• 한국토양비료학회지
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• 제44권5호
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• pp.903-915
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• 2011

최근 농산 바이오매스를 이용한 혐기적 메탄생산은 가장 실질적인 바이오 에너지 생산 방법으로 주목받고 있다. 그러나 국내의 경우 폐기물 처리 측면에서 가축분뇨, 음식물쓰레기, 하수슬러지에 대한 혐기소화 연구가 주를 이루고 있으며, 농업생산과정에서 발생하는 각종 농산 바이오매스에 대한 혐기소화 연구는 매우 미흡한 실정이다. 특히 국내에서 농산 바이오매스의 혐기적 매탄 생산 퍼텐셜은 측정 방법이 표준화되어 있지 않아 다양한 연구자들의 연구결과를 비교 활용하는데 어려움이 있어 왔다. 외국의 경우 독일은 VDI 4630, 미국은 ASTM E2170-01을 혐기적메탄 생산 퍼텐셜 및 유기물 분해율 분석의 표준분석 방법으로 활용하고 있다. 따라서 독일과 미국의 메탄생산 퍼텐셜 분석법을 비교 검토하여 메탄 생산 퍼텐셜을 정의하고, 분석방법, 영향인자, 기술적인 계산 방법등을 고찰하였다. 한편 국내외 농산 바이오매스의 메탄 생산 퍼텐셜 측정 현황을 살펴보고자, 국내의 경우에는 1980년대에 실시되었던 볏짚 등의 18종의 농산 바이오매스와 식품산업부산물 등의 연구 자료를 조사하였으며, 국외는 43개 농산바이오매스에 대하여 곡류, 채소류, 특용작물, 과수, 기타작물로 분류하고, 사료작물인 사탕수수, 사탕무, 옥수수 등은 에너지 작물로 분류하여 216건의 메탄 생산 퍼텐셜에 대한 연구자료를 조사하였다.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권1호
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• pp.87-92
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• 2013

미세조류는 바이오연료를 생산하기 위해 필요한 성분인 지방질의 생산성이 우수하기 때문에 바이오연료의 유망한 원료로서 최근 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는, 이러한 미세조류의 성장 속도와 미세조류 내부의 지방의 함량이 최대가 되도록 하기 위한 목적으로, 미세조류의 성장과 지방의 생성을 설명하는 제일원리(first principle)에 근거한 상미분방정식(ODE) 모델에 대하여 조사하였다. 모델은 6개의 상태변수와 12개의 파라미터로 이루어져 있으며, 미세조류의 성장을 영양분의 흡수와 흡수된 영양분에 의한 성장으로 두 단계로 나누어 설명한 Droop 모델의 가정을 따른다. 본 연구에서는 민감도 분석(Sensitivity analysis)을 위한 최대의 정보를 줄 수 있는 입력 신호를 결정하기 위해 D-optimality criterion을 이용한 최적 입력 설계(Optimal input design)를 수행하였으며, 구하여진 입력 신호를 적용하여 민감도 분석을 수행하여 모델에 좀 더 중요한 파라미터를 결정하였다. 또한 미세조류의 성장속도와 지방의 함량이 최대가 되도록 하기 위하여 모델 예측 제어(MPC)를 수행하였다.

• 한국해양바이오학회지
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• 제9권2호
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• pp.22-29
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• 2017

A unicellular green alga was axenically isolated from the Port of Jeongja, Ulsan, Korea. Morphological, molecular, and biochemical analyses revealed that the isolate belonged to Heterochlorella luteoviridis. This is the first report of this species in Korea. The microalgal strain was named as H. luteoviridis MM0014 and its growth, lipid composition, and biomass properties were investigated. The strain thrived over a wide range of temperatures ($5-30^{\circ}C$) and withstood up to 0.5 M NaCl. The results of gas chromatography/mass spectrometry analysis showed that the isolate was rich in nutritionally important polyunsaturated fatty acids. Its major fatty acids were linoleic acid (35.6%) and ${\alpha}$-linolenic acid (16.2%). Thus, this indigenous marine microalga is a potential alternative source of ${\omega}3$ and ${\omega}6$ polyunsaturated fatty acids, which are currently obtained from fish and plant oils. Ultimate analysis indicated that the gross calorific value was $19.7MJ\;kg^{-1}$. In addition, the biomass may serve as an excellent animal feed because of its high protein content (51.5%). Therefore, H. luteoviridis MM0014 shows promise for applications in the production of microalgae-based biochemicals and biomass feedstock.

