• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제17권2호
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• pp.47-53
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• 2012

In this study, the adsorption of $Cu^{2+}$ and $Cd^{2+}$ from aqueous solution on the biochar derived from used coffee grounds at different pyrolysis temperatures has been investigated as a potential low-cost treatment method for heavy metal-containing waters. Three biochar samples prepared by heating coffee sludge at temperature of $300^{\circ}C$ (B300), $500^{\circ}C$ (B500), and $700^{\circ}C$ (B700) were tested for the adsorption capacity and kinetics of Cd and Cu. Also the influencing factor of heavy metal removal by ion exchange in terms of cation exchange capacity (CEC) of each biochar was measured. Adsorption of Ca and Cu by biochar produced at higher pyrolysis temperature showed higher adsorption capacity but the optimal pyrolysis temperature based on performance and economy was known as $500^{\circ}C$. Sorption of Cu and Cd by biochar followed a Langmuir model at pH 6~6.5, attributing mainly to surface sorption. The biochar was more effective in Cu and Cd sorption than activated carbon (AC), with BC 500 being the most effective, which indicates that sorption of Cd and Cu by coffee sludge biochar is partly influenced by chemical sorption on surface functional group as well as physical sorption.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.15-22
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• 2022

이 연구에서는 매년 대량으로 발생하는 커피찌꺼기를 건설소재로 재활용하기 위해 커피찌꺼기와 커피찌꺼기 애시를 혼입한 시멘트 모르타르의 수화반응성을 검토하고 강도 특성을 조사하였다. 연구 결과, 커피찌꺼기의 소성온도가 높아질수록 유기물의 연소로 인한 질량 손실은 커졌으나 밀도는 증가하는 것으로 나타났다. 또한 커피찌꺼기를 혼입했을 때는 시멘트 수화반응성이 저조하여 압축강도가 현저히 낮아졌다. 반면, 800 ℃에서 소성시킨 커피찌꺼기 애시는 수화반응이 원활하였으며, 압축강도는 OPC 모르타르와 동등한 수준으로 나타났다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제57권4호
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• pp.307-312
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• 2014

초콜릿에는 항산화 물질인 플라보노이드를 다량 함유하고 있어 심혈관질환을 예방하는 효과를 가지고 있으나 열량이 높고 설탕함량이 높은 초콜릿이 많아 비만이나 당뇨병 환자들에게 초콜릿을 제한할 수밖에 없다. 따라서 본 연구에서는 설탕을 타가토스나 자일로스로 대체하고 커피박을 첨가한 쉘 초콜릿 filling을 제조하여 쉘 초콜릿 filling의 물리적 특성과 대체 감미료가 혈당에 미치는 영향을 조사하여 쉘 초콜릿 filling 내의 설탕 과다 섭취로 인한 문제점을 해결하고자 하였다. 실험 결과로는 초콜릿 filling의 수분 함량은 대조군인 설탕군에 비해 타카토스+커피박 군에서 유의적으로 높은 값을 나타내었다. 퍼짐성도 수분 함량과 유사한 결과를 나타내었다. 초콜릿 filling의 색도는 타카토스를 함유한 군이 다른 군들에 비해 유의적인 차이를 보였는데 명도는 설탕군과 자일로스군보다 유의적으로 낮은 값을 나타내었고, 적색도인 a값과 황색도인 b값은 설탕군에 비해 유의적으로 높은 값을 보였다. 당도는 모든 군에서 약 34-35%를 나타내었나, 당도는 커피박첨가에 관계없이 설탕군이 자일로스나 타가토스군에 비해 유의적으로 낮았다. 관능검사에서 타가토스군이 향, 단맛, 이물질감, 전체적인 기호도 4가지 검사 항목에서 높은 점수를 받았다. 전체적인 기호도는 자일로즈군, 타가토스군의 순으로 높은 점수를 받았다. 마지막으로 젊은 여성을 대상으로 60 g의 쉘초콜렛을 섭취한 후 0, 1, 2시간에 혈당변화를 조사하였을 때 타가토스군과 타가토스+커피박군에서 혈당 증가 폭이 가장 낮게 나왔다. 본 연구 결과 타가토스를 감미료로 사용한 쉘 초콜릿 filling이 수분함량, 퍼짐성, 전체적 기호도 및 혈당변화에서 가장 좋은 값을 나타내었음을 알 수 있었다. 타가토스는 섭취하였을 때 열량과 당지수가 낮으므로, 대체 감미료로 타가토스를 사용해 쉘 초콜릿 filling을 제조하여 쉘 초콜릿으로 제품화 한다면, 비만이나 당뇨병 환자들에게 혈당의 큰 상승 없이 쉘 초콜릿을 섭취할 수 있는 기회를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.41-48
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• 2015

