초록 ▼

1차년도에 수행된 토착 alkane 생합성 유전자 발굴과 형질전환 system 구축을 통해 바이오디젤 생산에 적합한 균주개발에 응용될 수 있는 기초연구를 수행하였음. 연중 지속적 대량배양을 위하여 배양시설이 있는 지역에서 우점하고 있는 총 6종의 미세조류 자원을 분리, 동정 및 생리적 특성을 분석하여 환경적 선택에서 유리한 균주들을 확보하였으며, 동절기 대량배양 대상 균주로서 저온내성 남극 미세조류 자원 4종을 발굴하였음. 이를 통해, 야외배양시설에서 동절기에 생산라인이 중단되는 문제에 대한 하나의 생물학적 해결방안을 제공하였음.

1차년도에 수행된 토착 alkane 생합성 유전자 발굴과 형질전환 system 구축을 통해 바이오디젤 생산에 적합한 균주개발에 응용될 수 있는 기초연구를 수행하였음. 연중 지속적 대량배양을 위하여 배양시설이 있는 지역에서 우점하고 있는 총 6종의 미세조류 자원을 분리, 동정 및 생리적 특성을 분석하여 환경적 선택에서 유리한 균주들을 확보하였으며, 동절기 대량배양 대상 균주로서 저온내성 남극 미세조류 자원 4종을 발굴하였음. 이를 통해, 야외배양시설에서 동절기에 생산라인이 중단되는 문제에 대한 하나의 생물학적 해결방안을 제공하였음. 또한, 선발된 미세조류 균주들의 바이오연료 feedstock 생산 및 유용물질 관련 산업으로의 응용 가능성을 제시하였음. 2차년도에는 칠곡군농업기술센터 내 4,000 ㎡ 규모의 담수 미세조류 대량배양시설을 구축하여 각 시설의 테스트 및 보수·개선작업을 마친 후 3차년도까지 토착 미세조류 자원을 이용한 대량배양 및 바이오매스 수확 실증연구를 수행하고 있음. 본 시설을 이용한 미세조류 바이오매스 생산성은 하절기에는 약 5.6 g/㎡/day (지질함량: 6.7%)였으며, 추절기에는 약 5.1 g/㎡/day (지질함량: 10.1%), 그리고 동절기에는 약 3.9 g/㎡/day (지질함량:16.6%)를 달성하였음. 생산된 바이오매스의 CV는 하절기 약 9.8 MJ kg^-1, 추절기 약 12.9 MJ kg^-1, 그리고 동절기 약 19.9MJ kg^-1로서 연료용 바이오매스로서의 가능성을 보여 주었음. 또한 배양액 수질 모니터링 결과 각 raceway 당 평균 약 10.8mg l-1의 TN과 2.6 mg l-1의 TP를 제거할 수 있는 것으로 밝혀져 향후 오·폐수를 배양수로 활용한 수질정화 연구와의 연계 가능성도 제시하였음. 현재까지 축적된 대량배양 노하우를 바탕으로 바이오매스 생산성 향상과 지질함량 증대를 위한 시도를 수행 중에 있으며, 본 연구에서 얻어진 토착 미세조류 대량배양 실증연구 결과를 기반으로 향후 상업적 scale의 한국형 미세조류 바이오매스 대량 배양 시스템 개발에 있어 모델 제시가 가능할 것으로 기대하고 있음. 2015년 5월 현재까지 수확된 바이오매스는 약 3,433.2 kg으로 그린이글 프로젝트의 성공적인 수행을 위해 jetfuel feedstock으로 제공되고 있음.

