• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제29권3호
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• pp.373-381
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• 2019

Site-directed mutagenesis was employed to generate five different triple point mutations in the double mutant (C295A/I86A) of Thermoanaerobacter ethanolicus alcohol dehydrogenase (TeSADH) by computer-aided modeling with the aim of widening the small alkyl-binding pocket. TeSADH engineering enables the enzyme to accept sterically hindered substrates that could not be accepted by the wild-type enzyme. The underline in the mutations highlights the additional point mutation on the double mutant TeSADH introduced in this work. The catalytic efficiency ($k_{cat}/K_M$) of the ${\underline{M151A}}$/C295A/I86A triple TeSADH mutant for acetophenone increased about 4.8-fold higher than that of the double mutant. A 2.4-fold increase in conversion of 3'-methylacetophenone to (R)-1-(3-methylphenyl)-ethanol with a yield of 87% was obtained by using ${\underline{V115A}}$/C295A/I86A mutant in asymmetric reduction. The ${\underline{A85G}}$/C295A/I86A mutant also produced (R)-1-(3-methylphenyl)-ethanol (1.7-fold) from 3'-methylacetophenone and (R)-1-(3-methoxyphenyl)-ethanol (1.2-fold) from 3'-methoxyacetophenone, with improved yield. In terms of thermal stability, the ${\underline{M151A}}$/C295A/I86A and ${\underline{V115A}}$/C295A/I86A mutants significantly increased ${\Delta}T_{1/2}$ by $+6.8^{\circ}C$ and $+2.4^{\circ}C$, respectively, with thermal deactivation constant ($k_d$) close to the wild-type enzyme. The ${\underline{M151A}}$/C295A/I86A mutant reacts optimally at $70^{\circ}C$ with almost 4 times more residual activity than the wild type. Considering broad substrate tolerance and thermal stability together, it would be promising to produce (R)-1-(3-methylphenyl)-ethanol from 3'-methylacetophenone by ${\underline{V115A}}$/C295A/I86A, and (R)-1-phenylethanol from acetophenone by ${\underline{M151A}}$/C295A/I86A mutant, in large-scale bioreduction processes.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.61-68
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• 2021

선택적 촉매 혼합법은 대용량의 화력 발전시스템에서 질소산화물을 제거하는 방법으로 많이 사용되고 있다. 분사된 암모니아와 유입된 배기가스의 균일한 혼합은 촉매 층에서의 탈질 환원 과정에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 탈질설비의 암모니아 분사시스템 설계과정에 전산해석 기법을 적용하였다. 적용 모델은 현재 가동되고 있는 800 MW급 석탄 화력 발전소의 탈질설비이다. 유동 해석 범위는 암모니아 분사 시스템 입구에서 촉매 층 후단부이다. 2차원 유동장을 선택하였고 비압축성으로 가정하였다. 상용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent를 사용하여 정상 상태의 난류 유동을 해석하였다. 설계 변수로는 암모니아 분사 시스템에서의 노즐 배치 간극과 분사 유량으로 4가지 경우에 대해 결과를 분석하였다. 촉매 층 입구에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반으로 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 노즐 피치와 유량을 동시에 조절한 경우가 유동 균일성 관점에서 가장 우수하였다.

• 청정기술
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• 제29권4호
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• pp.313-320
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• 2023

대표적인 비암모니아성 선택적 촉매환원반응기인 H₂-SCR의 활용성을 높이기 위하여 Ce를 조촉매로 활용한 PtNi/CeO₂-W-TiO₂의 촉매 분말을 합성하고 다공성 금속 구조(porous metal structure, PMS)에 코팅하여 선택적 촉매 환원에 의한 NOx 제거 특성을 평가하였다. CeO₂를 조촉매로 사용한 H₂-SCR은 CeO₂를 사용하지 않은 경우에 비해 더 높은 NOx 제거 효율을 나타내었으며, CeO₂ 담지율 10 wt%에서는 반응온도 90℃에서 가장 높은 제거효율을 보였다. 한편, 촉매구조체인 PMS의 촉매 코팅량이 증가함에 따라 NOx 제거효율은 90℃ 이하에서는 향상되었으나, 120℃ 이상에서는 감소하는 경향을 보였고 공간속도를 4,000 h^-1에서 20,000 h^-1로 변경한 경우, 120℃이상의 온도에서 NOx 제거 효율이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권6호
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• pp.1092-1099
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• 2022

