초록 ▼

총 연구기간 (3년, 36개월)동안 연구수행 결과로 우선적으로 국내외 활엽수 원료의 화학 조성과 자일란 함량 분석을 진행하였다. 위 자료를 기초로 셀룰로오스, 자일란, 리그닌을 분리 분획 할 수 있는 기술 개발 진행하였음. 활엽수 원료 내 자일란을 제거하기 위해 산촉매 하에 자일란 제거를 시도하였고, 자일란을 분리하여 용출 하기위해 염기, 다이메틸설폭사이드를 활엽수 원료에 가하였다. 산촉매 하에 이루어진 자일란 제거는 염기를 이용한 제거 방법보다 효과가 떨어지는 것이 관찰 됨. 자일란 분리 용출을 위해 염기와 다이메틸설폭사이드를 가

총 연구기간 (3년, 36개월)동안 연구수행 결과로 우선적으로 국내외 활엽수 원료의 화학 조성과 자일란 함량 분석을 진행하였다. 위 자료를 기초로 셀룰로오스, 자일란, 리그닌을 분리 분획 할 수 있는 기술 개발 진행하였음. 활엽수 원료 내 자일란을 제거하기 위해 산촉매 하에 자일란 제거를 시도하였고, 자일란을 분리하여 용출 하기위해 염기, 다이메틸설폭사이드를 활엽수 원료에 가하였다. 산촉매 하에 이루어진 자일란 제거는 염기를 이용한 제거 방법보다 효과가 떨어지는 것이 관찰 됨. 자일란 분리 용출을 위해 염기와 다이메틸설폭사이드를 가한 경우 염기를 가한 경우가 다이메틸설폭사이드를 가한경우에 비해 더 많은 탄수화물 용출이 일어난 것을 확인하였다. 위 두가지 방법으로 제거한 자일란을 재 용출시키기 위해 에탄올과 아세트산을 첨가하여 침전을 유도하였고, 침전된 자일란은 원심분리하여 세척과 고체만 분리하였다. 최종적으로 동결건조하여 염기와 다이메틸 설폭사이드에 의해 용출된 자일란을 얻었다.
얻어진 자일란은 NMR 분석을 통해 자일란의 순도와 자일란의 구조를 확인하고자 했다. 분석결과 다이메틸설폭사이드에 의해 용출된 자일란이 순도가 높고 자일란의 곁사슬에 존재하는 아세틸 그룹이 제거되지 않고 함께 용출 된 것을 확인하였다.
활엽수 원료 내 셀룰로오스를 석유화학 젓간 물질 대체 가능한 바이오 알코올 제조 기술 개발을 위해 셀룰로오스의 단당으로의 분해 조건을 탐색하였다. 탐색된 조건은 ‘1H-NMR 분광분석을 통한 진한 산 가수분해 반응 2차 반응 조건 분석 ’논문에 기재하였으며, 산의 농도가 높을수록, 반응 온도가 높을수록, 반응시간이 더 길수록 셀룰로오스에서 단당으로의 전환율이 높다는 결과를 도출하였다.
위 셀룰로오스의 단당으로의 분해 결과를 이용하여 바이오 알코올 제조 기술 개발을 위한 기초자료로 사용하였다.위의 조건으로 셀룰로오스를 단당으로 분해한 경우 포도당을 사용하기 위해서는 산을 제거하는 공정이 필요로 한다. 산을 제거하기 위해 일반적으로 수산화칼슘을 사용하는데 이때 염에 의한 포도당 흡착이 발생해 포도당 수율 감소 문제가 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해 불용성 염이 아닌 수용성 염이 만들어지도록 수산화나트륨과 수산화칼륨을 염기로 사용하여 포도당 용액을 제조하였다. 두가지 염기로 젓화된 포도당 용액을 바이오 에탄올 발효균주를 이용하여 바이오 에탄올을 생산한 결과 수산화나트륨을 이용하여 젓화한 포도당 용액에서 바이오에탄올을 확인 하기 힘들었지만, 수산화칼륨을 이용하여 젓화한 포도당 용액에서 정상적으로 바이오에탄올이 만들어 진 것을 확인하였다.
이러한 산 가수분해 공정이 아닌 효소를 이용한 셀룰로오스 분리하는 기술도 탐색 되었다. 이 과정에서 효소의 효과를 증가시키기 위하여 리그닌 또는 자일란을 일부 제거하는 전처리가 함께 연구되었다. 이 과정을 통해 자일란이나 리그닌을 따로 제거하는 기술을 탐색하였으며, 효소를 이용해 만들어진 포도당을 바이오 에탄올로 전환하는 연구도 함께 진행하였다.
리그닌을 제거하여 셀룰로오스를 분리하는 공정을 연구하기 위해 소다와 소다-안트라퀴논 펄프화 방법과 이산화염소를 이용한 리그닌 제거 연구가 진행되었다. 리그닌만을 효과적으로 제거하기 위해서는 이산화염소만을 사용하여 표백하는 것이 유리하였지만, 약품 가격면에서 매우 비효율적으로 판단됨. 펄프화 방법을 사용할 경우 높은 온도와 압력을 견딜 장치가 필요하지만 약품 가격이 싸고 쉽게 대용량으로 할 수 있는 장점이 보임. 하지만 표백보다는 리그닌 제거가 확실하게 되지 않아 펄프화 단계 이후 이산화염소를 사용하여 리그닌이 깨끗하게 제거된 셀룰로오스를 얻을 수 있을 것으로 판단. 이 과정에서 얻은 셀룰로오스는 일부 자일란을 포함하고 있지만, 이전에 연구된 자일란 제거 기술을 응용한다면 순도가 높은 셀룰로오스를 얻을 수 있음.
(출처:요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4 1. 연구과제의 개요 ... 4 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 4 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 4 5. 연구결과의 활용계획 ... 5 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 5Ⅲ. 연구성과 ... 6끝페이지 ... 8