• 기계와재료
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• 제22권4호
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• pp.92-101
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• 2010

화석 에너지 고갈과 지구온난화의 위기로 인하여, 미개척 분야인 해양에너지 산업에 대한 전 세계적 관심이 높아지고 있다. 특히 조력발전, 조류발전 그리고 해류발전은 현 정부의 녹색성장기술 신재생에너지에 속한 산업 군으로서, 정부정책 기조와 일치하는 해양 분야의 신성장 동력 아이템이다. 조력발전의 경우 우리나라는 조석간만의 차가 큰 서해안의 지형적 이점을 바탕으로 세계 시장에서 높은 경쟁력 가지고 있으며, 국내에서도 상용화를 위한 조류발전기 개발 및 실증시험을 진행하고 있다. 그러나 해류발전은 그 개념이 국내에서 확립되어 개발 초기단계에 있는 해양발전의 새로운 영역으로서, 전 세계적으로 개발사례가 없다. 해류발전용 해류발전기는 조류발전기에 비하여 크기가 작으나 발전용량이 크며, 개발 및 제작비용이 저렴하므로 조력발전소나 방조제의 수문 근처에 추가적으로 설치하면 매우 큰 시너지 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 본고에서는 조력, 조류 및 해류발전에 대한 개념 소개와 조력발전과 조류발전의 국내외 개발현황 분석 그리고 새로운 개념인 해류발전에 대한 기술적 가능성을 제시하고 기대효과를 간략하게 소개하였다.

• KSBB Journal
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• 제19권4호
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• pp.257-262
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• 2004

최근, 미세조류에 대한 생물공학적 관심이 급격히 증가하고 있으며 이의 응용범위는 식품이나 제약, 화장품 등 다양한 구도로 확장되어지고 있다. 고농도의 미세조류 배양을 위해서는 빛이 핵심적 제한요소로 작용되어지며 빛의 투과 깊이나 강도에 따라 균체의 성장속도가 결정되어지게 된다. 본 연구에서는 다양한 빛의 투과경로와 빛을 받는 면적/배양액의 부피 비율, 조도 그리고 단계적 조사에 따른 Chlorella sp.의 성장률을 조사하여 빛이 미세조류에 미치는 영향을 알아보았으며, 본 연구에 적용된 값들 중 4 cm의 직경, 57.6%의 면적/부피 비율, 62 $\mu$mo1/$m^2$/s의 조도에서 Chlorella sp. 성장에 필요한 빛 에너지를 가장 효율적으로 이용함을 확인할 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권2호
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• pp.93-101
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• 2007

오염된 연안 저서환경의 생물학적 정화를 목적으로 발광 다이오드(LED)를 이용하여 저서미세조류 Nitzschia sp.(일본 Hakozaki만에서 분리)의 성장에 미치는 광량과 파장의 영향을 조사하였다. Nitzschia sp.는 청색 LED(450 nm), 황색 LED(590 nm), 적색 LED(650 nm) 및 형광램프(복수파장)에서 배양하였다. 온도 $25^{\circ}C$ 그리고 염분 30 psu에서 배양한 Nitzschia sp.는 청색파장에서 $20\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$ 그리고 형광램프는 $40\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$에서 최대 상대성장속도를 보였으나, 이보다 높은 광량에서는 광 저해현상이 나타났다. 하지만, 황색 파장과 적색 파장의 최대광량에서 ($350\;{\mu}mol\;m^{-2}\;s^{-1}$) 광 저해현상은 관찰되지 않았다. 광량-성장곡선에서 청색 LED는 ${\mu}=-0.46{\exp}(1-I/6.32)+0.46-0.00043I,\;(r^2=0.98)$, 황색 LED는 ${\mu}=0.42(I+7.87)/(I+58.9),\;(r^2=0.99)$, 적색 LED는 ${\mu}=0.39(I+3.39)/(I+21.6),\;(r^2=0.94)$ 그리고 형광램프는 ${\mu}=-0.38{\exp}(1-I/7.23)+0.38-0.00016I,\;(r^2=0.96)$로 나타났다. 청색 LED, 황색 LED, 적색 LED와 형광램프의 최대성장률은 각각 $0.44\;day^{-1},\;0.42\;day^{-1},\;0.39\;day^{-1}$ 그리고 $0.37\;day^{-1}$이었다. Nitzschia sp.의 최대흡수계수는 472 nm($0.0224\;m^2\;mg\;chi.\;{\alpha}^{-1}$)와 663 nm($0.0179\;m^2\;mg\;chi.\;{\alpha}^{-1}$)에서 보였지만, 모든 파장에서(400 nm-700 nm) 거의 유사한 흡수계수를 보였다. 따라서 가을과 겨울동안에는 청색파장을 조사하여 미세조류 성장을 촉진시키고, 봄과 여름동안에는 황색파장을 조사하여 유해조류의 성장억제와 함께 저서미세조류의 성장시켜 오염된 연안 저서환경 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제3권4호
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• pp.249-260
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• 1998

