• 펄프종이기술
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• 제31권2호
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• pp.1-7
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• 1999

In this paper, five lignin model compounds (vanilly alcohol, veratryl alcohol, veratryl methyl carbinol, biseugenol) and three cellulose model compounds (${\alpha}$-D-glucos, methyl-${\beta}$-D-glucopyra-noside, D-cellobiose) were used to study the degradation rates of lignin and cellulose with chlorine dioxide. Biseugenol, which has unsaturated structure on the side chain of aromatic ring, was found to react with chlorine dioxide very quickly and consume large amount of chlorine dioxide. Phenolic structures, represented by veratryl alcohol and apocynol, react with chlorine dioxide much faster than nonphenolic structures represented by veratryl alcohol and veratryl methyl carbinol. The degradations of cellulose models were generally very slight, the corder of reaction rate being ${\alpha}$-D-glucose > D-cellobiose > methyl-${\alpha}$-D-glucopyranoside.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권4호
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• pp.1243-1252
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• 2019

억새와 같은 초본계 바이오매스로부터 cellulose, hemicellulose, lignin 등 주요성분을 추출하기 위해서는 알칼리 전처리가 효율적이며, 본 연구에서는 수산화칼륨(KOH)을 이용한 전처리 조건을 최적화하였다. 전처리 변수의 최적화는 반응표면분석법(RSM)을 적용하였다. RSM의 변수는 3개였으며, 변수범위는 각각 KOH 0.2~0.8M, 반응온도 110~190℃ 및 반응시간 10~90min 이었다. 억새의 알칼리 전처리를 위한 최적조건은 KOH 농도 0.47M, 반응온도 134℃ 및 반응시간 65min 이었다. 최적 전처리 조건에 따라 전처리를 수행한 후 고형물의 cellulose 함량은 66.1±1.1% 이었으며, hemicellulose 및 lignin 함량은 각각 26.4±0.4%, 3.7±0.1% 이었다. RMS 모델식에 따라 계산된 예측값은 실제값 대비 95% 범위 내에서 유효하였다. 최종적으로 전처리물을 동시당화발효를 통해 검증한 결과 에탄올 생산 수율은 96% 이었다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 추계학술발표대회 및 bio-venture fair
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• pp.733-736
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• 2000

목질계 바이오매스의 구성성분 중 건조중량으로 약 $18{\sim}33%$를 차지하고있는 리그닌은, 기본적 단위물질이 가솔린의 성분물질과 화학적으로 유사한 구조를 형성하고 있기 때문에, 분해하여 저분자물질로 전환시킨다면 연료 또는 연료첨가제로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 실험실용 관형반응기를 사용하여 반응온도 $250{\sim}450^{\circ}C$, 반응시간 $20{\sim}80$분의 범위에서 용매상 열분해 ${\cdot}$ 액화반응을 수행하였으며 리그닌의 열분해 ${\cdot}$ 액화반응특성을 조사하기 위하여 전환율을 측정하였는데 아세톤을 열분해 용매로 사용한 경우 가장 높은 전환율은 $350^{\circ}C$, 50분의 55.5%로 측정되었으며, 타르의 발생량은 $250^{\circ}C$의 경우 $260{\sim}350mg/g\;{\cdot}\;lignin$으로 가장 높게 나타났다. 타르성분을 제거한 후 전환율을 측정한 경우 가장 높은 전환율은 $300^{\circ}C$, 30분의 76.88%로 측정되어 열분해시 일차적으로 생성되는 타르의 분해도에 따라 전환율 값이 좌우되며 생성물의 조성과 생성량이 좌우됨을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제30권4호
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• pp.8-16
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• 2002

본 연구는 자기가수분해전처리를 통하여 반응성이 높은 고순도 셀룰로오스기질을 제조하기 위하여 수행되었다. 공시재의 일반 화학조성은 일본잎갈나무와 신갈나무간에 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 추출물함량은 일본잎갈나무가 신갈나무보다 상당량 많았다. 특히 냉·온수 추출물함량은 2.5~3.5배 많았다. 이러한 추출물함량의 큰 차이는 일본잎갈나무에는 arabinogalactan이 많이 함유되어 있기 때문인 것으로 사료된다. 리그닌함량은 신갈나무가 잎갈나무바다 5% 정도 낮았으며, 그 대신 홀로셀룰로오스 및 펜토산함량이 각각3% 정도 높은 값으로 나타났다. 22 kg/cm² 수증기압력에서 5~60분간의 자기가수분해 전처리과정에서 glucose 함량에는 변화가 없었으나, hemicellulose 및 lignin 함량은 급력한 변화를 보였다. 전처리과정에서 가수분해물의 pH는 3까지 저하되었으며, 이러한 경향은 신갈나무 및 일본잎갈나무에서 동일하게 나타났다. Sodium chlorite 및 sulfite 혹은 bisulfite 전처리 후 자기가수분해가 리그닌함량이 낮은 고순도셀룰로오스기질의 제조에 효과적이었다. 특히 자기가수분해처리재를 알칼리 및 산소-알칼리 2단처리함으로서 0~0.2%의 리그닌함량을 가지는 고순도기질을 제조할 수 있었다.

