• 에너지공학
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• 제19권4호
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• pp.215-220
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• 2010

근래의 무분별한 화석연료의 사용은 에너지자원의 고갈과 환경오염의 문제를 야기하여 이의 해결을 위한 청정신에너지에 대한 연구가 전 세계적으로 집중되고 있다. 이 중 바이오매스는 화석연료보다 비교적 높은 H/C비를 갖기 때문에 신에너지인 수소 또는 Syngas를 생산하기 위한 가스화 특성이 우수한 특징을 가지고 있으며, 구성성분 내 중금속, 타르 질소를 거의 함유하지 않는 점에서 환경오염 저감과 동시에 대체 신에너지로써 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 목질계 바이오매스인 Wood pellet에 대하여 고정층 반응기를 이용하여 질소 분위기하에서 온도 및 Steam/Biomass Ratio(SBR)조건 변화에 따른 가스화 특성으로 고찰하는데 그 목적을 둔다. 온도의 영향에 대하여, 높은 온도 범위에서 수소 수율이 증가함을 알 수 있었다. SBR에 대한 영향으로서, 상대적 저온 조건에서는 SBR이 1 이상인 조건에서는 수소 수율이 거의 일정한 경향을 보였고, $900^{\circ}C$의 고온에서는 SBR 증가에 따라 증가하는 결과를 얻었다. 또한 $H_2$/CO ratio에 비하여 $H_2/CH_4$ ratio의 변화가 더 큰 결과로부터, 본 실험 조건에서의 반응은 Steam reforming이 Water gas shift reaction 보다 더욱 지배적임을 확인하였다. 최적의 $H_2$ 수율 생산 조건은 열분해의 경우 $800^{\circ}C$이며, 저온 스팀가스화의 경우에는 SBR=1, $900^{\circ}C$의 고온인 경우에는 SBR=3 이었으며, 최대 수소 수율은 $900^{\circ}C$, SBR=3의 조건에서 38.5 vol.%(56.01 L/min kg) 이었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제13권5호
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• pp.717-724
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• 2003

A newly isolated Citrobacter sp. Y19 catalyzes the CO-dependent $H_2$ production (biological water-gas shift reaction) by the actions of CO dehydrogenase (CODH) and hydrogenase. Y 19 requires $O_2$ for fast growth, but its $H_2$ production activity is significantly inhibited by $O_2$. In the present study, the effect of $O_2$ on the activities of CODH ard hydrogenase was investigated quantitatively in both whole cells and broken cells, based on CO-dependent or methyl viologen (MV)-dependent $H_2$ production in addition to CO-dependent MV reduction. In crude cell extracts, CODH activity was mostly found in the soluble fraction. Inactivation of CODH and hydrogenase activities by $O_2$ followed the first-order decay kinetics, and the dependence of the rate constants on $O_2$ partial pressure could be expressed by the Michaelis-Menten equation. In whole cells, the maximum deactivation rate constants ($k_{d,max}$ of hydrogenase and CODH were quite similar: $0.07{\pm}0.03 min^{-1}\;and\;0.10{\pm}0.04 min^{-1}$, respectively. However, the first-order rate constant ($k_{d,max}/K_s$) of CODH ($0.25\;min^{-1}\;atm^{-1}$) at low $O_2$ partial pressures was about 3-fold higher than that of the hydrogenase, since the half-saturation constant ($K_s$) of CODH was about half of that of hydrogenase. In broken cells, both enzymes became significantly more sensitive to $O_2$ compared to the unbroken cells, while $k_{d,max}/K_s$ increased 37-fold for hydrogenase and 6.7-fold for CODH. When whole cells were incubated under anaerobic conditions after being exposed to air for 1 h, hydrogenase activity was recovered more than 90% in 2 h suggesting that the deactivation of hydrogenase by $O_2$ was reversible. On the contrary, CODH activity was not recovered once deactivated by $O_2$ and the only way to recover the activity was to synthesize new CODH. This study indicates that $O_2$ sensitivity of $H_2$ production activity of Citrobacter sp. Y19 is an important drawback as in other $H_2-producing$ bactria.