RnDCircle Logo
양재경 연구실
경상국립대학교 환경재료과학과 양재경 교수
리그닌계 바이오매스
스팀폭쇄 전처리
효소당화
홈
연구 영역
기본 정보
논문·특허
과제
구성원
홈

양재경 연구실

경상국립대학교 환경재료과학과 양재경 교수

양재경 연구실은 임산제지학/임산화학 관점에서 리그닌계 바이오매스의 전처리-효소당화 전환 공정을 연구합니다. 스팀 폭쇄와 요소·약알칼리·과산화계 처리 등 공정 변수를 조절해 당 생성성과 탄수화물 특성을 평가하고, 인공신경망 기반 예측으로 최적 조건 탐색을 지원합니다. 또한 초음파·마이크로웨이브 추출과 반응표면 분석을 통해 산림유래 폴리페놀의 항산화 및 세포 보호 효과를 검증하며, 버섯 및 산림 유래 추출물의 티로시네이즈 저해와 멜라닌 억제 효능을 활용한 피부미백 조성물 개발도 수행합니다.

리그닌계 바이오매스스팀폭쇄 전처리효소당화초음파·마이크로웨이브 추출폴리페놀 추출
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
리그닌계 바이오매스 전처리와 효소당화 기반 바이오전환 연구 thumbnail
리그닌계 바이오매스 전처리와 효소당화 기반 바이오전환 연구
Lignocellulosic Bioconversion via Pretreatment and Enzymatic Hydrolysis
연구 분야 상세보기
초음파·마이크로웨이브 기반 산림유래 폴리페놀 추출과 항산화 기능성 연구 thumbnail
초음파·마이크로웨이브 기반 산림유래 폴리페놀 추출과 항산화 기능성 연구
Forest Biomass-Derived Polyphenol Extraction and Antioxidant Functional Evaluation
연구 분야 상세보기
버섯 및 산림유래 추출물 기반 멜라닌 억제 피부미백 조성물 연구 thumbnail
버섯 및 산림유래 추출물 기반 멜라닌 억제 피부미백 조성물 연구
Forest-Derived and Mushroom-Derived Extracts for Melanin Suppression Cosmetic Formulations
연구 분야 상세보기
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
논문 전체보기
1
Article
|
인용수 1
·
2025
Enzymatic Hydrolysis-Derived Water-Soluble Carbohydrates from Cacalia firma: Evaluation of Antioxidant Properties
Si Young Ha, Hyeon Cheol Kim, Jae-Kyung Yang
IF 6 (2025)
Foods
잎 탄수화물. 이러한 추출물은 항산화 활성을 보이며, 식품 산업에서 기능성 원료로서의 잠재력을 지닌다.
https://doi.org/10.3390/foods14081326
ABTS
Food science
Chemistry
Pectinase
DPPH
Antioxidant
Cellulase
Polyphenol
Polysaccharide
Enzymatic hydrolysis
2
Article
|
인용수 2
·
2025
Enhanced enzymatic hydrolysis of pine wood chips by two-step pretreatment combining steam explosion and urea
Si Young Ha, Hyeon Cheol Kim, Woo Seok Lim, Jae-Kyung Yang
IF 2.2 (2025)
BioResources
