Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 30(6): 332-338 (2015) http://dx.doi.org/10.7841/ksbbj.2015.30.6.332 ISSN 1225-7117 / eissn 2288-8268 연구논문 바이오에탄올생산을위한폐 MDF 의전처리및효소당화 강양래 1, 황진식 1, 배기한 1, 조훈호 1, 이은정 2, 조영손 2, 남기두 1 * Pretreatment and Enzymatic Saccharification of Wasted MDF for Bioethanol Production Yang-Rae Kang 1, Jin-Sik Hwang 1, Ki-Han Bae 1, Hoon-Ho Cho 1, Eun-Jeong Lee 2, Young-Son Cho 2, Ki-Du Nam 1 * Received: 5 November 2015 / Revised: 21 December 2015 / Accepted: 22 December 2015 2015 The Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Abstract: The objective of this study was designed to determine the possibility of bioethanol production from wasted medium density fiberboard (wmdf). We were investigated the enzymatic saccharification characteristics using the enzyme (Cellic CTec3) after pretreatment with sodium chlorite. According to the component analysis results, the lignin contents before and after the pretreatment of wmdf (milling using sieve size of 1,000 µm) was significantly reduced from 31.13% to 4.11%. Therefore, delignification ratio of pretreated wmdf was found to be up to about 87-89% depending on the sieve size. And we were tested to compare the saccharification ratio according to the sieve size of wmdf (1,000 µm, 200 µm), but it was no significance depending on the sieve size. When enzyme dosage was 5% based on the substrate concentration, enzymatic saccharification ratio was obtained up to 70% by maintaining at 50 o C for 72 hours. We could made the substrate concentration of pretreated wmdf (1,000 µm) up to 12% and then enzymatic saccharification ratio was 76.8%, also contents of glucose and xylose were analyzed to 77,750 and 14,637 mg/l, respectively. 1 일산실업 칠서에탄올공장부설기술연구소 1 Il San Institute, Chilseo Ethanol Factory, Il San Trading Co., Ltd., Haman 52001, Korea Tel: +82-55-586-8800, Fax: +82-55-586-8815 e-mail: kdn@ilsanalc.com 2 경남과학기술대학교식물자원학과 2 Department of Plant Resources, Gyeongnam National University of Science & Technology, Jinju 52725, Korea Keywords: MDF, Pretreatment, Saccharification, Bioethanol 1. INTRODUCTION 지금까지바이오에탄올생산에는옥수수, 카사바등전분질원료와사탕수수, 사탕무와같은당질원료를주로이용하였다. 