• 한국가스학회지
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• 제25권1호
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• pp.30-39
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• 2021

세계적으로 천연가스는 환경적, 정치적, 지역적인 이유로 중요한 에너지원으로 부상하고 있다. 우리나라에서 천연가스는 액화천연가스로 수입하고 있으며, 석탄과 원전을 대체하는 연료나 원료의 활용에서 액화천연가스는 증가하고 있다. 우리나라는 천연가스를 수입에 의존하고 있기 때문에 공급에 대한 안정성분석이 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 우리나라 수입구조의 위험도 분석을 통하여 공급리스크를 줄이고 안정적인 공급과 수요를 위한 방안을 제시하였다. 공급위험도를 감소시키기 위해 한 국가로부터의 수입 집중도를 낮춰야 하며, 가스공급안정성 지수 (gas supply security index, GSSI)가 낮은 국가의 수입비중을 낮추고 상대적으로 안정적인 국가인 러시아로부터 수입을 증가시켜야 한다. 또한, 수입국가의 수를 늘리거나 안정적 공급이 가능한 국가와의 관계 유지는 우리나라 수입가스의 공급안정성지표 (total gas supply security index, TGSSI)에 긍정적인 영향을 줄 것으로 분석되었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권8호
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• pp.2399-2402
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• 2013

The catalytic pyrolysis of cellulose was carried out over SAPO-11 for the first time. Pyrolyzer-gas chromatography/mass spectroscopy was used for the in-situ analysis of the pyrolysis products. The acid sites of SAPO-11 converted most levoglucosan produced from the non-catalytic pyrolysis of cellulose to furans. In particular, the selectivity toward light furans, such as furfural, furan and 2-methyl furan, was high. When the catalyst/cellulose ratio was increased from 1/1 to 3/1 and 5/1, the increase in the quantity of acid sites led to the promotion of deoxygenation and the resultant increase of the contents of light furan compounds. Because furans can be used as basic feedstock materials, the augmentation of the economical value of bio-oil through the catalytic upgrading over SAPO-11 is considerable.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권11호
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• pp.1479-1484
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• 2022

Bacterial cellulose (BC) is gaining attention as a carbon-neutral alternative to plant cellulose, and as a means to prevent deforestation and achieve a carbon-neutral society. However, the high cost of fermentation media for BC production is a barrier to its industrialization. In this study, chestnut shell (CS) hydrolysates were used as a carbon source for the BC-producing bacteria strain, Gluconacetobacter xylinus ATCC 53524. To evaluate the suitability of the CS hydrolysates, major inhibitors in the hydrolysates were analyzed, and BC production was profiled during fermentation. CS hydrolysates (40 g glucose/l) contained 1.9 g/l acetic acid when applied directly to the main medium. As a result, the BC concentration at 96 h using the control group and CS hydrolysates was 12.5 g/l and 16.7 g/l, respectively (1.3-fold improved). In addition, the surface morphology of BC derived from CS hydrolysates revealed more densely packed nanofibrils than the control group. In the microbial BC production using CS, the hydrolysate had no inhibitory effect during fermentation, suggesting it is a suitable feedstock for a sustainable and eco-friendly biorefinery. To the best of our knowledge, this is the first study to valorize CS by utilizing it in BC production.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권1호
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• pp.1-11
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• 2017

