• 멤브레인
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• 제31권2호
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• pp.133-144
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• 2021

알칼리 수전해 시스템은 다양한 수소 생산 공정 중에서 가장 온실가스 발생량이 적은 그린 수소를 생산하는 방식 중 가장 오래된 기술이다. 알칼리 수전해 시스템은 알칼리 조건에서 사용되며, 고분자 전해질막 수전해와는 다르게 니켈, 코발트, 은 등의 안정한 전이금속을 전극촉매로 사용할 수 있다. 이 시스템은 가격이 저렴하고 대용량화가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점으로 알칼리 수전해 시스템은 20세기 초부터 MW급 수소발생장치에 적용되어 왔으며 현재 20여 개의 제조업체에서 상용제품을 판매하고 있는 안정화된 기술이다. 본 논문에서는 알칼라인 수전해의 기본원리 및 사용되는 촉매, 전극, 격막 등에 대해 알아보고 그 중 핵심소재인 격막의 연구개발 동향에 대해 살펴보고자 한다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권4호
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• pp.504-511
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• 2016

락툴로오스는 기존에 화학적인 이성화법을 통해 생산해왔던 기능성 당으로서 프로바이오틱스나 장내균총 개선을 위한 의약품으로 활용되어 왔다. 최근 락툴로오스 화학전환법의 단점인 촉매제거와 부산물제거 에너지손실등의 문제를 해결할 수 있는 생물촉매를 이용한 락툴로오스 전환법이 대두되었다. 본연구에서는 유당의 낮은 용해도와 락툴로오스의 효율적전환을 위해 최적의 효소를 선별하여 무작위 돌연변이법으로 유전자를 개량하여 열내성이 $75^{\circ}C$까지 증진되고 활성이 1.3배 향상된 효소를 선별하였다. 이 효소를 정제하여 사용하는 대신 본 연구에서는 과량 발현시킨 대장균을 Ca-alginate로 고정화하여 $70^{\circ}C$에서 200 g/l의 유당과 회분식으로 반응시켜 43%의 전환 수율을 확인하였다. 반복회분식 실험에서 고정화된 담체는 비교적 안정적이었으며 4회 반복반응 후에도 80% 이상의 활성을 유지하고 있었다. 산업적인 방법을 개발하기 위해 고정화 담체를 이용한 반응기의 운전 최적화와 담체의 안정화를 증진시키는 추가적인 연구가 필요하지만, 본 연구에서는 열내성 특성을 이용하여 정제된 효소가 아닌 효소를 발현하는 세포자체를 고정화 시킴으로써 경제성있는 생산에 대한 방법론을 제시하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권5호
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• pp.630-637
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• 2022

The objective of this study was to optimize industrial-grade media for improving the biomass production of Weissella cibaria JW15 (JW15) using a statistical approach. Eleven variables comprising three carbon sources (glucose, fructose, and sucrose), three nitrogen sources (protease peptone, yeast extract, and soy peptone), and five mineral sources (K₂HPO₄, potassium citrate, ⳑ-cysteine phosphate, MgSO₄, and MnSO₄) were screened by using the Plackett-Burman design. Consequently, glucose, sucrose, and soy peptone were used as significant variables in response surface methodology (RSM). The composition of the optimal medium (OM) was 22.35 g/l glucose, 15.57 g/l sucrose, and 10.05 g/l soy peptone, 2.0 g/l K₂HPO₄, 5.0 g/l sodium acetate, 0.1 g/l MgSO₄·7H₂O, 0.05 g/l MnSO₄·H₂O, and 1.0 g/l Tween 80. The OM significantly improved the biomass production of JW15 over an established commercial medium (MRS). After fermenting OM, the dry cell weight of JW15 was 4.89 g/l, which was comparable to the predicted value (4.77 g/l), and 1.67 times higher than that of the MRS medium (3.02 g/l). Correspondingly, JW15 showed a rapid and increased production of lactic and acetic acid in the OM. To perform a scale-up validation, batch fermentation was executed in a 5-l bioreactor at 37℃ with or without a pH control at 6.0 ± 0.1. The biomass production of JW15 significantly improved (1.98 times higher) under the pH control, and the cost of OM was reduced by two-thirds compared to that in the MRS medium. In conclusion, OM may be utilized for mass producing JW15 for industrial use.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제27권2호
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• pp.278-283
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• 2014

