• Journal of Applied Biological Chemistry
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• v.60 no.2
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• pp.113-117
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• 2017

Bioremediation is a technique using microorganisms to clean up contaminated pollutants including heavy metals. It is well known that yeasts have a high capacity to remove a wide range of metals by biosorption. Therefore, this study was focused on to obtain yeast mutant that has strong tolerance to zinc (Zn), one of representative heavy metals. The Zn resistant yeast mutant (ZnR) was induced and isolated by growing yeast cells in media containing 1 mM $ZnCl_2$ and gradually increasing the concentration until 80 mM $ZnCl_2$, in which cells were adapted and survived. The induced ZnR cells showed strong tolerance to Zn stress compared with control cells. Moreover, the ZnR cells showed increased tolerance to cadmium and nickel stress but decreased tolerance to copper stress. The increased tolerance of ZnR cells to Zn stress was due to mutation of genes. This study can be useful in bioremediation of heavy metals as the metal tolerant microorganism was artificially induced in short time.

• Journal of Energy Engineering
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• v.28 no.3
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• pp.55-64
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• 2019

This study identified key patents on U.S. underground water technology through patent network analysis. As a result, there were many technologies that used the technology to remove heavy metals to prevent contamination of groundwater. While patents between groundwater technology patents were in charge of intermediaries, the connectivity between groundwater technologies is not high. The patented technologies related to groundwater were largely distinguishable by pumping, monitoring, and decontamination. Monitoring includes techniques that enable identification of physical and biological properties, such as the type of contaminants, as well as geographic characteristics for analysis of groundwater flow, flow or water quality. Pollution purification technology refers to the process of physiochemical and biological purification for soil and groundwater. U.S. technology cases showed that the U.S. had high technology in water treatment area. And patent protection were also needed to cope with water shortages caused by climate change.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.464-468
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• 2005

산업활동으로 인해 발생하는 슬래그 등의 폐기물을 적절히 처리하는 방법으로서는 저비용 처리형태와 자연계에서 슬래그 등의 특성을 고려한 Filter 기능을 수행할 수 있도록 수질이 악화된 하천이나 정체수역에 투입시켜 수질을 개선시킬 수 있는 방법의 도입이 필요하다. 현재 POSCO에서 발생하는 슬래그와 폐콘크리트의 화학적 성분은 주로 $CaO,\;SiO_2,\;Al_2O_3,\;Fe_2O_3$ 등으로 이루어져 있으며, 침전유발물질 및 흡착성물질이 공존하고 있다. 다공질 형태의 비표면적을 가지고 있어서 정화용 필터로 이용하기에 좋은 이점을 가지고 있다. 슬래그나 폐콘크리트를 Mattress/Filter 채움재 및 수질정화용 여재로 활용하면 폐기물처리, 자원 재활용 그리고 수질 환경 개선의 세 가지 효과를 동시에 얻을 수 있는 방법이 된다. 본 연구에서는 슬래그와 폐콘크리트를 활용한 정체수역에서 정화시스템의 정화특성을 조사하기 위하여 유입수와 유출수의 pH, 용존산소, 질소, 인 등을 측정하여 비교하였다. 수질개선을 위한 Mattress/Filter 시스템의 기본개념은 하천의 오염된 물이 Mattress/Filter의 공극사이를 통과하면서 채움재에 형성된 생물막이 수질 개선과정에서 나타나는 접촉작용, 생물 흡착작용, 생물산화의 분해작용 등을 촉진시키도록 하였다. Mattress/Filter를 이용한 수중 수질개선시스템에서 채움재로 제철폐기물인 슬래그와 건설폐기물인 폐콘크리트를 사용함으로써 Mattress/Filter의 다공성 및 넓은 표면적이라는 특성에 따른 물리적$\cdot$화학적$\cdot$생물학적 작용이 촉진되고 있음을 확인할 수 있었으며, 그 결과 정체수역에 설치한 Mattress/Filter는 다공질 속에서 쉽게 생물막을 형성시키고 유기물의 흡착을 촉진시켜 오염물질을 정화하는데 필요한 자정작용의 효과 증대와 수질개선을 촉진시킬 수 있는 자연생태적 하천정화시스템임을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2001.04a
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• pp.164-167
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• 2001

현장에서 채취한 토양을 이용하여 Microcosm test를 실시한 결과 온도 및 수분함량이 높을수록 BTEX 분해율이 증가하는 것으로 나타났으며 산소 농도는 21~32% 정도가 적당하였다. 그러나 BTEX 초기농도가 높은 경우에는 생분해율이 감소하는 것으로 나타났다. Bioventing 공법을 현장에 적용한 결과 OUR(Oxygen Utilization Rate)값은 6.3~16.3%O$_2$/day로 조사되었으며 Biodegradation rate 값은 3.4~8.8 mg hydrocarbon/kg soil/day로 조사되어 생물학적 처리 가능성이 있는 것으로 평가되었다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 1997.05a
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• pp.120-123
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• 1997

