• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제28권3호
• /
• pp.34-41
• /
• 2000

최근 들어 범용 플라스틱계 고분자의 환경오염이 심각한 사회적 문제를 유발함에 따라 많은 연구자들이 생분해성 고분자 소재 개발에 관한 연구를 시행하고 있으며, 본 연구에서는 폐지를 이용한 생분해성 고분자물질의 제조를 위하여 폐지의 화학적 성상 및 최적 전처리조건을 검토하기 위해 시행하였고, 그 결과는 다음과 같다. 각 공시재료별 화학적 조성분 분석 결과 신문폐지와 골판폐지의 리그닌 함량이 사무실 폐지에 비해 높게 나타났다. 또한 건식해리 펄프에 비해 습식해리 펄프의 회분 함량이 낮게 나타났다. 생분해성 고분자의 제조를 위해서는 반드시 폐지의 화학적 전처리가 요구되며, 습식해리 시료가 건식해리 시료에 비해 전처리 효과가 우수하였다. 본 연구에서 행해진 화학적 전처리 중 아염소산나트륨으로 가온($70^{\circ}C$)처리한 전처리방법이 가장 우수한 것으로 판명되었다. 한편 산소-알카리 전처리는 탈리그닌처리 효과는 우수하였지만, 수율이 과도하게 저하되고, 탄수화물의 붕괴에 따른 셀룰로오스의 중합도 저하로 인해 전처리 공정으로서 부적합하다고 판단되었다.

• 미생물학회지
• /
• 제52권2호
• /
• pp.175-182
• /
• 2016

본 연구에서는 상수리림 부식층으로부터 방향족 화합물(리그닌 polymers) 분해세균을 분리하여 계통학적 특성을 밝히고, pyrosequencing 계통분석을 통해 부식층 내 주요 세균군집과의 상관관계를 검토하고자 하였다. 방향족 화합물(p-anisic acid, benzoic acid, ferulic acid 및 p-coumaric acid)을 이용하는 세균 42균주를 분리하여 16S rRNA 계통해석한 결과, Rhizobium, Sphingomonas, Burkhorlderia, Pseudomonas 계통군으로 확인되었다. 이들 방향족화합물 분해세균 중 Burkhorlderia 계통군은 전체 분리균주의 83%로 높은 비율을 차지하였다. 차세대 염기서열 분석법(pyrosequencing)을 이용하여 부식층시료로부터 7,862개의 16S rRNA 유전자 염기서열을 얻었으며, 유의성 97% 수준에서 1,821 OTUs와 다양성 지수 6.76가 확인되었다. 상수리림 부식층 내 세균군집은 총 22개 문(phylum)으로 구성되었으며, 주요 세균군집으로 확인된 ${\beta}$-proteobacteria 계통군은 Burkholderia, Polaromonas, Ralstoria, Zoogloea, Variovorax를 포함하는 15개 속으로 세분류 되었다. 이들 세균 중 약 50%가 Burkholderia 속으로 확인되었다. 상수리림 부식층 내 우점군집으로 밝혀진 Burkholderia 계통군은 산림 생태계에서 리그닌 분해 대사 과정에 중요한 미생물생태학적 역할을 수행하는 것으로 판단되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제8권1호
• /
• pp.33-40
• /
• 2013

최근 시멘트 생산 시에 발생하는 다량의 $CO_2$로 인한 환경문제가 심각한 실정이며, 이러한 환경문제를 해결하기 위해 고로슬래그 미분말과 같은 산업부산물을 시멘트 대체 재료로 사용한 알칼리 활성 슬래그 콘크리트에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. AAS 콘크리트는 상온에서 고강도 발현이 가능하지만 알칼리 반응으로 인한 빠른 응결시간과 유동성 손실로 인해 작업시간 확보에 어려움이 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 알칼리 활성 콘크리트의 구조 부재 적용을 위한 기초 자료 확보를 위해 AAS 모르타르의 압축강도 및 유동 특성에 시멘트용 유동화제가 미치는 영향을 분석하였다. 물-결합재비(W/B)는 0.35로 고정하고 알칼리 활성화제로 수산화나트륨과 물유리를 사용하여 AAS 모르타르를 제조하였으며, 유동성 확보를 위해 4종의 유동화제인 나프탈렌(N), 리그닌(L), 멜라민(M), PC(P) 계를 각각 슬래그 질량대비 최대 2%까지 첨가하여 압축강도, 플로우, 초음파 속도를 측정하였다. 실험결과, 멜라민계 유동화제를 첨가한 경우 AAS 모르타르의 압축 강도 저하 현상 없이 유동성이 증진되는 것으로 나타났으며, 나프탈렌계와 PC계의 경우에는 유동성 개선효과가 미미한 것으로 나타났다.

