보고서 정보
| 주관연구기관 |
충남대학교
Chungnam National University |
| 연구책임자 |
서영범
|
| 참여연구자 |
최우영
,
송경빈
,
부성민
,
김홍수
,
유윤종
,
황일기
,
이윤우
,
이춘한
,
박영규
,
신응기
,
왕세호
,
민천홍
,
송수남
,
윤민호
,
김영욱
,
정선영
,
윤석기
,
길상혁
,
홍인선
,
구경주
,
진유영
,
차정아
,
김나래
,
임성재
,
명가을
,
김민기
,
전소정
,
김완중
,
안호정
,
이민우
,
한영희
,
유학철
,
안정욱
,
한성옥
|
| 보고서유형 | 최종보고서 |
|---|
| 발행국가 | 대한민국 |
|---|
| 언어 |
한국어
|
| 발행년월 | 2008-02 |
|---|
| 과제시작연도 |
2007 |
| 주관부처 |
과학기술부 |
| 사업 관리 기관 |
지식경제부 |
| 등록번호 |
TRKO200800006235 |
| 과제고유번호 |
1355052355 |
| 사업명 |
대덕R&D특구육성 |
| DB 구축일자 |
2014-09-20
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| 키워드 |
홍조류.펄프.종이.알코올.아가로스.바이오복합재료.식품포장재.전분대용품.홍조류 양식.Red algae.Paper.Pulp.Alcohol.Agarose.Biocomposite.Food packaging materials.Starch substitute.Red algae cultivation.
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초록
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바다 바이오자원인 홍조류를 이용한 펄프, 종이, 알코올, 바이오복합재료, 식품포장재, 아가로스 및 우무배지 등의 연구가 실시되었다. 홍조류 펄프가 시험생산시설에서 생산되어 제지공장에서 종이를 시험 생산하였으며 그 품질의 우수성이 입증되었다. 홍조류 펄프 생산시 부산물로 나오는 우무를 이용한 알코올의 생산이 성공적으로 실시되어 알코올 생산을 본격적으로 실시할 수 있는 준비를 할 수 있게 되었으며, 우수한 바이오복합재료를 만들 수 있게 됨으로서 휴대폰 케이스나 자동차 구조물로의 적용을 검토하는 단계에 이르게 되었다. 홍조류 종이는 식품
바다 바이오자원인 홍조류를 이용한 펄프, 종이, 알코올, 바이오복합재료, 식품포장재, 아가로스 및 우무배지 등의 연구가 실시되었다. 홍조류 펄프가 시험생산시설에서 생산되어 제지공장에서 종이를 시험 생산하였으며 그 품질의 우수성이 입증되었다. 홍조류 펄프 생산시 부산물로 나오는 우무를 이용한 알코올의 생산이 성공적으로 실시되어 알코올 생산을 본격적으로 실시할 수 있는 준비를 할 수 있게 되었으며, 우수한 바이오복합재료를 만들 수 있게 됨으로서 휴대폰 케이스나 자동차 구조물로의 적용을 검토하는 단계에 이르게 되었다. 홍조류 종이는 식품 포장재로 개발되어서 식품의 부패와 산패를 완화시켜 저장성능을 높일 수 있게 되었으며, 이 분야의 산업화를 시도할 수 있는 터전을 마련하였다. 특히 홍조류 자체가 식용이 가능하므로 그 섬유의 식이섬유로서 가능성이 매우 크고, 식품이나 인체에 접촉하는 모든 물질의 담채로서 그 용도를 개발할 수 있을 것이다. 홍조류 자원의 공급을 위해 유용홍조류에 대한 탐색을 실시하였으며, 현재 국내와 국외에서 양식 실험을 계속 진행 중에 있다. 홍조류 펄프는 시험물질상태로 아가로스는 완제품상태로 판매되기도 하였다.
산업화의 우선순위로서는 먼저 홍조류 펄프, 아가로스, 알코올, 산업용 전분대용물질을 들 수 있으며, 대량 생산과 공급이 필요한 분야들은 산업화의 진행속도와 투자규모의 확대속도에 따라 달라질 것이다.
Abstract
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For the first time in the history, red algae from the sea was used as raw materials for the production of pulp, paper, alcohol, packaging materials for food, biocomposite, and many others even though agarose for DNA sequencing and agar-agar for food were already known for years as products from the
For the first time in the history, red algae from the sea was used as raw materials for the production of pulp, paper, alcohol, packaging materials for food, biocomposite, and many others even though agarose for DNA sequencing and agar-agar for food were already known for years as products from the red algae. Cultivation of useful red algae in the lab and in the sea was studied extensively in this project, and its results were proved very useful for the industrialization of the red algae. Cultivation of red algae provides not only raw materials for the red algae project, but also provides mitigation of $CO_2$ effects on global warming by consuming it, and cleaning sea environment by consuming floating organic materials in the sea. We may say that the more the red algae project prospers, the better the environment of the planet earth will be. Furthermore, natural resources from the land for one side of products may have competitors from the other sides of the products. For example, alcohol may be produced from the corn, and the very corn should be used for food or adhesives even though the increase of corn production is not an easy task. The cultivation of red algae is a matter of investment, and its production increase is again the matter of investment.
