• 대한환경공학회지
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• 제31권2호
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• pp.125-131
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• 2009

영가철과 혐기성 미생물을 이용한 환원적 탈염화반응을 통한 다이옥신 처리 능력을 평가하기 위해, 자유에너지 선형관계(linear free energy relationship)를 이용하여 다이옥신의 탈염화에 의한 농도 및 독성변화 예측 모델을 최초로 정립하였다. 수용액상에 존재하는 다이옥신류의 깁스자유에너지는 기존 문헌의 열역학적 계산결과를 범밀도함수이론(density functional theory)을 이용한 계산 수준으로 보정하였으며, 보정된 깁스자유에너지와 실험을 통해 얻은 탈염화 반응속도 상수와의 선형관계를 통해 다이옥신의 탈염화 반응 256개에 대한 반응속도상수를 예측하였다. 본 모델을 통해 탈염화에 의해 변화하는 다이옥신 류 76종에 대한 시간 별 농도를 계산할 수 있다. 8염화다이옥신(Octachlorinated dibenzo-p-dioxin, OCDD)이 완전히탈염화되어 dibenzo-p-dioxin (DD)로 탈염화되기까지는 100년 이상의 반응시간이 필요하였으며, 독성등가값(toxic equivalent quantity, TEQ)의 경우 탈염화가 진행되면서 초기농도의 10배 이상까지 증가하는 것으로 밝혀졌다. 이를 통해, 다이옥신의 처리를 위해서는 좀 더 빠른 탈염화 반응속도를 갖는 다른 전자공여 시스템을 사용하거나, 환원적 탈염화-라디칼 산화와 같은 복합 연계처리가 필요함을 알 수 있다. 본 논문을 통해 제시된 예측 기법은 다이옥신뿐 아니라 다른 할로겐화 화합물의 탈염화 예측과 여러 전자공여 시스템에 대한 평가에 적용이 가능하다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권5호
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• pp.304-311
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• 2012

산업용제로 널리 이용되고 있는 PCE (Perchloroethylene)나 TCE (Trichloroethylene)와 같은 염화에틸렌화합물은 안정된 세정력을 가지고 있어 널리 이용되고 있지만 무분별한 사용과 부주의한 취급으로 인해 최근 토양 및 지하수 오염지역이 늘어나고 있다. 본 연구에서는 퇴적토, 슬러지, 토양, 지하수 등 다양한 지역에서 총 10개의 시료를 식종원으로 이용하여 생물학적 PCE 탈염소화 가능성을 평가하고, 가장 우수한 탈염소화 능력을 보인 낙동강 퇴적토 시료를 대상으로 PCE를 에틸렌까지 안정적으로 탈염소화 가능한 혼합미생물을 농화배양하였다. 농화배양된 탈염소화 미생물을 생물전기화학시스템(Bioelectrochemical System, BES)의 환원부에 식종하여 전극을 전자공급원으로 이용한 탈염소화 가능성을 평가한 결과, PCE가 TCE, cis-dichloroethylene, vinyl chloride를 거쳐 최종산물인 에틸렌으로 탈염소화됨을 확인할 수 있었다. Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE)를 이용한 미생물군집 분석결과, 농화배양액에서 구축된 탈염소 미생물 군집과 BES 환원전극부내 미생물 군집 구조는 다르게 나타났으며, 전기화학적 활성을 지닌 다양한 미생물이 존재함을 확인할 수 있었다. BES 환원전극부에서 부유성장하는 미생물과 전극에 생물막을 형성하는 미생물 군집구조에도 큰 차이가 있었으며, 이는 탈염소화 메커니즘의 차이에 기인하는 것으로 판단된다. 추가적인 연구를 통해서 자세한 생물전기화학적 탈염소화 메커니즘을 밝혀낸다면 생물전기화학적 탈염소화 기술은 염화에틸렌 오염 토양/지하수의 획기적인 생물정화기술로 자리잡게 될 것이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제9권2호
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• pp.11-19
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• 2004

