• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제39권6호
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• pp.459-468
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• 2011

SCB액비 처리가 백합나무의 생장에 미치는 영향을 조사하고 수확된 백합나무를 원료로 한 바이오에탄올 생산량 비교를 위하여, 처리량별로 처리구를 설정하고 상대 생장량, 바이오매스 생장량, 엽특성 및 구성당과 에탄올 생산량을 각각 분석하였다. SCB액비 처리를 통해 백합나무의 바이오매스 생장량(64.67 %) 및 Glucose 함량(6.07 %)이 증가하였고 이는 SCB액비에 함유된 양료 성분과 수분 함량이 엽록소 생산에 영향을 끼쳤기 때문으로 사료된다. 바이오에탄올 생산에 앞서 SCB액비 처리되어 생장한 백합나무를 유기용매 전처리 및 약산 전처리를 하였으며 반응 온도($150^{\circ}C$), 승온 시간(40분), 반응 시간(10분)은 모두 동일하게 진행하였다. 전처리 효율은 중 처리구를 유기용매 전처리(w/1% 황산) 하였을 때 잔여율이 44.81%로 가장 높았으며, 치환성 양이온이 전처리 효과를 증진시킨 것으로 보인다. 전처리 된 시료를 동시당화발효하여 바이오에탄올을 생산하였으며 초기 투입량 대비 가장 높은 에탄올 생산 수율은 대 처리구에서 얻을 수 있었으나(16.11%), 바이오매스 생산량을 고려하면 중 처리구의 에탄올 생산량이 가장 많았으며, 대조구 대비 72.93% 증가하였다.

• KSBB Journal
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• 제25권1호
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• pp.1-10
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• 2010

기존 화석연료를 대체할 수 있는 수송연료로서 바이오 디젤은 유해물질 배출을 줄일 수 있어 친환경 에너지로 기대를 모으고 있다. 바이오디젤 관련 기술 개발 방향을 설정하고 제도적 지원을 위해서는 바이오 디젤의 친환경 특성 및 경제성 등에 대한 보다 정량적이고 정성적인 평가가 필요하며, 바이오디젤 생산과정에서 지구 온난화 지수, 에너지소비, 생산비용, 생산기술 및 feedstock에 대한 LCA 분석 연구를 통해 보다 체계적인 환경 및 경제성 평가가 가능하였다. Feedstock에서부터 연료사용에 이르기까지의 바이오 디젤 LCA 평가와 관련한 많은 연구에서 feedstock 생산과정의 온실가스 배출량과 에너지 소비가 전체 환경 및 경제성 평가 수치의 50-80% 범위를 차지하여, 가장 큰 주요 기여 인자가 되었다. 경제성 측면에서는 초임계 메탄올 공정을 이용하여 폐식용유로부터 바이오디젤을 생산하는 과정이 현실적으로, 기술적으로 가장 유리하였다. 향후, 바이오 연료 시장을 보다 확장하고 보다 광범위하게 사용하기 위해서는 바이오디젤의 물성개선을 비롯하여 원료에 대한 식량과의 논쟁을 피하기 위한 지속가능한 원료확보 관련 연구도 수행되어야만 할 것이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.98-108
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• 2006

본 연구에서는 이 단계 연속 바이오 수소/메탄 생산공정의 경제성을 조사하였다. 경제적 관점에서 다양한 수소 및 메탄 발효용 생물반응기를 비교 평가하였다. 이를 바탕으로 포도당으로부터 일 단계 수소발효를 위해 고온 trickling biofilter 반응기 (TBR, $100\;m^3$ 규모)를, 일 단계 반응의 부산물로 생성된 유기산과 알콜류의 이 단계 메탄전환을 위해 고온 upflow anaerobic sludge 반응기 (UASB; $700\;m^3$ 규모)를 선정하였다. 본 이 단계 공정의 수소생산 비용은 $$\;0.26/Nm^3$으로 계산되었고, 이는 고온 TBR 반응기만을 이용한 경우보다 약 30 % 낮았다. 이 단계 공정의 낮은 수소생산 비용은 높은 에너지 회수율과 낮은 슬러지 처리비용에 의한 것이었다. 생물학적 수소 생산공정의 경제성은 탄소원의 종류, 생물반응기의 형태 등 여러 인자에 의해 변경될 수 있으나, 본 연구결과는 향후 연구를 위한 유용한 기준으로 고려될 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.250.2-250.2
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• 2010

