• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2001년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.117-121
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• 2001

A numerical simulation was conducted to investigate the effect of height position of Rushton type Impeller in the fermentation. The computational method was based on the CFX code. The simulation was performed for 3 height differences(25, 30, 35mm) between Rushton type impeller and bottom of fermentation. The instantaneous flow fields showed that the bulk flow consisted of large scale vortices. However the main flow results showed that the formation of ring vortices above and below the impeller depended on the height of the impeller.

• 유기물자원화
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• 제19권2호
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• pp.49-54
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• 2011

본 연구는 혐기성 수소 발효 반응조의 유출수를 기질로 이용하여 anaerobic baffled reactor (ABR) 및 anaerobic sequencing batch reactor (ASBR) 형태에 따른 혐기성 메탄 발효 성능을 평가하였다. 두 개의 반응조는 유기물 부하율 $1.0kg\;COD/m^3{\cdot}d$와 수리학적 체류시간 20일에서 운전을 수행하였다. ABR과 ASBR의 초기 운전 기간에서 메탄 발생량은 각각 0.04 L/L/d와 0.19 L/L/d로 나타났으며, ABR과 ASBR의 최대 메탄 발생량은 각각 0.25 L/L/d와 0.31 L/L/d로 나타났다. ABR과 ASBR의 초기 운전 기간에서 COD 제거율은 각각 89%와 92%로 나타났다. 정상 상태에 도달한 후에는 ABR과 ASBR의 COD 및 VS의 제거율은 각각 90% 이상 유지되었다. 비메탄 활성도는 미생물이 기질에 적응함에 따라 반응조에 상관없이 증가하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제14권2호
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• pp.199-203
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• 1986

Wood chip을 support로 충전한 관형발효조에 Saccharomyces formosensis 효모용액을 통과시켜 고정화한 관형발효조에서 연속 발효실험을 수행한 결과 wood chip은 support로서 높은 효모 고정화율을 나타내었다. 관형발효조에서 발효실험시 유량 및 농도의 변화시 정상상태에 도달하는데 약 60시간 소요되었고, 정상상태에서 ethanol수율은 0.473-0.483로서 회분식 발효조 경우보다 높은 값을 나타냈다. 정상상태에서 ethanol생산성 (공간체적 기준)은 ethanol농도 61.4-65.7 g/l 범위에서 24.4-19.1g EtOH/$\ell$.hr를 나타내어 다른 고정화법에 의한 것과 비슷하게 높았다. 관형발효조에서 410시간 연속 발효운전시 오염현상이 없었고 효모생존율은 88-93%로 유지되었다.

• 원예과학기술지
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• 제28권3호
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• pp.507-514
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• 2010

본 연구는 불쾌한 맛과 향으로 인해 식품재료로서의 한계가 있는 천마를 식품재료로써의 이용성을 증대시키기 위해 천마를 발효한 후 일반성분, pH, 항산화 활성, 색도 및 분산성과 용해성 등을 일반 천마분말과 측정 비교 하였다. 또한 일반 및 발효천마분말에 오렌지주스 및 요구르트를 첨가하여 혼합음료를 제조하고 이에 대한 기호도를 조사하였다. 발효천마의 일반 성분분석 결과 탄수화물의 함량은 발효에 의해 감소하였으나, 조지방, 조회분, 조단백, 조섬유에서 일반천마보다 더 많이 함유하고 있었다. pH는 발효천마분말이 일반천마분말보다 알칼리성을 나타내었으며, 발효천마분말은 비타민C 또는 일반천마분말과 유사한 항산화력을 나타내었다. 또한 입자가 클수록 분산성이 높게 나타났으며, 용해성은 60-70mesh의 분말에서 가장 높게 나타났으며, 전체적으로 60-70mesh 입자크기에서 용해성과 분산성이 가장 우수했다. 명도는 일반천마분말이 더 밝은 빛을 띠어 색 선호도에서 높은 평가를 얻었다. 천마의 관능검사 결과 발효천마분말과 혼합음료가 맛, 향, 조직감, 기호도에서 일반 천마분말보다 양호한 결과를 나타냈다. 그 중 발효천마분말과 요구르트 혼합음료의 맛이 가장 높은 선호도를 보였다. 따라서 천마가 발효 되면서 천마특유의 불쾌한 맛이나 냄새가 적어져 전체적인 기호도에서 좋은 결과를 나타냈으며, 성분, 항산화 효과도 천마분말보다 발효천마분말이 우의를 나타내 일반천마분말에 비해 발효천마분말이 식품재료로서의 이용성이 높을 것으로 판단되었다.

