• 유기물자원화
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• 제20권3호
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• pp.41-51
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• 2012

생물학적 혐기발효를 이용하여 제당폐수로부터 바이오 수소가스의 생산 수율을 알아보고, 이 반응에 관여하는 미생물의 군집양상을 살펴보았다. 제당폐수 내 영양염류($N{\cdot}P$)의 공급함에 따라 수소발생량이 9.53 에서 $26.67m{\ell}$ $H_2/g$ COD로 증가하였다. 혐기발효과정에서 butyric acid, acetic acid, lacticacid, 그리고 propionic acid이 검출되었다. Butyric acid/acetic acid(B/A)비는 제당폐수에 영양염류가 공급됨에 따라 0.50에서 0.92로 증가 하였으며, B/A비가 높을수록 수소생산량이 증가하였다. 제당폐수의 발효과정에서 나타나는 미생물 군집은 Firmicutes문에는 Clostridium 속으로 나타났으며 $\gamma$-Proteobacteria 강에는 Klebsiella 속, Erwinia 속, 그리고 Eenterobacter 속이 검출되었다. 또한 수소 생성이 활성화 되면서 Erwinia 속은 위축되고 Klebsiella 속이 많아지는 것을 알 수 있었다.

• 미생물학회지
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• 제52권2호
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• pp.183-191
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• 2016

유기산을 생산하는 발효미생물을 획득하기 위해 갯벌, 심해, 염전 등의 퇴적토와 해초시료 등의 시료에 대해 methanogen 배지, acetogen 배지, Clostridium용 배지 등을 이용하여 농후 배양을 실시하였다. 총 8개 시료로부터 65주의 혐기성 미생물을 분리하였으며 이 중 신규성이 높거나 활용성이 높다고 알려진 11종에 대해 계통분석, 성장 양식(growth pattern), 유기산 생산 평가 등을 시도하였다. 분석이 수행된 균주 중 Bacteroidia 강에 속하는 1주 외에는 모두 Clostridia 강에 속하였으며 성장속도는 $1.2h^{-1}$ 이상이었다. 분석이 수행된 7종 중 6종은 아세트산을 생성하였으며, 부가적으로 2균주는 부틸산을, 4균주는 개미산을 생산하였다. 또한 MCWD5 균주는 제공된 포도당의 약 40%를 세포외 고분자물질로 전환시키는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 국내 연안해역에서 분리된 신규 혐기성 미생물들은 유기산, 고분자 다당류를 생산하는 등 높은 응용성을 지님을 확인할 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권3호
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• pp.247-259
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• 2015

This study was performed to investigate the application of dark $H_2$ fermentation to two-stage bioprocesses for organic waste treatment and energy production. We reviewed information about the two-stage bioprocesses combining dark $H_2$ fermentation with $CH_4$ fermentation, photo $H_2$ fermentation, microbial fuel cells (MFCs), or microbial electrolysis cells (MECs) by using academic information databases and university libraries. Dark fermentative bacteria use organic waste as the sole source of electrons and energy, converting it into $H_2$. The reactions related to dark $H_2$ fermentation are rapid and do not require sunlight, making them useful for treating organic waste. However, the degradation is not complete and organic acids remain. Thus, dark $H_2$ fermentation should be combined with a post-treatment process, such as $CH_4$ fermentation, photo $H_2$ fermentation, MFCs, or MECs. So far, dark $H_2$ fermentation followed by $CH_4$ fermentation is a promising two-stage bioprocess among them. However, if the problems of manufacturing expenses, operational cost, scale-up, and practical applications will be solved, the two-stage bioprocesses combining dark $H_2$ fermentation with photo $H_2$ fermentation, MFCs, or MECs have also infinite potential in organic waste treatment and energy production. This paper demonstrated the feasibility of two-stage bioprocesses combining dark $H_2$ fermentation as a novel system for organic waste treatment and energy production.

