• 대한환경공학회지
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• 제35권1호
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• pp.10-16
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• 2013

제당폐수를 산 또는 알카리 전 처리한 후 생물학적 수소생산율과 유기산의 생성특성을 평가하였다. 제당 폐수의 수소발생량은 산 전처리된 경우 보다 알칼리 전처리된 시료에서 약 70%의 발생량 증가를 나타내었다. 또한 제당폐수 원액에 적절한 영양염류(질소 인)를 공급하였을 때 보다 양호한 수소생성률을 보여주었다. 제당폐수의 혐기발효에 있어서 탄수화물의 분해와 수소생성의 직접적인 연관성은 나타나지 않았다. Butyric acid/Acetic acid (B/A)비와 수소생산의 연관성을 살펴보았을 때, 영양염류를 첨가한 제당폐수는 순수 제당폐수보다 B/A비가 약 3배 증가하였으며 알카리 전처리와 영양염류를 첨가한 시료에서 B/A비가 4.02로 가장 높게 나타났다. 실험에 사용된 전체 시료에서 B/A비가 클수록 수소생성률이 높았다.

• KSBB Journal
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• 제20권6호
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• pp.443-446
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• 2005

음식물 쓰레기로부터의 연속 수소 생성 실험을 다양한 수리학적 체류시간(HRT; 18, 21, 24, 30, 36, 42 h)에서 수행하였다. 음식물쓰레기는 분쇄와 알칼리 처리를 거쳐 27.0 g COD/L(average VS 4.4%)의 농도로 fed-batch 형태로 주입되었으며, 반응조 내의 pH는 $5.3{\pm}0.1$ 이상으로 유지되었다. 126일 간의 운전을 통해 유기성 폐기물로부터의 연속 수소 생성이 안정적으로 진행될 수 있음을 확인하였다. 수소 생성 효율은 HRT에 따라 변하였으며, 30 h에서 가장 높은 수치를(25.8 mL $H_2/g\;VS_{added}$, 0.36 mol $H_2/mol\;hexose_{added}$, 0.91 L $H_2/L/d$) 보였다. 대부분의 조건에서 가장 양이 많은 부산물은 노말부티르산이었으며, 수소생성이 증가함에 따라 노말부티르산의 생성이 증가하였다. 이소프로판을 역시 수소 생성과 관련이 있는 나타났다. 반면, 아세트산의 생성량은 수소생성과 반대되는 경향을 보여 수소 소모 아세트산 생성 경로로 발생되는 양이 많았다고 사료된다. 한편 산발효 효율은 $53.3{\sim}65.7%$인 것으로 나타나 기존 산 발효를 수소발효가 대체할 수 있음을 확인하였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XII)
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• pp.162-163
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• 2003

수소를 생산하는 암반응에서는 pH와 dry cell weight, 세포내의 starch 함유량이 시간에 따라 줄어들었다. 유기물은 시간에 따라 증가하였지만, 수소는 3일째에 생산이 최대치에 도달하였다.

• 상하수도학회지
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• 제21권5호
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• pp.641-647
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• 2007

This study aims to find out optimum condition for hydrogen production and organic removal when treating food and swine wastewater together. For this purpose, various batch tests were conducted by changing mixture ratio from 6:4 (food wastewater:swine wastewater) to 1:9 without pretreatment process. For hydrogen production through anaerobic fermentation, the mixture ratios of R-1 (6:4), R-2 (5:5) and R-6 (1:9) were out of pH range appropriate for hydrogen production and mixture ratios of R-3 (4:6), R-4 (3:7), and R-5(2:8) showed appropriate hydrogen production where their pH ranges were 5.1~5.5. Especially in case of R-3, it consistently maintained appropriate pH range for hydrogen production for 72hr and produced maximum hydrogen. The characteristics of hydrogen production and cumulative hydrogen production according to each mixture ratio showed that R-1, R-2 and R-6 did not produce any hydrogen, and maximum hydrogen productions of R-3, R-4 and R-5 were 593ml, 419ml and 90ml, respectively. Total cumulative hydrogen productions of R-3, R-4 and R-5 were 1690ml, 425ml and 96ml, respectively. Based on previous results, it was concluded that, the most appropriate mixture ratio of food wastewater and swine wastewate rwas 4:6 (R-3). The experiment for COD removal rate to evaluate organic removal efficiency revealed that R-3, R-4 and R-5 showed high removal efficiencies during the highest hydrogen production amount and the highest efficiency was 41% with R-3.