Republic of Korea, which does not have much natural raw materials except human resources for economic prosperity, can be a supplier of raw materials for the various industries by developing and investing red algae project. The red algae project was developed by and its patent right was owned by korean company. Potential area for red algae projects are bioplastics, foaming materials for packaging for the substitution of styrofoam, industrial starch substitute, and many others as our imagination can go.
In the project we completed, we developed fundamental knowledges such as search for the useful red algae in the world, and applicable knowledges for industrialization. However, the perspective of the red algae project is so wide and needs billions of investment for industrialization. It may take long time for the full growth of the industries. We will start industrialization of special products such as alcohol production, starch substitute, and thin printing papers. Bulk production for lower price products will be followed
목차 Contents
제 2 절 연구개발의 목적 및 범위....40
제 2 장 국내외 기술개발 현황...58
제 2 절 국내수준....59
제 3 절 국내.외의 연구현황....60제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...62제 1 절 홍조류의 양식 <제 1 세부과제>....62
2. 재료 및 방법....63
나. 방법....653. 결과 및 논의....67(1) 개우무의 실내 배양 (개체의 크기 0.8 cm 군)....67
(2) 우뭇가사리의 실내배양 (개체의 크기 1 cm 군)....68
(3) 호주의 Pterocladia lucida 실내배양 (개체의 크기 0.3 cm 군)....69
(4) 발리의 Ptilophora sp. 실내배양 (개체의 크기 0.3 cm 군)....70나. 우뭇가사리과 식물의 바다 양식....71(1) 우뭇가사리 양식장 주변의 해양 환경....71
(2) 개우무 (Pterocladiella capillacea)의 바다 양식 (삼척시 임원리)....73
(3) 왕개우무 (Pterocladiella tenuis, 신칭)의 바다 양식 (완도군 당목리)....74
(4) 우뭇가사리 (Gelidium elegans)의 바다 양식....75
(5) 왕우뭇가사리 (Gelidium pacificum)의 바다 양식....78
(6) 경쟁 생물....814. 결론....81제 2 절 홍조류 종의 탐색 <제 1 세부과제>....85
2. 재료 및 방법....85가. 재료의 채집과 확증표본의 제작....85
나. 유전체 DNA의 추출....86
다. 중합효소 연쇄반응 (polymerase chain reaction, PCR)....86
라. PCR 산물의 정제....87
마. 염기서열의 자동분석....87
바. 염기서열의 정렬 및 자료의 분석....873. 결과 및 논의....88제 3 절 홍조류 펄프화 및 종이제조공정의 확립 <제 1 세부과제>....93
2. 추출 공정의 최적화....94
나. 실험 결과....94
다. 결론....953. 표백 공정의 최적화....95나. 이산화염소 표백 공정 개선 연구....96
(2) 선표백 실험....97
(3) 선표백 공정 결과....98
(4) 이산화염소 표백 결론....99다. 과산화수소 표백 공정 개선 연구....100(1) 과산화수소 표백 실험 조건....100
(2) 실험 결과....101라. 홍조류 표백공정 개선 종합결론....1024. 홍조류 펄프화 Plot plant 기계 제작....103
5. 홍조류 종이 시험 생산....103
나. 실험계획....104
(2) 약품 및 첨가제....104
(3) 추가적인 확인 사항....105다. 실험 결과....105
라. 실험실적 연구결과....108
마. 지리산 한지에서의 시험생산 결론....114제 4 절 Red algae pulp를 이용한 기능성 식품포장재 개발 <제 2 세부과제>....115
나. 연구개발의 필요성....115
다. 연구개발의 범위....116
(2) 연차별 연구 개발 목표와 내용....116라. 국내외 기술개발 현황....1172. 연구개발 수행 내용 및 결과....117가. Red algae pulp를 원료로 하는 항산화, 항균성 지류 포장재의 개발....117
