• 터널과지하공간
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• 제22권5호
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• pp.321-329
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• 2012

미생물의 유무에 따른 티탄철석의 물성변화를 살펴보기 위하여 공극률, 흡수율, 종파속도 및 일축압축강도(UCS) 등의 실내시험을 수행하였다. 물리적 성질 변화는 미생물을 배양하지 않은 무기적 산화와 미생물을 배양한 생물학적 산화의 조건에서 배양기간에 따라 정량적으로 비교하였다. 그 결과, 배양기간 45일까지 측정된 pH는 무기적 산화의 경우 3.82-4.26 범위에 분포하는 반면, 생물학적 산화에 의한 pH 값은 2.20-2.57 범위 내에서 분포를 보였다. 미생물 유무와 배양기간에 따라 측정된 흡수율의 경우 무기적 산화는 최종단계에서 0.052%, 생물학적 산화는 0.073%로 나타났다. 공극률의 경우 무기적 산화는 최종단계에서 0.206%, 생물학적 산화는 0.281%를 보였다. 미생물에 의한 생물학적 산화는 무기적 산화에 비해 전반적으로 높은 값을 보였다. 종파속도는 배양기간이 지남에 따라 전반적으로 초기 평균값에 비해 낮은 속도 분포를 보였으며, 무기적 산화는 최종단계에서 1886 m/s로, 생물학적 산화는 최종단계에서 1410 m/s로 나타났다. 일축압축강도는 배양기간 따라 모든 시험편에서 감소를 보이며, 무기적 산화의 경우 최종단계에서 241.4 MPa로, 생물학적 산화의 경우 140.0 MPa로 나타났다. 결론적으로 배양기간에 따른 티탄철석의 물리적 특성 변화는 미생물에 의한 영향이 크게 작용하였음을 의미한다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권4호
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• pp.534-544
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• 2014

The effects of microbial iron reduction and oxidation on the immobilization and mobilization of copper were investigated in a high concentration of sulfate with synthesized Fe(III) minerals and red earth soils rich in amorphous Fe (hydr)oxides. Batch microcosm experiments showed that red earth soil inoculated with subsurface sediments had a faster Fe(III) bioreduction rate than pure amorphous Fe(III) minerals and resulted in quicker immobilization of Cu in the aqueous fraction. Coinciding with the decrease of aqueous Cu, $SO_4{^{2-}}$ in the inoculated red earth soil decreased acutely after incubation. The shift in the microbial community composite in the inoculated soil was analyzed through denaturing gradient gel electrophoresis. Results revealed the potential cooperative effect of microbial Fe(III) reduction and sulfate reduction on copper immobilization. After exposure to air for 144 h, more than 50% of the immobilized Cu was remobilized from the anaerobic matrices; aqueous sulfate increased significantly. Sequential extraction analysis demonstrated that the organic matter/sulfide-bound Cu increased by 52% after anaerobic incubation relative to the abiotic treatment but decreased by 32% after oxidation, indicating the generation and oxidation of Cu-sulfide coprecipitates in the inoculated red earth soil. These findings suggest that the immobilization of copper could be enhanced by mediating microbial Fe(III) reduction with sulfate reduction under anaerobic conditions. The findings have an important implication for bioremediation in Cu-contaminated and Fe-rich soils, especially in acid-mine-drainage-affected sites.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.49-52
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• 2005

In this study, abiotic transformation of 1-naphthol via oxidative-coupling reaction was evaluated using Mn oxide which is ubiquitous in natural soils. The transformation of 1-naphthol catalyzed by synthetic birnessite $({\delta}-MnO_2)$ followed pseudo-lst order reaction, and the rate constants was in the range of $0.053{\sim}0.13\;min^{-1}$ with birnessite loadings of $12.5{\sim}50\;mg/20\;mL$. Since the oxidation of 1-naphthol was occurred on the reactive surface of the oxide particles, the rate constants with various birnessite loadings were correlated with birnessite surface area concentration. The correlation showed a strong linearity, which confirms the supposition of the surface reaction. From the correlation, therefore, the surface area normalized rate constant, $k_{surf}$, was determined to be 0.032 $L/m^2\;min$.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권2호
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• pp.195-204
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• 2013

While structured packing modules are known to be efficient for surface wetting and gas-liquid exchange in abiotic surface catalysis, this model study explores structured packing as a growth surface for catalytic biofilms. Microbial biofilms have been proposed as selfimmobilized and self-regenerating catalysts for the production of chemicals. A concern is that the complex and dynamic nature of biofilms may cause fluctuations in their catalytic performance over time or may affect process reproducibility. An aerated continuous trickle-bed biofilm reactor system was designed with a 3 L structured packing, liquid recycling and pH control. Pseudomonas diminuta established a biofilm on the stainless steel structured packing with a specific surface area of 500 $m^2m^{-3}$ and catalyzed the oxidation of ethylene glycol to glycolic acid for over two months of continuous operation. A steady-state productivity of up to 1.6 $gl^{-1}h^{-1}$ was achieved at a dilution rate of 0.33 $h^{-1}$. Process reproducibility between three independent runs was excellent, despite process interruptions and activity variations in cultures grown from biofilm effluent cells. The results demonstrate the robustness of a catalytic biofilm on structured packing, despite its dynamic nature. Implementation is recommended for whole-cell processes that require efficient gas-liquid exchange, catalyst retention for continuous operation, or improved catalyst stability.

