• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.224-224
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• 2020

새롭게 개발된 미생물의 부산물인 바이오 폴리머는 토양의 강도를 높이고, 식물의 생장을 촉진시킨다. 본 연구에서는 실규모 수리 실험을 수행하여 바이오 폴리머를 이용한 호안 공법의 침식 저항 성능을 평가하였다. 실험을 위하여 다수의 호안 공법 시험체를 제작하였고, 이 시험체를 실 규모 실험수로에 설치하고 수리 실험을 통해 토양 손실과 이에 따른 한계 소류력을 결정하였다. 실험에는 일반 흙을 피복한 시험체, 바이오 폴리머와 혼합한 흙을 피복한 시험체, 식생매트와 바이오 폴리머 혼합토를 결합한 시험체 등이 사용되었다. 실험결과 재료나 식생의 활착도에 따른 차이는 있었으나 바이오 폴리머를 이용한 시험체의 침식 저항 성능이 바이오 폴리머를 이용하지 않은 시험체에 비해 높게 나타나는 것은 일관되게 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는 바이오 폴리머를 이용한 호안공법이 기존 호안 공법의 침식 저항성능을 향상 시킬 수 있음을 보여준다. 바이오 폴리머를 제방 호안 시공에 활용한다면 홍수로 인한 제방의 유실이나 파괴를 상당 부분 예방할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.270-270
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• 2019

미생물의 부산물인 바이오 폴리머와 혼합된 토양의 수리안정성이 증가하는 효과를 시험하기 위하여 안동 하천실증연구센터 실규모 수로에 물관리연구사업의 "친환경 신소재를 이용한 고강도 제방 기술 개발" 연구과제에서 개발 중인 바이오 폴리머와 혼합된 토양을 도포하여 시험구를 만들고 수리안정성에 관한 실험을 수행하였다. 실험에서는 바이오 폴리머와 마사토를 혼합하여 사용하였으며, 바이오 폴리머와 혼합된 토양은 도포 두께, 식생 유무 등에 따라 구분하였다. 실험은 물의 소류력과 토양손실과의 관계를 통하여 수리안정성을 평가하는 ASTM 시험법을 준용하여 진행하였고, 실험 결과를 통하여 새로 개발된 바이오 폴리머가 토양의 수리안정성을 증가 시키는 것을 확인 할 수 있었다. 특히 바이오 폴리머가 도포된 토양에 식생이 활착되었을 경우 강한 소류력이 발생하는 흐름에서도 토양 손실이 매우 적게 발생하였으며, 이를 통하여 개발된 바이오 폴리머의 성능을 일부 확인 할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.221-221
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• 2021

토양의 강도와 점성을 높여주는 바이오폴리머를 제방 호안에 도포하면 기존의 다른 호안 재료들과 마찬가지로 제방을 보호하는 것이 가능하다. 특히 바이오폴리머는 천연 토양과 혼합하여 사용하므로 다른 인공적인 호안재료들에 비해 생태적으로 유리하다. 하지만 바이오폴리머는 결합되어지는 토양의 점도, 공극률, 입도 등의 토양이 가지는 특성에 따라 성능이 변화하기 때문에 바이오폴리머를 이용한 혼한토를 제방 호안에 적용하기 위해서는 적절한 강도를 가지게 하는 토양을 선정해야 한다. 본 연구에서는 바이오폴리머를 마사토 및 황토 등과 결합하여 시험구를 설치하고 식생환경을 조성한 뒤 실규모 실험수로에서 수리 실험을 수행하여 바이오폴리머를 이용한 호안 공법의 침식 저항 성능을 평가하고 토양의 종류에 따라 성능을 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.22-22
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• 2022

