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- 저자 : 반세은(Se-Eun Ban) (검색결과 8 건)
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사무용 폐지에서 유래된 글루코오스를 이용한 레불린산 전환
반세은 ( Se-eun Ban ),박윤 ( Yoon Park ),이성초 ( Sung-cho Yi ),임예은 ( Ye-eun Lim ),이재원 ( Jae-won Lee ) 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1
폐지는 우수한 셀룰로오스 자원으로, 고부가가치 화학물질 생산 원재료로 활용할 경우 경쟁력 확보에 매우 유리하다. 폐지에 포함된 셀룰로오스는 목질계로부터 유래하며, 글루코오스의 β-1, 4 glucoside 결합으로 이루어진 쇄상 고분자 물질이다. 셀룰로오스는 가수분해에 의해 글루코오스로 분해되며 글루코오스는 다양한 용도로 사용될 수 있다. 글루코오스 전환으로 얻어진 레불린산은 카르복실기와 케톤기를 포함하여 반응성이 좋으며 다양한 용매를 사용할 수 있어 그 사용가치가 높다. 본 연구에서는 폐지와 참나무를 물리적·화학적 전처리 없이 효소가수분해를 수행한 후 액상가수분해 산물을 이용해 레불린산을 생산하였다. 사전연구에서 바이오매스와 sodium citrate buffer의 침지비율과 효소가수분해 전 침지시간을 결정하였다. 글루코오스 수율을 높이기 위해 효소가수분해 과정에서 효소와 바이오매스를 추가적으로 투입하였다. 참나무의 경우 글루코오스 수율은 3.68%에서 5.98%로 개선되지 않았지만 폐지는 23.95%에서 48.36%으로 글루코오스 수율이 증가하였다. 이후 폐지와 참나무 효소가수분해 액상에 72% 황산 0.1~0.3ml을 첨가 후 oil bath에서 180 ℃, 2시간조건으로 반응하여 레불린산을 생산하였다. 그 결과 폐지의 액상에서 0.015~0.712 g/L의 레불린산이 생성되었으며 참나무 액상에서는 0.112~0.912 g/L의 레불린산이 생성되었다.
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반세은 ( Se-eun Ban ),신윤정 ( Yoon-jung Shin ),이재원 ( Jae-won Lee ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.1
최근 코크스, 페놀레진계 흡착제 대신 바이오매스 유래 흡착제 생산이 활발히 이루어지고 있다. 목질계 바이오매스의 주요 구성성분은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌이며 탄소의 함량이 풍부해 흡착제 생산에 적합한 전구체이다. 목질계 바이오매스는 탄화되는 과정에서 구성성분들의 열분해로 높은 비표면적 및 다공성을 형성하며 이러한 구조적 특징은 수종의 구성성분 및 함량에 따라 상이하다. 특히 기공 크기와 구조의 특징은 향후 다양한 유기화합물을 제거하는 소재로 사용하는 데 있어 중요한 요소로 작용한다. 하지만 목질계 바이오매스의 구성성분 함량을 조절하여 생성된 탄화물의 특성을 비교하는 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 셀룰로오스 및 리그닌의 함량이 탄화 특성에 미치는 영향을 확인하기 위한 실험을 진행하였다. 참나무와 낙엽송을 과산화수소-빙초산 용액과 혼합하여 80℃ 항온수조에서 1, 2, 3시간 동안 단계적으로 탈리그닌을 수행하였다. 이후 600℃에서 1시간 동안 탄화 과정을 거쳐 탄화물을 제작하여 탈리그닌 및 탄화물의 구조 특성을 분석하였다. 그 결과 참나무와 낙엽송 모두 탈리그닌 처리 시간이 길어짐에 따라 글루칸과 헤미셀룰로오스 유래 당 성분이 증가하였으며 리그닌은 제거되었다. 원시료 및 탈리그닌 탄화물의 비표면적은 탈리그닌 시료와 비교했을 때 크게 증가하였으며 기공크기는 감소하였다. 원시료 및 탈리그닌 탄화물은 약 90%의 탄소를 포함하였다. 열중량 분석(TGA)를 통해 탄화물의 높은 열 안전성을 확인하였으며 FE-SEM을 통해 탄화물의 기공형성을 확인하였다.