하지만곡물자원을바이오에탄올생산에사용함으로써곡물가격상승이라는부작용이발생하여식용자원이아닌셀룰로오스계바이오매스와같은비식용자원을확보하는것이이슈가되었다. 셀룰로오스계자원을이용하기위해많은연구가이루어져이를활용한바이오에탄올생산기술은지속적으로향상되었지만바이오매스자원의안정적, 경제적수급이어렵다는문제가대두되었다. 원료수급문제를해결하기위해생산부산물또는생산활동으로발생하는폐기물등을활용하는것에관심이고조되었고, 이들부산물및폐기물을활용하여바이오에탄올을생산하는데많은상용기술이개발되고있는추세이다. 이와같은시도는안정적인원료수급과더불어폐자원을재활용한다는자원순환형산업으로서도긍정적인효과가부각되고있다 [1,2]. 그런측면에서우리나라에서만매년약 200 만 m 3 발생되는 MDF (medium density fiberboard) 는바이오에탄올자원으로써검토가절실히필요하다. MDF 는목재를 fiber 로분해한후수지를도포하여제조한밀도 0.4~0.8 g/cm 3 의목질판상으로목질판상재중에서가장가공성이뛰어나가구, 인테리어내장용등으로많이활용되고있다. 그리고다른목질판상재 ( 합판, particle board 등 ) 는재활용이가능하지만 MDF 는
바이오에탄올생산을위한폐 MDF 의전처리및효소당화 333 해리하면길이가 10 mm 이하로짧아져 MDF 원재료로써재활용이불가능하여전량폐기물로처리되고있는실정이다. 이와같이폐기되는 MDF 를재활용하여바이오에탄올을생산한다면긍정적인효과는클것이다 [3,4]. 셀룰로오스계바이오매스를바이오에탄올로전환하기위해서는다음의주요과정을거쳐야한다. 먼저셀룰로오스와같은다당류의순도를높이면서불필요한리그닌등을제거하는전처리 (pretreatment) 과정이다. 그리고셀룰로오스와같은다당류를발효가가능한당으로전환하는당화 (saccharification), 당을에탄올로전환하는발효 (fermentation), 발효된발효액으로부터에탄올을회수및농축하는증류 (distillation) 과정등을거쳐야비로소산업용바이오에탄올을얻을수있다. 특히, 셀룰로오스계바이오매스를이용하여바이오에탄올을생산하기위해서가장중요한과정이전처리이며, 원재료특성에따른효과적인전처리가반드시선행되어야하기때문에다양한전처리방법이연구되어왔다. 그리고전처리한다음원재료사용농도를최대한높여발효기질인당화액의당농도를높이는과정도중요하다 [5-11]. 지금까지다양한셀룰로오스계바이오매스를활용하는연구가진행되어많은성과도있으나항상안정적인대량원료수급의문제로상용화또는산업화단계로성장하는데한계가있었다. 그런관점에서원료수급이안정적인폐 MDF 는앞으로 RFS ( 신재생에너지연료혼합의무화제도 ) 시행확대로인한바이오에탄올보급증가에대비하여좋은자원으로써부각될수있을것으로사료된다. 따라서본연구에서는폐 MDF 를에탄올발효기질로써의활용가능성을검토하기위해폐 MDF 의화학조성을분석하고, 전처리및효소당화를실시하여발효기질인폐 MDF 당화액을제조하였다. 2. MATERIALS AND METHOD 2.1. 실험재료본연구의재료인폐 MDF 는 2013 년에동화기업에서생산한 MDF 로써이를분쇄하여실험에사용하였으며, 분체크기에따른결과를비교하기위해 cutting mill (Fritsch, Germany) 로분쇄하여 sieve 크기 1,000 µm 를통과한분체와 pin mill (TOP-06L-P, Korea) 로분쇄한후 sieve 크기 200 µm 를통과한분체를동시에실험하였다. 폐 MDF 의전처리를위해서는아염소산나트륨 (Daejung, Korea) 을사용하였고, 당화에사용한효소는상업용당화효소인 Cellic CTec3 (Novozymes, Denmark) 를사용하였다. 2.2. 전처리목질섬유소의효과적인전처리방법을연구하기위해아염소산나트륨으로전처리를하였다. 분쇄한폐 MDF 를증류수에침지하여 121 o C 에서 25 분동안열수처리하여합성수지를제거한다음건조후시료로사용하였다. 시료 300 g 과 0.5 M acetic acid buffer 3,000 ml 를가한다음아염소산나트륨 120 g 과아세트산수용액 24 ml 을첨가하였다 [12]. 반응조에교반기를장착하고 1 시간동안 70 o C 에서 150 rpm 으로교반하며반응하면서 1 시간간격으로같은양의아염소산나트륨과아세트산수용액을첨가하였으며, 1 시간에서최대 5 시간동안탈리그닌처리하였다. 이를글라스필터로여과한다음증류수로중성이될때까지세척한후건조하였다. 2.3. 폐 MDF 성분분석폐 MDF 의전처리전과후의성분조성을비교하기위해목질섬유소주요성분분석을실시하였다. 분석항목은 glucan, hemicellulose, lignin, extractives 및 ash 등이며, 모든분석은 NREL (National Renewable Energy Laboratory) 의 laboratory analytical procedures 방법으로분석하였으며, 전처리전과후의 lignin 제거율등을비교하여전처리특성을확인하였다 [13]. 