오염토양 복원의 신기술로서 미생물계면활성제를 이용한 생물학적 정화법(Bioremediation)의 표준화된 절차와 현장적용 결과를 제시하였다. 적절한 양분과 수분 그리고 산소를 공급하여 유류 오염물질의 생물학적 제거효율을 극대화시킬 수 있었으며 특히 유류오염물질을 효과적으로 분산시키기 위해 미생물계면활성제를 사용함으로써 오염된 토양을 단기간 내에 복원하는데 상당히 효과적인 기술임을 확인 할 수 있었으며 지속적인 현장적용 기술의 개발을 통하여 국내외적으로 당면하고 있는 토양오염문제를 해결하는데 크게 이바지 할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.859-863
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• 2008

축산폐수, 침출수 등의 고농도 폐수를 생물학적으로 처리할 경우 최종 방류수는 강한 색도를 띠며 고분자량의 유기물질을 다량 함유한다. 이는 생물학적으로 분해하기 어려운 유기성 복합체와 생화학적 반응에 의한 중간생성물로 색도를 띠는 천연유기물질(NOM)을 포함한다. 생물학적 처리수의 색도는 심미적인 불안감, 방류수역의 수질오염 및 공중보건상의 잠재적 위해성을 갖는다. 또한, 수자원 이용측면에서 정수처리공정에서의 약품투입량 증가와 특히, 소독부산물 생성이라는 잠재적 문제점이 뒤따른다. 따라서 이러한 문제점을 해소하기 위한 생물학적 2차 처리수의 후속처리가 요구되며, 실제로 난분해성 유기물과 색도를 제거하기 위한 흡착, 막 분리, 고급산화(AOP) 및 화학적 응집 등의 물리-화학적 공정에 대한 연구가 수행되어왔다. 특히, 화학적 응집은 무기응집제 또는 고분자중합체(Polymer)를 이용하여 콜로이드성 입자와 색도를 띠는 난분해성 유기물을 전기적 불안정화를 유도함으로서 흡착 및 응집과정을 통해 제거하는 공정으로 많은 연구자들에 의해 연구되어왔다. 그러나 난분해성 유기물과 색도제거는 대상원수의 성상과 화학적 특성 등에 따라 각각의 제거효율과 최적 운전조건이 상이하게 나타난다. 화학적 응집공정은 비교적 높은 제거효율을 보이지만, 운전 및 유지관리의 기술적 어려움, 경제적 비효율성 등으로 인하여 적용에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 논문에서는 생물학적 혐기-호기성 공정에서 방류되는 축산폐수의 2차 처리수를 대상으로 화학적 응집에 의한 색도 및 난분해성 유기물의 제거거동을 고찰하였다. 대상 처리수의 $TCOD_{Cr}$ 농도는 평균 410 mg/L인 반면, $BOD_5$는 7-15 mg/L 범위로 난분해성 유기물을 다량 함유하고 있음을 알 수 있었다. 이에 황산알루미늄(Aluminium sulfate; $Al_2(SO_4){\cdot}14H_2O$)과 염화철(ferric chloride)의 무기응집제를 이용하여 자 테스트(jar test)를 수행한 결과, 동일한 응집제 주입량에서 염화철의 유기물 제거 효율이 높은 것으로 나타났다. 황산알루미늄과 염화철의 경우 각각의 응집제 주입율 5.85mM에서 89%, 7.03mM에서 97.5%의 최대 유기물 제거효율을 보여주었으며, 이 때 최종 pH는 4.0-5.6 범위이었다. 한편, 대상 원수 내의 콜로이드성 입자 또는 용존성 유기물의 작용기(functional group)는 일반적으로 음으로 하전 되어 있어 응집에 의해 잘 제거되지 않는 특성을 가지고 있다. 따라서 과량의 응집제를 주입하여 다가의 양이온성 금속염을 흡착시켜 전기적으로 중화시키고, 생성된 침전성 수화물 내에 포획 또는 여과시켜 제거하게 된다. 이 때, 금속염 수화종의 전하밀도가 응집효율에 영향을 주는 것으로 알려져 있는데, 다가의 양이온은 전기적 이중층(Double layer) 압축에 의한 불안정화를 향상시킬 수 있기 때문에다. 또한, 2가 금속염은 색도유발물질과 흡착하여 humate 또는 fulvate 등의 착화합물(complex)을 형성시켜 응집효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 생물학적 2차 처리수의 화학적 응집처리에 있어서 알루미늄염 등의 다가이온 첨가가 응집에 미치는 영향을 관찰하고, 후속되는 플록형성 및 침전공정에 의한 제거효율을 비교, 평가함으로써 2차 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 보다 효과적이고 경제적으로 제거할 수 있는 최적인자를 도출하고자 하였다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.7 no.4
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• pp.43-50
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• 2005