Cecropins (Cec) are antibacterial peptides and their expression is induced in a pig intestinal parasite Ascaris suum by bacterial infection. To explore the usefulness of its activity as an antibiotic, CecP4 cDNA was prepared and cloned into the pPICZ B expression vector and followed by the integration into AOX1 locus in Pichia pastoris. The supernatants from cell culture were collected after methanol induction and concentrated for the test of antimicrobial activity. The recombinant P. patoris having CecP4 showed antimicrobial activity when tested against Staphyllococcus aureus in disc diffusion assay. We selected one of the CecP4 clones (CecP4-2) and performed further studies with it. The growth of recombinant P. pastoris was optimized using various concentration of methanol, and it was found that 2% methanol in the culture induced more antibacterial activity, compared to 1% methanol. We extended the test of antimicrobial activity by applying the concentrated supernatant of CecP4 culture to Pseudomonas aeruginosa and E. coli respectively. Recombinant CecP4 also showed antimicrobial activity against both Pseudomona and E. coli, suggesting the broad spectrum of its antimicrobial activity. After improvements for the scale-up, it will be feasible to use recombinant CecP4 for supplementation to the feed to control microbial infections in young animals, such as piglets.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.505-509
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• 2011

가시광 영역에서 활성을 보이는 광촉매는 태양광을 이용한 광촉매분해, $CO_2$ 변환을 위한 융합 시스템과 물로부터 수소를 생산하는 분야에 있어서의 높은 실현 가능성 때문에 최근 많은 주목을 받고 있다. 현재의 합성방법은 높은 비용과 비재현성, 도핑 물질의 양을 조절하는 어려움 그리고 대량 생산의 불안정성 때문에 상용화의 어려움을 겪고 있다. 본 총설에서는 케임브리지 대학 Lambert 그룹에서 개발된 재현가능하고 컨트롤이 용이한 자연광 활성 음이온 도핑 $TiO_2$ 광촉매에 관해서 요약하였다.

• 농업과학연구
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• 제45권3호
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• pp.317-323
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• 2018

The demand for crop production is increasingly becoming steeper due to the rapid population growth. As a result, breeding cycles should be faster than ever before. However, the current breeding methods cannot meet this requirement because traditional phenotyping methods lag far behind even though genotyping methods have been drastically developed with the advent of next-generation sequencing technology over a short period of time. Consequently, phenotyping has become a bottleneck in large-scale genomics-based plant breeding studies. Recently, however, phenomics, a new discipline involving the characterization of a full set of phenotypes in a given species, has emerged as an alternative technology to come up with exponentially increasing genomic data in plant breeding programs. There are many advantages for using new technologies in phenomics. Yet, the necessity of diverse man power and huge funding for cutting-edge equipment prevent many researchers who are interested in this area from adopting this new technique in their research programs. Currently, only a limited number of groups mostly in developed countries have initiated phenomic studies using high throughput methods. In this short article, we describe the strategies to compete with those advanced groups using limited resources in developing countries, followed by a brief introduction of high throughput phenotyping.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2001년도 추계학술발표대회
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• pp.290-293
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• 2001

본 연구는 Bacillus sp.의 고농도 생산을 위한 최적배지 조건의 확립과 배양중 발생하는 foam control에 대해 알아보았다. PBD와 “one factor at a time", BBD로 이여지는 배지 최적화 과정을 통해 최초 생산 배지에서의 균체량보다 100% 이상의 향상된 균사체량을 볼 수 있었다. 또한 scale-up 과정에서 발생하는 foam control를 위해 각기 다른 type의 antifoam을 사용하였는데, 적당한 농도에서 좋은 생장을 보이고 있었고, vegetable oil은 foam control과 값비싼 탄소원인 soluble starch을 대신할 수 있는 좋은 기질임을 알 수 있었다. 또한 배양액 내의 산소를 잡고 있으면서 좋은 전달자의 역학을 하여 급격한 DO의 감소를 막아주었다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.24-29
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• 2003

