In this study, we carried out the development of high performance photobioreactor, which can be used to develop the biological $CO_2$ fixation technology as well as the renewable biofuels, the microalgae Botryococcus braunii. When B. Braunii was cultured in Anti-biofouling photobioreator, growth rate of it showed about 3 times higher than that of bubble column photobioreactor at the same conditions. In case of photobioreactor without bead, after 3 days culture time, biofouling occur rapidly in wall of the photobioreactor. However, with bead 5% (V/V), biofouling do not occur all experimental days.
Several tests and experimental work have been done for identifying the best growth conditions and accumulated amount of lipid moiety in B. braunii, a microalga(UTEX 572) in terms of media composition. The specific growth rate was found to be the highest at 0.15 g/L-day when the phosphorus concentration was doubled with the other ingredients at the normal level. Experiments for varied media compositions revealed that the accumulation of lipid was the highest at 48% (dry cell weight based) in the nitrogen deficient medium and its corresponding specific growth rate was comparative to that in the normal BG 11 medium. In the bubble column experiments, carbon dioxide containing air produced four times more cell mass than air only. Light and glucose addition also enhanced cell mass with maximum, 1.8 g/L and accordingly 42% of lipid composition, which turned out to be a better strategy for higher lipid-producing microalgal culture.
직경자동제어장치를 이용한 초크라스키법에 의해 대형 TeO2 단결정을 공기 중에서 성장시켰다. 온도구배를 가능한 한 적게 한 성장조건 하에서 단결정과 도가니의 직경비율을 60-70% 범위에서 양질의 단결정 성장이 가능하였다. 이 때 결정의 품질을 좌우하는 주요 요인은 인상 및 회전 속도였다. 무색 투명한 고품질 단결정을 육성하기 위한 인상속도는 1.2mm/hr 이하였고, 고액계면은 10-23 rpm 이하일 때 볼록하였으며, 25 rpm 이상일 때 오목하였다. 단결정의 성장은 {110} 방향의 종자결정을 사용하였다. 용융체 내의 백금 함량이 증가하면 조성적 과냉이 발생하여, 성장되는 결정 내에 기포가 포획되므로 성장된 단결정의 질이 저하된다. 적외선 측정결과 파수 2,000cm-1 이상에서 완전 투명하였고, 전위밀도를 측정 결과 직경자동제어를 이용한 경우 3×103/cm2 - 2×104/cm2로 양호하였으며 수동성장인 경우도 결정과 도가니의 직경비율이 40-45%의 범위에서는 매우 양호하였다. 또한 포유물 등 불순물에 혼입 원인에 대하여 논하였다.
동결농축폐수처리의 기술은 열역학적 효율이 높고 에너지 소비량이 작아 중소규모로 적합하며, 용수 재활용과 융해열의 냉열 재이용이 가능한 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 폐수 처리효율이 높은 동결농축폐수처리장치의 개발을 위해 수직원관 형태의 제빙관을 대상으로 염화나트륨수용액을 이용한 기초 실험을 통해 냉각면 온도, 기포 분사 방법에 따른 분리 성능을 확인 후 대표적 중금속인 Pb, Cr 수용액을 대상으로 냉각면 온도, 기포 직접 분사, 과냉각을 방지하기 위한 용질을 포함하지 않은 초기 빙층 두께의 영향에 따른 중금속 분리 성능을 실험 통해 확인하였다. 실험결과 두 수용액에서 모두 냉각면의 온도가 낮을수록 동결층의 성장속도가 빨라지고 용질의 분리효율이 저하되었다. 기포를 분사하는 방법 중에는 환모양의 노즐을 통해 동결계면에 직접 분사하는 방법이 원통벽면을 통해 간접 분사하는 것 보다 분리효율이 높게 나타났으며, 초기 빙층의 두께에 따른 실험에서는 1mm 보다는 5mm의 두께에서 분리효율이 더 우수한 것으로 나타났다.
