• 생명과학회지
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• 제32권8호
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• pp.659-665
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• 2022

Chlorella vulgaris는 인간과 동물에서 주요한 식품의 원료로 이용되는 수 조류이다. 최근 클로렐라는 어류 양식, 생물연료 및 영양물질과 치료용 단백질의 생산을 위한 이용 가능성과 관련하여 많은 관심을 받고 있다. 최근 본 연구실에서는 빠른 성장, 배양의 용이성, 암 조건에서의 배양성을 특징으로 하는 새로운 C. vulgaris PKVL7422균주를 분리하였으나, 이 균주의 질소 이용에 관련된 유전자에 대하여는 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 cDNA 말단의 신속 증폭과 genome walking을 이용하여 C. vulgaris PKVL7422의 질산환원 효소(nitrate reductase, NR)를 동정하였다. C. vulgaris PKVL7422 NR 유전자는 약 8 kb이며, 18개의 인트론과 877개의 아미노산을 암호화 하는 19개의 엑손으로 되어 있다. 기존의 알려진 NR 단백질과의 비교 분석 결과 C. vulgaris PKVL7422 NR 단백질은 식물의 NR에 존재하는 5개의 도메인과 다수의 비변이성 아미노산 잔기를 가지고 있는 것으로 확인되었으며, 이러한 결과는 조류 NR 유전자의 분자생물학적 구조에 대한 새로운 정보를 제공한다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권3호
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• pp.683-693
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• 2017

지구 온난화, 석유 고갈, 환경 오염에 대한 방안으로 수송부문에서 국제적으로 바이오연료에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 그 중 바이오디젤은 이산화탄소 감소 효과와 인체에 무해하며 세탄가가 높아 석유디젤을 대체할 수 있는 장점을 가지고 있다. 현재 국내 바이오디젤 수요는 지속적으로 증가하고 있으나 원료부족으로 인해 수입의존도가 커지고 있는 상황이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구는 현재 사용되지 않는 음폐유(약 33 % 유리지방산 함유)를 Amberlyst-15촉매를 이용한 에스테르화 반응을 통해 바이오디젤 원료로서 활용가능성을 확인 하였다. 다양한 반응 조건의 영향을 조사하기 위한 실험을 수행한 결과 반응온도 383 K에서 97.62 %의 전환율을 얻었으며, 반응속도는 353 K에서 373 K로 증가 할 때 최대 1.99 배까지 상승하였다. 또한 동역학적 결과를 이용하여 29.75 kJ/mol의 활성화 에너지를 확인하여 선행연구에서 연구된 타 고체촉매에 비해 에스테르화반응에 Amberlyst-15 더 적합함을 확인하였다. 그리고 메탄올 몰 비가 증가함에 따라 최대 91.43 %의 반응 전환율을 확인하였고, 촉매량 영향의 경우 0 wt%에서 20 wt%까지 증가시킨 결과 반응 전환율이 43.78 %에서 94.62 %까지, 초기 반응 속도는 1.1~1.4 배로 상승하는 것을 확인하였다. 교반속도의 경우 100~900 rpm의 조건에 따라 실험을 수행하였으나 반응 전환율에는 큰 영향을 주지 않음을 확인하였고 반응 시간에 따른 영향의 경우 240 분 까지 산가 감소를 보이다가 300 분이 지나면서부터 산가가 상승하는 결과를 가져왔다. 그리고 위 실험들을 통해 도출된 최적 조건을 적용하여 음폐유 에스테르화 반응에 적용하였고 그 결과 반응시간 60 분에서 음폐유와 모사 폐유지간의 13 %의 반응 전환율 차이를 보였으나 최종 240 분 반응 전환율은 모사 폐유지 98.12 %, 음폐유는 97.62 %로 거의 유사한 결과를 얻었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권5호
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• pp.609-617
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• 2017

