• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제42권6호
• /
• pp.700-707
• /
• 2014

본 연구에서는 고온증기 및 오존처리 전처리 후, 습식 고전단 해섬하여 국내산 잣나무로부터 리그노셀룰로오스 나노섬유를 제조하였다. 고온증기 및 오존 전처리에 의해 헤미셀룰로오스 및 리그닌 성분은 각각 약 40%, 42%의 감소효과를 보였으며, 무처리 목분에 비교하여 습식 고전단 해섬처리 시간이 증가함에 따라 섬유의 직경이 더욱 크게 감소하였으며, 좁은 치수분포를 나타냈다. 두 전처리 후 얻어진 리그노셀룰로오스 나노섬유는 평균직경이 각각 19 nm 및 12 nm로 매우 가느다란 것으로 관찰되었다. 얻어진 리그노셀룰로오스 나노섬유를 폴리우레탄 폴리머의 강화필러로 첨가한 결과, 첨가량 및 해섬처리 시간이 증가함에 따라 복합재료의 인장강도와 탄성율이 증가하였다. 특히, 두 전처리 후 얻어진 리그노셀룰로오스 나노섬유의 경우가 전처리하지 않은 경우에 비해 복합재료의 인장강도 특성을 더 향상시키는 것을 알 수 있었다.

• 유기물자원화
• /
• 제15권4호
• /
• pp.131-137
• /
• 2007

황산염 환원조건에서의 리그노셀룰로오스의 분해에 대하여 고찰하였다. 특히, 리그닌에 대한 셀룰로오스의 비(C/L 비)를 각각 42.15, 4.59, 2.51, 1.14, 0.7로 하여 리그닌과 셀룰로오스의 상호작용에 대하여 고찰하였다. 셀룰로오스의 분해율은 1차 반응식에 의해 계산되어져, C/L 비가 감소할수록 반응상수는 감소하여 셀룰로오스의 분해에 대한 리그닌의 저해작용을 보여 주였다. 1차 반응식에 의한 반응상수와 리그닌의 함량의 증가에 대한 셀룰로오스의 분해율은 0.97의 $R^2$ 값을 가지며 로그힘수에 의해 표현할 수 있었다. 리그노셀룰로오스의 분해율 또한 C/L 비와 로그함수의 관계를 가지며 리그닌의 함량이 많을수록 감소하였다. 리그닌의 분해율은 C/L 비가 2.51 및 1.14인 조건에서 4.59 및 0.7의 조건보다 높게 나타나, 공동기질로서의 과도한 탄소원은 리그닌분해에 장애가 됨을 보여 주였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제45권3호
• /
• pp.268-277
• /
• 2017

본 연구는 리그노셀룰로오스의 주성분 용해에 우수하다고 알려진 이온성 액체인 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM]Ac)와 셀룰로오스와 친화성이 있는 유기용매인 dimethylformamide (DMF)의 혼합용매를 이용하여 갯버들 목분을 처리한 후, 디스크밀 해섬에 의한 리그노셀룰로오스 나노섬유를 제조하고 그 특성을 평가하였다. 무처리샘플과 DMF 및 [EMIM]Ac가 10과 30% 포함된 혼합용매로 목분의 고형분량을 15%로 선정하였다. 전처리물의 X선 회절도로부터 모든 샘플이 셀룰로오스 I의 패턴을 나타냈으며, 상대결정화도는 [EMIM]Ac가 30% 포함된 혼합용매로 2시간 처리한 전처리물이 가장 낮았다. 무처리 및 DMF와 [EMIM]Ac가 10% 포함된 혼합용매로 처리한 전처리물의 평균결정크기는 약 3.2 nm였으며, [EMIM]Ac가 30%까지 포함되고 처리 시간이 경과할수록 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 혼합용매의 사용을 통한 전처리물의 목재세포벽 구조의 완화로 해섬 효율이 향상되었으며, 전처리 시간 및 해섬 시간이 경과할수록 비표면적이 증가하는 경향을 나타내었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제43권1호
• /
• pp.9-16
• /
• 2015

본 연구에서는 고온증기 및 오존 전처리로 제조된 리그노셀룰로오스 나노섬유의 탈리그닌 처리가 나노섬유 및 나노종이의 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 형태학적 특성 관찰 결과, 탈리그닌 처리에 의해 평균 직경 35 nm 이하의 균일한 섬유가 얻어졌다. 또한 탈리그닌 처리는 리그노셀룰로오스 나노섬유의 비표면적을 크게 향상시켰으며, 특히 오존 전처리의 경우는 탈리그닌 처리에 의해 무처리에 비하여 1.5배 증가하였다. 나노종이 제조 과정 중의 여수시간 또한 탈리그닌 처리에 의해 크게 증가하여, 고온증기 전처리의 경우는 탈리그닌 처리에 의해 무처리와 비교하여 5.4배 증가하였다. 탈리그닌 처리는 나노종이의 백색도를 향상시켰으며, 고온증기 전처리의 경우는 탈리그닌 전과 비교하여 색상차가 41.9로 매우 높게 나타났다. 나노종이의 인장강도, 탄성율 및 신장율도 탈리그닌에 의하여 크게 향상되었으며, 고온증기 전처리 후의 탈리그닌에 의한 나노종이의 인장강도가 142 MPa로 가장 높게 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.171-171
• /
• 2011

