• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권12호
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• pp.1905-1911
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• 2020

Homoserine dehydrogenase (HSD) catalyzes the reversible conversion of ʟ-aspartate-4-semialdehyde to ʟ-homoserine in the aspartate pathway for the biosynthesis of lysine, methionine, threonine, and isoleucine. HSD has attracted great attention for medical and industrial purposes due to its recognized application in the development of pesticides and is being utilized in the large scale production of ʟ-lysine. In this study, HSD from Bacillus subtilis (BsHSD) was overexpressed in Escherichia coli and purified to homogeneity for biochemical characterization. We examined the enzymatic activity of BsHSD for ʟ-homoserine oxidation and found that BsHSD exclusively prefers NADP+ to NAD+ and that its activity was maximal at pH 9.0 and in the presence of 0.4 M NaCl. By kinetic analysis, Km values for ʟ-homoserine and NADP+ were found to be 35.08 ± 2.91 mM and 0.39 ± 0.05 mM, respectively, and the Vmax values were 2.72 ± 0.06 μmol/min-1 mg-1 and 2.79 ± 0.11 μmol/min-1 mg-1, respectively. The apparent molecular mass determined with size-exclusion chromatography indicated that BsHSD forms a tetramer, in contrast to the previously reported dimeric HSDs from other organisms. This novel oligomeric assembly can be attributed to the additional C-terminal ACT domain of BsHSD. Thermal denaturation monitoring by circular dichroism spectroscopy was used to determine its melting temperature, which was 54.8℃. The molecular and biochemical features of BsHSD revealed in this study may lay the foundation for future studies on amino acid metabolism and its application for industrial and medical purposes.

• 한국토양비료학회지
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• 제18권1호
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• pp.105-110
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• 1985

신개간간척답토양(新開墾干拓畓土壤)에서 볏짚 및 석고시용시(石膏施用時) 토양중(土壤中) Urease활성(活性), 초산(硝酸) 및 아초산환원효소활성(亞硝酸還元酵素活性)에 미치는 영향(影響)을 알고저 실내(室內) 시험(試驗)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 간척답토양(干拓畓土壤)의 Urease활성(活性)은 일반답토양(一般畓土壤)에 비(比)하여 1/10정도(程度)로 낮고 담수초기(湛水初期)보다 담수후기(湛水後期)에 높았으며 볏짚시용(施用)은 석고시용구(石膏施用區)보다 Urease 활성(活性) 증가효과(增加效果)가 높았다. 2. 초산환원효소활성(硝酸還元酵素活性)은 삼요소구(三要素區)에 비(比)하여 석고(石膏) 및 볏짚시용(施用)으로 증대(增大)되었으며 그 효과(效果)는 볏짚보다 석고시용(石膏施用)으로 더욱 증대(增大)되었다. 그러나 볏짚과 석고병용시(石膏倂用時)는 효소(酵素)의 활성(活性)이 현저(顯著)히 감소(減少)되었다. 3. 아초산환원효소(亞硝酸還元酵素)의 활성(活性)은 담수초기(湛水初期) 볏짚과 석고시용(石膏施用)으로 현저(顯著)히 증대(增大)되었으며 볏짚과 석고병용효과(石膏倂用效果)는 볏짚단용구(單用區)와 비슷한 결과(結果)를 보였다. 4. 토양중(土壤中) 효소활성간(酵素活性間)의 관계(關係)를 보면 Urease활성(活性)과 Ammonia농도간(濃度間)에는 정상관관계(正相關關係)($r=0.550^*$) Urease활성(活性)과 아초산환원효소활성간(亞硝酸還元酵素活性間)에는 부상관관계(負相關關係)($r=0.555^*$) 그리고 초산환원효소(硝酸還元酵素)와 아초산환원효소간(亞硝酸還元酵素間)에는 정상관관계(正相關關係)($r=0.296^*$)를 보였다. 5. 볏짚과 석고시용시(石膏施用時) 토양중(土壤中) 초산(硝酸)과 아초산(亞硝酸)의 생성(生成)은 토양미생물(土壤微生物)의 산화(酸化) 및 환원작용(還元作用)에서 First Order Kinetic에 의한 효소반응식(酵素反應式)으로 밝혀졌다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1991년도 한국자동제어학술회의논문집(국제학술편); KOEX, Seoul; 22-24 Oct. 1991
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• pp.1639-1645
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• 1991

