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바이오매스의 고부가가치화에 필요한
리그닌과 페놀류의 고감도 질량분석법 개발
-  액체 크로마토그래피 용매 첨가물의 최적화를 통해 기존 방법 대비 최대 13
배 이상 분석 감도를 향상시킴으로써 더 많은 바이오매스 성분 규명 가능
□ 광주과학기술원(총장 김기선) 지구‧환경공학부 김태영 교수 연구팀은 바이오
매스를 이용하여 고부가가치 원료를 생산하는 데 핵심적인 고감도 분석법을 
개발하였다.
 ∘ 농업 및 제지산업 부산물로 대량 발생하는 식물 바이오매스는 자라는 과정 
중 이산화탄소를 흡수하기 때문에 친환경적인 자원으로 알려져 있으며, 바이
오매스로부터 생산되는 리그닌과 페놀류는 바이오수지와 약품, 각종 화학제
품의 원료로 이용되어 가격변동이 심한 석유 화학 제품들의 대체재로 주목
받고 있다. 이에 화학 및 환경산업 분야에서 페놀류와 리그닌의 종류와 함량
을 효과적으로 분석할 수 있는 고감도 분석법이 필요한 실정이다.
□ 연구팀은 액체 크로마토그래피-전기분무 이온화 질량분석법을 이용하여 바
이오매스 산물의 고감도 분석법을 개발했다. 연구팀은 최적의 바이오매스 분
석 조건을 찾기 위해 다양한 액체 크로마토그래피 용매 첨가물을 비교 분석
했다. 그 결과 기존 분석법에서 통상적으로 이용되는 첨가물인 암모늄염 대
신에 아세트산을 이용하면 평균 4배, 최대 13배 이상 신호가 강해지는 것을 
발견했다. 아세트산을 첨가할 시 향상된 감도에 힘입어 기존 방법으로는 규
명할 수 없었던 합성 리그닌 분자의 정확한 구조 규명이 가능함을 보였다.
□ 또한 연구팀은 새로 개발된 분석법이 실제 볏짚에서 추출한 리그닌의 분해 
산물을 규명하는 데 효과적으로 이용될 수 있음을 보였다. 연구책임자인 김
태영 교수는 해당 분석법이 바이오매스뿐만 아니라 생활화학제품, 식품 등 
다양한 환경 분석에 응용되어 더 많은 성분을 정확하게 규명할 수 있을 것
으로 기대한다고 밝혔다.
 
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□ 지스트 김태영 교수가 주도하고 송우영 박사후연구원과 박혜진 석사과정 졸업
생이 참여한 이번 연구는 한국환경산업기술원 생활화학제품 안전관리 기술개
발사업의 지원으로 수행됐으며, 크로마토그래피 분야의 권위지인 '저널 오브 
크로마토그래피 A(Journal of Chromatography A)'에 2022년 12월 6일(화)에 
온라인으로 게재될 예정이다. <끝>
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논문의 주요 내용
1. 논문명, 저자정보 
 - 논문명 : Improving liquid chromatography-mass spectrometry sensitivity for 
characterization of lignin oligomers and phenolic compounds using 
acetic acid as a mobile phase additive
 - 저자 정보 : 송우영 (제1저자, GIST 지구환경공학부, 박사후연구원), 박혜진 
(제2저자, GIST 지구환경공학부, 석사과정 졸업생), 김태영(교신저자, 
GIST 지구환경공학부, 교수)
1.
액체 크로마토그래피-전기분무 이온화 질량분석법
 ○ 액체 크로마토그래피는 복잡한 혼합물의 구성 성분을 분리하는 데 사용되는 
기술이며, 질량분석법은 각 구성 성분을 식별 및 정량하기 위한 기술 중 
하나이다. 액체 크로마토그래피에서 분리되어 용매에 녹아 있는 액상 성분은 
고전압 조건에서 분사되어 전하를 띤 방울을 형성하며, 고온 조건에서 용매가 
증발하면서 점점 더 작은 크기의 방울로 쪼개지면서 최종적으로 분자 이온을 
생성한다. 이후 질량분석기에서 분자 이온의 질량이 측정되어 성분을 알아낼 
수 있으며, 나아가 분자 이온을 깨뜨린 후 여기서 발생한 파편 이온을 분석하는 
탠덤 질량분석을 통해 해당 성분의 분자 구조를 규명할 수 있다. 액체 
크로마토그래피의 분리 효율과 탠덤 질량분석의 감도는 용매에 들어가는 
첨가물의 종류에 크게 의존하므로, 첨가물의 최적화를 통해 분석 효율을 크게 
높일 수 있다.
용 어 설 명
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그 림 설 명
[그림 1] 아세트산 첨가물을 이용한 바이오매스 분석 감도와 정확도 향상. 기존에 이용되던 
아세트산암모늄 대신 아세트산을 사용했을 때 높은 감도를 얻을 수 있었으며, 이로 인해 
리그닌 분자의 구조를 정확하게 규명할 수 있음을 보였다.
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김태영 교수[교신저자] 이력사항
1. 인적사항                                          
 ○ 소 속 : 광주과학기술원        
 ○ 전 화 : 062-715-3647
 ○ e-mail : kimtaeyoung@gist.ac.kr
2. 학력
 ○ 1999 : B.S, Seoul National University (Chemistry)
 ○ 2001 : M.S, Seoul National University (Analytical Chemistry)
 ○ 2009 : Ph.D, Indiana University (Analytical Chemistry, Minor: 
Biochemistry)
3. 경력사항 
 ○ 2009 - 2010 : California Institute of Technology, Postdoctoral 
Fellow
 ○ 2009 - 2010 : University of California at Los Angeles, 
Postdoctoral Scholar
 ○ 2013 - 2016 : GIST College, Assistant Professor
 ○ 2016 - 2020 : School of Earth Sciences and Environmental 
Engineering, Assistant Professor
 ○ 2020 - 현재  : School of Earth Sciences and Environmental 
Engineering, Associate Professor
4. 전문 분야 정보
 ○ Mass Spectrometry
 ○ Omics
 ○ Environmental Analytical Chemistry
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 ○ Biomolecular Turnover
5연구지원정보  
 ○ 2020 - 2022 : 한국환경산업기술원 생활화학제품 안전관리 
기술개발사업 (KEITI:2020002960003)
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송우영[제1저자] 이력사항
1. 인적사항                                          
 ○ 소 속 : 광주과학기술원         
 ○ 전 화 : 062-715-3678
 ○ e-mail : gistswy1001@gmail.com
2. 학력
 ○ 2014 : B.S, Gwangju Institute of Science and Technology 
(Chemistry)
 ○ 2017 : M.S, Gwangju Institute of Science and Technology 
(Biology)
 ○ 2022 : Ph.D, Gwangju Institute of Science and Technology 
(Earth Sciences & Environmental Engineering)
3. 경력사항
 ○ 2011 - 현재  : Gwangju Institute of Science and Technology
4. 전문 분야 정보
 ○ Mass Spectrometry
 ○ Environmental Analytical Chemistry
5연구지원정보  
 ○ 2020 - 2022 : 한국환경산업기술원 생활화학제품 안전관리 
기술개발사업 (KEITI:2020002960003)