• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제38권3호
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• pp.262-273
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• 2010

갈색부후균인 Fomitopsis palustris에서 균체 외 cellulase 생산 특성과 이 효소를 이용하여 목재와 볏짚의 당화특성, mediator 첨가 효과, 목질기질의 미세 표면구조나 결정화도가 효소 당화에 미치는 영향 등에 대해 연구하였다. F. palustris의 균체 외 효소의 생산에 혼합목분을 탄소원으로 이용 시 endo-${\beta}$-1,4-gulcanase (EG)는 12.0 U/$m{\ell}$, ${\beta}$-glucosidase (BGL)는 116.68 U/$m{\ell}$, cellobiohydrolase (CBH)는 18.82 U/$m{\ell}$, 그리고 ${\beta}$- xylosidase (BXL)는 13.33 U/$m{\ell}$의 활성을 보였다. 이러한 활성은 BGL, CBH, 그리고 BXL이 볏짚을 이용한 경우보다 약 2~4배 정도 높았다. 볏짚을 탄소원으로 이용하여 생산한 cellulase-RS의 효소 최적반응 온도 및 pH는 $45^{\circ}C$와 pH 5.0이었으며, 혼합 목분을 탄소원으로 이용하여 생산한 cellulase-SW의 경우에는 $50^{\circ}C$와 pH 5.0이었다. Cellulase-SW는 볏짚을 기질로 사용할 때 $40.6{\pm}0.6%$로 가장 높은 당화율을 보였다. 또한 당화촉매제인 Tween 20의 첨가로 당화율이 44%로 상승하여 상용화 효소인 Celluclast 1.5L의 53.7%의 당화율 대비 약 82% 수준으로 상승되었다. 이는 본 실험에서 사용한 효소가 조효소 형태임을 고려하면 상용화 효소에 매우 근접한 당화율을 얻은 것으로 판단된다. 또한 볏짚의 낮은 조직 결정화도와 주사전자현미경을 이용한 볏짚 표면의 섬유화를 통한 표면적 증대 효과는 목재에 비해 높은 볏짚의 당화율에 대한 원인을 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6567-6574
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• 2015

본 연구는 진해만에서 2010년 부영양화해역(St.1)과 빈영양화해역(St.22)에서, 2011년에는 부영양화해역(St.1, St.5), 중영양화해역(St.19), 빈영양화해역(St.22) 등 해역의 특성이 다른 정점에서 영양염농도구배(Nitrate: 0, 1, 5, 10, 20, 50, $100{\mu}M$; Phosphate: 0, 0.1, 0.5, 1, 2, 5, $10{\mu}M$)에 따른 식물플랑크톤의 성장반응 및 군집구조의 특성을 파악하였다. 2010년 St.1에서 질산염과 인산염첨가군에서는 농도구별에 따른 식물플랑크톤성장의 차이를 보였으나(One-way ANOVA:P<0.01), St.22에서는 영염첨농도구배에 따른 영양염첨가효과가 명확하지 않았다. 2010년 St. 1의 질산염 첨가군에서 와편모조류 Heterocapsa triquetra가 우점하였고, 인산염 실험군에서는 규조류 Pseudo-nitzchia spp.가 각각 우점하였다 진해만 중앙의 빈영양수계 St. 22에서는 질산염농도가 $10{\mu}M$ 전 후에서 Chaetoceros spp.가, $20{\mu}M$에서 Thalassiosira spp.가, > $50{\mu}M$에서 Pseudo-nitzchia spp.가 각각 우점하였고, 인산염 첨가시 $2{\mu}M$ 이하에서는 Cylindrotheca spp.로, $5{\mu}M$ 이상에서는 Pseudo-nitzchia spp.로 우점하였다. 2011년에는 4해역 모두 영양염농도구배에 따른 식물플랑크톤 성장의 명확한 차이를 보였다(One-way ANOVA:P<0.01). 하지만, 정점1, 5, 19에서는 식물플랑크톤의 성장이 2일 후부터 점차적으로 증가하였으나, 정점 22에서는 실험 6일후부터 반응하였고, 이는 낮은 영양염농도에 적응된 생물군에 갑작스럽게 영양염이 공급되어도 성장 지연현상이 일어날수 있다는 것을 의미한다. 식물플랑크톤의 우점종은 정점1의 낮은 영양염농도에서는 Eucampia spp., Chaetoceros spp.가 높게, 높은 영양염농도에서는 Skeletonema spp.와 Thalassiosira spp.로 나타났다. St. 5에서는 Skeletonema spp.가 우점하였고, St.19에서는 Chaetoceros spp.와 Skeletonema spp.도 상대적으로 높은 비율을 차지하였다. 반면, St. 22에서는 Thalassiosira spp.가 높은 점유율을 보였다. 결과적으로 영양염특성이 다른 해역에서 추가적으로 첨가한 영양염은 영양염 농도구배에 따라서 식물플랑크톤의 우점종 및 종조성을 차이를 보였고, 이는 각각의 해역의 특성에 따라서 식물플랑크톤의 현존량 및 우점종의 차이가 명확하게 나타나는 것을 잘 대변할 수 있는 중요한 근거라고 판단된다.