• 한국산림과학회지
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• 제56권1호
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• pp.26-50
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• 1982

본(本) 연구(硏究)에서는 효소(酵素) 알칼리 증해(蒸解)의 리그닌 용출거동(溶出挙動) 파악하기 위(爲)해 잣나무(Pinus koraiensis S. et Z.) 목분(木粉)을 공시(供試)하여 $110^{\circ}C$, $120^{\circ}C$, $130^{\circ}C$, $140^{\circ}C$, 및 $150^{\circ}C$의 5 수준(水準) 온도(溫度)로 60분간(分間) 1단(段) 등온(等溫) 효소(酵素) 알칼리 탈(脱)리그닌 처리(処理)를 행(行)한 후(後), 그 탈(脱)리그닌 반응속도(反応速度), 활성화(活性化)에너지 및 반응시간별(反応時間別) 알칼리와 효소(酵素)의 소비동향(消費動向)을 동역학적(動力學的) 방법(方法)으로 구명(究明)하였다. 그 결과(結果)를 보면 탈(脱)리그닌은 반응초기(反応初期)에 전(全)리그닌 함량(含量)의 2/5가량이 급속(急速)히 용출(溶出)되는 초기(初期) 산화반응(酸化反応)을 나타냈다. 탈(脱)리그닌 반응(反応)의 속도상교(速度常敎)(K)는 반응온도(反応溫度) $150^{\circ}C$의 경우, 소오다법(法)에 비(比)해 3배정도(倍程度) 더 컸다. 본 법(法)의 활성화(活性化)에너지 값은 크라프트나 소오다 펄프법화(法化)보다 1/3정도(程度) 낮은 수준(水準)이었다. 알칼리소비량은 효소(酵素)의 경우와 마찬가지로 반응초기(反応初期)에 총투입량(總投入量)의 1/2가량이 급속히 소모된 후, 완만한 소비협추세(消費趨勢)를 보였다. 탈(脱)리그닌 반응속도(反応速度)는 증해과정중 생성되는 유기산(有機酸) 때문에 pH가 감소됨에 따라 크게 영향을 받았다. 또한 증해용출(蒸解溶出)된 리그닌은 잘 침전(沈澱)되지 않을 만큼 저분자화(低分子化) 됨을 알수 있었다. 리그닌의 메톡실기(基)는 급속히 감소(減少)되는데 반(反)해, 페놀성(性) 하이드록실기(基), 카보닐기(基) 및 카복실기(基)는 증가(增加)추세를 보였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제22권1호
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• pp.28-33
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• 1994

The chemical compositions of pine bark from mechanical pulp industry were determined, and effect of Ca base acid sulfite on bark cooking was investigated under various conditions. The pine bark was composed of 39.5 % alkali extractives, 50.3 % lignin, and a small amount of carbohydrate. The contents of alkali extractives and lignin were remarkably higher than those of pine wood. The bark was composed of high content of arabinose and xylose, while the wood was composed of high content of mannose. When pine bark was cooked with 75 % free acid at 145 $^{\circ}C$, the rate of cooking and delignification was improved with the increase of total acid, but it was very difficult to delignify the bark by 50 % and over under these conditions. In the presence of 60~65 % free acid and at 155~165 $^{\circ}C$, initial cooking rate, delignification, and delignification selectivity were considerably increased, but condensation reaction of lignin was considerable at the end of cooking. Therefore, it was shown that pine bark was very difficult to delignify by the Ca-base acid sulfite cooking.

• KSBB Journal
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• 제29권3호
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• pp.193-198
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• 2014

Pretreatment of wastepaper using aqueous glycerol under high pressure was studied to enhance the enzymatic hydrolysis. The pretreatment was conducted over a wide range of conditions including temperatures of $150{\sim}170^{\circ}C$, sulfuric acid concentrations of 0.5~1.5%, and reaction times of 30~90 minutes. After the effect of glycerol concentration on the pretreatment performance was investigated, 70% glycerol was selected. As glycerol concentration was increased, higher digestibility was achieved due to higher lignin removal. The optimum condition was found to be around $160^{\circ}C$, 1%, and 60 minutes. At this condition, 60% and 35% of hemicellulose and lignin, respectively, were removed, while only 5% of cellulose was lost. The enzymatic digestibility was 76%, meaning that 73% of the glucan present in the initial substrate was recovered as glucose after enzymatic hydrolysis. Also, it was found that the temperature and acid concentration than the reaction time were more strongly related to the compositional removals and enzymatic digestibility.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제37권4호
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• pp.372-380
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• 2009

