• Journal of Plant Biotechnology
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• 제34권2호
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• pp.111-118
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• 2007

가속도가 붙은 지구온난화 문제와 수 십년 이내로 예상되는 화석연료의 고갈은 지속가능하면서도 환경친화적인 새로운 형태의 에너지 출현을 필요로 하고 있다. 이러한 추세에 맞추어 태양광, 조력, 지열, 풍력, 수소 에너지와 더불어 바이오에너지가 대체에너지로서 주목받고 있다. 바이오에너지는 태양에너지를 유기물로 변환하는 식물을 재료로 하여 바이오 에탄올이나 바이오디젤 등을 생산하여 사용하는 것으로 대체 에너지가 갖춰야 할 조건을 두루 갖춘 최적의 신재생에너지로 고려되고 있다. 하지만 바이오에너지가 진정한 의미에서의 환경친화적이면서 지속가능성을 갖추기 위해서는 아직 기술적으로 해결해야할 문제점들이 많다. 최근 미국에서 바이오에탄올 생산을 위한 옥수수 소비량이 늘어 곡물 및 사료 가격의 급등 현상으로 이어지고 있다. 또한 이러한 현상은 개발도상국 식량자원의 선진국 유입 등으로 빈곤의 심화 등이 새로운 문제점으로 지적되고 있다. 따라서 곡물이 아닌 비식용 부위를 이용한 에탄올 생산이 대안으로 여겨지고 있는 바 셀룰로스 에탄올은 이러한 문제점을 극복할 수 있는 대체에너지로서 자리매김하고 있다. 셀룰로스 바이오에탄올은 사람 등의 동물이 소화하지 못하는 바이오매스의 대부분을 차지하는 식물 세포벽을 곰팡이 등에서 분리한 효소로 분해한 후 여기서 생성되는 당을 발효과정을 통해 생산되는 에탄올로서 전술한 바와 같은 문제점을 해결할 수 있는 유망한 대안 에너지로 고려되고 있다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권5호
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• pp.600-612
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• 2015

We investigated the optimization of the organosolv pretreatment of yellow poplar for bioethanol production. Response surface methodology was used to determine the optimal conditions of three independent variables (reaction temperature, reaction time, and sulfuric acid (SA) concentration). Reaction temperature is the most significant variable in the degradation of xylan and lignin in the presence of an acid catalyst, and ethanol production increased with a decrease in the lignin content. The highest ethanol concentration ($42.80g/{\ell}$) and theoretical ethanol yield (98.76%) were obtained at $152^{\circ}C$ (2.5 bar) with 1.6% SA for 16 min. However, because of excessive degradation of the raw material, the overall ethanol yield was less than under other pretreatment conditions which has approximately 50% of WIS recovery rate after pretreatment. The optimal conditions for the maximum overall ethanol yield ($146^{\circ}C$ with 1.22% SA for 15.9 min) were determined with a predicted yield of 17.11%, and the experimental values were very close (17.15%). Therefore, the quadratic model is reliable.

• 한국미생물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국미생물생명공학회 2005년도 2005 Annual Meeting & International Symposium
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• pp.245-247
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• 2005

A cellulolytic fungus isolated from Agave plantation in northeastern Thailand was identified as Acrophialophora nainiana. The fungus was capable of growing at pH between 3 - 7 and 25 - 45 $^{\circ}C$, with the optimum conditions at pH 5.0 and 40 $^{\circ}C$. The wild isolate produced cellulases, comprising of exoglucanase (0.019 U/mg protein), endoglucanase (0.366 U/mg protein), and ${\beta}$-glucosidase (0.001 U/mg protein). Mutations with UV and NTG produced the UV 10-2 mutant with cellulases activities including exoglucanase (0.093 U/mg protein), endoglucanase (0.585 U/mg protein), and ${\beta}$-glucosidase (0.013 U/mg protein). Purification of the enzymes with ultrafiltration, ammonium sulfate precipitation, and ion-exchange chromatography yielded the maximal cellulase specific activities of 2.736 U/mg protein (exoglucanase), 0.235 U/mg protein (endoglucanase), and 0.008 U/mg protein (${\beta}$-glucosidase). The mutant's cellulases were the most active at pH 5.0 and 60 $^{\circ}C$. Ion-exchange chromatography revealed that A. nainiana UV 10-2 cellulases were comprised of two peaks with one peak showing the single endoglucanase activity while the other peak showed a mixture of the three enzyme activities. Production of A. nainiana UV 10-2 cellulases using banana leaf stalk as the sole carbon source gave comparable yields to that of the pure ${\alpha}$-cellulose. The enzymes were used in the simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of plant residue (Coix aquatica) along with Kluveromyces marxianus to produce ethanol. Moreover, when the enzymes were used in the bioscouring process of fabric, the desiravle traits of textile processing including immediate water absorbency, increased in whiteness and reduction of yellowness of the treated fabric were observed.