Because of the important role LD converters play in the production of high quality steel, various dynamic models have been attempted in the past by many researchers not only to understand the complex chemical reactions that take place in the converter process but also to assist the converter operation itself using computers. And yet no single dynamic model was found to be completely satisfactory because of the complexity involved with the process. The process indeed involves dynamic energy and mass balances at high temperatures accompanied by complex chemical reactions and transport phenomena in the molten state. In the present study, a mathematical model describing the dynamic behavior of LD converter process has been developed. The dynamic model describes the time behavior of the temperature and the concentrations of chemical species in the hot metal bath and slag. The analysis was greatly facilitated by dividing the entire process into three zones according to the physical boundaries and reaction mechanisms. These three zones were hot metal (zone 1), slag (zone 2) and emulsion (zone 3) zones. The removal rate of Si, C, Mn and P and the rate of Fe oxidation in the hot metal bath, and the change of composition in the slag were obtained as functions of time, operating conditions and kinetic parameters. The temperature behavior in the metal bath and the slag was also obtained by considering the heat transfer between the mixing and the slag zones and the heat generated from chemical reactions involving oxygen blowing. To identify the unknown parameters in the equations and simulate the dynamic model, Hooke and Jeeves parttern search and Runge-Kutta integration algorithm were used. By testing and fitting the model with the data obtained from the operation of POSCO #2 steelmaking plant, the dynamic model was able to predict the characteristics of the main components in the LD converter. It was possible to predict the optimum CO gas recovery by computer simulation

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권1호
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• pp.23-36
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• 2006

이번 연구는 광미시료를 대상으로 반응시간(1, 2, 4, 7, 14, 21 및 30일)과 반응용액의 pH(1, 3 및 5)를 달리하여 실내 용출실험을 실시하였다. pH 5와 pH 3의 반응용액과의 용출실험에서는 반응 2일 후 최종 pH가 4.6-6.1 혹은 2.8-3.5로 안정화되었으며, 반응시간이 지남에 따라 점진적으로 낮아졌다. 황산염 농도와 산도는 7일 이후 증가하는 것이 관찰되었는데, 이는 황화광물의 산화작용때문인 것으로 판단된다 pH 5와 pH 3에서 용출된 Pb 함량은 반응기 간(1-30일) 동안 뚜렷한 변화가 보이지 않은 반면에 Zn, Cd 및 Cu는 시간이 지남에 따라 용출함량이 증가하는 경향을 보였다. 반응용액 pH 1에서의 용출특성은 Zn 형태(Zn, Cd, 및 Cu)와 Pb 형태(Pb)로 구분되었다. Zn 형태는 시간에 따라 용출함량이 증가되었고, 이는 지속적인 용해작용에 의한 것이다. Pb 형태는 시간에 따라 용출농도가 감소하였으며, 이는 황산염의 용출함량이 높아짐에 따라 용해된 Pb가 앵글레사이트(anglesit)로 침전됨을 지시한다. 높은 황산염 농도는 Fe, Zn, 및 Cd의 높은 용출함량과 밀접한 관련이 있다. 이들 용출실험 결과 Zn과 Cd의 용출과 산도는 광산주변 환경의 지표수와 지하수 수질에 악영향을 주는 요인이 될 수 있다. 용출반응에서 kinetics 문제는 광미가 빗물과 반응하여 유출수에서의 중금속 농도를 증가시킬 수 있는 중요한 요인이 된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권10호
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• pp.1869-1879
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• 2000

혐기성 소화공정 중 생성되는 주요 중간대사산물인 프로피온산의 분해대사에 대한 연구중 에탄올과의 산화 환원 반응인 coupling 반응으로써 혐기성 소화공정에서 프로피온산 축적을 저감시킬 수 있는 연구를 수행하였다. 따라서, 본 연구는 혐기성 공정에서 프로피온산의 전환에 따른 동력학적 반응과 에탄올과의 상호 반응에 따른 특정기질 선호영향을 모델에 적용하여 살펴보았다. 본 연구는 4단계의 실험으로 수행되었다. 1, 2, 3단계는 각기 다른 기질에 순화된 미생물들을 이용하여 프로피온산 1 g COD/L와 에탄올의 농도를 각각 0, 100, 200, 400과 1,000 mg/L로 주입하여 프로피온산과 에탄올의 혐기성 분해과정을 비교 연구하였으며, 4단계에서는 Glu-MCR과 HPr-MCR의 순화미생물의 혼합비를 조절하여 프로피온산 1 g COD/L를 주입하였을 때의 혐기성 분해를 연구하였다. 본 연구에서는 수정된 경쟁적 모델을 이용하여 특정기질 선호현상을 규명하였고, 에탄올 농도의 증가에 따라 아세트산 형성반응의 $K_{s2}$값의 증가와 메탄화 과정에서의 아세트산 생성 및 분해과정에 해당되는 $K_3$값이 일부 증가하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 순화미생물들에 따라 프로피온산과 에탄올의 분해에 미치는 영향이 다른 결과를 얻을 수 있었다.