바이오오일은 고품질 화학물질로 이용이 가능하며 차세대 탄화수소 연료와 석유정제업 공급원료로 사용할 수 있기 때문에 촉망받는 신재생에너지의 하나로 상당한 관심을 받고 있다. 또한 제올라이트는 급속열분해 과정에서 크래킹 반응을 효과적으로 촉진시켜 탈산소 반응을 증가 시키고 탄화수소가 많은 안정된 바이오오일을 만든다. 그래서 본 연구에서는 백합나무 바이오오일 품질개선을 위해 촉매열분해(Control, Blackcoal, Whitecoal, ZeoliteY 및 ZSM-5)를 적용하여 특성을 조사하였다. 바이오오일의 특성 변화를 알아보기 위하여 0.3~1.4 mm 크기의 백합나무 시료 500 g을 $465^{\circ}C$에서 1.6초 동안 촉매열분해하여 바이오오일을 제조하였다. 촉매 조건 상태에서 바이오오일의 수율은 Control(54.0%)과 비교하여 Blackcoal(56.2%)를 제외하면, Whitecoal(53.5%), ZeoliteY (51.4%), 및 ZSM-5(52.0%)로 모두 감소했다. 수분 함량이 Control(37.4%)에서 촉매 처리후 37.4~45.2%로 증가함에 따라 발열량((High heating value)은 감소했다. 그러나 다른 다른 바이오오일 특성은 개선되었다. 촉매 적용 결과 바이오오일의 회분과 전산가(TAN)가 감소했고, 특히 수송연료로 중요한 특성인 점도는 Control cP(6,933) 에서 2,578 ~ 4,627 cP로 감소했다. 또한 ZeoliteY는 방향족탄화수소를 생산하고 점도를 개선시키는데 가장 효과적이였다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제59권3호
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• pp.215-220
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• 2016

식물의 이차생장의 결과로 생산되는 바이오매스의 대부분은 식물의 이차세포벽에 축적된다. 식물의 이차세포벽은 크게 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그닌이라는 3가지 물질로 구성되며 이들 중 페놀성 복합 화학 물질인 리그닌은 셀룰로스나 헤미셀룰로스와 달리 알코올 발효과정의 저해 물질로이다. 따라서, 식물의 이차세포벽 생합성의 과정을 조절함으로 전체 바이오매스의 생산량과 조성을 바이오 에너지 생산을 위해 최적 조건으로 조절함으로써 바이오 에탄올 생산을 최대화할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 애기장대 유래 MYB7 유전자를 CaMV35S 프로모터 조절 하에서 과별현되게 한 식물체와 식물의 전사조절에서 하위 특정 유전자의 발현을 저해시키는 것으로 잘 알려진 SRDX 융합 단백질 즉, MYB7-SRDX 과발현체를 제작하여 그 특성을 조사하였다. 그 결과 MYB7 전사조절 인자가 리그닌의 생합성을 억제 조절한다는 결과를 관찰하였다. 이는 MYB7 전사조절인자를 이용하면 바이오 에탄올 발효과정에 저해 물질로 작용하는 리그닌을 경감시킬 수 있는 기초 자료로 사용할 수 있을 것이다.

• 유기물자원화
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• 제16권1호
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• pp.79-88
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• 2008

지구온난화에 따른 대체연료의 하나로 바이오에탄올의 생산이 증대되면서 곡물가격 상승과 같은 문제를 야기하고 있다. 차세대 바이오에탄올의 원료로서 목질계 바이오매스는 큰 잠재성에도 불구하고 높은 생산단가로 인하여 상업화 되지는 않고 있다. 생산단가의 절감을 위해 필요한 핵심기술은 가수분해율을 높이고 단당의 회수율을 높이는 것으로 전체 바이오에탄올 생산공정에서 열화학적 전처리이다. 본 연구에서는 목질계 바이오에탄올 제조공정에서의 열화학적 전처리에 대하여 소개하고 극복해야 할 문제들에 대하여 제시하고자 한다. 산, 알칼리, 열수, 용매, 암모니아, 산소 등을 첨가하는 전처리는 리그닌과 헤미셀룰로오스를 제거하고 셀룰로오스의 결정성을 감소시킨다. 이러한 전처리 방식들은 침엽수, 활엽수, 곡식의 줄기 등 목질계 원료에 따라 최적의 처리 조건들이 확립되어져야 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.114.2-114.2
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• 2011

