초록 ▼

본 연구의 목적은 조류 바이오매스를 원료로 경유, 가솔린과 같은 수송용 연료를 생산하고, 부산물로부터 고부가가치 바이오복합소재, 수소, 전기, 열 등을 생산하는 집적·복합화 공정 요소기술을 개발하는 것이다.
2차년도 연구에서는 다양한 미세조류의 균체성장 및 지질 생산에 대한 환경 및 영양인자영향 조사, 진핵 미세조류 및 남조류에 대한 분자유전학적 기법 탐색 및 유전자재조합 균주개발, 미세조류의 대사 재설계 연구, 기포탑 생물반응기를 이용한 미세조류 배양 및 지질생산, 석탄발전소 배가스 이용 미세조류 배양기술, 미세조류 회수기술

본 연구의 목적은 조류 바이오매스를 원료로 경유, 가솔린과 같은 수송용 연료를 생산하고, 부산물로부터 고부가가치 바이오복합소재, 수소, 전기, 열 등을 생산하는 집적·복합화 공정 요소기술을 개발하는 것이다.
2차년도 연구에서는 다양한 미세조류의 균체성장 및 지질 생산에 대한 환경 및 영양인자영향 조사, 진핵 미세조류 및 남조류에 대한 분자유전학적 기법 탐색 및 유전자재조합 균주개발, 미세조류의 대사 재설계 연구, 기포탑 생물반응기를 이용한 미세조류 배양 및 지질생산, 석탄발전소 배가스 이용 미세조류 배양기술, 미세조류 회수기술, 조류 오일의 탄화수소 전환에 적합한 촉매 선정 및 특성 분석, 조류 오일의 탄화수소 전환에 적합한 반응조건 및 공정조건 최적화, 미세조류 지질 추출조건 개발， 당류 전환 촉 매 합성 및 전환 반응조건 최적화, 지질/당류 분리공정 설계, 모사가스 이용 가스엔진 운전연구, 폴리프로필렌/폴리락릭산 고분자 매트릭스 특성분석, 조류를 보강재로 한 폴리프로필렌/폴리락퇴산 고분자 기반 바이오복합재료 제조 및 특성 분석 등을 수행하였다.
(출처: 서지정보약식 315p)

Abstract ▼

The primary goal of this research is to develop biorefinery technology using algal biomass. This project consists of the development of microalgae and photobioreactors for biofuel feedstocks production, the mass-cultivation of microalgae using the flue gas from coal- power plant, the production of h

