• Journal of Wetlands Research
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• v.20 no.2
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• pp.116-123
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• 2018

The objective of this study was to examine effects of stand age on soil $CO_2$ efflux in plantation Pinus koraiensis, and to elucidate what extent plant (fine) root and soil microbial biomass contribute to the whole soil $CO_2$ efflux. In three age classes (20-yr-old. 40-yr-old, 70-yr-old) of plantation Pinus koraiensis, in-situ soil respiration, plant fine root biomass and soil microbial biomass were measured from April to November in 2004. Regardless of stand age, soil temperature and soil $CO_2$ efflux increased until July then slowly decreased. Soil respiration was higher in 70-yr-old stand than in 20- and 40-yr stands. Fine root biomass and soil microbial biomass was also higher in 70-yr-old stand. Root exclusion decreased soil respiration in 40-yr stand, but not in 70-yr stand. Soil microbial biomass was higher in 70-yr stand, but there was no monthly variation between July and November. The results suggest that soil respiration may increase as plant stand ages and microbial contribution could play more roles in older stands.

• Korean Journal of Microbiology
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• v.27 no.2
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• pp.130-138
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• 1989

Microbiological parameters such as bacterial biovolume and biomass in Soyang Reservoir was statistically analyzed with the physico-chemical enviromental factors. Analysis of correlation and multiple regression showed that temperature affects most of microbiological parameters. Variations of total bacterial number, total bacterial biovolume and saprophyte number were highly correlatd with the concentrations of chlorophyll a and pheophytin a. Bacterial production by the $^{3}H$-thymidine incorporation rate was largely affected by Seston. It suggests that microbiological factors such as bacterial biovolume and bacterial biomass were controled by the concentration of seston and distribution of phytoplankton which acts as carbon and energy source for the bacterial community in the water column of Soyang Reservoir.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.09a
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• pp.266-268
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• 2004

대부분의 유기물은 토양의 특성에 따라 그 흡착 및 탈착 양상이 다르며 이는 오염물질의 토양에서의 지속성 및 이동성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 대표적인 유기오염물인 PAH(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon)에 대하여 흡착 및 탈착과 오염물질의 미생물 분해 등을 통한 제거 기작과의 연관성을 연구하고자 한다. PAH의 이론적인 미생물분해반응식은 열역학적 이론을 바탕으로 하는 반쪽반응방법을 사용하여 예측할 수 있다. 오염물과 토양의 특성에 따른 흡착 및 탈착 양상을 파악하고, 앞에서 구한 미생물 분해반응식을 이용하여 이론적 분해량을 예측하면 오염물의 생물학적 이용성과 노출량을 결정할 수 있다 이를 위하여 본 연구에서는 토양의 여러 특성을 분석한 후, PAH의 미생물 분해량 및 분해율을 측정하고자 한다. 실험을 통하여 실제 토양에서 측정된 PAH 분해량과 위의 이론적 분해량 예측 결과 사이의 관계를 토양의 특성을 이용하여 설명할 수 있으며 나아가 오염물질의 생물학적이용성에 관하여 개략적으로 일반화된 예측 모형을 얻을 수 있을 것이다. 본 연구를 통하여 토양과 유기오염물질, 미생물간의 상호 작용에 대한 이해를 높이고 보다 실질적인 유기오염물의 생물학적 이용성을 예측할 수 있는 방안을 마련할 수 있을 것이다.

• Journal of environmental and Sanitary engineering
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• v.14 no.1
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• pp.103-115
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• 1999

생물학적 처리공정내 미생물은 물리화학적, 생태학적으로 처리공정의 운전조건과 유입하·폐수 특성에 따라 존재량 및 반응조내 존재하는 우점종이 달라진다. 특히,폐수의 생물학적 처리시 유입수내 존재하는 독성 및 저해물질은 생물반응조내 존재하는 미생물의 양을 감소시키거나 미생물의 종류를 단순화시키거나 환경조건 및 폐수 특성변화에 능동적으로 대처할 수 있는 능력을 감소시킨다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위한 방안으로 생물능력향상(bio-augmentation)이 필요하며, 여러 가지 방법으로 생물능력향상을 이룰 수 있다. 본 연구에서는 생물능력향상을 위하여 기존의 효소활성이 강한 미생물군을 투입함으로써 처리효율향상에 미치는 영향 및 제한성을 고찰하였다. 처리효율 향상을 위해서는 생존성, 폐수에 대한 순응기간 및 미생물의 체류가 매우 중요하였으며, 특히 누입된 미생물군이 처리효율을 향상시키기 위해서는 일정기간 이상의 순응기간이 필요하였다. 한편, 토착미생물군인 UB-1의 경우 기존 생물능력향상 미생물군과 거의 동일한 처리효율을 나타내고 있으며, 사전에 순양기간을 거친 UB-2의 경우도 기존 생물능력향상 미생물군과 비슷한 처리효율을 보였다. 따라서 본 결과로 볼 때 생물능력향상 미생물군 투입에 의한 처리효율의 향상은 크지 않으며, 하·폐수의 생물학적 처리공정에 적요하는데는 다소 제한성이 있은 것으로 판단되었다.