• KSBB Journal
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• 제20권6호
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• pp.393-400
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• 2005

수소를 생산하는 미생물은 크게 광합성 세균(photosynthetic bacteria), 혐기성세균(non-photosynthetic anaerobic bacteria), 조류(algae) 등으로 구분되고, 이들의 수소 생성 기작, 사용가능기질 및 수소 발생량은 상당한 차이가 있다. 광합성세균은 Rhodospirillaceae, Chromatiaceae 및 Chlorobiaceae로 구분되며, 이는 각각 홍색비유황세균(purple non-sulfur bacteria), 홍색유황세균(purple sulfur bacteria), 녹색유황세균(green sulfur bacteria)으로 통칭된다. 혐기성 세균은 절대 또는 통성혐기세균중 일부가 수소생산에 관여하며, 조류는 녹조류(green algae)와 남조류(blue-green algae, cyanobacteria)가 알려져 있다. 생물학적 수소생산 기술은 (1) 녹조류(green algae)가 광합성 메카니즘에 의해 수소를 생산하는 직접 물 분해 수소생산(direct bio-photolysis) (2) 광합성 작용에 의해 물을 분해하여 산소를 발생하고, 동시에 공기 중 이산화탄소를 고정하여 고분자 저장물질로 균체 내에 저장한 후 혐기 발효 또는 광합성 발효에 의해 수소를 발생하는 간접 물 분해 수소생산(indirect bio-photolysis or two stage photolysis) (3) 빛이 존재하는 혐기상태 배양 조건에서 홍색 세균에 의한 광합성 발효(photo-fermentation) 또는 (4) 광이 존재하지 않는 조건에서 혐기 미생물에 의해 수소와 유기산을 내는 혐기 발효(dark anaerobic fermentation) (5) 균체 외(in virro) 수소 발생 (6) 일산화탄소 가스 전환 반응(microbial gas shift reaction)에 의한 수소 생산 기술로 구분할 수 있다. 물로부터 생물학적 기술에 의한 수소생산은 공기 중의 이산화탄소를 고정하고, 수소와 산소를 발생하는 원천기술로써 오래 전부터 미국, 유럽에서 태양에너지를 이용하는 광합성 미생물의 분리, 개선 및 반응기에 관한 연구가 축적되어 왔으며, 유기물 즉 바이오매스로부터 혐기 및 광합성 발효를 연속적으로 적용하는 기술은 비교적 최근에 일본을 비롯한 유기성 폐기물이 많은 국가에서 수소에너지 생산과 유기성 폐기물 처리라는 두 가지 목적에 부합하는 연구로써 활발히 진행되고 있다. 유기성 폐기물이나 폐수와 같은 수분함량이 높은 바이오매스는 대부분이 매립처리 되는 실정이지만 높은 수분 함량 때문에 매립 시 발생하는 침출수는 환경오염의 주범으로 가까운 장래에는 매립도 금지될 전망이다. 이와 같은 수소에너지 생산기술과 이용시스템 개발은 화석연료 사용을 최소화 할 수 있으며, 국내에서 다량 발생하는 유기성 폐기물을 이용한 에너지 생산으로 자원 강대국 입지에 설 수 있다. 미생물에 의한 수소생산 기술은 청정에너지 생산과 아울러, 동시에 산소 발생, 공기 중 이산화탄소 고정, 식품공장 폐수 및 음식쓰레기와 같은 유기성 폐기물 처리 등 환경에 이로운 방향으로 진행될 뿐만 아니라, 미생물 자체가 갖는 생물 산업성도 높아서 비타민류, 천연색소, 피부암 치료제등의 고부가가치 의약품 생산도 활성화할 수 있다.

• 한국식품과학회지
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• 제40권2호
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• pp.238-242
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• 2008

Ale과 lager 효모를 이용하여 맥주발효 실험한 결과, lager 효모는 발효가 활발하게 일어나는 발효 초기에 많은 양의 황화수소를 발생하였으며 ale 효모보다 더욱 많은 양의 황화수소가 발생되었다. 효모의 증식이 활발한 발효 초기에 많은 양의 황화수소가 만들어지는 것을 보아 효모의 증식과 황화수소의 생성 사이에는 상관관계가 있음을 확인하였다. 온도 차이에 따른 실험 결과에서, lager 효모의 경우에는 발효 온도가 높은 것이 발효율이 더 높아 발효 시간을 줄일 수 있는 장점은 있으나, 많은 양의 황화수소가 발생되는 것을 알 수 있었다. 또한 APL은 $15^{\circ}C$에서 발효시켰을 때, 발효 끝 부분에서 많은 양의 황화수소가 발생되었는데, 이것은 맥주에 좋지 않은 냄새의 원인이 되므로 장시간의 숙성기간을 필요로 한다는 것을 의미한다. EA의 경우에는 낮은 온도에서 오히려 더 많은 양의 황화수소가 생성이 되었으나, HA의 경우에는 lager 효모에서와 같이 높은 온도에서 더 많은 양의 황화수소가 생성되었는데, 이는 각 효모마다 $H_2S$를 생성하기에 적합한 온도가 있음을 의미한다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권7호
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• pp.1182-1189
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• 2016

