• KSBB Journal
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• 제15권3호
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• pp.268-273
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• 2000

본 연구에서는 R rubrum을 이용한 석탄합성 가스로부터 수소 생산공정에 있어서의 세포성장 및 일산화탄소 전환을 최적화하 는 여러 조건들을 조사하였다. 그 중 pH의 영향을 살펴보면 R. rubrum 세포성장에는 pH 6~7이 최적이었고 수소생산에는 pH 7 7-7.5이 최적이었으며 pH가 5.5에서는 세포성장이거의 이루어 지지 않았다. 또한 온도가 34 'C 이상 증가되었을 때 세포성장이 둔화되어 멈추고 안정적인 co 전환속도를 얻을 수 없으므로 $30^{\circ}C$가 R. rubrum 균주 성장과 co 전환에 최적온도라 생각된다. 또한 R. rubrum은 photosynthetic bacteria인데 이 세포의 성장에 는 벚의 세기가 1,700-2,400 Lux가 최적임을 알 수 있었고 co 전환에는 계속적인 빛의 공급이 꼭 필요하지는 않고 간헐적인 빛의 노출만으로도 충분하다고 생각된다. 또한 연속반응기를 이 용하여 600 rpm, $30^{\circ}C$, pH 7에서 합성가스 체류시간 110분시 co 전환율 약 53%정도를 얻을 수 있었다. 이 연구가 계속 진 행되어져서 photobioreactor의 개발, high pressure bioreactor의 이 용, 균주의 mutatIOn 및 전환능력 우수 균주 등의 selection을 수 행한다면 매우 높은 합성가스 전환율을 갖는 생물반응기 공정개 발도 가능하리라 생각된다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권8호
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• pp.591-597
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• 2011

본 연구는 담수미세조류의 일종인 클로렐라를 발광다이오드를 이용하여 효율적으로 배양하기 위한 조건을 찾기 위해 수행되었다. 클로렐라 배양에 최적인 파장을 찾기 위해 청색, 적색, 백색, 그리고 혼합광을 클로렐라가 포함된 반응기에 각각 조사하여 성장속도 및 셀농도를 측정하였다. 적색파장이 클로렐라의 성장에 가장 효율적이었으며, 광량이 증가할수록 성장속도 및 셀농도도 광량에 비례하여 가장 많이 증가하였다. 클로렐라의 초기 농도에 따른 성장속도는 초기 농도가 증가함에 따라 그림자 효과에 의해 감소하였다. 공기 공급에 따른 성장특성을 살펴보기 위해 반응기에 미세공기를 연속적으로 주입하였는데, 반응속도 및 셀농도는 공기를 주입하지 않은 경우에 비해 2배와 10배 증가함을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 클로렐라를 효과적으로 배양하기 위해서는 적색파장의 발광다이오드를 광원으로 사용하고 반응기에 공기를 연속적으로 주입하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권6호
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• pp.910-917
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• 2015

A total of 646 strains, including green algae and diatoms, were isolated from 220 samples to screen microalgae with high lipid productivity (LP). The samples were obtained from nine habitats in Northern Xinjiang, China in June 2013. This study initially identified eight lipidrich strains, namely, Desmodesmus intermedius XJ-498, D. intermedius XJ-145, D. intermedius XJ-99, Monoraphidium pusillum XJ-489, M. dybowskii XJ-435, M. dybowskii XJ-151, Mychonastes homosphaera XJ-488, and Podohedriella falcata XJ-176, based on 18S rDNA sequencing. The strains were cultured in a photobioreactor for the same period. Results showed that the specific growth rate (day^-1) of M. pusillum XJ-489 was the highest (1.14 ± 0.06), and the biomass concentration (g/l) of D. intermedius XJ-99 was the highest (2.84 ± 0.3). Futhermore, the lipid content (%) of M. dybowskii XJ-151 was the highest (33.5 ± 4.38), and the lipid productivity (mg l^-1 day^-1) of My. homosphaera XJ-488 was the highest (86.41 ± 9.04). C16 to C18 accounted for 86% to 98% of the total lipid, and the biodiesel qualities of the selected algae corresponded to international standards. This study suggests that My. homosphaera XJ-488, D. intermedius XJ-99, and M. dybowskii XJ-151 are the most potential strains for biodiesel production among all the isolated strains.

