• 자원리싸이클링
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• 제19권6호
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• pp.36-42
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• 2010

건설 분야의 자원재활용 연구는 폐콘크리트의 순환골재화, 아스팔트의 재활용 등에 광범위하게 진행되어온 반면에, 폐식용유를 원료로 한 도로용 포장공법에 관한 연구는 전무한 설정이다. 한국에서는 년간 20만톤의 폐식용유가 배출되며 이중 약 10만톤이 회수 가능한 것으로 추산된다. 폐식용유를 재활용한다면, 폐기비용을 절감할 수 있음은 물론, 하천의 수질오염도 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 폐식용유를 회수하여 알키드 수지를 만들기 위해 에스테르반응을 시켜 제조된 유변성 알키드 수지에 규사를 혼입한 밀입도 투수콘크리트가 비차도용 도로 포장에 적용가능한지에 대한 역학적 특성(강도, 내수성, 화학저항성, 마모저항성, 동결융해저항성, 투수계수)을 평가하였다 실험결과 휨강도는 도로설계기준 4.5MPa에 1.6배의 결과를 보였으며, 내수성 및 화학저항성, 동결융해저항성은 재령 초기에 강도저하현상이 나타났으나, 재령이 증가함에 따라 큰 변화는 보이지 않았다. 그리고 양생온도는 수지의 유리전이온도 특성에 의해 고온에 비해 저온에서 강도증진현상을 보이는 것으로 나타났다. 따라서 도로포장용으로 적용시에는 작업성, 강도 및 내구성 측면을 고려해서 유변성 알키드 수지의 혼입률이 규사 중량대비 10~12%가 적정한 것으로 나타났다

• 신재생에너지
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• 제18권3호
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• pp.23-31
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• 2022

This study evaluated the potential of coffee waste (CW) and used frying oil (UFO) as an additive in the production of pitch pine (PIP) and Mongolian oak (MOK) pellets. Ash contents obtained from CW and UFO were 0.5% and <0.1%, respectively. The calorific values of UFO (31.4 MJ/kg) and CW (26.3 MJ/kg) are higher than PIP (20.6 MJ/kg) and MOK (19.1 MJ/kg). For pellets fabricated using a pilot-scale flat-die pellet mill, regardless of fabricating conditions, moisture content (MC) and bulk density of PIP and MOK pellets satisfied the A1 wood pellet standard for residential and small-scale commercial uses, as designated by the National Institute of Forest Science (NIFOS) of the Republic of Korea. When CW was used as an additive, durability of PIP pellets made with 12%-MC sawdust and MOK pellets increased. The optimal conditions for producing PIP and MOK pellets could be by adding 20 mesh CW as an additive and the using of 12%-MC sawdust. However, durability of PIP pellets and ash content MOK pellets did not satisfy the A1 wood pellet standard of NIFOS. Thus, further research is needed to improve the properties of wood pellets with additives.

• 생명과학회지
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• 제29권1호
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• pp.76-83
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• 2019

본 연구에서는 생분해성 고분자인 poly(3-hydroxbutyrate) (PHB)의 생산 비용 절감을 위해, 탄소원으로 폐식용유(waste frying oil, WFO)을 사용하여 분리 균주 Pseudomonas sp. EML2의 최적 생장 및 PHB 생합성 조건을 확립하였다. WFO와 새 식용류(fresh frying oil, FFO)의 지방산을 분석한 결과 FFO의 지방산 함량은 불포화지방산 82.6%, 포화지방산 14.9%를 차지하는 것으로 나타났으나 WFO의 경우 불포화지방산 56.3%와 포화지방산 33.5%로 FFO와 비교할 때 지방산 조성의 변화를 확인할 수 있었으며, 이러한 불포화지방산의 조성 변화는 가열, 산화반응 및 가수분해에 의한 화학적, 물리적 특성의 변화 때문인 것으로 사료된다. 분리 균주 Pseudomonas sp. EML2의 최대 건조세포중량과 PHB 생합성량(g/l)을 확인하기 위해 플라스크를 이용하여 탄소원 농도, 질소원 종류 및 배양 pH와 온도 및 시간을 확립하였다. 그 결과 30 g/l의 WFO과 0.5 g/l의 $NH_4Cl$를 질소원으로 사용하여 pH 7 및 $20^{\circ}C$의 배양 조건에서 96시간 배양 시 최적의 건조세포중량과 PHB 생합성량을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 3 l jar fermenter를 이용하여 Pseudomonas sp. EML2의 생장 및 PHB 수율을 확인하였다. 그 결과 30 g/l의 WFO를 단일 탄소원으로 사용하여 96시간 배양 시 3.6 g/l의 건조세포중량을 얻었으며 73.0 wt%의 PHB 축적률을 확인하였다. 이 경우 PHB 생합성량 2.6 g/l로 나타났다. FFO를 대조군으로 사용하여 대량배양 한 결과 WFO를 사용한 경우와 비슷한 건조세포중량(3.4 g/l), PHB 축적률(70.0 wt%), 그리고 PHB 생합성량(2.4 g/l)을 확인하였다. 본 연구에서 분리한 Pseudomonas sp. EML2는 WFO를 효과적으로 이용하여 PHB를 생합성 하였으며 이 균주와 WFO는 PHB의 산업적 생산을 위한 새로운 생산 후보자 및 탄소원으로서 이용될 수 있음을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제19권2호
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• pp.214-221
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• 2008