• 한국균학회지
• /
• 제43권4호
• /
• pp.239-246
• /
• 2015

참나무와 소나무 목재에서 분리한 Gyrodontium sacchari 균주에 대한 균학적 특성과 목질계 섬유소 분해력을 검정하였다. 균주는 참나무와 소나무 목재에서 분리하였으며 배지는 potato dextrose agar (PDA)에서 가장 생장이 좋았고 생장온도는 참나무에서 분리한 NAAS02335 균주는 $25^{\circ}C$에서, 소나무 목재에서 분리한 NAAS05299 균주는 $30^{\circ}C$에서 가장 우수한 생장을 보였다. 섬유소 분해 효소인 cellulase와 xylanase, amylase의 활성은 G. sacchari NAAS05299 균주가 6.7~12.8배 더 높았으며 리그닌 분해 효소는 G. sacchari NAAS02335 균주가 3.7~138.5배 활성이 더 높았으며 목질계 섬유소를 탄소원으로 첨가하였을 때 효소의 활성은 월등히 증가하였다. 목질계 바이오매스 분해력을 검정한 결과 G. sacchari NAAS05299 균주는 filter paper를 4주만에 완전히 분해하였고 볏짚과 미송, 참나무를 분해하였으나 G. sacchari NAAS02335 균주는 볏짚에서만 분해력을 나타내어 G. sacchari NAAS05299 균주가 더 우수한 바이오매스 분해 효과를 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제53권4호
• /
• pp.417-424
• /
• 2015

본 연구에서는 목질계 바이오매스인 돼지감자 줄기에 대한 전처리 공정을 수행하였다. 공정은 효소 당화 수율을 높이기 위하여 흐름형 침출 전처리 공정에 2단 전처리 공정으로 적용하였다. 전처리 용매로 암모니아수에 의한 탈 리그닌 효과와 황산 용액에 의한 헤미셀룰로오스의 분해가 효소당화 및 발효에 미치는 영향을 확인하였다. 암모니아수와 황산용액을 이용한 2단 전처리 공정을 수행하였다. 먼저 1단계 공정은 40분 동안 $163.2^{\circ}C$의 온도에서 암모니아수로 처리를 진행하였고 다음 2단계 공정은 $169.7^{\circ}C$에서 20분 동안 황산 용액으로 처리를 수행하여 물질수지를 구하였다. 그리고 앞의 공정과 반대의 순서로 황산 용액을 먼저 처리한 후 암모니아수를 처리한 2단 전처리 공정을 수행하였다. 이때 암모니아수를 먼저 처리한 공정에서 글루코오스 생산량은 30.7 g으로 72.4%의 수율이 나타났다. 반대로 황산 용액을 먼저 처리한 후 암모니아수를 처리한 2단 전처리 공정에서는 글루코오스 생산량이 20.9 g으로 49.3%의 수율을 보였다.