염소계 및 니트로계 유기 화합물은 발암물질 또는 돌연 변이성 유발물질로 인체에 매우 유독한 물질로 알려 져있다. 특히 사염화탄소,헥사클로로에탄 또는 니트로계 방향족 화합물은 자연계에서 분해되는 반감기는 수십 년이 걸린다. 이 연구에서는 염소계 유기화합물의 환원적 분해반응으로 무독화하는 것을 목적으로 한다. Fe$^{0}$ , FeS와 FeS$_2$를 반응 매개물로 이용해서 $CCl_4$, $C_2$Cl$_{6}$, $C_2$HCl$_{5}$ , $C_2$Cl$_{4}$와 $C_2$HCl$_3$의 환원적 분해반응에서 다음과 같은 결과를 얻었다. $CCl_4$ 는 FeS을 반응 매개물로 혐기성 조건에서 CHCl$_3$와 CH$_2$Cl$_2$로 환원적 분해반응을 하였다. $CCl_4$에서 CHCl$_3$으로 환원반응은 매우 빠르게 일어나는 반면 CHCl$_3$에서 CH$_2$Cl$_2$로 분해되는 반응속도는 매우 느리게 일어났다. $C_2$Cl$_{6}$는 $CCl_4$와 달리 복잡한 반응 경로로 환원적 분해 반응을 하였으며, 수소첨가 반응, 탈염소제거반응과 탈수소탈염소화반응으로 $C_2$HCl$_{5}$ , $C_2$Cl$_4$, $C_2$HCl$_3$와 cis-1,2-C$_2$H$_2$Cl$_2$의 환원 생성물로 분해되었다. 반응 초기에 소량의 $C_2$HCl$_{5}$ 생성물이 확인되었으며, 대부분 $C_2$HCl$_4$으로 환원반응 하였다. 특히 $C_2$HCl$_3$에서 환원반응 생성물로 cis-1,2C$_2$HCl$_2$만이 생성물로 나타났고, trans-1,2-C$_2$H$_2$Cl$_2$ 또는 1,1-C$_2$H$_2$Cl$_2$은 생성물로 나타나지 않았다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권5호
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• pp.35-42
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• 2006

본 논문에서는 황화철($FeS,\;FeS_{2}$) 유기 용매의 환원적 분해 반응과의 표면특성의 관계에 대해서 다음과 같은 결과를 얻었다. hexachloroethane(HCA)은 수소첨가반응, 탈염소제거반응과 탈수소탈염소화반응으로 pentachloroethane(PCA), tetrachloroethylene(PCE), trichloroethylene(TCE)와 cis-1,2-dichloroethylene(cis-1,2-DCE)로 분해되었다. FeS와 $FeS_{2}$를 반응 매개물로 HCA에 대한 반응에서 FeS는 $FeS_{2}$보다 분해반응 속도가 빠르게 나타났다. FeS와 $FeS_{2}$의 표면 특성 연구에서 각 광물질에 대한 친수성 표면 자리(Ns)를 정량적으로 계산하기 위해서 비표면적 값($107.0470m^{2}/g$와 $92.6374m^{2}/g$)과 표면 전위를 측정에 측정된 $PH_{ZPC}(FeS,\;PH_{ZPC}=7.42,\;FeS_{2},\;PH_{ZPC}=7.80)$ 값을 이용해서 계산한 결과 FeS와 $FeS_{2}$의 $N_{s}$값은 각각 $0.053\;site/nm^{2},\;0.205\;site/nm^{2}$으로 나타났다. 그리고 0.2 g/L Fe광물질에 대한 실질적인 친수성 표면 농도는 각각 $3.303{\times}10^{-6}\;mol/L$와 $1.102{\times}10^{-5}\;mol/L$ 나타났다. $FeS_{2}$는 FeS에 비해 훨씬 친수성 표면임을 실험 결과 확인하였다. FeS와 $FeS_{2}$의 두 광물질 중에서 유기 용매의 환원 반응 속도는 FeS가 훨씬 빠르게 나타났다.