2.4. 구조관찰폐 MDF 를 cutting mill 과 pin mill 로각각분쇄한다음전처리하여분체크기에따른전처리전과후의구조변화를확인하기위해전계방사형주사전자현미경 (FE-SEM, Field Emission Scanning Electron Microscope, TESCAN, USA) 으로촬영하여관찰하였다. 2.5. 효소당화전처리한폐 MDF 를효소당화하기위해 Cellic CTec3 당화효소로효소사용량, 당화시간, 기질농도비교등의실험을하였다. 전처리한폐 MDF 에 0.1N acetate buffer (ph 5.0) 와증류수를가하여기질농도에맞게제조한다음효소당화를위해당화효소를첨가한후진탕배양기에서 50 o C, 140 rpm 조건으로당화하였다. 당화가끝난당화액은 HPLC 를이용하여당을분석하였고, 당화정도를비교하기위해당화율 (saccharification ratio, SR) 을다음과같이계산하여평가하였다. 당화율 (%) = (Glucose 농도 + Xylose 농도 ) 전처리폐MDF 기질농도 100 당화효소 Cellic CTec3 의적정사용량과당화작용시간을확인하기위해실험하였다. 먼저전처리한폐 MDF 에 0.1N acetate buffer (ph 5.0) 와증류수를가하여전처리폐 MDF 기질농도를 4% 로제조하였다. 여기에 Cellic CTec3 를전처리한폐 MDF 대비 1, 3, 5, 7 및 10% (w/w) 로첨가하여진탕배양기에서 50 o C, 140 rpm 조건으로 144 시간동안효소당화를진행하였다. 효소당화과정에서당화정도를확인하기위해 24 시간간격으로 HPLC 로당을분석하여당화율을비교하였다. 효소사용량과당화시간결과를바탕으로전처리폐 MDF 의적합한기질농도를설정하기위해실험하였다. 전처리한폐 MDF 에 0.1N acetate buffer (ph 5.0) 와증류수를가하여기질농도를각각 4, 8, 10 및 12% 로제조하였다. 여기에 Cellic
334 Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 30(6): 332-338 (2015) CTec3 를기질농도대비 10% 첨가하였으며, 이를진탕배양기에서 50 o C, 140 rpm 조건으로 120 시간당화한다음 HPLC 로당을분석하였다. 그리고실험과정에서초기부터기질농도를 10% 이상으로높이는것에한계가있어최고기질농도 12% 로높이는방법을 fed batch ( 미생물회분배양의한방법으로영양성분을배양중에첨가하여미생물의생산성을높이는배양법 ) 로추가하는실험을병행하였다. 초기에는 8% 로제조하여 24 시간당화한다음전체량대비 4% 의폐 MDF 를추가하여최종 12% 로만들어 120 시간동안당화하였다. 또한, 전처리폐 MDF 기질농도증가에따른점도를확인하기위해점도계 (DV2T, Brookfield, USA) 로측정하였다. 2.6. 당분석방법당분석을위해서당표준물질은 Sigma-Aldrich (St. Louis, USA) 제품을사용하였고, 시료는 syringe filter (0.2 µm) 로여과한후 HPLC (High Performance Liquid Chromatography, Agilent 1260 series, USA) 를이용하여분석하였다. Column 은 ZORBAX Carbohydrate Analysis (Agilent Technologies, 4.6 150 mm, 5 µm), 검출기는 RID (Refractive index detector) 를사용하였다. 이동상은초순수와 acetonitrile 을혼합한 75% acetonitrile 용액을사용하였으며, column 온도는 30 o C, 샘플의주입량은 10 µl, 이동상의유속은 0.8 ml/min 조건으로분석하였다. 2.7. 통계처리폐 MDF 성분분석결과는 Q-test (Dixon's test) 를활용하여 25 회반복분석한데이터의평균및표준편차를산출하여유의적인차이를비교하였으며, 그외의분석결과는 5 회반복측정한분석치를평균값으로계산하여나타내었다. 3. RESULTS AND DISCUSSION 3.1. 폐 MDF 성분분석일반적인목질계바이오매스의 3 대구성성분은 glucan, hemicellulose 및 lignin 으로서목재의종류, 재배지역및기후등에따라상이하지만일반적으로 glucan 40~45%, hemicellulose 20~30% 및 lignin 25~35% 로구성되어있다 [14]. 