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사무용 폐지에서 유래된 글루코오스를 이용한 레불린산 생산
반세은(Se-Eun Ban),박윤(Yoon Park),이성초(Sung-Cho Yi),임예은(Ye-Eun Lim),이재원(Jae-Won Lee) 한국신재생에너지학회 2021 신재생에너지 Vol.17 No.2
The optimal conditions for producing levulinic acid from office waste paper were investigated. Glucose was produced by enzymatic hydrolysis and its yield maximized by varying the soaking time of the substrate and amounts of enzyme and substrate. The optimal conditions to produce levulinic acid using the hydrolysate were determined by response surface methodology, with reaction temperature and catalyst (sulfuric acid) concentration as independent variables. The production model was assessed with an ANOVA regression analysis, and the results indicate its suitability for levulinic acid production (p, F, and lack-of-fit values were 0.003, 20.1, and 0.058, respectively). The optimal conditions were a reaction time of 56.27 min and catalyst concentration of 5.9% with a predicted yield of 2.588 g/L. We verified the findings under the same conditions and obtained 2.323 g/L of levulinic acid.
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바이오매스 유래 흡착제에 의한 잔류농약 (다이아지논) 제거효과
반세은 ( Se-eun Ban ),임다정 ( Da-jung Lim ),김인선 ( In-seon Kim ),최준호 ( Jun-ho Choi ),이재원 ( Jae-won Lee ) 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1
다이아지논은 살충제로 사용되고 있는 대표적인 농약 중 하나이다. 하지만 이것은 살포될 경우 일부는 작물체 표면에 부착되고 대부분은 토양 표면으로 떨어져 토양 내에 잔류하기 때문에 환경오염에 영향을 준다. 잔류농약 경감에 대한 연구는 대부분 잔류농약의 작물흡수이행 경감 및 안정성을 향상시킬 수 있는 흡착기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 흡착기술을 적용하여 토양에 잔류하는 농약을 경감하기 위한 국내연구는 미비한 실정이다. 흡착제란 높은 탄소함량과 큰 비표면적 및 기공 부피를 갖는 물질을 의미하며 대표적 흡착제는 활성탄이다. 활성탄은 야자각, 코크스, 톱밥, 폐합성수지 등을 이용하여 제조되는데, 수입의존도가 높으며 수입량이 매년 증가하고 있다. 목질계 바이오매스는 풍부한 탄소물질이기 때문에 탄화, 활성화 공정 등을 거쳐서 잔류농약 제거에 적합한 세공구조, 비표면적을 갖는 흡착제를 생산 할 수 있다. 본 연구에서는 시중에서 판매되는 바이오매스 유래 흡착제 4종 (공기정화용 2종, 수질정화용 2종)과 효소가수분해 잔사를 탄화하여 얻은 탄화물 2종을 이용하여 토양에서의 다이아지논 제거 효과를 평가하였다. 또한 흡착제와 탄화물에 대한 비표면적, 원소분석, 표면구조 등을 분석하여 구조적 특징을 확인하였다.
