• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권5호
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• pp.1-6
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• 2019

최근 다양한 생산기술의 발전을 통해 바이오연료의 생산이 크게 증가하였고, 석유와 같은 기존의 화석연료 등과 혼합연료를 만들어 소비를 장려하고 있다. 이와 같은 새로운 연료의 등장은 기존 에너지 시스템으로의 적용에 있어 화재 및 폭발의 위험성을 크게 증가시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 대표적인 바이오연료의 소비형태인 휘발유/에탄올 혼합연료를 사용하는 연소장에서 화재 및 폭발의 위험성을 예측할 수 있는 기법을 제시하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 휘발유/에탄올 혼합기의 자연점화온도를 대상으로 수치해석하였고, 반응표면법을 이용하여 다양한 변수조건에 대해서 예측에 대한 유효성과 효율성을 판단해 보았다. 당량비, 압력, 에탄올 분율 등에 대한 자연 발화온도 변화특성은 전체적으로 에탄올 함량과 압력에 큰 의존도를 보였으며, 에탄올 함량이 줄어들수록 압력에 대한 영향이 줄어들었다. 또한 계산을 통한 실험값과 반응표면법을 통해 얻은 기대값이 매우 잘 일치함을 알 수 있었다. 따라서 연료의 혼합 등 다양한 조건에서 운전하는 연소장에서 자연점화온도를 매우 적은 데이터로서 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권2호
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• pp.271-276
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• 2017

A highly thermostable ${\beta}-(1-4)-glucanase$ (NA23_08975) gene (fig) from Fervidobacterium islandicum AW-1, a native-feather degrading thermophilic eubacterium, was cloned and expressed in Escherichia coli. The recombinant FiG (rFiG) protein showed strong activity toward ${\beta}-{\small{D}}-glucan$ from barley (367.0 IU/mg), galactomannan (174.0 IU/mg), and 4-nitrophenyl-cellobioside (66.1 IU/mg), but relatively weak activity was observed with hydroxyethyl cellulose (5.3 IU/mg), carboxymethyl cellulose (2.4 IU/mg), and xylan from oat spelt (1.4 IU/mg). rFiG exhibited optimal activity at $90^{\circ}C$ and pH 5.0. In addition, this enzyme was extremely thermostable, showing a half-life of 113 h at $85^{\circ}C$. These results indicate that rFiG could be used for hydrolysis of cellulosic and hemicellulosic biomass substrates for biofuel production.

• 대한환경공학회지
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• 제39권1호
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• pp.34-39
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• 2017

현재까지 에너지의 지속적인 요구는 대부분 화석연료에 의해 충족되고 있다. 하지만 화석연료의 한계성과 온실가스 발생 등의 환경문제로 인해 새로운 대체에너지 연구 개발에 대한 관심이 크다. 탈수 하수 슬러지를 연료 에너지로 전환하기 위해 슬러지 촤와 흑연의 두 가지 열수용체를 적용한 경우 마이크로웨이브 열분해 특성을 파악하였다. 두 수용체 모두 열분해 생성물 발생량은 가스, 슬러지 촤 그리고 타르 순으로 생성되었다. 열분해의 경우 생성가스의 주성분은 수소와 메탄이고 일부 경질 탄화수소 등이 포함되었다. 흑연 수용체의 경우 중질타르가 다량 발생되었고, 많은 양의 경질탄화수소가 발생되었다. 이 상의 실험결과로 볼 때 탈수 하수 슬러지의 마이크로웨이브 열분해에 의해 생성된 가스를 연료로 이용이 가능하지만, 가스 중에 함유된 응축성 PAH 타르를 처리해야 한다.

• 펄프종이기술
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• 제44권4호
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• pp.32-42
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• 2012

Wood biomass including forest residues, waste wood, and construction residuals has been widely generated in Korea, but forest biomass from the National Forest Management Operation Project plays a big role in generating wood biomass. Unfortunately the promotion policy of woody energy organized by the Forest Service in Korea concentrates more on demand creation rather than on supply expansion. Therefore, in order to utilize insufficient wood resources effectively, it is greatly required to develop uses for maximizing their added value. In particular, more attention to the use of the second generation biomass has been paid in foreign countries because there is a threshold that the first generation biomass cannot produce enough biofuel without threatening food supplies and biodiversity. In Korea, wood pellets are regarded as the alternative clean fuels to oils and coals that emit green house gases into the atmosphere. However, using wood as pellet raw materials can not be an economic way because the value of wood disappears right after burning in the boiler in spite of its contribution to the decrease of carbon emission. Differently from wood pellets, kraft pulping process using woody biomass produces black liquor as a by-product which can be used to generate electricity, bioenergy and biochemicals through gasification. Thus, it can be more economical to make a torrefaction of lignocellulosic biomass such as low-quality wood and agricultural leftovers as raw materials of pellets.