해수에 잠긴 인공기질 표면에서 미세조류의 부착과 후속적으로 나타나는 성장과정을 이해하기 위해 규조류의 부착과 주변수의 종 급원(species pool)과의 관계를 조사하였다. 1995년 7월부터 1997년 2월까지 인천항 내에서 아크릴 슬라이드를 이용하여 규조류의 부착에 관해 연구하였고, 주변 해수를 조사하였다. 또한 생물막 초기형성 과정에서 노출시간의 증가에 따라 나타나는 부착미세조류 군집의 종조성과 수도의 변화를 유리, 아크릴, 티타늄, 구리 및 생물오손방지 페인트로 도포된 슬라이드 등 다양한 인공기질 표면을 이용하여 조사하였다. 아크릴 슬라이드에서 규조류의 이입률은 주변수의 저서규조류의 수도변화와 유의성 있는 상관관계를 나타냈으며 ($r^2$=0.78, p<0.01, n=42), 이는 주변수의 저서규조류의 수도에 의해 영향을 받는 것을 지시한다. 아크릴 슬라이드에서 봄철에 단배선 형태 규조류의 부착능력(이입계수)이 복배선 형태에 비해 5 배 높게 나타났다. 그러나 부착점유율은 단배선 형태가 복배선 형태에 비해 3 배 낮게 나타났다. 겨울철에는 중심형 규조류의 부착능력이 다른 형태들에 비해 높게 나타났고 부착점유율도 높게 나타났다. 이는 규조류의 부착이 주변해수에 출현한 저서 규조류의 수도 및 부착능력에 의한 결과임을 지시한다. 우상형 규조류가 연구기간동안 모든 인공기질 표면에 대부분 부착 출현하였고, 겨울철에는 중심형 규조류가 모든 인공기질 표면에 우정 부착하였다. 생물오손방지 페인트로 처리된 표면에서는 독성에 대한 내성이 강한 것으로 판단되는 Hantzschia virgata, Licmophora abbreviata, Melosira nummuloides가 우점하여 부착하였다. 노출시간이 증가함에 따라 부착규조류의 수도는 유리, 티타늄, 아크릴 슬라이드에서 지수적으로 증가하였고, 최대수도는 유리 ${\geq}$ 아크릴 > 티타늄 > 구리 ${\geq}$ 페인트처리 슬라이드의 순으로 높게 나타났다. 모든 인공기질 표면에서 부착규조류의 성장률은 $2{\sim}3^{\circ}C$에서 보다 $24{\sim}25^{\circ}C$의 수온에서 높게 나타났고, 유리 슬라이드에서 다른 표면에 비해 전반적으로 높은 값을 보였다. 해수 중에서 노출시간의 증가에 따라 관찰된 우점종은 납작한 형태인 Amphora coffeaeformis, 부채꼴 형태인 Synedra tabulata, stalk 형태인 Licmophora paradoxa 그리고 사슬형태인 M. nummuloides로 나타났고, 부착미세조류 군집에서 미소천이(micro-succession)가 관찰되었다. 이러한 우점종 조성은 미세조류 생물막이 발달하여 서식공간이 제한됨에 따라 나타난 종 적응의 결과로 보인다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권3호
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• pp.236-245
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• 2016

