• 한국환경과학회지
• /
• 제16권10호
• /
• pp.1203-1208
• /
• 2007

Feathers are produced in huge quantities as a waste product at commercial poultry processing plants. Since feathers are almost pure keratin protein, feather wastes represent an alternative to more expensive dietary ingredients for animal feedstuffs. Generally they become feather meal used as animal feed after undergoing physical and chemical treatments. These processes require significant energy and also cause environmental pollutions. Therefore, biodegradation of feather by microorganisms represents an alternative method to prevent environment contamination. The aim of this study was to investigate cultural conditions affecting keratinolytic protease production by Bacillus pumilus RS7. We also assessed the nutritive value of microbial and alkaline feather hydrolysates, The composition of optimal medium for the keratinolytic protease was fructose 0.05%, yeast extract 0.3%, NaCl 0.05%, K2HPO4 0.03%, KH2PO4 0.04% and MgCl2 6H2O 0.01%, respectively. The optimal temperature and initial pH was $30^{\circ}C$ and 9.0, respectively. The keratinolytic protease production under optimal condition reached a maximum after 18 h of cultivation. Total amino acid content of feather hydrolysates treated by NaOH and B. pumilius RS7 was $113.8\;{\mu}g/ml$ and $504.9\;{\mu}g/ml$, respectively. Essential amino acid content of feather hydrolysates treated by NaOH and B. pumilius RS7 was $47.2\;{\mu}g/ml$ and $334.0\;{\mu}g/ml$, respectively. Thus, feather hydrolysates have the potential for utilization as an ingredient in animal feed.

• 청정기술
• /
• 제29권3호
• /
• pp.163-171
• /
• 2023

최근 탄소중립을 위한 청정에너지로 주목받고 있는 수소는 기존에 화석연료의 수증기 개질 반응을 통한 생산에 의존해왔다. 하지만, 이산화탄소의 방출로 인한 한계가 있어 바이오매스 유래 바이오오일의 수증기 개질 반응이 대안으로 제안되고 있다. 바이오오일의 큰 분자량과 다양한 작용기를 가진 탄화수소들이 섞여 있는 복잡성으로 인해 Ni/Al₂O₃ 개질 촉매의 비활성화되는 문제가 발생해 니켈계 촉매의 개선이 필요하다. 본 총설에서는 바이오오일의 수증기 개질 반응에 이용되는 니켈계 촉매의 개선을 활성상, 담체 및 조촉매의 관점에서 정리했다. 활성상은 고분자의 탄화수소들의 C-C, C-H 결합을 끊어 분해 및 전환하고, 귀금속 및 전이금속이 활용될 수 있다. 담체 및 조촉매는 격자산소를 이용하거나 산점을 억제해 촉매의 비활성화의 주요원인인 탄소 침적을 억제하는 방식으로 촉매를 개선할 수 있다. 바이오오일에 기반한 청정수소 생산에 있어 우수한 성능의 개질 촉매 개발은 중요한 역할을 할 것이다.

• 한국잡초학회지
• /
• 제30권4호
• /
• pp.340-360
• /
• 2010

이제 바야흐로 21세기 탈석유 시대에 대비하기 위해서는 범국가적 차원의 새로운 산업전략이 필요하게 되었다. "바이오리파이너리"란 원유로부터 각종 화학제품을 생산하는 기존의 기술과 달리 석유대신 나무나 볏짚 등과 같은 식물을 원료로 해서 바이오화학제품이나 바이오연료 등을 생산하는 기술을 총칭한다. 바이오리파이너리를 통한 바이오매스 기반의 화학산업은 석유로부터 생성되는 많은 역기능적인 문제점들을 해결할 수 있다. 바이오리파이너리 기술을 이용해서 생산할 수 있는 제품을 특성별로 분류하면, 바이오 연료, 대체원료, 특수 기능물질, 바이오폴리머 등이 있으며, 이러한 공정기술 개발이 미래지속 성장 화학기술의 중심기술이 될 것이다. 바이오 연료에는 에탄올, 디젤, 수소 등이 있고, 대체원료(chemical feedstock)로서는 글리세롤, 젖산, 아세톤, 부탄올, 프로피온산, 부틸산, 부탄디올, 프로판디올, 구연산, 숙신산, 각종 아미노산 등이 해당된다. 특수기능물질 중에는 항생제, 다당류, 미생물농약, 생리활성물질 등과 각종 생촉매 전환반응 생산제품, 바이오 식품소재 등이 있고, 바이오 폴리머는 미생물 대사산물 유기산을 원료로 하는 고분자와 미생물이 직접 생산하는 바이오 폴리머 등이 있다. 이러한 공정기술 개발이 미래 지속 성장 화학기술의 중심기술이 될 것이며, 공정기술 중에서 가장 핵심이 되는 것은 충분한 양의 바이오매스 확보 및 생화학적/열화학적 전환기술이다. 바이오매스 확보를 위하여 환경적응성이 큰 잡초의 이용이 기대된다. 바이오리파이너리는 농업으로 시작되며, 농업과 화학산업의 다리역할을 하는 기술이 바로 바이오리파이너리인 것이다.

