• Applied Chemistry for Engineering
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• v.21 no.3
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• pp.272-277
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• 2010

To replace current expensive photobioreactor, this study was conducted to develop low-cost photobioreactor made of polyethylene bag. In previous study, optimal culture conditions of Spirulina platensis NIES 39 have been established, and based on these, the study of biological carbon dioxide fixation has been conducted. The maximum growth was the biomass 2.677 g/L at conditions of 10% $CO_2$, 0.1 vvm. It was shown that $F_{CO_2}$ was 4.056 g $CO_2$/L and $R_{CO_2}$ was 0.312 g $CO_2$/L/day. But, compared with the data at conditions of 5% $CO_2$, 0.1 vvm, $FE_{CO_2}$ was shown 52.372% which is half of it. Regarding the effect of $CO_2$ following illumination, the growth revealed that the input conditions, for 10 min per 3 h, were excellent in the light. $CO_2$ in absent light. $CO_2$ concentration and flow rate were 5% $CO_2$, 0.1 vvm, respectively. Finally, the addition of $CO_2$ was ineffective in the absence of light.

• Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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• 2019.10a
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• pp.58-58
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• 2019

본 연구에서는 자생 참나무속 2종의 몇 가지 저광량 조건하에서 생육 및 엽록소 형광 반응을 조사하였다. 연구의 재료는 참가시나무(Quercus salicina Blume)와 붉가시나무(Q. acuta Thunb.)의 2년생 실생묘를 사용하였다. 다양한 실내 광환경조건을 조사하여 광량을 10, 50, 100 및 200 PPFD (${\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)로 설정하였으며, 실험기간 동안 광주기(12/12 h), 온도($25{\pm}1^{\circ}C$) 및 습도($55{\pm}3%$)를 동일하게 설정하여 총 8주간 재배하였다. 대조구는 유리온실에서 동일기간 동안 재배된 식물을 사용하였다. 연구의 결과, 참가시나무는 50 PPFD 이하에서 전체 식물 중 50%가 잎이 마르며 떨어지는 경향을 보였으며, 100 PPFD에서도 25%의 잎마름이 관찰되었다. 200 PPFD는 줄기직경을 제외한 초장, 엽수, 엽장, 엽폭 및 엽록소 함량(SPAD)이 대조구와 유사하거나 높았으며, 엽록소 형광 반응에서도 모든 측정값이 대조구와 유의한 차이를 보이지 않았다. 붉가시나무는 50 PPFD 이상의 광량에서는 줄기직경, 엽수, 엽장 및 SPAD가 대조구와 유사하거나 높은 결과를 보였으나, 모든 광량조건에서 초장과 엽폭이 대조구에 비해 유의적으로 낮았다. 엽록소 형광 반응은 모든 광량에서 대조구와 비슷한 양상을 보였으나, 10 PPFD는 초기형광값(Fo)과 비광학적 에너지의 손실(DIo/RC)이 대조구에 비해 유의적으로 낮은 결과를 보였다.

• KSBB Journal
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• v.19 no.4
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• pp.257-262
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• 2004

Recently, there is a growing interest in microalgae and the use of microalgae focused on the production of various high value metabolite used in food, pharmaceuticals and cosmetics. The key limiting factor in high density algal cultivation is the light and algal growth is defined by light intensity and light penetration depth into the culture medium. The effect of light with various light paths, S/V ratios, light intensities, and 50% duty cycle on the growth of microalgae was examined to enhance microalgal biomass productivity and photosynthetic efficiency. We confirmed that the utilization of efficient light energy was obtained from 4 cm of diameter, 57.6% of S/V ratio, 62 ${\mu}$mol/㎡/s of light intensity.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.23 no.2
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• pp.55-63
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• 2012

We present results of optical design and fabrication of a light guiding plate (LGP) to be used as an illumination system for photobioreactors. Modeling of a light-emitting diode (LED) light source, a reflection film, and LGP patterns was performed. Especially, the LGP patterns were modeled as Lambertian scatterers. The modeling parameters (reflectance, scatterer width) were determined through matching simulations with the experimentally measured illuminance distribution for a test LGP. An LGP for an LED light source was designed with the extracted model parameters, and fabricated using a computerized numerical control machine. Optical characteristics including average illuminance and uniformity of illuminance distribution were measured for the fabricated LGP.