점성질의 바이오폴리머를 토양과 혼합하면 흙 입자 사이에 유기막이 형성되고 이로 인해 흙의 결합력이 상승하여 흐르는 물속에서도 결합을 유지시킬 수 있게 된다. 이러한 바이오폴리머의 성질을 이용한다면 물과 접촉이 많은 제방의 강도를 보다 높일 수 있을 것이다. 국내 제방 중에는 지역에 따라 모래 성분이 많은 제방이 존재하며, 이러한 제방들은 홍수 시 파손이나 붕괴의 위험을 항상 지니고 있다. 본 연구에서는 이러한 국내 현황을 참고하여 제체로 사용하기에 적합하지 않은 조립질의 모래에서도 바이오폴리머를 활용할 수 있는지를 확인하고자 하였다. 이를 위하여 모래와 바이오폴리머를 혼합, 도포한 시험체를 만들고 이를 실규모 실험수로에 설치하여 소하천 규모의 흐르는 물에 노출시킨 후 시험체가 어느 정도까지 침식에 저항할 수 있는지를 분석하였다. 시험체는 식생이 활착되지 않은 상태와 식생이 활착된 상태의 두 가지 조건으로 제작하였다. 두 조건 모두 바이오폴리머로 인해 모래의 결합력이 높아지는 것을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 특히 식생이 활착된 경우에는 흐르는 물에서의 침식 저항 능력이 식생이 없는 경우보다 월등히 상승하는 것을 확인할 수 있었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권4호
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• pp.304-313
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• 2019

미생물 유래 베타글루칸과 잔탄검 계열의 바이오폴리머는 식물 성장에 효과적이고 토양의 강도를 증진시키는 기능을 지니고 있어 하천 제방의 토양 보강 및 안정화 재료로서 활용이 가능하다. 본 연구의 목적은 분사 공법을 이용하여 바이오폴리머 신소재를 실규모 제방에 시공하는 경우 바이오폴리머에 의해 하천 제방 표면 토양의 강도 증진 및 식생 효과를 검증하는 것이다. 실규모 하천제방에서 바이오폴리머를 이용하여 제방 표면을 피복하였고, 혼합재료에 대한 강도 측정 결과 바이오폴리머를 처리한 구역에서 강도가 높게 나타났다. 그리고 큰김의털과 호밀풀을 대상으로 식물 생장을 조사하였으며, 두 식물종의 지상부 생장에 긍정적인 효과를 확인하였다. 반면 대상 식물종의 지하부 생장은 바이오폴리머가 처리된 토양에서 감소하는 경향을 보였다. 바이오폴리머를 처리한 토양에서는 토양이 수분을 보유하는 능력이 증가하여 바이오폴리머로 처리로 인해 오히려 지하부 성장을 더디게 하는 것으로 판단된다. 본 연구의 결과에 따라 분사공법을 이용한 바이오폴리머 시공은 토양의 강도 증진 효과와 하천 제방의 녹화에 사용하기 충분한 것으로 판단된다. 그러나 하천 제방에 식재하는 광범위한 식물 종에 대한 바이오폴리머의 효과와 식물 종 별로 적정 바이오폴리머 농도에 대한 연구가 필요할 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.97-104
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• 2018

최근 남해안과 제주도 연안에는 5,000톤 이상의 괭생이 모자반이 유입되어 양식장과 조업에 큰 피해를 주고 있으며, 환경훼손 등 사회적 문제로 부각되고 있다. 괭생이 모자반에 존재하는 알긴산은 주로 의약품, 식품 등으로 활용되는 천연 고분자 물질이다. 하지만, 대량으로 활용할 수 있는 수요처가 확보되지 않아 본 연구에서는 괭생이 모자반을 활용한 바이오 폴리머를 구조물 보수용 폴리머 모르타르에 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 응결특성 평가 시험에서는 바이오 폴리머가 12% 혼입된 L0BP12 배합은 합성폴리머만 혼입된 L12BP0 배합보다 종결시간이 최대 20%증가하는 것을 확인하였다. 흡수율 시험에서는 LOBP12 배합이 초속경 시멘트 배합인 Plain-URHC보다 0.36% 감소하는 것으로 나타나 바이오 폴리머 혼입으로 모르타르의 수밀성이 증가하는 것을 확인하였다. 압축 및 휨강도 시험에서는 바이오 폴리머의 혼입이 증가할수록 강도가 감소하는 경향을 나타내었고, KS F 4042 기준을 만족하는 최대 바이오 폴리머의 혼입률은 12%로 결정되었다. 또한, 재령 4시간 기준 부착강도는 Plain-URHC시험체 보다 모두 향상되었으며, 1 MPa 이상을 확보하여 바이오 폴리머의 혼입이 모르타르의 부착강도를 향상 시킬 수 있는 것을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.445-451
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• 2019

