• 환경위생공학
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• 제12권3호
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• pp.139-147
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• 1997

펄프폐수 내에 존재하는 대표적인 수지 구성성분의 일종인 wood resin 화합물이 메탄생성균에 미치는 독성을 평가하기 위한 회분식 독성실험을 수행하였다. 수지는 극성용매로 추출가능한 몇몇 wood 구성성분의 혼합물로서 수지의 주요 구성성분은 긴 사슬 휘발성유기산, terpenes, resin acids, 리그난과 극성 페놀류들이다. 메탄생성균의 독성실험은 $30^{\circ}C$에서 표준회분식 실험방법을 채택하였고 식종물질로서는 입상슬러지를 사용하였다. 극성페놀의 한 종류인 4-hydroxystilbene가 가장 높은 독성을 나타내었으며, 50% 저해를 일으키는 농도는 $20mg/\ell$이었다. Resin acid와 휘발성 terpene 역시 메탄생성균에 독성을 나타내었으며, 50% 독성을 일으키는 농도는 $43{\;}~{\;}330mg/\ell$이었다. 반면에 triterpenes은 1,000 to $1,300{\;}mg/\ell$의 상대적으로 높은 농도에서도 메탄생성균에 독성을 일으키지 않았다. 따라서 wood resin의 구성성분이 몇몇 펄프폐수의 혐기성 처리에 있어서 독성을 일으키는 주요물질이었다.

• 환경위생공학
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• 제13권1호
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• pp.32-43
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• 1998

혐기성대상과정중 메탄생성균(methanogenic bacteria)에 의한 메탄생성시 주요 기질인 아세트산 (acetic acid)을 분해할 경우에 여러 가지 복합기질 중 아미노산 첨가에 의한 분해속도증가에 미치는 영향과 투입한 아미노산이 미생물에 의하여 생체량으로 합성되는 정도를 고찰하였다. 실험결과 메탄생성균은 glycine, serine, threonine, aspartic acid, trytophan 등의 혐기성미생물의 생체량합성에 필요한 물질을 투입할 경우에 아세트산의 분해속도가 증가하였으며, 여러 가지 아미노산을 혼합하여 주입한 결과 분해속도가 17% 향상되었다. 한편, 메탄생성균의 lysing에 의하여 생성된 유기물은 메탄이나 이산화탄소의 최종산물로 전환되기보다는 새로운 메탄생성균의 생체량을 형성하는데 직접 이용되었으며, 아세트산의 분해속도를 52% 증가시켰다. 단순기질(sole substrate)과 복합기질(complex substrate)의 분해는 미생물의 생체량합성에 필요한 여러 가지 중간대사산물간의 상호자극효과에 의하여 복합기질이 용이한 것으로 나타났으며, 유입기질내 활성이 강한 슬러지의 농도는 혐기성처리에 매우 중요한 부분을 차지하였다.

• 한국환경보건학회지
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• 제24권1호
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• pp.70-79
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• 1998

본 실험의 목적은 다양한 펄프제조 조건과 여러 형태의 리그노 셀루로우스 성분이 펄프폐수의 혐기성 생분해에 미치는 영향을 규명하는 것이다. 실험에 사용된 폐수는 일반적으로 펄프 제조시에 발생되는 폐수를 대상으로 하였으며, 펄프제조 조건은 TMP공정과 소다 펄프공정을 적용하였다. 혐기성 생분해 가능성 시험 및 독성실험은 $35\pm 2\circ$C의 중온상태에서 입상슬러지를 식종물질로 사용한 회분식 반응조를 이용하였다. TMP공정의 배출되는 폐수는 산으로의 전환율이 총 COD기준으로 68-87%로 매우 높은 혐기성 생분해 가능성을 보였다. 그리고 TMP공정폐수는 일반적으로 제지폐수 처리시 독성농도라고 알려진 농도에서도 메탄생성균에 독성을 주지 않았고, 또한 COD 10g/l의 농도에서도 처리에 저해가 일어나지 않았다. 반면에, 알카리성 상태에서 준비된 펄프폐수의 경우는 생분해성이 매우 낮아서 대략 50%정도의 산전환율을 보였으며, 메탄생성균에 상당한 저해를 주었다. 메턴생성균의 활성도에 50%저해를 주는 농도는 2.1~5.4 gCOD/l였다. 알카리성 펄프폐수의 독성에 대한 추가 실험결과 펄프내 wood resin이 산이나 중성 pH부근에서는 잘 용해가 되지 않고 알카리성 상태에서 쉽게 용해되어 메탄생성균에 저해를 나타내는 것으로 밝혀졌다. 따라서 펄프제조시 나무성분이 알카리성분과 접촉할 경우 후속하는 혐기성 처리공정의 메탄생성균에 심각한 저해를 줄 수 있다.

