• 미생물학회지
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• 제48권3호
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• pp.192-199
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• 2012

미세조류는 광합성을 통하여 바이오디젤과 같은 부가가치상품을 생산할 수 있으며, 미세조류를 이용한 생명공학 기술이 주목 받고 있다. 그러나 질소원과 탄소원은 미세조류 배양 비용을 높여 충분한 바이오매스 생산에 제한요소가 되고 있다. 미세조류를 배양하는데 도시하수를 이용하는 것은 생산단가를 낮추는 좋은 대안이 될 수 있으며, 본 연구에서는 옥외 수질정화 배양 시스템(mini raceway open pond)을 이용하여 적용했다. 실험에 사용한 도시하수는 하수종말처리장의 1차 침전지를 거친 유입수를 이용하였으며, 토착 미세조류를 mini raceway open pond에서 배양하였다. 체류시간 6일의 운전 후 TN, TP, COD-$_{Mn}$, $NH_3$-N의 평균 제거 효율은 80.18%, 63.56%, 76.34%, 96.74%로 각각 나타났다. 18S rRNA gene 분석결과 녹조류인 Chlorella, Scenedesmus가 우점하였으며, 16S rRNA gene 분석결과 Rhodobacter, Luteimonas, Agrobacterium, Thauera, Porphyrobacte의 5종의 bacteria가 동정되었다. 이러한 결과를 통하여 미세조류를 이용한 호기성 처리나 과도한 발전비용 없이 효과적인 하수처리를 할 수 있는 가능성을 확인하였다. 그리고 도시하수는 미세조류 배양에 필요한 탄소원과 질소원을 제공할 수 있으며 미세조류 바이오매스는 상업적 목적으로 이용될 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.569-572
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• 2005

신$\cdot$재생에너지는 환경친화적이면서 무한하게 공급되므로 지속가능한 미래 에너지원으로 각광받고 있으나 선행투자와 시장전망의 불확실성 때문에 정부 주도의 개발이 필요하다. 정부는 이러한 여건에 있는 신$\cdot$재생에너지 사업의 활성화를 위하여 공공기관 신축 건물에 대해 신$\cdot$재생에너지의 이용을 의무화하는 법령을 만들고, RPS제도를 도입하는 것을 검토하는 둥의 노력을 하고 있다. 이러한 정책수립 과정에서 국민들의 의견을 수렴하여 충분히 반영해야 신규 정책에 대한 타당성이 뒷받침되게 된다. 이에 일반 국민의 신$\cdot$재생에너지에 대한 관심과 선호도에 대한 인식을 분석하기 위해 일반 국민에게 가장 보편적으로 알려져 있거나 이용 중인 특정 신$\cdot$재생에너지의 종류를 알아보고, 아울러 가장 도움을 주거나 우리나라 여건에 적절하다고 국민들이 기대하는 종류가 무엇인지 조사하였다. 또 거주지역에 신$\cdot$재생에너지 생산기지가 건설되는 것에 대한 찬반 의견을 물어 일반 혐오시설 건설에 대한 의견과 비교하고, 응답이 각 계층별로 어떠한 양상을 띠는지 조사하였다. 이를 통해 정부의 신·재생에너지 정책에 대한 국민들의 입장과 수용여부를 분석하고자 한다. 응답자 중 대부분이 태양열과 풍력 에너지라는 용어를 경험한 것으로 드러난 반면, 소수력과 바이오매스 에너지는 생소하게 느끼고 있었다 일반적으로 친숙한 용어의 신$\cdot$재생에너지의 종류에 대해 기대를 갖고 있는 반면, 생소한 신·재생에너지에 대해서는 기대 수준이 낮은 것으로 나타나 신·재생에너지 관련 교육의 필요성을 보여주고 있다. 또 여성보다는 남성이, 그리고 신$\cdot$재생에너지에 대한 사전지식이 많을수록 거주지역에 신$\cdot$재생에너지 생산기지를 건설하는 것에 대해 호의적이었다.

• KSBB Journal
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• 제15권5호
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• pp.458-463
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• 2000

Production of acetic acid from cellulosic biomass by Simultaneous Saccharification and Extractive Fermentation (SSEF) was investigated. The homoacetate organism used in this study was a strain of Clostridium thermoaceticum, ATCC # 49707. A batch operation of Simultaneous Saccharification and Fermentation(SSF) using ${\alpha}$-cellulose at pH 5.5 and 55$^{\circ}C$ yielded 40% conversion of cellulose to acetic acid, while a fed-batch SSF operation produced a maximum acetic acid concentration of 25 g/L, with 50% overall yield. In-situ extractive fermentation to reduce the end-product inhibition on both bacteria and enzyme was carried out. in a batch SSEF using 200 g/L IRA-400 resin, acetic acid concentration reached to 23.9 g/L and acetic acid yield and productivity were observed to be 48% and 0.20 g/L-hr, respectively.

