• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.396-407
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• 2020

전세계적으로 화석 연료가 고갈 되면서 화석 연료를 대체할 수 있는 자원이 필요한 실정이며, 대체 자원으로는 바이오 연료가 각광을 받고 있다. 바이오 연료는 바이오 매스로부터 생산되는데 바이오 매스는 바이오 연료 및 바이오 화학제품 생산이 가능한 재생 가능 자원이다. 특히, 화석 연료를 대체하기 위하여 이산화탄소와 바이오 매스를 이용하여 바이오 연료(바이오 디젤)를 생산하는 연구가 주목을 받고 있다. 바이오 매스를 기반으로 하여 바이오 디젤을 생산하기 위해서는 바이오 디젤 생산에 필요한 원료(예, 이산화탄소, 물)와 잠재적인 바이오 매스 리파이너리 용량 및 설치 위치, 생산된 바이오 디젤의 수요 도시까지의 공급을 모두 고려하는 공급 네트워크 개발이 필요하다. 바이오 매스를 이용한 바이오 디젤 공급 네트워크에 대하여 많은 연구가 수행이 되었지만, 미세조류 기반 최적의 바이오 디젤 생산 전략에 상당히 영향이 있는 이산화탄소 공급량에 대한 불확실성을 고려한 연구는 거의 수행되지 않았다. 미세조류 기반 바이오 디젤을 생산 시 상당히 중요한 원료로 이용되는 이산화탄소는 화력발전소에서 발생하는 배출 가스로부터 포집하여 사용하기 때문에 이산화탄소 공급량의 불확실성은 최적의 바이오 디젤 네트워크를 구축하는데 큰 영향이 있다. 따라서, 본 연구에서는 이산화탄소 공급량의 불확실성을 고려하는 최적 공급 네트워크 설계를 결정하기 위해 2단계 확률 모델을 개발한다. 이 모델의 목표는 이산화탄소 공급량 불확실성을 고려하고 각 지역의 디젤 요구량을 충족시키면서 총 네트워크 비용을 결정하는 것이다. 이 모델은 대한민국의 디젤 수요량의 10%를 충족시키는 사례 연구를 평가하였다. 확률론적 모델(연간 갤런당 12.9 미국 달러)에 의해 결정된 최적의 바이오 디젤 공급 비용은 결정론적 모델(연간 갤런당 10.5 미국달러)의 결과보다 약간(26%) 높다. 이산화탄소 공급량이 변동되는 경우(확률론적 모델)는 바이오 디젤 공급 네트워크 전략에 상당한 영향을 미쳤다.

• 환경위생공학
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• 제23권1호
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• pp.1-15
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• 2008

Yanbian Korean Autonomous Prefecture(YKAP) possesses the potential to become the first testing ground for the North-East Asian Energy Cooperation in renewable energy sector. We found that production of biodiesel from rapeseed and CHP (Combined Heat and Power Plant) project utilizing abundant forest resources are the two main bioenergy development projects which may have further development potential considering the resource endowments and the focus of Chinese governments' current rural development policy. Provision of stable and transparent investment environments and the development of a close cooperation mechanism between Korea and China government are the prerequisite conditions for investments in the sector. Other international institutional agreements, such as CDM, shall be fully utilized for biomass CHP projects.

• 한국항공운항학회지
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• 제32권2호
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• pp.151-158
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• 2024

Microalgae are aquatic microorganisms capable of photosynthetic growth using water, carbon dioxide and sunlight, and can replace petroleum for transportation. It is receiving great attention as a potential next-generation biological resource. The microalgae biodiesel production process is largely based on the development of highly efficient strains and mass production. It consists of cultivation, harvesting, oil extraction, fuel conversion and by-product utilization. Currently, microalgae diesel is 3-5 times more expensive than petroleum diesel. However, with the optimization of each element technology and the development of integrated systems, not only biofuels, but also industrial materials, wastewater treatment, and greenhouse gases As application expands to various fields such as abatement, the timing of commercialization may be brought forward. Oil prices have recently fallen due to the influence of sail gas. Although there has been a significant drop, global warming is an urgent challenge for current and future generations. In particular, Korea, which does not have oil resources, We must always prepare for political environmental changes, high oil prices, and energy crises. In this paper, the need for eco-friendly biofuel for carbon dioxide conversion. In addition to research trends, domestic and international research trends, and economic prospects, the concept of microalgae and the element technologies of the biodiesel production process are briefly discussed introduced.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.380-389
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• 2020