• KSBB Journal
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• 제20권6호
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• pp.431-437
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• 2005

1. 고온 CSTR은 비교적 짧은 start-up 기간과 높은 $H_2$ 수율을 나타내었다. $H_2$ 생산속도와 $H_2$ 수율의 안정화를 근거로 판단컨대 start-up 기간은 30일 이내이었으며, 최고 $H_2$ 수율은 2.4 mol $H_2/mol$ glucose이었다. 2. 비교적 긴 HRT와 침전조를 이용한 biomass의 재순환에도 불구하고, 유입 포도당의 농도가 낮아 biomass 농도는 다른 중온 반응기에서 보고된 것에 비해 낮은 편이었다. 3. 운전 초기에 $CH_4$이 발생하였으나 8일 이후부터는 pH를 1.0 이하로 유지하였더니 14일 이후로는 거의 검출되지 않는 것으로 봐서 메탄생성균이 식종균에 남아 있더라도 반응기 운전조건을 통해 $CH_4$ 발생을 억제할 수 있었다. 4. 식종 미생물과 반응기로부터 취한 시료의 DGGE band 패튼이 다른 것으로 보아 고온 CSTR 조건에서 식종된 미생물 군집의 조성이 변화하였음을 알 수 있었다. 5. DGGE 분석결과 초기 43일간의 운전기간 동안에 관찰된 미생물 군집조성은 동적인 변화를 나타내었다. 약 14일부터는 biogas 조성이 거의 일정하였으나 미생물 군집은 동적 변화를 나타내었다. F. gondwanens와 T. Thermoanaerobacterium과 계통발생학적으로 가장 연관이 있는 개체군들이 운전 21일과 41일째에 각각 우점으로 나타났다. 6. 본 연구에서 식종 슬러지를 열처리하는데 사용한 조건은 메탄생성균을 완전히 제거하는데 불충분하다는 것은 운전 초기에 $CH_4$이 biogas에서 검출되었고, 식종 슬러지와 반응기로부터 취한 시료에서 메탄생성균이 가지는 mcrA 유전자가 PCR로 증폭되었으므로 알 수 있었다. 7. 메탄생성균의 주요 목에 특이적인 primers를 사용하여 PCR을 실시한 결과 식종슬러지에 있는 메탄생성균들은 주로 Methanosarcinales와 Methanomicrobiales 목에 속하였으며, $CH_4$이 발생했던 때의 반응기에 있는 메탄생성균들은 주로 Methanobacteriales 목에 해당되는 것으로 나타났다.

• 한국환경농학회지
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• 제33권4호
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• pp.282-289
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• 2014

담수 토양인 논토양과 습지 토양에 킬레이팅 에이전트 EDTA를 처리하고 실내시험을 실시한 결과, 두 토양 모두에서 메탄 생산량이 확연히 감소함을 알 수 있었다. EDTA 처리량을 증가시킴에 따라 토양수 내 니켈이 증가하였으며 메탄생성균의 활성은 저감되었다. 메탄생성균의 활성이 저감됨에 따라 메탄 생산량은 현저히 감소하였으며 메탄생성균의 활성과 메탄생성량은 상당히 유의한 상관관계를 지니고 있었다. 이러한 메탄 저감 효과는 EDTA처리에 따라 coenzyme F430의 Ni이 EDTA와 킬레이팅 화합물을 형성함에 따라 분자크기가 증대하게 됨으로서 methyl coenzyme M reductase (MCR)에 의한 메탄을 생성하는 반응을 억제 시키는 것이 원인으로 판단된다. 결론적으로 담수토양에서 EDTA처리에 의해 니켈은 메탄생성균 체내로의 흡수가 억제되었고 이러한 니켈의 흡수저해는 메탄생성균의 활성을 억제시켜 토양으로부터 메탄 생산성량을 저감시킨 것으로 확인되었다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 추계학술발표대회 및 bio-venture fair
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• pp.532-535
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• 2000