산성도와 세공구조가 다른 제올라이트 촉매에서 폐식용유의 전이에스터화 반응에 의해 바이오디젤을 제조하였다. $H^+$ 이온 교환한 MOR, MFI, BEA, FAU 제올라이트와 산점이 거의 없는 실리카라이트 촉매의 반응 수율을 조사하였다. 산세기가 가장 강하고 산점이 많은 $H^+$ 이온 교환한 MOR(10) 제올라이트에서 메틸에스터 수율이 약 95%로 가장 높았다. 제올라이트 골격에서 알루미늄을 제거하면 산점의 수가 줄어들고 산세기도 약해지면서 메틸에스터 수율도 감소하였다. 폐식용유의 전이에스터화 반응에서 메틸에스터의 수율은 제올라이트 촉매의 산세기와 산량에 따라 비례하는 것으로 나타났다. 메틸에스터의 수율은 제올라이트의 세공구조에는 영향을 받지 않는 것으로 조사되었다.

• 생명과학회지
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• 제31권1호
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• pp.90-99
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• 2021

본 연구에서는 poly (3-hydroxyalkanoate) (PHA)의 생산 비용을 줄이기 위해, 토양에서 분리된 균주 Pseudomonas sp. EML8을 이용하여 폐 튀김유(waste frying oil, WFO)를 단일 탄소원으로 하여 균주의 최적 생장 및 PHA의 생합성 조건을 확립하였다. WFO를 단일 탄소원으로 이용하여 Pseudomonas sp. EML8에 의해 생합성된 PHA를 gas chromatography (GC)와 GC mass spectrometry로 분석한 결과, 7.28 mol% 3-hydrxoyhexanoate, 39.04 mol% 3-hydroxyoctanoate, 37.11 mol% 3-hydroxydecanoate 및 16.58 mol% 3-hydoryxdodecanoate의 단량체로 이루어진 medium-chain-length PHA (mcl-PHAWFO)라는 것을 확인하였다. 플라스크로 배양한 결과, Pseudomonas sp. EML8의 최대 건조세포중량(dry cell weight, DCW) 및 mcl-PHAWFO의 최대 생산수율(g/l)은 WFO 20 g/l, (NH4)2SO4 0.5 g/l, pH 7 및 25℃의 조건에서 확인되었다. 이 결과를 바탕으로 3 l 발효기를 이용하여 48시간 배양한 후에 가장 높은 DCW, mcl-PHAWFO의 함량 및 mcl-PHAWFO의 생산수율(3.0 g/l, 62 wt% 및 1.9 g/l)을 얻었다. 대조군인 신선한 튀김유(fresh frying oil, FFO) 20 g/l를 탄소원으로 사용하여 이와 유사한 DCW, mcl-PHAFFO의 함량 및 mcl-PHAFFO의 생산수율(2.7 g/l, 62 wt%, 1.6 g/l)을 확인했다. 겔 투과 크로마토그래피 분석을 통해 mcl-PHAWFO 및 mcl-PHAFFO의 평균 분자량이 165-175 kDa인 것을 확인했으며, 열중량을 분석한 결과, mcl-PHAWFO 및 mcl-PHAFFO는 각각 260 및 274.7℃의 분해온도값을 보여주었다. 결론적으로 본 연구에서는 Pseudomonas sp. ML8과 WFO는 mcl-PHA의 생산을 위한 새로운 균주와 탄소원으로서의 사용 가능성을 확인하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권9호
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• pp.1238-1249
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• 2023