리그노셀룰로오스 바이오매스를 원료로 하여 발효당을 생산하고자 할 때 최종적인 당수율은 적용하는 전처리 기술의 종류와 전처리 조건에 따라 크게 달라질 수 있다는 사실은 널리 알려져 있다. 또한 전처리물의 효소당화에서 셀룰로오스의 당전환율은 효소의 종류와 사용량에 의존적이므로 부족한 전처리 효과를 일부 보완하기도 한다. 본 연구에서는 바이오매스의 효소당화에 흔히 사용되고 있는 특정효소와 최근 공급되기 시작한 새로운 효소를 시료로 하여 해바라기 줄기의 열수전처리에 이은 효소당화에서 효소의 종류가 최종 당수율, 효소당화 시간 및 전처리효과에 미치는 영향을 측정하였다. 해바라기 줄기 분말을 $180^{\circ}C$에서 30분 동안 열수전처리하였을 때 헤미셀룰로오스의 수율이 최대가 되었으나 이 조건에서는 후속 효소당화에 의한 포도당 수율이 높지 않았다. Celluclast 1.5L 혹은 Celluclast conc BG는 전처리 물의 당화속도가 상대적으로 빠른 편이었고, 이 효소에 의한 당수율은 해바라기 줄기 셀룰로오스 함량의 80% 내외였으며, 바이오매스 1g당 효소첨가량이 3ml까지 증가함에 따라 당수율도 꾸준히 증가하는 경향을 보였다. 반면에 노보자임 스코리아로부터 분양받은 효소로서 NS22074와 NS50010의 혼합물은 Celluclast보다 약 10% 더 높은 당수율을 보여주었으나 당화는 상대적으로 느리게 진행되어 72시간 이상이 소요되었다. Endoxylanase 혹은 hemicellulase 등 다른 효소를 NS22074와 NS50010의 혼합물에 가하여도 당수율의 증대 효과는 미미하거나 거의 없었다. 시험에 사용한 효소제제에는 포도당, 소르비톨 등 여러 가지 당들이 보존제 혹은 안정화제로 함유되어 있는 것으로 나타나서 사용에 주의할 필요가 이었다.

• 유기물자원화
• /
• 제31권1호
• /
• pp.27-34
• /
• 2023

본 연구에서는 버섯 폐배지의 혐기성소화 효율 향상을 위해 수열전처리를 실시하고, 리그노셀룰로오스계 물질의 고온 가수분해 과정에서 생성될 수 있는 중간산물이 기질의 생분해도와 바이오가스 전환 효율에 미치는 영향을 함께 판단하였다. 수열전처리 온도의 범위를 150, 180, 210℃로 설정하였으며, 모든 수열전처리 온도에서 기질의 가용화율이 향상되는 결과를 확인할 수 있었다. 추가적으로, 150℃로 버섯 폐배지를 전처리한 경우에는 혐기성소화 효율에 영향을 미칠 수 있는 C/N 비가 개선되는 효과를 함께 확인하였다. 다만 전처리 온도가 180, 210℃인 경우에는 오히려 150℃로 전처리를 수행한 경우에 비해 메탄 생성량이 저하되는 경향을 보였는데, 이는 리그노셀룰로오스 물질의 중간분해 산물인 퓨란유도체의 형성으로 인해 메탄생성균이 영향을 받은 것으로 판단된다. 결국, 수열전처리를 통해 리그노셀룰로오스계 바이오매스의 가용화율 향상을 통한 메탄 생성 향상을 기대할 수 있으나, 혐기성소화 효율을 저해할 수 있는 중간산물이 생성되지 않는 적정 전처리 온도의 확인과 적용이 중요할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제25권2호
• /
• pp.1-20
• /
• 1997

