• 대한토목학회논문집
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• 제32권4B호
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• pp.253-259
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• 2012

하수에서 배양된 미세조류인 Chlorella vulgaris AG10032, Ankistrodesmus gracilis SAG278-2, Scenedesmus quadricauda AG10308은 오폐수에서 질소 및 인 제거가 우수하고 높은 지질을 함유하고 있어서, 오폐수에서 바이오연료나 기타 바이오 기반의 자원 회수에 유용한 생물자원이다. 오폐수 환경에는 다양한 인의 농도가 존재하는데, 인의 농도 특히 인 결핍조건에 따른 조류의 지방산 특성에 대한 정보가 매우 제한적이다. 이는 표준 분석방법이 정립되어 있지 않은데 일부 기인한다. 본 연구에서는 미생물의 지방산을 분석하는데 일반적으로 사용되는 무극성 컬럼법과 식물성 지질을 분석하는데 널리 사용되는 극성 WAX-type 컬럼 GC-FID 방법의 미세조류 지방산 분석 성능을 비교 분석하였고, 하수배양 조류에 적용이 보다 적절한 방법을 이용해서 인 결핍에 의한 조류 지방산 생성특성에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과 무극성 컬럼 방법에 비해 극성 WAX-type 컬럼 GC 방법이 $C_{18:3}$ 지방산과 같은 고불포화지방산을 규명하는 분석능력이 우수하였고, 실제 하수배양에서 배양 분리된 미세조류의 지방산 분석에 보다 정확한 결과를 보이었다. 이 WAX-type 컬럼 방법으로 인 결핍 영향을 분석한 결과, 미세조류의 지방산 조성과 생성량은 인의 농도 변화에 크게 영향을 받지 않음을 밝히었다.

• 에너지공학
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• 제25권1호
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• pp.23-28
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• 2016

미세조류를 이용하여 바이오 연료화 하는 연구가 청정에너지 및 대체에너지 개발에 따라 많이 이루어지고 있다. 미세조류를 바이오 연료로 이용하기 위해서는 미세조류에 대한 배양과 수확, 회수, 추출, 에너지 전환에 이르는 종합적인 기술개발이 필요한데 각 부분 마다 바이오에너지 생산에 필요한 생산 비용이 가격 경쟁력 면에서 아직 문제점이 있다. 현재까지의 기술 개발은 주로 배양에 초점이 맞추어져 있으며 가격 경쟁력을 가지는 저비용의 응집, 수거, 탈수, 건조 및 연료 추출과정을 거치는 연료화 공정의 개발은 매우 미흡한 상태이다. 미세조류의 응집수거는 미세조류가 물과 유사한 밀도로 물에서 분리하기가 어려운 물질이기 때문에 저비용으로 미세조류를 응집하고 수거하는 기술이 필요하다. 미세조류의 응집과 수거를 위해 초음파를 공정에 이용하는 하이브리드 방식의 공정은 기존 공정에 비하여 환경 위해 요소가 거의 없으며 저비용 고효율의 공정으로써 다음 세대의 에너지 공급원 확보를 위해 연구가 필요한 분야이다. 본 연구는 미세조류의 바이오연료로 추출하기 위한 전단계 공정으로 물에 부양된 미세조류를 효과적으로 응집하기 위해 초음파를 조사할 경우에 일어나는 유동과 미세조류 거동에 대한 메카니즘을 수치해석을 통해 규명함으로써 초음파를 이용한 미세조류 응집에 대한 최적 설계의 토대를 정립하는 것을 목적으로 수행하였다.

• 한국환경기술학회지
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• 제19권6호
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• pp.563-569
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• 2018

본 연구에서는 영양염류 및 응집을 중심으로 미세조류를 이용한 폐수처리 효율에 관한 연구를 수행하였다. 미세조류 배양을 통한 폐수의 영양염류 저감의 가능성을 확인하기 위하여 미세조류의 배양에 따른 인 및 질소의 제거율을 관찰한 결과, 각각 약 92 % 및 99 % 이상의 제거율을 보였다. 효율적인 미세조류의 회수를 위하여 Auto-flocculation 조건 및 다양한 첨가물에 따른 응집실험을 진행한 결과, 응집제인 PAC(Poly Aluminum Chloride) 및 $FeCl_3$를 첨가한 경우에 각각 평균 94 % 및 92 %의 높은 응집율을 보였다. 또한, 최소한의 농도로 90 % 이상의 응집율을 보이는 최적의 조건을 찾기 위하여 응집제별 최적농도 산출 실험을 진행하였으며, 그 결과 PAC는 30 mg/L, $FeCl_3$는 40 mg/L가 최적의 농도임을 확인하였다.