Lumostatic operation for cultivation of Haematococcus pluvialis was assessed to test the scale-up strategy of photobioreactors. Lumostatic operation is a method of maintaining a proper light condition based on the specific light uptake rate ($q_e$), by cells. Lumostatic operations were performed in 0.4-, 2-, 10-, and 30-1 scale bubble column photobioreactors and the results were compared with cultures illuminated with constant light intensity. Significant differences were observed in the maximal cell concentrations obtained from 0.4-, 2-, 10-, and 30-1 scale photobioreactors under constant light intensity, yielding the maximal cell concentrations of $2.8{\times}10^5$, $2.2\times10^5$, $1.5\times10^5$, and $1.1\times10^5$ cells/ml, respectively. The maximal cell concentration in a 0.4-1 photobioreactor under lumostatic operation was $4.3\times10^5$ cells/ml. Furthermore, those in 2-, 10-, and 30-1 scale photobioreactors were about the same as that in the 0.4-1 photobioreactor. The results suggest that lumostatic operation with proper $q_e$ is a good strategy for increasing the cell growth of Haematococcus pluvialis compared with a constant supply of light energy. Therefore, lumostatic operation is not only an efficient way to achieve high cell density cultures with minimal power consumption in microalgal cultures but it is also a perfect parameter for the scale-up of photobioreactors.
Microalgae are considered as superior biodiesel producers, because they could effectively produce high amount of lipid with fast growth rate. In this study, Chlorella vulgaris was exposed to various light wavelengths (${\lambda}_{max}$ 470 nm, ${\lambda}_{max}$ 525 nm, and ${\lambda}_{max}$ 660 nm) using light emitting diodes (LEDs) to examine effect of light quality on their growth and fatty acid production in 0.4-L bubble column photobioreactors. Fluorescent lamps were also used as polychromatic light sources (control). From the results, biomass productivity was varied by light wavelength from 0.05 g/L/day to 0.30 g/L/day. Maximum biomass productivity was obtained from red LED among tested ones. We also observed that contents of oleic acid and linolenic acid, which affect biodiesel properties, were significantly changed depending on supplied wavelength. These results indicated that production of algal biomass, and fatty acid content and productivity could be improved or controlled by supplying specific light wavelength.
잔나비불로초 배양에 적합한 생물반응기를 선발하기 위하여 4종류의 생물반응기 형태별 균사체 생장특성과 다당체 생산량을 비교하였다. 균사체 생산량은 기포통기형 생물반응기($7\;g/{\ell}$) > 풍선형 생물반응기($6.2\;g/{\ell}$) > 교반형 생물반응기($6\;g/{\ell}$) > 컬럼형 생물반응기($5\;g/{\ell}$) 순으로 나타났으며, 기포통기형 생물반응기에서 가장 높은 세포외 다당체($1\;g/{\ell}$)와 세포 내다당체(2.7%)를 생산하여 기포통기형 생물반응기가 잔나비불로초 균사체 배양에 가장 적합한 것으로 나타났다. 세포외 다당체의 분자량도 생물반응기의 형태별에 따라 다르게 나타났으며, 기포통기형 생물반응기에서 가장 높은 분자량을 나타냈다. 기포통기형 생물반응기에서의 적정한 공기공급율은 0.05부터 0.1 vvm 사이로 나타났다. 특히 잔나비불로초 균사체는 배양하면서 배지의 점도가 높아져 점차 공기 공급량을 높여 주는 것이 좋은 것으로 판단된다.
According to IHS, the overall display market is expected to grow at an average annual rate of 6% from $ 104 billion in 2016, to $ 138 billion in 2021. Among them, the OLED display panel will grow from $ 15 billion to $ 41 billion over the same period, forecasting a high annual growth rate of 22%. However, the refraction index, light leakage, bubble generation, adhesion deterioration, peeling phenomenon, moisture resistance, light transmittance, low turbidity. OCA (optically clear adhesive), which solves problems such as improving the resistance of the conductive film, is largely dependent on imported products. In addition, in 2016, the world market is worth KRW4.3 trillion, and the adhesive market has a large market effect. In this study, we tried to analyze the technical competitiveness of patent and thesis by classifying OCA (optically clear adhesive, optical adhesive) for display panel by curing method. As a result of the study, the amount of patents and papers in Korea was found to be superior to other competitors, but the quality level was low. In particular, it was found that the achievements of the papers in the hot melt field are lacking and the government should expand its support.