폐 MDF 의화학조성을확인하기위해 Table 1 과같이전처리전과후의구성성분을분석하였다. NREL procedure 에따라분석한결과폐 MDF 의주요성분은 glucan 38.00%, hemicellulose 15.46% 및 lignin 은 31.13% 로나타났다. 대부분의성분이일반적인분석결과와비슷하였으나 hemicellulose 의함량이조금낮은것이특징이었다. MDF 를만드는데사용하는원재료가합판공장에서발생하는부산물과소경목등주로침엽수인것을감안한다면다른성분은비슷하였다. 그리고전처리한폐 MDF 의화학조성결과는먼저 1,000 µm 분체를사용한실험은 glucan 63.25%, hemicellulose 16.24% 및 lignin 은 4.11% 로확인되었고, 200 µm 분체의경우는 glucan 62.98%, hemicellulose 15.84% 및 lignin 은 3.31% 로분석되었다. 분체크기가작을수록 glucan 과 hemicellulose 함량은소폭감소하였고, 반면 lignin 제거는잘되는경향이었으나큰차이는없었다. Holocellulose (glucan 과 hemicellulose 의합계 ) 로비교하면전처리전에는 53.46% 에서전처리후에는분체크기에따라각각 79.49%, 78.82% 로분석되었다. 그리고 lignin 은 31.13% 에서분체크기에따라각각 4.11%, 3.31% 로월등히감소한것이가장중요한특징이며, lignin 제거율은분체크기별로 86.8%, 89.4% 에이르는것으로나타났다. 목질섬유소의전처리과정에서가장중요한특징은당성분의회수율은최대화하면서 lignin 함량은최소화하는것인데, 그런측면에서본연구의전처리효율은뛰어난것으로평가된다. 3.2. 구조관찰폐 MDF 의전처리전과후의표면구조변화를확인하기위해 FE-SEM 으로촬영하여비교하였으며, 그결과는 Fig. 1 과같다. FE-SEM 분석결과, 전처리한폐 MDF 표면을관찰하면깨끗하고정돈된모양으로변하였으며, 표면에주름이많이있는것이특징이었다. 이는전처리과정에서 lignin 등이제거되면서깨끗한표면구조로바뀐것으로사료되며, 전처리과정에서목질섬유소의조직이연화되어주름이생긴것으로판단된다. 전처리전과후의표면구조가확실히달라진것이관찰되었으나폐 MDF 의분체크기에따른뚜렷한차이는확 Table 1. Composition of wmdf Components Composition (wt.%) Untreated wmdf (1,000 µm) Treated 3) wmdf (1,000 µm) Treated wmdf (200 µm) Glucan 38.00±0.53 2) 63.25±0.96 62.98±1.01 Hemicellulose 15.46±0.16 16.24±0.25 15.84±0.44 Lignin (AlL) 31.13±0.80 4.11±0.07 3.31±0.17 Extractives (Water) 11.61±0.39 8.88±0.46 7.60±0.54 Extractives (EtOH) 1.52±0.05 1.16±0.21 1.16±0.07 Ash 0.09±0.01 0.03±0.00 0.03±0.00 Others 1) 2.19 6.33 9.08 Delignification ratio (%) 86.80 89.37 1) Not calculation, 2) Mean±SD (n=25), 3) Treated using the sodium chlorite.
바이오에탄올 생산을 위한 폐MDF의 전처리 및 효소 당화 335 Fig. 1. FE-SEM pictures of wmdf with or without pretreatment [a: untreated wmdf (1,000 µm), b: treated wmdf (1,000 µm), c: untreated wmdf (200 µm), d: treated wmdf (200 µm)]. 인하기 어려웠다. 3.3. 효소 당화 본 연구에서는 목질계 바이오매스를 활용하여 바이오에탄올 을 생산하는 과정에서 가장 중요한 전처리와 당화 공정을 확 립하여 발효 기질이 되는 당화액을 제조하는 것이다. 전 과정 에서 폐MDF를 아염소산나트륨으로 전처리를 한 다음 성분 분석과 FE-SEM 촬영을 통하여 전처리가 원만하게 진행된 것을 확인하였다. 전처리한 폐MDF를 사용하여 목질계 바이 오매스에 효과적인 Cellic CTec3 당화 효소를 이용하여 최적 의 효소 당화 조건을 확인하기 위해 실험하였다. 당화 효소 Cellic CTec3의 적절한 사용량과 당화 작용 시간 을 확인하기 위해 전처리한 폐MDF 기질 농도를 4%로 제조 하였다. 기질 농도 대비 당화 효소를 1, 3, 5, 7 및 10%로 각각 사용하여 당화 시간에 따른 당화 정도를 비교하였으며, 그 결 과는 Fig. 2와 같다. 당화 효소 사용량 1% 및 3% 실험은 144시간까지 당화가 계 속 진행되는 경향을 보였으나 낮은 당화율을 나타내었다. 특