• 미생물학회지
• /
• 제48권3호
• /
• pp.192-199
• /
• 2012

미세조류는 광합성을 통하여 바이오디젤과 같은 부가가치상품을 생산할 수 있으며, 미세조류를 이용한 생명공학 기술이 주목 받고 있다. 그러나 질소원과 탄소원은 미세조류 배양 비용을 높여 충분한 바이오매스 생산에 제한요소가 되고 있다. 미세조류를 배양하는데 도시하수를 이용하는 것은 생산단가를 낮추는 좋은 대안이 될 수 있으며, 본 연구에서는 옥외 수질정화 배양 시스템(mini raceway open pond)을 이용하여 적용했다. 실험에 사용한 도시하수는 하수종말처리장의 1차 침전지를 거친 유입수를 이용하였으며, 토착 미세조류를 mini raceway open pond에서 배양하였다. 체류시간 6일의 운전 후 TN, TP, COD-$_{Mn}$, $NH_3$-N의 평균 제거 효율은 80.18%, 63.56%, 76.34%, 96.74%로 각각 나타났다. 18S rRNA gene 분석결과 녹조류인 Chlorella, Scenedesmus가 우점하였으며, 16S rRNA gene 분석결과 Rhodobacter, Luteimonas, Agrobacterium, Thauera, Porphyrobacte의 5종의 bacteria가 동정되었다. 이러한 결과를 통하여 미세조류를 이용한 호기성 처리나 과도한 발전비용 없이 효과적인 하수처리를 할 수 있는 가능성을 확인하였다. 그리고 도시하수는 미세조류 배양에 필요한 탄소원과 질소원을 제공할 수 있으며 미세조류 바이오매스는 상업적 목적으로 이용될 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제32권4호
• /
• pp.262-272
• /
• 2020

지금까지 연안에서 발생하는 쇄파에 대한 연구는 지속적으로 수행되었으며, 그에 따른 많은 실험자료가 축적되어 왔다. 또한, 다양한 실험자료로부터 공학적인 적용을 위한 쇄파 정보를 정량적으로 예측하기 위하여 회귀분석에 기반한 다양한 경험식이 제안되었다. 그러나 쇄파는 내재하고 있는 변동성이 있으므로 선형 회귀분석과 같은 선형적 통계접근 방법에는 한계가 있다. 본 연구에서는 쇄파파고 및 쇄파수심을 예측하기 위하여 기계학습 중 하나인 신경망을 사용하는 비선형 방법을 제안하였다. 신경망은 구글에서 배포하고 있는 머신러닝 오픈소스 플랫폼인 텐서플로(Tensorflow)를 이용하여 구축하였다. 신경망 모델은 수집된 실험자료를 무작위로 선택하여 학습하였으며, 학습에 이용하지 않은 자료를 사용하여 학습된 신경망을 평가하였다. 학습된 신경망에 의해 예측된 쇄파파고와 쇄파수심에 대한 예측결과는 기존의 경험식에 의한 계산결과에 비해 높은 예측성능을 보였으며, 이는 충분히 학습된 신경망은 쇄파파고 및 수심을 예측하기 위한 유용한 도구로 사용될 수 있음을 보여준다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제6권3호
• /
• pp.119-125
• /
• 2003