빛과 공기 중의 이산화탄소를 고정화하여 생성되는 바이오매스(biomass)로부터 다양한 에너지 및 물질을 생산하는 연구는 석유고갈과 환경문제 해결의 한 방안으로서 활발히 진행되어 왔으며, 앞으로도 그 지속 가능성과 환경 친화성에 의해 바이오에너지 이용 및 보급은 꾸준한 증가세를 보일 것으로 전망된다. 바이오디젤, 바이오에탄올의 경우는 미국, 브라질, EU, 한국 등에서 상용화되어 사용되고 있으며 그 생산량이 계속적으로 증가하고 있다. 하지만, 바이오연료의 보급 증가는 식량 자원과의 충돌과 열대우림 파괴 등의 부작용을 일으키고 있다. 이러한 문제 해결의 일환으로 단위면적당 생산성이 대두, 유채보다 월등한 것으로 보고되는 미세조류에 대한 관심이 증가하고 있으며 우수 미세조류종 개발, 미세조류 고속배양 및 수확, 미세조류로부터 에너지 및 유용물질, 소재 생산에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 미세조류로부터 바이오디젤 원료유를 생산하기 위해 Soxhlet을 이용한 추출 방법을 이용하였다. 추출되는 오일은 사용 용매의 극성에 따라 물성과 추출 효율에 차이가 큰 것으로 나타났다. 강한 극성의 용매일 경우, 엽록소와 단백질이 같이 추출되는 문제가 있으며 약한 극성 용매는 세포벽의 방해로 용매가 세포내부로 흡수되지 못하는 문제가 있다. 추출 효율이 높은 극성용매의 경우 불순물을 제거해야 고순도의 바이오디젤의 생산이 가능하고 비극성 용매는 추출 오일의 물성은 좋으나 수율이 매우 낮게 측정되었다. 이러한 동시추출을 방지함과 동시에 추출 효율을 높이기 위해 본 연구에서는 세포벽 파괴 후 용매추출하는 방법으로서 미세조류를 Microwave에 노출시켜 오일 추출율을 증가시키는 전처리 연구를 수행하였다. 전처리시, Microwave에 의한 열 발생은 미세조류를 탄화시키기 때문에 열매체로서 물을 혼합하여 탄화를 방지하고 세포벽 내외부의 가열효과로 세포벽을 파괴하고자 하였다. Microwave에 의한 에너지 손실을 줄이며 세포벽 파괴에 효과적인 수분혼합비를 조사하였으며 Microwave에 노출 후 잔류수분을 건조하고 효율적으로 용매를 접촉시키기 위해 분쇄를 수행하였다. 모든 전처리 반응을 거친 미세조류에서 약 2배 증가된 추출수율을 얻을 수 있었으며, SEM을 통해 전처리 미세조류와 미전처리 미세조류를 분석해본 결과 전처리 미세조류의 다공성이 증가함을 확인하였다. 또한, 90%의 메탄올에 미세조류를 녹여 엽록소 함유량을 측정한 결과, 전처리 미세조류의 엽록소가 미전처리 미세조류보다 약 7배가량 감소함을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.362-368
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• 2020