본 연구에서는 콘크리트 교면포장 재료로서 사용되는 라텍스의 단점인 경제성을 보완하고 자원재활용을 위해 괭생이모자반 기반의 자원순환형 폴리머 혼입에 따른 내구성능을 분석하였다. 본 연구 범위의 모든 배합조건에서 슬럼프 및 공기량은 품질기준은 만족하는 것으로 나타났으나, 분말 형태의 자원순환형 바이오 폴리머 적용시 슬럼프가 일부 저하되는 경향을 나타내었다. 압축강도 시험결과, 라텍스 혼입시 강도가 감소되었지만 바이오 폴리머 대체시 혼입율에 따라 6.3~24.4%의 강도 개선효과를 나타내었다. 내구성능 시험결과, 합성 폴리머 혼입시 가장 우수한 내구성능을 나타내었고, 바이오 폴리머 혼입시에는 혼입율이 증가할수록 내구성능이 우수한 경향을 나타내었지만 라텍스보다는 미소하게 낮은 것으로 확인되었다.

• 토지주택연구
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• 제12권3호
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• pp.109-119
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• 2021

최근 지구 온난화로 인한 이상 기후로 인해 과거보다 더 많은 지반공학 재해들이 발생하고 있으며, 재해들의 규모도 더욱 증대되고 있다. 최근 토목 및 건설분야에 소개된 바이오폴리머 기반 흙 처리(BPST; Biopolymer-based soil treatment) 기술은 효율적으로 흙의 강도를 증진시키면서 탄소배출이 거의 없는 친환경 지반보강법으로 알려져 있다. 특히, 아가검, 젤란검, 잔탄검과 같은 열적젤화 특성을 지닌 바이오폴리머들의 강도 증진 효과가 매우 우수함이 여러 연구를 통해 밝혀지고 있다. 하지만 바이오폴리머 함량 외에는 바이오폴리머 기반 흙 처리에서 흙의 강도 증진을 제어하는 주요 영향인자 규명에 대한 연구는 많이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 기존 발표된 열적젤화 바이오 폴리머 처리 흙의 불구속일축압축강도(UCS; Unconfined compressive strength) 자료에 대한 기계학습 기반 선형회귀 분석을 통해 젤란검 바이오폴리머로 처리된 흙의 강도 발현을 결정하는 주요 인자들을 분석하였다. 해석 결과, 바이오폴리머 함량과 더불어 흙 속 점토 함량이 강도 발현에 가장 중요한 인자임을 확인할 수 있었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제5권3호
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• pp.163-173
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• 2018