Deep sea water has cold temperature, abundant nutrients and minerals, and good water quality that is pathogen-free and stable. Compared with surface water, deep sea water contains more nutrition salt, such as nitrogen and phosphor. Moreover, if has the good balance of minerals. Because of the ability of the spray drying process to produce a free-flowing power considering of spherical particles with a well-defined size distribution and the rapid drying times for heat-sensitive material, spray drying is attractive for a wide range of applications spray drying is a unique unit operation in which powders are produced from a liquid feed in a single processing step. Key component of the process are atomizer, spray chamber. Design of spray chamber should be based on the atomizer type, the production rate, and the particle size required. Because of the complex processes taking place during spray drying, traditional design method are based on pilot-plant tests and empirical scale-up rules. Modern technique such as CFD have a role to play in design and troubleshooting.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.518-521
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• 2008

수소에너지는 다양한 원료로부터의 수소생산을 위한 반응기술 및 생산물로부터 수소 정제를 위한 분리기술의 확립과 더불어, 대형화 시스템부터 소형 시스템에 이르는 공정기술을 확보하는 것이 다가오는 청정 대체에너지 체제에 대비하기 위하여 필요하다. 이를 위해서는 생산된 수소 혼합물에서부터 수소를 분리 정제하는pressure swing adsorption (PSA) 의 개발이 필수적이다. 이 기술은 이미 다양한 분야에 성공적으로 상용화 적용되어 기술의 타당성을 제시하고 있으나, 국내의 경우 수입에 의존하고 있어 이를 설계 할 수 있는 공정모사기 (simulator)의 개발이 우선되어야 한다. 따라서 효율적으로 PSA 공정 및 scale-up기술을 확보하기 위해서는 전산모사기 개발의 선행이 필수적이다. PSA 공정의 전산모사기는 물질수지, 에너지수지, 모멘텀수지와 더불어 흡착평형과 속도식이 결합되어 개발되어야 한다. 특히 공정에 다양한 단계가 적용되기 때문에 복잡한 boundary condition이 적용되며, 연속순환공정이라 하더라도 각 단계가 discrete 하게 해석되어야 한다. 따라서 공정모사는dynamic simulator로 개발되어야 정확도를 확보할 수 있다. 본 연구에서는 제철소에서 발생하는 수소혼합물이 WGSR 반응기를 거쳐 수소의 농도를 향상 시키고, 이를 유입가스로 사용하는 $H_2$ PSA 공정 모사기를 개발하고자 한다. 수소 생산을 위한 PSA 공정 모사기 개발을 통하여 95% $H_2$ 순도와 90% 회수율 규모의 수소를 생산할 수 있는 PSA 공정의 설계 기술기반을 확보하고자 한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제38권1호
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• pp.45-60
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• 2006

Presently, the VHTGR (Very High Temperature Gas-cooled Reactor) is considered the most attractive candidate for a GEN-IV reactor to produce hydrogen, which will be a key resource for future energy production. A new concept for a reactor cavity cooling system (RCCS), a critical safety feature in the VHTGR, is proposed in the present study. The proposed RCCS consists of passive water pool and active air cooling systems. These are employed to overcome the poor cooling capability of the air-cooled RCCS and the complex cavity structures of the water-cooled RCCS. In order to estimate the licensibility of the proposed design, its performance and integrity were tested experimentally with a reduced-scale mock-up facility, as well as with a separate-effect test facility (SET) for the 1/4 water pool of the RCCS-SNU to examine the heat transfer and pressure drop and code capability. This paper presents the test results for SET and validation of MARS-GCR, a system code for the safety analysis of a HTGR. In addition, CFX5.7, a computational fluid dynamics code, was also used for the code-to-code benchmark of MARS-GCR. From the present experimental and numerical studies, the efficacy of MARS-GCR in application to determining the optimal design of complicated systems such as a RCCS and evaluation of their feasibility has been validated.