• 한국습지학회지
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• 제20권2호
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• pp.116-123
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• 2018

산림생태계에서 대기로의 토양의 이동은 토양 호흡이라는 과정을 통해 이루어진다. 본 연구에서는 임령이 다른 잣나무림을 대상으로 생육기 동안의 토양 호흡값과 토양 내 뿌리의 양, 미생물 개체군 생물량을 측정하여, 토양호흡량이 임령에 따라 어떻게 다르며, 뿌리와 미생물 개체군이 얼마나 기여할 것인지 알아보고자 하였다. 토양 온도와 토양 호흡은 임령과는 상관없이 유사한 패턴을 보여 7월까지는 증가하고 이후 감소하였다. 산림의 임령이 높을수록 토양 호흡량이 대체적으로 높았다. 토양 내 뿌리와 미생물을 조사한 결과, 임령이 높을수록 토양 내 존재하는 지름 2 mm 이하인 세근의 양이 많았으며 토양 미생물 개체군의 생물량이 많았다. 토양에서 뿌리를 제거하였을 때 70년 숲은 변화가 없었으나, 40년 숲에서는 토양 호흡값이 감소하였다. 본 연구결과로 볼 때, 산림의 연령이 높아질수록 토양 호흡량이 커지며, 식물 뿌리와 특히 토양 미생물이 토양 호흡값에 많은 기여를 하고 있는 것으로 생각해 볼 수 있다.

• 미생물학회지
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• 제27권2호
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• pp.130-138
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• 1989

소양호에서 측정된 세균 체적, 세균 생물량 및 세균 생산량 등의 미생물학적인 요인의 변화에 미치는 물리화학적 환경요인의 영향을 통계학적 방법으로 분석을 하였다. 상관관계 분석과 중회귀 분석 결과 수온은 대부분의 미생물학적 요인에 폭넓은 영향을 미침을 알 수 있었다. 총 세균수, 세균 체적, 세균 생물 량 및 saprophyte 수외 변화는 엽록소 a와 pheophytin a의 존재와 높은 상관관계를, $^{3}H$-thymidine incorporation rate에 의해 측정된 세균 생산량은 seston의 농도에 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다. 소양호 수중생태계에서의 세균 체적 및 세균 생물량의 미생물학적 요인은 미생물 군집에게 탄소와 에너지원으로 작용하는 유기물질의 제공원인 식물성 플랑크톤의 분포와 seston의 농도에 의해 조절되고 있음을 시사하여 준다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 임시총회 및 추계학술발표회
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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.

• 환경위생공학
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• 제14권1호
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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.

• 미생물과산업
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• 제20권2호
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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.

• 한국미생물생명공학회소식지:생물산업
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• 제21권2호
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• pp.12-14
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• 2008

• 자원환경지질
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• 제42권5호
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• pp.427-434
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• 2009

유류 및 중금속으로 오염된 토양에서 Pb 및 Cd에 내성을 갖는 미생물을 분리하여 미생물 내 중금속 흡착 특성을 조사하였다. 분리한 토착미생물의 Pb 및 Cd의 흡착특성과 흡착에 영향을 미치는 요인 중에 생장단계, 중금속 농도, 생물량, pH, 온도에 따른 영향을 비교하였다. 또한 흡착등온식을 적용하여 중금속의 흡착용량과 흡착강도를 알아보았다. 낮은 중금속 초기 농도와 높은 생물량에서 높은 중금속 제거 효율을 가지며 중금속 마다 다른 흡착 효율을 보여 주었다. 흡착 효율은 미생물 생장 말기, pH 5~9 조건에서 최적의 효율을 나타내었으나, 25~$35^{\circ}C$에서 온도 변화에 따른 영향은 미미하였다. 생물흡착 과정을 Langmuir 등온 흡착식에 적용하면, 이론적 최대 흡착량은 Pb와 Cd에 대해서 각각 62.11과 192.31 mg/g로 나타났고, $R^2$가 0.71과 0.98로 계산되었다. Cd는 세포 표면의 단일 층에 단분자 흡착에 의한 생물흡착이 진행되었으나, Pb는 미생물 대사 작용을 통한 세포 내로의 축적 작용과 미생물 내 음이온과의 반응에 의한 침전물 형성작용 둥을 통하여 생물흡착이 진행된 것으로 판단된다.

