| 초록 |
연구개발목표 및 내용 최종 목표 산림바이오매스 cellulosic sugar(CS)로부터 바이오기술을 이용한 석유화학 유래소재 대체 바이오플라스틱 소재 및 가공기술 개발 전체 내용 · 스팀폭쇄 전처리된 국내산 유용수종 2종에 대하여 리기다소나무 (25kgf/cm2,13min)와 낙엽송(25kgf/cm2,7min)을 최적 바이오매스 선발하여 lab-scale 당화조건 최적화 · CS용 당화효소의 100L 배양기를 이용한 대용량 배양 기술 1차 배양조건 도출 (Lab-scale 활성의 110% 수준 확보) · CS 생산용 당화용량 기존대비 20배 및 200배 증량 scale-up(0.25L 및 2L): 상용효소를 이용한 스팀폭쇄 낙엽송에 대하여 41%, cellulose에 대하여 85% 당화율 확인 · Solution casting 및 bar coating 기법 비교 분석을 통한 Lab-scale 코팅 기술최적화: bar coating 기법 적용 시 코팅 두께 편차 60% 감소 확인 · 시판 PHB 및 ethyl cellulose (EC)의 혼합 적용 시 코팅지의 차단 특성 및 기계적 강도 향상 확인 · Lab-scale 코팅 기술을 바탕으로 제조된 산림바이오매스 CS 유래 바이오폴리에스터 기반 코팅지의 기본 물성 및 재활용성 평가 수행 중 · Co-culture system 적용을 통한 PHA 생산을 위한 배양 공정기술 최적화 (5 L jar scale-up, PHA 2 g/L 이상) · Jar scale에서의 PHA 생산 배양공정 최적화 및 추출·정제기술 구축 (유가식 배양적용, 100 g 이상 PHA 추출 및 정제기술 확보) · PHA 생산 저해물질 내성 확보를 위한 균주 확보 (1종 이상) 및 관련 유전자 연구 (furfural 내성 유전자) 1년차 목표 · 산림바이오매스 CS 생산을 위한 최적 바이오매스 선발 및 당화기술 개발(1차) · 산림바이오매스 CS 유래 바이오폴리에스터를 활용한 생분해성 기능성 포장지 제조 기술 개발(1차) · 당화액 기반 바이오폴리에스터 생산 및 특성 연구 · 산림바이오매스 CS 유래 바이오폴리에스터 생산균주 발굴 내용 · 산림바이오매스 cellulosic sugar(CS) 생산을 위한 최적 바이오매스 1차 선발(국내산 유용수종 2종 대상) · 산림바이오매스 CS용 당화효소 생산의 Scale-up 배양 기술 개발(20-30L 배양기): Lab-scale 효소활성 수준의 80% 목표 · 바이오폴리에스터 기반 코팅지 제조를 위한 Lab-scale 코팅 기술 개발: 시판 PHB 기반 코팅지 제조 조건 수립(solution casting 기법) · 당화액 조성별 바이오폴리에스터 생산율 관계 규명 연구 (C/N ratio 및 탄소원 비율) · 바이오폴리에스터 생산율 향상을 위한 산림바이오매스 CS 조성 최적화 연구 · 산림바이오매스 CS 기반 바이오폴리에스터 생산기술에 대한 특허 동향 분석 (1건) · 산림바이오매스 CS 유래 바이오폴리에스터 생산균주 발굴 (2종 이상) · 산림바이오매스 유래 바이오폴리에스터 생산가능 균주 발굴 (PHA content 40% 이상) · 산림바이오매스 CS 내의 생산 저해 물질 분석 (2종 이상) 2년차 목표 · 산림바이오매스 CS 생산을 위한 최적 바이오매스 선발 및 당화기술 개발 (2차) · 산림바이오매스 CS 유래 바이오폴리에스터을 활용한 기능성 종이포장지 제조 기술 개발 (2차) · 산림바이오매스 CS를 이용한 바이오폴리에스터 생산공정 최적화 연구 · 바이오플라스틱 원료 제품 개발 · 바이오폴리에스터 생산균주 개량 I 내용 · 산림바이오매스 CS 생산을 위한 최적 바이오매스 2차 선발(국내산 유용수종 3종 대상) · 산림바이오매스 CS용 당화효소 생산의 Scale-up 최적화 배양 기술 개발 (40~50L 배양기)): Lab-scale 효소활성 수준의 80% 목표 · 산림바이오매스 CS의 순차적 Scale-up 당화 기술 개발(0.5-20L 배양기): 당화 scale 0.25L 규모에서 상용효소를 이용한 스팀폭쇄 낙엽송에 대하여 41% 당화율 확인 및 당화용량 증진에 따른 당화율 저하는 표준오차 범위 내였음.