• 한국유기농업학회지
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• 제27권4호
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• pp.479-499
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• 2019

본 연구는 제주지역 무 주산지에서 재배 방법(유기 vs. 관행)과 토양 종류(화산회토 vs. 비화산회토)에 따른 토양의 화학적 특성, 미생물 활성 그리고 미생물 군집 조성을 분석하고 요인간 연관성을 구명하기 위하여 수행하였다. 전반적으로 유기와 관행의 재배 방식에 따른 토양 화학성은 처리간 뚜렷한 경향을 보이지는 않았으나 토양 미생물체량, 효소 활성, 종 풍부도와 다양성 그리고 미생물 군집 분포 등은 유의한 차이를 보였다. 반면에 토양 종류에 따른 화학성과 미생물 군집 분포 등 미생물학적 특성은 뚜렷한 차이를 보였다. 특히 유기재배 토양에서 관행 대비 토양의 세균, 방선균 및 사상균 그리고 미생물체량이 증가하였으며, Org-NA 토양에서 탈수소효소 활성, 종 풍부도(Chao 1) 그리고 종 다양성(Phyrogenetic diversity) 지수가 가장 높았다. 무 재배 토양에 분포하고 있는 주요 세균 문은 Proteobacteria, Acidobacteria, Chloroflexi, Firmicutes 그리고 Actinobacteria 등 5종이었으며 재배 방법 및 토양 종류에 관계없이 Proteobacteria 문이 화산회토에서 25.9%, 비화산회토에서 21.9~24.9%로 가장 높은 분포를 보였다. 그리고 대체로 화산회토와 비화산회토 토양 종류별로 유사한 군집 조성을 보였으며, 화산회토에서는 재배 방법별 주요 문의 군집 조성은 큰 차이가 없었으나 비화산회토에서는 차이를 보였다. 특히, Firmicutes는 Org-NA 토양에서 21.0%, Acidobacteria는 Con-A에서 21.6%로 가장 높은 분포를 보였는데 대체로 화산회토와 관행재배 토양에서 높은 경향을 보였다. 또한 재배 방법 및 토양 종류별 미생물 군집을 대표하는 바이오마커를 찾기 위하여 LEfSe 분석을 실시한 결과, Firmicutes 문의 분포가 비화산회토와 유기재배 토양에서 유의하게 증가하였다. 그리고 토양 화학성 중에서 총유기탄소 함량, 유효인산 그리고 치환성칼륨 함량은 Firmicutes 등 주요 세균 문과 유의한 상관관계를 보였다.

• 자원환경지질
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• 제43권6호
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• pp.555-564
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• 2010

