Clostridium 속 미생물 대사공학을 통한 butanol 생산

우지은,김민지,노현지,황누리,김진효,이상엽,장유신,Woo, Ji Eun,Kim, Minji,Noh, Hyeon Ji,Hwang, NuRi,Kim, Jin-Hyo,Lee, Sang Yup,Jang, Yu-Sin 한국미생물학회 2016 미생물학회지 Vol.52 No.4

Clostridium은 그람양성, 장간균으로 포자를 형성하는 절대혐기성 균이다. Clostridium은 다양한 기질을 이용할 수 있고, 유용 화합물 합성을 위한 building block으로 사용 가능한 대사산물을 생산할 수 있어, 최근 많은 관심을 끌고 있다. 특히, Clostridium을 이용하여 생산된 butanol은 차세대 연료로써 고려되고 있다. 수송용 연료로써 butanol은 1세대 바이오연료인 ethanol과 비교하여 더 높은 에너지 밀도와 낮은 흡습성을 보이는 것으로 알려져 있다. 최근, butanol 생산을 위한 Clostridium 대사공학이 활발히 진행되어 상당한 진보를 보이고 있다. 본 연구에서는 butanol 생산을 위한 Clostridium의 대사공학 전략을 리뷰하고, 관련 분야에 대해서 간략히 전망하였다. Clostridium is a genus of Gram-positive, rod shape, spore-forming obligate anaerobe. Recently, Clostridium has been attracted as a host for bio-based chemical production, due to its diversity of substrate utilization and the production ability for metabolites which can be used as a building block for chemical production. Especially, butanol produced from Clostridium has been considered as an alternative fuel. As a transportation fuel, butanol has a higher energy density and lower hygroscopicity compared to ethanol, the first generation biofuel. Recently, metabolic engineering of Clostridium has been massively conducted for butanol production. In this study, the metabolic engineering strategy of Clostridium for butanol production has been reviewed with a brief perspective.

Butanol 생합성 Clostridium 속 미생물 대사공학용 게놈 편집 도구 개발

우지은(Ji Eun Woo),김민지(Minji Kim),이지원(Ji Won Lee),서효주(Hyo Joo Seo),이상엽(Sang Yup Lee),장유신(Yu-Sin Jang) 한국생물공학회 2016 KSBB Journal Vol.31 No.4

Global warming caused from the heavy consumption of fossil fuel is one of the biggest problems to be solved. Biofuel has been gained more attention as an alternative to reduce the consumption of fossil fuel. Recently, butanol produced from the genus Clostridium has been considered as one of the promising alternatives for gasoline, fossil based fuel. Nevertheless, the lack of the genome-engineering tools for the genus Clostridium is the major hurdle for the economic production of butanol. More recently, genome engineering tools have been developed for metabolic engineering of butanolproducing Clostridium species, which includes genome scale network model and genome editing tools on the basis of mobile group II introns and CRISPR/Cas system. In this study, the genome engineering tools for butanol-producing Clostridium species have been reviewed with a brief future perspective.

미생물을 이용한 합성가스로부터 바이오 알코올 생산 최신 동향

우지은 ( Ji Eun Woo ),장유신 ( Yu-sin Jang ) 한국응용생명화학회(구 한국농화학회) 2017 Journal of Applied Biological Chemistry (J. Appl. Vol.60 No.4

최근 미생물을 이용하여 목질계 바이오매스로부터 에탄올, 부탄올, 2,3-부탄디올과 같은 바이오 알코올을 생산하고자 하는 관심이 매우 높아져 있다. 하지만, 목질계 바이오매스의 전처리 과정에서 높은 비용이 발생함과 동시에 리그닌과 같은 이용하지 못하는 성분들이 상당부분을 차지하는 문제점들이 노출되고 있다. 이와 같은 문제 해결을 위하여 바이오매스를 합성가스로 전환하고, 이들을 이용하여 바이오 알코올을 생산하는 전략이 새로운 대안으로 부상하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 합성가스를 이용하는 미생물인 아세토젠(acetogen)을 소개하고, 이들의 중심대사회로인 우드-륭달 대사회로(Wood-Ljungdahl pathway)를 리뷰하였다. 또한, 최근 합성가스로부터 바이오 알코올을 생산하기 위한 대사공학 연구 전략을 리뷰하고, 향후 연구 방향을 전망하였다. Cellulosic alcohol fermentation has recently gained more attention in the production of ethanol, butanol, and 2,3-butanediol. However, it was revealed that the process had several hurdles, such as, an expensive cost for biomass decomposition to yield fermentable sugars and a production of byproduct lignin. As an alternative for the process through biomass saccharification, the alcohol production through syngas from biomass has been studied. In this study, we reviewed acetogen and its central metabolic pathway, Wood-Ljungdahl route, capable of utilizing syngas. Furthermore, the metabolic engineering strategies of acetogen for bio-alcohol production from syngas was also reviewed with a brief perspective.

