• KSBB Journal
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• 제18권4호
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• pp.340-345
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• 2003

본 연구에서는 대량으로 배출되는 이산화탄소를 고정화하기 위해서 lab 규모의 3 L 광생물 반응기(1)를 bench 규모의 40 L와 pilot 규모의 188 L로 스케일-업 했을 때 이산화탄소의 고정화 특성을 살펴보았다. 균체성장속도 즉, $CO_2$ 고정화 속도는 광생물 반응기가 스케일-업 됨에 따라 감소하였으며, 단위면적당 $CO_2$ 고정화 양은 40 L 광생물 반응기에서 530 g $CO_2$/$m^2$-day으로 가장 높았다. 반면, 총 $CO_2$ 고정화양은 반응기의 용량이 커짐에 따라 증가하였으며, 188 L 광생물 반응기에서 28.05 g $CO_2$/day를 얻었다. 광생물 반응기의 운전에 있어서 $CO_2$ 고정화속도의 향상은 단위면적당 $CO_2$ 고정화 양 및 총 $CO_2$ 고정화양을 증가시킨다. $CO_2$ 고정화속도에 영향을 미치는 운전인자 중에 가장 중요한 것은 광원으로 반응기의 스케일-업시 광원의 개수 및 배열을 조절함으로써 용량이 커짐에 따라 저감되는 $CO_2$ 고정화속도를 증가시킬 수 있었다. 또한 향후 스케일-업된 광생물 반응기에서의 물질전달 현상에 관한 연구를 동반함으로써 보다 높은 $CO_2$ 고정화속도를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2023년도 춘계학술발표대회
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• pp.314-315
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• 2023

도시 나무는 환경적, 경제적, 사회적 혜택에 크게 기여하기 때문에 그 필요성이 널리 인식되어 왔다. 그러나 도시화와 도시 개발로 인해 녹지 공간이 부족해지면서 충분한 나무가 자라지 못하고 있다. 따라서 도시 녹지를 제공하기 위한 대안이 제시되고 있다. 그러한 방법 중 하나는 가로수를 대체할 수 있는 미세조류를 배양하기 위해 광생물반응기를 사용하는 것이다. 세르비아 국립대학교는 이를 위해 LIQUID 3 기술을 사용하여 새로운 광생물반응기 구조를 개발했다. 본 논문에서는 이 기술에 대한 연구와 국내 적용 가능성을 논의한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제28권2호
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• pp.140-153
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• 2011

The objective of this paper is to investigate into the design of photbioreactor for mass production of microalgae. Characteristics of previously developed photobioreactors were examined to obtain design factors, including light transfer, fluid dynamics and metabolic reactions, of the photobioreactor. Design technology of components related to the design factors, such as light sources, photobioreactor cases, spargers, mixer, etc., was discussed to improve the viability and the growth rate of microalgal and productivity of the photobioreactor. Finally a principle direction of the design for an airlift flat plane photobiorectors was investigated.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권9호
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• pp.4341-4348
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• 2012

본 논문은 와이파이 무선 인터페이스를 채택한 웹-기반 실시간 광생물 반응기 모니터링 시스템을 제안한다. 와이파이 무선 네트워크는 11Mbps의 고속 데이터 전송이 가능할 뿐만 아니라 기존 무선 랜 환경과 호환되기 때문에 쉽게 사용자의 요구에 따른 재구성형 광생물 반응기와 모니터링 시스템에 적용이 가능하다. 본 논문에서는 실제 상용 광생물 반응기에 와이파이 무선 데이터 전송 모듈을 탑재하여 무선 네트워크 환경을 구성하였고, 또한 여러 대의 광생물 반응기의 배양 환경을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 응용 S/W를 개발하여 동작을 검증하였다. 본 논문의 연구 결과는 미세조류 장치뿐만 아니라 다양한 바이오 장치 산업의 핵심 기기들을 무선 네트워크로 연결하고 모니터링 환경을 구축하는데 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Plant Biology
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• 제35권4호
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• pp.365-370
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• 1992