현재 우리나라의 커피소비량은 매년 증가하는 추세에 있으며 이에 따라 연간 약 20만 톤의 커피박(Spent Coffee Grounds, SCG)이 발생되고 있으며 SCG는 폐유기물질로 대부분 음식물쓰레기로 분리되어 연간 27만 톤이 수분이 함유된 채로 버려져 심각한 환경적 이슈가 되고 있는 현실이다. 본 연구에서는 커피박의 활용가능성을 평가하기 위해 이화학적 특성분석과 중장기 생육실험을 수행하였으며, 실험결과 기존의 기반재에 SCG를 혼합하는 경우 보습력의 증가와 유기물함량의 보강으로 초기발아나 초기생육은 기존 기반재에 비해 저조하나 중기적으로 발아와 성장이 촉진되는 현상을 보이며 특히 관수중단 등의 상황에서 기존 기반재에 비해 고사율이 낮고 양분의 부족으로 인한 여러 현상이 줄어들고 있는 것으로 확인되었다. 따라서 SCG는 질소성분이 풍부한 폐유기물로 초기성장을 저해하는 특성이 있으나 보습능력과 유기물의 공급으로 장기생장에 유리한 성질을 가지고 있는 것으로 확인되어 기존의 기반재를 대체하거나 보완할 수 있는 재료인 것으로 판단된다.

• 한국식품과학회지
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• 제49권5호
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• pp.544-549
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• 2017

본 연구는 폐자원인 커피박의 산업적 이용도를 증진시키기 위하여 감마선 조사를 이용하여 커피박 추출물의 색도 개선에 관하여 평가하기 위해 수행되었다. 커피박 추출물로부터 유용성 성분을 얻기 위하여 70% 에탄올로 추출한 후 감마선 조사를 한 결과 30, 50 kGy의 조사선량에서 커피박 추출물의 색도가 개선된 것을 확인하였다. 30, 50 kGy로 감마선 조사된 커피박 추출물에서 성분변화가 일어났지만, 항산화능력과 미백활성능에는 0 kGy 커피박 추출물 처리군과 비교했을 때 유의적인 변화가 없는 것을 확인하였다. 이는 다른 성분들이 감마선 조사에 의해 감소하였지만, 퀸산이 상당량 증가함으로써 성분변화로 인한 커피박 추출물의 생리활성능 감소를 보완한 것으로 보이며, 이상의 결과로 감마선 조사가 커피박 추출물의 진한 갈색도를 개선함으로써 커피박 추출물이 화장품 소재로 활융될 수 있는 부가가치를 부여 할 수 있으며, 이러한 폐기물의 재활용을 통해 커피박 폐기로 인한 환경문제 및 경제적 문제점을 개선하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제32권7호
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• pp.1007-1014
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• 2019

Objective: This study was conducted to evaluate the fermentation characteristics under low mesophilic temperature of spent instant coffee ground (SICG) and to estimate the effect of fermented SICG (FSICG) as alternative feed ingredient on milk productivity of dairy cows. Methods: In the fermentation trial, fermentation of SICG was performed to investigate changes in characteristics using the microbial mixture (Lactobacillus plantarum, Saccharomyces cerevisiae, and Bacillus subtilis = 1:1:1) for 21 days at $20^{\circ}C$ under anaerobic conditions. Molasses was added at 5% of dry mass. In the animal trial, eighteen Holstein Friesian cows were used to evaluate the nutritive value of the FSICG which was fermented for 14 days under the same condition as the fermentation trial. Results: In the fermentation trial, the dry matter (DM) and organic matter content linearly decreased with fermentation time (p<0.001 and p = 0.008, respectively). The acid detergent insoluble nitrogen content linearly decreased with fermentation time (p = 0.037). The microorganism counts linearly increased for Lactobacillus plantarum, Saccharomyces cerevisiae, and Bacillus subtilis across fermentation time (p<0.001). In the animal trial, the DM intake of the control and FSICG treatment were not significantly different, as were milk yield, 4% fat corrected milk, fat-protein corrected milk, and feed to milk conversion content. Fat, protein, lactose, non-fat solids, milk urea nitrogen, and somatic cell counts were also not significantly different in milk composition between treatments. Conclusion: FSICG should be considered a sufficient substitute for cottonseed as a feed component, and 5% DM of a dietary FSICG level was appropriate for dairy cow diets.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제27권1호
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• pp.17-24
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• 2022

