초록 ▼

(1) 목질계 바이오매스의 효소 전처리 및 당화 시스템 최적화
(2) 미세조류 세포 내의 대사정보를 이용한 광생물반응기에서의 바이오매스와 지질함량 예측 모델 개발 및 활용 방안 모색
(3) 미세조류를 이용한 바이오 리파이너리로부터 바이오디젤 및 다양한 유용물질을 효율적으로 생산하기 위한 초구조(superstructure) 기반의 최적 생산 공정 경로 탐색
(4) 탄소원 종류의 영향을 반영한 미세조류의 성장 동적 모델 개발과 이를 이용한 새로운 탄소원 공급 방법 가능성 타진
(5) 개방형 반응기에서의 미세조류 대

(1) 목질계 바이오매스의 효소 전처리 및 당화 시스템 최적화
(2) 미세조류 세포 내의 대사정보를 이용한 광생물반응기에서의 바이오매스와 지질함량 예측 모델 개발 및 활용 방안 모색
(3) 미세조류를 이용한 바이오 리파이너리로부터 바이오디젤 및 다양한 유용물질을 효율적으로 생산하기 위한 초구조(superstructure) 기반의 최적 생산 공정 경로 탐색
(4) 탄소원 종류의 영향을 반영한 미세조류의 성장 동적 모델 개발과 이를 이용한 새로운 탄소원 공급 방법 가능성 타진
(5) 개방형 반응기에서의 미세조류 대량 배양 모델 제시 및 최적운전 조건 도출

Abstract ▼

Ⅱ. Purpose
With the aim of achieving significantly higher technological and economic efficiency in producing biofuels from various biomass sources, we propose a research program that directly addresses the current bottlenecks, including the pretreatment, hydrolysis, and separation aspects of the

Ⅱ. Purpose
With the aim of achieving significantly higher technological and economic efficiency in producing biofuels from various biomass sources, we propose a research program that directly addresses the current bottlenecks, including the pretreatment, hydrolysis, and separation aspects of the overall rocessing. With the gained fundamental understandings on these key aspects, we will develop optimal design and operation strategies for an integrated processing system, thereby assessing the technological and economic feasibility of replacing fossil fuels with more sustainable bioenergy sources.
In particular, the study will address
1. Thermo-chemical and enzymatic pretreatment and hydrolysis of lignocellulosic biomass
2. Modeling and optimization of a microalgae production system, development of a high-density process for biomass cultivation/processing
Ⅲ. Contents
Bioethanol production from sugars (e.g., sugarcanes) and starches (e.g., corns) has matured over the years and has been commercialized mainly in Brazil and the U.S. On the other hand, using potential food sources for fuel production have both moral and economic implications, which greatly limit their future growth potentials. To overcome this, wood biomass and algae have received much attention but hey present unprecedented processing challenges as they contain many hard-to-digest substances andimpurities, limiting the efficiencies of the various processing steps. Motivated by this, we propose a research program that directly addresses the current bottlenecks of pretreatment, hydrolysis, cultivation, and separation, through fundamental experiment and modeling studies and optimal processing system design. The research effort is divided into the following categories to develop requisite fundamental understanding for the devlelopment of sound technologies:
1. Enzymatic pretreament and hydrolysis of lignocellulosic biomass
1) Develop a mechanistic model that accurately captures the substrate-enzyme interaction and quantitatively explains the rate slowdown in hydrolysis; 2)based on the understanding, improve the ellulases and other helper proteins based on a recently developed data-based protein engineering algorithms; 3)design an optimal enzymatic hydrolysis processing system integrating the new enzymes and pretreatment.
2. Optimization of microalgal biomass process system
1) Develop a simulation and optimal control method for producing a large quantity of biomass with high oil composition exploiting the metabolic information of microalgae. 2) create a high density culture of microalgae. 3) develop ways to reduce carbon leakage and achieve an optimal level of mixing in open-pond cultivation.
Ⅳ. Expected Contribution
Through the proposed research that focuses on the current limitations / restrictions, we expect to significantly improve the overall economics of the entire biofuel production process from wood and algae biomass feedstocks. Having a competitive technology to produce biofuel from these renewable urces will place Korea in a much more favorable position in the international energy market. Also, microalgae diesel is similar to crude oil in its composition. It may be possible to replace petroleum-based gasoline and diesel with biomass fuel utilizing the existing infrastructure for gasoline and diesel. This will significantly strengthen the energy economy.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• S U M M A R Y ... 6
• C O N T E N T S ... 8
• 목차 ... 9
• 제 1장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제 1절 연구개발의 개요 ... 10
• 제 2절 연구개발 대상 기술의 경제적․산업적 중요성 및 연구개발의 필요성 ... 10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 제 1절 세계적 수준 ... 16
• 제 2 절 국내 수준 ... 18
• 제 3 절 국내외 연구현황 ... 18
• 제 4 절 선행연구의 내용 및 결과 ... 19
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 21
• 제 1 절 연구개발의 최종목표 및 성격 ... 21
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 67
• 제 1 절 연구개발목표의 달성도 ... 67
• 제 2 절 평가의 착안점에 따른 목표달성도에 대한 자체평가 ... 67
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 70
• 제 1 절 연구개발결과의 활용방안 ... 70
• 제 2 절 기대성과 ... 72
• 참고 문헌 ... 78
• 끝페이지 ... 80