목재를 분해시키는 담자균류들은 목재 및 목질복합체에 쉽사리 침투하여 복잡한 리그노셀룰로오스 복합체를 분해시킨다. 이러한 분해에는 많은 효소시스템들이 복합적으로 작용하면서 상호 협동하는 것으로 보고되고 있다. 지금까지 일려진 효소들은 통상 3개의 그룹으로 나눌 수 있는데 그 하나는 목재성분을 직접적으로 공격하는 효소균들, 예를 들면 cellulase complex, laccase(LAC), lignin peroxidase(LIP), horse-radish peroxidase(HRP), manganese-independent peroxidase(MIP) 및 protocatechuate 3,4-dioxygenase(PCD) 등이 있고, 두번째 그룹으로서 manganese-dependent peroxidase(MnP), aryl alcohol oxidase(AAO) 및 glyoxal oxidase(GLO) 등인데, 이들 효소들은 목질을 직접적으로 공격하지 않고 제1그룹의 효소들과 협동하여 작용하는 것으로 알려지고 있다. 제3그룹의 효소들은 glucose oxidase(GOD) 및 cellobiose : quinone oxidoreductase(CBQ)로서 feedback type의 효소들로서 목재고분자의 분해시 대사의 고리를 결합시켜 주는 매우 중요한 기능을 하는 효소군들이다. 그러나 이 이외에도 다른 분해기구가 밝혀지고 있으며 기타 효소들에 의한 리그노셀룰로오스의 분해반응기구의 해명에는 상당한 시간이 걸릴 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제45권3호
• /
• pp.288-296
• /
• 2017

본 연구에서는 분무건조 조건 및 계면활성제 첨가에 따른 리그노셀룰로오스 나노피브릴(lignocellulose nanofibril, LCNF)의 분무건조 수율 및 건조 LCNF의 형태학적 특성, 치수분포 및 수재분산성을 조사하였다. 원료로는 약 70-300 nm 직경을 지니는 섬유상의 LCNF를 사용하였으며, 분무건조 LCNF는 rod형 파티클의 형태학적 특성을 보였다. $140^{\circ}C$ 온도조건에서의 분무건조 수율이 가장 높았으며, 분무건조 LCNF의 입자크기 또한 가장 작았다. LCNF 현탁액의 농도가 감소할수록 또한 송풍량이 증가할수록 분무건조 수율 및 입자크기가 증가하였다. 또한, 계면활성제의 첨가로 건조 수율을 향상시킬 수 있었으며, 첨가 비율이 증가할수록 평균입자크기가 감소하였다. 건조 LCNF의 입자 크기가 감소할수록, 물에서의 재분산성이 향상되었으며, 수현탁액의 여수시간이 증가하였다.

• 한국버섯학회지
• /
• 제15권3호
• /
• pp.134-138
• /
• 2017

양송이의 국내 생산량은 9,732톤으로 5번째로 가장 많이 생산되는 버섯이다. 양송이가 속한 주름버섯속은 리그노셀룰로오스 분해력을 가진 버섯으로 알려져 있다. 양송이의 영양생장과 생식생장동안 기본적으로 셀룰로오스, 해미셀룰로오스, 리그닌 성분의 분해는 변화한다. 우리는 양송이에서 celluase, xylanase, ligninolytic enzyme의 세포외효소 활성도로 효과적인 생물학적 분해력을 가진 균주를 선발하였다. 각 효소의 생물학적 분해는 0.5% CMC-MMP ((malt-mops-peptone), 0.5% Xylan-MMP, 0.5% ligin-MMP 배지에서 14일 동안 균주들을 배양하여 측정하였다. 그리고 배양된 균사체는 0.2% trypan blue에 염색되었다. MMP배지내 각 효소의 생물학적 분해의 효율성에 따라 선발된 균주 18점은 6개로 그룹화되었다. 또한 이 균주들은 볏짚발효퇴비배지에서의 균사생장과 세포외효소 활성도의 연관성을 알아보기 위해 볏짚발효퇴비배지에서 10일, 20일 각각 배양되었다. 본 연구로 ligninolytic enzyme 활성도가 볏짚발효퇴비배지에서의 균사배양과 상관도가 가장 높아 균주내 ligninolytic enzyme의 활성도 비교로 볏짚발효퇴비배지에서 균사배양이 우수한 균주를 간단하게 선발 할 수 있다고 사료된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제40권3호
• /
• pp.156-163
• /
• 2012

본 연구에서는 국내산 리그노셀룰로오스 자원을 이용하여 기계적 처리를 통해 나노섬유를 제조 후, 형태학적 특성 및 고강도 시트로의 응용 가능성을 평가하였다. 그 결과, 연속식 분쇄 처리는 세포벽의 구조를 느슨하게하고 분쇄 소요 시간이 증가함에 따라 나노스케일에 가까운 섬유가 관찰되었다. 재료의 미립화 정도를 증명하는 여수시간은 모든 공시재료에서 분쇄 소요시간이 증가함에 따라 직선적인 증가 경향을 나타내었다. 셀룰로오스의 상대결정화는 기계적인 해섬처리 정도에 따른 차이를 보이지 않았으나 탈리그닌 처리에 의해 크게 증가하였다. 셀룰로오스 나노섬유 시트는 기계적인 분쇄 소요시간이 증가함에 따라 인장강도가 증가하였고 옥수수줄기를 이용한 시트에서 특히 높은 인장강도가 측정되었다. 상기와 같은 결과는 국내 자생 식물자원을 활용한 셀룰로오스 나노섬유 제조 기술의 유용한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.