• KSBB Journal
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• 제14권6호
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• pp.742-746
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• 1999

새로운 형태의 내부조사형 광생물반응기에서 Chlorella sp. HA-1의 이산화탄소 고정화 특성을 살펴보았다. 높은 이산화탄소 농도에서 균체를 적응시켜 10%와 20%(v/v) 이산화탄소 농도 모두에서 내성을 가지도록 하였다. 그리고 조도, 초기균체농도, pH 등을 조절하여 이산화탄소 고정화양, 372 $gCO_2/m^2{\cdot}day$을 얻었다. 또한 장시간 동안 지속적으로 배출되는 이산화탄소를 제거하기 위한 운전 방법으로 반연속식 배양방법을 사용하여 희석비를 0.1씩 증가시켰을 때 각 단계마다 균체성장속도를 일정하게 유지하는 결과를 얻었다.

• 한국해양바이오학회지
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• 제10권1호
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• pp.26-33
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• 2018

Fucoxanthin has been reported as bioactive compounds exhibiting strong antioxidant, anticancer and anti-inflammatory activities. Owing to its a wide range of applications and potentials, commercial production of fucoxanthin from algae has been attracted many attentions. Although, most of seaweeds and diatoms contain fucoxanthin as major carotenoid contents, low productivity of fucoxanthin still hinder the industrial application. Here, we newly isolated and identified indigenous marine diatom Odontella sp. BS-003 as a resource of fucoxanthin production. The characterization, optimization and production of the fucoxanthin, along with other bioactive compound omega-3 fatty acid from odontella sp. BS-003 were analyzed in this study, and the results represented optimal culture condition (two-fold silicate containing F/2 medium) significantly enhanced the algal biomass productivity. The maximum biomass (1.83 g/L), fucoxanthin (3.88 mg/g), along with omega-3 fatty acid (10 %, w/w) were obtained from the 10 L of photobioreactor. Based on the results, it is speculated that the microalga Odontella sp. BS-003 can be a promising natural resource for the production of bioactive compounds.

• KSBB Journal
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• 제19권3호
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• pp.236-240
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• 2004

Batch experiment에서 다양한 질소 농도에서 구해진 질소제거 속도와 비 생장속도 등의 데이터를 토대로 4.6일의 체류시간을 갖는 2단 처리 장치를 설계하였다. 그리고 continuous experiments에서는 3.5일의 체류시간을 갖는 2단의 처리 장치를 설계하였다. 두 가지 값에 차이는 있지만 실제 현장에서 폐수 처리 장치를 설계할 때 충분한 자료가 되리라고 판단한다. 따라서 위의 결과를 토대로 기존 시스템에 미세조류 시스템을 부가한다면 기존공정의 단점인 잉여질소 제거 장치로서 충분히 역할을 수행해 배출 기준치를 만족시키는 안전한 폐수처리장치가 되리라고 판단한다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권11호
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• pp.2010-2018
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• 2017

Mixotrophic microalgal growth gives a great premise for wastewater treatment based on photoautotrophic nutrient utilization and heterotrophic organic removal while producing renewable biomass. There remains a need for a control strategy to enrich them in a photobioreactor. This study performed a series of batch experiments using a mixotroph, Chlorella sorokiniana, to characterize optimal guidelines of mixotrophic growth based on a statistical design of the experiment. Using a central composite design, this study evaluated how temperature and light irradiance are associated with $CO_2$ capture and organic carbon respiration through biomass production and ammonia removal kinetics. By conducting regressions on the experimental data, response surfaces were created to suggest proper ranges of temperature and light irradiance that mixotrophs can beneficially use as two types of energy sources. The results identified that efficient mixotrophic metabolism of Chlorella sorokiniana for organics and inorganics occurs at the temperature of $30-40^{\circ}C$ and diurnal light condition of $150-200{\mu}mol\;E{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$. The optimal specific growth rate and ammonia removal rate were recorded as 0.51/d and 0.56/h on average, respectively, and the confirmation test verified that the organic removal rate was $105mg\;COD{\cdot}l^{-1}{\cdot}d^{-1}$. These results support the development of a viable option for sustainable treatment and effluent quality management of problematic livestock wastewater.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권3호
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• pp.461-465
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• 2005

