• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권1호
• /
• pp.18-24
• /
• 2012

최근의 식량자원과 충돌의 우려가 있는 전분질계 에탄올 생산에 문제점이 대두되고 있고, 기존의 화석에너지를 대신할 새로운 재생가능 에너지개발에 대한 요구가 지속적으로 증가하면서 새로운 에너지 자원으로서 셀룰로오즈 계열 바이오매스가 지속적인 주목을 받고 있다. 하지만 지난 수십 년 간의 연구에도 불구하고 셀룰로오직 에탄올이 가격 경쟁력을 가지지 못하는 이유는 셀룰로오스 계열 바이오매스의 구성성분인 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌의 분리과정이 어렵고, 전처리 과정 중 생산되는 부산물질에 의한 당화 및 발효율이 낮다는 점과, 당화를 위해 다량의 효소가 필요하고 가격이 비싸다는 점이다. 바이오 에탄올 생산을 위한 전처리 공정 기술을 상용화 단계까지 효율적이고, 경제적으로 구축하기 위해서는 경제성이 확보되고 원천 기술 적용이 가능한 바이오매스의 선정과 더불어 기존 기술들의 문제점을 파악, 극복하면서 전체 생산 수율을 높이는 동시에 에너지 저감형태의 새로운 전처리 공정 기술 개발이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 문제 점을 해결하기 위해 이전부터 많은 연구가 이루어진 농업 부산물 계열의 볏짚과 그 특성이 비슷할 것으로 보이는 보릿짚을 바이오매스로 선택하여 보편적으로 이용되고 있는 염기 전처리를 적용하여 그 특성에 대하여 파악해 보고자 하였다. 보릿짚은 볏짚과 비교하였을 때 셀룰로오스와 리그닌의 함량이 각각 41.60%와 17.56%로 그 함량이 비슷하게 나타났고 가축 사료로 사용되고 있는 볏짚에 비해 수급단가 또한 상대적으로 낮아 매우 경제적인 바이오매스로 보여진다. 보릿짚을 이용한 암모니아 침지 반응을 통한 볏짚과의 비교에서는 암모니아 농도; 15%, 반응온도; $60^{\circ}C$ 반응시간; 24hr의 조건에서 전처리 후 리그닌 제거율 29.09%, 가수분해도 64.78%(16.01 g/L), 에탄올 수율 56.50%(8.65 g/L)로 나타나 볏짚에 비해 그 효과가 낮은 것으로 나타났지만 암모니아에 의한 전처리에 상당한 효과가 있는 것으로 보여진다. NaOH 침지 반응은 NaOH 농도; 2%, 반응온도; $85^{\circ}C$, 반응시간; 1hr 동안 반응하여 볏짚과 암모니아 침지 반응에 대한 비교를 통해 그 특성을 파악하였다. NaOH 침지 반응 후 보릿짚의 상대적인 리그닌 제거율; 24.15%, 가수분해도; 58.40%(15.39 g/L), 에탄올 수율 52.56%(8.35 g/L)의 결과를 얻어, 보릿짚이 암모니아를 이용한 전처리와 NaOH를 이용한 전처리 즉 염기 용매를 이용한 전처리에 있어 효과적인 리그닌 제거가 가능한 것으로 결론 지을 수 있고 본 연구 결과를 바탕으로 차 후 NaOH와 암모니아 침지 반응 및 침출 반응의 최적화 연구를 통해 각 전처리의 최적화 조건을 설정할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제107권2호
• /
• pp.184-192
• /
• 2018

본 연구는 중부지역 일본잎갈나무의 수간중량 추정식을 개발하기 위하여 지역별 개체목의 지위와 직경을 고려하여 표준지를 선정한 뒤, 총 55본의 표본목을 선정하였다. 표본목의 실측자료를 이용하여 수피외생중량, 수피외건중량, 수피내 건중량 및 이용중량 등 네종류의 중량을 추정하기 위해 11개의 모형을 비교 분석하였다. 중량을 추정하기 위해 흉고직경을 변수로 이용하는 경우, 흉고직경과 수고를 이용하는 경우, 재적을 이용하는 경우의 3개 변수에 따라 모형을 구분하였다. 최적의 모형은 적합지수와 추정의 표준오차 및 잔차의 분포를 이용하여 모형의 이행능력을 비교하여 선정하였다. 그 결과, 1변수인 흉고직경을 이용하는 식은 $W=a+bD+c^D^2$이며 설명력은 90~92%를 나타냈고, 흉고직경과 수고를 이용한 2변수식은 $W=aD^bH^C$으로 97~98%의 설명력으로 2변수 모형이 1변수 모형 보다 높은 적합도를 보였다. 또한 전체수간에 대한 재적과 이용재적에 대한 식인 W = aV로 중량추정설명력이 98~99%으로 높게 나타났고 SEE도 7.7~17.5, CV(%)도 8.0~10.0으로 우세한 적합도를 보였다. 본 연구는 개체목의 중량정보 제공 및 임분단위의 중량 바이오매스추정식의 기초연구로 활용될 것으로 판단된다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제98권3호
• /
• pp.305-310
• /
• 2009