• The Microorganisms and Industry
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• v.20 no.2
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• pp.26-32
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• 1994

생물학적 폐수처리란 유기물을 함유한 폐수를 처리하기 위하여 물의 자정작용을 부분적으로 이용하여 인공적으로 효율을 높인 방법을 말한다. 이런 생물학적 처리가 물리화학적인 처리법보다 경제적인 경우는 대개 용존 유기물의 농도가 수천 ppm미만으로 (대개 수백 ppm) 묽은 경우이다. 생물학적 처리는 물리화학적 처리법에 비해 초기투자비가 큰 반면 운전비가 적고 2차 오염물질의 발생도 적은 편이다. 1992년 현재 국내의 폐수처리장의수는 약 25,000개이고 이중 생물학적 폐수처리장이 설치된 곳은 약 2,400여곳으로 대개 일일 배출량이 50톤 이상인 곳이다. 총 배출량은 약 800만톤/일이며 톤당 처리비를 평균 400원 정도로 가정한다면 년간 1조 1천억원이 폐수처리를 위해 쓰여지고 있음을 추정할 수 있다. 폐수처리설비는 최근 매년 15% 이상의 증가를 보여왔으며 배출수 기준이 강화됨에 따라 실질적인 운전비는 더욱 커지고 있는 추세이다. 따라서 이러한 폐수처리설비의 핵심인 생물학적 처리공정의 효율을 증대하는 것이 중요하며 이에 생물공학의 적극적인 활용이 요청되고 있는 것이다. 여기서는 폐수처리에 쓰이는 생물반응기의 현황을 고찰하고 향후 해결해야 할 방향을 살펴보고자 한다.

• Bioindustry News
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• v.21 no.2
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• pp.12-14
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• 2008

• Economic and Environmental Geology
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• v.42 no.5
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• pp.427-434
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• 2009

Indigenous bacterium which shows a tolerance to high metal toxicity was isolated from soil concomitantly contaminated with oil and heavy metals. The characteristics of the bacterium for Pb and Cd biosorption was investigated under the various experimental conditions such as bacterial growth phase, the initial metal concentration, the input biomass amount, temperature and pH. The Langmuir adsorption isotherm modeling was described to know the capacity and intensity of biosorption. The low initial concentration of heavy metals and high biomass has a maximum heavy metal removal efficiency, but biosorption capacity of Pb and Cd has different values. Biosorption efficiency was highest in the end of the microbial growth stage and under pH 5~9 condition, but was less affected by temperature variation of 25~$35^{\circ}C$. The maximum biosorption capacity for Pb and Cd was 62.11 and 192.31 mg/g, respectively and each $R^2$ was calculated as 0.71 and 0.98 by applying Langmuir isothermal adsorption equation. Biosorption for Cd was considered as monomolecular adsorption to single layer on the surface of cells, whereas biosorption for Pb was considered as accumulation process into the cell by the microbial metabolism and precipitation reaction with anion of bacteria.

• Korean Journal of Environment and Ecology
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• v.26 no.5
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• pp.780-786
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• 2012

A trenching method was used to determine the contribution of root respiration to soil respiration in Quercus acutissima forest in the vicinity of Gongju, Chungnam Province, Korea. $CO_2$ efflux in soil respiration plot($R_{control}$, $R_c$) and microblal respiration plot($R_{trenched}$, $R_t$) in Q. acutissima forest were measured from June 2011 to May 2012 by using IRGA soil respiration analyzer. Seasonal $CO_2$ efflux in $R_c$ and $R_t$ were higher in summer season than in winter season. In August, maximun $CO_2$ efflux in $R_c$ and $R_t$ was 1.345 and 0.897 g $CO_2\;m^{-2}\;hr^{-1}$, respectively. $CO_2$ efflux in $R_t$ was lower by 33.31% than that in $R_c$(P<0.05). In January, $CO_2$ efflux in $R_c$ and $R_t$ was 0.097 and 0.032g $CO_2\;m^{-2}\;hr^{-1}$, respectively. $CO_2$ efflux in $R_t$ was lower by 67.01% than that in $R_c$(P<0.01). The amount of annual $CO_2$ efflux from $R_c$ and $R_t$ was 4.320, 2.834kg $CO_2\;m^{-2}\;yr^{-1}$, respectively. There was a significant correlations between soil temperatures and soil respiration. Contribution of root respiration to total soil respiration in this Q. acutissima forest was 34.40%.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.3B
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• pp.303-310
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• 2009