In this study, we sought to investigate the production and optimization of biosurfactants by soil fungi isolated from petroleum oil-contaminated soil in Saudi Arabia. Forty-four fungal isolates were isolated from ten petroleum oil-contaminated soil samples. All isolates were identified using the internal transcribed spacer (ITS) region, and biosurfactant screening showed that thirty-nine of the isolates were positive. Aspergillus niger SA1 was the highest biosurfactant producer, demonstrating surface tension, drop collapsing, oil displacement, and an emulsification index (E₂₄) of 35.8 mN/m, 0.55 cm, 6.7 cm, and 70%, respectively. This isolate was therefore selected for biosurfactant optimization using the Fit Group model. The biosurfactant yield was increased 1.22 times higher than in the nonoptimized medium (8.02 g/l) under conditions of pH 6, temperature 35℃, waste frying oil (5.5 g), agitation rate of 200 rpm, and an incubation period of 7 days. Model significance and fitness analysis had an RMSE score of 0.852 and a p-value of 0.0016. The biosurfactant activities were surface tension (35.8 mN/m), drop collapsing (0.7 cm), oil displacement (4.5 cm), and E₂₄ (65.0%). The time course of biosurfactant production was a growth-associated phase. The main outputs of the mathematical model for biomass yield were Yx/s (1.18), and µ_max (0.0306) for biosurfactant yield was Y_p/s (1.87) and Y_p/x (2.51); for waste frying oil consumption the So was 55 g/l, and Ke was 2.56. To verify the model's accuracy, percentage errors between biomass and biosurfactant yields were determined by experimental work and calculated using model equations. The average error of biomass yield was 2.68%, and the average error percentage of biosurfactant yield was 3.39%.

• 유기물자원화
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• 제17권1호
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• pp.39-48
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• 2009

바이오디젤은 온실가스 배출의 큰 비중을 차지하는 수송용 차량의 대체연료로서 가장 우수한 재생에너지원으로 평가되고 있다. 그러므로 바이오디젤의 폭넓은 확대와 신뢰성 향상을 위해서는 바이오디젤의 품질 개선에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 폐식용유를 원료로 에스테르화 반응을 통해 바이오디젤 (BD100, BD20)을 제조한 후 품질기준 24개 항목의 적합성 여부를 분석하였다. 폐식용유와 바이오디젤은 Oleic acid, Linoleic acid, Linolenic acid과 같은 불포화 지방산의 함량이 높아서 바이오디젤의 원료로 사용해도 이상 없는 것으로 확인되었다. 바이오디젤 품질기준 항목 분석 결과 BD100의 산화안정도는 2시간, BD20의 지방산메틸에스테르 18.6w%, 필터막힘점 $-5^{\circ}C$로서 기준범위에 미달하였으나 나머지 항목들은 품질기준에 적합한 것으로 나타났다. 일부 항목에 대한 품질개선 기술에 대한 연구가 뒷받침되면 폐자원을 이용한 대체에너지로서의 활용도 향상에 기여 할 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.487-490
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• 2005