생물반응기 배양을 통하여 인삼 부정근을 대량생산하고자 할 때, 가장 이상적인 공기주입량의 조절은 배양초기부터 말기까지 각각의 농도 (0.05, 0.1, 0.2, 0.3 vvm)를 가지고 동일하게 주입하는 방법보다는 인삼 부정근의 생장이 증가함에 따라 공기주입량을 약 10일 간격을 두고 $0.05{\sim}0.3\;vvm$으로 서서히 증가시키는 것이 인삼 부정근의 생장(175.8 g dry wt)과 총 ginsenoside 함량 (4.3 mg/g dry wt)을 최대로 증가시켰다. 또한 생물반응기내 sparger의 다공 크기를 15, 30, $60\;{\mu}m$으로 각각 제작하여 배양하였을 경우, 인삼 부정근의 생장은 $15\;{\mu}m$ sparger (175.9 g dry wt)에서 양호하였으나 총 ginsenoside 함량은 $60\;{\mu}m$ sparger (4.9 mg/g dry wt)에서 우수하게 나타났다. 마지막으로 sparger의 직경을 1.5, 3.0, 5.0, 8.0 cm로 각각 제작하여 배양하였을 때 (공기주입량은 $0.05{\sim}0.3$ vvm, sparger의 다공크기는 $15\;{\mu}m$로 채택), 8.0 cm sparger에서 인삼 부정근의 생장(191.9 g dry wt)과 총 ginsenoside 함량 (4.9 mg/g dry wt)이 다른 처리구에 비하여 가장 우수하게 나타났다.
페퍼민트 세포의 회분배양에 의한 monoterpenoid 풍미성분의 생산 가능성과 세포의 생육 및 정유생산 특성을 알아보기 위해 캘러스로부터 얻은 모배양액 을 기포반응기 형태의 생물반응기에 접종하여 배양 하였다. 회분배양 중 접종량, abiotic stress, yeast elicitor, 그리고 2단 배양 등의 배양조건이 세포생육 과 박하정유 생성 빛 조성에 마치는 영향을 조사하 였으며 배지의 sucrose 농도와 세포생육의 kinetics 를 분석하였다. 접종량을 탈리하여 배양한 결과 2.0 %(PCV)를 접종한 경우가 반응기에서 배양이 가장 적당하였는데 배양 10일 만에 5.8g/P 의 세포생육을 얻었으며 0.109g/P 의 박하정유가 생성되였다. Abi-otic stress의 영향을 보기 위해 16시간은 $27^{\circ}C$ 에서 명상태로,8시간은 암상태로 하고 10'C로 온도를 낮추어 배양한 결과 세포의 생육은 떨어졌으나 박하정유 생성량은 0.546g/P 로 높은 수율을 보여 주었다. 사용한 Lin-Staba 배 지 에 100mg/P 의 yeast extract를 elicitor로 첨가했을 때 세포의 생육과 정유 의 생성량이 높았으며 유일하게 menthol이 정유 중 22.5%의 높은 농도로 생성되었다. 배지의 당농도를 1/2로 줄이고 $27^{\circ}C$ , 명조건으로 6일간 배양한 후 1OOmg/P 의 yeast elicitor를 첨가하여 8시간을 암 상태와 lOoe로 저온처리를 실시하여 6일간 배양한 결과 8일 이후에는 세포의 생육이 감소하였고 정유 생성량은 증가하지 않았으며 menthol도 생생되지 않았다. Dry cell yield는 O.38g dry cell/g sugar이 였으며 specific growth rate은 O.25day-1 이었다. 회분배양에 의해 박하정유가 생성됨을 알 수 있었으 냐 menthol이 생성되지 않고 전구체인 pulegone과 p piperitone이 축적되였다. 그러나 특이하게도 yeast elicitor를 첨가한 경우 menthol이 22.5%로 생성되 었는데 이제까지 박하세포 배양에 의해 생성된 ment thol 함량으로는 최대치를 보여주는 결과이였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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