Characteristics of biological $CO_2$ fixation by Chlorella sp. HA-1 were investigated in a semi-continuous and series reactor system using an internally illuminated photobioreactor to overcome shortcomings of physicochemical technologies such as adsorption and membrane separation. High $CO_2$ fixation rate was achieved in the semi-continuous reactor system, in which the dilution ratios of the culture medium were controlled. The average $CO_2$ fixation rate was maintained almost constantly when the dilution ratio increased by 0.1 increment from the initial value of 0.5. The total removal efficiency of $CO_2$ was enhanced by employing a series reactor system. The average $CO_2$ fixation rate increased until 4.013 g $CO_2\;day^{-1}$ in a series operation of four reactors, compared to 0.986 g $CO_2\;day^{-1}$ in a batch operation mode. The total $CO_2$ fixation rate was proportional to the number of reactors used in the series reactor system. In the series reactor system of semi-continuous operation, a large amount of $CO_2$ was removed continuously for 30 days. These results showed that the present reactor systems are efficient and economically feasible for a biological $CO_2$ fixation.

• KSBB Journal
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• 제14권4호
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• pp.414-421
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• 1999

본 연구에서는 미세조류의 배양액을 통한 빛의 전달특성을 수식적으로 표현하고 이를 바탕으로 광합성 활성을 예측할 수 있는 수학적 모델을 구축하였다. 먼저 미세조류의 배양액에서의 빛의 거동은 Beer-Lambert 식으로서 개략적으로 표현할 수 있었다. 미세조류의 광합성을 산소생산속도로서 나타낸 결과 미세조류의 농도가 높은 경우 낮은 농도에 비하면 단위 부피당 활성은 크게 나타난 반면 단위 건조중량당 활성은 오히려 낮게 나타났다. 이렇게 운전조건에 의존적인 광반응곡선을 예측하기 위하여 국부적인 광합성 활성을 가정하고 이를 전체부피에 대하여 평균하는 방버으로 수학적인 모델을 구축하였다. 또한 실험결과를 이용하여 고유 매개변수를 추정하였으며 예측치와 실험치를 비교한 결과 우수한 일치성을 확인하였다. 모델을 이용하여 광합성 활성에 크게 영향을 미치는 빛의 세기, 세포농도 및 빛의 투과특성과 같은 주요 운전조건에 대하여 그 영향을 살펴보았다. 그 결과 빛의 세기가 강할수록 광합성 활성은 증가하지만 광합성효율은 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 미세조류의 세포농도의 경우 단위 부피당 산소생산속도를 위한 최적의 농도가 존재함을 알 수 있었으며 이는 조사되는 빛의 세기에 따라 변화하였다. 빛의 투과거리가 짧을수록 광합성 효율은 증가하지만 충분히 강한 빛이 공급될 경우에는 일정한 투과거리까지는 최고치를 유지하였다. 결론적으로 광생물반응기의 성능을 예측하고 최적조건을 결정하는데 제시된 모델이 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.8-16
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• 2014

미세조류는 이산화탄소를 제거하고 산업적으로 유용한 다양한 이차 대사물질을 생산해 내는 광합성 미생물로 생물산업분야에서 주목 받고 있는 유용한 자원이다. 이러한 미세조류를 실내에서 효과적으로 배양하기 위해서는 무엇보다도 효율적인 광원이 필수적이다. 최근 발달하는 LED광원은 광원의 크기가 작고, 에너지 효율이 우수하며, 특정 파장만 조사할 수 있다는 점 등의 다른 인공광원과 차별되는 많은 장점을 가지고 있다. LED광원을 미세조류의 배양에 적용하는 연구는 최근에 와서야 점차 시도되고 있는 실정이며, 아직까지 실험실 규모의 실험과 대표적인 특정 종 위주의 결과들만 나오고 있어, LED광원을 미세조류의 산업적인 배양에 적용하기 위해서는 더 많은 세부적인 연구 결과가 요구된다. 하지만 LED 조명을 미세조류 배양 분야에 적용하는 것은 효과적인 접근으로 생각되며, BT(Bio Technology) 산업에 새로운 지평을 열 것으로 생각된다. 따라서 본고에서는 최근 연구되고 있는 LED광원을 이용한 미세조류의 배양 현황 및 그 가능성에 대해서 조사하고, 향후 나아갈 방향에 대해서 기술해 보았다.