대기오염물질과 온실가스 배출량을 저감 시키기 위한 배기 후처리 장치에 대한 연구는 활발히 진행 중이지만 그 중 선박용 입자상물질/질소산화물(PM/NOx) 동시저감 장치에서는 엔진에 미치는 배압 및 필터 담체 교체에 대한 문제가 발생하고 있다. 본 연구에서는 PM/NOx를 동시저감 할 수 있는 일체형 장치의 최적 설계를 위해 장치 내부 유동과 입·출구 압력을 통한 배압의 변화를 연구하여 적절한 기준을 제시하였다. Ansys Fluent를 활용하여 디젤미립자필터(DPF) 및 선택적촉매환원법(SCR)에 다공성 매체 조건을 적용하였고 공극률은 30 %, 40 %, 50 %, 60 % 및 70 %로 설정하였다. 또한, 엔진 부하에 따른 Inlet 속도를 경계 조건으로 7.4 m/s, 10.3 m/s, 13.1 m/s 및 26.2 m/s로 적용하여 배압에 미치는 영향을 분석하였다. CFD 분석 결과, 장치의 입구 온도 보다 입구 속도에 따른 배압의 변화율이 크고 최대 변화율은 27.4 mbar였다. 그리고 모든 경계 조건에서의 배압이 선급 기준인 68 mbar를 초과하지 않았기 때문에 1800 kW 선박에 적합한 장치로 평가되었다.

• 청정기술
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• 제13권1호
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• pp.54-63
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• 2007

고분자 전해질 연료전지에 사용되는 개질 수소 속에는 미량의 일산화탄소가 존재할 수 있으며, 이는 연료전지의 백금 성분의 양극 전극을 비활성화로 이끌며, 그로 인하여 전기 출력이 급격히 떨어지게 된다. 본 연구는 담체의 조성을 달리한 여러 가지 $Cu/Ce_xZr_{1-x}O_2$ (x=0.0-1.0) 촉매들을 합성하고 그들 특성이 분석되었으며, 또한 일산화탄소의 산화반응과 수소 분위기에서의 일산화탄소에 대한 선택적 산화반응을 수행하였다. 이들 촉매들은 수열합성법과 침적-침전법을 조합하여 제조되었으며, XRD, XRF, SEM, TEM, BET, $N_2O$ 분해실험, 산소저장능력 측정 기법 등에 의해 그들의 물리화학적 성질들이 분석되었다. 담체의 조성과 반응물 산소의 과잉정도에 따른 영향들이 여러 반응온도에서 반응활성과 이산화탄소 선택도 등에 의해 조사되어졌다. 합성된 여러 조성을 달리한 $Cu/Ce_xZr_{1-x}O_2$ 촉매들 가운데 $Cu/Ce_{0.9}Zr_{0.1}O_2$와 $Cu/Ce_{0.7}Zr_{0.3}O_2$ 두 가지 촉매는 $170^{\circ}C$ 반응온도 부근의 PROX 반응에서 99% 이상의 CO 전환율과 50% 내외의 선택도를 나타내었다. 이와 같은 비교적 완화된 조건에서의 우수한 활성은 높은 산소저장능력을 지닌 $Ce_xZr_{1-x}O_2$ 담체를 사용함으로서 구리촉매의 산호-환원 활성이 증가한 것에 기인하며, 결국 수소분위기에서의 일산화탄소의 산화 반응에 대한 높은 활성과 선택도를 이끌었다.

• 청정기술
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• 제25권4호
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• pp.324-330
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• 2019

선택적 촉매환원법은 산업 설비에서 분사되는 배기가스의 탈질 과정에 유용한 방법이다. 촉매 층 입구에서의 암모니아-질소산화물의 혼합비 분포는 탈질 과정에서 중요하다. 본 연구에서는 전산해석 기법을 이용하여 탈질설비의 입구 배기가스 내 질소산화물의 유동 분포에 따른 암모니아 분사 노즐의 유량을 조절하여 NH₃/NO 몰 비의 균일도를 개선하였다. 출구 X/H = 3 지점에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 균일, 포물선, 상향 솔림, 임의 등 4가지 입구 유동 형태에 대해 8개의 분사 노즐의 암모니아 분사 유량을 도출하였다. 정상상태의 비압축성 점성 이차원 유동장 해석을 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS-FLUENT에 k-𝜖 난류모델을 적용하였다. 본 해석의 결과, 입구 배기가스의 유동 형태 별로 9.58%에서 80.0% 의 몰 비 개선 효과를 나타내었다.

• BMB Reports
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• 제38권1호
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• pp.58-64
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• 2005

Myo-inositol monophosphate phosphatase (IMPP) is a key enzyme in the phosphoinositide cell-signaling system. This study found that incubating the IMPP from a porcine brain with pyridoxal-5'-phosphate (PLP) resulted in a time-dependent enzymatic inactivation. Spectral evidence showed that the inactivation proceeds via the formation of a Schiff's base with the amino groups of the enzyme. After the sodium borohydride reduction of the inactivated enzyme, it was observed that 1.8 mol phosphopyridoxyl residues per mole of the enzyme dimer were incorporated. The substrate, myo-inositol-1-phosphate, protected the enzyme against inactivation by PLP. After tryptic digestion of the enzyme modified with PLP, a radioactive peptide absorbing at 210 nm was isolated by reverse-phase HPLC. Amino acid sequencing of the peptide identified a portion of the PLP-binding site as being the region containing the sequence L-Q-V-S-Q-Q-E-D-I-T-X, where X indicates that phenylthiohydantoin amino acid could not be assigned. However, the result of amino acid composition of the peptide indicated that the missing residue could be designated as a phosphopyridoxyl lysine. This suggests that the catalytic function of IMPP is modulated by the binding of PLP to a specific lysyl residue at or near its substrate-binding site of the protein.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권4호
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• pp.368-377
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• 2013