Furfural is a versatile derivative. It can be utilized for a building-block of furfuryl alcohol production and a component of fuels or liquid alkanes. But in bio-process, furfural is a critical compound because it inhibits cell growth and metabolism. Furfural could be converted from xylose and usually produced from biomass in which hemicellulose is abundant. In this study, furfural production from miscanthus was performed and utilization of miscanthus residue was consequently conducted. At first, hydrolysis for investigation of miscanthus composition and furfural production was performed using sulfuric acid. Previously, we optimized dilute acid pretreatment condition for miscanthus pretreatment and the condition was found to be about 15 min of reaction time, 1.5% of acid concentration and about $140^{\circ}C$ of temperature and 60% (about 7 g/L) of xylose was solubilized from miscanthus. Using the xylose, furfural production was conducted as second step. Approximately $160{\sim}200^{\circ}C$ of temperature was accompanied with the hydrolysis for pyrolysis of biomass. When the investigated condition; $180^{\circ}C$ of temperature, 20 min of reaction time and 2% of acid concentration was operated for furfural production, furfural productivity was reached to be 77% of theoretical maximum. After reaction, residue of miscanthus was utilized as feedstock of ethanol fermentation. Residue was well washed using water and saccharified using hydrolysis enzymes. Hydrolysate (glucose) from saccharification was utilized for the carbon source of Saccharomyces cervisiae K35.

• 청정기술
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• 제18권1호
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• pp.31-37
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• 2012

바이오매스가 가진 재생 가능성과 환경적인 장점으로 인해 바이오매스는 바이오에너지와 다른 제품의 주요 원료가 되었다. 바이오매스의 중요 성질을 예측하기 위해 분광학 데이터를 이용하는 연구를 포함한 많은 연구가 수행되었는데 근적외선 분광학은 빠르고 신뢰성 있는 결과를 저비용으로 제공하는 비파괴 방법이기 때문에 널리 사용되었다. 이 연구에서는 서로 다른 여섯가지의 목질계 바이오매스의 근적외선 스펙트럼 데이터를 기반으로 질량 손실 프로파일을 예측하는 다변량 통계기법을 개발하였으며, 상관없는 잡음을 제거하고 근적외선 데이터를 잘 설명하는 파장대역을 선택하기 위해 웨이블릿 분석이 사용되었다. 실제 근적외선 데이터를 가지고 개발된 방법을 예시하였는데 이 때 여러가지 예측모델이 예측 성능을 기준으로 평가되었고 적절한 근적외선 스펙트럼 전처리법의 장점 또한 설명되었다. 웨이블릿으로 압축된 근적외선 스펙트럼을 이용한 부분최소자승법 예측모델이 가장 좋은 성능을 보였으며 개발된 방법은 바이오매스의 빠른 분석에 쉽게 적용될 수 있음 또한 증명되었다.

• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제27권3호
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• pp.143-149
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• 2011

The possibility of employing biomass of Salix viminalis cv. Q683 as a resource of bio-energy was evaluated. The chemical analysis of S. viminalis cv. Q683 leaf biomass showed components such as, extractives (2.57%), lignin (39.06%), hemicellulose (21.61%), and cellulose (37.83%), whereas, its stem was composed of extractives (1.67%), lignin (23.54%), hemicellulose (33.64%), and cellulose (42.03%). The biomass of S. viminalis cv. Q683 was saccharified using two enzymes celluclast and viscozyme. The saccharification of S. viminalis cv. Q683 biomass was influenced by enzymes and their strengths. The optimal enzyme combination was found to be celluclast (59 FPU/g substrate) and viscozyme (24 FBG/g substrate). On saccharification the glucose from leaf and stem biomass was 7.5g/L and 11.7g/L, respectively after 72 hr of enzyme treatment. The biomass and enzyme-treated biomass served as the feedstock for ethanol production by fermentation. The ethanol production from stem and leaf biomass was 5.8 g/L and 2.2 g/L respectively, while the fermentation of the enzymatic hydrolysates yielded 5 g/L to 8 g/L bioethanol in 72 hours.