• 대한환경공학회지
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• 제22권4호
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• pp.797-806
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• 2000

본 연구는 탄소원으로서 페놀과 공동기질로서 글루코스를 합유한 인공합성폐수를 만들어 실험실 규모의 UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket) - PBR(Packed Bed Reactor) 공정을 운전하면서 페놀의 유일한 탄소원으로서의 이용특성과 공동기질로서 글루코스를 주입한 경우의 이용특성, 미생물의 활성도 및 질소의 동시제거 가능성에 대한 연구를 수행하였다. 실험결과 페놀올 유일한 탄소원으로 주입한 경우 페놀유입농도 600 mg/L에서도 페놀제거율 99% 이상, SCOD 2100 mg/L 농도에서 제거율 93% 이상을 보였다. 조내 미생물의 량은(VSS) 약 20 g이었고 이때 미생물의 활성도는 $0.112g\;phenol/g\;VSS{\cdot}d$이었고 SCOD 제거율은 $0.351g\;SCOD/g\;VSS{\cdot}d$이며 가스발생율은 $0.115L/g\;VSS{\cdot}d$, 메탄가스의 함유율은 70%로 나타났다. 공동기질로 페놀파 글루코스를 주입한 경우 페놀유입농도 760 mg/L하에서 페놀제거율 98% 이상, SCOD 4300 mg/L 농도에서 제거율 90% 이상을 보였다. 조내 미생물의 량은(VSS) 약 20 g이었고 이때 미생물의 활성도는 $0.135g\;phenol/g\;VSS{\cdot}d$이었고 SCOD 제거율은 $0.696g\;SCOD/g\;VSS{\cdot}d$이며 가스발생율은 $0.257L/g\;VSS{\cdot}d$. 메탄가스의 함유율은 70%로 나타났다. 회분실험결과 페놀농도 1600 mg/L 이상의 농도에서 활성의 저해를 받았으며 메탄화반응과 탈질반응이 동시에 일어나는 것으로 관찰되었다. 질산화는 수리학적 체류시간 24시간으로 하여 암모니아성 질소 $0.038kg\;NH_4-N/m^3-media{\cdot}d$ 부하조건과 유입수내 페놀농도 10~12 mg/L, SCOD 200~500 mg/L 조건하에서 저해를 받지 않고 90% 이상의 질산화율을 보였고 페놀의 제거효율은 98% 이상을 보였다.

• 유기물자원화
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• 제31권4호
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• pp.41-49
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• 2023

본 연구는 주입 기질 농도에 따른 미생물전기분해전지 (Microbial electrolysis cell, MEC)의 운전성능을 조사하였다. 주입 기질 농도에 따른 MEC의 운전 성능을 비교하기 위해 6 개의 실험실 규모 MEC를 2, 4, 6 g/L Sodium acetate 조건으로 순서대로 주입 농도를 증가시켜 운전하였다. 전류밀도, 수소 생산량, SCOD 제거율을 분석하였고, 에너지 효율, cathodic hydrogen recovery를 계산하여 주입 기질 농도 별 MEC의 운전성능을 비교하였다. 체적 전류밀도는 4 g/L 조건에서 76.3 A/m³였고, 6 g/L로 주입 농도를 증가시켰을 때 19.0 A/m³로 4 g/L 주입 조건에 비해 75% 감소하였다. 수소 생산량은 4 g/L 주입 조건이 47.3 ± 16.8 mL로 가장 높았으나 수소 수율은 2 g/L 주입 조건이 1.1 L H₂/g COD_in로 가장 높았다. 에너지 효율 역시 2 g/L 조건에서 가장 높았고, 6 g/L 조건에서 가장 낮은 결과를 보여주었다. 최대 전기에너지 효율은 76.4%였으며, 2 g/L 조건에서 최대 전체에너지 효율은 39.7%였다. 그러나 기질 농도가 6 g/L로 증가하였을 때, 성능이 급격히 감소하였다. Cathodic hydrogen recovery 역시 에너지 효율과 유사한 경향을 보였으며, 가장 낮은 농도 조건에서 가장 높은 성능을 보여주었다. 따라서 MEC 운전에 있어서 SCOD 제거율뿐만 아니라 에너지 효율 등을 고려한 최적 운전을 위해서는 낮은 주입 농도 조건에서 운전하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권8호
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• pp.747-753
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• 2010

