AnMBR 시스템 구축 및 마그네타이트 투입 AnMBR 공정 고율화 기술 개발.
- 페놀계 산업폐수 혐기성 소화 개선을 위한 최적 마그네타이트 투입조건 도출 완료. 0~200 mM의 투입 조건 중 20 mM에서 메탄생성속도 극대화 조건 도출됨.
- 페놀, 레조시놀, 벤조에이트 혐기성 소화에 대한 마그네타이트 투입에 따른 개선효과 검증 완료. 8~68%의 메탄생산속도 개선효과 확인. 개선효과 관련 활성 미생물 군집으로 Geobacter, Peptoclostridium과 Methanosaeta harundinacea가 검출됨.
- Online sensing AnMBR 시스템 2기 구축 및 Membrane module 비교 평가함.
- 장기간의 마그네타이트 투입 AnMBR 실험을 통해 고율화를 검증하였으며, 대조군 대비 페놀계화합물 분해속도 52% 및 메탄생산속도 57% 개선 달성. 주요 활성 메탄생선균으로 Methanosaeta harundinacea, Methanosaeta concilii, Methanoculleus receptaculi 검출됨. 대상 우점 메탄생성균 3종에 대한 정량용 QPCR 탐침자세트 개발함.
- 마그네타이트 투입에 따른 나트륨 저해영향(0.8~20 g/L) 개선 효과 실험적 검증함. 주요 활성 미생물 군집 분석 완료. 마그네타이트 투입 및 고 나트륨 조건에서 Coriobacteriia OPB41, Geobacter, Peptoclostridium, Methanosaeta, Methanospirillum의 우점화 경향 확인함.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- “혐기성 소화공정의 마그네타이트 투입”과 “AnMBR”이라는 두 가지 새로운 연구분야의 융합을 기반으로 한 원천기술 개발 연구로, 페놀계 산업폐수의 처리 및 바이오가스 생산의 속도 및 공정안정성을 획기적으로 개선하는 중요 초기 연구로 추후 연구 및 산업화의 귀중한 기초 연구 자료가 될 것으로 사료됨. 본 연구결과를 해당 분야 상위 10% 이내, Q1 저널에 게재하며 관련 분야 연구 및 후속연구에 의미 있는 정보전달을 함과 동시에 학술적 인지도 제고 효과가 기대됨.
- 본 개발 기술의 적절한 후속 연구 및 상용화 연구가 진행되어 국내 유기성 산업폐수 처리 시장에 보급된다면, 기존의 화학적, 호기성 처리 공법을 대체하여 안정적인 처리 및 에너지 회수를 통한 자원순환 경제 구축 및 탄소중립 실현에 실질적으로 기여할 수 있을 것으로 기대됨. 만약 미활용 유기성폐자원인 유기성 산업폐수 전량 혐기성 소화를 통해 바이오가스로 전환 시 연간 1.74 Mtoe의 신재생에너지(국내 총 에너지 소비량의 0.8%) 생산이 가능할 것으로 평가됨.
- 유사 폐수처리 분야로 확대 적용 기대
- 미활용 폐자원 고율 바이오가스화 기술 보급을 통해 “바이오가스 촉진법”에 따른 바이오가스 생산 의무에 대한 효과적 대응이 가능할 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 37