• 환경생물
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• 제32권1호
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• pp.58-67
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• 2014

우리나라는 겨울철에 미세조류가 성장하기에 적합하지 않은 기후조건을 가진다. 따라서, 차세대 바이오매스의 공급원료로서의 미세조류 배양을 겨울철에 이룩하기는 쉽지 않다. 본 연구에서는 적은 에너지를 이용하여 미세조류가 성장이 불가한 영외환경에서 미세조류를 성장시키기 위해서, 삼중막의 비닐하우스를 설치하였다. 또한 투명한 아크릴 재질로 수조를 제작하여 빛을 수조의 모든 면에서 받을 수 있게 함으로써, 빛의 이용성을 최대화하였다. 6가지의 다양한 실험조건을 설정하여 겨울철 영하의 기후조건에서 최소한의 비용으로 하수종말처리장 폐수를 사용하여 미세조류를 배양하였다. 또한 미세조류 바이오매스를 증가시킴과 동시에 환경오염의 원인이 될 수 있는 영양염류 성분 중 질소를 최대 92%, 인을 최대 99%까지 제거시켰다. 본 연구에서 바이오디젤의 원료가 될 수 있는 가장 주된 지방산은 리놀렌산(C18 : 3n3)으로 총 지질량의 최대 61%까지 차지했다. 지방산의 생산성은 2.4 g $m^{-2}day^{-1}$이었다. 결론적으로, 본 연구를 통하여 차세대 바이오매스 생산을 위한 미세조류 배양을 저온 시기에서도 이룩하였으며, 그에 따른 폐수처리에서도 좋은 성과를 이루었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권6호
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• pp.501-511
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• 2014

바이오매스 원료로부터 급속열분해 반응을 통하여 생산되는 바이오 오일은 화석연료를 대체할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 하지만, 바이오 오일은 에너지 밀도와 세탄가가 낮고 점성도가 높은 연료의 한계성이 있으므로 디젤엔진에 적용하기에는 제한적이다. 따라서, 안정적인 연소를 얻기 위해서는 바이오 오일을 세탄가가 높은 연료와 유화하거나 혼합하여 사용하여야 한다. 하지만 바이오 오일과 화석연료는 극성이 달라서 서로 혼합되지 않으며 가장 손쉽게 혼합되는 연료는 알코올계 연료이다. 본 연구에서는 바이오 오일의 연료특성을 향상시키기 위하여 에탄올 연료와 혼합하였으며, 연료의 자발화 특성을 향상시키기 위하여 세탄가 향상제인 PEG 400, 2-EHN 도 첨가하였다. 또한 최대 15%의 바이오 오일이 혼합된 혼합연료를 디젤엔진에서 안정적으로 연소시키기 위하여 고압축비 피스톤도 적용하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.265-272
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• 2023

목질계 바이오매스는 조성분간의 결합이 치밀하고 높은 함량의 리그닌을 포함하여 전처리 공정이 필수적이다. 전처리 용매 중 테트라하이드로퓨란(THF)은 유기용매로 재사용이 가능하다는 장점이 있다. THF는 가격이 저렴하고 다양한 반응 조건에서 선택적으로 리그닌을 제거하고 물 혹은 이온성 액체와 공용매로 사용된다. 수산화 나트륨(Sodium hydroxide)은 바이오매스 내 ether결합을 파괴하여 리그닌을 우선적으로 용해시키며 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스의 표면적을 확장시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 NaOH/THF 공용매 전처리 공정을 적용하여 효과적 리그닌을 제거를 위한 전처리 특성을 파악하고 후속 공정인 산촉매 전환 공정을 통해 최적의 레불린산 전환 수율을 얻었다. 전처리 공정은 NaOH/THF 공용매 비율을 16가지 부피 비율로 수행되었으며 반응조건은 180℃에서 60분으로 고정하였다. 최적의 공용매 조건은 NaOH(5 wt%)/THF 공용매 90:10(v/v%)이였으며 76.8% 글루칸을 수득과 함께 90.1%의 리그닌을 제거하였다. 전처리 후속 공정인 산촉매 전환 공정은 반응시간 30~90분, 반응온도 160~200 ℃로 수행하였을 때, 산촉매 전환 공정의 최적 조건은 180 ℃에서 반응시간 60분이었며, 이 때의 레불린산 전환수율은 84.7%이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권4호
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• pp.382-386
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• 2006

볏짚은 국내에서 유용한 재생 가능한 바이오매스이다. 유동층과 char 분리 장치가 구비된 벤치 규모 급속 열분해 장치와 제올라이트 촉매를 이용하여 볏짚으로부터 바이오 오일의 생산에 대한 실험을 수행하였다. 본 연구는 제올라이트 촉매의 첨가에 따른 볏짚의 열분해 생성물의 분포와 바이오 오일의 화학적 구성을 알아보기 위한 것이다. 볏짚의 촉매 열분해 결과 무촉매 열분해에 비해 기체, char 성분은 증가하고 액체 성분은 감소하였다. 또한, 오일 중 수분이 탈산소의 영향으로 증대된 결과를 가져왔다. 촉매 열분해의 경우 오일 성분 중의 aromatics 성분이 증대되었고 발열량이 증가하였다.