본 연구는 바이오필터의 기질분해특성을 파악하기 위하여 휘발성유기화합물을 대상으로 임계부하량과 기질특성의 상관관계를 분석하였고, 탄소물질수지를 이용한 생물반응의 양론적 해석을 수행하였다. 반응기에 공급된 기질은 단일물질이며, toluene, styrene, MEK, MIBK를 선정하였다. 바이오필터의 기질임계부하량은 toluene은 $46.9\;g/m^3{\cdot}hr$, styrene은 $25.8\;g/m^3{\cdot}hr$, MEK는 $96.3\;g/m^3{\cdot}hr$, MIBK는 $66.5\;g/m^3{\cdot}hr$이었으며, 임계부하량은 옥탄올-물 분배계수(KOW)와 높은 상관관계를 보였다. 또한 기질부하량이 증가할수록 물질수지 중 $CO_2$에 의한 탄소회수율은 낮아졌고, 바이오매스에 의한 탄소회수율은 높아지는 경향을 보였다. 생물양론적 해석을 통하여 추정된 biomass yield (g biomass/g substrate)는 기질부하량이 증가할수록 커졌으며, toluene은 0.31~0.57, styrene은 0.29~0.57, MEK는 0.08~0.56, MIBK는 0.14~0.53의 변화폭을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권6호
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• pp.678-683
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• 2007

휘발성 유기화합물(VOCs)을 제거하기 위해 고안된 미생물 반응기에서 TDB-4로 명명된 톨루엔 분해 세균을 분리하였다. 16S rRNA 유전자 분석을 통하여 TDB-4는 Pseudomonas 속에 속하는 것으로 판명되었다. 이 세균에 의한 톨루엔 분해 특성을 관찰하기 위하여 세균의 농도와 기질인 톨루엔 농도를 변화시키면서 톨루엔의 분해도를 측정하였다. 낮은 농도인 $10{\mu}mole$의 톨루엔을 기질로 공급하였을 때 보다 $50{\mu}mole$의 톨루엔을 주었을 때 세균 성장과 톨루엔 분해 속도가 높았다. 하지만, $100{\mu}mole$의 톨루엔을 공급한 시료에서는 낮은 농도의 시료보다 세균 성장과 분해속도가 낮은 것으로 관찰되었다. 이러한 결과는 높은 톨루엔 농도에서 TDB-4의 성장 및 톨루엔 분해도가 저해받는 것을 의미한다. 다른 VOC에 대한 TDB-4의 분해능을 관찰한 결과, styrene, benzene 및 xylene의 분해능이 뛰어난 것으로 나타났다. 이러한 실험결과는 VOC를 제거하기 위해 고안된 미생물 반응기의 성능을 향상시키기 위한 운전조건의 최적화에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권6호
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• pp.45-52
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• 2009

나프탈렌 분해균주인 Pseudomonas aeruginosa CZ6을 오염된 토양에서 분리하였으며 분리된 균주는 결정상태의 나프탈렌에 부착하고 그 주변에 extracellular polymeric substance를 분비하는 특성을 가졌다. LB, YM과 MSM 배지를 사용하여 배지의 종류에 따른 biofilm 생성량을 측정한 결과, LB 배지에서 biofilm이 가장 많이 생성되는 것으로 나타났다. 나프탈렌을 기질로 한 배양조건에서 균주는 기질의 농도 영향을 크게 받지 않고 0.10% 기질, 150 rpm 조건에서 최적 배양조건은 $30^{\circ}C$, pH 7로 나타났다. 두 가지 토양에서 배지의 종류에 따른 나프탈렌의 분해특성을 관찰한 결과 초기에는 MSM 배지에서 나프탈렌이 가장 많이 분해가 되었다. 그러나 생물이용성이 제한을 받는 조건에서 LB 배지의 나프탈렌이 가장 빨리 제거가 되었다. 이런 결과는 biofilm의 형성과 extracellular polymeric substance 생성이 토양에 흡착된 잔류 나프탈렌의 생물학적 이용성을 향상시키기 때문인 것으로 사료된다.