• KSBB Journal
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• v.14 no.4
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• pp.414-421
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• 1999

The influenced of light intensity, cell density, and light pathlength on photosynthetic activity of Chlorella vulgaris were investigated. Since the light respon curve varied according to reaction conditions, the parameters estimated from nonlinear regression were proved to be apparent and could not be applied to various situations. The light response model incorporating the light penetration through the microalgal suspension was developed based upon the spatial distribution of the photosynthetic activity. This model showed a good agreement with experimental data at different cell densities and light intensities. Using the model the effects of cell density and light pathlenth were simulated and some dicussions about optimization of operation conditions of photobioreactors were carried out. Concludingly, the developed model can be useful for predicting microalgal photosynthesis and for determining the optimal operating conditions.

• Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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• 2019.10a
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• pp.61-61
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• 2019

본 연구에서는 실내 광조건에서 자생 장미과 상록 활엽 목본 2종의 생육반응을 조사하였다. 식물재료는 다정큼나무[Rhaphiolepis indica var. umbellata (Thunb.) Ohashi]와 비파나무[Eriobotrya japonica (Thunb.) Lindl.]의 3년생 실생묘를 사용하였다. 실내 광량은 10, 50, 100 및 200 PPFD (${\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)로 설정되었으며, 광주기(12/12 h), 온도($25{\pm}1^{\circ}C$), 습도($55{\pm}3%$) 및 관수(1회/3일) 주기는 일정하게 유지하였다. 실내에서 8주간 재배한 다음 유리온실에서 동일 기간동안 재배된 대조구와 생육 및 광합성 능력 등을 비교하였다. 연구 결과, 다정큼나무의 생육은 200 PPFD에서 대조구와 유사한 수준이었으며, 줄기직경은 광량과 정비례하는 경향이었다. 엽수는 대조구에 비해 고 광량(100, 200 PPFD) 조건에서 유의적으로 높은 결과를 보였다. 처리 별 최대 양자수율(Fv/Fm) 및 광계II 성능지수(Pi_Abs)는 대조구와 유사한 수준이었으며, 광량에 따른 유의적인 차이가 없었다. 비파나무는 재배기간 동안 광량에 관계없이 생육변화가 크지 않았으나, 엽록소함량은 200 PPFD에서 가장 많았다. 한편 10 PPFD에서는 모든 개체의 잎 고사에 따른 관상가치가 하락하였다. Fv/Fm은 200 PPFD에서 대조구와 유사한 수준이었으며, Pi_Abs는 저광량(10, 50 PPFD) 조건에서 유의적으로 높은 수치였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.513-513
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• 2009

최근 바이오디젤의 원료로 미세조류가 많은 관심을 끌고 있다. 미세조류는 물, 이산화탄소와 태양광을 이용해 광합성 성장이 가능하며, 지질(오일) 성분이 풍부하여 바이오디젤의 원료로 이용할 수 있다. 미세조류는 단위 면적당 오일 생산량이 곡물류의 50-100배 이상이며, 이산화탄소를 기질로 이용하므로 온실가스 직접 저감이 가능하다. 또한 배양시 비경작지나 황무지를 사용할 수 있으므로 기존 식용작물과 경쟁하지 않으며, 하수, 해수, 폐수 등 다양한 물자원을 이용할 수 있다. 본 연구에서는 고농도 $CO_2$에 내성을 지닌 Chlorella sp. KR-1을 대상으로 1 L 규모 기포탑 광생물반응기에서 균체 성장 및 지질(바이오오일) 합성에 대한 $CO_2$ 농도, 가스 공급속도, 질산염 농도 등 환경 및 영향 조건의 영향을 조사하였다. 가스 공급속도 0.4 L/min에서 $CO_2$ 농도를 0.03-20% 범위에서 조사하였을 때 최대 균체성장은 $CO_2$ 10%에서 관찰되었다. 균체내 지방산 함량은 $CO_2$ 농도 0.03%에서 가장 낮았고, 5-20% 범위에서는 $CO_2$ 농도 증가에 따라 감소하는 경향이 관찰되었다. 가스 공급속도를 0.2 L/min에서 0.8 L/min으로 증가시켰을 때 최대 균체농도는 0.6-0.8 L/min의 범위에서 관찰되었고, 생체내 최대 지방산 함량은 0.4 L/min에서 관찰되었다. Nitrate 농도 1-20 mM 범위에서 최종 균체농도는 nitrate 농도 증가에 따라 10mM까지 증가하였으나 그 이상에서는 증가하지 않았다. 반면 지방산 함량은 nitrate 농도 증가에 따라 감소하는 경향이 관찰되었다. 본 실험에서 얻은 최대 지방산 생산량은 1,100 mg/L이었으며, 주요 지방산은 C10:0(1.7%), C16:0(28.5%), C18:0(11%), C18:1n9c(25.9%), C18:2n6c(26.3%), C18:3n3(6.6%)이었다. 현재 100 L 규모 광생물반응기에서 석탄발전소 배가스($CO_2$ 12-15%, SOx 50ppm, NOx 100ppm)를 이용한 바이오오일 생산 실험이 진행 중이다.