본 연구에서 사용된 바이오폴리머는 미생물로부터 추출한 ${\beta}$-glucan 및 xanthan gum 이 주성분인 친환경 신소재이며, 토양에 처리하면 강도 증진을 통한 제방의 침식 및 유실 감소뿐만 아니라 토양 내 수분보유력을 증가시키는 것으로 보고되어 있다. 그러나 바이오폴리머가 제방에 적용되었을 때 주변 식생에 미치는 영향에 대한 연구는 미흡한 상황이다. 본 연구는 가뭄 조건에서 토양 내 바이오폴리머 혼합 유무에 따라 Camelina sativa L. (Camelina)의 생육에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 각각 0, 0.25, 0.5, 1%의 바이오폴리머가 혼합된 토양에서 발아로부터 25일간 가뭄 처리 후 표현형을 관찰한 결과, 혼합된 바이오폴리머 농도가 높을수록 가뭄 피해가 감소하였다. 특히 25일 동안의 가뭄 처리된 0.5% 바이오폴리머 혼합구에서 신장, 엽장, 엽폭이 대조구 보다 각각 약 30, 70, 170% 증가하였다. 이후 재급수를 통한 바이오폴리머 혼합구의 회복률 또한 약 80% 높게 나타났다. 식물의 근권 발달을 보기 위해 20일 동안 가뭄을 처리하였으며, 대조구에 비해 바이오폴리머 혼합구에서 측근 형성 및 발달이 약 40% 감소한 것을 확인하였다. Camelina에 가뭄 처리하여 기공전도도, 전해질 유출도, 상대적 수분함량 등 생리적 반응을 조사한 결과, 바이오폴리머의 혼합이 가뭄으로 인한 피해를 각각 약 50, 70, 50% 감소시켰다. 바이오폴리머가 가뭄 조건 하에서 식물의 생장에 미치는 영향을 분자수준에서 알아보기 위해 Reverse Transcription- Polymerase Chain Reaction (RT-PCR)을 통한 유전자 발현양상을 분석하였다. 수분수송 관련 유전자 (aquaporin)인 PIP1;4, 2;1, 2;6 및 TIP1;2, 2;1 발현이 바이오폴리머 혼합구 및 가뭄 처리된 Camelina 잎에서 더 높게 나타났다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 바이오폴리머는 가뭄 조건에서 토양 내 수분보유력을 유지시킴으로써 Camelina의 양 수분의 흡수 및 생육에 긍정적인 영향을 주는 것으로 보인다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제7권3호
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• pp.208-217
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• 2020

최근 미생물 유래 베타클루칸과 잔탄검을 주성분으로 하는 바이오폴리머는 제방 사면을 안정화할 뿐 만 아니라, 하천 식생의 생장을 촉진하는 친환경 신소재로 활발히 연구되고 있다. 그러나 다양한 환경요인과 개체간 경쟁관계가 존재하는 제방 환경에서 바이오폴리머가 식물 군집에 주는 영향은 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 바이오폴리머의 실제적인 생태성 평가를 목적으로, 바이오폴리머가 식물 생장 촉진에 미치는 영향을 제방 환경에서 확인하고, 경쟁관계가 식물 군집 형성에 미치는 영향을 고려하여 경쟁조건에 따른 바이오폴리머 효과도 조사하였다. 연구 목적을 위하여 4종의 식물종 (돌피, 수크령, 익모초 그리고 큰금계국)을 대상으로 전라남도 담양군 삼지교 부근의 자연 제방 (20 m × 10 m)에서 종내/종간 경쟁 조건에 따른 바이오폴리머 효과를 실험하였다. 바이오폴리머 처리는 바이오폴리머 분말, 물, 일반 상토를 일정 비율로 혼합한 바이오폴리머 혼합토를 화분에 채우거나 일반상토 화분의 표면에 3 cm 두께로 도포하는 방법이 사용되었다. 경쟁 조건과 관계없이 바이오폴리머 처리로 대상 식물종들의 뿌리 생육이 촉진되었고 잎의 건중량 대비 엽면적이 감소하였다, Ehgks 수크령의 총 생물량과 지상부 건중량이 증가하였다. 대상종들의 총생물량과 지상부 건중량은 경쟁조건에서 대조구에 비해 감소하였지만, 이러한 경쟁 효과는 모든 바이오폴리머 처리군에서 유사하게 나타났다. 따라서 바이오폴리머는 토양과 혼합되었을 때 일부 식물종의 생장을 촉진시키지만, 식물의 경쟁능력에는 영향을 주지 않는 것으로 보인다.