• 유기물자원화
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• 제15권3호
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• pp.97-105
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• 2007

본 연구는 유기성 고형폐기물 처리에 적합한 벤치스케일 침출상 반응조를 이용하여 효율적인 산발효 및 수소발효의 거동특성을 살펴보았다. 산발효조는 혐기성 소화슬러지를 식종한 후 희석율 2.0, 3.0, $4.0d^{-1}$로 운전이 되었으며, 수소발효조는 열처리된 소화슬러지를 식종한 후 희석율 2.0, 4.0, $6.0d^{-1}$로 운전이 되었다. 산발효조는 희석율 $3.0d^{-1}$에서 운전되었을 때 최대의 COD 전환율 56.2%가 얻어졌으며 이때 전환된 COD는 모두 유기산으로 전환되었다. 반면에 수소발효조는 산발효조보다 높은 COD 전환율(49.3%)을 보여주지 못했지만, 높은 에너지 수율을 가지고 있을 뿐 아니라 친환경 청정에너지인 수소가스(전체 COD 중 5.1%)를 부산물로 얻을 수 있었다. 그러므로 처리목적에 따라 산발효나 수소발효를 유기성 고형폐기물에 적용할 수 있으며, 이는 혐기성처리 기술의 경제성을 향상시킬 수 있다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제16권5호
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• pp.407-412
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• 1988

트립토판 생산성을 향상시키기 위해 대장균 변이 주인 SB1007로부터 sulfanilamide 내성 균주를 유도하여 SA 3-39-16출 분리하고 이 균주로부터 tyrosine 영양요구주인 TY-90을 개발하였다. 시험관배양시 TY-90균주는 모균주보다 트립토판 생산량이 우수하였으나 발효조 배양시에는 모균주에 비해 낮은 양의 트립토판이 축적되었다. 발효조에서의 생산성 증대를 인해 또 다른 대장균 변이주인 SB2756으로부터 새로운 변이주의 개발을 모색하였다. 먼저 이중 영양요구성 균주인 SB2756의 revertant를 분리하여 그중 2,000mg/$\ell$ 농도의 $\beta$-thenylalanine에 내성을 갖는 TA-40-10을 분리하였고 이 균주로부터 phenylalanine 영향요구주인 TP-4를 개발하였다. 이 TP-4균주는 발효조에서 71시간 배양시 3.7g/$\ell$의 L-tryptophan을 생산하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제48권3호
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• pp.344-357
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• 2020

Streptococcus zooepidemicus 유래의 세포외 고분자물질인 히알루론산(hyaluronic acid) (HA)을 대량 생산하기 위해, 균주 개량, 생산배지 및 배양공정 개발에 관한 연구를 수행하였다. HA 고생산성 변이주를 선별하기 위해 약 99%의 사멸률을 보이는 ethylmethane sulfonate (EMS) 처리조건을 적용해서, 지속적인 random screening 방법으로 고생산성, 고안정성의 변이주들을 선별할 수 있었다. HA를 고농도로 생산하기 위해서는, 이 균주의 생화학 및 배양생리적 특성에 기반한 최적 배지개발이 필수적이라고 판단하여, one-factor-at-a-time (OFAT), full factorial design (FFD), steepest ascent method (SAM) 및 response surface method (RSM) (반응표면분석법)을 순차적으로 적용하여 통계적 배지 최적화 실험을 수행하였다. 최적 배지조성에서 플라스크 배양에 의한 HA 생산성은 5.38 g/l로서, 이전 배지(3.54 g/l)에 비해 약 52% 향상된 생산량을 얻을 수 있었다. 또한 선별된 우량균주와 최적화된 생산배지를 이용하여 5 L 발효조에서 배양공정 최적화 연구를 수행하였다. 이 균주의 생리학적 특성을 고려할 때, HA 생산성을 높이기 위해서는 (배양 중 HA 축적으로 인해 고점도를 띠는) 배양액으로의 충분한 용존산소 공급이 매우 중요한 요인인 것으로 판단되었다. 따라서 용존산소 공급과 밀접하게 관련있는 발효조의 교반시스템(교반 날개 종류, 크기 및 배치 등) 및 교반속도에 대한 최적화 연구를 수행하였다. 그 결과, 교반축 하부에는 Rushton turbine-type, 상부에는 marine-type의 확장된 교반날개(기존 대비 직경 1.3배 확장)가 설치된 경우, 450 rpm에서 강화된 혼합력과 충분한 용존산소 공급으로 인해 HA 생산성이 기존 플라스크 배양 대비 약 1.8배(9.79 vs. 5.38 g/l) 더 높은 것으로 확인되었다. 최종적으로 HA 배양공정의 scale-up 가능성을 확인하기 위해, pilot 규모의 50 L 발효조 배양을 최대 300 rpm의 교반속도에서 수행하였다. 처음으로 시도한 50 L 배양임에도 불구하고, HA 최대 생산성 면에서 볼 때, 5 L 발효조 결과와 거의 동일한 수준(98.5%) (9.11 vs 9.25 g/l)의 생산량을 얻을 수 있었다. 반면 지수기 성장단계인 배양 15시간까지의 50 L 배양의 HA 평균생산속도(r_p)는 0.46 g/l/hr로서 0.62 g/l/hr인 5 L 배양 대비 약 74% 정도에 머무는 것으로 나타났다. 따라서 생산 발효조의 scale-up 시, 생산균주의 전단응력 민감성(shear damage)을 함께 고려하면서, 산소전달계수(k_La)를 기반으로 하는 교반시스템에 대한 체계적인 연구가 진행된다면, HA 생산속도도 증가될 수 있는 긍정적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권12호
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• pp.1231-1238
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• 2008

