국제유가는 전반적으로 감소하는 추세로 나타나고 있으나 향후 지속적인 상승이 예상되어 신재생에너지 등 대체 에너지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한 국내에서는 자원소비형 성장 사회에서 Zero-Waste 자원순환사회로의 변화를 추구하여 폐기물 정책을 기존 3R(Reduce, Reuse, Recycle)에 Recovery를 포함하여 4R 정책을 제시하였으며 신재생에너지 확보 및 자원순환에 대해 권장하고 있다. 이에 충청권EIP사업단에서 추진하는 본 과제에서는 가연성 및 생분해성 폐기물을 활용한 지역사회 및 산업단지 입주기업으로 스팀을 공급하여 화석연료 사용 절감 및 이산화탄소 발생 저감을 수행하며 폐자원의 이용으로 에너지순환 네트워크 구축을 목적으로 한다. 본 과제에서는 기존 지역 내 자원순환시설에서 발생하는 폐열을 수열 받아 인근 지역 및 기업에 지역난방을 공급하고 있었으며 현재 지역 내 자원순환단지의 조성과 더불어 발생하는 폐열 및 바이오가스를 수열하여 지역사회와 산업단지 간 에너지 네트워크 구축을 통하여 추가적인 수요처 발굴을 통해 스팀을 공급하여 저렴한 에너지원을 공급할 수 있다. 본 과제를 통한 환경적 기대효과는 화석연료 15,667TOE/년, CO2 약 50,000톤/년 이상의 저감효과를 나타낼 것으로 예상되었으며 이로 인하여 폐기물에 대한 에너지화를 수행할 수 있다.

Since single-use disposable plastic usage has steadily been increasing, recent trends in polymeric research point to increasing demand for eco-friend materials which reduce plastic waste. A huge amount of non-degradable polypropylene (PP)-based pots for seedling culture are discarded for transplantation. The purpose of this study is to investigate an eco-friendly biodegradable material as a possible substitute for PP pot. The blend of poly(lactic acid) (PLA) with poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) was used because of its good mechanical and flexible properties as well as biodegradation. After landfill, various properties of the blend pot were investigated by UTM, SEM, NMR and TGA. The results showed the tensile strength of the blend film rapidly decreased after 5 weeks of landfill due to degradation. From NMR data after landfill, the composition of PLA in the blend was decreased. These results indicate that the biodegradation of the blend preferentially occurs in PLA component. To investigate the effect of holes in pot bottom and side on root growth, a plant in the pot was grown. Some roots came out through holes as landfill period increases. These results indicate that the eco-friendly pot can be directly planted without the removal of pot.

This study introduces physical property of biodegradable construction materials and their possible methods of performance evaluation. The used biodegradable polymer was Polycarporlactone and additionally Starch and pMDI was also mixed to accelerate biodegradation of composites as well as reduce the cost of composites. Tensile strength, modulus and elongation was measured as to Starch and pMDI mixing ratio to PCL. Test results showed that the addition of Starch resulted in the reduction of tensile strength, modulus and elongation due to the weakness of PCL-Starch interfaces. On the other hand, the addition of pMDI to composites improved physical property and the best effect was revealed when the composites were PCL/Starch (80/20) resulting reinforcement of PCL-Starch interfaces. The performance evaluation of possible biodegradable construction materials was summarized by systematical methods. The requirement conditions for complex-type vegegation unit was first arranged and then transferred to requirement performance. The test performance was classified based on KS ISO standards from non-biodegradable plastics test methods. Finally, environmental performance was proposed by evaluating life cycle assessment of biodegradable construction materials from production of raw materials to decomposition of composites-type vegetation unit.

Fibers of microbial polyesters, poly(3-hydroxy butyrate) (PHB) and poly(3-hydroxy butyrate-co-3-hydroxy valerate) (HB-co-HV) were prepared by electrospinning method. The obtained fibers were evaluated by differential scanning calorimetry, scanning electron microscopy, and oil absorption. The formation of fibers was strongly dependent on a concentration of solution. At a low concentration, the fibers contained beads which is from aggregation of polymer due to short evaporation time. The fine fibers with 2-5 mm diameter were obtained at 20 wt% concentration. The contact angle measurement showed that the fiber had higher water contact angle than the film due to the lotus-like effect. Oil absorbency showed that the fiber had higher than the film. Specially, the HB-co-HV fiber which was spinned from 20 wt% absorbed 65% oil which is much higher than that of a normal polypropylene-based oil paper.

작물의 멀칭재배에 활용이 가능한 생분해성 비닐의 생분해 특성과 작물 재배에 따른 특성 변이를 검정한 결과는 다음과 같다. 1. 천연고분자인 벼 부산물(왕겨와 쌀겨)을 이용하여 상업적으로 이용이 가능하고 생분해가 가능한 멀칭 비닐을 제조하였다. 2. 생분해성 멀칭 비닐의 특성 검정을 위한 표준 생분해도 측정결과 셀룰로오스 대비 75%의 생분해가 되어 친환경 기준을 충족함을 확인하였다. 3. 생분해성 멀칭 비닐의 기계적인 특성은 기존 멀칭비닐과 비교해서 인장강도와 인장력에서 우수함을 보였고, 파단점 비후 비교에서도 생분해성 비닐은 지속적인 힘을 유지시켜야 늘어나는 특성을 보였다. 4. 작물을 대상으로한 시험에서 기계화도 가능하며, 인장강도와 인장력을 통한 분해력 비교에서 작물에 따라 시간이 지남에 따라 인장강도와 인장력에 차이를 보임을 관찰할 수 있었고, 작물의 토양 피복도가 생분해에 영향을 미침을 확인하였다.