유류 및 중금속 오염 토양으로부터 분리한 토착 미생물인 Bacillus sp, B1 사균(dead biomass)과 polysulfone + DMF(N,N-dimethylformamide) 용액을 혼합하여 제조한 비드(지름 2mm 이하)형 미생물 담체를 이용하여 중급속 오염 지하수를 정화하는 배치실험을 실시하였으며, 담체에 흡착된 중금속의 특성과 구조를 분석하여 미생물 담체에 의한 중금속 제거 기작을 규명하였다. 담체 내 Bacillus sp. B1 사균 비율을 달리하여 제조한 담체들을 이용하여 오염수로부터 납 제거효율을 규명함으로써 미생물 담체 제조에 사용되는 최적의 사균 농도(%)를 결정하였으며, 오염수에 대하여 첨가하는 미생물 담체의 농도변화에 따른 중금속 제거효율을 규명하는 실험을 실시하여 최적의 중금속 제거효율을 가지는 오염수 내 담체 첨가량(농도; g/L)을 결정하였다. 담체 내 사균 농도가 0%(유기중합체로만 형성)와 1%인 경우 제조된 담체의 납 제거효율이 3% 미만으로 polysulfone + DMF 만으로 이루어진 담체는 중금속 제거효과가 거의 없으며, 담체 내 미생물 기질 부분에 의해 대부분의 중금속이 제거되는 것으로 나타났다. 실험 결과 미생물 담체 비용과 제거효율을 고려하면 사균 5%를 혼합하여 제조한 미생물 담체를 2g/50mL 농도로 오염수에 주입하는 것이 가장 효과적인 것으로 밝혀졌다. 담체와 오염수의 반응(흡착)시간에 따른 납과 구리의 제거 반응 실험 결과 두 시간 이내에 평형상태에 도달하여, 현장에서 다량의 중금속 오염 지하수를 짧은 시간(수 시간 이내)에 처리할 수 있을 것으로 판단되었다. 미생물 담체의 중금속 제거효율은 넓은 pH 범위에서 높게 나타났으며, 특히 pH 2-3인 경우 제거효율이 최대로 나타나 pH가 낮은 침출수, 산성폐수의 중금속 처리에도 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 오염수의 중금속(Pb, Cu, Cd) 초기 농도변화에 따른 미생물 담체의 제거율 실험 결과 납, 구리, 카드뮴의 경우 10mg/L 이하의 농도를 가지는 오염수에서 80% 이상의 제거 효율을 나타내어, 대부분의 국내 오염 지하수의 중금속 농도가 이보다 낮은 것을 감안할 때 본 실험에서 사용된 조건을 적용하여 미생물 담체를 이용하는 경우 다량의 중금속 오염 지하수를 효과적으로 제거할 수 있을 것으로 판단되었다. 미생물 담체를 이용한 납 제거 배치 실험 전/후 미생물 담체(bead)의 내/외부 구조를 SEM/EDS 및 TEM으로 분석한 결과 담체 내/외부 모두 다양한 크기의 다공질로 형성되어 있었으며, 외부 표면뿐 아니라 내부 면까지 납이 다량 흡착되어있는 것으로 나타나 본 실험에서 제조한 미생물 담체가 외부 표면 흡착에만 제한되었던 기존의 polysulfone 담체보다 중금속 제거 능력이 뛰어난 것으로 밝혀졌다. 미생물 담체에 형성된 납의 구조를 분석한 결과 담체의 주된 중금속 제거기작은 담체 내/외부 표면(특히 사균 기질과 polysulfone 물질 경계부)에 의한 다양한 형태의 흡착이었다.

• 한국습지학회지
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• 제8권2호
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• pp.53-64
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• 2006

최근 들어 국내에서도 생태도시를 지향하면서 도시하천을 자연형 하천으로 복원시키고 있는 사례가 증가하고 있어 B시의 상동천을 대상으로 하여 인공하천으로 조성 한 후 식생 및 어류생태계의 모니터링과 어류의 습식에 의한 조류의 제거 특성을 평가하고 하천생태계의 복원과정과 조류의 제거로 인한 수질개선방안을 연구하였다. 그 결과 기초적인 하천생태계는 조성된 후 4년이 지난 시점에서 건전하게 재생 복원되고 있었으며, 식물상 및 식생군락은 모두 관속식물 문으로 44과 73속 79종 14변종으로 총 93분류군이 관찰되었다. 어류는 총 3과 8종 354개체로 일반적으로 수질오염에 내성이 강한 참붕어, 잉어, 붕어 등이 우점 하여 출현하였으며 상대풍부도를 비교할 시 참붕어가 50.5%, 잉어 21.2%, 붕어 20.9%, 버들매치 7.1%, 미구라지 0.3% 순으로 나타났다. 실험하천 특성상 조류의 이상 증식에 따른 어류의 식이물에 대한 분석 결과 조류를 잉어(Cyprinus Carpic)는 90%이상, 붕어(Carassius Auratus)는 30% 이상 섭취하는 것으로 판명 되었다. 표본에 대한 개략적 분석에서 체장 약 34cm 개체의 잉어가 습중량 43.2g의 조류를 섭취한 것으로 조사되었는데 이는 대형개체의 잉어가 조류의 제거에 어느 정도 효과가 있는 것을 알 수 있었다. 본 연구결과 실험하천의 수목과 수생식물은 조성 당시에 임의로 식재되어 하천생태계의 식생 특성과 수질정화 효과를 크게 기대 할 수 없었으며 앞으로 자연형 하천은 조성 당시부터 생태하천공학적인 수질 및 수리 모델링에 의하여 설계한 후 조성이 이루어져야 수질정화기능을 수행할 수 있으며 어류생태계는 잉어를 비롯한 대형개체의 도입으로 인하여 고차 소비자의 생체량이 증가함으로서 먹이사슬의 구조에 많은 영향을 미칠 것으로 판단되었으며 어류에 의한 조류제거는 일부 식이특성에 따라 습식하는 것으로 밝혀졌으나 큰 효과는 없는 것을 알 수 있었고 앞으로 더 많은 연구가 필요한 것으 로 판단되었다.