This work examined the effect of mixing transition metal-based additives [FeCl₃, Fe-containing paper mill sludge (PMS), CoCl₂·H₂O, ZrO₂, and α-Fe₂O₃] on the thermochemical conversion of coffee waste (CW) in carbon dioxide-assisted pyrolysis process. Compared to the generation amounts of syngas (0.7 mole% H₂ & 3.0 mole% CO) at 700℃ from single pyrolysis of CW, co-pyrolysis in the presence of Fe- or Zr-based additives resulted in the enhanced production of syngas, with the measured concentrations of H₂ and CO ranging 1.1-3.4 mole% and 4.6-13.2 mole% at the same temperature, respectively. In addition, α-Fe₂O₃ biochar possessed the adsorption capacity of As(V) (19.3 mg g^-1) comparable to that of ZrO₂-biochar (21.2 mg g^-1). In conclusion, solid-type Fe-based additive can be highly considered as an efficient catalyst to simultaneously produce syngas (H₂ & CO) as fuel energy resource and metal-biochar as sorbent.

• 자원리싸이클링
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• 제30권3호
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• pp.70-81
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• 2021

본 연구에서는 현재 생활계 폐기물로 폐기되는 커피 캡슐의 재질분리 공정 개발을 통해 폐플라스틱의 재활용 가능성을 평가하였다. 1차 파쇄, 세척 및 체질을 통해 커피찌꺼기를 제거하고 2차 파쇄 후, 총 3번의 코로나 방전형 정전선별을 수행하는 재질분리 공정이 개발되었다. 이때, -10 mm 시료는 최적조건에서 알루미늄 제거율과 플라스틱 회수율이 각각 95.4%와 98.3% 이었으며, -15 mm는 각각 91.3%와 97.2% 이었다. 재질분리 된 폐플라스틱의 재활용 가능성을 평가하기 위하여, 시료를 펠릿으로 제조하고 물성을 분석하였다. 분석결과, 유해물질은 검출되지 않았으며, Homo-PP와 유사한 결과를 보였다. 따라서 재생 PP로 충분한 기능성이 존재하는 것을 확인하였다. 다만, 어두운 색상으로 인해 검정 혹은 어두운 계열의 제품군에 한정적으로 적용 가능할 것으로 평가되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.250.1-250.1
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• 2010

최근 석유공급 불안정성과 이산화탄소 배출 규제 움직임에 대응하기 위한 수단으로 바이오연료의 공급이 전세계적으로 증가하고 있다. 이와 같은 바이오디젤의 보급 활성화는 식물성 기름의 가격 상승과 수급 불안정 문제, 그리고 식량자원과의 충돌 문제를 야기하고 있다. 국내 바이오디젤 생산 원료로 사용되는 대두, 유채, 해바라기, 팜 등은 모두 식용시장과 수급 균형을 형성하고 있어 바이오디젤의 생산이 증가하게 되면 식용 오일 시장의 수급균형이 깨져 오일곡물 가격의 변동을 초래하게 될 것이다. 과거에는 수거비용을 들여 폐기하던 폐식용유 마저 이제는 돈을 주고 구입해야하는 실정에 다다랐다. 바이오디젤 생산비의 70~80%를 차지하는 원료유의 부족 현상에 따라 바이오디젤 업계에서는 soapstock, trapped grease, 폐식용유 등의 저급유지 활용 방안을 강구하고 있으며 자트로파와 같은 비식용 작물의 해외플랜테이션도 진행하고 있다. 본 연구에서는 커피찌거기에 남아 있는 오일을 속슬렛추출장치를 이용해 추출하고 전이에스테르화 반응을 수행하여 반응 특성과 커피오일 바이오디젤의 지방산 조성을 알아보고 바이오디젤 원료유로서의 사용가능성에 대해 알아보았다. 석유에테르를 용매로 속슬렛 추출장치를 이용해 추출시 원료대비 약 17%(w/w)의 오일을 추출할 수 있었다. 추출된 오일의 산가는 18.79mgKOH/g으로 매우 높아 직접 전이에스테르화 반응이 불가능하다. 고체 산 촉매 하에서 전처리 반응을 실시하여 유리지방산을 전환 제거한 후 염기촉매를 이용해 전이에스테르화 반응을 진행한 결과 약 80%의 바이오디젤(FAME) 함량을 얻을 수 있었다. 지방산 조성 분석 결과 리놀레익산(Linoleic acid, C18:2), 올레익산(Oleic acid, C18:1), 팔미틱산(Palmitic acid, C16:0)이 대부분을 차지하며 이 중에서도 리놀레익산이 44.17%로 가장 많은 함량을 보였다. 이는 커피찌꺼기 추출 오일이 바이오디젤 원료유로 활용 가능성을 나타내는 결과로, 색소성분 등의 불순물을 효율적으로 제거하여 증류정제 전단계에서의 바이오디젤 순도와 생산 수율을 증대시키기 위한 추가 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제34권2호
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• pp.129-140
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• 2014