Natural zeolite is widely used as sorbents and bio-media materials because it is cheap as well as it has efficient porous structures and large cation exchange. In this study, the effect of metal cations $(Na^+,\;Ca^{2+},\;Mg^{2+},\;Al^{3+})$ adsorbed to natural zeolite on the microorganism attachment was investigated. Metal-modified zeolites (MMZ) were prepared with 0.01 M, 0.02 M and 0.1 M NaCl, $CaCl_2$, $MgCl_2$ and $AlCl_3$ solutions respectively, which concentrations were equivalent to 10%, 20% and 100% of cation exchange capacity (CEC) of natural zeolite. Pseudomonas putida was used as microorganism which was cultivated in Beef Extract Medium at $26^{\circ}C$. The microorganism attachment to MMZ was increased more than natural zeolite. The amount of bacterial adhesion to MMZ and natural zeolite were $Mg^{2+}>natural>Na^+>Al^{3+}>Ca^{2+}$ under 10% of CEC, $Mg^{2+}>Ca^{2+}>Al^{3+}>natural>Na^+$ under 20% of CEC and $Ca^{2+}>Mg^{2+}>natural>Al^{3+}>Na^+$ under 100% of CEC. Especially, Mg-modified zeolite (Mg-MZ) showed the highest amount of bacterial adhesion, which increased the microorganism attachment 60% higher than natural zeolite under 10% of CEC. However, the amount of bacterial adhesion was decreased as the concentration of metal cations modified to zeolite were increased, showing that the increased amounts were 60% under 10% of CEC, 50% under 20% of CEC and 10% under 100% of CEC in Mg-MZ. Additionally, the effect of $Mg^{2+}$ in solution on the bacterial adhesion was investigated in order to compare it with the effect of $Mg^{2+}$ adsorbed to zeolite. The maximum quantity of bacterial adhesion to Mg-MZ was not different from the amount of microorganism attachment to the natural zeolite when $Mg^{2+}$ solution was added.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 2000.04a
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• pp.51-52
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• 2000

생물공정의 운전에 있어서 적절한 공정변수가 부족한 경우가 많다. 이것은 멸균과정을 견딜 수 있는 신뢰성 높은 센서가 부족하기 때문이다[1]. 생물공정에 주로 사용되는 센서로서는 온도, pH, D.O., rpm, viscosoty 등이 있으나 이 센서들은 배양액의 물리적 혹은 화학적 상태를 측정할 수 있는 경우가 대부분이다[2]. 미생물의 대사활동과 관련이 있는 공정 변수로는 배출가스의 성분을 측정하여 얻을 수 있는 Oxygen uptake rate, Carbon dioxide evolution rate 및 Respiratory quotient가 있으며 현재 생물공정의 운전에 사용되고 있다[3]. 그러나 반복적인 센서의 보정과 연결관의 잦은 청소 및 보수를 필요로 하여 제한적으로 사용되고있는 실정이다. 자동화된 습식분석장치, Gas chromatograph, High Performace Liquid Chromatograph 혹은 Mass spectrophtometry 등을 온라인 샘플 처리장치와 연결하여 발효조의 배양액의 성분을 온라인으로 분석하고 공정의 운전에 응용하는 사례가 많이 발표되었다[4-6]. 고가의 장비 및 운전의 번거러움이나 추가적인 인력이 필요하므로 역시 특별한 경우에만 사용되고 있다. 이외에도 여러 종류의 온라인 센서 및 바이오 센서등이 개발되어 사용되고 있으나 역시 그 사용범위는 특수한 영역에 한정되어있다. 이와 같이 새로운 센서를 개발하여 공정변수를 측정하려는 시도중의 하나가 소프트웨어 센서의 개발이다. 이 것은 공정상에서 발생하는 1차 공정변수를 이용하여 배양액의 상태 혹은 2차적인 공정 변수를 추측해내는 것이다. 대부분의 경우 기존의 공정 변수를 사용하므로 추가적인 비용이 들지 않고 소프트웨어의 형태로 구현되므로 센서의 보정과 설치 및 유지관리의 노력이 매우 적은 장점이 있다. 본 연구에서는 생물공정에서 자동제어 과정에서 발생하는 여러 가지 공정상의 제어 신호로부터 새로운 공정 변수를 얻어내고자 시도하였다. 대부분의 생물공정에서는 pH의 자동제어가 필수적인데 자동제어 과정에서 발생하는 pH 제어 신호 및 pH의 변화 응답신호를 이용하여 배지의 완충용량의 변화와 알칼리의 소비속도를 온라인으로 측정할 수 있었다. 여기에 인공지능망을 설계하여 균체의 량을 온라인으로 추정하는 방법을 개발하였다 [7].산업용 발효조의 운전 온도는 주로 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 항상 일정하게 조절된다. 따라서 냉각수의 냉각량을 측정하면 미생물의 배양시 발생하는 대사열량을 측정할 수 있게 된다. 본 연구에서는 실험실의 발효조를 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 자동온도 조절이 되도록 개조하고 여기에 냉각수의 유출입 지점에 온도센서를 부착하여 냉각수의 온도를 측정하고 냉각수의 공급량과 대기의 온도 등을 측정하여 대사열의 발생을 추정할 수 있었다. 동시에 이를 이용하여 유가배양시 기질을 공급하는 공정변수로 사용하였다 [8]. 생물학적인 폐수처리장치인 활성 슬러지법에서 미생물의 활성을 측정하는 방법은 아직 그다지 개발되어있지 않다. 본 연구에서는 슬러지의 주 구성원이 미생물인 점에 착안하여 침전시 슬러지층과 상등액의 온도차를 측정하여 대사열량의 발생량을 측정하고 슬러지의 활성을 측정할 수 있는 방법을 개발하였다.