• 생태와환경
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• 제37권3호통권108호
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• pp.319-331
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• 2004

본 연구는 실험적으로 조성된 인공연못(2 m ${\times}$ 2 m ${\times}$ 2 m)에서 패류의 여과 섭식이 수체 내 물질순환과 플랑크톤 군집에 미치는 영향을 평가하기 위해 이루어졌다. 실험의 초기에는 처리구와 대조구 enclosure 모두에서 남조류인 Microcystis viridis와 M. aeruginosa 등이 우점하였고, 세포밀도와 생물량의 큰 차이는 없었다. 패류 100개체 투입 이후에 처리구에서 세포밀도의 감소와 수중 내 N/P의 증가와 더불어 우점종은 Microcystis에서 Scenedesmus로 바뀌었다. 반면에, 대조구에서의 세포밀도는 증가와 더불어 Oscillatoria spp.가 우점하였다. 패류 600개체 투입 이후에는 처리구와 대조구 모두에서 Selenastrum spp.와 Cryptomonas sp.가 우점하였다. 실험 초기 대조구에서의 동물플랑크톤 밀도는 처리구에 비해 높았으나 100개체 투입 이후에는 처리구에서 높았다. 패류 600개체 투입 이후에는 처리구에서 크기가 작은 윤충류와 요각류 유생들의 밀도가 감소하였으나, Bosmina longirostris, Diacyclops thomasi와 같은 크기가 큰 동물플랑크톤의 밀도와 생물량은 대조구에 비해 높았다. 실험기간 동안 엽록소 a농도의 증가는 처리구에서 수체 내 DIP농도가, 대조구에서는 암모니아농도가 상승한 직후에 나타났다. 처리구에서 600개체 투입 전후 시기동안 대조구에서는 TSI (Chl. a-TN)과 TSI (Chl. a-TP)가 모두 증가하였으나 처리구에서는 암모니아 농도의 증가로 인하여 질소 제한에 대한 변화가 나타나지 않았다. 이러한 결과들은 패류의 여과섭식이 수체내 영양염 이용율을 변화시키고, 동물플랑크톤과의 동일한 먹이원에 대한 경쟁 혹은 직접적인 섭식을 통해 수환경에서 물질 순환과 플랑크톤 군집 변화에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 의미한다.

• 환경생물
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• 제37권1호
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• pp.19-30
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• 2019