• KSBB Journal
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• v.25 no.2
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• pp.109-115
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• 2010

The demand of biodiesel that is a renewable, alternative fuel for fossil-based petrodiesel seems to keep increasing. Exploiting lipids of microalgae as a raw material for biodiesel is already technically feasible. To realize economical production of microalgal biodiesel, several factors or strategies should be addressed and improved. Especially, researches on improvement of lipid synthesis by genetic or metabolic engineering are now in early stage, and prospects of this field are bright, requiring concerns and interests of many researchers to put practical use of microalgal biodiesel forward.

• Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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• 2019.10a
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• pp.56-56
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• 2019

본 연구에서는 자생 상록 목본 3종의 실내도입을 위하여 몇 가지 광량조건에서의 식물생육 및 광화학 반응을 조사하였다. 식물재료는 황칠나무[Dendropanax trifidus (Thunb.) Makino ex H. Hara], 먼나무(Ilex rotunda Thunb.), 편백[Chamaecyparis obtusa (Siebold & Zucc.) Endl.]의 2년생 실생묘를 유리온실에 재배하면서 실험에 사용하였다. 실내에 조사되는 광환경을 측정하여 광량 10, 50, 100 및 200 PPFD(${\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)를 처리구로 설정하였다. 실내환경은 광주기(12/12 h), 온도($25{\pm}1^{\circ}C$) 및 습도($55{\pm}3%$)를 유지하였으며, 1회/3일 간격으로 관수하였다. 유리온실에서 동일기간 동안 재배중인 식물을 대조구로 사용하였으며, 실험은 8주간 수행되었다. 황칠나무와 먼나무는 200 PPFD의 높은 광량에서 초장, 줄기직경, 엽장, 엽수 등의 생육수치가 우수하였다. 반면 두 종 모두 10 PPFD 광량에서는 재배기간 중 잎이 말라가는 현상이 관찰되었으며 8주차에 모든 식물체가 고사하였다. 이는 10 PPFD 광량에서 재배된 황칠나무와 먼나무의 광화학반응에서도 Fv/Fm (-0.10, -0.08) 및 Fm/Fo (0.91, 0.93)가 낮은 수치로 조사된 반응과 일치하였다. 한편 편백나무는 모든 광량조건에서 대조구에 비해 초장 및 줄기직경 등의 생육이 우수하였으나, 10 PPFD의 낮은 광량에서는 Fv/Fm (0.16) 및 Fm/Fo (1.60)가 타 처리구에 비해 낮은 수치로 조사되었다.

• KSBB Journal
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• v.27 no.4
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• pp.263-267
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• 2012

The purpose of this study was to determine optimum value of aeration rate for the cultivation of Chlorella sp. under illumination of red light emitting diode. The aeration rates varied from 0 to 2.4 vvm under the illumination of 4,400 lux of red light emitting diode. The highest specific growth rate of $1.51\;day^{-1}$ was obtained at the aeration of 0.7 vvm and lower specific growth rates were obtained for other aeration tests. Furthermore, the highest biomass concentration (1.02 g/L) was also obtained at the aeration of 0.7 vvm. Therefore, aeration of 0.7 vvm was determined to be the optimum aeration rate for the cultivation of Chlorella sp. under red light emitting diode.