The primary goal of this research is to develop biorefinery technology using algal biomass. This project consists of the development of microalgae and photobioreactors for biofuel feedstocks production, the mass-cultivation of microalgae using the flue gas from coal- power plant, the production of high - quality synthetic biodiesel and biogasoline by the catalytic conversion of algal lipid and carbohydrate, and co- production of heat, electricity, hydrogen, and biocomposites from by- products of algal biomass
In this year, we have investigated screening of microalgae for lipid production, nutritional and environmental effects using flask and bubble- column photobioreactors, genetic engineering tools and knock- out mutants, metabolic reconstruction, application of the flue gas from coal- power plant, harvesting by chemical coagulation, selection of catalysts and their characterization for the conversion of lipid from algae to hydrocarbon fuel, reaction condition optimization for the conversion of lipid from algae to hydrocarbon fuel, process development for lipid extraction from microalgae, determination of reaction condition for dehydration of carbohydrates, process design for separation of lipids and carbohydrates from microalgae, gasification of microalgal residues using fluidized bed reactor, characterization of polypropylene/polylactic acid blend, and manufacturing of polypropylene/polylactic acid biocomposites reinforced with algae fiber.
(출처: BIBLlOGRAPHIC INFORMATION SHEET 316p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 5
• 요약문 ... 7
• SUMMARY ... 10
• CONTENTS ... 14
• 목차 ... 16
• 그림목차 ... 19
• 표목차 ... 27
• 제 1 장 서 론 ... 29
• 제 1 절 기술개발의 중요성 ... 29
• 1. 기술적 측면 ... 29
• 가. 고유가에 대비한 조류 이용 바이오연료 개발 필요성 ... 29
• 나. 기후변화협약에 대응하는 조류 이용 바이오연료 개발 필요성 ... 30
• 2. 경제 · 산업적 측면 ... 31
• 3. 정책적 측면 ... 33
• 제 2 절 연구개발 목표 및 내용 ... 35
• 1 . 연구개발 목표 ... 35
• 2. 연구개발 내용 및 특징 ... 35
• 가. 고활성 조류 개발 및 배양 기술 ... 36
• 나 . 조류 오일 및 다당류 분리 기술 ... 37
• 다. 조류추출 오일을 이용한 고품질 바이오디젤 생산기술 ... 37
• 라 . 조류 다당류로부터 청정 바이오가솔린 생산 기술 ... 38
• 마. 조류 부산물을 이용한 수소， 열， 전기 동시 생산 기술 ... 38
• 바. 조류 부산물을 이용한 고기능성 복합재료 생산 기술 ... 39
• 제 2 장 바이오연료 생산용 고활성 조류 및 광생물반응기 개발 ... 40
• 제 1 절 연구 범위 및 국내 · 외 기술개발 현황 ... 40
• 1. 연구범위 ... 40
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 41
• 가. 국외 기술개발 현황 ... 41
• 나. 국내 기술개발 현황 ... 43
• 제 2 절 미세조류 탐색 및 대사공학 기술 개발 ... 45
• 1. 미세조류의 균체성장 특성 조사 ... 45
• 가. 실험 재료 및 방법 ... 45
• 나. 플라스크 배양에서 KCTC 균체성장 특성 연구 ... 47
• 2. 자연계로부터 바이오연료 생산용 신규 미세조류 탐색 ... 53
• 가. 연구배경 ... 53
• 나 . 실험 방법 ... 53
• 다. 미세조류 분리 배양 및 선별 ... 56
• 라. 미세조류 성장 회분 실험 ... 59
• 마. 미세조류 지질 및 지방산 파악 ... 61
• 바. 고농도 이산화탄소 (15%) 이용 미세조류 성장 회분 실험 ... 64
• 사. 요약 ... 67
• 3. 종속영양대사를 이용한 미세조류 배양과 지질 생산 ... 68
• 가. 실험재료 및 방법 ... 68
• 나. 포도당 농도의 영향 ... 71
• 다. 글리세롤 농도의 영향 ... 76
• 라. 염화나트륨 농도의 영향 ... 81
• 마. 요약 ... 81
• 4. 진핵 미세초류 형질전환 및 대사 재설계 기술 개발 ... 83
• 가 . 연구 배경 ... 83
• 나. Selection marker 탐색 ... 84
• 다. Hygromycin 저항성 유전자를 이용하기 위한 cloning ... 84
• 라. pCAMBIA1390-CaMV35S- gfp plasmid를 이용한 형질전환 ... 85
• 마. zeocin 저항성 유전자를 이용하기 위한 cloning ... 87
• 바. 중심대사작용의 세포소기관별 구분 및 보완 ... 88
• 사. in silico 모델과 실제 세포 거동과의 비교 ... 91
• 아. 요약 ... 95
• 5. 남조류 Synechocystis sp. PCC6803 개량기술 개발 ... 97
