• Journal of Plant Biotechnology
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• 제31권3호
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• pp.249-253
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• 2004

생물반응기의 형태에 따른 인삼부정근의 생장과 ginsen-side의 생산능력에 대하여 조사한 결과, 원형의 상부와 하부에 5 cm의 bubble column을 가진 bulb type bubble bioreactor (BU)에서 건물중은 41.92 g으로 가장 많이 증가하였으며, cylindric tube bioreactor (CT)에서 건물중이 38.55g으로 가장 낮게 나타났다. 이들 두 생물반응기의 초기 kLa 값은 BU 생물반응기에서 6.98 h$^{-1}$로 가장 높게 측정되었고, 반대로 bubble column이 없는 CT 생물반응기에서 5.25 h$^{-1}$으로 가장 낮게 측정되었다. 그러나 이와 같은 초기 kLa값의 차이는 부정근내의 이차대사산물인 ginsenoside의 함량에는 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 또한 BU 생물반응기에서 bubble column의 길이를 기존의 5 cm에서 10 cm로 연장시켰을 때, 초기 kLa값이 6.52 h$^{-1}$에서 7.80 h$^{-1}$로 증가하면서 인삼부정근의 생장을 42.13 g에서 50.30 g으로 약 16% 증가시킨 것으로 나타났다.

• 한국균학회지
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• 제31권2호
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• pp.89-93
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• 2003

송이균사의 대량배양에 적합한 공기부양식 생물반응기 형태를 찾고자 풍선형 및 칼럼형의 공기부양식 생물반응기와 external-loop형의 기포통기식 생물반응기에서 송이균사체를 심부배양하여, 반응기 형태별 송이균사체의 생장특성을 비교하였고, 반응기 형태가 세포에 주는 스트레스 정도를 비교하기 위하여 배양기 형태별 균사체의 에르고스테롤의 함량 변화를 비교하였다. 반응기 형태별 송이 균사체의 생산량은 풍선형 생물반응기에서 평균 12g, external-loop형의 기포통기식 생물반응기에서 평균 11.4g, 칼럼형 생물반응기는 평균 9.5g을 생산하여, 풍선형 생물반응기가 가장 우수하였다. 생장기간도 풍선형 생물반응기에서 균사 접종 후 16일 이후부터 정체기에 이르는 것으로 20일 이후에 나타난 칼럼형 및 기포통기형 생물반응기 보다 빠르게 생장하는 것으로 나타났다. 균사체의 생장시기별 에르고스테롤의 함량은 풍선형 공기부양식 생물반응기에서 가장 높이 나타났으며 이어서 칼럼형, 기포통기식 순으로 나타나, 송이 균사체 배양시 반응기 형태에 의한 물리적 스트레스는 풍선형 공기부양식 생물반응기가 가장 적게 받는 것으로 추정되었다. 송이 균사체 배양에 가장 적합한 공기부양식 생물반응기의 형태는 풍선형인 것으로 추정 할 수 있었다. 그러나 칼럼형 및 풍선형 공기부양식 생물반응기는 스파자 부근에서 균사체가 침적, 착생하여 점차 크게 뭉쳐 성장하면서 공기공급을 차단하는 현상이 있었으나 external-loop형의 기포통기식 생물반응기에서는 유체의 순환으로 이러한 현상은 적게 나타나 대용량의 송이 균사체 배양에 적합한 반응기 형태로는 배양기의 상부가 풍선형 반응기의 형태를 유지하고, 스파자가 위치한 하부는 external-loop형의 기포통기식 생물반응기의 유체 순환식 형태를 유지하도록하는 혼합형의 형태가 좋을 것으로 추정되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.633-643
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• 2015

