• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권1호
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• pp.34-42
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• 2015

본 연구는 약용식물인 적하수오의 부정근과 생리활성물질 대량생산을 위해 생물반응기 배양 조건을 확립하고자 실시되었다. 이를 위하여 생물반응기 배양 시 배지 내 무기물 함량과, auxin의 종류와 농도, sucrose 농도가 적하수오 부정근의 생장과 총 phenolics와 flavonoids 함량에 미치는 영향을 조사하였으며, 배양 중 methyl jasmonate (MeJA)와 salicylic acid (SA)의 첨가가 생리활성물질 축적에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 $9.84{\mu}M$ IBA와 50 g/L sucrose가 첨가된 1배 MS배지에서 최적의 부정근 생장이 이루어졌으며 생리활성물질 축적도 가장 높았다. MeJA와 SA 처리시 적하수오 부정근의 생장과 생리활성물질 축적은 오히려 감소하였다. 본 연구 결과는 산업적 목적을 위한 적하수오의 부정근과 생리활성물질 대량생산시 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권1호
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• pp.19-24
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• 2015

식물은 여러 환경스트레스에 적응하기 위해 스트레스 내성 유전자의 발현 혹은 proline, trehalose, glycine betaine (GB) 등과 같이 삼투압을 조절하는 compatible solute를 생성하면서 진화해 왔다. GB는 고염, 저온 등 환경스트레스 조건에서 식물의 엽록체에서 축적되는 물질 중 하나이다. 토양 박테리아 Arthrobacter globiformis에서 분리한 choline oxidase (codA) 유전자는 choline을 GB로 전환하는 기능을 한다. 본 연구에서는 산화스트레스 유도성 SWPA2 프로모터의 발현조절 하에 codA 유전자를 엽록체에 과발현시킨 형질전환 고구마 식물체(SC식물체)를 제작하여 다양한 환경스트레스 조건에서의 특성을 분석하였다. SC 식물체는 methyl viologen (MV)에 의한 산화스트레스와 건조 처리 조건에서 내성 증가를 보였다. $5{\mu}M$ MV 처리시 형질전환 식물체는 GB의 함량이 증가하였고 낮은 수준의 이온 전도도를 보였다. 건조 스트레스 조건에서 형질전환 식물체는 codA 유전자의 발현이 증가하였으며, 대조구 보다 높은 상대수분함량을 유지하였다. 따라서 본 연구결과의 SC식물체는 고염, 건조토양 등 조건 불리지역에 재배하면 바이오매스를 증가시킬 수 있을 것으로 예상된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제41권6호
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• pp.507-514
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• 2013

본 연구에서는 옥살산을 이용하여 팜 부산물 전처리를 수행하였으며 전처리에 사용된 산 촉매를 회수하였다. $150^{\circ}C$에서 전처리 후 액상가수분해산물에 포함된 발효가능한 당은 $20g/{\ell}$로 다른 조건에서 보다 높았으며 발효를 수행한 결과 72시간 후 $3.78g/{\ell}$의 에탄올을 생산하였다. 이것은 0.21 g/g의 에탄올 수율에 해당한다. $160^{\circ}C$ 이상의 전처리 조건에서 얻어진 액상가수분해산물의 발효는 이루어지지 않았다. 전기투석에 의해 액상가수분해산물에 포함된 옥살산은 대부분 회수되었으며 동시에 일부 발효저해물질도 제거되었다. 전기투석 후 액상가수분해산물을 이용한 에탄올 발효는 효율적으로 이루어졌으며 발효 24시간 후 $5.38g/{\ell}$의 에탄올을 생산하였다. 이것은 0.33 g/g의 에탄올 수율에 해당한다. 전처리 후 고형바이오매스를 이용하여 동시당화발효를 수행한 결과 모든 전처리 조건에서 96시간 후 $15g/{\ell}$ 이상의 에탄올을 생산하였으며, 특히 $170^{\circ}C$ 전처리 조건에서 $20.54g/{\ell}$의 높은 에탄올 생산을 나타냈다. 전기투석 후 액상가수분해산물을 이용하여 동시당화발효를 수행한 결과 에탄올 생산이 향상되었음을 확인할 수 있었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제22권3호
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• pp.205-214
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• 2020