• 유기물자원화
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• 제20권3호
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• pp.83-88
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• 2012

부영양화로 인한 조류의 과도한 번식은 하천과 호수의 수질에 심각한 문제를 야기하고 있다. 따라서 하천과 호수의 수질 오염 방지를 위해서는 물리화학적 또는 생물학적 처리를 통해 효과적인 조류 제거가 필요하다. 본 연구에서는 전기부상과 혐기성 수소 발효 공정의 연계를 통해 효과적인 조류 제거와 에너지를 생산하고자 하였다. Chlorophyll a를 기준으로 전기부상에 의한 조류 제거효율은 전류 증가에 따라 증가하였으며 최대 95.9%로 나타났다. 제거된 조류로부터 에너지를 회수하기 위하여 혐기성 수소 발효 타당성을 조사하였다. 조류와 초음파로 전처리를 수행한 조류의 최종 수소 수율은 각각 17.3및 61.1ml $H_2/g$ dcw(dry cell weight)로 나타났다. 조류의 초음파 전처리는 가수분해 속도를 증가시켜 최대 수소 수율을 3.4배 향상시키는 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.88-91
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• 2014

본 연구에서는 Nannochloropsis oceanica로부터 바이오디젤 원료유로 활용하기 위한 미세조류 오일을 추출하였다. 용매추출법을 이용하여 오일을 추출하였으며, 미세조류의 건식 및 습식 조건에서 오일 추출률(yield) 및 오일 추출 효율(efficiency)을 비교하였다. N. oceanica는 지방산 함량이 317.8 mg/g cell으로 건조중량 대비 30% 이상의 높은 오일함량을 나타내었으며, 미세조류의 건식 조건에서 습식 조건보다 높은 오일 추출률을 나타내었다. 사용된 용매에 대해서 헥산 < 헥산-메탄올 < 클로로포름-메탄올 순으로 오일 추출률이 증가하였다. 그러나 추출된 오일의 지방산 함량을 분석한 결과, 오일 추출률이 증가할수록 지방산 함량은 감소하여 엽록소와 같은 불순물을 포함하고 있는 것으로 나타났다. 따라서 오일 추출률과 지방산 함량을 고려한 오일 추출 효율은 건식 조건에서 헥산-메탄올 이용 추출에서 82.6%의 가장 높은 효율을 나타내었고, 습식 조건에서는 클로로포름-메탄올 이용 추출에서 88.0%로 가장 높은 효율을 나타내었다. 따라서 경제적으로 미세조류의 건조가 가능한 경우에는 헥산-메탄올을 사용하고, 건조 비용이 높은 경우에는 습식 조건에서 클로로포름-메탄올을 사용한 용매추출법이 바람직하다.

• 상하수도학회지
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• 제35권1호
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• pp.63-69
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• 2021

Microalgae are primary producers of aquatic ecosystems, securing biodiversity and health of the ecosystem and contributing to reducing the impact of climate change through carbon dioxide fixation. Also, they are useful biomass that can be used as biological resources for producing valuable industrial products. However, harvesting process, which is the separation of microalgal biomass from mixed liquor, is an important bottleneck in use of valorization of microalgae as a bioresource accounting for 20 to 30% of the total production cost. This study investigates the applicability of sewage sludge-derived extracellular polymeric substance (EPS) as bioflucculant for harvesting microalgae. We compared the flocculation characteristics of microalgae using EPSs extracted from sewage sludge by three methods. The flocculation efficiency of microalgae is closely related to the carbohydrate and protein concentrations of EPS. Heat-extracted EPS contains the highest carbohydrate and protein concentrations and can be a best-suited bioflocculant for microalgae recovery with 87.2% flocculation efficiency. Injection of bioflocculant improved the flocculation efficiency of all three different algal strains, Chlorella Vulgaris, Chlamydomonas Asymmetrica, Scenedesmus sp., however the improvement was more significant when it was used for flocculation of Chlamydomonas Asymmetrica with flagella.

• 생명과학회지
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• 제27권7호
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• pp.754-759
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• 2017