Abstract ▼

Ⅳ. Results
1. 1^st year
◦ Identification and isolation of indeginous alkane biosynthesis genes and development of a transformation system for Korean wild type cyanobacteria
◦ Isolation, identification, physiological characterization of 6 endemic microalgae as candidates for susta

Ⅳ. Results
1. 1^st year
◦ Identification and isolation of indeginous alkane biosynthesis genes and development of a transformation system for Korean wild type cyanobacteria
◦ Isolation, identification, physiological characterization of 6 endemic microalgae as candidates for sustainable mass cultivation
◦ Isolation and characterization of 4 psychrotolerant microalgae from Antarctica
2. 2^nd year
◦ Establishment of a 4,000 ㎡ production facility for freshwater microalgae mass cultivation at the Chilgok-gun Agricultural Technology .
3. 2^nd year ∼ 3^rd year
◦ Feasibility study of mass cultivation of indigenous microalgae and production of microalgae biomass
◦ Biomass productivities achieved: summer months, approx 5.6 g/㎡/day (lipid content: 6.7%); autumn months approx. 5.1 g/㎡/day (lipid content: 10.1%);winter months approx. 3.9 g/㎡/day (lipid content: 16.6%)
◦ CV of biomass: summer months, approx. 9.8 MJ kg^-1; autumn months, approx. 12.9 MJ kg^-1; winter months, approx. 19.9 MJ kg^-1
◦ TN, TP removal: approx. 10.8 mg l-1 TN and 2.6 mg l-1 TP per one operation per raceway
◦ Green Eagle Project: 3,433.2 kg biomass harvested as of May 2015 as jetfuel feedstock

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 10
• 제 1장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 제 1절 연구개발의 목적 ... 12
• 제 2절 연구개발의 필요성 ... 12
• 1 화석연료 고갈과 환경오염 ... 12
• 2 탄소배출권 거래제 확대에 대한 대비 ... 13
• 3 바이오에너지: 미래성장 산업의 원동력 ... 13
• 4 미세조류: 수송용 에너지의 유일한 대안 ... 14
• 제 3절 연구개발의 범위 ... 16
• 제 2장 국내·외 기술개발 현황 ... 17
• 제 1절 외국의 기술개발 현황 ... 17
• 1 세계적인 미세조류 바이오매스 산업 동향 ... 17
• 2 해외의 주요 미세조류 바이오에너지 R & D 현황 ... 17
• 제 2절 한국의 기술개발 현황 ... 19
• 1 한국의 주요 미세조류 바이오에너지 R & D 현황 ... 19
• 제 3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 22
• 제 1절 실험적 접근방법 ... 22
• 1 바이오디젤 생산을 위한 고속생장 미세조류 균주 및 유용 유전자원 발굴 ... 22
• 2 담수 미세조류 배양시설 구축 ... 29
• 3 토착 미세조류 대량배양 실증연구 및 바이오매스 생산 ... 29
• 제 2절 연구내용 및 결과 ... 32
• 1 바이오디젤 생산을 위한 고속생장 미세조류 균주 및 유용 유전자원 발굴 ... 32
• 2 담수 미세조류 배양시설 구축 ... 57
• 3 토착 미세조류 대량배양 실증연구 및 바이오매스 생산 ... 59
• 제 4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 73
• 제 1절 목표달성도 ... 73
• 제 2절 관련분야에의 기여 ... 73
• 1 1차년도 ... 73
• 2 2차년도 ... 73
• 3 3차년도 ... 73
• 제 5장 연구개발결과의 활용계획 ... 74
• 제 1절 결과활용 가능성 ... 74
• 1 바이오디젤 생산에 적합한 유용 토착 유전자원 발굴 및 형질전환 system 구축 ... 74
• 2 토착 미세조류 자원 발굴 ... 74
• 3 생장저해 극복 유전자원 확보를 위한 내냉성 미세조류 발굴 ... 74
• 4 담수 미세조류 배양시설 구축 ... 74
• 5 토착 미세조류 대량배양 실증연구 및 바이오매스 생산 ... 74
• 제 6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 정보 ... 75
• 제 1절 해외과학기술 정보 ... 75
• 1 미세조류와 농산식물의 바이오에너지 생산 수율 비교 ... 75
• 2 미세조류와 유관속식물들의 바이오디젤 생산효율 비교 ... 75
• 3 미국 Maryland주 Chesapeake Bay에서 미세조류 배양을 통한 질소/인 제거율 ... 76
• 4 주요 바이오매스의 CV (McKendry,2002) 비교 ... 76
• 제 7장 참고문헌 ... 77
• 끝페이지 ... 80