미세조류는 육상 식물과 비교하여 높은 성장률을 나타내며 다량의 지질과 탄수화물을 축적할 뿐 아니라 카로테노이드, 폴리페놀과 같은 생리활성 물질들을 체내에 축적하므로 바이오 에너지 및 기타 산업의 유망한 재료로 인식 되어왔다. 미세조류의 온도, 염분, 빛 등 비생물적 스트레스와 다양한 배양 조건에 따른 생화학 물질의 축적 변화 양상에 대한 연구는 많이 진행되어 왔지만 그러한 조건들의 동시적인 효과에 따른 성장과 생화학물질 조성 변화에 대한 연구는 거의 진행되지 않았다. 따라서 이번 연구에서는 산업적으로 많이 활용되고 있는 두 해양 미세조류인 Chlorella vulgaris와 Nannochloropsis granulata의 염분(10, 30, 50 psu) 및 온도(20, 25, $30^{\circ}C$)의 동시 배양 조건에 따른 바이오 매스의 변화와 바이오 에너지에 사용되는 중성지질 및 녹말의 축적 변화를 회분배양의 실험적 조건에서 측정하였다. 그 결과 $30^{\circ}C$, 30 psu 조건에서 C. vulgaris 및 N. granulata 모두 가장 높은 성장을 나타냈고, 광합성 색소인 chlorophyll a 및 carotenoid의 축적 양상이 온도 의존적으로 증가하였으며 중성지질과 녹말의 축적은 염분과 온도의 조합에 따라 두 종의 양상이 서로 다르게 나타나는 사실을 확인할 수 있었다. 이를 통해 미세조류의 염분에 의한 성장과 중성지질 및 녹말의 축적 양상은 서로 다른 온도 조건에 따라 그 변화 정도가 다르게 나타날 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

• 생태와환경
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• 제33권2호통권90호
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• pp.136-144
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• 2000

팔당호 주변에서 자생하는 식물체를 이용하여 실험실 내에서 배양된 남조류에 투여하여 조류증식 억제 효율을 조사하였다. 조류 성장 억제 효과에 있어 육상식물을 이용하는 경우 조류 밀도가 10$^{4}$ cells/ml 범위에서의 0.5g/l 투여량은 전혀 효과를 나타내지 못했던 반면, 2.5 g/l 투여량에서는 95% 이상의 효과를 보였다. 조류 밀도가 10$^{6}$ cells/ml 범위에서의 육상식물 투여량은 2.5 g/l 이상이 필요했다. 조류성장 억제에 육상식물은 잣잎, 수생식물은 애기마름이 큰 효과를 보였다. 애기마름 투여조는 조류 밀도가 10$^{6}$ cells/ml 범위에서도 2.5 g/l 투여량으로 50%의 억제 효율이 나타났다. 식물을 이용한 조류 증식 억제 효과는 식물 투여 후 7일째 후 가장 효과가 좋은 것으로 나타났다. 습체, 건체, 추출물 비교시 추출물이 가장 효과가 좋은 것으로 육상식물 투여조의 경우 1.25 g/l 투여량에 비해 2.5 g/l 투여량에서 현저한 효과를 보였고, 애기마름은 1.25 g/l 투여량에서도 99%의 효과를 보였다. 건체식물은 습체식물에 비해 초기에도 높은 효과를 보였다. 조류의 비증식속도로 보았을 때도 식물체 추출물을 투여했을 때 가장 효과가 좋았고 다음으로 건체, 습체식물 투여순으로 조류 증식억제 효과를 나타내었다.

• 한국패류학회지
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• 제28권4호
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• pp.293-303
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• 2012

I. galbana, P. lutheri 및 C. simplex 3종을 먹이로 공급하며, 미세조류 종류에 따른 피조개 유생과 부착치패의 성장과 생존율 등을 비교하였다. 서로 다른 미세조류 3종을 단일 또는 혼합하여 먹이로 공급한 피조개 유생의 성장은 혼합 공급구에서 가장 빠르게 나타내었고, 단일 공급구 중에서 C. simplex 공급구에서 가장 높은 성장을 보였다. 또 유생의 생존율은 혼합 공급구에서 $27.4{\pm}5.3%$로 가장 높게 나타내었고, 단일 공급구 중에서 C. simplex 공급구에서 $14.5{\pm}2.3%$로 가장 높았다. I. galbana, P. lutheri, C. simplex 3종을 단일 또는 동일비율로 혼합한 미세조류의 지방산 조성은 EPA의 경우 C. simplex에서만 $25.9{\pm}0.64%$로 나타났고, 다불포화지방산(PUFA)과 n-3 HUFA 함량은 C. simplex에서 가장 높게 나타났다. 또 이들 미세조류를 먹이로 공급한 피조개 부착치패의 경우 C. simplex 공급구에서 포화지방산과 AA 함량이 유의하게 높았다. 이와 같은 C. simplex의 지방산 조성이 피조개 유생과 부착치패의 성장과 생존율의 원인으로 판단된다. 따라서 단일종으로는 C. simplex가 가장 적합하나 3종을 혼합하여 공급하는 것이 더 좋은 먹이효율을 유도할 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권9호
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• pp.630-636
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• 2012