• 공업화학
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• 제20권1호
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• pp.1-8
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• 2009

바이오오일은 고부가가치 화학물질이나 차세대 탄화수소 연료 생산을 위한 석유정제시설의 연료로서 사용이 가능하기 때문에 전도유망한 신재생 에너지원 가운데 하나로 상당한 관심을 불러일으키고 있다. 바이오오일을 석유정제시설에 공급하기 위해서는 전처리 과정으로 안정화 공정이 필요하며, 이를 위한 방법 가운데 현재로서는 촉매 접촉 분해법이 잠재성이 가장 높은 것으로 인식되고 있다. 본 총설에서는 촉매 접촉 분해법을 활용한 바이오오일 개질에 관한 최근 연구 동향을 적용된 촉매의 성능과 개질 방법을 중심으로 소개하고자 한다.

• Advances in environmental research
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• 제2권1호
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• pp.19-33
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• 2013

Microalgae are receiving an increasing attention because of their potential use as $CO_2$ capture method and/or as feedstock for biofuels production. On the other hand the current microalgae-based technology is still not widespread since it is characterized by technical and economic constraints that hinder its full scale-up. In such contest the growth kinetics of Nannochloris eucaryotum (a relatively unknown marine strain) in batch and semi-batch photobioreactors is quantitatively investigated with the aim of obtaining the corresponding kinetic parameters suitable for process engineering and its optimization. In particular the maximum growth rate was evaluated to be 1.99 $10^{-3}\;h^{-1}$. Half saturation concentrations for nitrates ($K_N$) and phosphates uptake ($K_P$) were evaluated as 5.4 $10^{-4}\;g_N\;L^{-1}$ and 2.5 $10^{-5}\;g_P\;L^{-1}$, respectively. Yield factors for nitrogen ($Y_N$) and phosphorus ($Y_P$) resulted to be 5.9 $10^{-2}\;g_N\;g^{-1}$ biomass and 6.0 $10^{-3}\;g_P\;g^{-1}{_{biomass}}$, respectively. The possibility of using 100% (v/v) $CO_2$ gas as carbon source is also evaluated for the first time in the literature as far as N. eucaryotum is concerned. The strain showed a good adaptability to high concentrations of dissolved $CO_2$ as well as to low pH. The lipid content under 100% $CO_2$ is about 16.16 %wt $wt^{-1}$ and the fatty acid methyl esters composition of the extracted oil is in compliance with the European regulation for quality biodiesel.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권2호
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• pp.266-272
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• 2020

본 연구에서는 갑각류의 껍질로부터 추출한 chitosan으로부터 황산을 촉매로 사용하여 가수분해 및 에스테르화 반응과 반응표면분석 실험계획법을 적용하여 화학 원료 및 연료로 사용 가능한 ethyl levulinate의 생산 가능성을 조사하였다. 반응물 중 수분함량의 영향을 조사한 결과, chitosan의 가수분해와 동시에 탈수반응과 ethyl levulinate로의 에스테르화와 반응은 5% 수분함량에서 가장 높았다. 반응표면분석 실험계획법을 이용하여 반응인자를 최적화한 결과, 200 ℃, 3.19% chitosan, 0.49M 황산 촉매, 5% 수분함량(95% 에탄올 용매), 그리고 58분의 반응조건에서 30.1%의 ethyl levulinate의 생성 수율을 얻었다. 또한, ethyl levulinate의 생성 수율은 반응의 가혹도가 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 chitosan이 화학 원료 및 연료의 생산에 사용될 수 있는 바이오매스로서의 잠재력이 있다고 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제22권4호
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• pp.228-233
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• 2007