백합나무를 원료로 바이오 에탄올을 생산하기 위하여 알칼리 가수분해 처리 후 잔재물을 상업용 혼합 셀룰라아제(Celluclast 1.5L과 Novozym 342)를 사용하여 효소당화 후, 발효하여 바이오 에탄올을 생산하였다. 알칼리 가수분해 후 51.1%의 목재 성분이 회수 되었으며, 이중 셀룰로오스가 82.2%, xylan이 17.6%와 리그닌 2.0%의 조성을 보였다. 백합나무의 알칼리 가수분해과정에서 셀룰로오스 96.9%, xylan 38.0%, 리그닌 5.7%가 잔류하였다. 알칼리 가수분해 잔류물을 상업용 혼합 셀룰라아제에 의한 효소 당화결과, 셀룰로오스의 glucose 전환율은 87.0%였으며 xylan의 xylose로의 전환율은 87.2%였다. 분해된 단당류를 발효효모를 사용하여 바이오 에탄올을 생산하였는데 Saccharomycess cerevisiae 균주는 대부분의 glucose를 발효에 사용하였고, 0.4-1.4%의 소량의 glucose만을 잔류 시킨데 대하여, xylose의 경우는 92.1-99.5%가 잔류하여 이 균주는 발효과정에서 xylose를 거의 사용하지 않았다. 24시간 발효에서 에탄올의 농도는 57.2 g/L수준이었지만 발효 균주에 의한 에탄올 소비로 인하여 48시간 및 72시간 발효에서 에탄올 농도가 각각 56.2 g/L와 54.3 g/L로 점차 감소하였다.

• KSBB Journal
• /
• 제20권1호
• /
• pp.26-33
• /
• 2005

유기성 폐기물의 composting에 사용된 토양유래의 복합 발효 미생물 제제로부터 분리, 동정된 다당 생성 균주인 Enterobacter sp.를 이용하여 서로 다른 기질 및 이의 농도에 따른 발효 특성을 조사하였다. 본 균주는 단당 및 단당의 혼합 탄소원인 경우보다는 lactose에서의 균체 생육 및 다당 생산량이 매우 높아 lactose를 효율적으로 이용하는 특징을 보였다. 공급된 lactose는 $20\%$ 정도가 galactose로 발효액에 축적되어 서서히 감소하였고, glucose는 소량이 존재하였으나, 곧 고갈되었다. 한편, lactose 농도를 증가시킨 결과, 효소 활성도의 증가폭은 약 $350\~450$ unit를 나타내었다. 즉, lactose의 분해 효소 활성도는 다당 생성 경향과 잘 일치하여 $\beta-galactosidase$에 의해 lactose가 구성당인 glucose와 galactose로 분해되는 과정에서 다당이 생성되는 것으로 추론되었다. 또 lactose 배지에 첨가한 glucose와 galactose는 각각 효소 생성의 repressor와 inducer로써 작용하는 것으로 판단하였다. 한편, 탄소원 농도를 증가한 결과, 비증식속도 $(0.133\~0.151hr^{-1})$에는 거의 영향을 미치지 않았고, 균체량의 차이를 나타내었으며, 고농도의 탄소원을 사용할 경우는 배지내의 잔존 당량이 높아져 수율이 감소하였으므로, 다당 생산의 최적 lactose 농도는 $30\~70g/L$인 것으로 판단하였다. 반면, 탄소원의 농도를 각각 30 및 70 g/L로 고정시킨 후, 질소원의 농도를 달리하였을 때는 질소원 농도의 증가로 균체량보다는 비증식속도가 $0.059\~0.225 hr^{-1}$ 및 $0.141\~0.237 hr^{-1}$로 크게 증가하므로 질소원이 증식 속도의 제한 기질로 작용하는 것으로 판단하였다.