• 한국버섯학회지
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• 제13권2호
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• pp.85-91
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• 2015

본 연구는 한국에서 분리한 송곳니구름버섯 (Irpex consors) 균사체의 에탄올 생산 가능성을 탐색하기 위해 수행되었다. 송곳니구름버섯의 균사체를 당이 함유된 배지에 접종하여 에탄올 생산량을 측정하였다. 포도당, 만노오스, 자일로스 등 단당류와 셀로비오스 등의 이당류가 각각 1 g 함유된 발효배지에 송곳니구름버섯의 균사체를 접종하고 배양한 결과 각각의 이들 당류에서 0.23, 0.19. 0.21, 0.17 g의 에탄올이 생산되었다. 또한 볏짚을 열수, 3% 가성소다, 3% 황산용액으로 각각 전 처리한 후 송곳니구름버섯의 균사체를 접종하고 배양한 결과 1 g의 볏짚은 각각 0.12, 0.15, 0.19 g의 에탄올로 전환되었다. 본 실험을 통해 송곳니구름버섯의 균사체는 여러 종류의 환원당을 이용해 에탄올을 생산할 수 있는 것은 물론 열수, 가성소다 및 황산으로 전 처리한 볏짚을 에탄올로 전환하는 것도 가능한 것으로 나타났다. 따라서 송곳니구름버섯 균사체의 에탄올 생산 수율을 본 실험의 결과 보다 높일 수 있다면 당류뿐 만아니라 볏짚을 비롯한 리그닌셀룰로오스의 바이오매스를 이용해 바이오에탄올을 효율적으로 생산해 우리나라 에너지 수요를 자급하는데 큰 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제39권6호
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• pp.459-468
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• 2011

SCB액비 처리가 백합나무의 생장에 미치는 영향을 조사하고 수확된 백합나무를 원료로 한 바이오에탄올 생산량 비교를 위하여, 처리량별로 처리구를 설정하고 상대 생장량, 바이오매스 생장량, 엽특성 및 구성당과 에탄올 생산량을 각각 분석하였다. SCB액비 처리를 통해 백합나무의 바이오매스 생장량(64.67 %) 및 Glucose 함량(6.07 %)이 증가하였고 이는 SCB액비에 함유된 양료 성분과 수분 함량이 엽록소 생산에 영향을 끼쳤기 때문으로 사료된다. 바이오에탄올 생산에 앞서 SCB액비 처리되어 생장한 백합나무를 유기용매 전처리 및 약산 전처리를 하였으며 반응 온도($150^{\circ}C$), 승온 시간(40분), 반응 시간(10분)은 모두 동일하게 진행하였다. 전처리 효율은 중 처리구를 유기용매 전처리(w/1% 황산) 하였을 때 잔여율이 44.81%로 가장 높았으며, 치환성 양이온이 전처리 효과를 증진시킨 것으로 보인다. 전처리 된 시료를 동시당화발효하여 바이오에탄올을 생산하였으며 초기 투입량 대비 가장 높은 에탄올 생산 수율은 대 처리구에서 얻을 수 있었으나(16.11%), 바이오매스 생산량을 고려하면 중 처리구의 에탄올 생산량이 가장 많았으며, 대조구 대비 72.93% 증가하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.45-51
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• 2014

본 연구는 농업 부산물인 옥수수대(corn stover)를 이용하여 묽은 황산법(DSA; dilute sulfuric acid)과 암모니아 침지법(SAA; soaking in aqueous ammonia) 그리고 암모니아 재순환 침출법(ARP; ammonia recycle percolation)을 비교하여 각 전처리법의 특징과 장단점을 분석하였고, 동시당화공동발효를 통한 에탄올 생산을 비교하였다. ARP, DSA, SAA를 이용하여 전처리된 고형물(3% 글루칸 투입)을 15 FPU/g-glucan, 30 CBU/g-glucan의 상업용 효소(Spezyme CP와 Novozyme 188;)와 E. coli KO11 균주(ATCC$^{(R)}$ 55124)를 이용하여 동시당화공동발효를 수행하였다. 전처리 후에 남은 고형물에 있는 당의 최대이론적 에탄올 수율은 각각 87, 90 그리고 78%였다. 이것은 전처리되지 않은 원래 옥수수대의 총 당량(글루칸 +자일란) 대비 각각 69, 58, 및 74%에 해당하는 것으로 SAA의 수율이 가장 높게 관찰되었다. 또한 전처리 당화액을 이용한 동시당화공동발효 실험결과는 DSA의 당화액이 발효균주에 대하여 가장 높은 독성을 나타내었고 ARP 전처리 당화액이 그 다음으로 저해효과가 큰 것으로 나타났다. 결국 SAA를 이용하여 전처리한 후 리그닌이 풍부한 당화액은 이용하지 않고 전처리된 고형물과 동시당화공동발효 공정을 이용한 에탄올 생산이 가장 간단하면서 경제적인 공정으로 제안되었다.