• 한국환경생태학회지
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• 제26권5호
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• pp.780-786
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• 2012

공주 근교의 상수리나무림을 대상으로 단근처리 방법을 적용하여 토양호흡량에 대한 뿌리호흡량의 기여율을 파악하였다. 토양호흡구(control plot)와 미생물호흡구(trenched plot)를 설치하고 2011년 6월부터 2012년 5월까지 IRGA 토양호흡측정기를 사용하여 $CO_2$발생량을 측정하였다. $CO_2$발생량은 하절기에 증가한 후 동절기에 감소하는 경향을 보였다. 토양호흡구와 미생물호흡구의 $CO_2$발생량은 8월에 가장 높았으며, 이때 토양호흡구와 미생물호흡구의 $CO_2$발생량은 각각 1.345, 0.897g $CO_2\;m^{-2}\;hr^{-1}$로 토양호흡구에 비해 미생물호흡구에서 33.31% 낮게 나타났다(P<0.05). $CO_2$발생량은 1월에 가장 낮았으며, 이때 토양호흡구와 미생물호흡구에서 각각 0.097, 0.032g $CO_2\;m^{-2}\;hr^{-1}$로 토양호흡구에 비해 미생물호흡구에서 67.01% 낮게 나타났다(P<0.01). 연간 $CO_2$발생량은 토양호흡구와 미생물호흡구에서 각각 4.320, 2.834kg $CO_2\;m^{-2}\;yr^{-1}$로 나타났다. $CO_2$발생량은 토양호흡구와 미생물호흡구에서 토양온도와 높은 상관관계가 있었다. 토양호흡구와 미생물호흡구간의 $CO_2$발생량 차이로 추정한 뿌리호흡량은 토양호흡량 중 약 34.40%를 차지하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3B호
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• pp.303-310
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• 2009

천연 제올라이트는 효과적인 다공성 구조와 높은 양이온 교환능력을 가지고 있을 뿐 만 아니라 비교적 저렴한 가격으로 인하여 흡착제 및 생물막 담체 등으로 널리 사용되는 물질이다. 본 연구에서는 천연 제올라이트를 이용한 생물막 형성시 제올라이트에 흡착된 금속 양이온$(Na^+,\;Ca^{2+},\;Mg^{2+},\;Al^{3+})$이 미생물의 흡착량에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 검토하였다. 본 실험을 위하여 천연 제올라이트의 양이온 교환능력(cation exchange capacity; CEC)의 10%, 20%, 100%를 금속 양이온으로 치환하여 개질시킨 Metal-modified zeolite(MMZ)를 사용하였고 미생물은 Pseudomonas putida를 계대배양하여 사용하였다. 미생물 흡착실험 결과 MMZ로의 미생물의 흡착량이 천연 제올라이트로의 흡착량 보다 일반적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 즉, 10% CEC의 경우 미생물의 흡착량은 $Mg^{2+}>natural>Na^+>Al^{3+}>Ca^{2+}$, 20% CEC의 경우 $Mg^{2+}>Ca^{2+}>Al^{3+}>natural>Na^+$, 100%의 CEC의 경우 $Ca^{2+}>Mg^{2+}>natural>Al^{3+}>Na^+$의 흡착량을 나타내었다. 특히, 마그네슘으로 개질된 Mg-modified zeolite(Mg-MZ)의 경우 가장 높은 미생물 흡착량을 보였으며 10% CEC로 개질한 경우 천연 제올라이트보다 60% 이상 증가된 흡착량을 나타내었다. 그러나 제올라이트에 흡착된 양이온의 양이 증가할수록 미생물의 흡착량은 감소되는 경향을 나타내었는데, 즉, 10% CEC Mg-MZ의 경우 미생물의 흡착 증가량이 60% 이상이었으나 20% CEC의 경우 50%, 100% CEC의 경우 10%로 흡착 증가량이 감소되었다. 또한 제올라이트에 흡착된 $Mg^{2+}$와 수용액 상에 존재하는 $Mg^{2+}$가 미생물의 흡착량에 미치는 영향을 비교한 결과 제올라이트에 흡착될 수 있는 미생물의 최대흡착량은 큰 차이가 없는 것으로 조사되었다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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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.