포화지방산 함량이 높은 우지와 불포화지방산 함량이 높은 식물성 유지인 해바라기유를 혼합한 혼합오일의 바이오디젤 전환특성을 규명하고 연료특성을 분석하였다. 다변량분산분석을 이용하여 도출한 기여율로 각 실험변수 (메탄올/유지 몰비, 오일혼합비) 가 바이오디젤 전환에 미치는 영향을 규명하였다. 또한, 바이오디젤의 고점도 문제를 해결하기 위해 가열과 초음파 조사의 방법을 적용하여 동점도 감소효과를 검증하였다. 연료별 온도 도와 동점도간의 상관관계식을 통해 동점도 감소를 위한 연료별 최적 온도를 도출하였다. 그 결과, 바이오디젤 전환율은 오일 혼합비 TASU7, 메탄올/유지 몰비 10에서 가장 우수한 것으로 나타났고 지방산 조성에 따라 연료특성에 차이가 있었다. 또한, 우지, 해바라기유 오일 혼합 바이오디젤의 연료특성 분석 결과 바이오디젤의 품질기준을 만족하는 것으로 나타났다. 바이오디젤의 고점도를 해결하기 위한 동점도 실험 결과 가열 방법의 동점도 감소 효과가 초음파 조사 방법에 비해 우수한 것으로 나타나 간단한 가열장치로 바이오디젤의 고점도를 해결할 수 있음을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권5호
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• pp.314-324
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• 2011

하수를 이용해서 배양된 조류는 바이오디젤 생산에 유용한 자원이다. 그러나 실제 하수에서 조류의 영양염류 신진대사와 하수 세균과의 상호작용에 관한 연구는 미흡하다. 본 연구에서는 하수로 배양되는 대표적 조류균주인 Ankistrodesmus gracilis SAG 278-2에 의한 하수 내 질소, 인 제거 거동을 평가하였고, 조류와 상호작용하는 하수 내의 세균 군집을 분석하였다. 하수 슬러지 세균 군집과 비교하였을 때, 조류-세균 복합 군집은 하수 내보다 높은 영양염류 제거를 보였다. 16S rRNA 유전자 분석 결과, 조류-세균 군집에서 조류가 성장함에 따라 Unclassified Alcaligenaceae 세균이 선택적으로 우점됨을 알 수 있었고, 조류에 의해서 선택적으로 우점화된 하수세균은 자연 수질 환경에서 조류와 공생적으로 상호작용 하는 것으로 알려진 Alcaligenes faecalis subsp. 5659-H와 계통학적으로 가까운 것으로 밝혀졌다. 본 연구의 결과, 하수 내의 높은 영양염류 제거를 보이는 조류-세균 복합 군집에서의 조류의 성장 및 신진대사가 특정 세균의 분포에 영향을 주는 것을 알 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권11호
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• pp.1566-1573
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• 2014

Although most algae cultivation systems are operated in suspended culture, an attached growth system can offer several advantages over suspended systems. Algal cultivation becomes light-limited as the microalgal concentration increases in the suspended system; on the other hand, sunlight penetrates deeper and stronger in attached systems owing to the more transparent water. Such higher availability of sunlight makes it possible to operate a raceway pond deeper than usual, resulting in a higher areal productivity. The attached system achieved 2.8-times higher biomass productivity and total lipid productivity of $9.1g\;m^{-2}day^{-1}$ and $1.9g\;m^{-2}day^{-1}$, respectively, than the suspended system. Biomass productivity can be further increased by optimization of the culture conditions. Moreover, algal biomass harvesting and dewatering were made simpler and cheaper in attached systems, because mesh-type substrates with attached microalgae were easily removed from the culture and the remaining treated wastewater could be discharged directly. When the algal biomass was dewatered using natural sunlight, the palmitic acid (C16:0) content increased by 16% compared with the freeze-drying method. There was no great difference in other fatty acid composition. Therefore, the attached system for algal cultivation is a promising cultivation system for mass biodiesel production.

• 생명과학회지
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• 제27권10호
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• pp.1137-1144
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• 2017

미세조류 Chlorella vulgaris는 바이오 디젤 생산을 위한 중요한 대체원료 중 하나로 간주되어 왔으나, 이러한 미생물의 산업적 적용은 낮은 바이오 매스와 지질 생산성에 의해 제약을 받아왔다. 따라서 이러한 문제를 극복하기 위해 본 연구는 자외선을 이용한 무작위 돌연변이 유발 기술을 통해 높은 지질 및 바이오 매스 생산성을 가지는 C. vulgaris 균주를 분리하고 그 특성을 규명하였으며, 두 가지 유형의 대량 생산 시스템을 이용하여 바이오 매스 및 지질 함량의 산출량을 비교하였다. 분리된 돌연변이 균주 중, 특히 실험실 조건에서 UBM1-10으로 명명된 돌연변이 균주는 야생형 균주에 비해 약 1.5배 높은 세포 수율 및 지질 함량을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 UBM1-10을 선택하여 TBPR (tubular photobioreactor)과 OPR (open pond type reactor)의 두 가지 유형의 반응기를 사용하여 실외 배양 조건에서 배양하였다. 그 결과 TBPR에서 재배된 돌연변이 균주의 세포 수율은($2.6g\;l^{-1}$) OPR에서 배양된 균주의 세포 수율($0.5g\;l^{-1}$)과 비교하였을 때 약 5배 이상의 높은 세포 수율을 나타내었으며, 대량 배양 후, UBM1-10 및 모 균주의 조 지방 함량 및 조성 등에 대해 추가로 조사를 실시하였다. 그 결과 C. vulagris UBM1-10균주의 지질함량(0.3% w/w)이 모 균주의 지질함량(0.1%)에 비해 약 3배 이상의 조 지방 함량을 보유함을 확인하였다. 따라서 이 연구는 바이오 디젤 생산 자원으로서 C. vulgaris의 경제적 잠재성이 photoreactor type의 선택 및 전략적 돌연변이 분리 기술을 통해 증가 될 수 있음을 보여 주었다.