소형루프 전자탐사법은 다양한 현장에 성공적으로 적용되어온 효과적인 물리탐사법으로 특히 천부 지반조사나 환경오염대의 조사에 널리 사용되고 있다. 일반적으로 저유도상수(low induction number)대역에서 수행되는 소형루프 전자탐사에서는 주로 기하학적 수직탐사(geometric sounding)이 사용되어 왔으나, 근자에 이르러 정확한 2차장의 측정이 가능한 일체형의 다중 주파수 소형루프 전자탐사장비가 개발되면서, 주파수 수직탐사(frequency sounding)이 시도되고 있다. 본 논문에서는 간단한 2층구조에 대하여 수평루프 전자탐사 모델링을 수행하였다. 분석 결과 동상성분의 경우에는 주파수 수직탐사이 가능하지만, 이상성분의 경우에는 기하학적 수직탐사가 효과적인 것으로 확인되었다. 그러나 동상성분의 경우 신호의 크기가 이상성분에 비하여 미약하므로 국내에서와 같이 전기전도도가 낮고 전자기적 잡음 수준이 높은 지역에서는 적용이 곤란하다. 따라서 본 논문에서는 이상성분이 신호의 크기가 커 안정적 자료획득이 가능하며, 두 개의 주파수에 측정된 이상성분의 차가 동상성분과 같은 거동특성을 보인다는 점에 착안하여, 기존의 방법과는 다른 주파수 수직탐사 방법을 제시하고자 하였다. 또한 지하의 전기전도도를 비교적 잘 반영하는 겉보기 전도도를 정의하였다.

• 적정기술학회지
• /
• 제5권2호
• /
• pp.91-96
• /
• 2019

바이오디젤을 농작물보다 미세조류에서 생산할 때 여러 가지 장점이 있다. 미세조류는 적은 공간에서도 배양이 가능하며 지방 함유량이 높아 생산량이 매우 높다. 그러나 아직까지는 생산 공정 비용이 높다는 문제점을 가지고 있다. 미세조류에서 바이오디젤을 생산하는 공정에 필요한 비용 중 미세조류 배양액에 첨가되는 당이 차지하는 비중이 높다. 본 연구에서는 바이오디젤 생산용 Chlorella protothecoides의 배양액에 첨가될 당을 농업부산물 배추로부터 생산하는 공정을 연구 개발하였다. 먼저 리그노셀룰로우스 바이오매스를 이용하기 위해서 분쇄된 배추에 H₂SO₄로 처리하였을 때 0.5%가 가장 당 생산량이 많았지만 다음 단계에서 효소의 활성을 저해하였기 때문에 0.25% H₂SO₄ 용액을 50℃에서 24시간 처리하는 것이 가장 적절한 조건임을 알 수 있었다. 셀룰로스를 분해하기 위하여 Trichoderma harzianum균주를 배양하여 배양액에 분비된 셀룰로스 분해효소(cellulases)를 사용하였다. T. harzianum 배양 조건은 28℃/pH 7/130 rpm에서 5일간 배양으로 최적화하였다. H₂SO₄ 용액으로 전처리 된 배추는 T. harzianum 배양액을 효소 활성도 0.24 FPU/ml로 희석하여 45℃/pH 5/130 rpm 조건에서 약 3일동안 처리하였을 때 가장 효율적인 당 생산량을 이룰 수 있었다. 다른 농업부산물을 같은 공정 과정으로 처리하였을 때 배추가 가장 높은 당 생산률을 나타내어 활용도면에서 우수하다고 여겨진다. 배추의 수분함유량이 최대(95%)인 갓 폐기된 배추 잎의 경우 가장 당의 생산량이 많아서 가능한 빨리 처리하는 것이 바람직하였다. 지속 가능한 바이오디젤 생산을 위하여 미세조류를 배양할 때 본 연구에서 최적화한 조건에 따라 농업부산물 배추를 처리함으로써 비용 절감을 이룰 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제43권3호
• /
• pp.236-240
• /
• 2015