소나무 목재와 같은 리그노셀룰로오스계 바이오매스는 화석 자원에 대한 재생 가능한 대안을 제공하지만, 난분해성 구조로 인해 전환이 여전히 어렵다. 이러한 한계를 극복하고 효소 가수분해를 가능하게 하기 위해서는 효율적인 전처리가 필수적이다. 본 연구는 증기 폭발(steam explosion)과 요소(urea) 처리를 결합한 2단계 전처리 방법을 통해 소나무 칩의 효소적 당화(enzymatic saccharification)를 향상시키고자 하였다. 먼저 소나무 칩을 증기 폭발에 노출시켜 헤미셀룰로오스를 분해하고 리그닌 구조를 변형한 다음, 수소 결합을 교란하고 다공성을 증가시키기 위해 실온에서 요소 처리(0.5%~2%)를 수행하였다. BET 표면적 측정 및 주사전자현미경(SEM) 이미징을 포함하여 포괄적인 화학적, 구조적, 형태학적 분석을 수행하였다. 통합 전처리는 효소 소화성(enzymatic digestibility)을 유의하게 향상시켰으며, 1% 요소 농도에서 최대 가수분해 수율 82%를 달성하였다. 이러한 향상에 기여한 핵심 요인으로는 표면적 증가, 리그닌-효소 상호작용 감소, 그리고 셀룰로오스 접근성(accessibility) 향상을 들 수 있다. 두 처리 방법을 병행한 경우는 포도당 방출(glucose release) 측면에서 어느 한 방법만을 적용했을 때보다 우수하였다. 본 연구 결과는 통합 바이오정제(biorefinery) 프레임워크 내에서 소나무의 생물전환(bioconversion)을 위한 비용 효율적이며 확장 가능한 접근으로서 증기 폭발-요소 전략의 잠재력을 보여준다.
https://doi.org/10.15376/biores.20.3.7293-7304
Enzymatic hydrolysis
Urea
Steam explosion
Materials science
Hydrolysis
Pine wood
Pulp and paper industry
Organic chemistry
Chemistry
Engineering
3
Article
|
인용수 2
·
2025
Artificial neural network approach for predicting enzymatic hydrolysis of steam exploded pine wood chip in mild alkaline pretreatment
Hyeon Cheol Kim, Si Young Ha, Jae-Kyung Yang
IF 2.2 (2025)
BioResources
목질계 바이오매스는 특히 소나무와 같은 침엽수의 경우 높은 리그닌 함량과 복잡한 구조적 경직성 때문에 효소 가수분해에 중대한 과제를 야기한다. 증기 폭발(steam explosion) 및 알칼리 전처리의 적용은 소화 가능성(digestibility)을 향상시키기 위해 널리 활용되고 있으나, 변수들 간의 비선형적 상호작용 때문에 공정 파라미터 최적화는 여전히 난제로 남아 있다. 기계 학습은 이러한 도전에 대응하기 위한 유망한 해결책으로 부상하고 있으며, 예측 모델링과 공정 제어를 위한 실행 가능한 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 온화한 알칼리(NaOH) 전처리를 받는 증기 폭발 처리 소나무 목재의 효소 가수분해 속도를 예측하기 위한 인공신경망(ANN) 모델을 개발하였다. 인공신경망(ANN)은 세 가지 주요 공정 변수에 대한 실험 데이터를 기반으로 학습되었으며, 여기에는 증기 폭발 시간(1~5분), NaOH 농도(0.5~2.0%), 그리고 화학 전처리 시간(12~24시간)이 포함되었다. 인공신경망(ANN) 모델은 랜덤 포레스트, 서포트 벡터 머신, 극단적 그래디언트 부스팅을 포함한 평가된 모델들 중에서 가장 높은 수준의 정확도를 보였다. 결정계수(coefficient of determination, R²)는 0.9805에 달하였다. 최적화되지 않은 조건(1% NaOH, 24시간 처리, 5분 증기 폭발, 껍질(bark) 없음)에서는 최대 93.9%의 가수분해율이 얻어졌다.
https://doi.org/10.15376/biores.20.4.8400-8419
Enzymatic hydrolysis
Pulp and paper industry
Artificial neural network
Hydrolysis
Materials science
Chip
Pine wood