동물성 유지로부터 알칼리 촉매를 사용한 전이에스테르화 반응에 있어 적정 반응조건을 탐색한 결과는 다음과 같다. 1 L 규모의 회분식 반응기에서 적정 반응조건은 반응온도 65$^{\circ}C$, KOH 1.0% (w/w), 그리고 유지와 메탄올의 몰 비 (1:15)의 조건에서 20분 동안 반응 시에 98.9%의 높은 지방산 메틸에스테르 함유량을 얻을 수 있었다. 또한, 생산한 지방산 메틸에스테르의 물성을 분석해 본 결과, 점도는 4.2 (40$^{\circ}C$, cp)로 감소하였으며, 산가 0.08 (mg KOH/g), 밀도 865 ($15^{\circ}C,\;kg/m^3$)로 국내 바이오 디젤 품질규격을 만족시키는 결과를 얻었다. 알칼리 촉매를 이용한 동물성 유지의 전이에스테르화에 관한 연구를 통하여 식물성 유지와 더불어 바이오디젤의 원료 유지로써 동물성유지의 사용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제38권4호
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• pp.362-372
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• 2010

다양한 하 폐수 처리공정 중 혐기성 소화공정은 이산화탄소 배출을 감소시키고 생성되는 메탄을 에너지로서 사용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 혐기성 소화공정의 문제점과 보완점에 대해 살펴보았다. 가수분해과정은 혐기성 소화과정 중 율속단계에 해당하여 소화공정과정을 촉진시키고 바이오가스의 생산을 증가시키기 위하여 다양한 전처리 방법이 개발되어왔다. 현재 혐기성 소화공정을 위한 전처리 방법 중 열처리 방법, 초음파 처리, 기계적 처리방법, 화학적 처리방법 등이 상업적으로 이용되고 있으며, 이들 공정은 슬러지 플록 또는 세포의 파괴를 통해 세포분획물이 생물학적으로 분해될 수 있는 형태로 전환시키는 것을 목적으로 한다. 이러한 과정들 모두는 특정 상황에 따른 장점과 단점을 모두 지니고 있으므로 각 공정과정에 대한 이해와 이를 통한 적용을 통해 특정 슬러지에 적합한 최적의 전처리 공정을 도출해 낼 필요가 있다. 또한 혐기성 소화공정의 효율증대와 경제성 확대를 위한 혐기성 소화공정 개발이 필요하다고 할 수 있다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.305-312
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• 2010

The aim of this study is to find an analytic solution to the problem of determining the optimal capacity of a batch-storage network to meet demand for finished products in a system undergoing joint random variations of operating time and batch material loss. The superstructure of the plant considered here consists of a network of serially and/or parallel interlinked batch processes and storage units. The production processes transform a set of feedstock materials into another set of products with constant conversion factors. The final product demand flow is susceptible to joint random variations in the cycle time and batch size. The production processes have also joint random variations in cycle time and product quantity. The spoiled materials are treated through regeneration or waste disposal processes. The objective function of the optimization is minimizing the total cost, which is composed of setup and inventory holding costs as well as the capital costs of constructing processes and storage units. A novel production and inventory analysis the PSW (Periodic Square Wave) model, provides a judicious graphical method to find the upper and lower bounds of random flows. The advantage of this model is that it provides a set of simple analytic solutions while also maintaining a realistic description of the random material flows between processes and storage units; as a consequence of these analytic solutions, the computation burden is significantly reduced. The proposed method has the potential to rapidly provide very useful data on which to base investment decisions during the early plant design stage. It should be of particular use when these decisions must be made in a highly uncertain business environment.