• KSBB Journal
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• 제24권4호
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• pp.377-382
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• 2009

본 연구는 다양한 조건에서의 실험을 위한 C. minutissima의 500 mL flask의 종 배양을 통해 고농도의 균주 획득 후, 가장 효율적인 배양 방식을 보인 fed-batch를 통한 autotrophic, heterotrophic, mixotrophic 조건하에서 바이오디젤용 지질 생산의 최적 배양 조건을 찾아야했다. 먼저, fed-batch의 Heterotrophic 배양 시 유기 탄소 원으로 glucose의 가장 효율적인 안정한 초기농도가 10 g/L임을 확인했다. 이 후, 20 L 배양기를 이용한 batch, fed-batch의 heterotrophic 배양에서 fed-batch배양의 경우 지질 생성양이 1.62배 정도 더 높았으며, 최대 균체량 역시 4 (g-dry wt./L)정도 높으며, 또한 디젤용 지질로 적합한 $C_{18}$의 조성 역시 49%이상 차지하여, 옥외 대량 배양 시 유기탄소 원으로 적절한 glucose의 이용을 통한 효율적인 배양방법임을 알 수 있다. 이 결과를 바탕으로, glucose를 포함한 배지를 0.5 L/day로 공급하여 유가 식 배양을 각 배양 조건에 따라 비교 실시했다. 그 결과 mixotrophic의 경우 다른 배양 조건에 비해 각각 24 (g-dry wt./L)의 최대 군체 농도와 함께 43 (%, w/w)의 높은 지질 생성량을 보였다. 또한 생성되는 지질의 조성이 균체 당 바이오 디젤용 양질의 지질 생성이 가능하였다. 또한 fed-batch 배양 이후 0.047 (% lipid/g-dry wt./day)의 비 생산 속도를 유지하며, 일정 균체 농도를 유지하는 경우 지속적인 지질 생성이 가능함을 보여주었다. 이러한 세 가지 배양 조건하에서 지질 추출을 통한 지방산 조성을 살펴본 결과 mixotrophic 배양 하에 디젤용으로 잘 알려진 $C_{17}$, $C_{18}$의 지방산 조성은 각각 18%와 49%의 생성을 보여주었다. 이 결과들을 바탕으로 이 균주를 이용해 옥외 배양이나 배양 조에서 대량 배양이 가능함을 확인했으며, 특히, 옥외배양을 위한 혼합영양 배양조건하에 배양 공정의 scale-up에 대한 추가적인 연구를 통해 C. minutissima 미세조류로부터 바이오 디젤의 보다 경제적 생산이 가능하도록 하고자 한다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제25권4호
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• pp.545-564
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• 2016

최근 우리나라는 미세먼지 및 초미세먼지 문제가 크게 대두되면서 대기오염문제에 대한 효과적인 해결책이 중요해진 시점에 있다. 본 연구는 대기오염의 원인을 계량경제모형을 통해 찾아보고, 경유가격 인상정책이 경유소비 감소와 대기오염의 저감에 기여하는지를 분석해보았다. 대기오염물질로는 TSP, PM10, $NO_X$, $SO_X$, CO, VOC가 포함되었다. 분석 결과 CO를 제외하고 모든 오염물질에서 경제성장은 역U자형의 영향을 미치는 것으로 나타났고, 소비자 물가지수, 화력발전설비, 경유소비, 황사발생일수, 천연가스버스, 운수업체 사업장수, 평균기온, 제조업체 사업장수 등이 대기오염에 영향을 미치는 변수로 나타났다. 또한 경유가격이 1% 상승하면 대기오염물질은 단기적으로는 0.07~0.12% 감소하고, 장기적으로는 0.31~0.53% 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 환경개선부담금의 형태로 경유가격을 올리고, 그 수입원을 바이오디젤 보급 지원에 사용한다면 보다 효과적인 대기오염 개선을 기대할 수 있다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제16권3호
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• pp.653-682
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• 2007

In this study, multi-sectoral partial equilibrium and computable general equilibrium models of Taiwan are used to investigate the direct and indirect effects of energy price increases on overall economies and agro-food sector in Taiwan. The results suggest that agricultural prices, production cost would increase between 0.27% to 1.88%, and a reduction in GDP around 0.39% to 0.54 %. The negative impact on livestock sector is slightly higher than that on the crop sector. Negative impacts are also observed in the employment and wages. The rising oil price has the potential to discourage production of energy-intensive activity because of the possibility of substitution and adaptations. The growth rate of real GDP will shrink by 0.64% to 1.06% and CPI will increase by 1.17% to 1,95%. Both the agriculture and non-agricultural sector also respond by raising output prices by 0.80% to 1.33%. The rising international oil price has urged the government to take policy actions like using alternative fuels such as biodiesel, bioethanol, and adopting measures to cut down on energy consumptions mainly in transportation sectors in response to public concern over economic shocks.