Waste management
Organic chemistry
Chemistry
최신 정부 과제
11
과제 전체보기
1
2023년 4월-2025년 12월
|1,533,334,000원
미이용 산림바이오매스를 이용한 바이오신소재 생산 및 고부가가치 제품화 기술 개발
[탄수화물 기반 신소재 발굴 및 원료 생산기술 개발]? 생물촉매공정기술 이용 산림 바이오매스 유래 섬유소발효당 생산 기술 고도화- 셀룰레이즈 생산 균주 발굴 및 효소복합체 배합조건 도출- 개발 생물촉매에 의한 미이용산림바이오매스(참나무, 소나무, 혼합기질) 수종별 당화율 확보- 효소복합체 배합최적화 및 전처리최적화에 따른 효소당화 최적화- 섬유소발효당 생산...
미이용 산림바이오매스
슈가 플랫폼 바이오리파이너리
리그닌 산업소재
폴리하이드록시부티레이트헥사노에이트
플라스틱 제품 복합재
2
협동|
2023년 4월-2025년 12월
|45,000,000원
효소당화율 제고를 위한 스팀폭쇄 전처리의 표준화 기술 개발
본 과제는 미이용바이오매스(참나무/소나무 목질부 및 수피포함 목질부)에서 당을 만들 수 있는 원료와 생분해성 소재용 물질을 생산하기 위한 공정 기반 기술을 발굴·최적화하는 연구임. 요약문_연구목표는 예비 효소당화 스크리닝을 통한 스팀폭쇄 최적화 및 표준화, two-step 전처리 공정으로 sugar platform biorefinery 원료(혼합기질 포함) 최적화임. 요약문_연구내용은 참나무·소나무·참나무/소나무 혼합기질에 대해 스팀폭쇄 조건과 two-step 공정을 적용한 예비 효소당화 스크리닝으로 효과적인 공정 도출임. 요약문_기대효과는 화석자원 대체 화학원료 확보, 섬유소발효당 생산 스케일업 국산화, PHA 등 생분해성 플라스틱 및 바이오오일 전환기술 확보, 탄소섬유 복합재료 사업화 기반 형성임
미이용 산림바이오매스
슈가 플랫폼 바이오리파이너리
리그닌 산업소재
폴리하이드록시부티레이트헥사노에이트
플라스틱 제품 복합재
3
2023년 4월-2025년 12월
|480,000,000원
표면 개질처리 반탄화목분을 활용한 임산물 장기보관 및 선도유지 소재 개발
표면개질처리 반탄화목분을 활용한 임산물 장기보관 및 선도유지 소재개발(1차년도) 목재 기반의 표면 활성화 처리를 통한 흡착제 개발 - 임산물 분류에 따른 배출가스 분석, 목재 표면 활성화 처리방안 모색 및 표면활성화 처리에 따른 흡착성능평가, 표준가스 적용 흡착성능 평가, 임산물 종류 및 보관 온도 조건에 따른 개발 제품의 성능...
반탄화목분
임산물
에틸렌가스
포장 소재
자원순환
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2024항염증 활성이 향상된 꾸지뽕 열매 발효 추출물의 제조방법 및 이를 통해 제조된 항염증 활성이 향상된 꾸지뽕 열매 발효 추출물1020240022290
공개2024항산화 및 항염증 활성이 향상된 꾸지뽕 열매 추출물의 제조방법 및 이를 통해 제조된 항산화 및 항염증 활성이 향상된 꾸지뽕 열매 추출물1020240022289
등록2022동백나무 씨앗으로 제조한 하이드로졸을 유효성분으로 포함하는 피부 미백용 조성물1020220038495
전체 특허

항염증 활성이 향상된 꾸지뽕 열매 발효 추출물의 제조방법 및 이를 통해 제조된 항염증 활성이 향상된 꾸지뽕 열매 발효 추출물

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240022290

항산화 및 항염증 활성이 향상된 꾸지뽕 열매 추출물의 제조방법 및 이를 통해 제조된 항산화 및 항염증 활성이 향상된 꾸지뽕 열매 추출물

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240022289

동백나무 씨앗으로 제조한 하이드로졸을 유효성분으로 포함하는 피부 미백용 조성물

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220038495