100 l scale 미세조류 배양 시스템은 LED 광을 기반으로 자체 제작하였으며 Nannochloropsis oculata를 f/2 medium에서 광도($100{\mu}mol/m^2/s$), 배양온도($20^{\circ}C{\pm}1^{\circ}C$), LD cycle (12 hr)으로 배양하였다. 그 결과 LED blue (475 nm)에서 $100{\mu}mol/m^2/s$의 광도, 24 mg/l의 nitrate 농도에서 100 l 대량배양 결과 최대 biomass인 1.07 g/l를 배양하였다. 이렇게 배양된 미세조류에서 유용물질을 추출의 위한 추출방법을 확보하고 나아가 산물의 추출, 농축 및 건조공정 기술을 최적화하고자 하였다. 추출은 물리적인 방법인 sonicator, homogenizer를 이용한 파쇄법과 화학적인 방법인 0.5M HCl 파쇄법을 이용한 결과 chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoid 함량은 물리적인 파쇄법인 sonicator를 이용 시 1.6, 0.5, 0.3 mg/g cell, homogenizer 이용 시 1.0, 0.6, 0.2 mg/g cell로 측정되었다. 0.5M HCl의 화학적 파쇄법 이용 시 chlorophyll a, chlorophyll b 함량은 0.9, 0.8 mg/g cell으로 측정되었다. 파쇄시간당 추출되는 영양물질이 가장 높은 시간은 15 min 파쇄 시 3.6 mg/g cell로 측정되었으며 acetone, methanol, ethanol의 3가지 용매 중 acetone이 3.6 mg/g cell로 효과적이 용매로 측정되었다. 농축은 2종류의 연속원심분리장비(tubular type, disk type), 마이크로필터, 필터프레스 4종 장비를 이용하여 시험한 결과 마이크로필터, disk type 연속원심분리기, Tubular type 연속원심분리기의 경우 16.0, 1.1, 0.5 g/l의 순으로 시간당 수율을 확인하였다. 건조공정 최적화를 위하여 열풍건조기, 진공건조기, 분무건조기, 동결건조기 등의 4종 시생산설비를 이용해 미세조류의 시간당 회수율 분무건조기는 Dextrin 0.5 kg이 첨가되면 회수율이 80%이지만 순도가 떨어졌고 동결건조기 회수율은 60%로 측정되었다.

• 한국수산과학회지
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• 제35권2호
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• pp.155-161
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• 2002

해양 미세조류는 해양생물의 영양원으로서 대부분 소비되고 있으며, 그 종류도 매우 다양하다. 이들 미세조류로부터 유용물질의 회수 및 이용은 미이용 수산자원의 효율적 이용과 아울러 생물 및 식량자원으로서 그리고 새로운 기능성 소재로서 활용될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이러한 해양 미세조류의 효율적인 이용을 위하여 비교적 성장이 빠르고 배양이 용이한 담녹조류인 T. suecica 중의 항산화성 물질을 분리정제하여 구조를 결정하였다. 미세조류 T. suecica의 유기용매 추출물 중의 항산화성은 chloroform 획분이 가장 좋았으며, 이 획분을 silica gel column chromatography, PTLC 및 HPLC를 사용하여 항산화성 물질을 분리${\cdot}$정제하였다. Silica gel column을 사용하여 분리된 획분의 항산화성은 hexane: ethylacetate (1:5)로 용출시킨 획분에서 가장 높았다. 이 획분은 PTLC에 전개하여 8개의 획분을 얻었으며, 그 중에서 Rf값 0.40인 획분에서 활성이 높게 나타났다 HPLC에서 단일 획분으로 정제된 물질의 항산화성은$IC_{50}$ 값으로 10.2$\mu$g/mL였으며, 화학적으로 합성된 항산화제인 BHT 및 BHA보다는 낮았지만 천연 항산화제인 $\alpha$-tocopherol과 비교될 수 있었다 이 물질의 화학적 구조는 chlorophyll을 전구체로 하는 pheophorbide-a로 동정되었으며, 항산화 활성은 a-tocopherol과 비교될 수 있어 식품 및 관련분야에서 항산화제로서 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 상하수도학회지
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• 제28권4호
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• pp.473-478
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• 2014

Microalgae is known as one alternative energy source of the fossil fuel with the small size of $5{\sim}50{\mu}m$ and negative charge. Currently, the cost of microalgae recovery process take a large part, about 20 - 30% of total operating cost. Thus, the microalgae recovery method with low cost is needed. In this study, the optimum current for Scenedesmus dimorphus recovery process using electrocoagulation techniques was investigated. Under the electrical current, Al metal in anode electrode is oxidized to oxidation state of $Al^{3+}$. In the cathode electrode, the water electrolysis generated $OH^-$ which combine with $Al^{3+}$ to produce $Al(OH)_3$. This hydroxide acts as a coagulant to harvest microalgae. Before applying in 1.5 L capacity electrocoagulation reactor, Scenedesmus dimorphus was cultured in 20 L cylindrical reactor to concentration of 1 OD. The microalgae recovery efficiency of electrocoagulation reactor was evaluated under different current conditions from 0.1 ~ 0.3 A. The results show that, the fastest and highest recovery efficiency were achieved at the current or 0.3 A, which the highest energy efficiency was achieved at 0.15 A.

• 한국물환경학회지
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• 제31권3호
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• pp.328-333
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• 2015

In this study, Mg-Sericite was used as a flocculant to harvest freshwater microalgae, Chlorella. vulgaris. Mg-Sericite separated successfully >95% of the C. vulgaris at the following optimal parameters: Mg/Si mol ratio 1.25 to 1.50, mixing time of 20 min and settling time of 20 min. The harvesting efficiency was pH dependent. The highest harvesting efficiency ($99{\pm}0.3%$) was obtained at Mg/Si mol ratio 1.5 and pH 9 to 11. These results indicated that a biopolymer, Mg-Sericite, can be a promising flocculant due to its high efficiency, low dose requirements, short mixing and settling times. This harvesting method is helpful to lower the production cost of algae for biodiesel.