336 Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 30(6): 332-338 (2015) Fig. 2. Enzymatic saccharification ratio according to the enzyme dosage and saccharification time at 50 o C and 140 rpm (a: wmdf- 1,000 µm, b: wmdf-200 µm). 히, 1% 를사용한실험은 144 시간까지당화를하여도최종당화율이약 40% 인것으로확인되었고, 3% 를사용한실험은 48 시간까지는당화율이 50% 정도였으나 144 시간에는 73% 로분석되었다. 반면효소를 5% 이상으로사용할경우 72 시간에당화율이 70% 를상회하였으며, 그리고 10% 를사용한실험은 72 시간에당화율이 80% 에근접하였으며, 144 시간까지진행한결과당화율 82% 로확인되었다. 이와같이사용량 10% 의실험은 72 시간이상으로당화할경우증가가미미하여 72 시간내에당화를끝낼수있을것으로판단된다. 이는섬유질계바이오매스를암모니아수로전처리한다음 72 시간동안효소당화한결과 90.5% 의당화율을나타내는결과와비슷한패턴을보였다 [15]. 그리고분체크기에따른실험결과는 200 µm 분체를사용한실험에서초기 24 시간경에는당화율이조금높았으나 72 시간이상으로당화하면당화율차이를확인하기어려워분체크기에따른최종당화결과에서의뚜렷한비교는어려웠다. 또한, 기질농도대비당화효소를 1, 3, 5, 7 및 10% 첨가하여 144 시간효소당화하여당을분석한결과는 Fig. 3 과같다. 실험결과, 효소사용량 1% 일때는 glucose 와 xylose 함량은 Fig. 3. Comparison of glucose and xylose contents according to the enzyme dosage for 144 h (a: wmdf-1,000 µm, b: wmdf-200 µm). 각각약 13,000 mg/l, 3,500 mg/l 로낮았으나 3% 이상일때는 glucose 는약 25,000 mg/l, xylose 는약 5,000 mg/l 로분석되었다. 특히, 효소사용량 5% 부터는그이상을사용하여도 120 시간이상효소당화하면최종결과는큰차이가없었다. 따라서전처리폐 MDF 기질농도 4% 에서는당화효소를 5% 이상사용하면 72 시간에당화율 70% 를이른다는결과를확인하였으며, 분체크기비교실험은초기 24 시간에는분체크기가작을수록당화가빨랐으나 72 시간이상효소당화하면당화율차이가없는것으로분석되었으므로 1,000 µm 분체로당화및발효가충분하다고판단된다. 3.4. 기질농도비교목질계바이오매스를활용하여바이오에탄올을생산하기위해서는전처리과정도중요하지만당화과정에서바이오매스사용량을높여발효기질인당화액의초기당농도를최대한높이는것이중요하다. 발효기질의당농도를높이는것은최종발효액의에탄올함량을높이는결과가되기때문에바이오에탄올산업에서는중요한부분이다. 왜냐하면발효액중의에탄올을회수및농축하는데전체에너지소비량의약 80~85% 가소비되기때문이다. 현재주정산업에서는발효액의에탄올함량이약 9~11% 로증류공정으로공급되는반
바이오에탄올생산을위한폐 MDF 의전처리및효소당화 337 Table 2. Degree of enzymatic saccharification according to the contents of wmdf Stain 1,000 µm 200 µm Data Contents of treated wmdf 4% 8% 10% 12% 12%-FB 1) SR (%) 81.7 79.7 78.7 76.8 75.8 Glucose (mg/l) 27,783 55,711 68,089 77,550 76,556 Xylose (mg/l) 4,892 8,066 10,594 14,637 14,405 Viscocity (cp/19 o C) 2.3 6.2 13.2 19.7 18.6 SR (%) 82.2 79.7 75.0 63.4 67.2 Glucose (mg/l) 27,790 54,747 62,761 62,713 66,868 Xylose (mg/l) 5,099 9,009 12,236 13,415 13,745 Viscocity (cp/19 o C) 2.4 8.4 17.4 52.5 42.2 1) Fed batch : Initial content 8% + add 4% (after 24 h). 