혐기성 회분식 Serum bottle 실험에 대한 단순화 된 ADM1의 민감도 분석 및 적용

Abstract

본 연구에서는 serum bottle test를 위한 혐기성 모델을 개발하고 모델 적용의 기초자료로 활용하기 위해서 모델의 동역학적 상수와 양론 계수의 민감도 분석을 실시하였으며 그 결과를 이용하여 모델 결과에 민감한 모델 상수를 선정하였다. Serum bottle test로는 혐기성 글루코오스 분해실험을 실시하였으며, 혐기성 모델은 ADM1(Anaerobic Digestion Model No. 1)을 기본 모델로 사용하였다. 글루코오스 분해만을 대상으로한 ADM1은 5개의 생물학적 반응 속도식과 17개의 모델상수로 구성되어 있다. 민감도 분석결과, 양론 계수인 fproduct,substrate(yield of product on substrate)가 가장 민감한 것으로 나타났다. 민감한 모델 상수들과 실험으로 측정하기 어려운 종류별 미생물의 양을 serum bottle test 결과와 최적화 기법중 하나인 유전자 알고리즘을 이용하여 추정하였다. 그러나 Monod 식의 최대 비성장 속도상수인 k는 미생물 농도와 매우 밀접한 관계가 있어서 개별적으로 정확히 추정하는 것은 불가능하였다. 추정된 모델 상수와 미생물 농도를 이용하여 serum bottle test 결과를 모사해본 결과, 메탄 생산량은 매우 정확히 모사할 수 있었으나, VFAs의 농도는 다소 차이를 보였다.