• 대한화학회지
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• 제48권2호
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• pp.195-202
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• 2004

미셀 촉매 작용은 이론과 실험 화학 교과내용에서 중요한 부분이다. 산성 용액에서 도데실황산 나트륨(SDS)을 촉매로 한 글리신과 과망가니즈산 칼륨의 반응은 미셀 촉매 작용을 보여주는 반응속도론적 실험으로 적합하며, 고등학교와 대학 학부과정의 물리화학실험에서 사용할 수 있다. 본 연구에서는 이 반응이 계면활성제 존재하에서 반응속도가 빨라지는 것을 관찰하기 위하여 SDS를 넣지 않은 경우와 넣은 경우 모두 실험을 진행하였고, 얻어진 k를 [SDS]에 대하여 도시하였다. SDS의 임계 미셀 농도 이하에서부터 계면활성제에 의한 촉매 효과가 관찰되었는데, 이 선-미셀 촉매 효과는 양의 협동효과에 의한 것임을 알 수 있다. 얻어진 양의 협동지수(n)는 2.37이다. 또한 기질과 산화제의 농도에 따른 반응속도 변화도 논의하였다. 반응은 유사 일차 반응으로 진행되었으며, 글리신과 과망가니즈산 이온의 농도에 각각 일차 반응으로 나타나 전체 반응 차수는 이차 반응이었다. 반응 시간은 3~4시간으로 한 실험 시간에 몇 개의 실험 데이터를 얻을 수 있다. 용액 제조와 실험 과정에 대해서 자세히 기술하였으며, 또한 계면활성제에 의한 촉매 작용의 이론도 논의하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권6호
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• pp.692-699
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• 2013

본 연구에서는 국내 상용 순환유동층 보일러에서 아역청탄과 혼소용 연료로 사용예정인 폐플라스틱 고형연료(RPF)의 열분해 반응특성을 규명하기 위해 열천칭 반응기를 이용하여 등온(350, 375, 400, 425, 450, 500, $850^{\circ}C$) 열분해 실험을 수행하였다. 등온 열분해 결과, 반응온도 구간 $375{\sim}450^{\circ}C$에서의 반응모델 변화는 관찰되지 않았으며, 12개 반응모델 중 1차 화학반응(F1)이 가장 적합한 반응모델로 판명되었다. 이때 Arrhenius 식을 사용하여 계산한 활성화에너지는 39.44 kcal/mol이었으며, Iso-conversional 방법을 적용할 경우 활성화에너지 평균값($0.5{\leq}X{\leq}0.9$ 구간)은 36.96 kcal/mol로 반응모델 결정 여부와 관계없이 유사한 값을 보였다. 한편 순환유동층보일러의 운전온도인 $850^{\circ}C$에서 RPF 입도(d) 변화에 따른 탈휘발 시간은 $t_{dev}=10.38d^{2.88}$으로 표현할 수 있었으며, 보일러 내부에서 RPF가 균일하게 연소되기 위해서는 연료 입도와 평균 분산 거리(x)가 $x{\leq}1.58d^{1.44}$의 상관관계를 만족하여야 함을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권2호
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• pp.185-192
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• 2010

매체 순환식 연소는 연소 공정 자체에서 질소 산화물 생성이나 부가적인 에너지 소비 없이 이산화탄소 분리가 이루어지는 신공정이다. 이 공정은 금속 산화물 입자가 두 개의 반응기를 순환하며 산화와 환원을 거치는 과정으로 구성되어 있다. 이 연구에서는 bentonite에 담지된 산화철 산소 공여 입자의 반응 속도 식을 shrinking core 모델을 통하여 수립하였다. 반응성 결과를 바탕으로 반응기 설계 기준인 고체 순환량과 입자 충전량을 도출하였다. 매체 순환식 연소 공정의 적용을 위하여 두 가지 형태의 연결된 유동층 즉, 상승관과 기포 유동층이 각각 한 개씩인 형태, 상승관 한 개와 기포 유동층이 두 개로 구성된 형태로 시스템을 설계하였다. 고체 순환량은 loop-seal을 통하여 $30kg/m^2s$ 정도까지 변화시켰다. 고체 순환량은 loop-seal의 기체 주입량이 증가할수록 증가하였으며 보조 기체를 주입하면 그 양이 더 증대되었다. 고체 순환량이 증가함에 따라 상승관 내부의 고체량은 증가하였다. 상승관으로부터 다른 반응기로의 기체 누출량은 1% 미만의 수준이었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권6호
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• pp.904-909
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• 2012