합성가스는 화학제품 및 수송연료의 원료로 이용되며, 최근 목질계 바이오매스의 가스화를 통한 합성가스 생산기술에 대한 연구가 다수 진행되었다. 케나프는 높은 생산성과 이산화탄소 흡수율을 가지는 목질계 바이오매스로 이산화탄소 저감을 위한 대체자원으로서 활용 가능성이 높다. 본 연구는 케나프 가스화 실험연구 데이터를 바탕으로 상용 수준의 케나프 가스화 공정을 개발하고, 해당 공정의 타당성 및 실현가능성을 평가하는 연구로서, 케나프 가스화 통합공정 설계, 열교환망 설계, 기술경제성 평가로 구성된다. 개발된 공정으로부터 생산되는 합성가스의 최소판매가격은 1 GJ당 9.55 달러로, 합성가스의 시장가격보다 낮은 것을 확인하였다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제59권3호
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• pp.215-220
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• 2016

식물의 이차생장의 결과로 생산되는 바이오매스의 대부분은 식물의 이차세포벽에 축적된다. 식물의 이차세포벽은 크게 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그닌이라는 3가지 물질로 구성되며 이들 중 페놀성 복합 화학 물질인 리그닌은 셀룰로스나 헤미셀룰로스와 달리 알코올 발효과정의 저해 물질로이다. 따라서, 식물의 이차세포벽 생합성의 과정을 조절함으로 전체 바이오매스의 생산량과 조성을 바이오 에너지 생산을 위해 최적 조건으로 조절함으로써 바이오 에탄올 생산을 최대화할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 애기장대 유래 MYB7 유전자를 CaMV35S 프로모터 조절 하에서 과별현되게 한 식물체와 식물의 전사조절에서 하위 특정 유전자의 발현을 저해시키는 것으로 잘 알려진 SRDX 융합 단백질 즉, MYB7-SRDX 과발현체를 제작하여 그 특성을 조사하였다. 그 결과 MYB7 전사조절 인자가 리그닌의 생합성을 억제 조절한다는 결과를 관찰하였다. 이는 MYB7 전사조절인자를 이용하면 바이오 에탄올 발효과정에 저해 물질로 작용하는 리그닌을 경감시킬 수 있는 기초 자료로 사용할 수 있을 것이다.

• 공업화학전망
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• 제14권4호
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• pp.29-40
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• 2011

앞으로 글로벌 시장에 진입할 수 있는 작물보호 신물질 개발을 위해서는 기술 난이도가 크면서 파급성 및 경제성을 갖는 친환경 신규작용점 탐색과 독창적 Scaffold를 갖는 후보물질 또는 천연물소재 발굴에 주력해야 하며, 이를 지원하는 HTS, 화합물은행 및 천연물은행 활용 분자설계 및 최적화 합성기술 등 후보물질 발굴 핵심 기술개발에 국가적인 지원이 지속적이고 장기간에 걸쳐 이루어져야 한다. 고품질의 식량생산 관리기술은 물론 석유대체 에너지 확보를 위한 농작물 바이오매스(작물, 사료, 바이오연료 등) 생산관리기술로서, 그린바이오기반(Target 효소, 천연물소 재탐색응용) 저탄소 녹색성장을 실현시키기 위한 친환경적인 생화학 작물보호제 개발이 필요하다. 또한 인구 증가와 유가상승 등 전 세계적인 경제위기 극복과 이산화탄소 증가에 따른 온난화 등 지구환경보존의 중요성이 크게 증가되면서 안전한 먹거리 생산과 환경오염을 최소화하는 지속적 생산체제를 갖추기 위하여 LOHAS (Lifestyle Of Health And Sustainability) 트랜드가 최근 농업의 화두로 떠오르고 있다. 이를 만족시키기 위하여 OECD를 중심으로 하는 선진 국가들은 기존 작물보호제의 사용을 5년 이내에 현재 사용량의 절반 이하로 감소시키고자 하고 있는데, 특히 지속적 재배와 국민건강 보호를 위한 LOHAS 농작물의 생산이 매년 50-100억불로 성장하고 있다. 이러한 추세는 2017년까지 그 성장세가 계속 지속될 것으로 예상되고 있어 미생물/생화학 중심의 바이오작물보호제의 개발은 LOHAS 트랜드를 충족시킬 수 있는 유력한 수단으로 인식되고 있다.