초고온성 고세균 Thermococcus onnurineus NA1은 개미산, 일산화탄소, 또는 전분 등을 이용해서 수소를 생산하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 T. onnurineus NA1의 고정화 세포를 이용한 수소생산을 고찰하였다. 고정화 실험결과, T. onnurineus NA1은 표면에 아민기가 코팅된 규조토 담체에 정전기적 인력에 의해 효과적으로 고정화되었고, 1 g의 담체에 고정화 될 수 있는 최대 세포의 양은 71.7 mg-dcw로 확인되었다. 고정화 세포를 이용한 세 번의 반복회분식 배양을 통해 개미산으로부터 수소생산 특성을 고찰하였고, 그 결과 배양이 반복됨에 따라 고정화 세포 농도의 증가에 기인하여 초기수소생산속도가 2.3 에서 4.0 mmol l⁻¹ h⁻¹로 상당량 증가됨이 관찰되었다. 따라서, T. onnurineus NA1의 고정화세포 시스템은 수소생산을 위한 좋은 대안이 될 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구는 초고온성 고세균의 고정화세포를 수소생산에 적용한 첫 번째 사례이다.

• 한국가스학회지
• /
• 제14권3호
• /
• pp.41-45
• /
• 2010

DME(Dimethyl Ether)는 물리적 성질이 LPG와 유사하여 청정하면서 LPG와 잘 섞이고, 세탄가가 디젤연료와 유사하여 디젤을 대체할 수 있는 환경 친화적인 차세대 대체에너지이다. DME는 천연가스, CBM, biomass 등 다양한 원료로부터 제조할 수 있으며 탄소-탄소 직접결합이 없어 연소시 배기가스중에 검댕이나 황산화물이 없다. 한국가스공사에서 개발한 DME 공정은 크게 4개의 section으로 구분할 수 있다. 먼저 합성가스를 제조하는 syngas section 에서는 다양한 합성가스 비율을 제조할 수 있다. 이것은 tri-reforming을 완성하는 과정에서 합성가스 비율을 약 4.0~1.0의 범위로 조절할 수 있다. 두 번째로 $CO_2$ removal section에서 제거되는 $CO_2$는 약 92~99%로서 DME 합성반응기로 유입되는 $CO_2$의 최대 농도는 8%를 넘지 않아야 한다. 세 번째로 DME synthesis section에서 DME 합성 반응기의 반응온도는 높을수록 활성이 좋지만 촉매의 장기 활성을 위해서는 적정한 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 마지막으로 DME purification section에서는 99.5%이상의 고순도의 DME를 정제할 수 있다.

• 미생물학회지
• /
• 제48권2호
• /
• pp.125-133
• /
• 2012

혐기성 소화는 음식물 쓰레기와 같은 폐기물로부터 재생 가능한 에너지원으로 메탄을 생성하는 공정이다. 본 연구에서는 음식물 쓰레기와 폐수를 동시에 처리하는 3단계 메탄생산 공정을 이용한 혐기성 소화공정의 bacteria와 archaea 군집 변화를 조사하였다. 3단계 메탄생산 공정은 음식물 쓰레기 및 폐수를 메탄과 이산화탄소로 전환하는 반혐기성 가수분해/산생성, 혐기성 산생성과 혐기성 메탄생성조로 구성되어있으며, 16 rRNA 유전자 라이브러리의 염기서열 분석과 정량 PCR 등의 분자생물학적 방법으로 주요 미생물 군집을 조사하였다. 메탄생산 공정의 주요 미생물 군집은 VFA-산화 박테리아와 Methanoculleus 속에 속하는 hydrogenotrophic methanogen의 두 종(species)이었다. 또한, 소수의 Picrophilaceae 과(Thermoplasmatales 목)의 archaea도 확인하였다. 음식물을 이용한 3단계 메탄생산 공정은 acetogenesis를 기반으로 하는 고전적 메탄생성 공정과 달리 주로 hydrogenotrophic methanogen의 분해 경로에 의해 이루어 짐을 알 수 있다. 이들 균주의 우점은 중온 소화공정, 중성 pH, 높은 암모니아 농도, 짧은 HRT, Tepidanaerobacter 속 등과 같은 VFA 산화세균과의 상호작용 등에서 기인한 것으로 생각된다.