면목질계바이오매스로부터바이오에탄올생산을위한대부분의연구결과는에탄올함량이 2~5% 로낮은것이현실이다. 이는목질계의 hollocellulose 함량이다른곡물, 서류나당질원료보다낮고구조상기질농도를높이는데한계가있기때문이다 [15-21]. 당화액의기질농도를높이기위해전처리폐 MDF 기질농도를 4, 8, 10 및 12% 로제조하였고, 밀도가낮아그이상으로높이는것은한계가있었다. 그리고고형분증가에따른당화율감소를감안하여당화효소사용량은기질농도대비 10% 를사용하였다. 실험결과는 Table 2 와같으며, 전처리폐 MDF 기질농도를 4, 8, 10 및 12% 로제조하여 120 시간동안당화한결과기질농도를높일수록당화율이감소하였다. 기질농도 12% 에서는분체크기별당화율이 200 µm 분체는 63.4%, 1,000 µm 분체는 76.8% 로확인되며, 이때 glucose 함량은각각 62,713 mg/ L, 77,550 mg/l 로분석되었다. 그이상으로높이는방법은어려울것으로판단되며, 기질농도 10% 이상을사용한실험에서는분체크기가작을수록오히려당화율이감소하는것이특징이었다. 이는미분쇄에의해표면적은증가한반면급격한점도상승으로효소의작용이어려워졌기때문에나타난결과로사료된다. 그리고기질농도를최대한높이기위해 fed batch 방식으로어느정도당화가진행되면추가로기질을첨가하는방법을비교하였으나뚜렷한차이는없었다. 기질농도증가에따라점도가높아지면효소당화, 발효및증류공정에서여러가지문제가발생한다. 특히, 증류공정중 mash column 에서열교환효율이떨어지고증류탑에편류현상이발생하는등에너지소비가증가하게된다. 기질농도증가에따른점도를측정한결과 12% 기질농도를사용한실험의점도는 1,000 µm 분체는 19.7 cp 로분석되어양호하였고, 반면 200 µm 분체는 52.5 cp 로상당히높았다. 따라서분체크기 1,000 µm 로분쇄한폐 MDF 를사용하여기질농도 12% 로제조하여효소당화하면당화율 76.8%, glucose 함량 77,550 mg/l 의양호한결과를확인하였다. 반면분체크기가작은 200 µm 를사용한실험은기질농도를 10% 이상으로높일경우당화율도급격히감소하고점도도증가하는등의문제가있었다. 4. CONCLUSION 본연구에서는해마다폐기물로처리되는 200 만 m 3 정도의 MDF 를활용하여바이오에탄올생산가능성을검토하기위해폐 MDF 의성분분석을하고, 전처리및효소당화를하여폐 MDF 당화액을제조하였다. 폐 MDF 의분체크기에따른결과비교를위해 sieve 크기 1,000 µm 와 200 µm 를통과한분체로실험하였으나결과는유사하였다. 폐 MDF 와전처리한폐 MDF 의화학조성은폐 MDF 의경우는 glucan 38.00%, hemicellulose 15.46% 및 lignin 은 31.13% 로나타났으며, 전처리한폐 MDF 의구성성분은 glucan 63.25%, hemicellulose 16.24% 및 lignin 은 4.11% 로분석되어전처리전과후의 holocellulose 함량은각각 53.46%, 79.49% 로분석되었고, 전처리후의 lignin 제거율은분체크기에따라약 87~89% 에이르는것으로나타났다. 전처리폐 MDF 를 4% 농도로제조한다음당화효소를기질농도대비 1, 3, 5, 7 및 10% 를사용하여효소당화한결과 1, 3% 사용한것은당화율이많이낮았으나 5% 이상사용한실험은당화시간 72 시간경에당화율이 70% 에이르렀고, 최종적으로는 80% 에육박하였다. 그리고기질농도를높이기위해 4, 8, 10 및 12% 농도로제조하여당화를비교한결과 8% 까지는최종당화율이약 80% 에이르렀으며, 기질농도 10% 이상에서는당화율이조금씩감소하였다. 기질최고농도 12% 에서는 200 µm 분체를사용한실험의경우 glucose 함량은 62,713 mg/l, xylose 13,415 mg/l 로분석되어당화율은 63.4% 였으며, 1,000 µm 분체는 glucose 77,550 mg/l, xylose 14,637 mg/l 로분석되어당화율이 76.8% 에이르는것으로확인되었다. 당화액의기질농도를최대한높이기위해 10% 이상으로높일경우분체크기가작은실험에서급격한점도상승으로당화율이감소하는역효과가발생하여미분쇄의장점을확인하기어려웠다. 따라서 1,000 µm 크기분체의 12% 고농도바이오매스를효소당화하면당화율 76.8% 에이르는양호한결과를확인하였으며, 더이상높이는것은한계가있었다. 향후폐 MDF 를활용하여바이오에탄올생산상용화를위해서는고형분함량을 12% 이상으로높이면서경제성을개선하는연구가필요할것으로사료되며, 이들문제가해결된다면폐 MDF 를이용한바이오에탄올생산가능성이높을것으로판단된다.
