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미세조류 옥외 배양을 통한 효율적인 바이오디젤 생산 및 도시하수 정화 원문보기

  • 저자

    강시온

  • 학위수여기관

    과학기술연합대학원대학교

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    청정화학및생물학(GreenChemistryandEnvironmentalBiotechnology)

  • 지도교수

    김희식

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

  • 키워드

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13547954&outLink=K  

  • 초록

    화석연료에 대한 대체에너지연구가 요구되고 있으며, 미세조류를 통한 바이오에너지 생산이 주목 받고 있다. 효율적인 바이오디젤 생산을 위해 미세조류의 영양원으로 도시하수를 이용하는 것은 바이오매스 생산단가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 도시하수의 생물학적 정화도 꾀할 수 있다. 본 연구에서는 고효율 옥외 배양 (high rate algal pond; HRAP)을 적용하였다. 실험에 사용한 도시하수는 대전광역시 하수종말처리장의 1차 침전지 처리 후의 유입수를 이용하였으며, 서로 다른 수리학적 체류시간 조건에서 토착 미세조류를 반연속 배양하였다. HRT 2일 조건에서 바이오매스 및 지질 생산성이 최대였으며 각각 0.500 ± 0.03 g/L/d, 0.103 ± 0.0083 g/L/d로 나타났다. 또한 화학적 산소요구량, 총 질소 및 총 인산의 평균 제거효율은 각각 85.44 ± 5.10%, 92.74 ± 5.82%, 82.85 ± 8.63%를 유지했다. 생산된 미세조류 바이오매스의 지질함량은 20~23%였으며, 지방산 분석결과 주로 palmitate (C16:0), palmitoleate (C16:1), linoleate (C18:2), linolenate (C18:3)로 이루어져 있음을 확인하였다. 18S rRNA 유전자 분석과 현미경 관찰을 통하여 미세조류 옥외배양시스템에는 Chlorella, Scenedesmus, Stigeoclonium가 우점하는 것을 확인하였다. 한편 미세조류 옥외배양은 자연환경에 많은 영향을 받으며, 미세조류는 광합성을 통하여 생장하기에 빛에 대한 영향이 크다. 미세조류 바이오매스 생산성을 증대시키기 위하여 광필터를 이용하여 네 가지 빛 파장 조건(청, 적, 녹, 투명)에서 3종의 미세조류를 회분식 배양하였다. 배양 6일 후의 청색파장 조건하에서의 영양염류 제거효율은 대조군에 비하여 27% 더 높은 수치를 나타냈으며, 바이오매스 생산성도 2배 이상 증가함을 확인하였다. 이러한 결과를 통하여 도시하수는 미세조류 배양에 필요한 질소와 인을 제공할 수 있으며, 미세조류를 옥외배양시스템을 통하여 정화될 수 있는 가능성을 확인하였다. 또한 빛 파장을 조절함으로써 바이오매스 및 지질 생산성을 높일 수 있으며, 도시하수의 정화 효율도 증대시킬 수 있음을 확인하였다. 대규모 미세조류 바이오매스 및 바이오디젤 생산을 위한 산업화에 도시하수와 광필터를 이용한 미세조류 옥외배양시스템을 적용한다면 경제적이고 효율적인 결과를 얻을 수 있을 것이다.


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