본 연구의 목적은 고효율 미세기포 공급장치인 산기관을 개발하기 위하여, 미세기포를 이용하여 하폐수에 용존산소를 효율적으로 공급하고 슬러지에 의한 기공의 막힘을 최소화함으로써 호기성 미생물에 의한 유기물 분해공정의 효율성과 내구성을 개선하고자 하였다. 종래의 미세기포 산기관을 개선하기 위하여, 실험과 전산해석 방법을 이용하여 미세기포를 발생시키면서 슬러지에 의한 막힘현상이 없는 원뿔형 산기관을 개발하였다. 전산해석을 통하여 단위 산기관 내부의 공기유동패턴을 확인하여 산기관 설계를 보완하고, 모의 생물반응기에 단위 산기관을 적용하여 발생 기포 거동 실험과 2상유체유동에 대한 전산해석을 수행하였다. 실험 결과로서 모의 생물반응기 내에서 발생기포 수직 길이 및 상승속도 등 기포거동에 대한 통계치를 도출하였으며, 전산해석 결과로서 기포군의 거동을 포함한 유동특성에 대한 메커니즘을 규명하였다. 이를 통하여 고효율 산기관 설계를 체계화하였고 모의 생물반응기 내에서 기포거동과 내부유동 현상을 규명함으로써, 실증 수처리장 규모 생물반응기에 산기관 군체를 적용하여 산소전달특성 및 내부유동특성을 파악하고 시스템을 설계하는데 중요한 근거를 제시하였다.

• 한국균학회지
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• 제35권1호
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• pp.37-42
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• 2007

잣버섯 균사체 배양에 적합한 생물반응기는 풍선형의 공기부양식의 생물반응기가, 수용성 다당체의 생산에도 생장이 좋았던 풍선형 공기부양식 생물반응기가 유리한 것으로 나타났다. 배지의 탄소원 농도별에 따른 수용성 세포외 다당체의 생산량은 농도 처리간 차이가 없었으나 수용성 세포내 다당체는 탄소원 농도가 낮은 즉 C/N율이 낮을수록 증가하였다. 잣버섯 균사체는 고농도의 배지 배양조건에서 생물반응기내로 배지 공급형태가 배지량 증가방법보다 배지농도 조절에 의한 연속 배양방법이 우수한 것으로 나타났다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제10권6호
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• pp.528-534
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• 2005

Hairy root cultures have demonstrated great promise in terms of their biosynthetic capability toward the production of secondary metabolites, but continue to constitute a major challenge with regard to large-scale cultures. In order to assess the possibility of conducting mass production of biomass, and the extraction of useful metabolites from Panax ginseng. P. ginseng hairy roots, transformed by Rhizobium rhizogenes KCTC 2744, were used in bioreactors of different types and sizes. The most effective mass production of hairy roots was achieved in several differently Sized air bubble bioreactors compared to all other bioreactor types. Hairy root growth was enhanced by aeration, and the production increased with increasing aeration rate in a 1 L bioreactor culture. It was determined that the hairy root growth rate could be substantially enhanced by increases in the aeration rate upto 0.5vvm, but at aeration rates above 0.5vvm, only slight promotions in growth rates were observed. In 20 L air bubble bioreactors, with a variety of inoculum sizes, the hairy roots exhibited the most robust growth rates with an inoculum size of 0.1% (w/v), within the range 0.1 to 0.7% (w/v). The specific growth rates of the hairy root decreased with increases in the inoculum size.

• 대한환경공학회지
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• 제34권11호
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• pp.772-779
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• 2012

본 연구에서는 원뿔형으로 개발된 미세기포형 산기관의 성능향상을 위하여 운용적 측면에서 실험과 전산모사적 방법을 이용하였다. 산기관 잠김깊이의 변화에 대해 성능실험이 용이한 실증 규모의 타워형 생물반응기에 산기관을 장착하여, 잠김깊이가 표준산소전달계수($K_{L}a_{20}$) 및 표준산소전달효율(SOTE) 등 산소전달 성능에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 또한, 2상 유동에 관한 유체역학적 전산모사를 이용하여 산기관 수와 잠김깊이에 대한 유동현상을 파악함으로써 산소전달 성능변화에 대한 원인을 규명하였다. 산소전달 성능실험결과, 산기관의 잠김깊이를 6 m에서 12 m로 증가시킴에 따라 표준산소 전달계수는 7% 증가하였으나 표준산소전달효율은 39~72% (5.6 %/m)로 대폭 상승하였다. 유동 해석결과, 산기관의 수가 증가함에 따라 공기 체적분율 및 공기와 시험수의 유속 모두 증가하였으며, 공기와 시험수의 유속 경향은 유사하게 나타났다. 잠김깊이가 증가함에 따라서 공기 체적분율, 공기 및 시험수의 유속은 조금씩 감소하는 경향을 나타냈다. 선회 병류유동은 기포류의 확산과 상승속도를 결정하는 주요 인자로서 선회강도가 과도하게 큰 경우에는 기포 체류시간과 체류량이 감소되므로 산소전달 성능을 저하를 예측할 수 있었다.

