• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권1호
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• pp.46-51
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• 2006

광합성 미생물을 이용하여 $CO_2$를 항산화성 카로티노이드를 다량 함유하고 있는 바이오매스로 전환하는 새로운 방법의 생물학적 $CO_2$ 저감 기술이 제시되었다. 본 연구에서 담수 녹색 미세 조류인 Haematococcus pluvialis가 광합성 미생물로 사용되었으며, 이 균주는 녹색의 성장 세포에서 적색의 포낭 세포로 전환될 때 2차 카로티노이드인 astaxanthin을 세포 내에 다량 축적하는 것으로 알려졌다. 균주의 이러한 특성을 이용하여 $CO_2$가 연속적으로 공급되는 광 반응기에서 자가 영양 배양 방식으로 $CO_2$ 고정화 및 그것을 통한 astaxanthin 생산 연구가 수행되었다. 녹색 성장 세포의 성장은 5％ $CO_2$ 공급 환경 및 기본 NIES-C 배지에서 최대로 이루어졌다. 적색 포낭 세포로 효과적인 전환을 위해 5％ $CO_2$ 주입과 강한 빛 조사로 이루어진 자가 영양 유도법을 적용하였으며, 이 공정을 통해 $9.6mg/L{\cdot}day$의 astaxanthin 생산성을 획득하였다. 이때 astaxanthin으로 전환되는 $CO_2$의 균주 내 고정화 속도는 $27.8mg/L{\cdot}day$로 나타났다. 본 연구를 통해 제시된 H. pluvialis를 이용한 자가 영양 배양, 유도 공정은 $CO_2$ 고정화뿐만 아니라 고부가 생리 물질 생산기능을 겸비하여 새로운 $CO_2$ 저감기술로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권4호
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• pp.542-547
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• 2017

초음파 추출법(Ultrasonic-assisted extraction, UAE)은 기존의 추출법 대비 높은 추출 효율과 짧은 추출시간으로 식물 세포벽으로부터 생리활성물질 추출 또는 분리에 효과적인 방법으로 인식되어 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 탈지미세조류(Tetraselmis KCTC 12236BP)에서 폴리페놀 추출을 위해 UAE를 적용하여 총 폴리페놀(TPC) 생산에 미치는 주요 추출변수의 영향을 평가하였다. 추출변수의 최적화를 위해 입자크기, 고액비(L/S ratio), 에탄올 농도, 추출 온도 및 추출 시간을 요인으로 하여 순차적인 최적화를 진행하였다. 실험에 적용 된 모든 변수는 TPC 추출에 유의한 효과를 보였으며 추출 온도가 TPC생산에 가장 큰 영향을 미침을 확인 할 수 있었다. 최적 추출조건은 혼합 입자 사용 시, 10% 고액비, 60% 에탄올, 추출온도 $100^{\circ}C$와 추출시간 30 분을 적용한 추출에서 8.7 mg GAE/g DW를 얻을 수 있었다. 동일한 추출조건에서 열수추출과 UAE를 비교하였을 때 UAE에서 TPC 추출이 1.8배 증가함을 확인하였다. 본 연구를 통해 저온 및 짧은 추출시간을 적용한UAE가 기존의 열수추출 공정에 비해 LEA를 이용한 생리활성물질 생산에 보다 효과적임을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제24권6호
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• pp.628-632
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• 2013

미세조류 Arthrospira platensis (A. platensis)는 탄수화물, 지질, 단백질, 파이토케미컬 등을 함유하고 있어 경제적으로 가치가 있으며, 바이오디젤이나 기능성 식품 생산에 중요한 자원이다. 균주 개량을 위해 A. platensis에 240 kGy의 선량으로 전자빔을 조사하여 무작위적 돌연변이를 유도하였다. 여러 변이주를 획득하였고, 스크리닝을 거쳐 지질 함량이 높은 변이주, EB29를 선별하였다. EB29의 세포 생장은 야생균주와 유사하였고, 클로로필 함량도 큰 차이를 보이지 않았다. 하지만, nile red로 염색하여 형광 강도로 측정했을 때, EB29의 지질 함량은 야생균주에 비해 7배 증가하였다. 표준 지질 triolein의 표준곡선을 이용한 지질의 반정량 결과, EB29는 $78.6{\mu}g/mL$로 야생균주($41.4{\mu}g/mL$)보다 약 2배 증가하였다. EB29의 지방산 성분도 분석하였는데, gamma-linolenic acid (GLA)와 같은 PUFA가 약 6배 증가하였고 바이오디젤의 질에 영향을 미치는 지방산들도 야생균주에 비해 증가하였다. 따라서 전자빔은 미세조류의 세포 내 PUFA를 축적시키거나, 바이오디젤에 적합한 지방산 성분을 변화시키는데 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.545-553
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• 2017

