초록 ▼

□연구개요
인구 과밀화 및 화석연료의 유한성으로 인해 대체에너지 및 재생에너지 개발연구는 현시대의 필수불가결한 부분임. 석유 유래의 에너지 및 고분자를 대체하기 위한 생물학적 연구가 활발히 진행되고 있으나, 재래의 생산방식에 비해 낮은 경제성이 상용화의 걸림돌으로 작용하고 있음. 본 연구에서는 소각 외에 적당한 처리 방법이 없는 해조류를 활용하여 폐자원 처리와 동시에 바이오수소 및 바이오고분자 생산의 기질 확보를 통해 경제성을 증대시키고자 함. 따라서 해당과제에서는 해조류 바이오매스 유래 기질 이용 수소생산 발효공정의 개발과

□연구개요
인구 과밀화 및 화석연료의 유한성으로 인해 대체에너지 및 재생에너지 개발연구는 현시대의 필수불가결한 부분임. 석유 유래의 에너지 및 고분자를 대체하기 위한 생물학적 연구가 활발히 진행되고 있으나, 재래의 생산방식에 비해 낮은 경제성이 상용화의 걸림돌으로 작용하고 있음. 본 연구에서는 소각 외에 적당한 처리 방법이 없는 해조류를 활용하여 폐자원 처리와 동시에 바이오수소 및 바이오고분자 생산의 기질 확보를 통해 경제성을 증대시키고자 함. 따라서 해당과제에서는 해조류 바이오매스 유래 기질 이용 수소생산 발효공정의 개발과 그로부터 방출되는 유출수를 기질로 한 바이오고분자 생산을 통해 수소/PHA 동시 생산 원천기술을 개발함.

□연구 목표대비 연구결과
▷ 메타지노믹스를 활용한 수소/PHA(polyhydroxyalkanoate) 생산 유전자 및 증대 메카니즘 규명: 메타지노믹스를 통해 고율의 바이오수소 및 PHA 생산 시 발현되는 기능유전체의 발현량을 정량비교 및 분석하였으며, 이를 기반으로 한 대사경로를 구축하였음.
▷ 해조류 바이오매스로부터 가용화 탄수화물 확보를 위한 전처리 기술 및 고효율 수소생산 재조합 균주 개발: 국내 대표 해조류 및 환경오염 유발 해조류를 대상으로 바이오매스 후보군을 선정하였으며, 전처리 및 가수분해 조건 최적화를 통해 바이오수소 생산을 위한 기질 확보 공정을 확립하였음. 또한 수소생산 시 우점하는 균주의 유전체 조작을 통해 야생균주보다 높은 생산성을 갖는 재조합 균주를 확보하였음.
▷ 동적 막 이용 유기산 분리 및 수소 생산 미생물 고농도 배양 기술 개발: 동적 막을 이용한 수소생산 발효조의 설계 및 조작인자의 최적조건을 확립하였으며, 이로부터 수소 생산 미생물의 고농도 배양을 가능하게 하여 생산능을 크게 증대시켰음.
▷ 해조류 유래 복합 유기산 고효율 연속 PHA 발효 기술 개발: 바이오수소생산 발효조의 유출수를 기질로 하는 PHA 생산 공정을 확립하였으며, 배양 조건 최적화 및 부영양/빈영양(feast/famine) 배양 전략을 통해 PHA 생산성을 증대시켰음.

□연구개발결과의 중요성
▷ 혐기발효 수소 생산이 폐기물 처리 기술을 넘어 바이오에너지 생산의 한 축을 담당하도록 도약하는 기술적 기반 제공
- 국내에서 생산 및 이용 가능한 저 비용의 새로운 바이오매스 유래 바이오수소 생산 기술 개발을 통해, 바이오수소의 경제성 제고 및 기술 활용화 추진함.
- 추가 연구 도출 및 수요기업과의 협력을 통한 기술 이전함.
▷ 해조류 바이오매스로부터의 새로운 바이오에너지 및 바이오화합물 생산방법 제시
- 해조류 유래 새로운 바이오에너지/바이오화합물 생산방법을 제안함으로써, 해조류 바이오매스 활용의 경제성 제고 및 기술 보급을 촉진하였음.
▷ 수소 저장, 이용 분야 활성화
- 본 기술을 통해 생산되는 수소는 화학 합성, 수소 자동차, 연료 전지 등 다양하고 방대한 수요가 있음.
- 본 연구를 통해 구축된 지속 가능한 수소 생산 공정을 기반으로 생산된 수소를 저장하고 이용하는 분야의 상업화 촉진에 기여할 것으로 기대됨.
▷ 바이오고분자 분야 활성화
- 본 연구를 통해 구축된 지속 가능한 PHA 생산 공정을 기반으로 생분해 플라스틱 활용 분야의 상업화 촉진과 환경 개선에 기여할 것으로 기대됨.

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구목표 및 내용 ... 4
• 1-2. 연구개발의 필요성 및 가설 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 2-1. 메타지노믹스를 활용한 수소/PHA(polyhydroxyalkanoate) 생산 유전자 및 증대 메카니즘 규명 ... 6
• 2-2. 해조류 바이오매스로부터 가용화 탄수화물 확보를 위한 전처리 기술 및 고효율 수소생산 재조합 균주 개발 ... 8
• 2-3. 동적 막 이용 유기산 분리 및 수소 생산 미생물 고농도 배양 기술 개발 ... 11
• 2-4. 해조류 유래 복합 유기산 고효율 연속 PHA 발효 기술 개발 ... 13
• 2-5. 요소 기술 통합 및 개선 ... 16
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 21
• 대표적 연구실적 ... 24
• 끝페이지 ... 34