• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권4호
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• pp.441-446
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• 2018

초본계 바이오매스는 목본계 바이오매스에 비해 구조가 견고하지 않아 화학적 전환이 용이하다. 하지만 당질계 바이오매스에 비해 리그닌이 많아 전처리가 필수적으로 요구된다. 오르가노솔브는 리그닌과 같은 효소당화에 저해가 되는 물질을 분별하기 쉬우며 특히 에탄올과 같은 낮은 분자량의 용매는 증류를 통해 재사용이 용이하다는 장점이 있다. 한편 침출식 전처리 공정은 기존의 회분식 공정에서 문제점으로 언급되었던 분별된 성분들의 재결합 현상을 방지할 수 있고 고-액 분리가 용이하다는 장점이 있으며, 향후 스케일업에도 유리하다. 아직까지는 바이오알코올 생산 공정 중 전처리 과정에서 소모되는 에너지 비용이 크기 때문에 본 연구의 전처리에서는 촉매 없이 에탄올만을 이용해 부가공정의 발생을 줄이려고 했다. 침출식 전처리는 $150{\sim}190^{\circ}C$에서 30~99.5 wt% 에탄올을 이용하여 20~60분 동안 수행되었다. 높은 반응온도와 긴 반응시간은 에너지 소모가 크기 때문에 물리적 전처리 방법과의 연계를 적용하여 에너지 저감의 가능성을 알아보았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권1호
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• pp.18-24
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• 2012

최근의 식량자원과 충돌의 우려가 있는 전분질계 에탄올 생산에 문제점이 대두되고 있고, 기존의 화석에너지를 대신할 새로운 재생가능 에너지개발에 대한 요구가 지속적으로 증가하면서 새로운 에너지 자원으로서 셀룰로오즈 계열 바이오매스가 지속적인 주목을 받고 있다. 하지만 지난 수십 년 간의 연구에도 불구하고 셀룰로오직 에탄올이 가격 경쟁력을 가지지 못하는 이유는 셀룰로오스 계열 바이오매스의 구성성분인 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌의 분리과정이 어렵고, 전처리 과정 중 생산되는 부산물질에 의한 당화 및 발효율이 낮다는 점과, 당화를 위해 다량의 효소가 필요하고 가격이 비싸다는 점이다. 바이오 에탄올 생산을 위한 전처리 공정 기술을 상용화 단계까지 효율적이고, 경제적으로 구축하기 위해서는 경제성이 확보되고 원천 기술 적용이 가능한 바이오매스의 선정과 더불어 기존 기술들의 문제점을 파악, 극복하면서 전체 생산 수율을 높이는 동시에 에너지 저감형태의 새로운 전처리 공정 기술 개발이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 문제 점을 해결하기 위해 이전부터 많은 연구가 이루어진 농업 부산물 계열의 볏짚과 그 특성이 비슷할 것으로 보이는 보릿짚을 바이오매스로 선택하여 보편적으로 이용되고 있는 염기 전처리를 적용하여 그 특성에 대하여 파악해 보고자 하였다. 보릿짚은 볏짚과 비교하였을 때 셀룰로오스와 리그닌의 함량이 각각 41.60%와 17.56%로 그 함량이 비슷하게 나타났고 가축 사료로 사용되고 있는 볏짚에 비해 수급단가 또한 상대적으로 낮아 매우 경제적인 바이오매스로 보여진다. 보릿짚을 이용한 암모니아 침지 반응을 통한 볏짚과의 비교에서는 암모니아 농도; 15%, 반응온도; $60^{\circ}C$ 반응시간; 24hr의 조건에서 전처리 후 리그닌 제거율 29.09%, 가수분해도 64.78%(16.01 g/L), 에탄올 수율 56.50%(8.65 g/L)로 나타나 볏짚에 비해 그 효과가 낮은 것으로 나타났지만 암모니아에 의한 전처리에 상당한 효과가 있는 것으로 보여진다. NaOH 침지 반응은 NaOH 농도; 2%, 반응온도; $85^{\circ}C$, 반응시간; 1hr 동안 반응하여 볏짚과 암모니아 침지 반응에 대한 비교를 통해 그 특성을 파악하였다. NaOH 침지 반응 후 보릿짚의 상대적인 리그닌 제거율; 24.15%, 가수분해도; 58.40%(15.39 g/L), 에탄올 수율 52.56%(8.35 g/L)의 결과를 얻어, 보릿짚이 암모니아를 이용한 전처리와 NaOH를 이용한 전처리 즉 염기 용매를 이용한 전처리에 있어 효과적인 리그닌 제거가 가능한 것으로 결론 지을 수 있고 본 연구 결과를 바탕으로 차 후 NaOH와 암모니아 침지 반응 및 침출 반응의 최적화 연구를 통해 각 전처리의 최적화 조건을 설정할 수 있을 것으로 보인다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.443-447
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• 2016