• KSBB Journal
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• 제6권2호
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• pp.115-121
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• 1991

본 연구의 목적은 생물막 유동층 반응기내에서 높은 유기물 부하를 처리하는데 있어 지지체에 부착된 미생울의 특성과 유기물의 처리효율을 조사하는데 있다. 실험은 글루코오즈를 주 기질로 한 합성폐수를 이용하여, 상향유속은 0.47cm / sec, 체류시간을 5시간, 운전 온도는 $22{\pm}1{\circ}C$, pH는 $7{\pm}0.1$로 일정하게 하고 유기물 부하를 $10kgCOD\;/\;{\textrm{m}^3}$.day에서 $80kgCOD\;/\;{\textrm{m}^3}$.day로 증가시켰을 때, 각각 95%, 73%의 높은 COD 처리효율을 얻었다. 고정 생물막 반응기에 사용된 Andrew의 유기물 제거율 모델을 본 생물막 유동층 반응기에 적용시켜본 결과, 실제 유기물 제거율과 예측한 유기물 제거율은 85% 정도로 일치하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제18권6호
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• pp.450-457
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• 1986

대두(大豆)중에 존재하는 장내(腸內) 가스발생인자(發生因子)(flatulence factor)인 raffinose와 stachyose의 제거(除去)에 효소제(酵素劑)를 이용하기 위한 기초연구로서, 시판효소제(市販酵素劑)에 대한 ${\alpha}-Galactosidase$의 활성도(活性度)를 비교하고 그의 효소적(酵素的) 특성(特性)을 조사하였다. 시판(市販)되는 6종의 효소제(酵素劑)중 Aspergillus niger에서 얻은 pectinase 제제가 가장 강력하였다. 선정된 효소제(酵素劑)의 특성(特性)을 조사한 결과 작용최적(作用最適) pH는 4.0-4.5, 안정도최적(安定度最適) pH는 4-5, 작용최적(作用最適) 온도는 $45^{\circ}C$였다. 합성기질(合成基質)인 $p{\cdot}nitropheyl-{\alpha}-D{\cdot}galactoside$에 대한 Michaelis constant(Km)는 2.08mM, 최대반응속도(最大反應速度)(Vmax)는 435 ${\mid}{\mu}{\mid}$moles substrate/minute/g enzyme preparation 이었으며 조해제(阻害劑)의 실험 결과 SH기(基)를 필수로 하는 효소(酵素)로 밝혀졌다. 본(本) 효소제(酵素劑)는 3가지 기질(基質)인 raffinose, sucrose, $p-nitrophenyl-{\alpha}-D{\cdot}galactoside$를 거의 완전하게 가수분해(加水分解)하였으며, raffinose와 stachyose의 분해(分解)과정을 thin-layer chromatography로 조사한 결과 단당류의 Spot만이 나타났다. 따라서 대두식품(大豆食品)중의 장내(腸內) 가스발생인자(發生因子)는 ${\alpha}-Galactosidase$ 역가(力價)를 가지는 효소제(酵素劑)의 이용에 의하여 쉽게 제거될 수 있을 것이다.

• 멤브레인
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• 제8권3호
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• pp.117-129
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• 1998

경유자동차에 의한 오염물질의 배출은 주로 입자상물질과 NO$_x$가 문제시되고 있는데 특히 입자상물질은 각종 호흡기질환의 원인 등으로 간주되어 이의 규제가 국내외적으로 강화되고 있다. 본 고에서는 이러한 입자상 물질을 제거하기 위하여 사용되는 각종 필터의 특성 및 제조방법에 대하여 알아보고자 하였다. 이를 위하여 먼저 경유자동차에서 발생하는 오염물질 및 이의 규제현황에 대하여 다루었으며 각종 후처리장치의 종류 및 개발현황에 대하여 언급하였다. 다음으로 가장 일반적으로 사용되어지는 필터인 세라믹 하니컴 필터를 중심으로 하여 원료 및 소재, 제조방법 그리고 열팽창계수의 조절 등에 대하여 논하였다.

• 생명과학회지
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• 제20권11호
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• pp.1582-1588
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• 2010