본 연구에서는 실험실 규모 2상 혐기성 소화를 이용하여 음식물 쓰레기 탈리액의 처리성을 평가하였다. 이를 위해 산발효조의 적정 유입 pH 및 HRT를 도출하고, 산발효조로의 메탄조 유출수 반송 효과, 메탄발효조에서 고형물 내부반송 및 온도의 영향을 파악하였다. 산발효조에서는 유입 pH 6.0, HRT 2일인 조건에서 메탄조 유출수 반송 후 산생성 및 VS 제거효율은 30% 및 40%에서 안정적으로 유지되었다. 유기물 부하 7 g COD/L/d 이하의 조건에서 고형물 내부반송에 의해 중온 및 고온메탄발효조의 유출수 SCOD는 반송 이전보다 낮거나 같은 수준으로 유지되었고 유기물 부하 증가에 따른 비메탄생성량(specific methane production, SMP)의 감소폭이 줄어들었다. 고형물 내부반송 이후 동일한 유기물 부하에서 COD 제거효율과 SMP는 중온메탄발효조가 고온보다 우수하였으며 이는 중온메탄발효조의 MLVSS 농도가 고온보다 높기 때문인 것으로 판단되었다. 따라서 고온산발효-중온메탄발효로 구성된 시스템이 고온산발효-고온메탄발효보다 COD 제거와 메탄발생면에서 우수한 것으로 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제24권3호
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• pp.303-311
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• 2009

Bi-staged pH process 하의 jar fermenter system에서 영지의 액체배양 시 효율적인 균사체 및 세포의 다당 생산을 위한 용존산소의 영향을 조사하고, 산소이동용량계수와 발효조 조작변수와의 상관관계를 해석하여 scale up의 조건을 검토, 확립하였다. 교반속도에 따른 용존산소의 농도변화를 살펴본 결과, hi-staged pH process에서 배양 $2{\sim}4$일에 용존 산소의 급격한 감소를 보였으나 용존 산소의 제한은 일어나지 않고, 다시 증가하는 경향을 보였으며, 교반속도가 증가할수록 감소 폭과 깊이는 증가하는 경향을 보였다. 다당 생성은 대수 증식기 이후의 용존 산소농도가 $40{\sim}80%$ 범위일 때 가장 높았으며, 이 보다 낮거나 높은 경우 다당의 생성은 저해되었다. 교반 및 통기에 따른 산소이동용량계수 ($k_La$)와 통기속도 (Vs), 교반속도 (N) 및 impeller 지름 (Di)의 자료로부터 중회귀분석한 결과, 이들 사이의 관계는 다음 식으로 표현할 수 있었다. $$k_La=0.555{\times}Vs^{0.42}{\times}(N^3{\times}Di^2)^{0.33}\;(R^2=0.925,\;p<0.05)$$ 2.6 L 발효조의 경우, 15.43 g/L의 최대 다당 생산량은 400 rpm 및 1 vvm에서 얻어졌으며, 2.6 L 발효조의 최적 산소이동용량계수 값을 적용한 20 및 75 L 발효조에서의 scale up 시험 결과는 서로 잘 일치하였다. 최대의 다당생성을 위한 산소전달계수의 감은 $85.4{\pm}26.70\;h^{-1}$이었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.56-66
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• 2021

본 연구에서는 가축분뇨 처리시설의 호기성 액비화 과정에서 발생하는 열을 회수하기 위한 폐열회수 시스템을 고안하여 시스템을 구성하는 요소 장치의 성능을 분석하였다. 또한, 회수된 열의 활용 가능성을 확인하였다. 실험 설정을 위해 가축분뇨 처리시설의 액비 발효조에서 발생하는 발효열을 확인하였다. 호기성 액비화를 위한 발효조의 온도가 균일성을 나타낸 특성과 34.5 ~ 43.9 ℃의 범위에서 운영되는 점을 고려하여 실험 온도 수준을 35, 40, 45 ℃로 설정하였다. PE 및 STS 파이프로 구성된 복합열교환기는 53.5, 65.6, 74.4 MJ/h 열에너지를 회수하고, 5 RT 용량의 히트펌프는 95.6, 96.1, 98.9 MJ/h 열에너지를 축열 하였으며, 이때 히트펌프의 난방성능계수는 4.53, 4.62, 4.65이었다. 발효조의 온도를 45 ℃로 가정한 열교환기의 최대 온수 생산능력을 급탕량 산정 방법으로 비교했을 때 56 360 kcal/day의 에너지 공급량을 확인하였다. 축열조와 연계된 FCU의 온풍 난방능력은 20.8 MJ/h, 에너지 이용효율은 96.1 %였다. FCU의 온풍으로 퇴비를 건조하였을 때 초기함수율 50.5 %에서 건조 후 함수율 45.8 %로 4.7 % 감소함을 확인할 수 있었다.