초록 ▼

본 연구에서는 미세조류를 이용하여 CO₂를 고정화하여 회수한 후 사료 또는 연료로 재활용하는 기술에 대해 연구하였다. 사료 생산의 경우 국내에서 분리한 토속 미세조류 종인 Chlorella KR-1을 이용하였으며 동 미세조류는 연소가스중 독성 성분($SO_x$ 및 $NO_x$에 대한 내성이 높아 연소가스로부터 직접 CO₂ 고정화하는데 적용 가능하였다. 이공정온 태양 광을 이용한 파일롯 규모(150L)의 실증 운전을 완료하였으며 본 공정의 운전을 통해 얻은 CO₂ 고정화 속도는 40g CO₂/㎡

본 연구에서는 미세조류를 이용하여 CO₂를 고정화하여 회수한 후 사료 또는 연료로 재활용하는 기술에 대해 연구하였다. 사료 생산의 경우 국내에서 분리한 토속 미세조류 종인 Chlorella KR-1을 이용하였으며 동 미세조류는 연소가스중 독성 성분($SO_x$ 및 $NO_x$에 대한 내성이 높아 연소가스로부터 직접 CO₂ 고정화하는데 적용 가능하였다. 이공정온 태양 광을 이용한 파일롯 규모(150L)의 실증 운전을 완료하였으며 본 공정의 운전을 통해 얻은 CO₂ 고정화 속도는 40g CO₂/㎡-day이고 태양 광을 주 에너지원으로 활용할 경우 공정에 의해 순수하게 제거된 CO₂ 양은 총 고정화 양의 70%에 이르렀다.
또한 Chlorella KR-1은 유용 성분이 다량 함유되어 있어 사료 첨가제로써 활용성이 연구가 필요하다. 연료 생산의 경우 지질 함유량이 높은 Botryococcus braunii를 활용하였으며 균체로부터 지질을 효율적으로 추출 발효할 수 있는 용매와 운전 조건을 확립하였다. 이단 재순환 추출법을 개발하였으며 기존 추출 공정에 비해 탄화수소 회수율을 2배 이상 높여 탄화수소 회수율은 57% 이었다. 또한 본 공정에서 분리한 미세조류는 질소와 인을 영양 원으로 활용하는 능력이 높아 폐수의 처리와 병행하면 실용화 가능성이 높을 것으로 나타났다. 미세조류의 배양시 문제가 되는 빛 고찰현상을 해결하기 위해 순환 유동식 반응기를 개발하였으며 동 반응기는 기존 기포탑 반응기에 비해 성장 속도가 3배 이상 높았다. 겉보기 충진율이 5% 이상이면 biofouling은 발생하지 않았다.

Abstract ▼

Biological CO₂ fixation have been studied to remove and utilize CO₂ as feed additive and alternative fuel. Chlorella KR-1, a strain isolated in local environment, was found to be highly tolerant too the toxic compounds in flue gas. Chlorella KR-1 was applied for direct CO₂ fixation from flue gas and

Biological CO₂ fixation have been studied to remove and utilize CO₂ as feed additive and alternative fuel. Chlorella KR-1, a strain isolated in local environment, was found to be highly tolerant too the toxic compounds in flue gas. Chlorella KR-1 was applied for direct CO₂ fixation from flue gas and the demonstration process using sun light was built and operated to recover CO₂ from LNG flue gas. Chlorella KR-1 contains various useful compounds and is good for a feed additive. To use the microalgae as feed additive, the long term toxicity test should be carried out. Botrycoccus braunii, a strain containing high lipid content, was employed to produce renewable bio-fuels. In situ extraction process has been studied to enhance the productivity of fuel. Nitrogen/phosphate in piggery wastewater was tested as N, P source for culturing microalgae. Antifouling photobioreactor was also studied to solve the light limitation problem. With bead 5% (v/v), biofouling do not occur in all experiments.

목차 Contents

• I. 미세조류를 이용한 CO₂의 사료화 기술 개발 연구...18
• 제 1 장 서 론...18
• 제 1 절 연구 개발의 목적...18
• 제 2 절 연구의 필요성...22
• 제 3 절 연구 범위...23
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...24
• 제 1 절 서 론...24
• 제 2 절 우수 미세조류 종의 분리...24
• 제 3 절 고속 CO₂ 고정화 광 생물 반응기의 개발 현황...26
• 제 4 절 선진국의 생물학적 CO₂ 고정화 연구 관련 최신 동향...31
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...33
• 제 1 절 서 론...33
• 제 2 절 연소가스로부터 직접 CO₂ 고정화를 위한 우수 균주 개발 연구...58
• 제 3 절 미세조류의 기능성 사료화 기술 연구...74
• 제 4 절 미세조류에 의한 기능성 사료 생산 공정의 경제성 분석...117
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외기여도...119
• 제 1 절 연구개발 목표의 달성도...119
• 제 2 절 관련분야의 기술발전에의 기여도...120
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획...121
• 제 1 절 추가 연구의 필요성...121
• 제 2 절 타 연구에의 응용...121
• 제 3 절 기업화 추진방안...122
• 제 6 장 참고문헌...124
• II. 연료화 기술 개발 연구...130
• 제 1 장 서 론...130
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...132
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...136
• 제 1 절 이론적 접근 방법...136
• 1.1 탄화 수소 생산 균주의 분리...139
• 1.2 B. braunii에 의한 탄화수소 합성 메커니즘과 그 특성...140
• 1.3 B. braunii에 의한 탄화 수소 생산 기술...147
• 1.4 광 생물 반응기 개발 현황...155
• 1.5 Antifouling 광 생물반응기...160
• 제 2 절 실험 재료 및 방법...165
• 2.1 미세조류 균주와 배양 배지...165
• 2.2 미세조류 배양...165
• 2.3 이상 추출 및 2단 세포 재순환 시스템...165
• 2.4 Anti-fouling 광 생물반응기...168
• 2.5 분석방법...173
• 제 3 절 실험 결과 및 고찰...175
• 3.1 토속 미세조류 종의 분리...175
• 3.2 이상 추출 배양...180
• 3.3 이단 세포 재순환 추출...186
• 3.4 이단 세포 재순환에 의한 분리기술...197
• 3.5 N/P의 미세조류 성장 및 탄화수소 생산에 대한 영향...201
• 3.6 돈분 폐수에서 N, P의 제거...214
• 3.7 Anti -fouling 광 생물 반응기 개발...223
• 3.8 연속 배양...234
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외기여도...236
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획...238
• 제 6 장 참고문헌...240