고분자 담채 PE에 대한 미생물의 초기부착 현상과 그 형태를 광학현미경, SEM, 형광현미경을 이용하여 관찰하였는데 광학현미경 관찰에 의한 관찰에서 미생물의 초기부착은 거친 표면의 홈에서 시작한다는 것을 알 수 있었고 SEM 사진에 의해서는 미생물 형태를 정확히 파악할 수 없고 특히 메탄 형성 미생물의 존재를 규명하기 어려워 형광현미경을 이용하였다. 형광현미경에 의한 혐기성 부유슬러지와 담체에 부착된 미생물의 관찰 결과 메탄생성균을 확인할 수 있었고 초기 부착에 메탄생성균이 관여함을 알 수 있었다.

• 미생물학회지
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• 제52권2호
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• pp.157-165
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• 2016

침수된 논토양에서는 메탄생성균이 벼 줄기를 타고 올라오는 메탄을 생성하는 것으로 알려져 있고, 그래서 논토양은 대기 메탄의 인위적인 발생원 중 하나로 알려져 있다. 또한 (분뇨)거름을 사용하면 벼로부터 메탄 배출이 증가하는 것으로 연구 결과 알려져 있다. 어떠한 기작으로 (분뇨)거름이 메탄 배출을 증가시키는지 알아보기 위하여, 무기비료를 사용한 논토양(NPK)과 돈분뇨를 처리한 논토양(PIG)에서의 미생물의 메타게놈에 대해 비교분석을 수행하였다. 미생물군집 분류 분석 결과, 메탄생성균과 메탄영양균, 메틸영양균, 초산생성균(acetogen)이 NPK에서 보다 PIG에서 더 풍부하였다. 더욱이 BLAST 비교 분석 결과 탄수화물 대사 기능유전자가 PIG에 더 풍부하였다. 메탄 대사와 관련된 유전자 중에서 메틸-조효소-M-환원효소(mcrB/mcrD/mcrG)와 트리메틸아민-코리노이드 단백질 Co-메틸전달효소(mttB)가 PIG 시료에 더 풍부하였다. 그와는 상대적으로, 트리메틸아민 모노산소첨가효소(tmm)와 포스포세린/호모세린 인산전달효소(thrH) 같은 메탄 배출을 하향 조절하는 유전자는 NPK 시료에서 더 관찰되었다. 메탄영양과 관련된 유전자(pmoB/amoB/mxaJ)들 또한 PIG에서 더 풍부하게 발견되었다. 메탄 배출과 메탄 산화와 관련된 핵심 유전자들을 환경에서 확인함으로써, (분뇨)거름 사용에 의해 벼로부터 메탄 배출이 증가하는 기작에 대해 기초적인 정보를 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에 제시된 내용을 통해 돈분료거름을 처리한 논토양 내 미생물의 분자적 변이를 알 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제27권2호
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• pp.41-49
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• 2019