• 한국식품저장유통학회:학술대회논문집
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• 한국식품저장유통학회 2003년도 춘계총회 및 제22차 학술발표회
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• pp.117.2-118
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• 2003

절임식품은 우리 고유의 먹거리이지만 체계적인 연구가 부족하여 품질표준화가 이루어지지 않고 있어 우리의 전통식품을 세계적인 식품으로 개발하기 위해서는 전통식품을 과학화하고 현대화할 수 있는 연구가 필요하다. 새로운 된장절임 가공법을 개발하고자 blanching, salting, drying 등의 전 처리를 행한 후 된장 절임기간에 따른 새송이 버섯의 수분함량, 염도, 색상, 조직특성, 관능특성 등의 변화를 조사하였다. 된장절임기간에 따른 새송이 버섯의 수분함량 변화는 숙성시간이 경과함에 따라 감소하였으며 염도는 시간이 지남에 따라 증가하는 경향을 보였으나 무처구를 제외하고는 숙성 30일 이후부터는 변화가 거의 없었다. 숙성기간에 따른 색상의 변화를 보면 블랜칭이 매우 효과적으로 변색을 방지하였다. 숙성 30일부터는 모든 처리구에서 강도가 저하하는 경향을 보였으며 관능평가 결과 숙성 40일째에 맛과 조직감 그리고 기호도 등 모든 항목에서 B(B)와 E(BSD) 처리구가 높은 점수를 받아 관능적 품질 특성이 가장 우수하였다. 이상의 결과로 볼 때 전처리공정에 있어서는 7$0^{\circ}C$에서 10분간 블랜칭처리한 B(B)처리구가 가장 우수하였으나 된장 절임후 숙성기간이 경과함에 따라서는 7$0^{\circ}C$에서 10분간 블랜칭처리후 5% 염용액에서 72시간 절임한 후 4$0^{\circ}C$에서 30분간 탈염하고, 다시 5$0^{\circ}C$의 온도에서 3시간 건조시킨 E(BSD)처리구도 우수한 품질을 유지할 수 있어 새송이 버섯을 이용한 장류절임가공법으로 활용이 가능함을 확인하였다.d, citric acid 그리고 shikimic acid가 검출되었고 수확시기에 3품종에서 모두 malic acid 함량이 가장 높았고 malic acid와 citric acid의 함량이 풍수와 신고에서는 약 0.3%, 추황은 0.4% 이상으로 나타났다. 또한 3품종 모두에서 총산과 같은 추세로 성숙기의 유기산의 함량이 생장초기의 함량보다 많이 감소되었음을 알 수 있었다. 배의 가용성 고형물은 전체적으로 과실의 성장이 진행됨에 따라 증가하는 추세를 나타내었다. 풍수와 신고 과피의 총당과 환원당은 거의 같은 추세로 증가하였고 성숙이 가까워지면서 환원당이 감소하였다. 배 과육의 총당과 환원당 또한 거의 같은 추세로 증가를 하다가 수확 전 20일 혹은 30일부터 총당의 함량은 계속 증가하지만 환원당의 함량은 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 배 과실의 전반 성장과정에 있어서 전분함량은 감소하였고 총탄수화물의 함량은 과육에서는 증가하나 과피에서는 반대로 감소하는 경향을 보였다. 풍수의 전분함량은 최고 2.19%에서 0.23%로 감소하였고 신고에서는 0.43%로 추황에서는 0.48%로 감소하였다. 배 유리당은 fructose, glucose, sorbitol, sucrose 둥 4종류의 당이 검출되었고 3품종 모두에서 생장과정 중 비환원당인 sucrose 함량은 계속 증가하였고 fructose, glucose, sorbitol의 함량(추황의 sorbitol을 제외)은 생장이 촉진됨에 따라 증가하다가 다시 점차적으로 감소하였다. 이러한 결과는 총당과 환원당의 측정결과와 일치한 것으로 나타났다. 결론적으로 배의 성장에 따라 산 함량은 감소하였고 당 함량은 증가하였다.luco-pyranosi