현사시나무 분말(60 mesh 통과)을 압력 $220{\pm}10atm$, 온도 $325{\sim}425^{\circ}C$ 범위 내에서 60초 간 초임계수로 처리한 후에 미분해 고형잔사를 얻을 수 있었다. 고형잔사 내 섬유상 물질을 구성하는 주요 당은 글루코오스와 자일로스였으며, 가장 높은 온도인 $425^{\circ}C$에서 초임계수 처리를 하였을 때 글루코오스/자일로스 구성 비율이 가장 높게 측정되었다. 초임계수 반응온도가 높아질수록 고형 잔사를 구성하는 섬유상 물질의 비율은 감소하였으나, 리그닌의 비율은 상대적으로 증가하였다. 고형잔사에 존재하는 리그닌의 H (p-hydroxyphenyl) : G (guaiacyl) : S (syringyl) 비율은 분석형 열분해법으로 측정하였으며, 반응온도에 따른 변화 없이 비교적 일정하게 나타났다. 고형잔사를 구성하는 리그닌의 H : G : S 조성을 현사시나무에서 단리한 milled wood lignin (MWL)과 비교해보면 G 형 단량체의 비율에는 큰 변화가 없었지만, H 형 단량체 비율은 비교적 낮게 측정되었고, 반면 S 형 단량체 비율은 증가하였다. 초임계수 당화과정에 염산촉매를 첨가하면 H 비율의 감소와 S 비율의 증가는 더욱 두드러지게 나타났다. 니트로벤젠 산화법(nitrobenzene oxidation)에 의하면 현사시나무 MWL에서 획득한 vanillin과 syringaldehyde의 수율은 약 265 mg/g MWL으로 측정되었지만, 초임계수 고형성분의 NBO 분석 결과에 의하면 반응온도를 높여 주거나 염산촉매를 첨가하면 NBO 분해산물은 두드러지게 감소하였다. 이러한 결과는 초임계수 반응 조건에서 리그닌의 주요 결합 양식인 $\beta$-O-4 결합이 비교적 쉽게 끊어지는 것으로 해석되며, 따라서 초임계수 반응 후 고형성분에 존재하는 리그닌은 $\beta$-O-4 결합 대신 탄소-탄소 결합에 의한 축합형 페놀고분자로 예측되었다.

• 에너지공학
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• 제20권1호
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• pp.36-43
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• 2011

식물계 바이오매스는 석유로부터 얻어지는 화학물질들을 대체할 수 있는 물질로 제안되고 있다. 특히 식물계 바이오매스의 15-30%를 이루고 있는 리그닌은 복잡한 방향족 중합체로 이루어져 있어, 리그닌의 저분자화 공정에 의해 다양한 방향족 화합물을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 국내에서 가장 많이 배출되는 크래프트 리그닌을 출발 물질로 선정하고, $^{13}C$-Muclear Magnetic Resonance($^{13}C$-NMR), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Elemental Analysis(EA)을 통해 원료물질의 화학적 구조를 분석하였다. 크래프트 리그닌의 저분자화 는 물-페놀 혼합 용매의 근임계 영역에서 수행되었으며, tube bomb reactor를 사용하였다. 최적의 반응조건을 찾기 위해 물-페놀의 비율, 반응온도($300-400^{\circ}C$)를 변화시키며 실험을 수행하였다. 또한 기체상 수소를 대신하여 수소발생 용매인 formic acid 사용에 따른 영향을 조사하였다. 액상 생성물의 화학 종류 및 양은 GC-MS를 통해 분석하였고, 고체 잔류물(char)은 FT-IR을 통해 분석하였다. GC-MS 분석 결과 페놀이 첨가된 경우 anisole, o-cresol(2-methylphenol), p-cresol(4-methylphenol), 2-ethylphenol, 4-ethylphenol, dibenzofuran, 3-methyl cabazole, xanthene이 생성되는 것을 확인하였다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제3권3호
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• pp.131-134
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• 2001

In $\lambda$-Zap II vector system, a cDNA library was constructed for the developing secondary xylem mRNA from hybrid poplar, Populus nigra x maximowiczii. A cDNA clone of 1.5 kb in size, pOMTB1.4 encoding a lignin-bispecific O-methyltransferase was screened by plaque hybridization using a probe of 540 bp cDNA amplified by polymerase chain reaction from the cDNA library and identified by nucleotide sequencing. Its nucleotide sequence contains one open reading frame of 366 amino acids. The deduced amino acid sequence in comparison with that of Populus tremuloides showed the differences of 9 amino acids and revealed 85-99% homology among alfalfa, poplar and aspen.