미세조류 세포벽은 셀룰로오스가 주요 구성성분으로 리그닌을 포함하지 않아 낮은 온도의 전처리 조건에서도 효과적으로 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 분해가 가능하다. 차세대 바이오매스로 주목 받는 미세조류(Tetraselmis KCTC 12236BP)로부터 $120^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도 조건에서 열수전처리를 이용한 발효당 생산 증대를 위해 공정조건을 최적화하였다. 주요 공정조건인 추출온도, 황산농도와 추출시간에 따른 당화율 변화를 확인하였을 때, 온도와 황산농도가 글루코오스 생산에 큰 영향을 컸으며 당화율이 비례하여 증가하는 경향을 보였다. 경제성을 고려한 열수전처리 최적조건은 $120^{\circ}C$, 2 mol 황산, 40분으로 95.9%의 당화율을 얻을 수 있었다. 탈지미세조류의 황산 열수전처리와 효소당화를 비교했을 때, 황산 열수전처리의 당화율이 2.1배 이상 높고 전처리 시간이 짧아 황산 열수전처리가 효소당화에 비해 효과적인 공정임을 확인하였다.

• 원예과학기술지
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• 제32권6호
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• pp.827-833
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• 2014

본 연구는 오리엔탈 나리 절화 'Siberia'의 잎 황화에 대한 수송온도와 전처리의 효과를 알아보고자 수행하였다. 나리절화는 5, 10, 15, $25^{\circ}C$에서 5일 동안 수송하였다. $25^{\circ}C$로 수송 시 잎 황화가 심하게 일어났지만 $5^{\circ}C$에서 $15^{\circ}C$로 수송시에는 잎 황화가 크게 감소하였다. Promalin(BA + $GA_{4+7}$) 전처리는 무처리와 비교해 잎 황화를 크게 감소시켰다. Promalin 처리는 수확 후 잎 황화를 완벽하게 예방하였지만 $GA_3$와 Chrysal SVB 처리는 효과적이지 못했다. 잎 황화는 Promalin 분무처리보다 침지처리 시 더 감소되었다. 그리고 Promalin 처리는 나리의 절화 수명을 연장하였다. Promalin 전처리 시 엽록소 형광반응의 최대광량자수율값이 높게 유지되었으며, 특히 엽록소 함량이 크게 증가하였다. 따라서 나리절화 'Siberia'는 $5^{\circ}C$에서 $15^{\circ}C$로 수송하였을 때와 Promalin 침지 전처리 시 잎 황화를 크게 경감하였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제49권3호
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• pp.202-208
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• 2006