전 연구에서 해양세균 Streptomyces sp. M3의 새로운 alginate 분해효소를 signal peptide가 제거된 상태로 클로닝하고 E. coli BL21 (DE3) 균에 형질전환시켰다. 본 연구에서는 배양할 때 IPTG를 첨가하여 M3 alginate 분해효소 단백질을 과발현시키고 Ni-Sepharose 친화력 chromatography로 정제하여 생화학적 성질을 조사하였다. 기질특이성을 시험하기 위한 235 nm에서의 흡광도와 TLC 분석 결과로부터 M3 alginate 분해효소가 polyG block에 기질특이성을 나타냄을 알 수 있었다. M3 분해효소를 기질과 10분 동안 반응시켰을 때, 최적 pH 및 최적온도는 pH 9 및 $60^{\circ}C$이었다. 1 mM $Ca^{++}$ 및 $Mn^{++}$은 alginate 분해활성을 2배 증가시킨 반면 $Hg^{++}$ 및 $Zn^{++}$는 분해활성을 완전히 저해하였다. $Mg^{++}$, $Co^{++}$, $Na^+$, $K^+$, 및 $Ba^{++}$은 M3 alginate 분해효소의 활성에 거의 영향을 미치지 않았다.

• 자원환경지질
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• 제43권6호
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• pp.555-564
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• 2010

유류 및 중금속 오염 토양으로부터 분리한 토착 미생물인 Bacillus sp, B1 사균(dead biomass)과 polysulfone + DMF(N,N-dimethylformamide) 용액을 혼합하여 제조한 비드(지름 2mm 이하)형 미생물 담체를 이용하여 중급속 오염 지하수를 정화하는 배치실험을 실시하였으며, 담체에 흡착된 중금속의 특성과 구조를 분석하여 미생물 담체에 의한 중금속 제거 기작을 규명하였다. 담체 내 Bacillus sp. B1 사균 비율을 달리하여 제조한 담체들을 이용하여 오염수로부터 납 제거효율을 규명함으로써 미생물 담체 제조에 사용되는 최적의 사균 농도(%)를 결정하였으며, 오염수에 대하여 첨가하는 미생물 담체의 농도변화에 따른 중금속 제거효율을 규명하는 실험을 실시하여 최적의 중금속 제거효율을 가지는 오염수 내 담체 첨가량(농도; g/L)을 결정하였다. 담체 내 사균 농도가 0%(유기중합체로만 형성)와 1%인 경우 제조된 담체의 납 제거효율이 3% 미만으로 polysulfone + DMF 만으로 이루어진 담체는 중금속 제거효과가 거의 없으며, 담체 내 미생물 기질 부분에 의해 대부분의 중금속이 제거되는 것으로 나타났다. 실험 결과 미생물 담체 비용과 제거효율을 고려하면 사균 5%를 혼합하여 제조한 미생물 담체를 2g/50mL 농도로 오염수에 주입하는 것이 가장 효과적인 것으로 밝혀졌다. 담체와 오염수의 반응(흡착)시간에 따른 납과 구리의 제거 반응 실험 결과 두 시간 이내에 평형상태에 도달하여, 현장에서 다량의 중금속 오염 지하수를 짧은 시간(수 시간 이내)에 처리할 수 있을 것으로 판단되었다. 미생물 담체의 중금속 제거효율은 넓은 pH 범위에서 높게 나타났으며, 특히 pH 2-3인 경우 제거효율이 최대로 나타나 pH가 낮은 침출수, 산성폐수의 중금속 처리에도 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 오염수의 중금속(Pb, Cu, Cd) 초기 농도변화에 따른 미생물 담체의 제거율 실험 결과 납, 구리, 카드뮴의 경우 10mg/L 이하의 농도를 가지는 오염수에서 80% 이상의 제거 효율을 나타내어, 대부분의 국내 오염 지하수의 중금속 농도가 이보다 낮은 것을 감안할 때 본 실험에서 사용된 조건을 적용하여 미생물 담체를 이용하는 경우 다량의 중금속 오염 지하수를 효과적으로 제거할 수 있을 것으로 판단되었다. 미생물 담체를 이용한 납 제거 배치 실험 전/후 미생물 담체(bead)의 내/외부 구조를 SEM/EDS 및 TEM으로 분석한 결과 담체 내/외부 모두 다양한 크기의 다공질로 형성되어 있었으며, 외부 표면뿐 아니라 내부 면까지 납이 다량 흡착되어있는 것으로 나타나 본 실험에서 제조한 미생물 담체가 외부 표면 흡착에만 제한되었던 기존의 polysulfone 담체보다 중금속 제거 능력이 뛰어난 것으로 밝혀졌다. 미생물 담체에 형성된 납의 구조를 분석한 결과 담체의 주된 중금속 제거기작은 담체 내/외부 표면(특히 사균 기질과 polysulfone 물질 경계부)에 의한 다양한 형태의 흡착이었다.