다양한 배양조건을 이용하여 당근 모상근의 생장과 carotenoid 함량을 조사하였으며, 이러한 배양조건을 airlift형생물 반응기에 적용하여 모상근의 다량 배양을 시도하였다. 고형배지 배양에서의 carotenoid 함량은 광조건에서 배양된 모상근이 암조건에서 배양된 모상근보다 10배 정도 증가하였으며, 모상근의 생장은 광조건이 암조건보다 낮은 수준이었다. 공기 유출기 배양에서는 모상근이 광조건과 암조건 모두에서 매우 빠르게 생장하여 생줄량의 차이가 없었으며, 모상근의 생장과 carotenoid 함량에 있어서 빛의 조사는 모상근의 전체적인 생중량을 증가시키기 보다는 배양 후기 생장단계에서 carotenoid 함량을 증가시켜서 암조건에 비하여 10배 정도의 carotenoid(11 $\mu\textrm{g}$/g)를 생산하였다. 모상근을 생물 반응기에서 배양하였을 때, 모상근이 지수함수적으로 빠르게 생장하여 배양 25일 동안에 처음 무게의 11배를 나타내었다. 그리고 pH는 처음 5.5에서 5일후 4.9로 떨어지다가 그 이후에 일정한 수준(pH 4.8)을 보여주었으며, 광주기와 광도을 조절하지 않은 상태에서의 carotenoid 함량은 2$\mu\textrm{g}$/g으로 나타났다.

• 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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• 제18권4호
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• pp.277-281
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• 2003

관형 광생물 반응기를 이용하여 반응기내로 들어가는 $CO_2$ 혼합기체의 농도와 유속에 따른 S. platenis 성장 특성을 분석하였다. S. platensis 성장 곡선을 분석한 결과 3% $CO_2$ 혼합기체를 150 ml/min의 유속으로 흘려 줄 때 가장 빠른 성장 특성을 보여 주었다. 반면 6% $CO_2$ 혼합기체 50 ml/min 경우는 본 실험 조건 중 S. platenis 성장에 유리하지 않음을 알 수 있었다. 시간에 따른 접종 배지의 pH 변화를 분석한 결과 관형 광생물 반응기내로 흘려주는 유속에 상관없이 $CO_2$ 혼합기체 농도에 따라 일정한 pH를 형성함을 알 수 있었다. 이는 접종 배지내에 일정하게 흘려주는 $CO_2$ 기체로 인해 배지내에 탄산염 시스템이 형성됨을 예측할 수 있었다. 또한 시간에 따른 비성장 속도를 분석한 결과 모든 실험 조건에서 지수성장기 동안 비성장 속도가 감소하는 경향을 보였으며 이는 광합성 미세조류인 S. platenis의 농도 증가가 오히려 관형 광생물 반응기로 복사되는 빛 에너지의 투과도를 약화시켜 S. platenis의 성장을 저해 한다고 볼 수 있다.

• 청정기술
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• 제6권1호
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• pp.71-78
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• 2000

본 연구는 광합성 균주인 C. thiosulfatophium을 이용한 황화수소의 생물학적 탈황공정시 광에너지를 저감시키기 위해 광원의 종류와 광조사 유형에 따른 탈황효율을 조사하였다. 광에너지를 저감시키기 위해서는 반응기내 광분산 효율을 극대화시켜야 한다. 광이용효율을 높이기 위해, 세균농도와 생성부산물의 증가에 의한 빛의 산란과 흡수가 세균성장에 미치는 영향에 관한 연구와 미생물이 필요로 하는 파장의 빛을 최대로 공급하기 위해 LED, 백열등, 태양광 등을 이용한 광원의 최적화 연구, 그리고 외부조사형 광반응기의 광투과 효율의 한계를 극복하기 위한 광섬유를 이용한 내부조사형 광반응기에 대한 연구를 수행하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제28권2호
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• pp.133-139
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• 2011

We have performed optical design of light guide plates (LGPs) for a photobioreactor by using an illumination design tool. An LGP having light emitting diodes (LEDs) as a light source on the four sides was designed by optimizing the distribution of LGP patterns and design of another LGP, on top of which sunlight was focused by a Fresnel lens, was executed. Finally, a hybrid-solar-and-LED-lighting scheme was described. Detailed design process and optical performances of the designed LGPs are presented.