작물의 멀칭재배에 활용이 가능한 생분해성 필름의 개발과 이용가능성을 검토하고자 수행한 결과는 다음과 같다. 1. 천연고분자를 이용한 생분해가 가능한 필름의 제조를 위해 벼 부산물인 왕겨와 쌀겨를 이용하여 생분해성 필름을 제조하였다. 2. 천연고분자를 이용하여 개발된 생분해성 필름의 기계적인 특성은 기존 멀칭필름과 비교해서 신장율은 낮으나 인장강도는 2배 이상 강함을 보였다. 그리고 파열점 비교에서도 멸칭필름은 뚜렷한 파열점이 존재하고 그 이후에는 같은 힘을 주어도 계속 늘어난 반면, 생분해성 필름은 서서히 늘어나며 점차 힘을 증가시켜야 늘어나는 특성을 보였다. 3. 생분해성 필름에 대한 유해성분 용출시험에서 중금속 들이 검출되지 않았고, 국내 친환경 인증 기준이 정하는 생분해성 수지의 함량기준에 충족하였다. 4. 작물을 이용한 토양 분해력 시험에서도 3 개월 이후에 서 대부분 분해됨을 보여 일반 농업 현장에 적용이 가능할 것으로 사료된다.

작물의 이식재배에 활용이 가능한 생분해성 육묘용 폿트의 개발과 이용가능성을 검토하고자 수행한 결과는 다음과 같다. 1. 천연물을 이용한 생분해가 가능한 폿트의 제조를 위해 벼 부산물인 왕겨와 쌀겨를 이용하여 생분해성 농자재로 육묘용 폿트를 제조하였다. 2. 생분해성 육묘용 폿트의 기계적인 특성은 기존 생분해성 폿트로 활용되고 있는 지피폿트와 비교해서 제품의 초기 강도는 강하고 토양중에 처리하였을 경우 시간이 지남에 따라 제품의 강도가 급속히 감소하는 특성을 보였다. 3. 토양중 분해율을 간접 측정한 방법에서 거의 분해가 일어나지 않은 지피폿트에 비해 생분해성 폿트의 경우 작은 조각으로 떨어져 나가서 6주가 경과하였을 경우 45% 이상이 10 mesh 이하의 작은 조각으로 분해됨을 관찰하였다. 4. 생분해성 필름에 대한 유해성분 용출시험에서 중금속들이 검출되지 않았고, 국내 친환경 인증 기준이 정하는 생분해성 수지의 함량기준에 충족하였다. 5. 작물을 이용한 토양중 작물생육과 더불어 판단한 실질 분해력 시험에서도 지피폿트에 비해 왕성한 분해력을 보여 일반 농업 현장에 적용이 가능할 것으로 사료된다.

The use of cellulolytic lactic acid bacteria in new method to prepare high nutrition complementary foods was investigated. For the screening of cellulolytic lactic acid bacteria, more than 1,150 bacterial colony were isolated from diluted infant feces samples. A typical strain which appeared the most excellent cellulolytic activities was identified novel acidophilic Enterococcus sp. TO-94 through the results of morphological, biochemical and chemotaxonomic characteristics and 16S rDNA sequencing. The optimal lactic acid fermentation conditions of Omija(Schizandra chinensis Baillon) by Enterococcus sp. TO-94 were as follows: pH and temperature were 3.0 and 37℃, respectively, and fermentation time was 20hrs. The fructose and glucose were major free sugar and the contents were 5.83 and 4.30 mg/g after fermentation, respectively. The contents of lactic acid and acetic acid were 9.84 mg/g and 2.08 mg/g after fermentation, respectively. The vitamin B1, B2, niacin, folic acid and C were major vitamin in the fermented broth, the contents were 1.5~3 times higher than those of initial fermentation time. Also, the contents of polyphenol and anthocyanine were 3.8 and 1.2 times higher than those of initial fermentation time.

The effects of addition of non degradable polymers, polystyrene (PS) and poly(methyl methacrylate) (PMMA) on the rate of enzymatic degradation of biodegradable poly(l-lactide) (PLLA) have been studied in term of surface structure. Since a component in multicomponent polymeric system has shown surface enrichment, PS and PMMA which have lower surface energy than PLLA were selected as a minor blend component (5 wt%). Enzymatic degradation was carried out at 37 ºC and pH 8.5 in the aqueous solution of Proteinase K. Two blend systems, partially miscible (PS/PLLA) and immiscible (PMMA/PLLA), showed the surface enrichment of 4 and 2 times of PS and PMMA, respectively. From the weight loss profile data, the slow degradation rate of both blend films was observed. This indicates that PS or PMMA domains which exist at surface act as a retardant of enzymatic attack.

