• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1501-1502
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• 2011

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권1호
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• pp.80-85
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• 2017

최근 고부가가치 산물의 생산이 가능한 미세조류는 이산화탄소의 생물학적 전환 측면에서 많은 주목을 받고 있다. 그렇지만 미세조류 종 자체가 지닌 낮은 광합성 효율 및 생산성의 한계는 미세조류를 활용한 공정의 상업화를 막는 장애요인이다. 따라서 본 연구에서는 대표 미세조류 Chlamydomonas reinhardtii의 광독립영양 성장성 분석을 위한 미세액적 광생물반응기를 개발하였다. PDMS 기반의 미세유체 칩 내에 미세기둥을 배열하고 미세챔버의 높이를 조절하여 미세액적 내 이산화탄소의 전달속도를 증가시켰으며, 이는 세포 성장성과 형광 세기 변화를 통해 확인하였다. 마지막으로 미세액적 광생물반응기를 활용하여 다양한 이산화탄소 농도 및 광량 조건에서 C. reinhardtii의 광독립영양배양에서 성장성을 96 시간동안 관찰하고 분석하였다. 본 연구 결과를 통해 미세액적 광생물반응기는 성장성 및 유용물질 생산성이 우수한 미세조류 종을 빠르게 분석하고 쉽게 분리할 수 있는 효율적인 플랫폼임을 입증하였다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제4권1호
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• pp.78-81
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• 1999

Light penetration depth in high-density Chlorella cultures can be successfully estimated by Beer-Lambert's law. The efficiency of light energy absorption algal cultures was so high that algal cells near the illuminating surface shade the cells deep in the culture. To exploit the potential of high-density algal cultures, this mutual shading should be eliminated or minimized. However, providing more light energy will not ease the situation and it will simply drop the overall light utilization efficiency.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제6권5호
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• pp.352-358
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• 2001

Because algal cells are so efficient at absorbing incoming light energy, providing more light energy to photobioreactors would simply decrease energy conversion efficiency. Furthermore, the algal biomass productivity in photobioreactor is always proportional to the total photosynthetic rate. In order to optimize the productivity of algal photobioreactors (PBRs), the oxygen production rate should be estimated. Based on a simple model of light penetration depth and algal photosynthesis, the oxygen production rate in high-density microalgal cultures could be calculated. The estimated values and profiles of oxygen production rate by this model were found to be in accordance with the experimental data. Optimal parameters for PBR operations were also calculated using the model.

• KSBB Journal
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• 제15권1호
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• pp.14-21
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• 2000

본 연구는 조류의 고농도 배양을 통하여 축산폐수로부터 질소, 인등의 영양염류를 효과적으로 제거하여 환경오염을 감소시키는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 조류성장의 환경적 요소인 질소/인 농도비에 대한 질소와 인의 제거효율 분석 실험을 통하여 질적 질소/인 농도비를 결정하였다. 고농도 조류 배양을 위한 광도의 균일한 공급을 위하여 광섬유를 이용한 광생물반응기를 공정에 적용하였다. 제안된 광섬유를 이용한 광생물반응기는 광원으로부터 반응기 전체로 효과적인 광전달을 수행하는 것을 확인하였다. 조류 배양에서 조류의 성장과 질소, 인의 제거를 표현하기 위해서 구조적 속도식 모델을 제시하였다. 유전알고리즘을 이용한 자기구성퍼지 제어기를 구성하여 반연속식 폐수처리공정의 제어를 수행하였다. 구성된 퍼지 제어기는 폐수의 유입량 조절을 통하여 질소의 농도를 주어진 설정치로 유지되도록 운전하였다. 실험 결과에 의해 자기구성 퍼지 제어기는 원하는 질소의 농도를 잘 유지함은 물론 조류의 성장을 증진시킴을 알 수 있었다.