• 가. 연구 배경 ... 97
• 나. 재료 및 방법 ... 98
• 다. 형질전환체 제작 결과 ... 103
• 라. 요약 ... 106
• 6. Chlorella sp. 227 특성 연구 ... 107
• 가. 재료 및 방법 ... 107
• 나. 질소원의 영향 ... 110
• 다 . 유기탄소원의 영향 ... 112
• 제 3 절 기포탑 광생물반응기 이용 조류 배양 및 지질 생산 ... 115
• 1. Chlorella sp. KR-1 ... 115
• 가 . 실험 재료 및 방법 ... 115
• 나. 빛 세기 및 질산염 농도의 영향 ... 119
• 다. 온도 및 질산염 농도의 영향 ... 123
• 라. 초기 pH 의 영향 ... 129
• 마 . 질산염 농도의 영향 ... 132
• 바. 인산염 농도의 영향 ... 135
• 사 . 빚 세기와 온도의 복합 효과 ... 138
• 아. 해수 첨가의 영향 ... 140
• 자 .7L 광생물반응기 배양 ... 142
• 차. 요약 ... 146
• 2. Coccomyxa sp. C-169 ... 147
• 가. 연구 배경 ... 147
• 나. 재료 및 방법 ... 147
• 다. 세포성장에 영향을 미치는 배양 환경 주요인자 탐색 ... 148
• 라. 배지 내 세포성장에 영향을 미치는 주요인자 탐색 ... 151
• 마. 배지 내 질산염， 인산염 고갈에 대한 지질 축적량 변화 조사 ... 154
• 바. 요약 ... 158
• 3. 신규 미세조류 ... 160
• 4. 석탄발전 배가스 이용 미세조류 배양 및 지질 생산 ... 162
• 가. 실험 재료 및 방법 ... 162
• 나. 10% C02 이용 KCTC 미세조류의 균체 성장 및 지질 합성 ... 166
• 다. 석탄발전 배가스 이용 배양 ... 172
• 제 4 절 미세조류 수확기술 개발 ... 176
• 1. 화학응집 ... 176
• 가. 실험 재료 및 방법 ... 176
• 나 화학 응집제 종류의 영향 ... 177
• 다 . A12(S04)3 농도의 영향 ... 179
• 라. 기포탑 광생물반웅기에서 가스 공급속도 및 A12(S04)3 첨가량의 영향 ... 180
• 마. 요약 ... 180
• 제 5 절 결론 및 향후 계획 ... 182
• 제 3 장 촉매전환에 의한 고룹질 경유 생산 기술 개발 ... 184
• 제 1 절 연구의 필요성 및 기존연구동향 ... 184
• 1 . 바이오 연료의 필요성 및 원료선정 ... 184
• 2. 지질의 경유 전환 공정 및 촉매 분야 최근 연구 동향 ... 187
• 가 . 바이오디젤 (Biodiesel) ... 187
• 나. 수첨탈산소 반응 (Hydrodeoxygenation, HDO) ... 188
• 3. 본 연구의 범위 ... 192
• 제 2 절 실험방법 ... 193
• 1 시약 및 촉매 ... 193
• 2. 탈산소 반응기 및 반응조건 ... 194
• 3. 생성물 분석 조건 ... 196
• 4. 촉매 특성 분석 ... 197
• 제 3 절 실험결과 및 토의 ... 198
• 1. 귀금속 촉매를 이용한 oleic acid의 batch-mode 탈산소반응 ... 198
• 가. 촉매 분석 ... 198
• 나 . Batch mode 탈산소 반응 ... 199
• 2. 귀금속/무기물 촉매의 바이오디젤/식용유 batch 탈산소반응 ... 202
• 가.귀금속촉매를 이용한 바이오디젤의 탈산소 반응 ... 202
• 나. 귀금속/무기물촉매를 이용한 식용유의 탈산소 반응 ... 203
• 3. 무기물/귀금속촉매를 이용한 콩기름의 연속식 탈산소반응 ... 204
• 가.귀금속촉매를 이용한 콩기름의 연속식 탈산소반웅 ... 205
• 나.무기물촉매를 이용한 콩기름의 연속식 탈산소 반응 ... 209
• 4. 신물질 촉매 합성 및 oleic acid 탈산소 반응 ... 213
• 가. 합성촉매의 XRD 분석결과 ... 213
• 나 . 합성촉매의 질소흡착 분석결과 ... 216
• 다. 합성촉매의 H2-TPR 분석결과 ... 219
• 라. TEM 분석결과 ... 223
• 마. TGA 분석결과 ... 226
• 바 . 탈산소 반응 분석: GC 분석 ... 227
• 사. 탈산소 반응 분석: 원소분석을 통한 산소제거율 ... 229
• 제 4 절 결론 ... 231
• 제 4 장 다당류 촉매 전환에 의한 고품질 바이오가솔린생산 및 열화학 복합 전환 공정 개발 ... 232
• 제 1 절 실험 장치 및 방법 ... 234
• 1 . 미세조류 열분해에 의한 지질 추출 ... 234
• 가. 미세조류 열분해 특성 분석 ... 234
• 나. 2 단 열분해에 의한 미세조류 지질 추출 ... 236
• 2. 당류 바이오매스의 촉매 전환에 의한 화학원료 생산 ... 237
• 가. 균일계 촉매 반응 시스템을 이 용한 HMF 제조 ... 237
• 나. 고체상 촉매를 이용한 HMF 제조 ... 238
• 다. 포도당으로부터 HMF 제조를 위한 반응 시스템 개발 ... 239
• 라. 반응 산물 분석 ... 240
• 3. 가스 엔진 ... 241
• 제 2 절 실험결과 및 고찰 ... 244
• 1. 미세조류 열분해에 의한 지질 추출 ... 244
• 가. 미세조류 지질 함량 고속 분석법 개발 ... 244
• 나. 미세조류 열분해특성 분석 ... 247
• 다. 2단 열분해에 의한 조류 지질의 선택적 추출 ... 248
• 2, 당류 바이오매스의 촉매 전환에 의한 화학원료 생산 ... 256
• 가. 균일계 촉매 반응 시스템을 이용한 HMF 제조 ... 256
• 나. 고체상 촉매를 이용한 HMF 제조 ... 258
• 다. 포도당으로부터 HMF 제조를 위한 반응 시스템 개발 ... 259
• 3. 가스 엔진을 통한 전력 생산 ... 268
• 제 3 절 결론 및 향후계획 ... 271
• 제 5 장 조류 부산물을 이용한 바이오복합소재 개발 ... 273
• 제 1 절 1 차년도 연구결과 요약 ... 274
• 제 2 절 조류 섬유 보강 바이오복합재료 제조 및 특성분석 ... 275
• 1. 폴리 프로필렌/폴리락틱산 브랜드 특성 분석 ... 275
• 2. 조류 섬유 특성분석 ... 283
• 3. 조류 보강 폴리프로필렌/폴리락틱산 바이오복합재료 제조 ... 285
• 4. 조류 보강 폴리프로필렌/폴리락틱산 바이오복합재료의 특성 분석 ... 286
• 제 3 절 결론 및 향후계획 ... 296
• 제 6 장 결론 ... 297
• 참고문헌 ... 301
• 끝페이지 ... 318