• 한국지반공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.75-84
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• 2011

흙 속에 존재하는 미생물 중에는 탄산칼슘과 같은 광물질을 생성시키는 미생물이 있으며, 이렇게 생성된 탄산칼슘은 지반 내의 공극에 침전되어 수밀성을 높이거나 지반을 고결시킬 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 미생물이 지반 내에서 광물질을 어느 정도 생성하는지와 생성된 광물질이 지반의 강도에 어떤 영향을 미치는지 분석하였다. 현장지반의 약한 고결상태를 모사하기 위하여 모래에 3%의 시멘트를 섞어 3일 동안 양생시킨 원형공시체를 제작하였다. 약하게 고결된 공시체에 Sporosarcina pasteurii 균 용액을 20일 동안 최대 10회 반복 주입한 다음 공시체의 일축압축강도와 공극을 채운 광물질을 분석하였다. 미생물을 1회 주입한 경우 공시체의 일축압축강도는 미생물이 들어가지 않은 경우보다 5% 정도 증가하였으나, 2회 이상 주입할 경우 강도는 오히려 감소하였으며 주입 횟수가 증가할수록 일축압축강도는 계속 감소하여 최대 50%까지 감소하였다. 미생물을 반복 주입할 경우 주입 횟수에 따라 고결모래 내에 탄산칼슘이 지속적으로 생성되면서 공극을 채우는 정도가 증가하였다. 하지만, 약하게 고결된 지반 내에 탄산칼슘이 일정 이상 침전될 경우 강도는 오히려 감소하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제22권2호
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• pp.41-51
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• 2017

Microbial processes that bind heavy metals and form minerals are widespread, and they represent a basic aspect of biogeochemistry. Some microorganisms can crystallize minerals by secreting a specific enzyme. In particular, calcite ($CaCO_3$) precipitation is an important part of biomineralization, and has been studied extensively because of its wide application in civil engineering technology. This process provides an effective way to stabilize heavy metals within a relatively stable crystal phase. In this study, biomineralization of calcite by three urea-hydrolyzing indigenous bacterial strains was investigated by microbiological analyses. Three bacterial strains were isolated from the sludge of B mine in Mexico and each bacterial strain was identified by the cellular fatty acid composition and 16S rRNA partial sequencing analysis. The results of the identification analysis showed that these strains were closest to Sporosarcina pasteurii, Kurthia gibsonii, and Paenibacillus polymyxa. We found that the optimum conditions for growth of these indigenous bacteria were $30-40^{\circ}C$ and pH range of 7-8. Microbiological analyses showed the possibility that the bioaccumulated heavy metals ions were deposited around the cell as crystalline carbonate minerals under the optimum conditions. The findings of our study suggest that the indigenous bacterial strains play an important role in heavy metal immobilization.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권8호
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• pp.27-33
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• 2016

본 연구에서는 미생물 고결토의 압축강도 및 인장강도 개선을 위하여 PVA(Polyvinyl alcohol) 섬유를 혼합하는 연구를 수행하였다. 미생물 고결토의 인장강도 특성을 개선하기 위해 모래에 섬유를 혼합한 다음 미생물 배양액을 7일 동안 1일 2회 총14회 반복주입하여 고결을 유도하였다. 모래는 Ottawa모래를 사용하였으며, 섬유는 PVA섬유를 세 종류의 함유량(0, 0.4, 0.8%)으로 혼합하였다. 미생물은 Bacillus sp. 미생물을 사용하였으며, 공시체의 크기는 직경 5cm, 높이 10cm로 제작하였다. 고결이 완료된 다음 일축압축강도, 인장강도시험을 실시하였으며, 시험 후에는 탄산칼슘 석출량과 SEM 분석을 실시하였다. 섬유의 함유량이 증가함에 따라 평균 일축압축강도는 증가하다가 약간 감소하는 경향을 보이지만, 인장강도는 점진적으로 증가하는 경향을 보였다. 탄산칼슘 석출량이 유사하다고 볼 경우, 압축강도는 약 30%의 강도 증가를 발생하였지만, 인장강도는 약 160%의 강도 증가를 보였다. 공시체의 취성도를 나타내는 압축강도와 인장강도의 비는 섬유 함유량이 0%인 경우 약 8 정도에서 섬유 함유량이 0.8%로 증가할 경우 4까지 감소하였으며, 동일한 조건에서 섬유의 함유량이 증가할수록 인장강도의 증가 폭은 커짐을 확인하였다. 이러한 섬유를 혼합한 미생물 고결토는 전단파괴 방지 및 인장강도 증진을 요하는 사면 등의 분야에 적용 가능 할 것으로 판단된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권3호
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• pp.294-301
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• 2022

In our greenhouse experiment, soil heat treatment groups (50, 80, and 121℃) significantly promoted growth and disease suppression of Panax notoginseng in consecutively cultivated soil (CCS) samples (p < 0.01), and 80℃ worked better than 50℃ and 121℃ (p < 0.01). Furthermore, we found that heat treatment at 80℃ changes the microbial diversity in CCS, and the inhibition ratios of culturable microorganisms, such as fungi and actinomycetes, were nearly 100%. However, the heat-tolerant bacterial community was preserved. The 16S rRNA gene and internal transcribed spacer (ITS) sequencing analyses indicated that the soil heat treatment had a greater effect on the Chao1 index and Shannon's diversity index of bacteria than fungi, and the relative abundances of Firmicutes and Proteobacteria were significantly higher than without heating (80 and 121℃, p < 0.05). Soil probiotic bacteria, such as Bacillus (67%), Sporosarcina (9%), Paenibacillus (6%), Paenisporosarcina (6%), and Cohnella (4%), remained in the soil after the 80℃ and 121℃ heat treatments. Although steam increased the relative abundances of most of the heat-tolerant microbes before sowing, richness and diversity gradually recovered to the level of CCS, regardless of fungi or bacteria, after replanting. Thus, we added heat-tolerant microbes (such as Bacillus) after steaming, which reduced the relative abundance of pathogens, recruited antagonistic bacteria, and provided a long-term protective effect compared to the steaming and Bacillus alone (p < 0.05). Taken together, the current study provides novel insight into sustainable agriculture in a consecutively cultivated system.