• 공업화학
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• 제27권2호
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• pp.171-178
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• 2016

세계 각국은 석유자원의 고갈로 인한 고유가, 지구온난화 등의 환경문제를 해결하기 위하여 많은 노력을 하고 있다. 그중 기존 화석연료를 대체할 수 있는 재생 가능한 청정 에너지원으로 바이오 연료가 주목받고 있다. 그러나 기존의 바이오연료 생산기술은 식량자원인 사탕수수, 옥수수 등을 사용하므로 이를 대체하는 기술개발이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 식량자원을 대체할 폐기물의 가스화와 혼합 알코올 합성공정이 연계된 간접 알코올 전환 공정의 기술 경제성 평가를 수행하였다. 국내에서 공급되는 바이오매스 폐기물 자원량을 고려한 2000톤/일 급의 전환 공정에서 매일 533000 L의 연료용 에탄올을 생산한다고 가정하였고 이를 위해 필요한 경제성 자료는 기발표된 자료들로부터 계산되어 경제성 분석에 이용되었다. 경제성 분석은 원금회수기간과 내부수익률(internal rate of return, IRR) 및 순현재가치(Net Present Value, NPV)로 진행되었으며, 원료비용과 초기 투자비, 주요 공정비용 및 에탄올 가격 변화, 운용비용의 민감도 분석을 진행하여 각 항목별 민감도를 고찰하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권8호
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• pp.1123-1133
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• 2021

Biodegradation is the key process involved in natural lignocellulose biotransformation and utilization. Microbial consortia represent promising candidates for applications in lignocellulose conversion strategies for biofuel production; however, cooperation among the enzymes and the labor division of microbes in the microbial consortia remains unclear. In this study, metagenomic analysis was performed to reveal the community structure and extremozyme systems of a lignocellulolytic microbial consortium, TMC7. The taxonomic affiliation of TMC7 metagenome included members of the genera Ruminiclostridium (42.85%), Thermoanaerobacterium (18.41%), Geobacillus (10.44%), unclassified_f__Bacillaceae (7.48%), Aeribacillus (2.65%), Symbiobacterium (2.47%), Desulfotomaculum (2.33%), Caldibacillus (1.56%), Clostridium (1.26%), and others (10.55%). The carbohydrate-active enzyme annotation revealed that TMC7 encoded a broad array of enzymes responsible for cellulose and hemicellulose degradation. Ten glycoside hydrolases (GHs) endoglucanase, 4 GHs exoglucanase, and 6 GHs β-glucosidase were identified for cellulose degradation; 6 GHs endo-β-1,4-xylanase, 9 GHs β-xylosidase, and 3 GHs β-mannanase were identified for degradation of the hemicellulose main chain; 6 GHs arabinofuranosidase, 2 GHs α-mannosidase, 11 GHs galactosidase, 3 GHs α-rhamnosidase, and 4 GHs α-fucosidase were identified as xylan debranching enzymes. Furthermore, by introducing a factor named as the contribution coefficient, we found that Ruminiclostridium and Thermoanaerobacterium may be the dominant contributors, whereas Symbiobacterium and Desulfotomaculum may serve as "sugar cheaters" in lignocellulose degradation by TMC7. Our findings provide mechanistic profiles of an array of enzymes that degrade complex lignocellulosic biomass in the microbial consortium TMC7 and provide a promising approach for studying the potential contribution of microbes in microbial consortia.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권4B호
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• pp.253-259
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• 2012

하수에서 배양된 미세조류인 Chlorella vulgaris AG10032, Ankistrodesmus gracilis SAG278-2, Scenedesmus quadricauda AG10308은 오폐수에서 질소 및 인 제거가 우수하고 높은 지질을 함유하고 있어서, 오폐수에서 바이오연료나 기타 바이오 기반의 자원 회수에 유용한 생물자원이다. 오폐수 환경에는 다양한 인의 농도가 존재하는데, 인의 농도 특히 인 결핍조건에 따른 조류의 지방산 특성에 대한 정보가 매우 제한적이다. 이는 표준 분석방법이 정립되어 있지 않은데 일부 기인한다. 본 연구에서는 미생물의 지방산을 분석하는데 일반적으로 사용되는 무극성 컬럼법과 식물성 지질을 분석하는데 널리 사용되는 극성 WAX-type 컬럼 GC-FID 방법의 미세조류 지방산 분석 성능을 비교 분석하였고, 하수배양 조류에 적용이 보다 적절한 방법을 이용해서 인 결핍에 의한 조류 지방산 생성특성에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과 무극성 컬럼 방법에 비해 극성 WAX-type 컬럼 GC 방법이 $C_{18:3}$ 지방산과 같은 고불포화지방산을 규명하는 분석능력이 우수하였고, 실제 하수배양에서 배양 분리된 미세조류의 지방산 분석에 보다 정확한 결과를 보이었다. 이 WAX-type 컬럼 방법으로 인 결핍 영향을 분석한 결과, 미세조류의 지방산 조성과 생성량은 인의 농도 변화에 크게 영향을 받지 않음을 밝히었다.