재생 가능한 자원인 동식물성 기름으로부터 만들어지는 수송용 연료 바이오디젤은 낮은 대기오염물질 배출과 $CO_2$ Neutral 특성으로 환경친화적인 연료로 인정올 받으며 전세계적으로 그 생산량이 급격히 증가하고 있다 한국에서는 년간 20만톤의 폐식용유가 배출되며 이중 약 10만톤이 회수 가능한 것으로 추산된다. 폐식용유의 무단 폐기로 인한 수질오염과 폐기물의 자원 재활용 및 에너지 생산 관점에서 폐식용유를 바이오디젤 원료로 사용하는 연구가 많이 진행되었다. 높은 함량의 유리지방산을 함유한 폐식용유를 효율적으로 전이에스테르화(methanolysis) 하기 위해서는 먼저 산 촉매를 이용한 유리지방산의 전환 제거가 필요하다 본 연구에서는 다양한 종류의 강산성 이온교환 수지를 폐식용유의 전처리(pre-esterification)용 고체 산 촉매로 회분식 반응기에서 테스트하였으며 그 결과 Amberlyst-15가 유리지방산의 에스테르화 반응에 가장 적합한 것으로 나타났다. 회분식 반응기에서 도출된 최적 전처리 반응조건을 적용한 200시간 이상의 연속 전처리 운전결과 폐식용유에 함유된 $5\%$의 유리지방산이 $90\%$이상 전환제거 되었다 전처리 반응 후의 폐식용유를 균질계 염기촉매(KOH) 존재하에 메탄올과 전이에스테르화 반응을 시킨 결과 바이오디젤로 불리는 지방산메틸에스테르(Fatty Acid Methyl Ester, FAME)의 생산 수율은 $85\%$로 얻어졌으며 국내 바이오디젤 표준 규격에 따른 연료특성 분석 결과 FAME의 농도 규격을 제외한 모든 항목이 국내 규격을 만족하였다 폐식용유 바이오디젤의 FAME 농도가 $94.3\%$로 국내 규격$96.5\%$에 미달하는 문제는 식물성 원료유로 제조한 고순도 바이오디젤과 혼합 사용하거나 감압 증류 공정을 통해 고농도의 폐식용유 바이오디젤을 제조하여 해결 가능하다. 대전시 신성동 소재의 음식점에서 수거한 폐식용유를 원료로 하여 생산한 바이오디젤의 차량 배출가스 실증 테스트 결과 경유 차량의 주 오염물질인 PM과 Soot 및 기타 오염물질의 배출량은 감소하였으나 NOx의 배출량은 약간 증가하는 것으로 나타났다

• 대한환경공학회지
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• 제30권7호
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• pp.694-699
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• 2008

유기성 슬러지의 직접 매립 금지와 가까운 장래에 해양투기가 금지될 전망이므로 발생되는 슬러지의 적절한 처리에 대한 발전된 기술의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 슬러지 건조기술 중 하나인 폐유를 활용하여 하수슬러지를 유중 건조시키는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 이 공정의 기본 원리는 오일을 가열함으로써 형성되는 급격한 압력변화에 의해 슬러지 공극을 통하여 수분이 빠르게 증발하도록 하는 것이다. 일련의 건조 실험 결과, 건조온도, 건조시간, 오일종류, 슬러지 형상 등 중요한 실험변수에 따른 건조곡선이 얻어졌다. 건조 오일로 폐식용유를 사용한 경우 건조시간에 따른 수분함유량 변화는 건조시간 10분이 지나면서 현저히 감소하기 시작하여 14분 이후에는 건조온도에 관계없이 수분함유량이 5% 이내로 감소하였다. 유중 건조 온도는 120$^{\circ}C$에 비해 140$^{\circ}C$ 이상에서 수분 증발이 급격히 증가한 것으로 나타났다. 그러나 140$^{\circ}C$ 이상에서는 큰 차이를 나타내지 않았다. 슬러지 직경이 감소할수록 효율적으로 건조되는 것으로 나타났는데 이는 단위체적당 표면적의 증가에 기인하는 것이다. 오일 종류의 변화에 따른 영향을 살펴보면 폐 엔진오일을 사용한 경우 점도가 증가함에 따라 폐식용유에 비하여 수분 증발이 현저히 지체되는 현상이 나타났다. 그러나 건조온도 140$^{\circ}C$ 이상에서는 120$^{\circ}C$에 비하여 건조시간이 경과함에 따라 수분 증발이 비교적 크게 증가하는 결과를 나타내었다. 그러므로 폐오일의 종류에 관계없이 건조온도는 140$^{\circ}C$ 이상으로 유지하는 것이 바람직한 것으로 사료된다.

• KSBB Journal
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• 제17권4호
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• pp.396-402
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• 2002

바이오디젤(지방산 메틸 에스테르)은 생분해성, 무독성, 그리고 재생연료로서 지난 10여년간 많은 관심을 끌고 있다. 바이오디젤을 생산하기 위해 다양한 방법들이 개발되었는데, 그 중 알칼리 촉매를 이용한 에스테르화 반응이 짧은 시간동안 높은 수율을 얻을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 알칼리 촉매하에 에스테르화 반응의 최적조건을 찾기 위하여 response surface method를 사용하였다. 결과적으로 바이오디젤 생산 공정에 영향을 주는 7개의 변수 중 반응온도, 반응시간, 그리고 교반속도가 중요했는데 이들의 최적 값은 각각 67$^{\circ}C$, 68분, 94 rpm이었다. 이와같은 최적인 조건하에서 실험한 결과 바이오디젤로의 전화율은 99.7%이었다.