목질계 바이오매스는 바이오 연료 및 바이오 화학제품 생산을 위한 재생 가능 자원이다. 푸르푸랄(furfural, FF)은 목질계 바이오매스의 헤미셀룰로스로부터 화학적 촉매전환으로 유도되는 주요한 플랫폼 케미칼이다. 테트라히드로푸르푸릴 알코올(Tetrahydrofurfuryl alcohol, THFA)은 FF의 유도체로 열적 화학적 안정성을 지닌 친환경 용매로 이용 가능하다. FF를 THFA로 전환하는 실험적 연구가 다수 존재함에도 불구하고, FF로부터 THFA의 대량생산에 관한 경제적 실현가능성에 관한 연구는 거의 수행되지 않았다. 개발된 전환기술의 상용화 단계에서 기술적 병목점 확인과 스케일업 문제의 해결을 위한 정보를 얻기 위해 실증플랜트 규모의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 FF의 THFA로의 화학적 촉매전환에 대해 공정 시뮬레이션 및 기술경제성 평가가 수행되며, 3가지 단계(통합 공정 디자인, 열 통합, 경제성 평가)를 거친다. 실험연구 결과를 기반으로 전환공정과 분리공정을 포함하는 실증플랜트 규모의 통합공정이 설계된다. FF 처리량은 일일 255톤이며, FF로부터 THFA로의 수율은 63.2~67.9 mol%이다. 통합공정에 대해 열 통합을 수행하여 가열요구량을 최초 대비 14.4~16.4% 감소시킬 수 있었다. 최종적으로 경제성 평가를 통해 전체 공정의 주요 비용원을 분석하고 THFA의 최소판매가격을 결정하였다. 개발된 공정에서 생산되는 THFA의 최소판매가격은 1톤당 2,120~2,340 달러로, 현재 THFA의 시장 가격에 근접한다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제37권3호
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• pp.319-326
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• 2010

화석에너지의 고갈과 지구 온난화 현상으로 인해 재생 가능한 식물자원으로부터 바이오에너지를 얻고자 하는 관심이 높아지고 있다. 이에 바이오디젤의 원료로 사용 되기 적합한 형질전환이 된 유채를 개발하기 위한 첫 단계로 한국 고유 유채 품종을 이용한 형질전환 체계를 구축하였다. 내한, 영산, 탐미, 한라 유채의 종자를 분양 받아 지방산 분석을 실시한 결과, 종자의 약 32-40% 식물성 오일이 포함되어 있었고, 그 중 올레인산의 함량은 60mole% 이상 존재하는 것으로 확인되었다. 그 중 오일 함량 및 올레인산 함량이 높고, 형질전환 효율이 비교적 높은 한라 유채품종이 그리고 $\beta$-glucuronidase (GUS)와 phosphinothricin acetyltransferase (PAT) 유전자가 포함된 pCAM-BIA3301 벡터가 도입된 Agrobacterium tumefaciens GV3101균주가 형질전환에 사용되었다. 형질전환이 된 유채 식물체는 제초제에 대한 내성, PCR을 이용한 PAT 유전자의 도입 여부 및 GUS 활성 분석을 통하여 선별하였다. 그 결과 한라 유채의 경우, 10. 4% 형질전환 효율을 보였고, 제초제 저항성이 다음 세대 ($T_1$ 식물체)로 안정되게 유전됨을 확인하였다. 이러한 연구는 바이오디젤 원료로 사용될 다양한 유채 품종에 교배를 통해 제초제 저항성 유전자를 쉽게 도입할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 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.

• 생명과학회지
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• 제19권12호
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• pp.1836-1840
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• 2009

참깨의 뿌리를 바이오촉매로 이용한 뿌리 배양을 통하여 HMF를 생산하기 위하여 뿌리의 생장과 HMF의 합성에 적합한 뿌리배양 조건을 탐색하였으며, 이를 위하여 NAA(naphthalene acetic acid), silver nitrate의 적정 농도조건 및 적정 배양온도 조건에 대한 실험이 수행되었다. 뿌리의 생장이 가장 높은 처리구는 $30^{\circ}C$에서 NAA의 농도가 1.0 mg/l로 첨가된 처리구에서 측정되었으며, 평균적으로 볼 때 두 배양 온도($25^{\circ}C$와 $30^{\circ}C$)간에는 뿌리의 생장차이는 측정되지 않았다. NAA가 첨가되지 않은 처리에서는 두 배양온도 모두에서 참깨의 뿌리생장이 전혀 생기지 않은 반면에, NAA가 첨가된 배양에서는 두 배양온도에서 뿌리의 생장이 확인되었다. 그리고 0.5 mg/l의 질산은이 첨가된 처리구에서 참깨의 뿌리생장이 가장 높게 측정되었으며, $25^{\circ}C$에서 배양된 처리구 보다는 $30^{\circ}C$에서 배양된 뿌리의 생장이 약간 높게 나타났고, 질산은의 농도가 0.5 mg/l 이상의 높은 농도에서는 뿌리의 생장이 오히려 감소되는 경향이 있었다. 그리고 HMF의 합성의 경우 가장 높게 측정된 처리구는 배양온도 $25^{\circ}C$에서 NAA 0.5 mg/l이 첨가된 처리구에서 측정된 반면에 NAA 무처리구에서는 HMF 합성이 측정되지 않았다. 질산은이 첨가된 처리구에서는 HMF의 합성이 오히려 억제되는 경향을 보여준 반면에 질산은의 무처리구에서 HMF의 합성이 가장 높은 결과가 나타났다. 질산은의 농도가 0.5, 1.0 및 1,5 mg/l로 처리된 구에서는 질산은 무처리구에 비해서 약 8-10% 정도의 HMF 합성이 감소되는 경향이 나타났으며, 두 배양 온도($25^{\circ}C$와 $30^{\circ}C$ 배양) 간에도 HMF의 합성에는 차이가 보이지 않았다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권1호
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• pp.324-332
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• 2019