• 한국포장학회지
• /
• 제29권2호
• /
• pp.95-102
• /
• 2023

실내마스크 착용 해제 및 거리 두기 완화에도 불구하고 비대면 서비스가 계속되어 이루어지고 있다. 특히 음·식료품을 비롯한 농·축·수산물의 배송 수요는 증가하고 있어 이에 부가되는 플라스틱 포장 폐기물의 양이 꾸준히 증가하는 추세이다. 이에 따라 EU에서는 포장재 플라스틱의 사용을 규제하려는 방향으로 움직임을 보였다. 이러한 국제 트렌드의 흐름에 대응하여 국내 패키징 업계에서는 PLA, PBAT와 같은 생분해성 물질을 이용한 친환경 포장재 개발 연구를 활발히 진행하고 있다. 본 연구에서는 이러한 이슈에 대응하여 국내 가로수 중 상당 비중을 차지하여 식재된 은행나무의 은행잎을 lactic acid 생산에 관한 새로운 원료로 활용하고자 하였다. 은행잎은 cellulose, mannan, xylan 등의 다당류를 함유하고 있으며 대량의 원료를 얻을 수 있다는 유용한 특징이 있다. 본 연구를 통해 전처리한 은행추출부산물의 glucan은 단일 분획 공정으로는 높은 수율을 기대하기 어렵다고 판단되어지며, 낮은 수욜 문제를 해결하기 위해서는 전처리 가수분해액, 효소당화액을 모두 활용하는 통합 공정이 필수적으로 적용되어야 한다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제35권12호
• /
• pp.889-896
• /
• 2013

수중의 미량 유해물질 제거를 위해 AOP 공정에 대한 관심이 증대되고 있다. 낙동강 하류에 위치한 정수장들은 대부분 $O_3/BAC$ 공정을 채택하여 운전 중에 있으며, AOP 공정의 일종인 peroxone 공정의 적용에 많은 관심을 가지고 있다. 본 연구에서는 $O_3/BAC$ 공정을 운전 중인 정수장에서 과산화수소를 투입할 경우에 후단의 BAC 공정에서의 잔류 과산화수소의 제거 특성을 biofiltration 공정과 함께 평가하였다. 유입수의 수온 및 과산화수소 농도변화 실험에서 biofilteration 공정은 낮은 수온에서 유입수 중의 과산화수소 농도가 증가하면 급격히 생물분해능이 저하된 반면, BAC 공정에서는 비교적 안정적인 효율을 유지하였다. 유입수의 수온을 $20^{\circ}C$, 과산화수소 투입농도를 300 mg/L로 고정하여 78시간 동안 연속으로 투입한 실험에서 biofilteration 공정은 EBCT 5~15분의 경우 운전 24~71시간 후에는 유입된 과산화수소가 거의 제거되지 않았으나, BAC 공정에서는 78시간 후의 과산화수소 제거율이 EBCT 5~15분일 때 38%~91%로 나타났다. 또한, 78시간 동안 연속 투입실험 후의 biofilter와 BAC 부착 박테리아들의 생체량과 활성도는 각각 $6.0{\times}10^4CFU/g$과 $0.54mg{\cdot}C/m^3{\cdot}hr$ 및 $0.4{\times}10^8CFU/g$과 $1.42mg{\cdot}C/m^3{\cdot}hr$로 나타나 운전초기에 비해 biofilter에서는 생체량과 활성도가 각각 99%와 72% 감소하였으며, BAC의 경우는 각각 68%와 53%의 감소율을 나타내었다. BAC 공정에서 생물분해 속도상수($k_{bio}$)와 반감기($t_{1/2}$)를 조사한 결과, 수온 $5^{\circ}C$에서 과산화수소 농도가 10 mg/L에서 300 mg/L로 증가할수록 $k_{bio}$는 $1.173min^{-1}$에서 $0.183min^{-1}$으로 감소하였고, $t_{1/2}$은 0.591 min에서 3.787 min으로 증가하였다. 수온 $25^{\circ}C$의 경우 $k_{bio}$와 $t_{1/2}$은 $1.510min^{-1}$에서 $0.498min^{-1}$ 및 0.459 min에서 1.392 min으로 나타나 수온 $5^{\circ}C$에 비해 수온이 $15^{\circ}C$와 $25^{\circ}C$로 상승할 경우 $k_{bio}$는 각각 1.1배~2.1배 및 1,3배~4.4배 정도 증가하였다. $O_3/BAC$ 공정을 운전 중인 정수장에서 peroxone 공정의 적용을 위해 과산화수소 투입을 고려할 경우, 후단의 BAC 공정에서 잔류 과산화수소를 효과적으로 제거 가능하였고, 고농도의 과산화수소 유출사고시에는 BAC 공정의 EBCT를 최대한 증가시켜 운전할 경우 수중의 과산화수소 농도를 최대한 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 펄프종이기술
• /
• 제45권1호
• /
• pp.67-74
• /
• 2013