• Applied Biological Chemistry
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• 제17권3호
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• pp.149-176
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• 1974

팔종(八種)의 치환(置換) diphenyl ether 제초제(除草劑)를 Rayonet 광화학(光化學) 반응기(反應器)를 사용(使用)한 모조환경조건하(模造環境條件下)에서 용액상(溶液相) 광분해(光分解)시켜 그 분해산물(分解産物)에 관(關)하여 연구(硏究)하였다. 시료(試料)로 사용(使用)된 화합물(化合物)들은 300 nm에서 광화학반응(光化學反應)을 일으키기에 충분(充分)한 energy를 흡수(吸收)하였으며 분해산물(分解産物)은 tlc, glc, ir, ms, 그리고 nmr 등(等)에 의(依)하여 확인(確認)하였다. 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 C-6989의 용액상(溶液相) 광분해(光分解) : p-nitrophenol이 다량(多量) 생성(生成)됨을 보아 ether결합(結合)의 결렬이 주반응(主反應)이며 치환기(置換基) $NO_2{\rightarrow}NH_2$의 광화학적(光化學約) 환원반응(還元反應)과 $CF_3{\rightarrow}COOH$의 산화반응(酸化反應)도 관찰되었다. p-Nitrophenol의 수중(水中) 광분해(光分解) : quinone(0.28%), hydroquinone(0.66%) 및 p-aminophenol(0.42%)과 비교적(比較的) 소량(少量)의 미지화합물(未知化合物)이 생성(生成)됨을 확인(確認)하였고 모화합물(母化化合物)은 대부분(大部分) 작용(作用)을 받지 않은 채로 존재(存在)하였다. 이들 분해산물(分解産物)의 형성기구(形成機構)는 $n{\rightarrow}{\pi}^*$ 및 여기(勵起)를 거친 nitro-nitrite재배열(再配列) 및 자유기(自由基)에 의(依)한 수소탈취(水素脫取)를 통(通)한 광환원(光還元)으로 추측(推測)되었다. Nitrofen의 용액상(溶液相) 광분해(光分解) : n-hexane중(中)에서는 $NO_2$기(基)의 광환원(光遷元)이 주반응(主反應)이었고 수용액(水溶液) 중(中)에서는 광환원(光遷元) 및 hydroxylation이 ether결합(結合) 결렬 보다 현저하였다. hydroxide ion에 의한 친핵적(親核的) 치환(置換), hydroxyl기(基) 및 소량(少量)이긴 하지만 수소(水素)에 의한 염소(鹽素)의 치환(置換)도 다소 관찰되었다. MO-338의 용액상(溶液相) 광분해(光分解) : n-hexane용액중(中) nitro기(基)의 광환원(光遷元) 반응(反應)과 수용액중(水溶液中)에서의 광환원(光遷元) 및 hydroxylation이 주반응(主反應)이었으며 hydroxyl기(基)와 수소(水素)에 의(依)한 염소(鹽素)의 치환(置換) 및 ether결합(結合)의 결렬도 볼 수 있었다. n-Hexane과 cyclohexane중(中)에서의 MC-4379, MC-3761, MC-5127, MC-6063 및 MC-7181의 광분해(光分解) : nitro기(基)의 광환원반응(光還元反應)과 수소(水素)에 의(依)한 halogen의 치환반응(置換反應)이 주(主)로 일어났다. MC-4379의 수중(水中) 광분해(光分解) : ether결합(結合)의 결렬, hydroxyl기(基)에 의한 carboxymethyl기(基)의 치환(置換), hydroxylation, hydroxyl기(基)에 의한 nitro기(基)의 치환(置換)이 주(主)로 일어났고 광환원(光還元) 및 광염소화반응(光鹽素化反應)도 약간 일어났다. MC-3761의 수중(水中) 광분해(光分解) : ether결합(結合)의 결렬, hydroxyl기(基)에 의한 carboxymethyl기(基)의 치환(置換) 및 hydroxylation이 수반되는 광환원(光還元)이 주반응(主反應)이었다. MC-5127의 수중(水中) 광분해(光分解) : 수소(水素)에 의한 carboxyethyl기(基)의 치환(置換)이 현저 하였고 ether결합(結合)의 결렬, 광환원(光還元) 및 탈염소화반응(脫鹽素化反應)도 약간 관찰되었으며 decarboxyethylation은 decarxy-methylation보다 용이함을 볼 수 있었다. MC-6063의 수중(水中) 광분해(光分解) : ether결합(結合)의 결렬과 탈염소화반응(脫鹽素化反應)이 주(主)로 관찰되었다. MC-7181의 수중(水中) 광분해(光分解) : 수소(水素)에 의한 carboxymethyl기(基)의 치환(置換)과 monodechlorination이 현저하였고 ether결합(結合) 결렬과 hydroxylation도 약간 일어났다. 3-Carboxymethyl-4-nitrophenol의 수중(水中) 광분해(光分解) : 방향족(芳香族) ester에서 흔히 볼 수 있는 광유도(光誘導) Fries rearrangement는 이 화합물(化合物)의 carboxymethyl기(基)에서는 볼 수 없었고 $nitro{\to}nitroso$반응(反應)이 주(主)로 일어났다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제23권2호
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• pp.131-139
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• 1980

