초록 ▼

□ 연구개요
- 유기성 폐기물로부터 바이오가스를 고효율로 생산하였으며, 바이오가스는 주성분이 메탄과 이산화탄소로 구성되어 있음. 메탄을 탄소 및 에너지원으로 이용하여 생장하는 메탄산화세균(MOB)와 이산화탄소를 바이오매스로 고정하는 미세조류를 이용하여 바이오가스를 메탄올, 바이오디젤용 지질, Prodigiosin 등 여러 유용물질로 전환하는 Pilot-scale의 혼합배양시스템을 구축하였음. 이를 통해 대기 중으로 방출될 메탄의 양을 저감시킴과 동시에 폐기물을 최종적으로 에너지화 하는 것이 연구의 궁극적 목표임.

□ 연구개요
- 유기성 폐기물로부터 바이오가스를 고효율로 생산하였으며, 바이오가스는 주성분이 메탄과 이산화탄소로 구성되어 있음. 메탄을 탄소 및 에너지원으로 이용하여 생장하는 메탄산화세균(MOB)와 이산화탄소를 바이오매스로 고정하는 미세조류를 이용하여 바이오가스를 메탄올, 바이오디젤용 지질, Prodigiosin 등 여러 유용물질로 전환하는 Pilot-scale의 혼합배양시스템을 구축하였음. 이를 통해 대기 중으로 방출될 메탄의 양을 저감시킴과 동시에 폐기물을 최종적으로 에너지화 하는 것이 연구의 궁극적 목표임.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 3단계 혐기성 메탄발효시스템을 이용한 유기성 폐기물로부터 바이오가스(메탄) 생산 기술 최적화
- 1차 반혐기성 가수분해, 2차 혐기성 산 발효조, 3차 메탄발효조로 구성하였음.
- 바이오가스 생산수율 0.61m³/kg VS, 메탄 수율은 151 ㎥/kg COD이었으며, 가스함유량은 CH₄이 78%, CO₂가 22%이었음.
○ 토양으로부터 분리한 고속 생장 메탄산화/종속영양 미생물총의 혼합배양 및 구성균주 동정
- 순수분리된 메탄산화세균은 type Ⅰ에 속하는 Methylomonas속 7종, Methylophilus속 3종, Methylosarcina속 2종으로 분리되었고, type Ⅱ에 속하는 Methylosinus속 13종, Methylocystis속 3종이 확인되었음
○ 메탄산화/종속영양 세균 혼합균주 사이의 상호작용과 생장촉진 기작 규명
- MOB의 순수배양과 비교해 종속영양세균과의 혼합배양이 메탄의 소비속도를 크게 증가시켰으며, 이는 종속영양세균이 MOB의 메탄대사에 영향을 주는 물질 특히 vitamin B₁₂을 생산하여 배지내로 분비하는 등 상호작용을 하는 것으로 확인됨.
○ 메탄산화세균과 미세 조류 혼합배양을 통한 바이오가스 이용 유용물질 생산
- 12L Pilot-scale 반응기 3개 (메탄&이산화탄소 혼합가스 저장기/미세조류 배양기/MOB배양기)를 폐쇄계로 구성
- Single cell protein, 항암효과 색소물질 Prodigiosin, 바이오디젤용 지질 생산
○ 단일균주와 혼합균주 를 이용한 바이오가스 또는 순수 메탄으로 부터 고농도 액화연료 (메탄올) 합성
- 메탄으로부터 20 mM 메탄올 생산

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
- 기존의 MOB에 대한 연구는 단일균주에 대한 특성과 이를 이용한 메탄 산화경로에 대해서만 이루어져 왔지만, 본 연구는 MOB와 그 밖의 종속영양세균 또는 미세조류와의 상호작용에 대한 기초자료로 유용하게 쓰일 것이다. 특히 탄소원으로 일원자화합물인 메탄만을 이용하는 MOB가 어떠한 기작으로 환경에서 다른 미생물과 신호를 교환하며, 이들 간에 주고받는 물질 또는 신호가 어떤 것인지에 대한 기초자료로 이용될 수 있을 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 3단계 혐기성 메탄발효시스템을 이용한 유기성 폐기물로부터 바이오가스(메탄) 생성 기술 최적화 ... 4
• 2) 토양에서 분리한 고속성장 메탄산화/종속미생물총의 혼합배양 및 생장촉진 기작 규명 ... 6
• 3) 단일균주 또는 혼합균주를 이용한 바이오가스로부터 액화연료(메탄올) 및 유용물질 생산 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 17
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 17
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• 붙임1 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• 붙임2 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 31