당화 scale 2L 규모에서 상용효소를 이용한 cellulose에 대하여 85% 당화율 확인. · 바이오폴리에스터 기반 코팅지 제조를 위한 Lab-scale 코팅 기술 최적화: 최적 결정화 시간 도출 및 Bar coating 기법 적용에 따른 코팅 균일성 향상 확인 · 바이오폴리에스터 기반 코팅지의 물성 향상을 위한 첨가제 탐색 및 적용: ethyl cellulose (EC) 혼합 적용 시 차단 특성 및 기계적 강도 향상 확인 · 산림바이오매스 CS 유래 바이오폴리에스터 적용 코팅지 제조 및 특성(기본 물성 및 재활용성) 평가 수행 중 · 배양조건에 따른 바이오폴리에스터 생산 균주 성장·대사특성 및 바이오폴리에스터 생산율 영향 연구 (5 L jar scale, PHA 생산량 2 g/L 이상) · Jar scale에서의 바이오폴리에스터 생산율 향상을 위한 배양공정 최적화 (유가식 배양 적용, 100 g 이상 PHA 추출 및 정제기술 확보) · 생분해성 바이오플라스틱 원료 제품 개발 (1건) · 생산저해 물질 내성 극복 전략 연구 (1개 유전자 혹은 1개 성분 이상) 3년차 목표 · 산림바이오매스 CS 기반 바이오플라스틱 대량생산을 위한 Scale-up 연구 및 최적화 기술 확보 · 산림바이오매스 CS 기반의 바이오폴리에스터 복합소재 랩스케일의 시제품 제작 · 산림바이오매스 CS기반 바이오폴리에스터 생산율 향상을 위한 배양공정 시스템 구축 · 바이오폴리에스터 생산균주 개량 II · 바이오폴리에스터 기반 바이오플라스틱 시제품 제작 내용 · 산림바이오매스 CS의 Scale-up 최적화 당화 기술 개발(가용용량 5L) · 산림바이오매스 CS 기반의 바이오폴리에스터를 활용한 종이기반 포장재 랩스케일의 시작품 제작 · 개발 제품의 간이 생분해성 시험 · 산림바이오매스 CS 유래 바이오폴리에스터 생산 관련 스케일업 규모의 경제성 분석 · 다양한 발효공정을 적용한 기반 바이오폴리에스터 생산 최적화 연구 · Pilot scale 규모의 바이오폴리에스터 생산 최적화를 위한 배양공정 최적화 · 산림바이오매스 CS 유래 생분해성 바이오플라스틱 시제품(1회용 생활용품) 제작 · 산림바이오매스 CS를 이용한 다양한 폴리에스터(PHBV 혹은 PHBHHx 등) 생산 균주 발굴 · 다양한 단량체를 포함하는 바이오폴리에스터 생산 균주 발굴 (2종 이상) · 다양한 단량체를 포함하는 폴리에스터 생산 및 물성 확인 (타 monomer 비율 5% 이상) 연구개발성과 · 정량적 성과 · 정성적 성과 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 · 미이용 산림자원의 효율적 활용 및 고부가가치화 · 건강에 심각한 영향을 미치는 미세플라스틱 대체 생분해성 1회용 생활용품 개발을 통한 국민생활건강에 이바지함. · 산림자원의 유효이용을 통한 폐기물 생성 억제 및 환경 보호 · 목질계 산림바이오매스 당화 대량 배양 기술 국산화 · 산림바이오매스 CS 이용 바이오화학소재 및 생분해성 복합소재 개발에 따른 관련 산업 활성화 (출처 : 요약문 3p) |