본 연구에서는 중량식 라이시미터를 이용하여 토양 및 물관리 방법에 따라 배추와 옥수수 재배기간 동안 물수지를 평가하였으며, 작물 생산성과 물 부족 상황을 고려하여 작물 수분스트레스 계수와 최소 물 필요량을 산정하였다. 2018 년 배추 재배는 정식 2 주 후 빈번한 강우로 인해 관개가 실시되지 않아 무관개구와 적습관개구의 관개량 차이가 없었으며, 생산량 차이 또한 나타나지 않았다. 2018 년 배추 재배를 제외하고 배추와 옥수수 재배에서 적습관개구가 무관개구보다 생산량이 높게 나타났으며 대체적으로 증발산량 또한 높게 나타났다. 생산량과 증발산량은 밀접한 관련이 있으며 바이오매스 증가에 따라 증산작용이 활발해짐을 알 수 있었다. 작물 수분스트레스 계수는 배추 중기 0.8, 후기 0.8, 옥수수 중기 0.8, 후기 0.5 로 산정되었다. 배추와 옥수수의 최소 물 필요량(2017 년 배추 196.2 mm, 2018 년 옥수수 321.0 mm)은 적정 물 필요량(배추 239.4 mm, 2018 년 옥수수 466.9 mm) 대비 각각 82.0%, 68.8% 수준으로 나타났다. 이러한 산정 결과는 물부족 시기에 최소 관수량을 확보하여 작물 재배를 위한 물관리의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 공업화학
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• 제18권5호
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• pp.415-423
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• 2007

톱밥 및 왕겨를 주 바이오매스 원으로 선정하여 열분해 특성을 고찰하였다. 열 중량 분석기를 이용하여 승온 속도를 달리하여 질소 분위기의 비등온 조건에서 열분해 분석을 수행하였다. 시료의 열분해 반응은 holocellulose가 주 열분해 대상인 저온 반응 영역과 lignin이 열분해 대상이 되는 고온 반응 영역으로 구분되며 이를 2단계 연속 반응 모델을 사용하여 해석하였다. 각 영역에 따라 1st order reaction model과 3-way transport model을 적용하여 톱밥 및 왕겨의 활성화 에너지를 저온 영역에서 82.5 kJ/mol, 85.1 kJ/mol 그리고 고온 영역에서 19.7 kJ/mol, 22.0 kJ/mol로 결정하였다. 승온 속도를 달리하여 결정된 반응 속도 상수는 Gaur-Reed의 제안 식에 따라 kinetic compensation relation을 통해 해석할 수 있었으며 이를 통해 임의의 승온 속도에서의 열분해 속도 상수를 잘 예측할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.45-51
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• 2014

본 연구는 농업 부산물인 옥수수대(corn stover)를 이용하여 묽은 황산법(DSA; dilute sulfuric acid)과 암모니아 침지법(SAA; soaking in aqueous ammonia) 그리고 암모니아 재순환 침출법(ARP; ammonia recycle percolation)을 비교하여 각 전처리법의 특징과 장단점을 분석하였고, 동시당화공동발효를 통한 에탄올 생산을 비교하였다. ARP, DSA, SAA를 이용하여 전처리된 고형물(3% 글루칸 투입)을 15 FPU/g-glucan, 30 CBU/g-glucan의 상업용 효소(Spezyme CP와 Novozyme 188;)와 E. coli KO11 균주(ATCC$^{(R)}$ 55124)를 이용하여 동시당화공동발효를 수행하였다. 전처리 후에 남은 고형물에 있는 당의 최대이론적 에탄올 수율은 각각 87, 90 그리고 78%였다. 이것은 전처리되지 않은 원래 옥수수대의 총 당량(글루칸 +자일란) 대비 각각 69, 58, 및 74%에 해당하는 것으로 SAA의 수율이 가장 높게 관찰되었다. 또한 전처리 당화액을 이용한 동시당화공동발효 실험결과는 DSA의 당화액이 발효균주에 대하여 가장 높은 독성을 나타내었고 ARP 전처리 당화액이 그 다음으로 저해효과가 큰 것으로 나타났다. 결국 SAA를 이용하여 전처리한 후 리그닌이 풍부한 당화액은 이용하지 않고 전처리된 고형물과 동시당화공동발효 공정을 이용한 에탄올 생산이 가장 간단하면서 경제적인 공정으로 제안되었다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제29권2호
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• pp.219-246
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• 2020

배출권거래제 2차 계획기간(2018~2020년)부터 '국내기업 등이 외국에서 직접 시행한 CDM 사업'의 감축실적을 할당대상업체가 사용할 수 있게 되었다. 이에 시장의 이해관계자들은 한계비용이 낮으면서 많은 양의 배출권을 확보할 수 있는 '고효율 쿡스토브 보급사업'과 같은 해외 CDM 사업을 적극 추진하고 있다. 본 논문은 실물옵션 방법론을 활용하여 '고효율 쿡스토브 보급사업' 대한 외부사업자의 투자의사결정 모형을 개발하였다. 그리고 배출권 가격 불확실성하에서 '고효율 쿡스토브 보급사업'의 최적투자분기점(p^⁎) 도출 및 민감도 분석을 시행하였다. 그 결과 기준시나리오(PoA-S)에서의 최적투자분기점은 29,054원/톤으로 현재 배출권 현물 가격(p^⁎_spot)보다 낮아 고효율 쿡스토브 보급사업은 경제성이 있는 것으로 나타났다. 그러나 할당대상업체는 CDM 사업 추진 시 경제성뿐 아니라, 본 논문에서 분석한 투자유치국의 비재생 바이오매스 비율, 쿡스토브 교체 비율, 지분율, 사업기간 및 해외 외부사업 배출권의 사용 한도와 같은 위험요소도 고려하여 의사결정을 해야 한다. 그리고 외부사업자는 외부사업자의 고유 파라미터로 사업단계별 최적투자분기점을 도출하여 경제성 점검에 활용할 수 있을 것이다.