대형디젤기관 배기가스 저감용 Urea-SCR 시스템은 높은 NOx 저감율을 보이는 반면, 높은 관통도를 갖는 요소수가 벽면 충돌 후 증발하지 못하고 벽면에 머물게 되어 우레아염을 형성한다. 우레아염 생성 방지를 위한 방안으로 벽면유동 형성을 촉진하기위한 믹서-하우징 조립체의 형상 최적화와 관련된 실험적 연구가 수행되었다. 하우징 경사각 변화 및 믹서 설치위치에 따라 벽면유동의 증가 가능성이 hot-wire 시스템을 이용하여 조사되었다. 벽면 유동은 하우징 경사각 및 믹서 설치 위치에 큰 영향을 받으며, 하우징 경사각이 있고 믹서가 하우징 후단에 설치될 때 벽면유동이 향상되는 것을 알 수 있었다.

• 한국대기환경학회지
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• 제27권5호
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• pp.558-568
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• 2011

Hazardous volatile organic compounds (HVOCs) have been increasingly getting concern in urban air chemistry due to photochemical smog as well as its toxicity or potential hazards. In this study, we investigated their concentrations and the properties in tunnel, urban roadside and residential area. As a result, among 36HVOCs measured in this study, BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene) and dichlorodifluoromethane, 1,2,4-trimethylbenzene, trichlorofluoromethane were detected above the concentration of $1{\mu}g/m^3$ in every sampling site and the most abundant compound was toluene. The other compounds were detected at trace level or below the detection limit. In addition, we found that three CFCs (chlorofluorocarbons), such as CFC-12, CFC-11, CFC-113, were persistently detected because of the emission in the past. Toluene to benzene ratio (T/B) at tunnel and roadside were calculated to be 4.3~5.3 and at residential area 15.4, suggesting that the residential area had several emission sources other than car exhaust. The ratio of X/E (m,p-xylene to ethylbenzene) ratio was calculated to be 1.8~2.1 at tunnel, 1.7 at roadside and 1.2 at residential area, which means this ratio reflected well the relative photochemical reactivity between these compounds. Good correlation between m,p-xylene and ethylbenzene ($r^2$ > 0.85) were shown in every study sites. This indicated that correlation between $C_2$-alkylbenzenes were not severely affected by 3-way catalytic converter. In this study, it was demonstrated that the concentration of benzene was very low, compared with national air quality standard (annual average of $5{\mu}g/m^3$). Its concentration were $2.52{\mu}g/m^3$ in roadside and $1.34{\mu}g/m^3$ in residential area. We thought this was the result of persistent policy implementation including the reduction of benzene content in gasoline enforced on January 1, 2009.

• 유기물자원화
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• 제23권2호
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• pp.47-52
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• 2015

미생물연료전지(MFC)는 미생물의 촉매 반응을 통해 다양한 유기물로부터 전기를 얻을 수 있는 장치이다. MFC는 여러 분야로 응용이 가능하며 현재 생산되는 전력이 낮기 때문에 상용화가 되기 위해서는 미생물연료전지의 성능을 증진시키는 연구가 필요하다. 현재 연료전지에 비해 MFC의 성능이 낮은 이유로는 미생물 분해시간이 오래 걸린다는 점과 음극에서 산소 환원의 과정에서 과전압이 상당히 높기 때문이다. MFC는 전력량이 미흡하지만 많은 요인들을 고려하면 신재생에너지로써 현재 일반적으로 사용 하고 있는 이온교환막인 Nafion 117 대비 전력밀도가 PP(Poly Propylene) 80에서 약 11배 높은 저비용의 미세 다공성 부직포로 변경하여 하 폐수를 처리하는데 드는 비용을 절감시키면서 전력을 발생시키는 친환경적인 에너지원이 될 수 있을 것이다. 모든 폐기물은 미생물의 먹이로 작용할 수 있다는 점에서 미생물 연료 전지의 지속가능성은 무한하다. 본 논문에서는 미생물연료전지의 구성, 운전 매개변수의 최적화 및 성능에 대한 최근 연구를 고찰하고 SSaM-GG(Smart, Shared, and Mutual-Green Growth) 또는 GG-SSaM =(Green Growth - Smart, Shared, and Mutual)라는 개념을 통하여 MFC의 지속가능한 발전에 대한 중간지표들을 개발하고자하는 바이다.