• BMB Reports
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• 제46권12호
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• pp.575-581
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• 2013

Lipid droplet (LD) is a cellular organelle that stores neutral lipids as a source of energy and carbon. However, recent research has emerged that the organelle is involved in lipid synthesis, transportation, and metabolism, as well as mediating cellular protein storage and degradation. With the exception of multi-cellular organisms, some unicellular microorganisms have been observed to contain LDs. The organelle has been isolated and characterized from numerous organisms. Triacylglycerol (TAG) accumulation in LDs can be in excess of 50% of the dry weight in some microorganisms, and a maximum of 87% in some instances. These microorganisms include eukaryotes such as yeast and green algae as well as prokaryotes such as bacteria. Some organisms obtain carbon from $CO_2$ via photosynthesis, while the majority utilizes carbon from various types of biomass. Therefore, high TAG content generated by utilizing waste or cheap biomass, coupled with an efficient conversion rate, present these organisms as bio-tech 'factories' to produce biodiesel. This review summarizes LD research in these organisms and provides useful information for further LD biological research and microorganism biodiesel development.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권2호
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• pp.234-238
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• 2005

Glucose oxidase was immobilized on the carboxylated multi-wall carbon nanotubes (MWNT-COOHs) in the presence of a coulping reagent, 1-ethy1-3-(3-dimethylaminopropy1) carbodiimide. Significant amounts of glucose oxidase were also immobilized on MWNT-COOHs without the coupling reagent. Various conditions for the immobilization of glucose oxidase were optimized. Optimal pH for the maximal activity of the immobilized glucose oxidase shifted to 7 from the optimal pH of 6 for the maximal activity of free enzyme due to the carboxy1 groups on the surface of MWNT-COOHs. An electrode of graphite rod with a diameter of 6 mm was fabricated using the immobilized glucose oxidase. The cyclic voltammetry study of the enzyme electrode revealed that the oxidation of glucose and subsequent transfer of electrons from the oxidation of glucose to the electrode were possible by the immobilized glucose oxidase without a mediator, implying that the enzyme electrode can be utilized for the development of biofuel cells.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.526-532
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• 2016

In this study, we synthesized a mediator immobilized biocatalyst([FCA/GOx]/PEI/CNT) by surface modification using ferrocene carboxylic acid(FCA), and evaluated its performance as anode catalyst for biofuel cell. Through the application of FCA on glucose oxidase (GOx), the free amine groups on the lysine residue of GOx surface reacted with carboxylic acid of FCA and make amide bond between GOx and FCA. As the result of that, the electron transfer of catalyst was increased up to 1.91 times($0.468mA{\cdot}cm^{-2}$) than the catalyst without surface modification (GOx/PEI/CNT), and high maxium power density of $1.79mA{\cdot}cm^{-2}$ was gained.

• Environmental Engineering Research
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• 제23권3호
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• pp.242-249
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• 2018

The use of palm oil and diesel blended with ethanol, known as a microemulsion biofuel, is gaining attention as an attractive renewable fuel for engines that may serve as a replacement for fossil-based fuels. The microemulsion biofuels can be formulated from the mixture of palm oil and diesel as the oil phase; ethanol as the polar phase; methyl oleate as the surfactant; alkanols as the cosurfactants. This study investigates the influence of the three cosurfactants on fuel consumption and exhaust gas emissions in a direct-injection (DI) diesel engine. The microemulsion biofuels along with neat diesel fuel, palm oil-diesel blends, and biodiesel-diesel blends were tested in a DI diesel engine at two engine loads without engine modification. The formulated microemulsion biofuels increased fuel consumption and gradually reduced the nitrogen oxides ($NO_x$) emissions and exhaust gas temperature; however, there was no significant difference in their carbon monoxide (CO) emissions when compared to those of diesel. Varying the carbon chain length of the cosurfactant demonstrated that the octanol-microemulsion fuel emitted lower CO and $NO_x$ emissions than the butanol- and decanol-microemulsion fuels. Thus, the microemulsion biofuels demonstrated competitive advantages as potential fuels for diesel engines because they reduced exhaust emissions.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.804-810
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• 2018