전체 참외생산량에서 25%를 차지하는 이상발효 참외는 농가수익과 환경오염의 측면에서 많은 손실을 발생시키고 있으며 이를 해결하기 위해서는 상품성과 가격경쟁력을 갖춘 참외의 가공기술 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 이상발효 참외를 발효식품용 원료로서 사용하기 위한 기본적인 요건이 잘 갖추어진 재료임을 감안하여 참외주 용도로의 이용성을 제고하기 위한 전단계로 정상과와 이상과의 품질을 검정하고 원료처리별 저장성과 착즙방법을 검토하였다. 정상과에 비해 이상발효과는 높은 수분함량과 낮은 탄수화물함량을 나타내었으며, 이는 발효에 의해 당성분이 발효산물로 전환되었기 때문으로 추측된다. 정상과 및 발효과의 온도별 저장기간은 $4^{\circ}C$의 저온상태에서는 각각 25일, 7일이였고 실온상태는 8일, 4일까지 가능하였다. 발효용 참외의 보관방법은 저온$(4^{\circ}C)$에서는 세절 후 구연산을 1.5% 첨가한 상태에서는 30일, 세절 후 플라스틱 필름팩에 밀봉하여 냉동$(-20^{\circ}C)$상태에서는 1년간 저장이 가능하였다.

• 신재생에너지
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• 제6권4호
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• pp.6-14
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• 2010

Pretreatment of cellulosic biomass is necessary before enzymatic saccharification and fermentation. Extrusion is a well established process in food industries and it can be used as a physicochemical treatment method for cellulosic biomass. Aqueous ammonia soaking treatment at mild temperatures ranging from 60 to $80^{\circ}C$ for longer reaction times has been used to preserve most of the cellulose and hemicellulose in the biomass. The objective of this study was to evaluate the effect of extrusion treatment on aqueous ammonia soaking method. Extrusion was performed with miscanthus sample conditioned to 2mm of particle size and 20% of moisture content at $200^{\circ}C$ of barrel temperature and 175rpm of screw speed. And then aqueous ammonia soaking was performed with 15%(w/w) ammonia solution at $60^{\circ}C$ for 1, 2, 4, 8, 12 hours on the extruded and raw miscanthus samples respectively. In the combined extrusion-soaking treatment, most compositions removal occurred within 1~2 hours and on a basis of 1 hour soaking treatment values, cellulose was recovered about 85% and other compositions, including hemicellulose, are removed about 50% from extruded miscanthus sample. The combined extrusion-soaking treated and soaking only treated samples were subjected to enzymatic hydrolysis using cellulase and ${\beta}$-glucosidase. The enzymatic digestibility value of combined extrusion-2 hours soaking treated sample was comparable to 12 hours soaking only treated sample. It means that extrusion treatment can shorten the conventional long reaction time of aqueous ammonia soaking. The findings suggest that the combination of extrusion and soaking is a promising pretreatment method to solve both problems for no lignin removal of extrusion and long reaction time of aqueous ammonia soaking.

• 자원리싸이클링
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• 제24권2호
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• pp.46-54
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• 2015

본 연구는 하수처리장에서 발생되는 생슬러지와 잉여슬러지를 대상으로 열적가용화 공정의 적용성을 평가하였다. 열적가용화 효율 및 특성평가는 각 슬러지를 대상으로 $100{\sim}220^{\circ}C$ 온도범위에서 30분간 전처리를 수행한 후 실시되었다. 그 결과, 가용화 온도가 상승함에 따라 $SCOD_{Cr}$, $NH_4{^+}$, VFAs 농도가 증가하는 경향을 확인할 수 있었다. 또한 COD 가용화효율 평가 결과, 온도 상승에 비례하는 경향이 나타나 열적가용화에 의해 가수분해 및 산발표 단계를 촉진시킨 것으로 판단된다. BMP (Biochemical Methane Potential) 실험을 통해 생슬러지의 경우 $220^{\circ}C$에서 가장 높은 biogas 생산량을 보여주었으나, 증가율은 5.6%로 열적가용화에 의한 효과가 미미한 것으로 나타났다. 반면 잉여슬러지의 경우 최대 38.8% ( $180^{\circ}C$) 증가하여, 열적가용화 공정은 잉여슬러지에 대한 적용성이 더욱 우수한 것으로 나타났다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제32권1호
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• pp.37-44
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• 2005