The biodegradable oil absorption resin was prepared by the suspension polymerization of the modified starch and 2-ethylhexyl acrylate (2-EHA). The highest oil-absorption capacity of B-PEHA prepared showed at the condition of the modified starch content of 10 g and ethyleneglycol dimethacrylate (EGDMA) of 0.133 wt%. Its maximum oil absorption capacity per g of oil absorber was chloroform 30.88 g, toluene 19.75 g, xylene 18.78 g, tetrahydofuran (THF) 15.96 g, octane 11.43 g, hexane 9.5 g diesel oil 12.80 g, and kerosene 13.79 g, respectively. The biodegradation of poly-2-ethylhexylacrylate (B-PEHA) determined by enzymatic hydrolysis showed approximately 17∼20%. The results showed that the preparation of the biodegradable oil absorption resin is available using the modified starch.

To control degradation rate of biodegradable poly(lactide)s (PLA), the stereochemical PLAs with different ratios of d-lactide and l-lactide units were synthesized by the ring open polymerization and the their degradation kinetics were measured by a Langmuir film balance. The alkaline (pH=11) degradation of poly(l-lactide) (l-PLA) monolayer showed the faster rate at a surface pressure of 4 mN/m in the ranges from to 0 to 7 mN/m. However, the enzymatic degradation of l-PLA with Proteinase K did not occur until 4 mN/m. Above a constant surface pressure of 4 mN/m, the degradation rate was increased with a constant surface pressure. These behaviors might be attributed to the difference in the contacted area with degradation medium: alkaline ions need small contact area with l-PLA while enzymes require much bigger one to be activated due to different medium sizes. The stereochmical PLA monolayers showed that the alkaline degradation was increased with their optical impurities while the enzymatic one was inversed. These results could be explained by the decrease of crystallinity with the optical impurity and the inactivity of enzyme to d-LA unit.

고구마 멀칭재배에서 생분해성 플라스틱 피복재 이용 가능성을 검토하고자 시험을 수행 한 결과 다음과 같다. 1. 필름의 물성은, 생분해성인 PBSA와 PLC + Starch는 일반멀칭재료인 LDPE 에 비하여 인장강도는 2~27 % 상승하였으나 신율은 2~22 % 낮았고, 인열강도도 2~6 %가 낮았다. 2. 피복기간에 따른 인장강도의 변화는 생분해성 필름의 경우 피복 후 60~70 %일 동안 급격히 감소하다가 그 후 완만한 감소를 보였고 제조 원료별로는 PLC + Starch가 PBSA에 비하여 변화율이 낮았다. 3. 신율의 변화는 피복 후 60~70 %일 동안 매우 급격히 감소하다가 그 후 완만한 감소를 보였다. 제조 원료별로는 PLC + Starch와 PBSA 제품간의 뚜렷한 차이는 보이지 않았으나 15 um PBSA의 경우 60~70 %일이 지나면서 급격한 물성저하를 보였다. 4. 생분해성 필름에 대한 용출시험에서는 중금속들이 아주 작거나 검출되지 않았고, 국내 환경마크협회가 정하는 생분해성 수지 제품에 대한 유해물질 함량기준을 충족하였다. 5. 멀칭재료간의 윌별 지온차이는, 6월 하순~7월 중순에는 PLC + starch > PBSA > LDPE > None 순으로 온도가 높아지는 경향을 보이다가 7월 하순~9월 하순에는 LDPE > PLC + starch > PBSA > None 순으로 온도가 높아졌다. 6. 고구마 멀칭재배 후 분해양상은, 생분해성 필름 PBSA(EA, EB, EC)과 PLC + Starch(DD, DE, DF)는 고구마 삽식 후 60일이 지나면서 분해되기 시작하였고, 수확기인 120일이 지나서는 95%이상이 분해되었다. 7. 피복재별 괴근 수량은 PBSA는 3,070 kg/10a, PLC + Starch은 3,093 kg/10a, LDPE는 2,946 kg/10a으로 멀칭재료간에 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다. 이상을 종합하여 볼 때 고구마 재배에서 생분해성인 PBSA와 PLC + Starch와 같은 필름을 사용한다면, 필름의 물성, 분해도, 환경친화성, 수확작업의 간편성 등을 고려해볼 때 실제 농업현장에서 이용 가치가 매우 높을 것으로 생각된다.

Biodegradable oil gelling agent was prepared, and their oil absorption capacities using light oil, lubricant oil and corn oil were investigated. The result showed that the oil absorption capacity was depended on the amount of surfactant and starch added, and was increased in the order of light oil, lubricant oil and corn oil. Also, the oil-absorption capacity was saturated within 30 min at 18℃. The biodegradability of the prepared biodegradable oil gelling agent was also studied by determination of reduced sugar produced after enzymatic hydrolysis. Their surface morphologies and thermal properties of the prepared biodegradable oil gelling agent were observed by scanning electron microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TGA), respectively.