가축분뇨 유래 온실가스 배출량은 상당하며, 특히 저장 기간 중에 메탄을 포함한 상당량의 온실가스가 배출된다. 본 연구에서는 고형물 농도가 높은 우분의 저장 시 메탄 배출량 저감을 위해 낮은 온도 저장의 영향을 살펴보았다. 우분이 60일 저장되는 동안 배출된 최대 메탄의 양은 $35^{\circ}C$ 조건에서 $63.6{\pm}3.6kg\;CO_2\;eq./ton\;CM$으로 나타났으며 저장온도가 30, 25, 20, $15^{\circ}C$로 낮아질수록 각각 $51.6{\pm}1.8$, $24.1{\pm}4.4$, $14.9{\pm}0.5$, $3.7{\pm}0.1kg\;CO_2\;eq./ton\;CM$으로 감소하였다. 우분을 $35^{\circ}C$에서 저장하는 동안 30%의 COD가 감소하였지만 $15^{\circ}C$에서는 단 6%의 COD만이 감소되어 우분 내 유기물의 손실은 저장온도가 높을수록 증가하였다. 제거된 COD의 3~10%만이 메탄으로 전환이 되었으며 대부분은 호기 분해에 의해 진행된 것으로 사료된다. 우분의 주요 우점종으로는 Methanobrevibacter과 Methanolobus이 발견되었고 저장온도가 낮아질수록 저온 메탄생성균인 Methanolobus psychrophilus의 우점율(48%, $15^{\circ}C$)이 증가하였다. 수소를 이용한 SMA 실험 결과, 25, $15^{\circ}C$에서 저장한 메탄생성균의 지체기간은 10~11일, 최대 메탄생성속도는 22 mL/g VSS/d으로 $35^{\circ}C$에 저장한 경우(1일, 12~17 mL/g VSS/d)보다 지체기간은 증가하였지만 메탄생산속도는 높은 것으로 나타났다. 이런 결과로 미루어보아 저온저장은 메탄생성균에게 일시적인 저해는 줄 수 있지만, 적절한 조건이 주어지면 그 활성도는 다시 회복될 수 있음을 알 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제16권3호
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• pp.75-82
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• 2008

상향류 혐기성 슬러지 블랭킷 반응조을 이용한 프로피온산의 처리시 고농도 황산염의 영향을 조사하였다. 반응조의 평균 유기물 부하와 수리학적 체류시간은 $1.2kg \;COD/m^3{\cdot}d$와 1.6일로 유지하였다. 황산염이 없는 조건에서 UASB 반응조의 경우 95%의 COD 제거율을 보였으며 황산염이 $2,000mgSO_4^{2-}/L$로 존재하는 경우 용존 황화물의 영향으로 COD 제거율이 83%로 감소하였다. 메탄 생성균과 황산염 환원균의 경쟁관계를 평가하기 위하여 미생물의 상호작용에 관해 조사하였다. $COD/SO_4^{2-}$ 비가 1인 경우 이용 가능한 전자 수용체의 평균 58%가 메탄 생성균에 의해 이용되며 나머지가 황산염 환원균에 의해 사용되었다. 초산과 프로피온산을 기질로 이용한 비메탄 활성도의 경우 미생물이 기질에 적응함에 따라 증가하였다.

• 유기물자원화
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• 제20권2호
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• pp.66-75
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• 2012

본 연구에서는 폐기물매립지에서 매립가스 및 폐기물 안정화 촉진을 위한 메탄생성균 활성 침출수 재순환 공법의 효과를 평가하였다. 기존 매립공법(Lys-A), 침출수 재순환 공법(Lys-B), ASBR 전처리 후 침출수 재순환 공법(Lys-C, Lys-D)을 묘사하기 위해 4개의 모의매립조를 만들어 4년 이상 운영하였다. Lys-D는 전처리된 침출수의 재순환 양을 Lys-C의 2배로 하였다. 침출수 재순환 공법과 ASBR 전처리 후 침출수 재순환 공법의 경우 600일까지 메탄발생량이 증가하였으나 600일 이후에는 침출수 재순환이 메탄발생량 증가에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 나타났다. 이는 분해 가능한 유기물질이 부족할 경우 침출수의 재순환 효과가 없기 때문으로 판단된다. Lys-C와 Lys-D는 폐기물의 안정화촉진 뿐만 아니라 누적메탄수율도 가장 높은 것으로 나타났다. 누적메탄수율의 경우 Lys-C(35.51 mL $CH_4/g$ VS)와 Lys-D(36.12 mL $CH_4/g$ VS)는 Lys-A(28.37 mL $CH_4/g$ VS)와 Lys-B(30.07 mL $CH_4/g$ VS)보나 높게 나타났다. 침출수 재순환율이 동일한 Lys-B와 Lys-C의 경우 Lys-C의 COD 농도가 Lys-B보다 더욱 빠르게 감소하였다. 이는 메탄생성균 활성 침출수에 의해 저해물질의 희석뿐만 아니라 메탄생성균의 존재에 기인하는 것으로 사료된다. 따라서 ASBR 전처리 후 침출수 재순환 공법은 폐기물 안정화 및 매립가스 증대에 가장 적합한 것으로 판단된다.