• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.236-245
• /
• 2016

미세조류는 육상 식물과 비교하여 높은 성장률을 나타내며 다량의 지질과 탄수화물을 축적할 뿐 아니라 카로테노이드, 폴리페놀과 같은 생리활성 물질들을 체내에 축적하므로 바이오 에너지 및 기타 산업의 유망한 재료로 인식 되어왔다. 미세조류의 온도, 염분, 빛 등 비생물적 스트레스와 다양한 배양 조건에 따른 생화학 물질의 축적 변화 양상에 대한 연구는 많이 진행되어 왔지만 그러한 조건들의 동시적인 효과에 따른 성장과 생화학물질 조성 변화에 대한 연구는 거의 진행되지 않았다. 따라서 이번 연구에서는 산업적으로 많이 활용되고 있는 두 해양 미세조류인 Chlorella vulgaris와 Nannochloropsis granulata의 염분(10, 30, 50 psu) 및 온도(20, 25, $30^{\circ}C$)의 동시 배양 조건에 따른 바이오 매스의 변화와 바이오 에너지에 사용되는 중성지질 및 녹말의 축적 변화를 회분배양의 실험적 조건에서 측정하였다. 그 결과 $30^{\circ}C$, 30 psu 조건에서 C. vulgaris 및 N. granulata 모두 가장 높은 성장을 나타냈고, 광합성 색소인 chlorophyll a 및 carotenoid의 축적 양상이 온도 의존적으로 증가하였으며 중성지질과 녹말의 축적은 염분과 온도의 조합에 따라 두 종의 양상이 서로 다르게 나타나는 사실을 확인할 수 있었다. 이를 통해 미세조류의 염분에 의한 성장과 중성지질 및 녹말의 축적 양상은 서로 다른 온도 조건에 따라 그 변화 정도가 다르게 나타날 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제58권3호
• /
• pp.381-389
• /
• 2020

본 연구에서는 다양한 신재생 에너지원 기반 전력 공급 시스템 구축하고, 각 시스템의 최적 전력 공급 비용을 비교 분석 하였다. 특히, 풍력 및 태양광 등 대표적인 신재생에너지 생산 기술과 더불어 대형 에너지 저장 시스템 및 바이오매스 기반 전력 생산 기술을 포함함으로써, 신재생에너지 자원의 간헐성 및 에너지 공급과 수요의 불균형의 한계를 극복하였다. 본 연구에서 제안한 6가지의 신재생 에너지원 기반 전력 공급 시스템을 실제 제주도 전력 공급 문제에 적용함으로써, 제주도 지역의 최적 에너지 시스템을 규명하였으며, 다양한 에너지 생산 기술의 조합의 효과를 분석하였다. 분석 결과, 태양광 및 풍력 기반 전력 공급 단가는 각각 0.18, 0.28 $/kWh로 개별 자원 기반의 에너지 생산 시스템의 기존 전력망을 통한 공급 단가에 비해 경쟁력이 낮았다. 또한 자원의 간헐성 및 공급과 수요의 불균형 등 단일자원 기반의 단점을 효과적으로 개선하기 위하여 3가지 신재생 자원 및 대형 에너지 저장 시스템을 포함한 하이브리드 공급 시스템의 경제적 효과를 분석하였다. 그 결과 기존 전통적 전력망 공급과 가격 경쟁력을 갖는 0.08 $/kWh 수준의 100% 신재생에너지 기반 전력 공급 시스템 구축이 가능함을 규명하였다.

• 유기물자원화
• /
• 제20권1호
• /
• pp.78-86
• /
• 2012

본 연구에서는 제 3세대 바이오매스 미세조류를 이용한 혐기성 암발효 수소 생산 과정에서 산 전처리의 최적화를 통계학적 실험방법인 반응표면법을 적용하여 도출 하였다. 1~3% (v/w)의 산 농도와 10~60 min 전처리 시간을 최적화 실험 범위로 설정하였으며 기질농도 76 g dcw/L와 초기 pH는 7.4로 고정하였고 수소발효 운전 중에 pH는 조절하지 않았다. 최적화 결과 HCl 1.2%와 반응시간 48 min에서 가장 높은 수소전환율인 36.8 mL $H_{2}/g$ dcw을 얻었으며 이때 가용화율은 18.9%로 나타났다. 정확도는 $R^{2}$=0.95로 매우 정확한 상관계수를 보였고 ANOVA test를 통해 예측된 수소전환율에 관련한 경험식은 a quadratic polynomial equation 으로 나타났으며 반응시간보다 산주입농도가 수소 생산에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국작물학회지
• /
• 제56권2호
• /
• pp.151-158
• /
• 2011

1. 수수 성숙기에 간장 길이를 조사한 결과 6개체(12.2%) 가 300 cm 이상의 길이로 바이오매스가 우량한 것으로 파악되었으며, 10개체(20.4%)정도는 200~300 cm 사이의 평균 길이를 나타내었다. 2. 성숙기의 수수 줄기 직경에는 큰 차이를 보여준 개체는 없었으며, 대부분의 수수 수집종들은 $2.2{\pm}0.1$ cm 정도의 직경을 갖는 것으로 드러났다. 3. 본 연구에 시험한 수수 수집종들은 엽장이 60~70 cm 정도의 길이에 속하는 유전자원이 22 개체가 되는 것으로 나타났으며, 7개체는 70 cm 이상되는 것으로 나타났다. 4. 엽형은 49% 정도의 개체가 협단으로 분류되었고, 대부분의 엽맥색은 백색으로 나타났다. 5. 본 연구에 사용된 대부분의 수수의 수형은 반밀수 타원형이 많은 것으로 나타났으며, 수장은 평균적으로 20~30 cm에 달하는 것으로 나타났다.