Organosolv ethanolamine pulping for oil palm empty fruit bunches(EFB) were evaluated in this study. The screen yield by the ethanolamine pulping were higher than that by the soda pulping at the same operation conditions. The higher concentration of ethanolamine solvent resulted in the higher yield and the lower contents of residual lignin. The EFB pulp fibers were the narrower in fiber width but the higher in coarseness than those of the hardwood pulp fiber, while the fiber length of the EFB pulp fiber were similar to that of the hardwood fiber. The intrinsic zero span tensile testing showed the EFB pulp fiber by the 80% ethanolamine pulping were the stronger than the fiber by the soda pulping. The results of this study supported that the ethanolamine pulping could be used as an alternative pulping method for the EFB.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
• /
• 대한원격탐사학회 2006년도 Proceedings of ISRS 2006 PORSEC Volume I
• /
• pp.253-256
• /
• 2006

When the background tropospheric ozone column over the Pacific Ocean is subtracted from the latitudinal total ozone distribution, the results show remarkable agreement with the latitudinal stratospheric ozone distribution using the CCD. The latitudinal tropospheric ozone distribution using the CCD method, with a persistent maximum over the southern tropical Atlantic, is also seen in the latitudinal tropospheric ozone distribution using the T-P method. It suggests that the CCD method can be replaced by the simple T-P method. However, the tropical Atlantic paradox exists in the results of both the CCD and T-P methods during the northern burning season. In order to investigate this paradox, we compare the latitudinal ozone distributions using the CCD and T-P methods by using the SAGE measurements (e.g. TSA method) and the SHADOZ ozonesoundings (e.g. T-S method) assuming zonally invariant stratospheric ozone, which is the same assumption as of the CCD method. During the northern burning season, the latitudinal distributions in the tropospheric ozone derived from the T-SA and T-S methods show higher tropospheric ozone over the northern tropical Atlantic than the southern Atlantic due to a stronger gradient in stratospheric ozone relative to that from the CCD and T-P methods. This indicates that the latitudinal tropospheric ozone distribution can be changed depending on the data that is used to determine the latitudinal stratospheric ozone distribution. Therefore, there is a possibility that the north-south gradient in stratospheric ozone over the Atlantic can be a solution of the paradox.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제12권5호
• /
• pp.54-63
• /
• 2007

중질유로 오염된 토양의 생물학적 정화에 있어 amendment의 처리효과를 보고자 포장에서 pilot 규모로 105일간 실험을 수행하였다. 실험기간 중 주기적으로 토양시료를 채취하여 유류성분과 생물학적 활성과 관련된 분석을 수행하였는데 퇴비의 처리구들에서 쌀겨+무기양분처리구에 비하여 유류성분의 분해활성이 현저하게 증가함을 확인할 수 있었다. 105일 경과 후 amendment 처리구들에서는 초기농도 $6,205{\pm}173mgkg^{-1}$의 $33{\sim}45%$가 소실된 반면 무처리구에서는 8%만이 분해된 것으로 나타났다. 퇴비처리구들에서 무처리구 및 쌀겨처리구에 비해서 높은 중질유 분해활성을 관찰할 수 있었는데 실험기간 중 모니터링한 생물학적 지표들 중 soil respiration, dehydrogenase, lipase, urease 등의 효소활성이 쌀겨처리구에 비해 현저하게 높은 활성이 관찰되었고 이들 미생물학적 지표들과 중질유의 분해정도 사이에는 높은 상관관계가 존재하였다(p < 0.01).

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제15권1호
• /
• pp.131-135
• /
• 2005

Under sulfur deprived conditions, PS II and photosynthetic $O_2$ evolution by Chlamydomonas reinhardtii UTEX 90 are inactivated, resulting in shift from aerobic to anaerobic condition. This is followed by hydrogen production catalyzed by hydrogenase. We hypothesized that the photosynthetic capacity and the accumulation of endogenous substrates such as starch for hydrogen production might be different according to cell age. Accordingly, we investigated (a) the relationships between hydrogen production, induction time of sulfur deprivation, increase of chlorophyll after sulfur deprivation, and residual PS II activity, and (b) the effect of initial cell density upon sulfur deprivation. The maximum production volume of hydrogen was 151 ml $H_2$/l with 0.91 g/l of cell density in the late-exponential phase. We suggest that the effects of induction time and initial cell density at sulfur deprivation on hydrogen production, up to an optimal concentration, are due to an increase of chlorophyll under sulfur deprivation.