• 한국균학회지
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• 제34권1호
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• pp.1-6
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• 2006

잔나비불로초 배양에 적합한 생물반응기를 선발하기 위하여 4종류의 생물반응기 형태별 균사체 생장특성과 다당체 생산량을 비교하였다. 균사체 생산량은 기포통기형 생물반응기($7\;g/{\ell}$) > 풍선형 생물반응기($6.2\;g/{\ell}$) > 교반형 생물반응기($6\;g/{\ell}$) > 컬럼형 생물반응기($5\;g/{\ell}$) 순으로 나타났으며, 기포통기형 생물반응기에서 가장 높은 세포외 다당체($1\;g/{\ell}$)와 세포 내다당체(2.7%)를 생산하여 기포통기형 생물반응기가 잔나비불로초 균사체 배양에 가장 적합한 것으로 나타났다. 세포외 다당체의 분자량도 생물반응기의 형태별에 따라 다르게 나타났으며, 기포통기형 생물반응기에서 가장 높은 분자량을 나타냈다. 기포통기형 생물반응기에서의 적정한 공기공급율은 0.05부터 0.1 vvm 사이로 나타났다. 특히 잔나비불로초 균사체는 배양하면서 배지의 점도가 높아져 점차 공기 공급량을 높여 주는 것이 좋은 것으로 판단된다.

• 한국생명과학회:학술대회논문집
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• 한국생명과학회 2006년도 제47회 학술심포지움 및 추계국제학술대회
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• pp.111.2-111.2
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• 2006

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVII)
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• pp.381-381
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• 2005

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제29권4호
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• pp.240-247
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• 2001

본 연구에서는 동물세포 배양장치를 개발키 위한 기초연구로서 초미세 통기법이 산소 전달 속도와 세포의 생존율에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 통기 장치로 통기 구멍 크기가 다른 microsparger 를 사용하였을 때, 모형 반응기 내에서 측정한 산소 전달계수(k$_{L}$a)는 microsprager의 통기 구멍 크기가 작아질수록 현저히 증가하였다. 이는 공기 방울들과 매질 사이의 접촉 면적이 증가했기 때문인 것으로 판단된다. 두 가지 다른 형태의 임펠러 (square-pitch marine impeller 와 $45^{\circ}$) pitched flat blade impller) 를 사용하여 교반하였을 때, $k_{L}$ a 값은 marine impeller 를 사용하였을 때 다소 높았다. $100\mu\textrm{m}$ 이하의 통기 구멍을 가진 microsparger 를 사용하여 직접 통기가 세포에 미치는 손상에 대해 알아본 결과, 세포들의 손상 정도는 통기 속도가 증가할수록, 공기방울 크기가 작아질수록 더 커졌다. 2.5 L 용량의 소형 세포 반응기에 $0.5\mu\textrm{m}$ 의 통기 구멍 크기를 가진 micro-sparger를 장치하여 세포를 배양한 결과 , 지속적인 통기시에는 세포의 생존율이 80% 이하로 떨어지고, 정상적인 성장을 하지 못하였다. 그러나 용존 산소 농도가 20% 이하로 떨어졌을 때에만 통기하였을 때 세포는 정상적으로 자랐으며 세포 생존율도 대수기 전반에 걸쳐 90% 이상을 유지하였다.