본 논문은 중소 바이오 연료 기업의 공급 사슬 망이 기존 화석연료업체와 경쟁하기 위해, 최소의 비용으로 수요에 대응할 수 있는 공급 계획을 수립할 수 있는방법론을 제안한다. 최소비용으로 공급하기 위해 수요처들 사이의 최적 경로와 공급량을 동시에 고려하여 공급 계획을 수립하였다. 이렇게 수립된 모델의 해를계산하기 위해 진화론적 방법을 이용하였다. 제안된 방법론을 이용할 때 중소기업의 어려움을 고려하여 과도한 투자비의 부담이 큰 상용 소프트웨어 대신 문제고유의 특성을 고려하여 최적 경로를 계산할 수 있다. 서울의 각 지역별로 바이오 연료를 공급하는 사례를 통해 제안된 방법을 수치적으로 설명하였다.

• 청정기술
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• 제29권1호
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• pp.59-70
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• 2023

This study aims to introduce a biowaste processing system that uses spent coffee grounds and implement a real options method to evaluate the proposed process. Energy systems based on eco-friendly fuels lack sufficient data, and thus along with conventional approaches, they lack the techno-economic assessment required for great input qualities. On the other hand, real options analysis can estimate the different costs of options, such as continuing or abandoning a project, by considering uncertainties, which can lead to better decision-making. This study investigated the feasibility of a biowaste processing method using spent coffee grounds to produce biofuel and considered three different valuation models, which were the net present value using discounted cash flow, the Black-Scholes and binomial models. The suggested biowaste processing system consumes 200 kg/h of spent coffee grounds. The system utilizes a tilted-slide pyrolysis reactor integrated with a heat exchanger to warm the air, a combustor to generate a primary heat source, and a series of condensers to harness the biofuel. The result of the net present value is South Korean Won (KRW) -225 million, the result of the binomial model is KRW 172 million, and the result of the Black-Scholes model is KRW 1,301 million. These results reveal that a spent coffee ground-related biowaste processing system is worthy of investment from a real options valuation perspective.

• 에너지공학
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• 제25권1호
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• pp.23-28
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• 2016

미세조류를 이용하여 바이오 연료화 하는 연구가 청정에너지 및 대체에너지 개발에 따라 많이 이루어지고 있다. 미세조류를 바이오 연료로 이용하기 위해서는 미세조류에 대한 배양과 수확, 회수, 추출, 에너지 전환에 이르는 종합적인 기술개발이 필요한데 각 부분 마다 바이오에너지 생산에 필요한 생산 비용이 가격 경쟁력 면에서 아직 문제점이 있다. 현재까지의 기술 개발은 주로 배양에 초점이 맞추어져 있으며 가격 경쟁력을 가지는 저비용의 응집, 수거, 탈수, 건조 및 연료 추출과정을 거치는 연료화 공정의 개발은 매우 미흡한 상태이다. 미세조류의 응집수거는 미세조류가 물과 유사한 밀도로 물에서 분리하기가 어려운 물질이기 때문에 저비용으로 미세조류를 응집하고 수거하는 기술이 필요하다. 미세조류의 응집과 수거를 위해 초음파를 공정에 이용하는 하이브리드 방식의 공정은 기존 공정에 비하여 환경 위해 요소가 거의 없으며 저비용 고효율의 공정으로써 다음 세대의 에너지 공급원 확보를 위해 연구가 필요한 분야이다. 본 연구는 미세조류의 바이오연료로 추출하기 위한 전단계 공정으로 물에 부양된 미세조류를 효과적으로 응집하기 위해 초음파를 조사할 경우에 일어나는 유동과 미세조류 거동에 대한 메카니즘을 수치해석을 통해 규명함으로써 초음파를 이용한 미세조류 응집에 대한 최적 설계의 토대를 정립하는 것을 목적으로 수행하였다.