338 Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 30(6): 332-338 (2015) Acknowledgements 본연구는중소기업청기술혁신개발사업 ( 과제번호 : S20860 42) 의연구비지원으로수행되었습니다. REFERENCES 1. Lee, J. S. (2013) Status and prospects of cellulosic ethanol research and development. KIC News. 16: 2. 2. Nam, K. D. (2013) The development of biomass for bioethanol production, fermentation, distillation technology and its utilization. BT News 20: 2. 3. Lee, S. M., J. Y. Park, S. B. Park, B. D. Park, and H. H. Jung (2011) Industry status and trends of international standardization plate wood products. Korea Forest Research Institute. 432. Korea 4. Bae, J. G. (2012) Waste wood recycling scheme established advanced research institutions. Ministry of Environment. Korea. 5. Sun, Y. and J. Cheng (2002) Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Bioresour. Technol. 83: 1-11. 6. Chung, C. (2008) Cellulosic ethanol production. Biotechnol. Bioprocess Eng. 23: 1-7. 7. Sanchez, O. J. and C. A. Cardona (2008) Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks. Bioresour. Technol. 99: 5270-5295. 8. Kim, Y. R., A. N. Yu, B. W. Chung, M. H. Han, and G. W. Choi (2009) Lignin removal from barley straw by ethanosolv pretreatment. Biotechnol. Bioprocess Eng. 24: 527-532. 9. Seo, H. B., J. G. Han, W. S. Choi, O. K. Lee, S. M. Lee, S. H. Choi, H. Y. Lee, and K. H. Jung (2008) Bioethanol production from wood biomass hydrolysate with supercritical water treatment. Biotechnol. Bioprocess Eng. 23: 494-498. 10. Park, Y. C., J. W. Kim, and J. S. Kim (2011) Pretreatment characteristics of ammonia soaking method for cellulosic biomass. Korean Chem. Eng. Res., 49: 292-296. 11. Pengilly C., M. P. Garcia-Aparicio, D. Diedericks, M. Brienzo, and J. F. Grgens (2015) Enzymatic hydrolysis of steam-pretreated sweet sorhum bagasse by combinations of cellulase and endo-xylanase. Fuel. 154: 352-360. 12. Wise, L. E., M. Murphy, and A. A. Addieco (1946) Isolation of holocellulose from wood. Paper Trade Journal. 122: 35-43. 13. NREL. Biomass Research. Standard Procedures for Biomass Compositional Analysis. http://www.nrel.gov/biomass/analytical_procedures.html. (2015) 14. Kim, J. H., D. H. Park, B. C. Choi, K. J. Kim, B. K. Lee, and S. H. Na (2007) Bioethanol production technology and utilization. Chonnam National University. Korea. 15. Kang, H. W., Y. L. Kim, J. Y. Park, J. H. Min, and G. W. Choi (2010) Development of thermostable fusant, CHY1612 for lignocellulosic simultaneous saccharification and fermentation. Biotechnol. Bioprocess Eng. 25: 565-571. 16. Nam, K. D. (2012) The excellence of our ethanol and internationalization. Alcohol Industry. 3: 22-27. 17. Jeon, H. J., B. O. Lee, K. W. Kang, J. S. Jeong, B. W. Chung, and G. W. Choi (2011) Production of bioethanol by using beverage waste. Biotechnol. Bioprocess Eng. 26: 417-421. 18. Kim, Y. J., and S. M. Jeong (2013) Bioethanol fermentation of cellulosic food wastes by pichia stipitis. Society of Waste Management. 30: 478-485. 19. Nam, K. D. (2004) Alcohol fermentation technology. Alcohol Industry 24: 30-48. 20. Choi, J. M., S. S. Choi, and S. H. Yeom (2012) Bioethanol production from wasted corn stalk from gangwon province: from enzymatic hydrolysis to fermentation. Chem. Eng. 23: 326-332. 21. Park, J. I., H. C. Woo, and J. H. Lee (2008) Production of bioenergy from marine algae: status and perspectives. Chem. Eng. 46: 833-844.