고추의 나출 소포자로부터 배를 유기하는데 최적인 조건을 확립하기 위하여 micro-blender를 사용하여 소포자들을 나출한 후 NLN 배지에 배양하였으며 $32^{\circ}C$의 고온처리 기간, 전처리 배지내 2-hydroxynicotinic acid의 첨가, 그리고 약과 소포자의 공동전처리가 소포자배의 발생에 미치는 영향을 조사하였다. 나출 소포자들을 기아배지에서 고온처리 한 후 NLN 배지에 배양하였을 때 다수의 배가 발생하였다. 배양 3주 후부터 구형 및 어뢰형배가 관찰되었는데 이때 배의 발생은 비동조적으로 일어났다. 배양4주가 되면 구형과 어뢰형배 이외에 자엽배들이 발생하였다. 발생한 배들 중자엽배늘은 $2\%$ sucrose가 첨가되고 생장조절물질은 첨가되지 않은 B5 고체배지로 옮겼을 때 정상인 유식물들로 발달하였다. 고온처리 기간이 $1\~2$일로 짧은 경우 소포자배의 발생은 높았으나 대부분이 발달초기의 구형 또는 심장형배이었으며 자엽배의 발생은 매우 드물었다. 고온처리 3일 이상에서는 배의 발생은 크게 감소하였으나 자엽배가 다수 발생하였다. Inducer chemical로 알려진 2-hydroxynicotinic acid를 약전처리배지에 첨가하였을 때 배의 발생은 다소 높았으나 발달은 오히려 억제되어 대부분이 구형 또는 심장형이었다. 소포자 전처리시 약을 첨가한 경우 배의 발생이나 발달 모두 억제되었다. 본 연구결과 고추의 나출 소포자로부터 다수의 배를 획득하였고 식물체를 재분화 시키는데 처음으로 성공하였다. 이와 같은 소포자 배양시스템은 앞으로 더 많은 배를 생산할 수 있는 배양조건이 확립되어야 하지만 homozygous한 배가 반수체의 생산 뿐만아니라 형질 전환과 열성 또는 우성의 돌연변이체 선발에 매우 유용하게 이용될 수 있을 것이다. 비해 $ 0.27\~0.79\;\cal{mg/g}$ F.W.가 높았으며 환기횟수 $0.1 h^{-1}$ 처리구는 광도의 증가에 따른 효과가 나타나지 않았으나 환기횟수 $0.1 h^{-1}$ 처리구는 높은 광도에서 감소하였다. 환기횟수 $4.9 h^{-1}$는 $0.1 h^{-1}$에 비해 잎의 공변세포가 크고 주변 부세포가 잘 발달되어 있었다. 특히 PPF $99\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$에서 환기횟수 $0.1 h^{-1}$는 부세포의 발달이 미흡하고 기공이 많이 열려 있는 상태인 반면 환기횟수 $4.9 h^{-1}$는 부세포가 잘 발달된 잎을 지니고 있었다.:PR30, KB50:PR50, PR100:KB0 처리구의 $1m^2$ 당 개체 수는 각각 16,600개, 6,700개, 4,900개, 3,300개, 12,400개였으며 총직립경 수는 각각 33,200개, 22,800개, 18,000개, 15,000개, 62,000개였다. 개체 수는 KB100:PR0처리구가 가장 높았고, 다음은 PR100:KB0처리구였으며 혼합처리구의 경우는 Kentucky bluegrass 혼합비 율이 높을수록 높았다. 총직립경 수는 PR100:KB0 처리구가 KB100:PR0 처리구보다 오히려 높았으며 혼합 처리구의 경우는 개체수와 비슷한 경향을 보였다. 혼합처리구의 경우 초종별 개체수의 비율은 KB80:PR20는 87:13, KB70:PR30는 78:22, KB50:PR50은 48:52의 비율로 나타났다. 조성시기의 기상과 피복율과의 상관관계 2001년 가을과 2002년 봄의 일일평균기온을 비교하여 보면 가을(9월, 10월, 11월) 3개월간의 일일평균기온은

• KSBB Journal
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• 제28권1호
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• pp.48-53
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• 2013