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강영규 ( Yeong Gyu Kang ),반세은 ( Se Eun Ban ),엄혜원 ( Hye Won Eom ),장혜민 ( Hye Min Jang ),최주영 ( Ju Yeong Choi ),김종식 ( Jong Sik Kim ) 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1
압축이상재(compression wood)는 경사지나 기울어서 생장한 침엽수의 줄기에서 발달하는 이상 목재로 산세가 험한 우리나라의 산림에서 자라는 수목에서 흔히 발견된다. 일반적으로 압축이상재는 곧게 자란 정상재(normal wood)와 비교하여 해부학적, 화학적, 물리적으로 큰 차이를 나타내며 그 활용도가 낮다. 본 실험에서는 제한된 양의 국내 목재자원을 보다 효율적으로 이용하기 위한 연구의 일환으로 국내 자생의 곰솔과 소나무 압축이상재의 화학적 특징과 이와 연관된 부후 저항성을 조사하였다. 화학분석결과 곰솔과 소나무 압축이상재는 곧게 자란 정상재의 변재, 심재, 대응재(opposite wood)에 비해 높은 리그닌(lignin) 및 갈락탄(galactan) 함량을 나타내었다. 반대로 글루칸(glucan) 및 만난(mannan) 함량은 정상재에 비해 낮은 수치를 보였다. 유기용매 추출물의 경우 소나무 압축이상재는 정상재의 변재에 비해 뚜렷이 높은 수치를 보였으나 곰솔 압축이상재는 유사한 수치를 나타내었다. 백색부후균인 구름버섯(Trametes versicolor )에 대한 부후 저항성은 두 수종 모두에서 정상재의 변재, 심재, 대응재보다 높았다. 이 같은 결과는 압축이상재의 높은 리그닌 함량과 뚜렷한 관련성을 보였다. 유기용매 추출물 함량과 부후 저항성과의 연관성은 소나무에서만 일부 확인되었다. 결론적으로 압축이상재는 정상재과 비교하여 생물학적으로 차이를 보였으며 이는 압축이상재가 가지는 고유의 화학적 특성과 밀접히 연관이 된 것으로 사려 된다. 이는 목재자원으로서의 곰솔 및 소나무 압축이상재의 활용은 정상재와 차별성을 가지고 접근해야함을 시사하고 있다.
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최준호 ( Jun-ho Choi ),반세은 ( Se-eun Ban ),이재원 ( Jae-won Lee ) 한국목재공학회 2019 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2019 No.2
가장 많이 사용되는 에너지 자원인 화석연료는 지구온난화와 환경오염 문제의 주요 요인이고, 동시에 한정된 매장량으로 이를 대체할 수 있는 신재생에너지의 개발이 필요한 실정이다. 바이오매스는 탄소중립과 순환, 재생이 가능한 장점을 가지고 있다. 가장 보편적으로 이용되는 바이오매스 연료 중 목재펠릿은 그 소비량이 지속적으로 증가하고 있으나, 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이다. 거대억새 (Miscanthus sacchariflorus var. No. 1: Geodae-Uksae 1)는 일반 물억새와 비교하여 50% 이상 생산량이 높으며 낮은 회분 함량을 가져 연료용 소재로 적합하다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 거대 억새의 성분을 각각 분리하여 펠릿 성형 특성을 분석하였으며, 구성성분이 펠릿 성형에 미치는 영향을 확인하였다. 리그닌 분리를 위해 거대억새를 500 μm 이하로 분쇄 후 72% H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>를 이용하여 Klason lignin을 제조하였다. Alcohol-bezene 추출을 통해 탈지시료를 만들었으며, NaClO<sub>2</sub>와 CH<sub>3</sub>COOH를 이용하여 탈리그닌 처리를 한 holocellulose시료를 제조하였다. 거대억새 원시료와 Klason lignin, 탈지시료, holocellulose를 이용하여 6 mm 다이직경을 가진 싱글 펠릿성형기를 통해 500~3000 kg/cm<sup>2</sup>의 압력조건에서 1200 kg/m<sup>3</sup>의 밀도를 갖는 펠릿을 성형하였다. 그 결과 거대억새 원시료는 471 kg/cm<sup>2</sup>, Klason lignin 285 kg/cm<sup>2</sup>, 탈지시료 330 kg/cm<sup>2</sup>, Holocellulose는 132 kg/cm<sup>2</sup>의 압력으로 펠릿이 성형되었다.
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