본 연구는 지리적인 이유로 부유생물 생태연구가 상대적으로 진행되지 않은 독도 주변 해역에서 계절적 환경 특성과 더불어 부유생물 식물플랑크톤 군집구조 변화 특성을 파악하고자 하였다. 본 해역에서 4계절 동안 총 4문 72종의 식물플랑크톤이 출현하였으며, 전 계절 평균 식물플랑크톤 현존량은 $2.38{\times}10^4cells\;L^{-1}$로 낮은 값을 보였다. 본 지역은 인류에 인한 오염이 전무한 곳이므로 섬연안임에도 외양과 같은 생태특성을 보였다. 동계에는 33종의 식물플랑크톤이 출현하였고, 전체 평균 식물플랑크톤 현존량은 $3.32{\times}10^4cells\;L^{-1}$으로 비교적 높은 현존량을 보였다. 종조성은 규조류 Chaetoceros lorenzianus, C. pseudocurvisetus 등이 우점하였다. 춘계는 15종의 식물플랑크톤이 출현하였으며, 평균 식물플랑크톤 현존량은 $1.04{\times}10^4cells\;L^{-1}$로 춘계임에도 매우 낮은 현존량을 보였다. 종조성은 다양한 종류의 nano-flagellate가 출현하였다. 하계 46종의 식물플랑크톤이 출현하였으며, 식물플랑크톤 현존량은 $0.28{\times}10^4cells\;L^{-1}$로 낮았으며, Chaetoceros spp., Guinardia striata, Rhizosolenia spp., Skeletonema spp.가 출현하였다. 추계는 57종으로 가장 다양한 식물플랑크톤이 출현하였으며, 전 수층의 평균 식물플랑크톤 현존량은 $4.86{\times}10^4cells\;L^{-1}$, 규조류 Pseudo-nitzschia spp.가 크게 번무하여 4계절 중 가장 높은 생산력을 보였다. 또한, 종조성에서 특이적으로 열대 지표종인 와편모조류 Amphisolenia sp.와 Ornithocercus magnificus가 출현하여, 쓰시마난류가 추계에 강하게 유입된 것을 시사할 뿐만 아니라, 이들의 출현으로 과거에 비해 해류와 기후가 변화한 사실을 유추해 볼 수 있다. 따라서 독도의 지속가능한 이용을 위해서 독도를 중심으로 지속적인 물리-화학적 연구와 함께 생물학적 연구를 실시하여 독도 연안 생태계 변화 추이를 장기간 관찰할 필요가 있다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제12권3호
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• pp.147-158
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• 2007

본 연구는 마산만의 적조원인 식물플랑크톤의 천이와 대발생 변화 양상을 밝히고자 이 지역을 대표할 수 있는 1개 정정에서 2003년 11월부터 2004년 10월까지 강우와 연평균 기온차를 포함한 기후학적 요인, 물리 화학적 요인 그리고 식물플랑크톤 군집을 조사하였다. 영양염은 타해역과 비교하였을 때, 암모니아염은 높은 농도를 보였으나, 질산염은 비슷한 농도를 보였다. 그리고 규산염은 타 해역에 비해 낮은 농도를 보였으며, 인산염은 빈영양 수역에 포함될 정도로 낮은 농도를 보여 식물플랑크톤 성장의 제한요소로 작용하였다. 식물플랑크톤 현존량의 탄소량은 2003년 동계와 2004년 하계에, 엽록소-${\alpha}$는 2003년 늦은 추계부터 동계까지 그리고 2004년 하계에 높게 나타나 비슷한 경향을 보였으며, 개체수는 2003년 동계와 2004년 추계에 높았다. 조사기간 동안 출현한 식물플랑크톤은 총 78종으로 동정되었으며, 이 중 우점종은 규조류 Skeletonema costatum, Cylindrotheca closterium, 와편모조류 Heterocapsa triquetra, Prorocentrum minimum, P. triestinum, 침편모조류 Heterosigma akashiwo로 나타났다. 우점종의 계절적 변화 양상을 살펴보면 P. minimum은 늦은 추계부터 동계까지, H. triquetra는 늦은 동계에 우점하였다. P. triestinum은 늦은 춘계부터 이른 하계까지, H. akashiwo는 춘계부터 조금 높은 경향을 보이다가 늦은 하계에 C. closterium이 그리고 S. costatum은 추계에 가장 우점하였다. CCA 분석결과, 개체수로 표현되는 현존량은 규조류와 관계가 있으며, 환경요인 중에서 수온, 질산염과 인산염의 영향을 받는 것으로 나타났다. 탄소량과 엽록소-${\alpha}$로 표현되는 현존량은 규조류 뿐만 아니라 와편모조류와 침편모조류와 관계가 있으며, 염분, 규산염과 인산염의 영향을 받는 것으로 나타났다. 조사기간을 포함한 최근 6년 동안의 기온의 상승에 따른 수온의 상승은 동계 적조를 발생시키는 원인이 되었다. 또한, 동계 적조에 따른 영양염 고갈과 춘계의 강우량 감소에 따른 영양염 공급의 제한은 마산만에서 상습적으로 발생되는 춘계 적조의 발생을 억제하였을 것으로 판단된다. 결과적으로 2004년도의 전형적인 대발생 양상의 변화는 수온의 상승과 강우량의 감소가 중요한 영향을 미쳤을 것으로 추정된다.