• 미생물학회지
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• 제47권1호
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• pp.81-86
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• 2011

Xylanase는 선형복합다당인 ${\beta}$-1,4-xylan을 xylose로 가수분해하는 효소의 한 종류이며, 종이제조공정에 응용되고 미래에 바이오 연료의 생산에 사용 될 수 있다. 동해 심층 퇴적물로부터 신종세균으로 보고된 Paenibacillus donghaensis JH8은 배지중의 xylan을 분해한다고 알려져 있으며, 여기에서는 이 효소의 특성을 조사하였다. 효소는 0.1% xylan 존재에서 최고로 유도되었으며, xylanase의 생산은 초기 대수성장기에 효소를 생산하기 시작하여, 정지기에서 약 55 miliunit에 도달하였다. 세포외성 xylanase의 최적온도와 pH는 각각 $40^{\circ}C$와 pH 6.0이였다. Xylanase의 활성은 $Ca^{2+}$ 및 $Mn^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Al^{3+}$, EDTA의 존재에 의해 억제되었고, $K^+$, $Ag^+$, DTT에 의해 활성화되었다. 이 xylanase는 $40^{\circ}C$에서 120분간 활성을 유지하며 안정하였지만, $60^{\circ}C$에서는 30분에서 거의 모든 활성을 잃어버리는 특성을 보여주었다. 농축된 배양 상등액의 zymography 분석시 42 kDa의 주 밴드와 68과 120 kDa에 두 개의 아주 희미한 밴드를 나타내었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권3호
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• pp.400-407
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• 2016

인삼 유묘 뿌리 주변에서 자라고 있는 단세포 녹색 조류, 클로렐라 불가리스 KNUA027을 순수분리한 후 본 분리균주의 생물공학적 활용 가능성에대해조사를 실시하였다. 가스크로마토그래프/질량분석기를 이용한 분석 결과, 본 균주에는 영양학적으로 중요한 알파 리놀렌산(C_18:3 ω3, 45.8%, 50.8 mg/g) 및 헥사데카트리엔산(C_16:3 ω3, 11.8%, 13.1 mg/g)과 같은 다가불포화지방산이 풍부한 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본 국내 토착 미세조류는 잠재적인 오메가-3 다가불포화지방산 원료가 될 수 있다고 사료된다. 또한, 바이오디젤 생산에 적합한 것으로 알려져 있는 팔미트산(C_16:0, 37.1%, 41.2 mg/g) 역시 본 균주에 의해 주요 지방산 성분으로 생합성 되는 것으로 확인되었다. 근사분석 결과 KNUA027 균주의 휘발성물질 함량은 88.5%였으며, 원소분석 결과 고위발열량은 19.8 MJ/kg으로 나타났다. 본 KNUA027 균주를 이용한 연구결과는 미세조류 기반 바이오연료와 바이오매스 생산을 위한 기초자료 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권2호
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• pp.206-215
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• 2020

Trichoderma reesei is the major filamentous fungus used to produce cellulase and there is huge interest in promoting its ability to produce higher titers of cellulase. Among the many factors affecting cellulase production in T. reesei, the mycelial phenotype is important but seldom studied. Herein, a close homolog of the Neurospora crassa COT1 kinase was discovered in T. reesei and designated TrCOT1, which is of 83.3% amino acid sequence identity. Functional disruption of Trcot1 in T. reesei by RNAi-mediated gene silencing resulted in retarded sporulation on potato dextrose agar and dwarfed colonies on minimal medium agar plates containing glucose, xylan, lactose, xylose, or glycerol as the sole carbon source. The representative mutant strain, SUS2/Trcot1i, also displayed reduced mycelia accumulation but hyperbranching in the MM glucose liquid medium, with hyphal growth unit length values decreased to 73.0 ㎛/tip compared to 239.8 ㎛/tip for the parent strain SUS2. The hyperbranching phenotype led to slightly but significantly increased cellulase secretion from 24 to 72 h in a batch culture. However, the cellulase production per unit of mycelial biomass was much more profoundly improved from 24 to 96 h.