• 청정기술
• /
• 제17권4호
• /
• pp.395-405
• /
• 2011

바이오에너지 생산을 위해 해조류 바이오매스의 대량생산 기술을 개발하기 위한 일환으로 다시마에 대한 고밀도 양식의 가능성을 시험하였다. 기장과 완도 해역양식장에서 수심을 달리하여(0.5 m, 3 m) 다시마를 양식하고 다시마의 주요 부위별 화학적 성분을 분석하여 비교하였다. 다시마의 상측 부위가 하측 부위보다 많은 조단백질 함량을 나타냈으며, 조지방은 중간부위에 많이 함유하고 있었다(p<0.05). 조회분은 하측부위에 많은 함량을 나타내었지만 지역 간, 계절 간의 함량 차이는 보이지 않았다(p>0.05). 또한 대조구(0.5 m)와 수심 3 m의 다시마 간에 일반성분 조성의 차가 없었다. 구성당의 함량은 실험군에서 부위별 함량 차이는 있었으나, 부위에 따른 증감의 경향은 나타나지 않았으며 지역, 계절, 수심에 의한 뚜렷한 변화가 보이지 않았다. 모든 실험군에서 대부분의 아미노산이 다시마의 상측부위에 많이 함유하고 있었으며, 지역과 계절에 따라 일부 실험군 간에 아미노산 함량이 차이를 보였지만 수심에 따른 아미노산의 함량은 관찰되지 않았다. 지방산 함량은 부위에 따라 많고 적은 지방산들이 있었고 불포화지방산들이 하측부위보다 상측부위에 많이 함유하고 있었다. 반면 포화지방산은 하측부위에 많이 함유하고 있었다. 그러나 다시마의 양식 수심에 따라 이러한 조성들이 차이는 나타나지 않았다. 원소 N는 상측부위가 많이 함유하고 있었으며 원소 C는 실험군에 따라 원소 N과 비교하여 경향을 띠었다.

• 청정기술
• /
• 제22권4호
• /
• pp.286-291
• /
• 2016

본 연구는 억새 바이오매스로 성형한 연료펠릿의 실용화를 앞당기기 위해 소나무 톱밥 펠릿과 비교한 성형 단계별 물리적 특성 변화, 소요 전력 그리고 성형된 펠릿의 품질을 조사하고, 연소 특성 개선을 위해 석회혼합 비율별로 펠릿을 성형하여 회분 함량 등 연소특성을 조사하였다. 겉보기 밀도는 억새가 원료단계와 분쇄 후에 소나무 톱밥에 비해 낮았으나 펠릿 성형 후에는 소나무 톱밥과 비슷하였다. 수분함량은 억새가 원료 단계에서 소나무 톱밥에 비해 높았으나 분쇄 후에는 비슷하였고, 펠릿 성형 후에는 낮아졌다. 억새는 소나무 톱밥 펠릿성형 공정에 없는 밀도증가 단계가 있지만 총 소요 전력이 비슷하였고, 성형된 펠릿의 내구성과 성형율도 소나무 톱밥과 차이가 없었다. 억새 펠릿은 석회혼합 비율이 증가함에 따라 회분함량이 증가하고 고위 발열량이 다소 낮아졌으나, 회분 용융점이 높아지고 clinker 발생률은 감소하는 경향이었다.

• 폴리머
• /
• 제38권1호
• /
• pp.31-37
• /
• 2014

본 연구에서는 바이오매스 기반 나일론 6,5 공중합체를 제조하기 위하여 단량체인 ${\varepsilon}$-caprolactam과 2-piperidone을 glucose로부터 발효공정으로 제조된 lysine과 5-aminovaleric acid로부터 각각 제조하였다. 이들을 potassium tertbutoxide를 촉매로 하고 acetyl-2-caprolactam과 이산화탄소를 개시제로 사용하여 $40^{\circ}C$에서 음이온 개환 중합 방법을 이용하여 나일론 6,5 공중합체를 제조하였다. 제조된 바이오 나일론 6,5 공중합체의 특성을 여러 가지 기기분석 방법으로 분석하였다. 이때 얻어진 고분자의 점도분자량($M_{\eta}$)은 최대 30000 g/mol 정도였으며, 중합 수율은 50% 이상이었다. 이들은 모두 semi-crystalline 고분자로 밝혀졌다. 열 특성 분석 결과 용융온도는 약 $165^{\circ}C$ 정도로 분해온도 $250^{\circ}C$와 큰 차이를 나타내었다. 이들 고분자들은 우수한 가공성과 응용성을 지닐 것으로 예상된다.

