초록 ▼

□ 연구개요
목질계 바이오매스의 연속적인 산-알칼리 가수분해를 통해 얻어지는 가수분해액은 당 뿐만 아니라 지방족 카르복시산, 푸란유도체, 페놀화합물을 포함한다. 이 페놀화합물은 리그닌이 단량체화되면서 생기는데, 알코올 발효 저해물질이다. 본 연구에서는 가수분해액으로부터 당을 정제함과 동시에 페놀화합물들을 회수함으로서 전체 당정제공정의 경제성을 높일 수 있었다. 또한, 리그닌을 페놀화합물로 단량체화하는 가수분해 기술과 정량/정성 분석하는 기술이 개발되었다. 고가의 acetosyringone의 농도가 높으면서 다른 불순물이 적게

□ 연구개요
목질계 바이오매스의 연속적인 산-알칼리 가수분해를 통해 얻어지는 가수분해액은 당 뿐만 아니라 지방족 카르복시산, 푸란유도체, 페놀화합물을 포함한다. 이 페놀화합물은 리그닌이 단량체화되면서 생기는데, 알코올 발효 저해물질이다. 본 연구에서는 가수분해액으로부터 당을 정제함과 동시에 페놀화합물들을 회수함으로서 전체 당정제공정의 경제성을 높일 수 있었다. 또한, 리그닌을 페놀화합물로 단량체화하는 가수분해 기술과 정량/정성 분석하는 기술이 개발되었다. 고가의 acetosyringone의 농도가 높으면서 다른 불순물이 적게 생성되는 최적의 가수분해 조건을 찾을 수 있었으며, 흡착법 및 추출법을 이용하여 그 물질의 선택적인 분리가 가능하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 볏짚을 황산으로 가수분해하여 얻은 용액을 2가지 HPLC 시스템 (당 및 지방족 카르복시산: 이온배제 칼럼, 푸란유도체 및 페놀화합물: 비극성컬럼)을 가지고 성공적으로 정량 및 정성분석을 할 수 있었다.
- 페놀산 간 또는 페놀알데히드 간에는 물리화학적 성질의 유사성 때문에 그 분별화가 쉽지 않았지만, 본 연구에서 도입한 흡착 및 추출 기술을 이용하여 그들의 분별화를 이룰 수 있었다.
- 바이오매스 산 가수분해액에 포함된 당, 지방족 카르복시산, 푸란유도체와 페놀화합물을 보다 경제성을 높여 분별화할 수 있는 전체 당 정제 공정의 개발이 이루어졌다. 이를 위해 새로운 고분자 수지 흡착제들이 도입되었으며, 공정의 일부 배치를 조정하여 분별화 공정을 간소화하였다.
- 상용 리그닌을 100% 가수분해하여 페놀화합물 단량체로 전환하는 기술을 확보하였으며, 가수분해 조건이 생성되는 페놀화합물 단량체의 조성에 미치는 영향을 밝혀냈다. HPLC 시스템에서 구배조성 용출법을 이용하여 주요 페놀화합물을 분리할 수 있었으며, 각 페놀화합물을 UV spectrum, 표준물 첨가법, RT등을 이용하여 특정할 수 있었다.
- 볏짚 바이오매스를 산 가수분해 한 후 얻어진 찌꺼기(주로 리그닌)를 다시 알칼리 가수분해하여 리그닌의 상당량을 분해시켜 페놀화합물 단량체를 얻을 수 있었다. 이 단량체들을 분석하기 위하여 C30 컬럼외에 phenyl 컬럼을 추가하여 정성/정량 분석의 정확도를 높일 수 있었다.
- 고분자수지 흡착제와 염기성추출제를 이용하여 페놀화합물의 분리특성을 조사하였으며, 염기성 추출제로 trioctylphosphine oxide로 볏짚의 산-알칼리 가수분해액을 처리한 후 연속적으로 XAD-16으로 처리하였을 때 acetosyringone을 높은 회수율로 분별화할 수 있었다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서 얻어진 당 정제, 가수분해 및 주요성분의 분별화 기술은 독창성이 매우 높기 때문에 특허 출원을 할 예정이며, 이 기술들을 다른 연구소 및 기업체가 보유한 목질계 및 해양 바이오매스 가수분해 기술 및 에탄올 발효 기술과 접목시켜 국내 자력으로 개발한 세계적인 바이오 알코올 제조 기술로 탄생시키도록 할 것이다.
목질계 바이오매스를 산-알칼리 복합 가수분해 공정을 거치면서 얻은 가수분해액을 분별화하기 위하여 새로운 흡착 및 추출 기술들이 개발되었으며, 수십종으로 구성된 페놀화합물을 효율적으로 정량/정성 분석하는 기술이 개발되었다. 이러한 기술들은 다양한 목질계 바이오매스로부터 당을 얻는 공정 개발에 널리 활용될 것으로 보인다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• ■ 연구 목적 및 필요성 ... 4
• ■ 연구의 최종목표 ... 4
• ■ 연차별 연구범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1차년도 ... 5
• 2차년도 ... 8
• 3차년도 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• ■ 학문적/기술적 측면 ... 16
• ■ 경제 및 산업적/지역적 측면 ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 참고문헌 ... 17
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 24