표제지
목차
감사의 글 11
논문개요 15
I. 서론 17
II. 이론적 배경 19
2.1. 대체에너지로서의 수소 19
2.1.1. 대체 에너지 개발의 필요성 19
2.1.2. 수소 에너지 22
2.2. 생물학적인 수소 생산 기술 24
2.2.1. 기술의 종류 및 관련 미생물 24
2.2.2. Hydrogenase와 nitrogenase 28
2.2.3. 광합성에 의한 직접 물 분해 수소생산 31
2.2.4. 광합성에 의한 2단계 간접 물 분해 수소 생산 32
2.3. C. reinhardtii를 이용한 2 단계 수소 생산 34
2.3.1. C. reinhardtii UTEX 90 34
2.3.2. 녹말 분해 (starch degradation) 35
2.3.3. C. reinhardtii UTEX 90을 이용한 수소 생산 35
2.3.3.1. 이단 공정 (Two-stage process) 35
2.3.3.2. 황-결핍 반응 (S-deprivation)에 의한 수소 생산 37
2.4. 가설 38
III. 실험재료 및 방법 40
3.1. C. reinhardtii UTEX 90균주의 구입 및 계대배양 40
3.2. 회분식 배양을 통한 C. reinhardtii UTEX 90의 특성 조사 42
3.2.1. C. reinhardtii UTEX 90의 성장 특성 42
3.2.2. 암 발효 반응 (Dark fermentation)에서 세포 성장별 수소 및 유기물 생산 42
3.3. 반 연속식 배양을 통한 C. reinhardtii UTEX 90의 특성 조사 45
3.3.1. 반 연속식 배양을 통한 C. reinhardtii UTEX 90의 성장 특성 45
3.3.2. 암 발효 반응과 황-결핍 반응에서의 수소 생산 및 유기물 생산 45
3.4. 분석방법 46
3.4.1 세포 밀도의 측정 46
3.4.2. starch 46
3.4.3. 수소 47
3.4.4. 유기 물질 47
IV. 실험결과 및 고찰 48
4.1. 회분식 배양을 통한 C. reinhardtii UTEX 90의 특성 조사 48
4.1.1. C. reinhardtii UTEX 90 성장특성 48
4.1.2. 암 발효 반응 (Dark fermentation)에서 세포 성장별 수소 생산 52
4.1.3. 암 발효 반응 (Dark fermentation)에서 세포 성장별 유기물 생산 54
4.2. 반 연속식 배양을 통한 C. reinhardtii UTEX 90의 특성 조사 59
4.2.1. 반 연속식 배양을 통한 C. reinhardtii UTEX 90의 성장특성 59
4.2.2. 암 발효 반응과 황-결핍 반응에서의 수소 생산 및 유기물 생산 63
4.2.2.1. 암 발효 반응 (Dark fermentation)에 의한 수소 생산 63
4.2.2.2. 암 발효 반응 (Dark fermentation)에 의한 유기물 생산 64
4.2.2.3. 황-결핍 반응 (S-deprivation)에 의한 수소 생산 69
4.2.2.4. 황-결핍 반응 (S-deprivation)에 의한 유기물 생산 70
4.3. 수소 생산성에 대한 다른 연구와의 비교 75
V. 결론 77
VI. 참고 문헌 79
Abstract 84
Table 2.1. The cause and effect of air pollution 21
Table 2.2. Comparison with other developed countries about supply of alternative energy 21
Table 2.3. The present condition of production and utilization of hydrogen in Korea 23
Table 2.4. The various biological methods for hydrogen production 26
Table 2.5. The various microorganisms which are producing hydrogen 27
Table 3.1. The composition of ACP medium 40
Table 3.2. The composition of Hutner trace element solution 41
Table 4.1. The hydrogen production rate depending on each growth… 56
Table 4.2. The hydrogen production rate in dark fermentation… 66
Table 4.3. The hydrogen production rate in S-deprivation depending… 72
Table 4.4. Comparison of volumes of hydrogen production collected… 76
Fig. 2.1. The pathway of photosynthetic hydrogen production by green algae 29
Fig. 2.2. The pathway of photosynthetic hydrogen consumption by green algae 30
Fig. 2.3. Two-stage photosynthesis and hydrogen production in Cyanobacteria and green algae 33
Fig. 2.4. C. reinhardtii UTEX 90 34
Fig. 2.5. The scheme of two-stage process 36
Fig. 2.6. The pathway of sulfate assimilation 38
Fig. 3.1. The representation of 2 L photo-bioreactor 44
Fig. 3.2. The schematic diagram of Photo-bioreactor system 44
Fig. 4.1. The growth curve of C. reinhardtii UTEX 90 and variation of total nitrogen in batch culture 50
Fig. 4.2. The variation of cellular starch content and specific starch production… 51
Fig. 4.3. The hydrogen production depending on each growth state of C… 55
Fig. 4.4. The variation of efficiency of using starch (mlH2/gstarch) in dark…(이미지참조) 57
Fig. 4.5. The analysis of organic acid after hydrogen production by C… 58
Fig. 4.6. The growth curve of C. reinhardtii UTEX 90 and variation of total… 61
Fig. 4.7. The variation of cellular starch content and specific starch… 62
Fig. 4.8. The hydrogen production in dark fermentation depending on each growth… 65
Fig. 4.9. The variation of efficiency of using starch (mlH2/gstarch) in dark…(이미지참조) 67
Fig. 4.10. The analysis of organic acid after hydrogen production for 14 days… 68
Fig. 4.11./Fig. 4.12. The hydrogen production in S-deprivation depending on each growth… 71
Fig. 4.12./Fig. 4.13. The variation of efficiency of using starch (mlH2/gstarch) in…(이미지참조) 73
Fig. 4.13./Fig. 4.14. The analysis of organic acid after S-deprovation for 14 days by C… 74