Microalgae can offer an attractive way of generating renewable and sustainable biodiesel. Biodiesel derived from microagae can have lower impact on the environment and food supply than biodiesel produced from crops. But biodiesel derived from microagae have poor fuel properties at low temperature depending on their species. In this study, it was investigated that fuel characteristics of biodiesel derived from Tetraselmis sp. and cold weather performance of biodiesel blend (BD3, 3 vol.% biodiesel - 97 vol.% diesel). The startability and operability of the passenger car in BD3 was good at $-20^{\circ}C$.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제24권5호
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• pp.673-679
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• 2017

본 연구에서는 해양미세조류 A. carterae의 기능성 평가를 위해 에탄올 추출을 하였고, 기존의 건강기능성식품인 클로렐라를 에탄올 추출하여 기능성을 비교하였다. 클로렐라 에탄올 추출물(CE)과 A. carterae 에탄올 추출물(AE)의 총페놀성 화합물은 각각 47.39 mg/g과 8.88 mg/g 으로 CE가 5.33배 높았으나, DPPH 라디컬소거능은 22.42%와 20.16%로 비슷한 수준이었다. 반면에 CE와 AE의 ABTS 라디컬 소거능은 각각 28.58%와 17.69%로 CE가 높아 CE의 항산화능은 페놀성 화합물의 효과로 판단된다. AE(10 mg/mL)의 항균활성은 그람음성균 6종과 그람양성균 10종에서 확인하였다. 그리고 CE(10 mg/mL)의 항균활성은 그람음성균 3종과 그람양성균 3종에서 확인되었다. ${\alpha}$-glucosidase의 억제활성은 AE($500{\mu}g/mL$)에서 82.07%이었고, CE는 효소활성을 촉진하는 것으로 나타났다. 암세포 생장억제활성은 $125{\mu}g/mL$ 농도의 AE를 첨가했을 때, HepG2와 HT-29의 생존율이 각각 38%와 11.27%이었다. $31.25-125{\mu}g/mL$의 농도범위에서 CE 첨가가 HepG2와 HT-29의 생장을 촉진하는 것으로 확인되었다. 이와 같은 결과를 종합하면, A. carterae 에탄올 추출물은 페놀성 화합물 이외의 항산화 물질을 보유하고, 항균활성, 항당뇨효과와 암세포 억제활성이 우수한 기능성 물질을 함유하고 있는 것으로 판단되어 기능성 소재로써의 활용가치가 높을 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권2호
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• pp.229-239
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• 2018

본 연구의 목적은 탈지미세조류(LEA) 세포벽 분해를 통한 바이오당 생산에 있어 당화효소 사용없이 마이크로파 전처리만을 이용하여 글루코오스와 자일로오스를 생산하는 것이다. LEA의 주성분인 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스의 무효소 당화를 위해 산 가수분해 기반의 마이크로파 전처리 조건을 반응표면분석법을 이용하여 최적화하였다. 마이크로파를 이용한 무효소 당화 공정의 주요 변수는 마이크로파 출력(198~702 W), 전처리 시간(39~241 sec)와 황산 농도(0~0.1 mol)로 최적 조건 예측을 위해 중심합성계획법을 이용하여 2차 회귀함수를 도출하였다. 마이크로파 출력과 전처리 시간이 LEA로부터 육탄당(C6)과 오탄당(C5) 생산에 유의한 영향을 주는 변수이며 증가에 따라 육탄당과 오탄당 당화율이 증가하는 경향을 확인하였다. 육탄당과 오탄당 당화율 최대화를 위한 산 가수분해를 적용한 마이크로파 전처리 최적 조건은 마이크로파 출력 700 W, 전처리 시간 185.7 sec와 황산 0.48 mol으로 육탄당 당화율 92.7%와 오탄당 당화율 74.5%가 예측되었으며 확인 실험을 통해 육탄당 당화율 94.2%와 오탄당 당화율 70.8%가 확인되어 예측의 유효성을 확인할 수 있었다. 이는 LEA의 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 당화를 위해 산 가수분해 적용 마이크로파 전처리만을 이용한 무효소 당화 공정 적용과 $100^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도와 짧은 전처리 시간 적용을 가능하여 기존 전처리 대비 효과적인 공정 임을 입증했다.