• 청정기술
• /
• 제10권3호
• /
• pp.131-137
• /
• 2004

오래 전부터 생물학적 폐수처리 방법에 대한 다양한 연구들이 꾸준히 진행되고 있으나, 전통적인 염료 염색 폐수처리 방법들은 다소 비효율적이다. 최근 들어 이를 극복하기 위하여 특정 미생물이나 효소를 이용한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 백색부후균이 생산하는 리그닌 효소에 의한 생물처리 방법으로, 아조계(azo) 염료인 Reactive black 5를 적용하였으며, 다양한 농도에 따른 분해경향을 확인하였다. 미생물 재이용과 장기간 운전, 효율적인 유기물 제거의 가능성을 확인하기 위해 i)생물학적 처리와 ii)분리막 처리공정과 iii)이 두 가지를 결합한 공정의 처리 효율을 비교하였다. 결합공정을 사용하였을 때 색도제거율이 100%였으며, 총유기물(TOC) 제거율은 70% 이상으로 각 단위공정만으로 처리하였을 때보다 더 효율적인 결과를 보였다. 또한, 생물반응에서 배양말기까지 유지된 효소활성(40 U/ml laccase and 300-600 U/ml MnP)을 통해 미생물 재이용의 가능성을 확인하였다.

• 공업화학
• /
• 제34권2호
• /
• pp.153-160
• /
• 2023

본 논문에서는 미이용 바이오매스로부터 바이오차를 생산하고 메틸렌블루 흡착 특성을 평가하였다. 바이오매스는 주로 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌으로 구성되어 있으며 회분의 함량은 벌채부산물에서 가장 높았다. 탄화 온도가 증가할수록 탄화 수율은 감소하였으며, 수소와 산소 함량도 감소하였다. 반면, 탄소 함량은 증가하였다. 탄화 온도가 증가할수록 바이오차의 비표면적과 미세기공은 증가하였다. 바이오차 비표면적은 탄화 온도 600 ℃에서 가장 높았다(216.15~301.80 m² /g). 600 ℃에서 탄화한 바이오차를 이용하여 메틸렌블루 흡착 실험을 수행한 결과, 참나무, 벌채부산물, 사과 전정가지의 흡착 거동은 Freundlich model, 복숭아 전정가지는 Langmuir model에 적합하였다. 흡착 동역학에서 참나무와 복숭아 전정가지는 pseudo-first-order model, 벌채부산물과 사과 전정가지는 pseudo-second-order model에 적합하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제54권6호
• /
• pp.806-811
• /
• 2016

오르가노솔브를 이용한 전처리는 목질계 바이오매스의 주요성분을 분별하고 전처리 바이오매스의 효소당화를 효과적으로 유도할 수 있는 공정이다. 이에 사용되는 오르가노솔브는 증류와 재순환공정으로 쉽게 재사용이 가능하고 고형성분에서 리그닌을 화학적으로 분별시킬 수 있다는 장점이 있다. 경제적인 이유로서 낮은 분자량의 알코올(에탄올, 메탄올 등)이 사용되어 왔으며, 무기산(염산, 황산, 인산 등)이 촉매로 첨가되었을 경우 탈리그닌 효과 및 자일로스 성분의 수율을 증대시킬 수 있다. 본 연구에서는 오르가노솔브로는 에탄올을 사용하였고 소량의 황산 촉매를 첨가해 전처리를 수행하였다. 바이오매스는 침출식반응기에서 40~50 wt%의 에탄올을 이용해 20~60분 동안 $170{\sim}180^{\circ}C$에서 전처리가 되었다. 전처리를 마친 바이오매스에 대해서는 전처리 효과를 알아보기 위하여 72시간 동안 효소당화를 수행하였다. 그 결과 $180^{\circ}C$에서 50 wt% 에탄올을 이용한 리기다의 2단 전처리에서 당화율은 40.6%로 나타났지만 같은 조건에서의 1단 전처리에서는 55.4%로 가장 높게 나타나는 것을 보았을 때, 용매와 촉매를 균일하게 섞는 것이 전처리에 효과적이라는 것을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제47권1호
• /
• pp.89-95
• /
• 2009