• 청정기술
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• 제16권1호
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• pp.51-58
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• 2010

해조류를 바이오매스로 이용하는 혐기성 발효를 통해 메탄을 생성하는 연구를 수행하였다. 먼저 원소분석을 통한 다시마, 미역, 톳 등 세 종류의 바이오매스의 이론 메탄가스 전환량을 구한 결과, 분석한 세 종류의 해조류는 C 34 ~ 36%, H 5%, O 37 ~ 43%, N 2 ~ 4%, S 0.4 ~ 0.7%, ash 14 ~ 21%를 포함하고 있었으며, 이론적으로 56 ~ 60%의 메탄전환이 가능한 것으로 나타났다. 이는 g VS(고형분) 당 442 ~ 568 mL의 메탄가스를 생산할 수 있는 양이다. 생물학적메탄잠재력 (Biological Methane Potential, BMP) 시험을 통하여 실제 메탄가스를 측정한 결과, 다시마에서 최대 메탄생성수율 (52%)을 보였다. 이어서 회분식으로 메탄가스 생산에 영향을 미치는 여러 가지 인자들 (유기물 농도, pH, 염분, 입자크기, 그리고 시료전처리)에 대한 조사를 통해 최적의 메탄가스 생산조건을 구하였다. 전처리한 다시마 5 g VS/200 mL를 pH 8조건에서 염분 제거 없이 사용했을 때 이론치의 51%(197.1 mL/g VS)를 얻었고, 더욱이 습식멸균기로 해조류를 찐 경우 27% 증가한 268.5 mL/g VS 메탄가스를 생산할 수 있었다. 또한 연속반응기 (7 L 운영부피/10 L 반응기)를 이용하여 65일 간 운전한 결과 하루 최대 약 1.4 L의 메탄가스 (평균 메탄함량 70%)를 생산할 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제17권2호
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• pp.37-50
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• 2009

본 연구는 북해도지역에 있어서 바이오매스 종합전략의 지역적 적용특성을 조사 한 것이다. 북해도 연구사례는 성공적인 유기성폐자원의 운영을 위해서는 기술의 선진성 뿐만 아니라 처리 후 부산물 자원의 부가가치 있는 효과적인 공급체계 구축이 매우 세밀하게 치밀하게 수요자 중심으로 사전 수립되어져야 한다는 점을 시사하고 있다. 특히 자원화기술로는 (1)토양산성화 방지용 기능성 고형비료의 생산, (2)토양미생물 투입 발효 액비 제공, (3)에너지의 다양한 공급 시스템 구축, (4)중금속 농도를 고려한 유기물의 혼합 발효처리, (5)협잡물 혼입을 억제하기 위한 음식물 수거 인센티브제도 도입 등이 효과적임을 보고하고 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권4호
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• pp.453-460
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• 2018

원유 가격의 상승과 지구온난화로 인하여 재생 가능한 바이오매스를 이용하여 산업적으로 중요한 화합물을 생산하는 연구가 주목받고 있다. 특히, 3세대 바이오매스인 해조류는 비식량 자원, 높은 생산 수율, 온실가스 저감 등 장점을 가지고 있기에 연구 되어야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 고체분석 방법을 이용하여 4종의 해조류 중에 미역이 가장 많은 당류를 함유하는 것을 확인하였다. 미역의 효과적인 전처리를 위해 반응표면분석법을 이용하였으며 이를 통해 고체의 부하 및 촉매의 농도 증가가 총 당의 추출률과 관계 있음을 확인하였다. 4종의 락토바실러스 균주에서 미역의 전처리물을 이용하여 젖산 생산 수행하였으며 L. alimentarius와 L. brevis가 해조류 이용한 젖산생산에 적합한 균주임을 확인하였다.