• KSBB Journal
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• 제19권4호
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• pp.257-262
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• 2004

최근, 미세조류에 대한 생물공학적 관심이 급격히 증가하고 있으며 이의 응용범위는 식품이나 제약, 화장품 등 다양한 구도로 확장되어지고 있다. 고농도의 미세조류 배양을 위해서는 빛이 핵심적 제한요소로 작용되어지며 빛의 투과 깊이나 강도에 따라 균체의 성장속도가 결정되어지게 된다. 본 연구에서는 다양한 빛의 투과경로와 빛을 받는 면적/배양액의 부피 비율, 조도 그리고 단계적 조사에 따른 Chlorella sp.의 성장률을 조사하여 빛이 미세조류에 미치는 영향을 알아보았으며, 본 연구에 적용된 값들 중 4 cm의 직경, 57.6%의 면적/부피 비율, 62 $\mu$mo1/$m^2$/s의 조도에서 Chlorella sp. 성장에 필요한 빛 에너지를 가장 효율적으로 이용함을 확인할 수 있었다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제5권3호
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• pp.186-190
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• 2000

It has been reported that flashing light enhances microalgal biomass productivity and overall photosynthetic efficiency. The algal growth kinetics and oxygen production rates under flashing light with various flashing frequencies (5Hz-37 kHz) were compared with those under equivalent continuous light in photobioreactors. A positive flashing light effect was observed with flashing frequencies over 1kHz. The oxygen production rate under conditions of flashing light was slightly higher than that under continuius ligth. The cells under the hight, particularly at higher cell concentrations. When 37kHz flashing light was applied to an LED-based photobioreactor, the concentration was higher than that obtained under continuous light by about 20%. Flashing light may be a reasonable solution to overcome mutual shading, particularly in high-density algal cultures.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제12권6호
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• pp.962-971
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• 2002

The current study proposes a simple monodimensional model to estimate the linear growth rate of photosynthetic microorganisms in flat-plate photobioreactors (FPPBRs) during batch cultivation. As a model microorganism, Chlorella kessleri was cultivated photoautotrophically in FPPBRs using light-emitting diodes (LEDs) as the light sources to provide unidirectional irradiation in the photobioreactors. Various conditions were simulated by adjusting both the intensity of the light and the height of the culture. The validity of the proposed model was examined by comparing the linear growth rates measured with the predicted ones obtained from the proposed model. Accordingly, the value of $\frac{K\cdot\mu m}{\alpha\cdot L}log(I_0\cdot{I_s}^{\varepsilon 1)\cdot {I_c}^{-\varepsilon})$ was proposed as an approximate index for strategies to obtain the maximal lightn yield under light-limiting conditions for high-density algal cultures and as a control parameter to improve the photosynthetic productivity and efficiency.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권8호
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• pp.33-41
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• 2021

Recently, many studies have been conducted on substituting fossil fuels with bio-refineries in existing industrial systems using biomass. Among the various bio-refineries, microalgae have received wide attention because it uses inorganic compounds to produce useful substances, which are extracted by a cell disruption process. Although numerous cell disruption methods exist, cell disruption efficiency has been studied by ultrasonic treatment. Ultrasound is a high-frequency (20 kHz or higher) sound wave and causes cell disruption by cavitation when passing through a solvent. In this study, we used the microalgal species Chlorella sp., which was cultured in a plate-type photobioreactor. The experiment was conducted using a continuous low-frequency processing device. The reduction of cells with time due to cell disruption was fitted using a logistic model, and optimum conditions for highly efficient cell disruption were determined by conducting experiments under multiple conditions.

• KSBB Journal
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• 제14권6호
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• pp.742-746
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• 1999

새로운 형태의 내부조사형 광생물반응기에서 Chlorella sp. HA-1의 이산화탄소 고정화 특성을 살펴보았다. 높은 이산화탄소 농도에서 균체를 적응시켜 10%와 20%(v/v) 이산화탄소 농도 모두에서 내성을 가지도록 하였다. 그리고 조도, 초기균체농도, pH 등을 조절하여 이산화탄소 고정화양, 372 $gCO_2/m^2{\cdot}day$을 얻었다. 또한 장시간 동안 지속적으로 배출되는 이산화탄소를 제거하기 위한 운전 방법으로 반연속식 배양방법을 사용하여 희석비를 0.1씩 증가시켰을 때 각 단계마다 균체성장속도를 일정하게 유지하는 결과를 얻었다.