• 한국수산과학회지
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• 제26권3호
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• pp.279-287
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• 1993

진해만의 서남단에 위치하고 수하식 굴 양식의 주산지로서 널리 알려진 반폐쇄성 내만해역인 원문만에서 굴의 성장기인 9월에 주요 성장에너지원인 입자유기탄소의 일변동 양상과 농도분포에 영향을 미치는 몇몇 요인을 조사하였다. 1시간 간격으로 측정된 입자유기탄소의 농도는 비교적 짧은 조사기간에도 불구하고 큰 변동을 보였는데 최저 $58{\mu}g/l$에서 최고 $582{\mu}g/l$범위(평균 $272{\mu}g/l$)였고, 유사한 일변동 양상을 보인 Chlorophyll a의 농도는 0.90에서 $7.25{\mu}g/l$(평균 $3.25{\mu}g/l$)범위였다. 또한 낮은 C/N비($3.1{\sim}7.7$)는 만내의 미세조류가 입자유기탄소의 주요 구성요소임을 시사하였다. 조사수역에서 입자유기탄소의 양은 외부로부터의 유입을 거의 기대할 수 없어 비교적 높은 미세조류의 기초생산(평균 $1.97gC/m^2/day$)에 크게 의존하며 양식굴의 배설도 일부분을 차지하였다. 생산된 입자유기탄소의 약 $40\%$ 정도가 분해과정으로 제거되고 간조시 $36\%$에 달하는 입자유기탄소가 만외측으로 흘러나가는 것으로 나타났다. 또한 약 $16\%$의 입자유기탄소는 저질중으로 퇴적되는 것으로 추산되었고 일부는 양식굴과 그외 타가영양생물에 의한 섭이로 소모될 것으로 사료된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권5_1호
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• pp.1111-1124
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• 2021

갯벌 표면에는 저서성 미세조류의 생체량이 높고, 그에 따라 높은 일차생산을 나타낸다. 갯벌의 탄소순환 및 유기탄소 부존량을 추산하기 위한 일차생산력 측정 연구가 기존에 진행되어 왔지만, 최근에는 광학 원격탐사, 특히 초분광센서를 이용하는 연구는 비교적 최근에 시도되기 시작하였다. 본 연구에서는 지상에서 관측된 초분광자료를 통하여 생산성 추정의 기초자료가 되는 갯벌 표면의 엽록소 농도를 추정하는 연구를 수행하였다. 연구 대상지는 충청남도 태안군에 위치한 근소만이며, 현장조사는 2021년 4월과 6월 간조시에 수행하였다. 갯벌 표면의 초분광반사도를 얻기 위하여 지향형 센서인 TriOS RAMSES와 카메라 형태의 Specim-IQ, 두 종류의 초분광센서를 사용하였고, 광학관측자료를 통해 갯벌 표면의 엽록소-a 농도를 추정하기 위해 정규식생지수(NDVI)와 Continuum Removal Depth(CRD)기법을 사용하였다. 현장조사시 시료분석을 통해 측정한 엽록소-a 농도와의 비교 결과, 두 기법 모두 엽록소-a 농도 약 0~150 mg/m²의 범위에 대해 추정 결정계수 약 0.7을 달성할 수 있는 것으로 나타났다.