• Ocean and Polar Research
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• 제34권4호
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• pp.365-384
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• 2012

Microalgae are photosynthetic microorganisms that are highly productive in the presence of basic renewable natural sources (light, $CO_2$, water and nutrients). They can synthesize lipids, carbohydrates and proteins in a small number of days. Subsequently, these carbon-captured products can be processed into both biofuels and valuable co-products. Additionally, microalgae would be an ideal feedstock for replacing land-based food crops with cellular products as high energy density transportation fuels. These microscopic organisms could contribute a significant amount of renewable energy on a global scale. In Korea, microalgae biofuel research was common in the early 1990s. The research activities were unfortunately stopped due to limited governmental funds and low petroleum prices. Interest in algal biofuels in Korea has been growing recently due to an increased concern over oil prices, energy security, greenhouse gas emissions, and the potential for other biofuel feedstock to compete for limited agricultural resources. The high productivity of microalgae suggests that much of the Korean transportation fuel requirements can be met by biofuels at a production cost competitive with the increasing cost of petroleum seen in early 2008. At this time, the development of microlalgal biomass production technology remains in its infancy. This study reviewed microalgae culture systems and biomass production, harvesting, oil extraction, conversion, and technoeconomical bottlenecks. Many technical and economic barriers to using microalgal biofuels need to be overcome before mass production of microalgal-derived fuel substitutes is possible. However, serious efforts to overcome these barriers could become a large-scale commercial reality. Overall, this study provides a brief overview of the past few decades of global microalgal research.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.226-232
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• 2013

부탄올을 생산하는 발효반응기에서는 아세톤, 부탄올 그리고 에탄올을 주로 생산하는 Clostridium acetobutylicum이 사용된다. 본 연구에서는 이 미생물을 이용한 발효공정의 개발을 위하여, Clostridium acetobutylicum ATCC824의 대사망의 동적 모델이 제안되었다. 많은 효소기반의 대사반응들로 구성된 대사망의 복잡성과 대사반응속도식의 비선형적 특성 때문에, 유전 알고리듬과 Levenberg-Marquardt 알고리듬이 결합된 효율적인 최적화 기법을 이용하여 회분식 발효반응기의 실험 결과값으로 58개의 반응속도상수들을 결정하였다. 그리고 이 반응속도상수 결정의 정확도를 제고하기 위하여, 유전자 조작을 통해 특정 대사경로를 차단한 미생물을 이용했을 때의 실험과 초기 글루코스의 농도를 다르게 한 실험들을 수행하여 개발된 대사망의 동적모델을 분석하였다. 결과적으로, 본 연구를 통해서 개발된 대사망 모델의 정확도를 확인하였고, 이를 활용하여 발효반응공정의 생산성 향상을 위한 적절한 클로스트리듐의 개발과 발효반응기의 최적화를 위한 연구에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 청정기술
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• 제17권3호
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• pp.215-224
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• 2011

화석연료 사용에 따른 기후 변화 문제 및 자원 고갈에 대한 염려 때문에 바이오 연료는 그 중에서 가장 바람직한 재생에너지 대안이다. 하지만 대량 생산을 할 수 있는 경제성확보가 없으면 바람직하고 현실적인 대안이라 할 수 없다. 실시간 품질측정 시스템 개발은 바이오연료의 대량생산을 위하여 반드시 필요하다. 바이오 연료 중 바이오에탄올은 ASTM (American Society for Testing & Materials) D4806-10과 같은 품질 규격을 따르며 이에 명시된 평가방법을 대량 생산에 적용하려면 여러 어려움이 뒤따른다. 따라서 본 연구에서는 바이오에탄올 제품 품질 분석의 저가격화와 시간단축 및 생산 공정의 모니터링 실시간화를 해결하기 위해 근적외선 분광분석법과 화학계량학의 부분최소 자승법(Partial Least Squares)을 융합한 실시간 분광 모니터링 시스템을 새롭게 제안하였다. 수종의 전처리와 부분최소자승법을 이용하여 모델링한 결과 스펙트럼의 산란 보정, 노이즈 감소, 검량선의 유지보수 등에서 Savitzky-Golay 전처리가 가장 우수함을 보였다. 본 연구를 통해 실시간으로 품질 측정뿐만 아니라 분광분석 장치로 여러 성분을 동시에 측정 가능함을 보임으로서 비용의 절감도 가능할 것으로 예상된다. 그리고 상관계수 R2이 0.99 이상으로 실험실분석의 대체도 가능함을 보였다.