Lactobacillus brevis ATCC 14869 exhibited a carbon catabolite derepressed phenotype that has ability to consume fermentable sugars simultaneously with glucose. To evaluate this unusual phenotype under harsh conditions during fermentation, the effects of lactic acid and hydrogen ion concentrations on L. brevis ATCC 14869 were examined. Kinetic equations describing the relationship between specific cell growth rate and lactic acid or hydrogen ion concentration were deduced empirically. The change of substrate utilization and product formation according to lactic acid and hydrogen ion concentration in the media were quantitatively described. Although the simultaneous utilization has been observed regardless of hydrogen ion or lactic acid concentration, the preference of substrates and the formation of two-carbon products were changed significantly. In particular, acetic acid present in the medium as sodium acetate was consumed by L. brevis ATCC 14869 under extreme pH of both acid and alkaline conditions.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제15권6호
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• pp.114-121
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• 2010

Oxygen sensitivity and substrate requirement have been known as possible reasons for the intricate growth of Dehalococcoides spp. and limiting factors of for routinely applying bioaugmentation using anaerobic Dehalococcoides-containing microbes for remediating chlorinated organic compounds. To explore the effect of the short-term exposure of the short-term exposure of oxygen on Dehalococcoides capability, dechlorination performance, and hydrogen production fermentation from formate, an anaerobic reductive dechlorination mixed-culture (Evanite culture) including dehalococcoides spp. was in this study. In the results, once the mixed-culture were exposed to oxygen, trichloroethylene (TCE) degradation rate decreased and it was not fully recovered even addition of excess formate for 40 days. In contrast, hydrogen was continuously produced by hydrogen-fermentation process even under oxygen presence. The results indicate that although the oxygen-exposed cells cannot completely dechlorinate TCE to ethylene (ETH), hydrogen fermentation process was not affected by oxygen presence. These results suggest that dechlorinating microbes may more sensitive to oxygen than fermenting microbes, and monitoring dechlorinators activity may be critical to achieve an successful remediation of a TCE contaminated-aquifer through bioaugmentation using Dehalococcoides spp..

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.451-457
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• 2011

Purple non-sulfur (PNS) bacterium $Rhodobacter$ $sphaeroides$ KD131 was studied with the aim of achieving maximum hydrogen production using various carbon and nitrogen sources at different pH conditions. Cells grew well and produced hydrogen using $(NH_4){_2}SO_4$ or glutamate as a nitrogen source in combination with a carbon substrate, succinate or malate. During 48h of photo-heterotrophic fermentation under 110$W/m^2$ illumination using a halogen lamp at $30^{\circ}C$, 67% of 30mM succinate added was degraded and the hydrogen yield was estimated as 3.29mol $H^2$/mol-succinate. However, less than 30% of formate was consumed and hydrogen was not produced due to a lack of genes coding for the formate-hydrogen lyase complex of strain KD131. Initial cell concentrations of more than 0.6g dry cell weight/L-culture broth were not favorable for hydrogen evolution by cell aggregation, thus leading to substrate and light unavailability. In a modified Sistrom's medium containing 30mM succinate with a carbon to nitrogen ratio of 12.85 (w/w), glutamate produced 1.40-fold more hydrogen compared to ammonium sulfate during the first 48h. However, ammonium sulfate was 1.78-fold more effective for extended cultivation of 96h. An initial pH range from 6.0 to 9.0 influenced cell growth and hydrogen production, and maintenance of pH 7.5 during photofermentation led to the increased hydrogen yield.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권9호
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• pp.1550-1554
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• 2008

A hydrogen sulfide $(H_2S)$ detecting tube was developed for the quantitative determination of $H_2S$ produced by yeast during laboratory scale wine fermentations. The detecting tube consisted of a small transparent plastic tube packed with an $H_2S$-sensitive color-indicating medium. The packed medium changed color, with the color change progressing upward from the bottom of the tube, upon exposure to $H_2S$ produced by yeast during fermentation. A calibration study using a standard $H_2S$ gas showed that the length of the portion that darkened was directly related to the quantity of $H_2S$ (${\mu}g$) with a high correlation coefficient ($r^2$=0.9997). The reproducibility of the $H_2S$ detecting tubes was determined with five repetitive measurements using a standard $H_2S$ solution [5.6${\mu}g$/200 ml (28 ppb)], which resulted in a coefficient of variation of 3.6% at this level of $H_2S$. With the sulfide detecting tubes, the production of $H_2S$ was continuously monitored and quantified from laboratory scale wine fermentations with different yeast strains and with the addition of different levels of elemental sulfur to the grape juice. This sulfide detecting tube technology may allow winemakers to quantitatively measure $H_2S$ produced under different fermentation conditions, which will eventually lead winemakers to better understand the specific factors and conditions for the excessive production of $H_2S$ during wine fermentation in a large production scale.