• 상하수도학회지
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• 제35권6호
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• pp.405-415
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• 2021

MMBR system has been suggested as a promising system to resolve harvesting problems induced from low settling efficiency of microalgae. And recently, a lot of research on reducing fouling at the MMBR system has investigated focused on EPS in many cases. EPS of microalgae mainly consists of polysaccharides and protein components, and is produced through photosynthesis and nitrogen-carbon metabolic pathways. Especially, P-EPS is one of major compounds which occur membrane fouling phenomenon, as its hydrophobic protein components cause floc formation and cake layer accumulation. And it is already known that almost every microalgae can metabolize P-EPS or Chl-a when nitrogen sources as a substrate is insufficient or exhausted situation. With the above backgrounds, uptake rates of P-EPS or Chl-a by Scenedesmus quadricauda according to the type of carbon source and nitrogen concentration were evaluated in order to verify correlation between carbon source vs P-EPS production, and indeed Scenedesmus quadricauda uses P-EPS or Chl-a when the amounts of nitrogen sourc es in the feed is not satisfied. As a result, it was shown that P-EPS and Chl-a production were increased proportional to nitrogen concentration under organic carbon condition. And especially, the amo unts of P-EPS and Chl-a in the cell were diminished with the nitrogen source becomes insufficient or exhausted. Because P-EPS accelerates fouling at the MMBR system, P-EPS degradation by Scenedesmus quadricauda in order to get nitrogen source may contribute to reducing fouling. About a affects of N-consumed Chl-a to the MMBR fouling, more survey is needed. On the contrary, considering the purpose of MMBR system of this study, i.e. harvesting useful high value microalgae efficiently feeding adequate industrial process wastewater, it seems like difficult to maintain satisfied metabolic activity and to harvest with high yield rate using nitrogen-poor MMBR feed.

• 한국해양학회지:바다
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• 제19권1호
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• pp.53-65
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• 2014

춘계와 하계 광양만에서 식물플랑크톤 군집구조와 그들의 성장에 영향을 미치는 영양염제한 특성을 파악하기 위해서 만내외측의 20개 정점에서 생물학적 요인과 무생물학적 요인을 조사했다. 또한 식물플랑크톤 군집에 대한 영양염 첨가 효과를 알아보기 위해서 실험실에서 현장 20개 정점의 표층수를 이용하여 생물검정실험을 수행하였다. 전체 식물플랑크톤 군집의 90%이상을 규조류가 차지하였다. 이들 규조류중 Eucampia zodiacus와 Skeletonema costatum-like 종이 춘계와 하계에 각각 우점하였다. E. zodiacus와 S. costatum-like 규조류의 개체군 밀도가 춘계와 하계에 높은 밀도를 유지하게 된 이유를 간단히 설명하면, E. zodiacus 의 성장은 춘계 투명도가 높게 나타나 유광층내 광량의 증가가 원인으로 생각된다. 즉 유광층내 광량의 증가는 E. zodiacus의 개체수를 폭발적으로 증가시킬 수 있는 방아쇠 역할을 한 것으로 판단된다. 하계에 S. costatum-like이 전해역에서 우점한 이유는, 섬진강 담수 유입에 의한 낮은 염분과 함께 공급된 다량의 영양염은 그들 생물의 증식에 중요한 bottom-up 효과를 보였다고 판단된다. 실험실의 생물검정실험에서는 비록 내만(정점 8)과 외해(정점 20)에서 식물플랑크톤 군집의 최대 성장율은 유사하였지만, 인산염에 대한 반포화계수($K_s$)는 내만정점보다 약간 낮았다. 상대적으로 낮은 영양염농도에 적응한 세포는 낮은 인산염농도에서 충분히 성장할 수 있고, 다른 미세조류에 비하여 낮은 영양염농도의 조건에서 경쟁의 우위를 차지 할 것이다. 특히, 하계의 N영양염 첨가군의 효율은 대조군과 P영양염 첨가군에 비해서 높았다. 이는 광양만에서 하계에 N영양염의 공급이 섬진강을 통하여 계속적으로 유입되지만, 빠른 식물플랑크톤의 증식으로 인하여 N영양염 제한이 일어날 수 있다는 것을 시사할 수 있다. 반면, 규산염은 식물플랑크톤의 성장에 영향을 미치는 제한인자로 나타나지 않았고, 규조류의 분해로 인하여 Si의 재순환과 담수로부터 공급된 높은 규산염농도는 광양만에서 규조류 생태계를 유지할수 있는 유리한 조건이라 생각된다.