본 연구는 해양미세조류 Dunaliella salina을 LED 광원을 이용하여 배양한 연구로 배양에 필요한 최적의 파장, 광도, 공기공급속도 및 배양온도를 찾기 위하여 수행되었다. 낮은 배양온도에서보다는 높은 온도에서 성장이 빨랐으나, 본 실험에서는 $22^{\circ}C$에서 가장 잘 성장하는 것으로 확인되었다. LED 파장에 따른 성장실험에서는 백색 LED가 배양에 가장 효과적이었으며, 광도에 따른 실험에서는 실험 시 고려한 3가지 광도 중(3,000, 6,300, 8,000 Lux) 3,000 Lux에서 최대 세포농도인 1.30 g/L를 나타내었다. 공기공급속도의 증가는 Dunaliella salina의 성장속도와 반비례의 관계를 나타내었는데, 공기를 공급하지 않은 경우의 비증식속도 $1.12day^{-1}$와 비교하면 공기공급은 본 미세조류의 성장에 저해요인으로 작용함을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1044-1048
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• 2010

해수를 이용한 세계최초의 해수수로인 송도 신도시 중앙공원 해수수로는 서해안에서 집수된 해수를 $5{\mu}m$의 공극 크기를 가지는 해수처리시설 (STF, seawater treatment facility)에 의해 여과된 뒤 2곳의 해수공급 지점에서 해수수로로 공급된다. 여과된 해수는 수로로 155L/sec의 유량으로 1.8km를 흐른 뒤 서해로 방류된다. 이러한 인공 해수수로에서는 흐름정체에 따른 수질 문제와 영양염에 의한 적조를 유발하는 조류 성장이 문제가 된다. 따라서 본 연구에서는 3차원 수치모형을 이용한 인공 해수수로내의 흐름특성 모의와 수질 모니터링의 통한 조류 생성 특성 및 장소를 비교하여 그 상관성을 분석하고자 한다. 수치모의 실험은 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하였으며, 격자망 형태는 직사각형 직각 격자가 사용되었다. 현장 모니터링을 통하여 획득한 수질 데이터와 비교 분석을 통하여 해수수로 내 해수 흐름 특성변화(유속, 와도 등)와 조류생성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 해수 수로내의 평균 유속은 0.01m/s 이었으며, 수로의 형상에 따라서 정체수역이 발생하였다. 이러한 정체수역은 현장 모니터링을 통하여 예측된 조류 발생 지역과 일치하였다. 이러한 흐름 특성과 조류생성과의 상관성 규명을 통하여 인공수로의 물순환 시스템 설계시 조류 생성을 억제할 수 있는 최적 관리를 위한 설계의 기초 자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권2호
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• pp.130-137
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• 2011

부영양화가 진행된 연안역의 퇴적환경개선을 목적으로, 수정만으로 부터 분리한 저서미세조류 Achnanthes sp., Amphora sp., Navicula sp.와 Nitzschia sp.의 성장에 미치는 수온과 염분의 영향을 정치배양으로 살펴보았다. 최대 성장속도는 Achnanthes sp.의 경우 $25^{\circ}C$와 25 psu(0.60 /day), Amphora sp.에서 $15^{\circ}C$와 25 psu(0.56 /day), Navicula sp.에서 $20^{\circ}C$와 30 psu(0.53 /day) 그리고 Nitzschia sp.에서 $20^{\circ}C$와 25 psu(0.48 /day)로 나타났다. 그리고 4종의 최적성장(최대성장 속도의 70% 이내)로부터, Amphora sp., Navicula sp.와 Nitzschia sp.는 광온성 및 광염성종으로 나타났으며, Achnanthes sp.는 낮은 수온영역에서 성장하기 어려운 협온성 종으로 특징지을 수 있었다. 따라서 Amphora sp., Navicula sp.와 Nitzschia sp.는 부영양화나 빈산소수괴 문제와 같이 오염된 연안역의 개선을 위한 식물환경복원용으로 유용한 미세조류일 것으로 판단된다.