• Journal of Preventive Medicine and Public Health
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• 제45권6호
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• pp.335-343
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• 2012

Mercury is emitted to the atmosphere from various natural and anthropogenic sources, and degrades with difficulty in the environment. Mercury exists as various species, mainly elemental ($Hg^0$) and divalent ($Hg^{2+}$) mercury depending on its oxidation states in air and water. Mercury emitted to the atmosphere can be deposited into aqueous environments by wet and dry depositions, and some can be re-emitted into the atmosphere. The deposited mercury species, mainly $Hg^{2+}$, can react with various organic compounds in water and sediment by biotic reactions mediated by sulfur-reducing bacteria, and abiotic reactions mediated by sunlight photolysis, resulting in conversion into organic mercury such as methylmercury (MeHg). MeHg can be bioaccumulated through the food web in the ecosystem, finally exposing humans who consume fish. For a better understanding of how humans are exposed to mercury in the environment, this review paper summarizes the mechanisms of emission, fate and transport, speciation chemistry, bioaccumulation, levels of contamination in environmental media, and finally exposure assessment of humans.

• 한국광물학회지
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• 제23권2호
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• pp.161-170
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• 2010

많은 미생물들이 수용성 망간이온($Mn^{2+}$)을 불용성인 산화망간($Mn^{4+}$) 광물로 산화 침전시키는데, 이와 같은 생물학적 산화반응은 비생물학적 산화반응보다 훨씬 빠르게 일어난다. 이처럼 미생물에 의해 생성된 바이오 산화망간 광물은 표면의 강한 흡착성과 산화환원 반응을 통해 생지구화학 순환과 환경오염물질의 생물흡수도에 큰 역할을 한다. 본 논평은 양자역학의 밀도범함수 이론에 바탕을 둔 전산모사를 이용하여 산화망간 광물 표면의 독성금속 흡착의 자세한 기작과 망간원자 빈자리의 광화학적 역할을 새롭게 밝힌 최근 연구결과를 소개한다.

• 국제학술발표논문집
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• The 5th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.196-203
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• 2013

Environmental problems like global warming have now become important issues that should be considered in all industries, including construction. In South Korea, many studies have been conducted to achieve the government's goals of reduction in environmental impacts. However, the research on buildings has only focused on CO₂ emission as a research target despite the fact that other environmental impacts resulting from ozone depletion and acidification should also be considered, in addition to global warming. In this regard, this study attempted to propose assessment criteria and methods to evaluate the environmental performance of the structures from various aspects. The environmental impact category can be divided into global impacts, regional impacts, and local impacts. First, global impacts include global warming, ozone layer depletion, and abiotic resource depletion, while regional impacts include acidification, eutrophication, and photochemical oxidation. In addition, noise and vibration occurring in the building construction phase are defined as local impacts. The evaluation methods on the eight environmental impacts will be proposed after analyzing existing studies, and the methods representing each environmental load as monetary value will be presented. The methods presented in this study will present benefits that can be obtained through green buildings with a clear quantitative assessment on structures. Ultimately, it is expected that if the effects of green buildings are clearly presented through the findings of this study, the greening of structures will be actively expanded.

• 한국광물학회지
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• 제24권3호
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• pp.235-244
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• 2011