• 한국산림과학회지
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• 제102권2호
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• pp.247-254
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• 2013

본 연구의 목적은 우리나라 주요 침엽수종을 대상으로 수관층 연료특성을 비교 분석하여 수관화 확산 위험성을 평가하고자 하였다. 본 연구에서는 국립산림과학원에서 개발된 바이오매스 추정식과 제 5차 국가산림자원조사자료를 활용하였으며, 이를 통해 임분단위 수관연료량과 지하고를 추정할 수 있는 모델을 개발하였다. 연구 결과에 의하면 잣나무림의 평균 수관연료밀도는 0.34 kg/$m^3$으로 가장 높게 나타났으며, 강원지방소나무림 0.28 kg/$m^3$, 곰솔림 0.15 kg/$m^3$, 리기다소나무림 0.15 kg/$m^3$, 중부지방소나무림 0.12 kg/$m^3$, 일본잎갈나무림 0.09 kg/$m^3$ 순으로 나타났다. 임분단위 수관연료량 추정식 모형의 조정결정계수($R^2_{adj}$)는 0.6321~0.9950, 지하고 추정식 모형의 조정결정계수($R^2_{adj}$)는 0.6390~0.8536의 범위를 보였다.

• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.349-353
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• 2014

숙신산은 의약품, 식품 첨가물, 청정용매와 같은 종래의 응용 이외에도 생분해성 고분자의 중요한 전구물질로 주목 받고 있다. 그러나 최근 화석 연료의 높은 가격과 화석 원료 유래 제품의 전주기에 걸친 온실가스 배출로 인해 재생 가능한 바이오매스에 의한 숙신산의 생물학적 생산에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 숙신산의 선택적인 추출과 농축을 동시에 수행할 수 있는 공정으로서 이미다졸계 이온성 액체/$K_2HPO_4$에 의한 수상이성분계를 적용하였다. 실험 결과 숙신산에 존재하는 $K_2HPO_4$ 수용액에 적정량의 이미다졸계 이온성 액체가 첨가됨에 따라 안정한 수상이성분계가 형성됨을 확인할 수 있었으며 수상이성분계 형성 능력은 [HMIm][Br]${\fallingdotseq}$[OMIm][Br]>[BMIm][Br]>[EMImBr]의 순서로 나타났다. 숙신산의 최대 추출 효율은 약 90%였으며 이온성 액체에서 양이온 사슬길이가 증가할수록 상부상으로 동반 추출되는 물의 양이 줄어들어 숙신산의 선택적 농축효과가 크게 나타났다. 따라서 본 연구에서 사용된 이미다졸계 이온성 액체와 $K_2HPO_4$으로 구성된 수상이성분계는 숙신산의 선택적 추출과 농축에 효과적임을 알 수 있었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권2호
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• pp.107-111
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• 2009

Echinacea 청정대량생산을 위해 재배환경조절이 강한 수경재배 시스템에서 Echinacea 뿌리와 잎 생산에 적합한 수경재배 시스템을 선발하고자 실험을 수행하였다. 실험에 사용한 공시작물은 E. angustifolia DC. 와 E. purpurea (L.) Moerch이며 NFT, modified NFT, DFT, aeroponics, Ebb & Flow등 5가지 시스템을 사용하여 150일간 실험하였다. 120일 수경재배한 두 종 모두 광합성 및 증산률은 Ebb & Flow 시스템에서 유의적으로 낮은 수준을 보였다. 정식 후 150일 째 지상부 생체중과 건물중은 E. angustifi이za의 경우 분무경과 DFT에서 높았고, E. purpurea는 분무경과 NFT에서 유의성 있게 높았다. 지하부의 생체중 및 건물중은 E. angustifolia와 E. purpurea는 분무경에서 가장 높았고 다음으로 M-NFT에서 높았다 두 종 모두 뿌리의 길이는 두 종 모두 NFT 및 Ebb & Flow 시스템에서 높았고 분얼수는 E. purpurea가 분무경에서 유의적으로 높았다. 따라서 Echinacea의 바이오매스 확보를 위한 수경재배 방식으로 광합성과 지상와 지하부 생육량이 E. angustifolia 와 E. purpurea 모두 높았던 분무경 시스템을 선발하였다.