황철석 (Pyrite, FeS2)을 함유한 잠재특이산성토는 강하류 삼각지 토양, 간척지 등의 해성토뿐만 아니라, 영일만과 같은 융기해성토 지대, 내륙의 선상지하단 유기물이 많은 암흑색 토층이 있을 때에 존재하는 수가 있다. 또한 안산암 지역의 열수작용에 의해 생성되어 암맥을 따라 형성된 황철석이 광산개발이나 도로건설로 절취사면에서 노출되어 산화되면 매우 강한 산성을 띠는 특이산성토층을 형성하여 주변농경지에 피해를 주고 있다. 현재 잠재특이산성토양의 판정은 현장에서는 과산화수소로 반응 시 수증기발생 정도로 판단하거나 실내실험에서는 전황 (Total-S)성분의 함량으로 판단한다. 하지만 이들 방법은 시군농업기술센터 및 현장 진단 시 적용이 용이하지 않다. 산발생 능력평가 중 순산 발생능력실험 (Net Acid Generation, NAG pH)은 대상지역의 산성발생 가능성에 대한 예측을 정량적 계산으로 가능하다. 순산발생능력실험을 이용하여 전황함량과 NAG pH와의 상호관계를 통해 특이산성토양 판정을 제안하기 위해 화산기원의 잠재특이산성 토양과 사양질 토양을 일정비율로 혼합된 토양과 특이산성토양인 김해통과 해척통 토양에 대해 실험을 수행하였다. 전황의 함량이 0.75% 이상인 시료의 NAG pH가 2.5이며 0.75-0.50%의 중간 특이산성토양은 NAG pH 3.0으로 측정되었다. 그리고 전황 함량이 0.5-15% 약한 특이산성 토양은 NAG pH 3.8로 측정되었다. 따라서 순산발생량은 NAG pH를 이용하여 토양 내 황철석을 모두 산화시키고 pH를 측정하여 pH 3.8이하인 토양은 특이산성토양으로 구분하는 것이 타당할 것으로 판단되었다.

• 자원환경지질
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• 제38권5호
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• pp.499-512
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• 2005

EPMA분석결과, 철망간-(산)수산화광물과 결정질 철-(산)수산화광물에서 각각 $0.3-11.0wt.\%$와 $2.1-7.4wt.\%$인 적은 양의 As가 검출되었다. 비정질 철-(산)수산화광물에는 $28-36wt.\%$ 범위의 다량의 As가 인지되었고 $As_2O_5-SO_3-Fe_2O_3$ 다이어그램에 도식한 결과 스코로다이트에 근접하였다. 용해된 As는 철망간-(산)수산화광물과 철-(산)수산화광물에 흡착되고 스코로다이트와 같은 2차광물로 침전되어 저감되고 있었다. 용출실험은 산성환경에서 As와 Fe의 용출특성을 알아보고자 실시하였다. 반응용액의 pH 3과 5에서 용출된 As의 함량은 청양광산의 광미의 경우, 7일 이후에 뚜렷이 증가하였으며(전체 함량의 최대 $2.4\%$), 이는 As를 함유한 2차 광물들의 용해에 인한 것으로 판단된다. 반면에 서보광산의 광미에 함유된 As는 거의 용출되지 않았다(전체 As함량의 $0.0-0.1\%$). pH 1의 용출실험결과, 서보광산과 청양광산의 광미는 각각 $1.1-4.2\%$와 $1.5-14.4\%$의 As가 용출되었으며 As와 Fe는 밀접한 상관관졔가 있는 것이 관찰되었다. 용출실험에서 kinetics 문제는 우기에 As 농도를 증가시킬 수 있는 중요한 요인이 된다. 청양광산의 광미에 함유된 As는 지표수와 지하수의 수질에 악영향을 미칠 수 있다. 반면에 서보광산의 광미의 경우, As의 이동은 2차 광물의 침전과 흡착을 통해서 제어되는 것으로 나타났다.