한국과 인도네시아를 포함한 대부분의 국가는 온실가스 감축을 위해 바이오디젤 같은 바이오연료 보급에 대한 강력한 정책을 추진하고 있다. 하지만, 바이오디젤 보급 확대를 위해서는 원료 부족 문제를 먼저 해결해야 한다. 본 연구에서는 원료 공급 안정성을 개선하고 바이오디젤 생산 가격을 낮추기 위해 비식용이면서 동시에 단위면적당 생산성이 높은 인도네시아 열대작물(R. Trisperma) 오일의 바이오디젤 생산 가능성을 조사하였다. 수확기간이 다른 두 종류의 오일은 많은 불순물과 높은 유리지방산 함량을 가지고 있어 효율적인 바이오디젤 생산을 위해, 에스테르화 반응과 전이에스테르화 반응을 실시하였다. 오일은 반응을 진행하기 앞서 여과와 수분제거 과정을 통해 반응의 효율을 높이고자 하였다. 에스테르화 반응은 불균질계 산 촉매인 Amberlyst-15를 사용하였으며, 반응 전 오일들의 산가는 각각 41, 17 mg KOH / g이었으나, 에스테르화 반응 후 3.7, 1.8 mg KOH/g으로 약 90% 이상의 전환율을 보이며 유리지방산 함량을 2%이하로 감소시켰다. 이후 전이에스테르화 반응은 KOH를 염기 촉매로 사용하여 바이오디젤 합성 실험을 진행하였다. 생성된 바이오디젤은 약 93%의 FAME 함량을 나타냈으며, 총 글리세롤의 함량은 0.43%으로 제품 규격(FAME 96.5%, 총 글리세롤 0.24%)에는 미달되었다. 이는 지방산 조성 분석 결과 일반적으로 관찰되지 않는 특이 지방산인 ${\alpha}$-Eleostearic acid가 10.7~33.4% 포함되어 나타나는 특성으로 판단되며, 추가 반응 최적화 및 분리정제 연구 진행으로 연료품질 규격 달성이 필요한 것으로 나타났다. 기존에 활용되지 못하던 비식용 원료로부터 바이오디젤 생산 기술을 확보할 경우 바이오디젤 보급 확대를 위한 안정적 원료 공급에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제48권3호
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• pp.328-336
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• 2020

본 연구에서는 국내 낙동강 수계에서 신규하게 분리된 미세조류인 Parachlorella sp. 종의 바이오매스 및 지방산 생산성에 대한 배지의 영향을 연구하였다. 미세조류 배양에 통상적으로 사용되는 BG-11, TAP, BBM 배지를 사용하여 바이오매스 생산성은 TAP 배지에서, 지방산 축적은 BBM 배지에서 가장 잘 일어나는 것으로 확인되었고, 지방산 생산성을 향상시키기 위해 암모니아와 아세트산을 사용하는 TAP 배지의 조성을 변화하여 BBM 배지처럼 지방산 축적을 유도하며 바이오매스 생산성을 증가시킨 MTAP 배지를 개발하였다. 전체적인 바이오매스와 지방산 생산성을 높이기 위해서는 MTAP-1 배지가 적합하여 바이오매스 생산성과 지방산 생산성은 기존의 TAP 배지 대비 각각 14%, 45% 증가하였다. 생리 활성 효과로 인해 관심도가 높은 오메가-3 지방산의 생산에는 MTAP-4 배지가 가장 적합하여 바이오매스 생산성과 오메가-3 지방산 생산성이 기존 BBM 배지 대비 각각 18%, 39% 증가하여 목표 중점 생산물질(바이오매스, 총 지방산, 또는 오메가-3 지방산)의 생산성을 향상시킬 수 있는 신규 배지 2종의 조성을 개발하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제31권2호
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• pp.95-102
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• 2003