물리화학적(物理化學的) 특성을 달리하는 청주토와 충주토에 제초제(除草劑) TOK를 일정(一定) 농도로 처리하여 담수상태로 일정기간(一定期間) 배양한 후 생성(生成)된 분해산물(分解産物)과 분해(分解)에 관여한 토양미생들에 관하며 연구(硏究)를 행(行)한바 다음과 같은 결과(結果)를 얻었다. 1. TOK를 500ppm으로 청주토와 충주토에 처리하고 2, 4, 6개월간(個月間) $30^{\circ}C$에서 배양시 주(主)된 분해산물(分解産物)로 4-Chloro-4'-amino diphenyl ether, 2, 4-dichloro -4'amino diphenyl ether(amino-TOK), N-[4'-(4-chlorophenoxy)] phenyl acetamide, 및 N-[4'-(4-Chlorophenoxy)] phenyl formamide의 순(順)으 생성(生成)되었다. 2. 상기(上記) 토양중에 상기와 같은 농도로 TOK를 처리하면 nitro기(基)의 amino기(基)로의 환원, 탈염소화, acetylation 및 formylation이 주(主)로 일어나고 ether결합(結合)의 붕괴는 일어나지 않았다. 3. pH가 보다 높고 토성이 Clay loam이고 C.E.C가 높은 충주토에서 TOK의분해(分解)는 더 용이 하게일어 났다. 4. 상기(上記)와 같은 변화가 생기면 TOK의 독성(毒性)은 현저히 감소되어 환경의 오염원으로서의 기능은 약화된다. 5. TOK를 처리한 토양으로부터 12균주의 세균(細菌)을 분리(分離)하였다. 6. 분리한 토양미생물의 순수배양액중에서 TOK를 배양시킨 결과 청주토에서 분리한 T-1-1균주는 거의 분해력(分解力)이 없고 T-2-3 균주가 가장분해력(分解力)이 우수한 것으로 보인다. 7. 분리한 균주에 의한 TOK의 분해(分解)는 주로(主) nitro기(基)의 amino기(基)로의 환원이었다. 8. 충주토의 citrate buffer추출액은 청주토의 citrate buffer추출액보다 TOK를 amino-TOK으로 환원시키는 능력이 컸다.