(2) 결과....119나. 항산화, 항균성 기능을 함유한 포장재의 식품 적용....126
(2) 결과....127다. 항산화, 항균성 기능 지류포장재의 실용화 연구....136
(2) 결과....1373. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도....148
4. 연구개발결과의 활용계획....151
나. 활용 계획....1525. 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보....152제 5 절 홍조류 추출물의 에탄올화 개발 <제 3 세부과제>....153
나. 연구개발의 내용 및 범위....153
다. 연구결과의 중요성....153
라. 국내.외의 연구현황....1542. 홍조류 추출물의 에탄올화 연구개발수행 내용 및 결과....155가. 홍조류의 화학성분 - 원료의 구성당....155
나. 홍조류 추출물의 가수분해 및 환원당의 회수....156
(2) 산에 의한 가수분해....156
(3) 가수분해 조건 및 수율....156
(4) 환원당의 회수 및 정제....156다. Galactose 발효효모의 선발....159
(2) 비교용 균주 Saccahromyces cerevisiae NRRL Y-1528....160
(3) Saccahromyces cerevisiae No. 9 및 No. 40....160
(4) 고농도 기질에서의 에탄올 발효율 비교....167
(5) Furan에 의한 효모의 생육저해....167
(6) 고농도 Galactose 발효효모의 육성....173라. 홍조류추출물의 에탄올 생산공정....176(1) Galactose 발효효모의 효소적 및 유전적 특성....176
(2) 홍조류추출물을 이용한 에탄올 발효 및 생산공정....178제 6 절 홍조류 펄프 시험 생산 설비 제작 <폐가서스리서치>....181
2. 홍조류 펄프의 시생산....183
나. 제조공정....183
다. 홍조류 펄프 시험생산 및 시제품 판매....184
라. 시생산된 홍조류 펄프를 이용한 미국 West Michigan Univ.에서 종이시험생산....1863. 홍조류 펄프 생산 설비 시제품 제작....190
나. 홍조류 섬유 농축기....1914. Pilot plant의 설계....192
5. 연구결과요약....197제 7 절 홍조류 추출물의 우무배지의 개발 <제노사피엔스>....200
나. 연구개발의 배경....200
다. 국내외 기술개발 현황....201
(2) 미생물 배지용 한천과 아가로스....2012. 연구개발수행 내용 및 결과....201
나. 한천에서 아가로펙틴의 제거....201
다. 한천 및 아가로스의 회수을 개발하여야 하는 이유....202라. 한천의 압착프로세스....203
(2) 한천의 압착....203
(3) 아가로스의 압착....204
(4) 세척 및 건조....204마. 제품의 품질 측정....204(1) 제품 품질 검사를 통한 두 탈수 프로세스의 비교 결과....204
(2) 결과 및 토론....207바. 발생 폐수 및 폐기물 처리....208제 8 절 홍조류를 이용한 바이오복합재료 개발 기초연구<한국에너지기술연구원>....209
나. 연구개발의 필요성....210
다. 연구개발의 범위....211
라. 바이오복합재료의 특성....211
(2) 바이오복합재료의 분류....2122. 국내외 기술현황 개발....214가. 국내외 관련분야에 대한 기술개발 현황....214
(2) 국내현황....215나. 연구결과가 국내외 기술개발 현황에서 차지하는 위치....2173. 연구개발 수행 내용 및 결과....218
(2) 홍조류 섬유의 특성....220나. 홍조류 섬유 보강 바이오복합재료의 제조....223
(2) 바이오복합재료 제조....223다. 홍조류 섬유 보강 바이오복합재료의 특성분석....226
(2) 인장특성....229
(3) 굴곡특성....231
(4) 충격특성....237
(5) 동역학적 특성....241
(6) 열팽창 특성....247
(7) 계면특성....252라. 홍조류 추출물의 특성분석....254
(2) 생분해성 고분자와의 혼합특성....254마. 결론....257제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...260제 1 절 홍조류 양식, 홍조류 펄프화 및 종이제조공정의 확립....261
제 2 절 Red algae pulp를 이용한 기능성 식품포장재 개발....262
제 3 절 홍조류 추출물의 에탄올화 개발....264
제 4 절 홍조류 펄프 시험 생산 설비 제작....265
제 5 절 홍조류 추출물의 우무배지의 개발....265
제 6 절 홍조류를 이용한 바이오복합재료 개발 기초연구....266제 5 장 연구개발결과의 활용계획...267제 1 절 홍조류 양식, 홍조류펄프화 및 종이제조공정의 확립....267
제 2 절 Red algae pulp를 이용한 기능성 식품포장재 개발....267
제 3 절 홍조류 추출물의 에탄올화 개발....268
제 4 절 홍조류 펄프 시험 생산 설비 제작....269
제 5 절 홍조류 추출물의 우무배지의 개발....269
제 6 절 홍조류를 이용한 바이오복합재료 개발 기초연구....270제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...272
제 7 장 참고문헌...273
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