볏짚은 섬유소와 헤미셀루로우스의 함유량이 높아, 바이오에탄올 생산을 위한 잠재적 가치가 매우 높은 목질계 바이오매스 원료이다. 본 연구에서는 볏짚으로부터 바이오 에탄올 생산하기 위한 전처리 공정으로써 암모니아 재순환 침출 공정을 적용하였다. 특히 생성된 고형물의 조성과 효소 가수분해도에 전처리 공정의 온도와 반응시간 그리고 암모니아의 농도가 미치는 영향을 조사하였다. 실험을 행한 전처리 공정의 온도, 반응시간, 그리고 암모니아의 범위는 차례로 $150{\sim}190^{\circ}C$, 10~90 min 그리고 0~20 wt%이다. 전처리 공정을 통하여 약 84%의 리그닌과 20~80%의 헤미셀루로우스가 용해되었다. 또, 15 wt%의 암모니아 수용액을 이용하여 $170^{\circ}C$에서 90 min 동안 전처리한 고형 잔재물의 경우 15 FPU/g of glucan의 셀루라제 효소를 첨가하여 약 90%의 효소 가수분해도를 얻을 수 있었다. 셀루라제와 자일란나아제를 함께 사용하면 가수분해도가 현저하게 향상되였으며, 이는 헤미셀루로우스가 가수분해 과정에서 중요한 방해제 역할을 하고 있음을 보여주는 것이다. $150^{\circ}C$에서 20 min 동안 15%의 암모니아수로 전처리된 시료를 이용한 동시당화발효 실험과 동시당화공동발효 실험에서는 각각 13.8 g/L(초기 glucan을 기준으로 81%)와 15.2 g/L(초기 glucan과 xylan의 합을 기준으로 89%)의 에탄올이 생성되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.112.1-112.1
• /
• 2011

쌀을 주식으로 하는 우리나라의 여건상 연간 추정치로 싸라기 약 12만톤, 미강 약 49만톤, 왕겨 약 79만톤의 벼 도정 부산물이 발생하고 있다. 본 연구에서는 벼 도정 부산물 중 비식량 자원인 왕겨를 대상으로 고효율 효소 당화를 위한 바이오매스 전처리 방법을 탐색하였다. 왕겨 원시료의 초기 조성은 셀룰로스 34.5%, 헤미셀룰로스 20.5%, 리그닌 25.3%, 회분 14.6%로 나타났는데, 억새 등 초본계 바이오매스와 비교하여 특이하게 높은 성분은 회분으로 이는 벼에 대한 규산질 비료의 시용에서 기인한 것이다. 바이오매스 전처리에 많이 사용되는 암모니아, 희황산 용매와 규산염에 침식성을 가지는 가성소다 용매를 이용하여 각 용매별 단독 및 알칼리-산 복합 처리 하였을 때 효소 가수분해 효율, 고상시료 성분변화 등을 상호 비교하였다. 예비실험을 통하여 암모니아 처리조건은 15%(w/w) $150^{\circ}C$ 20분, 가성소다 처리조건은 1.5%(w/w) $150^{\circ}C$ 20분, 희황산 처리조건은 1.0%(w/w) $150^{\circ}C$ 10분으로 설정하였다. 암모니아 단독, 희황산 단독, 암모니아-희황산 복합 처리 시료의 효소 가수분해 효율은 각각 37.8%, 39.1%, 42.8%로 약 40%선에서 큰 차이가 없었다. 반면 가성소다 단독, 가성소다-희황산 복합 처리시료의 효소 가수분해 효율은 각각 62.7%, 82.8%로 나타나 앞선 3가지 처리방법 대비 50%, 100%에 가까운 효소 가수분해 효율 향상을 보였다. 이 때 전처리 고상시료의 성분 변화를 살펴보면 회분 함량에서 큰 차이를 보였는데 암모니아 단독, 가성소다 단독, 희황산 단독, 암모니아-희황산 복합, 가성소다-희황산 복합 처리에서 각각 47.8%, 77.1%, 43.5%, 55.8%, 94.7%의 회분 성분 기각률(rejection rate)을 나타냈다. 이는 왕겨 효소 가수분해 효율의 최대 저해요인이 회분임을 추정할 수 있다. 왕겨 전처리 알칼리 용매는 암모니아보다 가성소다가 더 효과적이었고 희황산 복합 처리시 그 효과가 크게 상승하였다. 따라서 규산염(회분) 함량이 높은 바이오매스는 고온 고압 조건에서 가성소다 용액으로 처리한 후 그 고상분을 희황산 용액으로 복합 처리하는 시스템이 효소 당화 증진에 매우 유리함을 확인하였다.