애씨디싸이오바실러스 페로악시댄스(Acidithiobacillus ferrooxidans; Af)에 의한 황철석의 산화 기작을 이해하기 위해 황철석-용액간 접종 배취실험 (batch experiment)을 수행하고, 주기적으로 용액의 화학 조성과 함께 반응 황철석의 표면을 주사전자현미경 (scanning electron microscope; SEM)으로 관찰하였다. 반응 용액의 Fe 농도 분석 결과는 Af가 뚜렷이 구분되는 성장 적응기와 증식기를 거침을 나타내었다. Af 성장 적응기 동안에 황철석 표변에 부착된 개체가 관찰됨으로써 이 기간 동안의 황철석이 Af에 의해 직접용탈 산화됨이 확인되었다. 하지만 부착된 개체가 많이 발견되지 않는 점과 Fe가 주로 Fe(III)로 존재한다는 점 등으로 인해 적응기간 동안 Af가 황철석을 주로 직접용탈을 통해 용해 시켰다고 확신하기는 어렵다. Af 성장 적응기의 중반 이후부터 증식기 직전까지 Fe 함량이 크기 증가 하지 않고 정체되는데, 이는 이 시기에 Af에 의한 황철석의 산화가 직접 또는 간접 용탈식 산화든, Af가 산화 기작의 전환을 위해 적응 기간을 분명히 필요로 하는 것으로 보인다. SEM 관찰 결과 황철석의 표면에서 Af의 세포 분열이 관찰되었다. 이 세포분열 외형을 따라 황철식이 그대로 용식된 모습을 보여주는데, 이는 Af에 의한 산화 속도가 매우 불균등하며 산화가 진행되는 동안에는 농도의 변화로 부터 계산되는 속도보다 훨씬 빠르게 진행됨을 나타낸다. Af의 접종이 이루어진 황철석의 표면에 훨씬 많은 부식홈이 관찰되어 이 미생물에 의한 산화가 무기적인 산화보다 훨씬 빨리 진행됨을 지시한다. Af에 의한 부식 홈은 좁고 깊어, 이것이 적응기-증식기 전이에 영향을 끼쳤을 가능성이 있다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제1권1호
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• pp.19-24
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• 2014

본 연구는 광산 지역 토착미생물인 철산화박테리아 (Acidithiobacillus ferrooxidans)를 이용하여 산성광산배수의 원인물질인 황철석을 함유한 광미로부터 전기를 생산하고자 하는 목적으로 수행되고 있다. 예비실험으로서 철산화박테리아의 존재 여부가 배양액 내 $Fe^{2+}$과 총 철의 농도 변화에 미치는 영향을 관찰하였다. 철산화박테리아가 존재하지 않는 조건에서는 초기 9,000 mg/L의 $Fe^{2+}$이 약 6,000 mg/L까지 감소하였으나, 철산화박테리아가 존재하는 조건에서는 약 400 mg/L까지 감소하였다. 이는 철산화박테리아가 $Fe^{2+}$의 산화를 촉진하기 때문으로, 황철석을 활용한 연료전지에 철산화박테리아를 적용하면 $Fe^{2+}$의 산화 과정에서 생기는 전자의 이동이 증가하여 전지의 전류 밀도를 높일 수 있는 가능성을 보여준다. 본 연구는 광산 지역 토착미생물의 생태학적 기능을 활용해 광미로부터 전기를 생산해내는 기술을 개발하는 연구의 바탕을 마련한다는 점에서 의미 있다.

• 자원환경지질
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• 제42권5호
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• pp.395-401
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• 2009

스멕타이트-일라이트 (SI)의 전이 반응은 쇄설성 퇴적암 지역에 흔히 볼 수 있는 광물 반응이다. 지난 40여년 동안 SI 전이 반응의 중요성에 대한 논문들이 많이 출간되었는데 이는 스멕타이트가 일라이트로 변하는 정도 즉 "illitization" 이 석유의 개발, 퇴적물의 화학적 변화 및 물리적 성질변화 에 많은 연계성이 있기 때문이다. 기존의 S-I 상전이에 대한 메커니즘 연구에서는 layer-by-layer reaction 에 의한 solid state 반응 혹은 dissolution/precipitation 반응으로 집약되지만 박테리아 반응의 역할을 전혀 고려하지 않았다. 무산소 환경에서 박테리아와 점토광물의 반응에 대한 연구, 특히 스멕타이트와 철 환원 박테리아의 반응 작용에 대한 연구에서는 철 환원 박테리아가 스멕타이트 구조 속에 있는 철을 환원시켜 에너지를 얻는다고 밝혀졌다. 최근 발표된 논문들은 미생물의 철 환원 작용에 의하여 S-I 상전이가 일어날 수 있다고 보고되었는데, 이는 기존의 상전이에 대한 개념에 즉 고온, 고압, 오랜 시간이 S-I 전이의 필수 조건이라는 일반적인 해석에 반하는 것으로 새로운 연구 분야의 가능성을 시사하고 있다. 현재까지 발표된 논문에 의하면 박테리아가 S-I 반응을 촉진지킴으로 고온, 고압, 혹은 상당시간의 속성작용이 전제조건으로 작용하지 않을 수 있다는 가능성을 시사한다. 하지만 박테리아가 철을 환원함과 동시에 스멕타이트를 일라이트로 전이시킴에 있어서의 메커니즘에 대한 이해는 아직 미비하다. 따라서 이 논문에서는 현재까지 밝혀진 SI 반응을 살펴보고, 미생물 광물간의 반응작용에 있어서 연구 방법을 소개함을 목적으로 한다.