Pretreatment of wastepaper using aqueous glycerol was investigated to enhance the enzymatic hydrolysis. The effects of four factors (solid/liquid ratio, glycerol concentration, acid concentration, and reaction time) on the dissolution yield, the removal of cellulose, hemicellulose and lignin, and the enzymatic digestibility were examined at $150^{\circ}C$. The 1/8 of solid/liquid was determined to perform the reaction uniformly, and the 93% of glycerol concentration was found to be a minimum concentration to conduct the reaction under atmospheric pressure. Also, it was found that the acid concentration and reaction time were strongly related to the dissolution yield and the removal of cellulose, hemicellulose and lignin, but moderately to the enzymatic digestibility. At an optimum condition of $150^{\circ}C$, 1 h and 1% acid concentration, 56% and 49% of hemicellulose and lignin, respectively, were removed, while only 4% of cellulose was removed. The enzymatic digestibility at this condition was 86%, meaning that 83% of the glucan present in the initial substrate was converted to glucose. Compared to glycerol with ethylene glycol as a pretreatment solvent, glycerol is much cheaper than ethylene glycol, but ethylene glycol is superior to glycerol in delignification.

• Journal of Chest Surgery
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• 제42권6호
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• pp.685-695
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• 2009

배경: 이종조직의 석회화는 기존에 사용된 돼지 판막이나 소 심낭을 이용한 생체 인공조직의 임상 실패의 주된 원인으로 알려져 있다. 최근에 항석회화 효과를 높이고자 기전이 다른 여러 처치를 병합하는 시도들이 보고되고 있다. 본 연구에서는 작용기전이 다른 ethanol, L-lysine, $NaBH_4$을 병합 처리하였을 때 예상되는 상승 효과를 석회화와 조직의 신축력(elasticity)을 통해 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 0.625% Glutaraldehyde ($4^{\circ}C$에서 2일, 상온에서 7일간)고정한 돼지 심낭을 80% Ethanol (상온에서 1일), 혹은 0.1 M L-lysine ($37^{\circ}C$에서 2일), 혹은 0.1 M $NaBH_4$ (상온에서 2일)로 처리 한 후 각각의 두께(thickness)와 장력(tensile strength)을 측정하였다. 각각의 항석회화 처리한 돼지심낭을 생후 3주된 쥐의 피하조직에 이식하고 8주 뒤 칼슘을 정량하고 조직학적 소견을 관찰하였다. 결과: 0.625% glutaraldehyde 고정만 시행한 군($51.2{\pm}8.5$ ug/mg)과 비교하여 80% Ethanol 처리한 군($13.6{\pm}10.0$ ug/mg, p=0.008)과, L-lysine 처리한 군($15.3{\pm}1.0$ ug/mg, p=0.002), 그리고 80% Ethanol과 L-lysine 처리한 군($16.1{\pm}11.1$ ug/mg, p=0.012)은 통계적으로 의미 있게 칼슘의 침착량이 적었지만, $NaBH_4$만 처리한 군($65.7{\pm}61.8$ ug/mg, p=0.653)과 80% Ethanol, L-lysme, $NaBH_4$로 모두 처리한 군($92.9{\pm}58.3$ ug/mg, p=0.288)은 칼슘의 침착량이 더 많았다. 80% Ethanol과 L-lysine으로 처리한 군과 80% Ethanol, L-lysine, $NaBH_4$로 모두 처리한 군의 장력/두께 비율(tensile strength/thickness ratio)은 각각 $7.60{\pm}1.55$, $7.47{\pm}1.85$로 glutaraldehyde 고정만 시행한 군의 $4.75{\pm}1.88$보다 증가되어 있는 경향을 보였다(p=0.76, p=0.33). 결론: Ethanol과 L-lysine을 돼지심낭에 병합처치 하였을 때, Ethanol과 L-lysine을 단독처치 하였을 때와 비교하여, 비슷한 항석회화 효과와 조직의 신축력을 증가시키는 경향을 보였지만 병합처치에 의한 상승효과를 확인하지는 못하였다. $NaBH_4$는 단독처치 혹은 병합처치하였을 때 모두 석회화를 증가시키는 경향을 보였다.