본 연구는 농 식품부산물 중 비지박, 사자발약쑥 그리고 커피박의 유효미생물 (L. acidophilus ATCC 496, L. fermentum ATCC 1493, L. plantarum KCTC 1048, L. casei IFO 3533) 발효 사료원이 젖소 급여용 TMR (대조구) 중 대두박을 주로 대체한 각 비지박 (SC), 발효 비지박 (FSC), 발효 비지박+발효 사자발약쑥 부산물 (1:1, DM basis, FSCS) 3, 5, 10% 그리고 발효 비지박 + 발효 커피박 (1:1, DM basis, FSCC) 3, 5, 10%의 반추위 내 미생물 발효특성을 알아보기 위해 9처리구를 이용하여 3반복으로 in vitro 시험이 실시되었다. 배양 6~8시간대에 FSCS와 FSCC 처리구는 SC와 FSC 처리구에 비해 높은 pH 수준을 유지하였고, 대조구에 비해 낮은 pH 수준을 유지하였다 (p<0.05). 또한 배양 24시간대 FSC와 FSCC 3% 처리구는 가장 높은 pH를 유지하였다 (p<0.05). Gas 생성량은 배양 4~10시간대까지 FSCS와 FSCC 처리구가 대조구 보다 유의적으로 높았으나 SC와 FSC 처리구 보다 낮은 결과를 나타내었다 (p<0.05). 건물소화율은 배양 12시간대까지 FSC 처리구에서 유의적으로 높았고 (p<0.05), 24시간대에는 FSCS 10% 처리구가 가장 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05). $NH_3-N$ 함량은 배양 4시간대까지 대조구에서 가장 낮았고 (p<0.05), 24시간에서는 FSC 처리구가 가장 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05). 미생물단백질 합성량은 배양 시작 시 FSC, FSCS 그리고 FSCC 처리구가 4종의 Lactobacillus spp.에 의한 발효 때문에 대조구와 SC 처리구에 비해 높았으며 (p<0.05), 배양 10시간대 FSC 처리구 보다 SC, FSCS 그리고 FSCC 처리구에서 유의하게 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05). Total VFA 농도는 배양 6~12 시간대에는 FSC 처리구에 유의하게 높았고(p<0.05), 배양 24시간대에는 FSCS 처리구에서 가장 높았다 (p<0.05). Acetate 농도는 배양 0~12 시간대에 FSC 처리구에서 가장 높았으며 (p<0.05), 24시간대에는 FSCS 5, 10% 처리구에서 가장 높은 결과를 나타내었다 (p<0.05). Propionate 농도는 FSC 처리구가 배양 0~10시간대까지 가장 높았으며 (p<0.05), 전체 배양기간 동안 FSCS 5, 10% 처리구와 FSCC 처리구에 비해 높은 경향을 나타내었다. Acetate/Propionate 비율은 배양 12시간대에 SC 처리구에서 가장 높았으며, 배양 24시간대에는 FSCS 3% 처리구가 가장 낮은 결과를 나타내었다 (p<0.05). $CH_4$ 가스 생성량은 FSC 처리구에서 배양 0~10시간대까지 가장 높았으며 (p<0.05), 24시간대에는 가장 낮은 결과를 나타내었다 (p<0.05). 배양 4~10시간대까지 FSCS와 FSCC 처리구는 SC와 FSC 처리구에 비해 유의하게 낮은 $CH_4$ 가스 생성량을 나타내었고 (p<0.05), 사자발약쑥과 커피박 함량이 증가할수록 $CH_4$ 가스 생성량은 배양 종료 시까지 낮은 경향을 나타내었다. 따라서, 본 in vitro 시험에서 젖소 급여용 TMR에 SC, FSC, FSCS 그리고 FSCC의 대체효과는 FSC 처리구에서 배양 초기부터 12시간대까지 반추위 내 미생물 발효 특성이 가장 높았다. FSCS와 FSCC 처리구는 배양 6~8시간대 부터 반추위 내 미생물 작용이 높아지는 특징을 나타내었으나, 배양 시작 후 6~8시간대까지 gas 생성량 및 $CH_4$ 가스 발생량은 낮아지는 특징을 나타내었다. 이와 같은 결론은 FSC는 젖소용 TMR 사료원 대체 효과가 높으며, TMR 사료원 중 FSCS와 FSCC 대체효과는 배양 초기 다소 낮은 반추위 내 미생물 발효 특성을 나타내었으나 $CH_4$ 저감효과를 나타내었다. 또한 배양 후기에는 SC와 FSC의 반추위 내 미생물 발효 특성과 비슷한 경향을 나타내어 TMR 사료원으로써 이용 가치가 높을 것으로 사료된다.