후쿠시마 사고 이후 프랑스 원전 정책 연구: 페센하임 원전 사례를 중심으로

우지은 ( Woo Ji-eun ),이재승 ( Lee Jae-seung ) 한국세계지역학회 2017 世界地域硏究論叢 Vol.35 No.4

프랑스에서는 후쿠시마 사고 이후 원전 의존도를 낮추기 위한 논의가 진행되었으나 결과적으로는 정책적인 큰 변화가 관측되지 않았다. 본 연구는 프랑스 원전 정책의 주요 구조와 행위자를 설명하고, 이를 중심으로 후쿠시마 사고 이후의 논의 동향을 분석한다. 특히 최고령 원자로 중 하나인 페센하임 원전의 폐쇄를 둘러싼 논의는 외형적으로 선언된 정책 방향과 실제 추진 과정의 현실성 사이의 간극을 보여준다. 전통적으로 정책 결정 구조의 최상부에 위치한 정부는 원전 정책에 있어 주도권을 쥐고 있었지만, 세부적인 내용에 있어서는 이중적인 입장을 취하게 되었고 결국 원전 감축 논의는 보다 신중론으로 전환되어갔다. 실제 페센하임 원전의 폐쇄 결정은 신규 원전으로 대체하는 것으로 결론이 났으며, 결과적으로 전체 원자로 수에는 큰 변화가 없게 되었다. 또한 원전 폐쇄 시 관련 종사자들의 고용문제도 부각되었으며, 후쿠시마 사고 이후 안전관리 차원에서 지속적으로 상승하는 원전 운영비는 원전 폐쇄 시 운영사인 EDF와 정부와의 보상에 관한 협상을 어렵게 만드는 요인으로 작용하게 되었다. 주요 정당 및 NGO의 정치적 영향력이 제한적인 상황에서 정치적, 경제적, 그리고 법제적인 제약은 에너지 전환법에서 제시한 원전 감축 목표 달성의 어려움을 보여주고 있으며, 그 시행시기 역시 재조정될 가능성을 안고 있다. The debate to lower the dependence of nuclear energy has been galvanized in France in the aftermath of Fukushima nuclear accident. However, those debates did not lead to a major shift in the energy mix. This study explains the structure and actors in French nuclear policy-making and analyzes the policy making process after the Fukushima accident. The process of deciding the closure of Fessenheim nuclear power plant revealed the cleavages between policy direction and actual policy implementations. The socialist government led by president Francois Holland took the initiative to lower the dependence on nuclear energy from 75% to 50% and introduced Energy Transition Law accordingly. However, the socialist government took dual positions to satisfy Green Party, an electoral coalition partner, on the one hand and to maintain industrial and economic stability on the other. The closure of Fessenheim nuclear power plant was decided at the very last stage of Holland’s presidency but it also showed the limitation of nuclear cut-down in French energy policy. The lack of proper alternatives, the cost of compensating EDF, job safety and weak political momentum of major policy parties contributed to this structural difficulties. The goal to reduce the portion of nuclear to 50% in the energy mix faces challenges in terms of timing and scope.

가축분 퇴비 시용 농경지 내 Sulfonamides 내성균 분포

우지은(Ji Eun Woo),김송엽(Song Yeob Kim),김장환(Jang Hwan Kim),김성철(Sung Chul Kim),이용복(Yong Bok) 한국토양비료학회 2015 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2015 No.12

지터에 강건한 딥러닝 기반 프로파일링 부채널 분석 방안

김주환(Ju-Hwan Kim),우지은(Ji-Eun Woo),박소연(So-Yeon Park),김수진(Soo-Jin Kim),한동국(Dong-Guk Han) 한국정보보호학회 2020 정보보호학회논문지 Vol.30 No.6

딥러닝 기반 프로파일링 부채널 분석은 신경망을 이용해 부채널 정보와 중간값의 관계를 파악하는 공격 방법이다. 신경망은 신호의 각 시점을 별도의 차원으로 해석하므로 차원별 가중치를 갖는 신경망은 지터가 있는 데이터의 분포를 학습하기 어렵다. 본 논문에서는 CNN(Convolutional Neural Network)의 완전연결 층을 GAP(Global Average Pooling)로 대체하면 태생적으로 지터에 강건한 신경망을 구성할 수 있음을 보인다. 이를 입증하기 위해 ChipWhisperer-Lite 전력 수집 보드에서 수집한 파형에 대해 실험한 결과 검증 데이터 집합에 대한 완전연결 층을 사용하는 CNN의 정확도는 최대 1.4%에 불과했으나, GAP를 사용하는 CNN의 정확도는 최대 41.7%로 매우 높게 나타났다. Deep learning-based profiling side-channel analysis is a powerful analysis method that utilizes the neural network to profile the relationship between the side-channel information and the intermediate value. Since the neural network interprets each point of the signal in a different dimension, jitter makes it much hard that the neural network with dimension-wise weights learns the relationship. This paper shows that replacing the fully-connected layer of the traditional CNN (Convolutional Neural Network) with global average pooling (GAP) allows us to design the inherently robust neural network inherently for jitter. We experimented with the ChipWhisperer-Lite board to demonstrate the proposed method: as a result, the validation accuracy of the CNN with a fully-connected layer was only up to 1.4%; contrastively, the validation accuracy of the CNN with GAP was very high at up to 41.7%.

지터에 내성을 갖는 딥러닝 기반 부채널 분석 방안

김주환 ( Ju-hwan Kim ),김수진 ( Soo-jin Kim ),우지은 ( Ji-eun Woo ),박소연 ( So-yeon Park ),한동국 ( Dong-guk Han ) 한국정보처리학회 2020 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.27 No.1

물리적 정보를 이용해 암호 알고리즘의 비밀정보를 분석하는 부채널분석 분야에서도 딥러닝을 접목한 분석방법들이 활발히 제안되고 있다. 본 논문에서는 소비전력이 시간축상으로 흐트러지는 현상인 지터가 있는 파형을 신경망의 특성을 기반으로 효과적으로 분석하는 방법을 제안한다. 제안한 방법을 실험적으로 검증하기 위해 지터가 있는 AES-128 파형을 Convolutional Neural Network와 Multi-Layer Perceptron을 기반으로 분석한 결과 제안한 방법을 적용한 신경망은 모든 바이트 키 분석에 성공했으나, 이외의 신경망은 일부 혹은 모든 바이트 키 분석에 실패했다.