Wetlands can transform or remove pollutants from water body, such as nitrogen, phosphate, and organics. Many researches were conducted in relation to uptake process by aquatic plants in wetlands. However, water purification processes in wetlands are the results of physical, chemical and biological, especially microbiological reactions. As such, understanding on microbial processes is of great importance. In this study, we used pondor marsh-type wetland microcosms for investigating the water purification capacity and microbial functions, namely, extracellular enzyme activities, nitrification and denitrification. In a pond system, removal efficiencies of $NO_3{^-}$ and $PO{_4}^{3-}$ were 96% and 100 % respectively, while those in a marsh system were 94%, 100% respectively. These high removal efficiencies appeared to be caused by high adsorption ability to soils and microbial functions in wetland.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2012.06a
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• pp.167-168
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• 2012

본 연구는 해양퇴적물 준설 중 해양의 탁도와 2차오염을 유발하는 미세한 입자의 퇴적물을 생물학적으로 처리하는 친환경 정화기술로 유용미생물제제(BM-S-1)를 투여한 Lab Scale의 실험장치를 이용하여 기초 실험을 수행하였다. 유용미생물제제(BM-S-1)가 우점되어 있는 Lab Scale 실험장치를 운전하여 유기물 정량분석방법인 COD, T-N, T-P를 분석해본 결과 모든 항목이 약 98% 이상 처리됨을 확인할 수 있었다. 특히 본 실험대상물질인 해양퇴적물은 고농도의 염분이 함유되어 있어 기존기술만으로는 생물학적 처리가 어려웠지만, 본 연구에서 사용된 유용미생물제제(BM-S-1)은 염분이 함유된 오염 퇴적물에서도 효과적인 생물학적 처리가 가능함을 확인 할 수 있었다. 따라서 준설 시 2차오염을 유발시키는 미세한 입자의 해양퇴적물을 본 공법으로 처리하여 방류할 시 친환경적인 준설이 이루어질 수 있으며 이 때 처리되어 배출되는 미세토양은 재이용 가능하다고 판단된다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2002.09a
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• pp.359-361
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• 2002

국내에서는 1990년대 이후부터 주유소 및 유류저장시설 부근의 토양 및 지하수오염에 관한 법이 제정되었으며 그와 관련된 복원 및 정화 기술개발에 관한 연구가 진행되고 있다. 그 중 미생물학적 대사를 이용하는 생물학적복원기술(Bioremediation)은 유류로 오염된 지역에서 정화 및 복원방법으로 적용되고 있으며 또한 경제적인 대안으로 제시되고 있다. Bioremediation기법중 하나인 bloventing은 운전 및 처리비용의 감소와 효율의 향상적인 측면에서 여러 연구자들에 의해 수행되고 있다. 기존에는 오염토양에 대한 물리ㆍ화학적 분석과 미생물 활성에 미치는 인자의 측정이 주를 이루었다. 그러나, 최근에는 토양 가스내 $CO_2$ $O_2$의 측정ㆍ분석을 통한 분해율 평가와 탄화수소 분해에 대한 경과 및 복원시간을 예측하고자 하는 연구가 이루어지고 있는 중이다. 본 연구의 목표는 유류오염지역을 복원하기 위한 기술 중 생물학적 복원기술(bioremediation)의 하나인 bioventing 기술의 국내 적용가능성을 알아보고 궁극적으로 국내 실정에 적합한 bioventing공법의 개발을 목표로 한다. 이를 위해 lab-scale bioventing process를 이용하여 생부해를 최대화시키고 오염성분의 휘발을 최소화시키는 bioventing system의 최적운전 mode(연속식, 간헐식)를 개발하기 위해 공기공급량과 생분해량, 그리고 휘발되는 탄화수소양과의 관계를 평가하는 연구를 수행하였다.

• Journal of Korea Soil Environment Society
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• v.1 no.2
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• pp.91-101
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• 1996

In recent years, phytoremediation, the use of plants to detoxify hydrocarbons, has been a promising new area of research, particularly in situ cleanup of large volumes of slightly contaminated soils. There is increasing need for a mathematical model that can be used as a predictive tool prior to actual field implementation of such a relatively new technique. Although a number of models exist for solute-plant interaction in the vegetated zone of soil, most of them have focused on ionic nutrients and some metals. In this study, we developed a mathematical model for simulation of bioremediation of hydrocarbons in soil, associated with plant root systems. The proposed model includes root interactions with soil-water and hydrocarbons in time and space, as well as advective and dispersive transport in unsaturated soil. The developed model considers gas phase diffusion and liquid-gas mass exchanges. For simulation of temporal and spatial changes in root behavior on soil-water and with hydrocarbons, time-specific distribution of root quantity through soil was incorporated into the simulation model. Hydrocarbon absorption and subsequent uptake into roots with water were simulated with empirical equations. In addition, microbial activity in the rhizosphere, a zone of unique interaction between roots and soil microorganisms, was modeled using a biofilm theory. This mathematical model for understanding and predicting fate and transport of compound in plant-aided remediation will assist effective application of plant-aided remediation to field contamination.