• 유기물자원화
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• 제19권3호
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• pp.73-78
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• 2011

혐기성 수소 발효시 pH는 물질 대사 경로와 수소 생성 미생물의 활성에 직접적으로 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나로 알려져 있다. 본 연구는 음식폐기물로부터 운전 pH에 따른 혐기성 회분식수소 발효의 영향을 평가하기 위해 수행하였다. 5 N KOH 용액을 이용하여 초기 pH는 8.0으로 고정하였으며, 운전 pH는 4.7~7.0으로 유지하였다. 운전 pH가 낮을수록 지체 시간은 단축되는 것으로 나타났으며, 최대 수소 발생량은 낮게 나타났다. 운전 pH 4.7일 경우에는 지체 시간이 47.9 h으로 가장 길게 나타났으나, 최대 수소 발생량은 534.4 mL로 가장 높게 나타났다. 운전 pH가 증가함에 따라 지체 시간과 최대 수소 발생량은 감소하였다. 운전 pH 7.0일 경우에는 지체 시간이 4.2 h으로 나타났으며, 최대 수소 발생량은 213.8 mL로 나타났다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제38권4호
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• pp.362-372
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• 2010

다양한 하 폐수 처리공정 중 혐기성 소화공정은 이산화탄소 배출을 감소시키고 생성되는 메탄을 에너지로서 사용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 혐기성 소화공정의 문제점과 보완점에 대해 살펴보았다. 가수분해과정은 혐기성 소화과정 중 율속단계에 해당하여 소화공정과정을 촉진시키고 바이오가스의 생산을 증가시키기 위하여 다양한 전처리 방법이 개발되어왔다. 현재 혐기성 소화공정을 위한 전처리 방법 중 열처리 방법, 초음파 처리, 기계적 처리방법, 화학적 처리방법 등이 상업적으로 이용되고 있으며, 이들 공정은 슬러지 플록 또는 세포의 파괴를 통해 세포분획물이 생물학적으로 분해될 수 있는 형태로 전환시키는 것을 목적으로 한다. 이러한 과정들 모두는 특정 상황에 따른 장점과 단점을 모두 지니고 있으므로 각 공정과정에 대한 이해와 이를 통한 적용을 통해 특정 슬러지에 적합한 최적의 전처리 공정을 도출해 낼 필요가 있다. 또한 혐기성 소화공정의 효율증대와 경제성 확대를 위한 혐기성 소화공정 개발이 필요하다고 할 수 있다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제43권3호
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• pp.286-290
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• 2015

전국에서 수집한 전통발효 식품으로부터 젖산균을 분리 및 동정하였으며, 그 중에서 8점의 Lactobacillus 속 젖산균을 이용하여 젖산생산능을 평가하였다. 자일로스가 50 g/l 첨가된 MRS 배지를 이용하여 호기 또는 혐기배양을 실시한 결과 L. buchneri MBE909로 명명된 균주가 혐기적인 배양조건에서 가장 우수한 젖산생산량을 나타내었다. 혐기적인 조건에서 젖산생산을 위한 L. buchneri MBE909 균주의 최적 배양온도는 37℃이었으며, 초기 자일로스 농도가 50 g/l일때 젖산생산량(22.3 ± 0.3 g/l)이 가장 우수하였다. 본 연구를 통해 L. buchneri MBE909 균주는 자일로스를 효율적으로 대사하여 젖산을 생성할 수 있다는 것을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권10호
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• pp.672-678
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• 2014