미세포류는 다양한 서식환경, 분류군, 종조성 등의 특징을 갖는 미생물군이며 , 이들은 각종 유용물질을 생산하는 것으로 알려지고 있다. 따라서 지금까지 유용물질 생산을 위하여 집중적으로 연구되었던 세균, 곰팡이 등과 함께 미래의 유용한 물질생산의 보고로 간주되고 있다. 미세조류 배양의 가장 큰 장점은 대부분의 작물생산에 적합하지 않는 높은 염도, 강한 알카리 등의 극한 환경에서도 성장하는 조류가 있다는 점이다. 최근 유용 미생물 탐색, 미생물 배양, 유용물질 탐색기술 등의 기반 기술이 크게 발달하면서 미세조류 배양 및 물질생산 비용은 점차 저렴해지고 있다. 또한 최근 급격히 발달된 생명공학기술을 이용한 유전공학적 조류주 개량 등으로 유용물질 생산 효율도 크게 증가시킬 수 있게 되었다. 한편 전 세계적으로 지구환경문제가 중요 쟁점으로 등장하였으며, 동시에 생물다양성협약 등 생물자원의 보존 및 확보가 무엇보다도 중요한 시점이라 할 수 있다. 미세조류의 대량배양 시 배지로서 축산폐수를 이용한다면 유용물질의 생산과 동시에 폐수의 고차처리, 대기 중 이산화탄소의 고정화 등 당면한 환경문제를 해결할 수 있는 환경친화적 기술로 평가되고 있다. 따라서 미세조류의 대량배양을 통하여 biomass로부터 건강보조식품, 천연색소, 의약용 물질 등의 고부가 유용물질을 생산하여 경제적 가치를 창출할 수 있다. 또한 미세조류의 대량배양은 부수적으로 생물학적 이산화탄소 고정화를 통한 대기 중 농도감소 등의 지구환경문제의 해결에도 기여할 수 있다. 즉, microalgal biotechnolog는 생물산업의 활성화와 함께 횐경산업의 발전을 도모할 수 있는 유망한 미래 산업으로서 앞으로 큰 발전이 기대된다. 수 있음을 보인다.옥천비변성대의 고생대 지층에서도 보고된 바 있기 때문에 옥천대에 광역적으로 일어난 것으로 생각된다.didn′t have purchase intention of apparel on Internet shopping malls were summarized and labeled as: difficulty of decision making due to virtual shopping environment, insufficiency of diverse apparels, users′ unease handling, risk of incredible apparel quality, unfamiliarity of Internet shopping and risks of unsecurity. Difficulty of decision making due to virtual shopping environment was determined as the most important factor of reasons that respondents didn′t have purchase intention of apparels in website.previous experience" in both cases. The rural housewives bought clothes when they had any "event" and urban housewives bought them when they had "extra money or sale".ng about the real environmental damage of the vehicles. In the paper we describe "how should the

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권4호
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• pp.627-633
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• 2016

단수수[Sorghum bicolor (L)]는 당류가 풍부한 사탕수수, 사탕무와 같은 주요 바이오연료 작물 중의 하나이다. 단수수 착즙액은 단수수 줄기를 압착하여 추출하며 주요 성분는 glucose와 fructose 그리고 sucrose로 구성되어 있다. 에탄올은 효모발효공정을 통하여 단수수 착즙액으로부터 쉽게 생산할 수 있다. 단수수 착즙액은 당류 뿐만 아니라 질소나 인산과 같은 다양한 무기영양원도 함유하고 있어 종균 배지로 활용성이 높다. 상업적인 에탄올 생산 공정에서 종균배양은 중요한 발효공정 중의 하나이며 공정비용 절감을 위해 최적화된 배지가 필수적이다. 본 연구에서는 섬유질계 바이오에탄올 생산을 위한 종균의 배지로서 단수수 착즙액의 특성을 평가하였다. 단수수착즙액의 발효기질 적합성을 평가하기 위해 YPD 및 억새 당화액을 비교하여 실험하였으며, YPD배지 중 yeast extract 와 peptone은 각각 5 g/L의 농도로 사용하였다. 각각의 기질들은 당 농도가 2%, 5%, 10%가 함유되도록 제조하여 발효를 통한 균체농도를 측정하였다. 그 결과 YPD와 단수수착즙액을 배지로 사용하였을 때 발효 24시간 후에 최대 $2.5{\times}10^8CFU/mL$ 이상의 균체농도를 나타내었다. 결과적으로 단수수착즙액은 12시간 발효 후에 $1.0{\times}10^8CFU/mL$ 균체를 생산하여 섬유질계 바이오에탄올 생산을 위한 종균 배지로서 YPD를 대체하여 사용할 수 있음을 확인하였다.