• 유기물자원화
• /
• 제28권4호
• /
• pp.23-33
• /
• 2020

해조류는 분해에 어려움이 없고 부산물 역시 사료와 비료 등으로 이용이 가능해 에너지로의 전환율이 높으며 성장과정에서의 탄소 흡수능력과 원료 생산에 특별한 비용이 들지 않고 빠른 생장속도와 넓은 재배 면적으로 이용가치가 높은 바이오매스로 볼 수 있다. 우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸여 있어 해조류 양식 발달 되어 왔으며, 2018년 기준 해조류 생산량은 총 1,722,486ton이며 이중 96% 이상을 차지하는 다시마(Saccharina japonica), 김(Porphyra tenera), 미역(Undaria pinnatifida)은 제품화 되는 과정에서 많은 양이 부산물로 발생하고 있다. 본 연구에서는 해조류 부산물의 혐기소화를 위하여 다시마, 미역, 김의 이화학적 성상을 분석하였으며, 이론적 메탄퍼텐셜과 생물화학적 메탄퍼텐셜(BMP)을 분석하여 혐기적 메탄생산 수율을 파악하였다. 다시마, 미역, 김의 이론적 메탄퍼텐셜은 0.393, 0.373, 0.435 N㎥/kg-VS로 나타났으며, 회분식 혐기반응기를 이용한 생물화학적 메탄생산퍼텐셜을 Modified gompertz model로 분석한 결과 0.226, 0.227, 0.241 N㎥/kg-VS로 산출되었으며, Parallel first order kinetics model로 분석한 결과 0.220, 0.243, 0.240 N㎥/kg-VS로 산출되었다.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제37권6호
• /
• pp.1678-1686
• /
• 2020

본 논문은 농업부산물인 왕겨를 사용하여 목제펠릿 이용 가능성을 도출하고자 하였으며 왕겨의 낮은 발열량은 팽연화 기술과 연소첨가제를 통해 개선하고자 하였다. 왕겨의 물리?화학적 분석 시 염소 함유량이 0.09%로 목재펠릿 품질 기준에 부합하지 않는 결과를 얻을 수 있었다. 팽연화 기술을 통해 왕겨를 팽연왕겨로 제작 시 염소 함유량이 감소하여 목재펠릿 기준에 준하는 0.02%의 생성물을 얻을 수 있었으며 발열량 역시 기존 3,780 kcal/kg 대비 4,280 kcal/kg로 증가된 생성물을 얻을 수 있었다. 5,000 kcal/kg 이상의 생성물을 얻기 위해 연소촉진제로 붕사, 과산화수소, 수산화나트륨을 사용했지만 발열량 개선은 미비하게 나타났다. 폐자원 바이오매스인 커피찌꺼기를 사용하여 커피유로 전환 후 팽연왕겨에 혼합하여 생성물 분석 시 커피유 15 wt% 혼합 생성물이 4,949 kcal/kg의 발열량을 나타냈다. 농업부산물인 왕겨를 목제펠릿으로 사용할 시 발열량 개선을 위해 폐자원을 사용하는 것이 바람직하다 판단되며, 본 연구의 결과에 따라 커피유를 혼합할 시 왕겨를 목제펠릿으로 충분히 사용 가능할 것이라 사료된다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제112권2호
• /
• pp.188-194
• /
• 2023

본 연구는 우리나라의 대나무림에 대한 탄소계정을 위하여 탄소배출계수 중 하나인 목재기본밀도를 도출하기 위하여 수행되어 졌다. 대나무는 전라남도와 경상남도에 주로 분포해 있으며, 계수 도출을 위한 표준목은 솜대, 왕대, 맹종죽 등 3수종별로 각각 101본씩을 선정하여 활용하였다. 목재기본밀도 도출은 KS F 2098 방법을 따랐다. 측정결과, 솜대의 목재기본밀도는 0.83 g/cm³, 왕대는 0.81 g/cm³, 맹종죽은 0.72 g/cm³로 각각 나타났다. 그렇지만, 우리나라는 대나무 분포 면적이 많지 않고, 맹종죽의 경우 일정 지역에 국한되어 생육하고 있다. 따라서 대나무에 적용할 수 있는 목재기본밀도는 하나로 통합하여 0.79 g/cm³로 확정하였다. 그리고 도출된 목재기본밀도에 대한 불확도를 평가한 결과, 1.61%로 낮은 불확도 값을 가져, 본 분석에서의 측정값에 대한 신뢰도를 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 이번에 개발한 목재기본밀도와 기존의 바이오매스확장계수, 뿌리함량비 등을 이용하여 대나무 표준목에 대한 탄소저장량을 계산하고, 이를 확장시켜 ha단위까지 계산해 보았다. 이번 연구로 대나무의 재적을 이용하여 목재기본밀도 등 탄소배출계수 적용으로 탄소저장 및 흡수량 계산이 가능하게 되었다. 본 결과가 우리나라 탄소중립 정책 및 산림관리 방향에 도움이 되기를 기대한다.