본 연구는 음식물 쓰레기 내 질소농도에 따른 발효과정에서 수소생성 특성과 미생물의 군집변화를 살펴보았다. 음식물 쓰레기 내 질소의 함량이 200 mg/L일 때 가장 높은 수소생산 효율을 보여주었으며, 이 때 수소생산율은 83.43 mL/g dry wt biomass/hr이였다. 질소의 함량이 600 mg/L 이상이 되면 수소생산이 저해되는 것으로 나타났으며 수소생산량과 B/A ratio (Butric acid/Acetic acid)의 비례적 상관관계는 관찰되지 않았다. 16S rDNA의 PCR-DGGE결과 대부분 군집은 Clostridium sp. 미생물로 규명되었으며 수소생성에 기여도가 큰 미생물은 Enterococcus faecium partial, Klebsiella pneumoniae strain ND6, Enterobacter sp. NCCP-231, 그리고 Clostridium algidicarnis strain E107 등으로 판명되었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.321-329
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• 2002

Clostridium butyricum, Lactobacillus amylophillus, Lactobacillus amylovorus, Lactobacillus acidophillus, AI-9 produced hydrogen and /or organic acids using glucose, lactose and starch at the anaerobic culture conditions. Cl. butyricum NCIB 9576 evolved 1,700 ml H2/L-culture broth and accumulated butyric acid, acetic acid, propionic acid and ethanol in its culture broth when lactose was used as a carbon source during 24 hrs of fermentation. L. amylovorus ATCC 33620 accumulated lactic and acetic acids and some reducing sugars when starch was used as a carbon source without hydrogen production. Instead of starch as a carbon source, L. amylovorus ATCC 33620 produced lactic acid from algal biomass during fermentation and the acid-heat or freeze-thaw pretreatment of algal biomass accelerate the lactic acid fermentation.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.11-18
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• 2014

This study was conducted to investigate the effect of thermal pre-treatment on bio-hydrogen from food waste. Two continuous reactors operated and VFAs(volatile fatty acids) production and microbial communities were analyzed. The average hydrogen yield was 0.50 and 0.33mol $H_2/mol$ $hexose_{added}$ in thermally treated food added reactor(R1) and control(R2), respectively. Butyrate concentration was similarly 7,500mg/L in both reactors, but two times higher lactate concentration was observed in R2(3,800mg/L). The results of FISH(fluorescence in situ hybridization) showed that the relative microorganism to hydrogen producing bacteria was 78 and 27% in R1 and R2, respectively.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.410-416
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• 2008

합성 및 두부 제조 폐수로부터 혐기 세균 복합체를 이용하여 수소를 생산하였다. 수소생산 혐기 세균 복합체는 하수처리장 농축 소화조에서 발생하는 슬러지를 $90^{\circ}C$에서 20분간 열처리하여 얻었다. 혐기 세균 복합체는 $37^{\circ}C$ 회분식 운전조건에서 1% (w/v) 포도당 함유 PYG (peptone-yeast extract-glucose) 배지로부터 1.15 L-$H_2$/g-균체건조량의 수소를 생산할 수 있었고, 이때 주요 유기산으로 15 mM acetate와 32 mM butyrate가 생성되었다. 같은 발효조건에서 1.4% 전분과 0.07% 환원당을 포함하는 두부 제조 폐수로부터 1.76 L $H_2$/L-두부제조폐수의 수소를 발생하였다. 이와 같은 결과로 부터 포도당과 두부 제조 폐수로부터 혐기세균 복합체에 의한 수소생산 효율은 각각 1.9과 0.9 mol $H_2$/mol 포도당을 나타내었다. 반연속운전(HRT, 12 시간)시 합성폐수를 이용하여 60일 이상 안정적으로 수소를 생산할 수 있었고, 이 때 혐기 세균 복합체는 1.3-2.0 L $H_2$/L-배양액을 발생하였다. PCR-DGGE(polymer chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis) 분석결과, 반응기 내 세균 복합체의 주요 미생물은 Clostridium 종이었다. 본 연구는 적절한 열처리를 통해 혐기 소화조 슬러지로부터 고활성 수소생산 세균 복합체를 얻을 수 있으며, 이들 세균 복합체를 이용하여 합성 및 두부제조 폐수로부터 효율적인 수소생산이 가능하다는 것을 나타내고 있다.