• 한국물환경학회지
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• 제30권4호
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• pp.386-393
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• 2014

The aim of this study was to investigate the nutrient removal and biomass productivity in the wastewater using MMBR (Microalgae Membrane Bioreactor). MMBR process was combined OPPBR (Optical Panel Photobioreactor) and MBR (Membrane bioreactor). The OPPBR and MBR were operated 3 days and 9h HRT (Hydraulic retention time), respectively, using microalgae as Chlorella vulgaris. The obtained result indicated that the biomass productivity of 0.498 g/L/d with light transmittance of 92% at a 305 mm depth in the OPPBR was achieved. The total consumption of BOD (Biochemical Oxygen Demand) and COD (Chemical Oxygen Demand) in the MMBR were found to be 97.56% and 96.06%, respectively. Additionally, the removal of TN, $NO_3-N$, TP and $PO_4-P$ were 94.94%, 91.04%, 99.54% and 93.06% in MMBR, respectively. These results indicated that the MMBR process was highly effective for COD, BOD and nutrient removal when compared to the separate OPPBR or MBR process. The MMBR process was effective for nutrient removal and biomass productivity and can be applied to treat wastewater in sewage treatment plant.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권3호
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• pp.450-458
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• 2012

최근 정부는 국가 온실가스를 효율적으로 감축시켜 국제적인 기후변화에 대응하기 위하여 여러 부문에서 기술개발을 진행 중에 있다. 이를 달성하기 위하여 정부는 화석연료를 대체하고 이산화탄소를 감축시키는 수단으로 바이오연료를 저탄소와 탄소중립자원으로 검토하고 있는 실정이다. 일반적으로, 목질계로부터 생산된 2세대 바이오연료는 수송부문에서 기존 화석연료를 대체하고 온실가스를 감축하는데 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로 정부는 목질계 기반 바이오매스 액화연료(biomass-to-liquid fuel)에 대해 파일럿 수준으로 기술개발 중에 있다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스액화연료 생산을 위한 동일공정으로 합성된 F-T(Fischer-Tropsch) 디젤의 연료적 특성을 연구하였다. 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있는 장점으로 인해 자동차용 경유엔진에 사용될 수 있다. 그 이유는 합성 F-T 디젤이 자동차용 경유와 비슷한 물리적 특성을 가지기 때문이다. 본 연구에 사용된 F-T 디젤은 Fischer-Tropsch (F-T) 공정을 이용하여 저온($240^{\circ}C$)에서 철 촉매를 가지고 합성되었다. 합성 F-T 디젤은 n-파라핀과 iso-파라핀을 함유하고, 등유와 경유 성분을 가진 $C_{12}{\sim}C_{23+}$ 분포로 이루어졌다. 합성 F-T 디젤은 합성 F-T 연료부터 증류를 통해 분리된 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 비해 세탄가가 높으며, 방향족화합물은 매우 낮고, 황함량는 초저황(sulfur free) 수준으로 평가되었다. 또한 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유와 비교하여 황과 방향족 화합물의 함량이 낮기 때문에 윤활성이 열악함을 보였다.

• 한국해양바이오학회지
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• 제16권1호
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• pp.36-44
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• 2024

This study attempted to improve the growth of the freshwater microalgae, Parachlorella kessleri, through the sequential optimization of culture conditions. This attempt aimed to enhance the microalgae's ability to fixate atmospheric CO₂. Culture temperature and light intensity appropriate for microalgal growth were scanned using a high-throughput photobioreactor system. The supplied air flow rate varied from 0.05 to 0.3 vvm, and its effect on the growth rate of P. kessleri was determined. Next, sodium phosphate buffer was added to the culture medium (BG11) to enhance CO₂ fixation by increasing the availability of CO₂(HCO₃^-) in the culture medium. The results indicated that optimal culture temperature and light intensity were 20℃-25℃ and 300 μE/m²/s, respectively. Growth rates of P. kessleri under various air flow rates highly depended on the increase of the culture's flow rate and pH which determines CO₂ availability. Adding sodium phosphate buffer to BG11 to maintain a constant neutral pH (7.0) improved microalgal growth compared to control conditions (BG11 without sodium phosphate). These results indicate that the CO₂ fixation rate in the air could be enhanced via the sequential optimization of microalgal culture conditions.